In der neuen 5-er Baureihe wird weltweit exklusiv die neue Aktivlenkung als Sonderausstattung angeboten. Die BMW AG entwickelte gemeinsam mit ZF Lenksysteme GmbH ein neues Lenksystem, das nicht nur die Lenkkräfte beeinflussen kann, sondern auch den vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkel. Dadurch kann der Radlenkwinkel an den Vorderrädern gezielt gegenüber dem vom Fahrer vorgegebenen Lenkradwinkel verändert werden. Neben den zu berücksichtigenden sicherheitstechnischen Aspekten muss gewährleistet sein, dass die mit dem neuen Freiheitsgrad realisierbaren Funktionen aus Fahrersicht plausibel sind und nicht zu seiner Entmündigung führen. Der Unterschied zu konventionellen Lenksystemen besteht aus einem Überlagerungsgetriebe, das zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe eingefügt wurde. Um eine kompakte Anordnung zu erhalten, wurde dieses Überlagerungsgetriebe mit dem Lenkgetriebe verblockt. Der Kraftfluss im Lenkgetriebe verläuft von der Lenkspindel über das Drehschieberventil, dann durch das Überlagerungsgetriebe mit seinen zwei Planetensätzen und über die Zahnstange und die Spurstangen hin zu den gelenkten Vorderrädern. Der zusätzliche Lenkfreiheitsgrad wird von einem Gleichstrom-Synchronmotor realisiert, dessen Stellwinkel über Planetengetriebe und Zahnstange zu einem Lenkwinkel an der Vorderachse führt. Der gesamte Stellantrieb ist so ausgelegt, dass Stelleingriffe im fahrdynamisch relevanten Frequenzbereich ohne signifikante Phasenverzüge ausgeführt werden können. Das Prinzip der Überlagerungslenkung erfordert eine hydraulische Servounterstützung, um die Handkräfte auf ein sinnvolles Maß zu beschränken. Für das vorliegende System wurde eine marktgängige open-center-Lenkung ausgewählt, die jedoch an die höheren Leistungsanforderungen angepasst werden musste. Die beschriebene Lösung erlaubt eine Vielzahl von neuartigen Funktionen; nur ein fahrerloser Betrieb mit automatischer Querführung ist nicht möglich, weil der Stellmotor nur dann eine Lenkbewegung auslösen kann, wenn sich das von ihm aufgebrachte Moment an der antriebsseitigen Sonne und damit am vom Fahrer festgehaltenen Lenkrad abstützen kann. Ein wesentlicher Aspekt des Sicherheitskonzepts der Aktivlenkung ist der stets vorhandene und immer im Eingriff befindliche mechanische Durchtrieb. Dieser stellt sicher, dass der Fahrer bei stillstehendem und arretiertem Stellmotor immer den vollen Durchgriff auf den Lenkeinschlag an der Vorderachse behält. Die Berechnung des Sollsignals im Steuergerät erfolgt diversitär durch zwei verschiedene Prozessoren, das Fahrprogramm wird dabei durch diversitäre Implementierungen der Funktionslogik auf verschiedenen Prozessoren berechnet. Die Umsetzumng des Sollsignals im elektromechanischen Wandler ist zwar nur einkanalig realisiert, durch die Wahl eines BLDC-Motors ist jedoch keine unerwünschte Stellbewegung in fahrdynamisch relevanter Größenordnung möglich.
Die Aktivlenkung. Das fahrdynamische Lenksystem des neuen 5er
Active steering. The drive dynamic steering system of the new 5 series
Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ ; 105 , Sonderausgabe extra Der neue BMW 5er ; 96-105
2003
10 Seiten, 11 Bilder, 3 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
Anwendung im Fahrzeugbau , Pkw (Personenkraftwagen) , Produktentwicklung , Fahrzeuglenkung , Fahrzeugdynamik , Lenkrad , Lenksäule , Freiheitsgrad , Fahrgeschwindigkeit , Fahrzeugsicherheit , Vorderachse , Lenkgetriebe , Planetengetriebe , Stellantrieb , Kraftübertragung , elektromechanischer Wandler , Gleichstrommotor , Bewegungsablauf , Spurstange
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