Mit der Aktivlenkung hat die BMW AG gemeinsam mit der ZF Lenksysteme GmbH ein neues Lenksystem entwickelt, 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. Der Beitrag beschreibt, wie die Funktionssicherheit durch das technische Sicherheitskonzept den sicherheitsgerichteten Funktions- und Softwareentwicklungsprozess sowie die Methoden zur Absicherung der Sicherheitsfunktionen gewährleistet wird. Diese Aktivlenkung realisiert erstmals einen fahrerunabhängigen Lenkeingriff an der Vorderachse, ohne die mechanische Kopplung zwischen Lenkrad und Vorderachse auftrennen zu müssen. Das System besteht im Wesentlichen aus einer modifizierten Zahnstangenlenkung und einem Doppelplanetengetriebe sowie einem elektrischen Stellmotor. Der neue Freiheitsgrad ermöglicht die kontinuierliche und situationsabhängige Variation der Lenkübersetzung und damit die Anpassung des Übertragungsverhaltens zwischen Lenkrad und Fahrzeugreaktion an die jeweilige Fahrsituation. Komfort, Lenkaufwand, Handlichkeit und Geradeauslauf werden dadurch nachhaltig optimiert. Darüber hinaus ist durch den fahrerunabhängigen Lenkeingriff auch eine Stabilisierung des Fahrzeugs in kritischen Fahrsituationen gewährleistet. Im Gegensatz zum Steer-By-Wire mit einer mechanischen oder hydraulischen Rückfallebene ist die Aktivlenkung durch eine permanent aktive Verbindung zwischen Lenkrad und Vorderrädern gekennzeichnet. Der zusätzliche Stellwinkel wird mittels eines speziellen Planetengetriebes und eines elektrischen Stellmotors überlagert, d. h. zu dem vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkel addiert. Das System Aktivlenkung hat somit eine geringe Energieaufnahme, da der Fahrer die reguläre Lenkarbeit übernimmt, und nur die für Lenkkorrekturen zusätzliche elektrische Energie aus dem Bordnetz benötigt wird. Mit der beschriebenen Lösung ist eine Vielzahl von neuartigen Funktionen realisierber. Die variable Lenkübersetzung und die Gierratenregelung werden vorgestellt. Lediglich 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 dem antriebsseitigen Sonnenrad 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 der Vorderräder behält. Dadurch ist eine Fail-Silent-Auslegung der Aktivlenkung möglich. Das Sicherheitskonzept erfüllt die hohen Anforderungen an kurze Reaktionszeiten und minimale Fehleramplituden, die sich in den Fahrzeugreaktionen nicht von bekannten Seitenkraftstörungen, verursacht durch Fahrbahnunebenheiten oder Spurrillen, unterscheiden dürfen. Als maßgebliches Sicherheitsprinzip kam für die Aktivlenkung die Überwachung durch Redundanz von sicherheitskritischen Komponenten zur Anwendung.
Das Sicherheitskonzept der BMW-Aktivlenkung
Safety concept of the BMW active steering
Verkehrsunfall und Fahrzeugtechnik ; 44 , 12 ; 317-326
2006
9 Seiten, 9 Bilder, 3 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
aktive Steuerung und Regelung , Anwendung im Fahrzeugbau , Pkw (Personenkraftwagen) , Fahrzeuglenkung , Fahrzeugführung , Lenkungskomponente , Zahnstange für Lenkungen , Stellmotor , Algorithmus , Lenkwinkelsensor , Lenksystem , Planetengetriebe , Übertragungsverhalten , Fahrzeugsicherheit , Auslegung (Dimension) , Fahrbahn , Seitenkraft , technische Entwicklung , Software-Übersicht , Kraftfahrzeugelektronik
Das Sicherheitskonzept der BMW Aktivlenkung
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