Integrales Lenk- und Antriebsmodul

Konzeption und Prototyp eines integralen Lenk- und Antriebsmoduls

Die Einführung von x-by-wire-Systemen und damit verbundene mechanische Trennung von Aktuatoren und Steuerelementen ermöglicht die Entwicklung sehr kompakter Fahrwerksmodule mit separaten Aktuatoren. Das am ika entwickelte Corner Modul kombiniert auf Basis einer Erfindung von Prof. Eckstein Antrieb, Lenkung und Bremse in einer besonders kompakten und effizienten Art und Weise.

Bisherige Corner Module anderer Hersteller bestehen aus jeweils separaten Aktuatoren für Antrieb und Lenkung, so dass sie neben einem hohem Gewicht auch relativ viel Bauraum außerhalb der Felge benötigen. Um die Leistung, aber auch die Größe und das Gewicht solcher Systeme zu optimieren, hat das ika ein Konzept entwickelt, bei dem zwei Aktuatoren nicht mehr ausschließlich einer Aufgabe zugeordnet sind, sondern in Kombination sowohl für den Antrieb als auch für die Lenkung des Rades eingesetzt werden können.

Die zwei Aktuatoren sind koaxial zur Lenkachse angeordnet und in der Mitte des Rades über ein Kegelradgetriebe miteinander verbunden. Durch das Aufprägen eines Drehmomentes in gleicher Drehrichtung, kann das Rad gelenkt werden. Werden die Drehmomente hingegen in gegengesetzte Richtung aufgeprägt, so wird das Rad angetrieben. Darüber hinaus können beide Lastfälle überlagert werden. Die maximale Leistung beider Aktuatoren kann somit beliebig zwischen Lenken und Antreiben aufgeteilt werden. So kann die Größe der Aktuatoren an die maximal erforderliche Systemleistung angepasst werden. Da das Gesamtsystem selbst keinen stabilen Zustand besitzt, war eine geeignete Auslegung des komplexen Regelsystems unter Berücksichtigung aller Randbedingungen erforderlich.

Nach einer vielversprechenden Simulationsstudie wurde ein mit 48 V betriebener Prototyp für L7e-Fahrzeuge aufgebaut und auf unserem NVH-Prüfstand getestet. Die ersten Untersuchungen bestätigen die Machbarkeit des Konzepts und zeigen, dass das Gesamtsystem sehr gut regelbar ist.