Nissan 4-Wheel Active Steer - Allradlenkung und Mechatronik

Mit einem Auto um die Ecke fahren, ohne die Hinterräder dabei "radieren" zu lassen: Diese Idee beschäftigt Fahrwerksentwickler seit langem. Die Lösung dafür ist eigentlich simpel - aber schwer umzusetzen. Denn jedes Rad muss letztlich nur seinen eigenen und damit optimalen Kurvenradius absolvieren. Doch dazu bedarf es einer exakten Einzel- oder Allradlenkung, deren Regelungstechnik für Fahrzeugentwickler eine enorme HerausForderung darstellt und zudem eine äußerst präzise Mechanik erFordert.

Die Vorteile für die automobile Praxis wären aber vielfältig. Durch den optimalen Lenkwinkel würde der Reifenverschleiß gesenkt werden und die Reifen würden leiser abrollen. Zudem würde die Kurvenstabilität deutlich verbessert. Reifen-Quietschen gäbe es nicht mehr, und das Auto ließe sich leichter und agiler durch enge Kehren dirigieren.

Nissan Ingenieure haben jetzt das Prinzip der Allradlenkung aus der automobilen Mottenkiste geholt und es mit einer neuen Technik - der so genannten Mechatronik - zum "Nissan 4-Wheel Active Steer" aufgepeppt.

Das Funktionsprinzip des "Nissan 4-Wheel Active Steer" ist denkbar einfach, denn es ist identisch mit dem der Räder eines Servierwagens. Jedes Rad folgt in der Kurve seiner Ideallinie und kann dadurch stets die maximale Seitenführungskraft aufbringen. Der feine Unterschied dabei: Wird der Teewagen durchs Zimmer geschoben, dann folgen die Räder dem Wagen. Im Gegensatz dazu agieren die einzelnen Reifen bei der Nissan Allradlenkung aktiv und geben dem Fahrzeug die Richtung vor. Die wichtigste HerausForderung ist deshalb die präzise Koordination aller vier Räder, und genau hier haben die Nissan Ingenieure bei ihrer Entwicklung angesetzt.

Statt mechanischer Verbindungen über Spurstangen mit Lenkgetriebe oder hydraulischer sowie elektrischer Lenkantriebe werden künftig drei so genannte Aktuatoren eingesetzt: einer vorn und zwei hinten. Aktuatoren sind kleine, autonom arbeitende Stelleinheiten, die jedes Rad separat einlenken können. Zeitgleich zu den Lenkbefehlen vom Fahrer erhalten die Aktuatoren dafür eine Vielzahl von Informationen von mehr als einem Dutzend Sensoren zu Fahrgeschwindigkeit, Gierwinkel, Einfederung, Radschlupf und Achslastverteilung. Durch Datenabgleich mit den anderen Aktuatoren kann jede dieser Stelleinheiten am Rad den gerade geForderten Lenkeinschlag ermitteln und in Echtzeit umsetzen.

Die Komplexität dieser Lenk-Aufgabe wird dadurch weiter gesteigert, dass solch eine Allradlenkung geschwindigkeitsabhängig arbeiten muss. Denn bei hohem Tempo könnte das Auto durch zu große Einschlagswinkel aus der Kurve kippen. Dagegen sorgt ein stärkerer Lenkeinschlag bei langsamer Fahrt für besseres Handling und mehr Agilität. Beim Einparken sinken die Lenkkräfte gegenüber einer herkömmlichen Einachs-Lenkung sogar um bis zu 30 Prozent. Die eigens für die "Nissan 4-Wheel Active Steer" entwickelte Software ist dabei so leistungsfähig, dass sie sogar in kritischen Situationen die Schleuderbremse ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm) durch eine Gegenlenk-Bewegung unterstützt. Durch eine exakt berechnete Kombination aus Brems- und Lenkaktionen lässt sich Schleudern noch wirkungsvoller verhindern.

Ein besonderer Komfort-Gewinn entsteht beim schnellen Spurwechsel. Während Autos mit herkömmlicher Lenkung den Insassen größere Ausbrechmomente – beim Verlassen der Spur und beim Einordnen in die neue Spur – zumuten, empfindet man den Spurwechsel mit "Nissan 4-Wheel Active Steer" wie ein leichtfüßiges Hinüberschwingen. Die Wankbewegungen der Karosserie sind wesentlich geringer, das Auto fährt scheinbar stets auf der Ideal-Linie – genauso wie der Servierwagen eines Oberkellners.