Die Forschungsfahrzeuge von Mercedes-Benz
Stuttgart
17.10.2011
Sicherer Fahrspaß – Mercedes-Benz F 400 Carving
Fakten
  • Fahrzeug: Mercedes-Benz F 400 Carving
  • Vorstellung: 2001
  • Ort: Tokyo Motor Show
  • Zielsetzung: Erprobung neuartiger Fahrdynamik-Systeme
  • Antrieb: Viertakt-Ottomotor mit 6 Zylindern, 3,2 Liter Hubraum, 160 kW (218 PS), Hinterradantrieb, elektrohydraulisch gesteuertes 5-Gang-Schaltgetriebe
Technische Highlights
  • Aktive Sturzverstellung
  • Elektronisches Lenksystem (Steer-by-Wire)
  • Elektronisches Bremssystem (Brake-by-Wire), Serieneinführung unter dem Namen Sensotronic Brake Control (SBC™) im Mercedes-Benz SL (2001, Baureihe R 230)
  • Bremsscheiben aus kohlefaserverstärkter Keramik, Serieneinführung im Mercedes-Benz CL 55 AMG F1 (2000, Baureihe C 215)
  • Aktive Hydropneumatik mit neuartiger Active Body Control (ABC)
  • Aluminium-Spaceframe mit CFK-Karosserie (kohlefaserverstärkter Kunststoff)
  • Xenon-Scheinwerfer mit Glasfaser-Technik
  • Zusätzliche Scheinwerfer für die Kurvenfahrt, die gleichzeitig die Aufgaben von Nebelscheinwerfer übernehmen, Serieneinführung in der Mercedes-Benz E-Klasse (2002, Baureihe W 211)
  • Blinker mit Hochleistungs-Leuchtdioden
  • 42-Volt-Bordnetz
Beim Forschungsfahrzeug F 300 Life Jet sammelt das Unternehmen umfangreiche Erkenntnisse für die aktive Sturzverstellung der Räder eines Fahrzeugs. Die Ingenieure dehnen die Forschungen konsequenterweise auf ein vierrädriges Fahrzeug aus und präsentieren im Jahr 2001 den F 400 Carving. Seine Systeme steigern besonders die Fahrsicherheit, die Fahrdynamik und den Fahrspaß.
Auffälligstes Merkmal des F 400 Carving, der seinen Beinamen von den sportlichen „Carvern“ auf der Skipiste erhielt: In der Kurve neigen sich die äußeren Räder um bis zu 20 Grad, was die Fahrstabilität deutlich erhöht und die Schleudergefahr verringert. Dazu wird Elektronik mit Mechanik verknüpft. Sensoren messen Geschwindigkeit, Beschleunigung, Lenkeinschlag sowie Gierverhalten des Fahrzeugs und geben Steuersignale an die hydraulischen Stellzylinder der kurvenäußeren Räder, die in eine genau definierte Neigung gebracht werden. Die Reifen an der Kurveninnenseite bleiben – ebenso wie die Karosserie – in Normalposition.
Aktive Sturzverstellung für mehr Sicherheit
Beim F 400 Carving sind die Seitenführungskräfte aufgrund der aktiven Sturzverstellung bis zu 30 Prozent höher im Vergleich zu heutigen Personenwagen-Fahrwerken. Die Längskräfte erhöhen sich um bis zu 15 Prozent. Aufgrund der hohen Seitenkräfte an den kurvenäußeren Rädern ist die Querbeschleunigung um bis zu 28 Prozent größer als bei Sportwagen mit konventioneller Fahrwerktechnik. Diese Technik bedeutet nicht nur eine höhere Kurvendynamik und sportliche Agilität, sie verbessert auch die Fahrsicherheit, vor allem in Notsituationen wie ein zu schnelles Fahren in den Kurven oder bei plötzlichen Ausweichmanövern.
Bei Schleudergefahr durch Unter- oder Übersteuern bringt das System mithilfe eines leistungsfähigen Hydrauliksystems kurzzeitig eines oder mehrere Räder in eine genau berechnete Schrägneigung, erhöht dadurch die Seitenführungskräfte und stabilisiert das Fahrzeug. Bei einer Notbremsung lassen sich blitzschnell alle vier Räder stürzen, sodass nur die Innenseiten der Räder mit ihrer reibwertoptimierten Laufflächenmischung Fahrbahnkontakt haben. So verkürzt sich der Bremsweg aus 100 km/h um gut fünf Meter. Ein weiteres Merkmal der Fahrwerktechnik: Besteht Aquaplaning-Gefahr, kann das System die Aufstandsfläche der Reifen gezielt verändern.
Spezielle Reifen für das Forschungsfahrzeug
Am Erfolg des F 400 Carving haben die Reifen einen maßgeblichen Anteil. Sie werden eigens dafür entwickelt und vereinen die Vorteile eines Autoreifens mit denen eines Motorradreifens. An ihrer Innenseite haben sie eine abgerundete Lauffläche für optimales Kurvenverhalten, die zudem einen besonders hohen Reibwert hat. Werden die Räder geneigt, ist die Kraftübertragung besonders hoch. Die Außenschulter des Reifens zeigt ein bewährtes Pkw-Profil mit guten Geradeauslauf-Eigenschaften. Der Reifen ist auf einer besonderen Felge montiert, die an der kurvenaktiven Innenseite einen Durchmesser von 17 Zoll und an der Außenseite von 19 Zoll hat. Damit ist gewährleistet, dass der Forschungswagen bei Geradeausfahrt nur auf dem nicht gekrümmten Laufstreifenanteil rollt. In Kurven steht dank des kleineren Innendurchmessers eine möglichst große Aufstandsfläche zur Verfügung.
Einsatz der Elektronik
Drive-by-Wire-Technik ist ein weiteres Entwicklungsziel des F 400 Carving. Mechanische Verbindungselemente wie die Lenksäule mit ihren Spindeln und Gelenken oder das Gestänge zwischen Bremspedal und Bremskraftverstärker gibt es nicht. An ihre Stelle treten Kabel, die Lenk- und Bremsbefehle des Fahrers ausschließlich elektronisch übertragen. Damit sind weitere Sicherheitsmerkmale möglich: In einer Gefahrensituation reduziert ein automatischer Lenkeingriff die Schleudergefahr. Den Bremsdruck berechnet und dosiert die Elektronik für jedes Rad situationsgerecht für hohe Bremssicherheit in Kurven.
Bremsscheiben aus kohlefaserverstärkter Keramik
Die Bremsscheiben bestehen aus kohlefaserverstärkter Keramik, ein Hightech-Material, das extremen Temperaturen von 1.400 bis 1.600 Grad Celsius standhält und optimale Verzögerung ermöglicht. Neben dem Standard-Bordnetz ist der F 400 Carving mit zwei 42-Volt-Systemen ausgestattet, die vor allem für die elektronische Lenkung zuständig sind.
Fahrwerk und Lichtsysteme
Der F 400 Carving hat ein neuartiges Active Body Control (ABC), das mit einer aktiven Hydropneumatik gekoppelt ist, die sowohl die Federung als auch die Dämpfung des Fahrzeugs beeinflusst. Das Ergebnis ist wiederum eine höhere Fahrsicherheit, aber auch ein noch besserer Fahrkomfort.
Das Scheinwerfersystem ist gleichfalls eine Neuentwicklung. Lichtquelle und eigentlicher Scheinwerfer sind getrennt – Glasfasern übertragen das gebündelte Licht der Xenon-Lampen verlustfrei an die Austrittspunkte, wo spezielle Optiken die Lichtverteilung auf die Fahrbahn übernehmen. Dieser Vorteil kommt vor allem dem Frontdesign des Sportwagens zugute, denn die Scheinwerfer beanspruchen nur sehr wenig Platz. In Kurven schalten sich je nach Lenkeinschlag der Räder zusätzlich seitlich platzierte Scheinwerfer – sogenannte dynamische Scheinwerfer-Regulierung – ein, die auch die Aufgaben von Nebelscheinwerfern übernehmen. Für die Blinker werden Hochleistungs-Leuchtdioden verwendet, deren Licht mit Prismenstäben verteilt wird.
Auch Werkstoffe werden im F 400 Carving untersucht. Die Karosserie besteht aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) und wiegt etwas mehr als 100 Kilogramm. Das Chassis in Spaceframe-Bauweise ist aus Stahl, Aluminium und gleichfalls CFK-gefertigt. Am Roadster F 400 Carving leben die Flügeltüren wieder auf – ein markantes Merkmal besonderer, sportlicher Fahrzeuge von Mercedes-Benz.
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