Gourt Home::Gourt :: Fahrdynamik
Die Fahrdynamik ist ein Spezialgebiet der Dynamik, welches sich mit der Bewegung von Landfahrzeugen (Rad-, Ketten- und Schienenfahrzeugen) befasst.
Bewegungsrichtungen
koSysFahrdyn.png Als räumliche Bewegung von Körpern betrachtet sie die drei translatorischen Bewegungen
- Längs-,
- Quer- und
- Hubbewegung
- Gieren (um die Hochachse),
- Nicken (um die Querachse) und
- Wanken (um die Längsachse).
Häufig ist die Betrachtung beschränkt auf einen Teilbereich wie
- Längsdynamik (Antrieb und Bremsen, Fahrwiderstand, Verbrauch, ...)
- Querdynamik (Lenken, Kurvenfahrt, Kippsicherheit, ...)
- Hubdynamik (Komfort, Ladegutbeanspruchung, Fahrbahnbeanspruchung, ...)
Die Ergebnisse solcher Betrachtung finden Eingang in die Auslegung des Antriebsstrangs (Motor, Getriebe, ...) und des Fahrwerks, insbesondere der Achskonstruktion, aber auch zunehmend in elektronischen Fahrerassistenz-Systemen wie Antiblockiersystem (ABS), Antriebs-Schlupf-Regelung (ASR), Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP).
Methoden der Fahrdynamik
Fahrversuch
Hier werden z.B. verschiedene definierte Fahrmanöver wie
- Geradeausfahrt (unter Störeinflüssen)
- Kreisfahrt stationär oder instationär (Lastwechselreaktion)
- (einfacher/doppelter) Fahrspurwechsel ('Elchtest' nach ISO 3888-2)
- im "open loop" ("offener Regelkreis") mit vorgegebenen Radmomenten und Lenkeinschlägen bzw. deren Verläufen, ohne deren Auswirkungen auf die Fahrzeugbewegung zu berücksichtigen, oder
- im "closed loop" ("geschlossener Regelkreis") mit vorgegebener Fahraufgabe und durchgeführt von (meist) Versuchsfahrern, welche die Fahrzeugreaktionen in ihren Steuereingaben berücksichtigen.
Während dieser Versuche werden meist eine Vielzahl verschiedener Größen gemessen, um hieraus Kenngrößen zur quantitativen Beschreibung des dynamischen Fahrzeugverhaltens abzuleiten. Manche Fahrzeugreaktionen sind jedoch gegenwärtig noch zuverlässiger subjektiv zu erfahren und zu beurteilen; es wird geforscht, mit welchen messbaren Größen diese Subjektivurteile am besten korrelieren.
In längerdauernden Versuchsfahrten werden dagegen Belastungskenngrößen gemessen, die z.B. verwendet werden, um das Lastkollektiv für das Gesamtfahrzeug oder einzelne Komponenten oder um den praxisrelevanten Verbrauch abhängig vom Streckenprofil, Beladungszustand, Fahrertyp, ... zu bestimmen.
Fahrdynamiksimulation
Hier werden digitale Fahrzeugmodelle unterschiedlicher Komplexität, vom ebenen Einspurmodell eines Solofahrzeuges bis zu dreidimensionalen Modellen mehrgliedriger Lastzüge mit komplexer Achskinematik, Elastizitäten, Dämpfungen und aufwändigen Reifenmodellen in Simulationsprogrammen verwendet, um bestimmte Fahrmanöver virtuell durchzuführen, gegebenenfalls in Verbindung mit einem digitalen Fahrermodell.
Auch hier gibt es Simulationsrechungen längerdauernder Fahrten, um z.B. den Kraftstoffverbrauch oder die Umweltbelastung abhängig von der Auslegung des Antriebsstrangs (Motorisierung, Übersetzungen, Schaltpunkte) zu bestimmen.
Ein Vorteil dieser Methode ist die genaue Reproduzierbarkeit, wodurch sich unterschiedliche Ergebnisse eindeutig geänderten Berechnungsvorgaben zuordnen lassen. Hierfür ist es oft ausreichend, das Fahrzeug nur hinsichtlich der betrachteten Einflussgröße detailliert nachzubilden. Ein weiterer Nutzen ist die Erkenntnis komplexer Ursachen, Wirkungen und Zusammenhänge, was in der oft beschränkten Wahrnehmung / Messung der Realität schwerer möglich ist.
Prüfstandsversuch
- Komponentenerprobung (Bauteilbelastung, Festigkeit)
Literatur
Manfred Mitschke, Henning Wallentowitz: Dynamik der Kraftfahrzeuge. Springer, Berlin. 1. Januar 2004, ISBN 3540420118
Siehe auch
- Die Komponenten des Fahrwiderstandes und die Abschätzung der erforderlichen Antriebsleistung
- Zusammenhang zwischen dem Kammschen Reibungskreis und der Haftung Reifen/Fahrbahn
- Verschiedene Allradkonzepte: Allradantrieb, Quattro, Syncro
- Antriebsschlupfregelung, Sperrdifferential und Active Yaw zur Beeinflussung der Fahrdynamik
- Die Sicherheitssysteme ABS, ESP, Aktivlenkung
Links
Forschungsinstitut UNI Stuttgart http://www.fkfs.de/fahrzeugtech/index.htm Fahrzeugtechnik Kraftfahrzeugtechnik
"Fahrdynamik"