Der Einsatz von Regelsystemen im Fahrzeug erhöht die Fahrsicherheit und verbessert das Fahrverhalten. Studien zeigen, dass durch Einführung des elektronischen Stabilitätsprogramms Fahrunfälle um 40,7 % bzw. 42 % reduziert werden konnten und damit die aktive Sicherheit nachweislich erhöht werden konnte. Um das volle Potential solcher aktiven Systeme ausschöpfen zu können, sind zusätzliche Informationen über den Fahrzustand erforderlich. Eine solche Zusatzinformation stellen die Kräfte zwischen Reifen und Fahrbahn dar, die derzeit nicht mit einer serientauglichen Sensorik erfasst werden können. Ziel dieser Arbeit ist demnach die Ermittlung der Horizontalkräfte im Radaufstandspunkt auf Basis von seriennahen Sensoren. Es werden im ersten Schritt die Vorteile für die aktive Sicherheit dargestellt, die sich aus der Kenntnis der Horizontalkräfte im Radaufstandspunkt ergeben. Hier können Vorteile in den Bereichen Signalplausibilisierung, Fahrzustandsbeschreibung sowie Fahrdynamikregelung aufgezeigt werden. Zudem wird das Ergebnis einer Recherche zum Stand der Technik bei der Kraftermittlung am Rad erläutert. Die Systeme reichen von Messfelgen, über sensierende Reifen bis hin zu kraftmessenden Radlagern und Achskomponenten. In einem Serieneinsatz ist bisher keines dieser Systeme zu finden. Aus diesen Vorbetrachtungen ergibt sich der Ansatz zur Ermittlung der Horizontalkräfte im Radaufstandspunkt auf Grundlage der Erfassung der kinematischen und elastokinematischen Radstellungsänderungen. Zur Erfassung der Radstellungsänderungen kommt ein Sensor zum Einsatz, der in ein Traggelenk integriert ist und die Gelenkwinkeländerungen erfasst. Da die Gelenkwinkeländerungen des Traggelenkes aufgrund kinematischer Einflussgrößen und elastokinematischer Belastungen entstehen, ergibt sich die Möglichkeit, bei Kenntnis bzw. messtechnischer Erfassung der kinematischen Einflussgrößen die elastokinematischen Belastungen und damit die Längs- und Seitenkräfte zu ermitteln. Dafür wird ein kennfeldbasierter Algorithmus erstellt, der die gemessenen Gelenkwinkeländerungen ebenso wie die gemessenen kinematischen Einflussgrößen nutzt und die auf das Rad wirkenden horizontalen Kräfte abschätzt. Um die grundsätzliche Eignung der Gelenkwinkel zur Ermittlung der Horizontalkräfte auf Grundlage von den kinematischen Einflussgrößen und elastokinematischen Belastungen zu überprüfen, werden simulative Voruntersuchungen an einer McPherson-Achse mittels eines Mehr-Körper-Simulationsprogramms durchgeführt. Es zeigt sich, dass keine Eindeutigkeit zwischen Gelenkwinkeln und anliegenden Kräften vorliegt. Durch zusätzliche Informationen über den Fahrzustand lassen sich allerdings eindeutige Zuweisungen zwischen anliegenden Kräften und resultierenden Gelenkwinkel herstellen. Die simulativen Voruntersuchungen zeigen somit eine grundsätzliche Eignung der Gelenkwinkel zur Ermittlung der Horizontalkräfte, so dass dieser Ansatz im weiteren Verlauf dieser Arbeit umgesetzt wird.
Ermittlung von Horizontalkräften im Radaufstandspunkt auf Basis von Gelenkwinkeländerungen im Fahrwerk
Determination of horizontal forces at the tyre contact patch based on joint angle modifications in the ground gear
Schriftenreihe Automobiltechnik, ika, RWTH Aachen ; 156 ; 1-32
2012
32 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Anwendung im Fahrzeugbau , Ermittlung (Bestimmung) , Fahrwerk (Fahrzeug) , elektronisches Stabilitätsprogramm , Fahrverhalten , aktive Sicherheit , Fahrbahnkraftschluss , Reifenkraft , Kraftsensor , Fahrdynamikregelsystem , Radlager , Einflussgröße , Algorithmus , Pkw (Personenkraftwagen) , Simulationsprogramm , McPherson-Federbein , Federbein , Mehrkörpersimulation , Mehrkörpermodell , Mehrkörpersystem
Fahrwerk - Fahrwerk und Antriebsstrang
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