Die Federungsauslegung in einem Kleinwagen wird durch ungünstige Randbedingungen (hoher Aufbauschwerpunkt, kurzer Radstand, schmale Spur, hohes Lastverhältnis, eingeschränkte Radfederwege, beladungsbedigte Schwerpunktverlagerung) erschwert. Bei der Verwendung adaptiver Fahrwerksysteme im Smart ergeben sich zwei primäre funktionale Anforderungen. Zum einen sind die Federhärte und die Dämpfung an den Beladungszustand zu adaptieren und die Aufbaulage bei eingeschränkten Radfederwegen konstant zu halten. Dies kann ein niveaugeregeltes Luftfederungssystem sehr gut erfüllen. Über ein entsprechend hohes Aufbau-Dämpfungsmaß kann zum anderen die Fahrsicherheit auch bei erhöhter Zuladung sichergestellt werden. Es ist sinvoll, die Aufbaudämpfung in Abhängigkeit vom Fahrzustand bzw. von der momentanen Aufbaubewegung zu variieren. Die dafür notwendige Entkopplung von Wank- und Hubbewegung wird beim vorgestellten Smart-Prototypsystem über ein an der Vorderachse angeordnetes Koppelgetriebe realisiert, das abhängig von der relativen Einfedergeschwindigkeit beider Räder einen dritten, mittig zwischen den Vorderrädern liegenden hydraulischen Dämpfer anlenkt. Die Integration eines Ersatzmodells der Vorderachs-Verbunddämpfung in ein bestehendes Fahrzeugmodell unterstützt eine Bewertung der Systemauslegung für quer- und vertikaldynamische Testmanöver durch Rückführung berechneter Zusatz-Dämpfungskräfte und lässt Rückschlüsse auf die zu erwartenden Bauteil-Belastungen zu. Mit Hilfe der im Modell durch mehrdimensionale Kennfelder abgebildeten Kraftübertragungsfunktionen sind unter den Randbedingungen der Simulationsumgebung MATLAB/Simulink interessierende Systemgrößen zugänglich. Für höherdynamische Manöver zeigen die Zeitverläufe für den Wank-Freiheitsgrad die Wirksamkeit der Verbunddämpfung hinsichtlich der Stabilisierung von Aufbaubewegungen. Wesentlicher Vorteil einer luftgefederten Hinterachse ist die Komfortsteigerung durch die weiche Federabstimmung, die entsprechend niedrigere Aufbaubeschleunigungen in Vertikalrichtung realisiert. Die Aufbau-Eigenfrequenz kann dabei lastunabhängig etwa konstant gehalten werden. Hinsichtlich des Einflusses der gegenüber der Serien-Stahlfederung weicher abgestimmten Hinterachs-Luftfederung auf das stationäre Fahrzeug-Eigenlenkverhalten sowie den Aufbau-Wankwinkelverlauf kann in durchgeführten Kreisfahrt-Versuchen ein tendenziell stärkeres Untersteuern sowie der etwas höhere Wankwinkelbedarf der luftgefederten Variante bestätigt werden. Bislang verhindern die erhöhten Kosten einen Einsatz in der Serie - allerdings besitzen die vorgestellten adaptiven Fahrwerkssysteme aufgrund des großen Lastverhältnisses und anderer Spezifika der kleinsten Fahrzeugklasse ein hohes Potenzial zur Verbesserung der Fahrzeugdynamik und realisieren einen deutlich erfahrbaren Kundennutzen.
Luftfederung und Wankdämpfung. Einfluss auf die Fahrdynamik des Smart
Air suspension and adaptive damping - impact on handling characteristics of the Smart
Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ ; 105 , 2 ; 146-154
2003
9 Seiten, 11 Bilder, 3 Quellen
Article (Journal)
German
Pkw (Personenkraftwagen) , Vorderachse , Hinterachse , Fahrzeugfederung , Luftfeder , Koppelgetriebe , Fahrzeugdynamik , Fahrzeugerprobung , Fahrzeugfahrwerk , Fahrzeugsicherheit , Fahrzeugdämpfung , Prototyp , Karosserie , Rechnersimulation , Simulationsmodell , Simulationsprogramm , dynamisches Verhalten , mechanische Schwingung , Schwingungsverhalten , Eigenfrequenz , Auslegung (Dimension) , Federweg , Randbedingung , Schwingungsdämpfer , Kraftübertragung , Anwendung im Fahrzeugbau
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