Immer kürzere Kfz-Entwicklungszeiten erfordern den Einsatz virtueller Entwurfsmethoden im gesamten Entwicklungsprozess. Um bei zunehmender Variantenvielfalt und Komplexität der Fahrzeuge die Entwicklungszyklen weiter verkürzen zu können, müssen alle an der Produktentwicklung beteiligten Partner effiziente Methoden einsetzen. Geeignet sind die virtuellen Tools, wie CAD und Mehrkörpersystem-Simulation (MKS bzw. MBS) des Fahrwerks oder des Gesamtfahrzeuges bzw. auf Rechenzeit optimierte, Kennfeld-basierte Vollfahrzeugsimulationstools. Der Entwicklungsprozess gliedert sich in drei Phasen: in die Konstruktionsphase, in den virtuellen Test mittels mathematischer Simulation und in den Test unter realen Bedingungen. Die nach dem ersten Design folgende virtuelle Testphase unterteilt sich in die Bereiche der Fahrdynamik (Performance/Handling) und Fahrkomfort bzw. Schwingungsuntersuchungen oder NVH (Noise-Vibration-Harshness). Die simulationstechnische Auslegung und Untersuchung fahrdynamischer Eigenschaften und des Fahrkomforts mit Hilfe mathematischer Simulation nimmt dabei einen wichtigen Stellenwert ein. Auf aufwändige Versuche mit teueren Prototypen muss mangels Zeitressourcen in frühen Stadien der Entwicklung weitestgehend verzichtet werden. Die Beeinflussung der Gesamtfahrzeugbewegung erfolgt maßgeblich durch äußere Kräfte. Ziel bei der Fahrdynamik, bzw. Handling- / Performance-Simulation ist die realitätsnahe virtuelle Nachbildung dieser Kräfte. Die Komplexität des Reifenaufbaus stellt dabei eine besondere Herausforderung dar, um die Beschreibung der Kraftübertragung Reifen-Fahrbahn zu realisieren. In den Simulationstools realisierbare virtuelle Fahrmanöver zur Handling-Validierung sind u.a. die gängigen Versuchsmuster wie Stationäre Kreisfahrten, Spurwechselverhalten, Reaktionen auf unterschiedliche Lenkungsanregungen, stationäres Bremsen, Bremsen in der Kurve und Lastwechselreaktionen. Für die virtuelle Untersuchung des Fahrkomforts steht die Analyse des Übertragungspfades Straßenanregung - Reifen - Fahrwerk - Sitz - Fahrer im Vordergrund. Hier sind insbesondere detaillierte Nachbildungen der Anregungsfrequenzen durch die Fahrbahn sowie der Transferpfade innerhalb des Fahrwerks und dessen Anbindung an den Aufbau gefordert. Der Reifen ist innerhalb eines Simulationsmodells ein hochdynamisches, extrem nichtlineares Kraftelement. Für fahrdynamische Simulationsrechnungen werden zur Abbildung der Reifen mathematische Approximationen der Reifeneigenschaften, so genannte Reifenmodelle, benötigt. Reifenmodelle basieren auf gemessenen Größen und Kennfeldern (empirische Modelle) und/oder physikalischen Ansätzen (physikalische Modelle). Detailliert beschriebene Versuchsprozeduren und aufwändige matematische Identifizierungsverfahren liefern die benötigten Parameter zur Beschreibung. Als kurzer Überblick werden dreidimensionale Fahrbahnmodelle vorgestellt, die sich unterscheiden nach Reifen-Fahrbahn-Kontaktmodellen und Oberflächenmodellen. Das bei TÜV SÜD Automotive eingesetzte Vollfahrzeug-Simulationstool CarSim verfügt über ein Modul mit Modellierung der 3D-Straßenoberfläche. Diese Oberfläche ist definiert durch die Kombination horizontaler und vertikaler Geometrien der Fahrbahnmittellinie und vertikaler Geometrie von Punkten auf lateralen Koordinaten außerhalb der Mittellinie. Die Kommunikation mit den Reifenmodellen erfolgt im Wesentlichen durch Übergabe des Straßen-Höhenprofils bzw. der Straßenoberflächen-Koordinaten.
Fahrwerkauslegung durch Simulation unter Einbeziehung von Reifen- und Fahrbahnmodellen
Chassis configuration through simulation using tire and road surface models
2006
13 Seiten, 12 Bilder, 12 Quellen
(nicht paginiert)
Conference paper
German
rechnerunterstützter Produktentwurf , Anwendung im Fahrzeugbau , Rechnersimulation , Fahrdynamik , Fahrverhalten , Autoreifen , Fahrzeugrad , Fahrzeugfahrwerk , Fahrbahn , Fahrzeugsitz , Fahrzeugerprobung , Schwingungsanregung , Simulationsmodell , Antiblockiersystem , theoretisches Modell , Fahrzeugfederung , Konstruktionsmethodik , Auslegung (Dimension) , Komfort (Eigenschaft)
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