Elastokinematik - SimPack

SIMPACK - USER MEETING
13.-14. November 2001
Automatisierte Abbildung von Kinematik und
Elastokinematik aus Prüfstandsversuchen
zur Fahrdynamiksimulation
Dipl.-Ing. Christoph Elbers
Dipl.-Ing. Thomas Schrüllkamp
INSTITUT FÜR
KRAFTFAHRWESEN
AACHEN
1el0016.ppt

Struktur des Vortrags
Einführung
- Bedeutung von Kinematik und Elastokinematik für die Fahrmechanik
Aufbau des ika-Achsmessprüfstands
- Prüfstandskonzept, Steuerung, Messtechnik
Entwicklung des Achsidentifikationstools
- Programmaufbau Matlab/Simulink, Identifikation, Analyse
Abbildung des Achsmessprüfstand in Simpack
- Validierung, Fehlerbetrachtung bei kombinierter Belastung
Gesamtfahrzeug in Versuch und Simulation
- Aufbau eines Fahrzeugmodells, Fahrversuche
Zusammenfassung und Ausblick
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Kinematik und Elastokinematik
Die Kinematik der Radaufhängung bestimmt die räumliche Bewegung
des Rades gegenüber dem Fahrzeugaufbau bei Federungs- und
Lenkbewegung ohne Berücksichtigung äußerer Lasten
Die Elastokinematik beschreibt die Abstimmung aller elastischen
Elemente einer Radaufhängung und die räumliche Anordnung der
Achslenker mit dem Ziel, die durch Elastizitäten entstehende
Verformungen unter äußerer Belastung zu kompensieren oder in
gewünschte Bewegungen umzuwandeln
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Sturz- und Spurwinkeländerungen
Die für das Fahrverhalten wichtigsten Radstellungsänderungen
sind die kinematischen und elastokinematischen
Sturz- und Spurwinkeländerungen
Kinematische Spurwinkeländerung
Fahrzeugsauslegung: Wankuntersteuernd
VA:
HA:
kinematische Nachspuränderung beim Einfedern
kinematische Vorspuränderung beim Einfedern
Beeinflussung des Lenkverhaltens:
+ Erhöhung der Fahrstabilität
- Geradeauslaufeigenschaften des Fahrzeugs
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Elastokinematische Spurwinkeländerung
Die elastokinematische Radstellungsänderung
hängt vom Achsprinzip, der Anordnung der
Lenker und den Elastizitäten der Achse ab
Vorspuränderung durch Seitenkräfte
Fahrzeugsauslegung: Seitenkraftuntersteuernd
VA: kurvenäußeres Rad geht unter Querkraft in Nachspur
kurveninneres - in Vorspur
HA: kurvenäußeres Rad geht unter Querkraft in Vorspur
kurveninneres – in Nachspur
Bei Kurvenfahrt sind die Lenkwinkeländerungen
des Außenrades wichtig, weil hier die größeren Kräfte wirken
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Elastokinematische Spurwinkeländerung
Vorspuränderung durch Längskräfte
Fahrzeugsauslegung: Es ergeben sich Zielkonflikte aus den Anforderungen
verschiedenster Fahrzustände
Bremsen, Beschleunigen:
besser Fahrstabilität, wenn beide Achsen leicht in Vorspur gehen
µ-split Bremsung:
VA: unter Bremskraft in Vorspur
HA: unter Bremskraft in Nachspur
Stabilisierung des Fahrzeugs
durch entgegengerichtetes Giermoment
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Elastokinematische Spurwinkeländerung
Lastwechsel in der Kurve:
VA: unter Bremskraft in Nachspur
HA: unter Bremskraft in Vorspur
kurvenaußen gerichtetes Giermoment
Eine einzige optimale elastokinematische Auslegung kann
es nicht geben
In der Realität sind die Fahrzeuge meist so ausgelegt, dass
die Vorderachse unter Bremskraft leicht in Nachspur
und die Hinterachse leicht in Vorspur gehen
Wenn es das Achskonzept zulässt, werden angetriebene Hinterachsen
zusätzlich so ausgelegt, dass sie auch bei Vortriebskraft in Vorspur gehen
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Kinematische und Elastokinematische
Sturzwinkeländerung
negativer Sturz bei Kurvenfahrt
Erhöhung der Seitenkräfte
Abnahme des Schräglaufwinkels
bei gleichbleibender Querbeschleunigung
Freie Bewegungsrichtung
g g g
M
F
Diese Tendenz bedeutet:
• Bei negativen Sturz nur an der Vorderachse weniger Untersteuern
• Bei negativen Sturz nur an der Hinterachse mehr Untersteuern
Nachteil :
Reifenverschleiß
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Aufbau eines realen Achsmessprüfstands
Zur objektiven Beurteilung und Entwicklung neuer Fahrwerke
ist die Kenntnis der Achs- und Elastokinematik unerlässlich
Entwicklung eines Prüfstands zur Messung der
achsspezifischen Kennwerte unter möglichst
realitätsnahen Bedingungen
• Verstellbarer Radstand:
• Verstellbare Spurweite:
• Maximaler Federweg:
• Maximale Radlast:
• Maximale Querkraft:
• Maximale Längskraft:
bis 3250 mm
bis 1650 mm
300 mm
14 kN
9 kN
9 kN
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Frontansicht des Achsmeßstands
Einleitung der äußeren Belastung durch
Hydraulikzylinder und Hebelsystem
Pro Turm:
Seitenkraft (dargestellt)
Längskraft (um 90° gedreht)
Simulation des Federwegs durch
Verfahren der Zylinder in z-Richtung
Einstellung der Spurweite und des
Radstands durch Verschiebung
der Türme in y- und x-Richtung
Linearführung
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Radersatzsystem mit Sensoren
Radersatzsystem mit
einstellbarem Radhalbmesser,
Einpresstiefe und pneumatischen
Nachlauf
Autokollimator
zur Ermittlung
der Spur- und
Sturzwinkeländerung
Seilpotentiometer zur
Ermittlung der
Verschiebungen des
Radaufstandspunktes
Luftlager zur reibungsfreien
Krafteinleitung
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Achsvermessung
Durch verschiedene Fahrmanöver treten unterschiedliche
Belastungskollektive auf
Um alle möglichen Belastungen und Belastungsrichtungen
zu berücksichtigen, wurden Messprozeduren entwickelt,
die die Radstellungswinkel als Funktion des Federwegs,
der Längs- und Querkraft ermitteln
Alle möglichen Kombinationen der Parameter untereinander werden
nachgefahren und man erhält ein dreidimensionales Kennfeld
der Spur- und Sturzwinkelmatrix
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100
50
0
-50
-100
0 100 200 300 400 500
Zeitkanal [s]
4000
2000
0
-2000
-4000
0 100 200 300 400 500
Zeitkanal [s]
Autosequenz zur Messung
der Spur- und Sturzwinkelmatrix
Belastungszyklus:
Federweg
Längskraft
Änderung des
Federweges
Änderung der
Längskraft
Rampenförmige
Querkraftbelastung
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Fx , Fy [N]
Sz [mm]

Messprozedur zur Ermittlung
der Spur- und Sturzwinkelmatrix
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Autosequenz zur Messung
der Federkennlinie
Belastungszyklus:
Sz VL, VR [N]
100
50
0
Hubfederung:
Gleichsinnige Aus- und Einfederung
der beiden Räder einer Achse
-50
-100
0 10 20 30 40 50 60 70
Sz VL Sz VR
Zeitkanal [s]
Wankfederung:
Gegensinnige Aus- und Einfederung
der beiden Räder einer Achse
1el0016.ppt

Autosequenz zur Messung
des Wankpols und Nickpols
Belastungszyklus:
Hubfederung:
Gleichsinnige Aus- und Einfederung
der beiden Räder einer Achse
0el0224.ppt
Sz VR [N]
100
50
0
-50
- Spurweitenänderungskurve
- Radstandsänderungskurve
-100
0 5 10 15 20 25 30 35
Zeitkanal [s]
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Entwicklung des Achsidentifikationstools
Zur fahrdynamischen Untersuchung von Fahrzeugen mit Hilfe von
Simulationsmodellen sind die Kinematik und Elastokinematik der
implementierten Radaufhängung von entscheidender Bedeutung
Um eine hohe Abbildungsgenauigkeit der Simulationsmodelle
zu bekommen, müssen neben den Gummilagern einer Achse auch
weitere Bauteilsteifigkeiten berücksichtigt werden (MKS, FEM)
Hoher Aufwand für Modellgenerierung
Daten der Fahrzeuggenerationen sind selten frei verfügbar
Modellansatz:
Die achsspezifischen Kenngrößen werden aus den gemessenen
Prüfstandsdaten mathematisch abgebildet und in sogenannten
Black Boxes als S-Funktion zur Verfügung gestellt
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Entwicklung des Achsidentifikationstools
Informationen über die kinematischen Anlenkpunkte,
Bushing- und Lenkersteifigkeiten müssen nicht bekannt sein
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Achsidentifikationstool
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Achsidentifikationstool
Spur-, Sturzwinkel
Mit Hilfe des Achsidentifikationstools reduzieren sich die verschiedenen
Einzelradaufhängungen auf mathematische Zusammenhänge zwischen
den Eingangsgrößen Längskraft, Seitenkraft und Federweg und
den Ausgangsgrößen Spurwinkel, Sturzwinkel, Radlast, Wankpol und Nickpol
Spurwinkel
Sturzwinkel
Sturzwinkel
Spurwinkel
Spurwinkel,
Sturzwinkel
= f (Längskraft, Seitenkraft, Federweg)
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Radlast, Nickwinkel
Radlast
= f (Federweg)
Nickwinkel
= f (Federweg)
1el0016.ppt

Wankpol
Bei wechselseitiger Einfederung (z. B. Kurvenfahrt)
also bei unsymmetrischer Federbewegung wandert
der Wankpol aus der Fahrzeugmitte heraus
Wankpolkoordinaten z,y
= f (Federweg r, Federweg l)
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Einzelwertanalysen
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Graphische Analysen
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Aufbau des Achsmessprüfstands in Simpack
zur Validierung des Achsidentifikatiostools
L: 6 DOF
Oberer Querlenker
Rot α,β, χ
Bushing I, II
Pre-Prozessor
Isys
0 DOF
dummy
L: 6 DOF
Unterer Querlenker
Bushing III, IV
Trans z
L: x, y, z
Oberer
Dämpfer
Rot α,β, χ
Unterer
Dämpfer
Radträger
Integration verschiedener
Achsmodule
Dämpfer
0 DOF
Feder
L: x,y
Spurdummy
Bushing V
Spurstange
Rot α,β
0el332.ppt
AMS-Simulation (Simpack)
0 DOF
L: 6 DOF
Rad Dummy
Matrix.aut
Achse xy
Rot α
Rdyn
Bremse
0 DOF
ET
Fy-Seitenkraft
Rot α,β
Nachlauf Fy
0 DOF
0 DOF
Fe_Wp_Np.aut
Isys
L: x,y,z
Fx-Längskraft
Trans z
Fx-Zylinder
Rot α,β
L: x,y,z
L: x,y,z
Fx-Kolben
Welle
Rot α,β
Rot α
Fy-Arm
Winkel
0 DOF
Luftlager
L: x,y,z
Fy-Zylinder
Trans z
Fy-Kolben
Rot α,β
Fx-Arm
L: z
Rot α
Rot α
AMS_V1_2.aut
0 DOF
Sz-Federweg
Trans z
0 DOF 0 DOF
Boden Radstand Spurweite
1el0016.ppt

Validierung des Achsidentifikationstools
Pre-Prozessor
Simulation
Post-Prozessor
Achsidentifikation
0 DOF
L: 6 DOF
Rad Dummy
Achse xy
Rot α
Bremse
0 DOF
Rdyn
ET
Fy-Seitenkraft
Rot α,β
Nachlauf Fy
0 DOF
0 DOF
Rot α,β
Rot α
Winkel
Isys
Fx-Längskraft
L: x,y,z
L: x,y,z
Welle
Luftlager
0 DOF
L: x,y,z
Fx-Zylinder
Trans z
Fx-Kolben
Rot α,β
Fy-Arm
L: x,y,z
Trans z
Rot α,β
Fy-Zylinder
Fy-Kolben
Fx-Arm
L: z
Rot α Rot α
Sz-Federweg
0 DOF
0 DOF 0 DOF
Boden Radstand Spurweite
Trans z
Achsidentifikation
S-Funktionen
0el0378.ppt
Seitenkraft
Längskraft
Federweg
0 DOF
L: 6 DOF
Rad Dummy
Rot α
Bremse
0 DOF
Achse xy
Rdyn
Rot α,β
0 DOF
Fy-Seitenkraft
Nachlauf Fy
ET
0 DOF
Spurwinkel
Sturzwinkel
Radlast
Wankpol
Nickwinkel
Rot α,β
Rot α
Winkel
Isys
Fx-Längskraft
L: x,y,z
L: x,y,z
Welle
Luftlager
0 DOF
L: x,y,z
Fx-Zylinder
Trans z
Fx-Kolben
Rot α,β
Fy-Arm
L: x,y,z
Trans z
Rot α,β
Fy-Zylinder
Fy-Kolben
Fx-Arm
L: z
Rot α
Rot α
Sz-Federweg
0 DOF
Trans z
0 DOF 0 DOF
Boden Radstand Spurweite
Simpack
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Validierung des Achsidentifikationstool
Zur Beschreibung der Achse existieren somit zwei Modellansätze,
die nun miteinander verglichen werden können:
Der erste Modellansatz basiert auf einer modellierten Achse,
mit Kenntnis der kinematischen Anlenkpunkte und
elastokinematischen Randbedingungen (Bushingsteifigkeiten)
Der andere Modellansatz basiert auf Messungen der Achse
auf einem realen oder auf einem virtuellen Prüfstand und der
anschließenden mathematischen Beschreibung der Achse
(S-Funktion)
1el0016.ppt

Spurwinkeländerung
1
Spurwinkel [°]
0.5
0
-0.5
Spurwinkel (Simpack)
Spurwinkel (Achsidentifikation)
Fx positiv
Fy positiv
positiv
-1
-60 -40 -20 0 20 40 60 80
Federweg [mm]
0.5
0.5
Spurwinkel [°]
0.25
0
-0.25
Spurwinkel (Simpack)
Spurwinkel (Achsidentifikation)
-0.5
-5000 -2500 0 2500 5000
Spurwinkel [°]
0.25
0
-0.25
Spurwinkel (Simpack)
Spurwinkel (Achsidentifikation)
-0.5
-5000 -2500 0 2500 5000
Längskraft [N]
Seitenkraft [N]
1el0016.ppt

0 DOF
L: x,y,z
L: x,y,z
0 DOF
Trans z
Trans z
L: 6 DOF
Rot α,β
Rot α,β
L: x,y,z
L: x,y,z
Rot α
Rot α,β
Rot α,β
Bremse
0 DOF
0 DOF
Rot α
Rot α
Rot α
0 DOF
0 DOF
L: z
Trans z
Vergleich zwischen Superposition
und kombinierter Belastung
Einzelbelastung
Rad Dummy
Fx
Isys
Fx-Zylinder
Fy-Zylinder
Achse xy
Rdyn
ET
Fy-Seitenkraft
Nachlauf Fy
Fx-Längskraft
Welle
Fx-Kolben
Fy-Kolben
0 DOF 0 DOF
Winkel
Luftlager
Fy-Arm
Fx-Arm
Sz-Federweg
Boden Radstand Spurweite
Spurwinkel
Längskraft
1el0016.ppt

0 DOF
L: x,y,z
L: x,y,z
0 DOF
Trans z
Trans z
L: 6 DOF
Rot α,β
Rot α,β
L: x,y,z
L: x,y,z
Rot α
Rot α,β
Rot α,β
Bremse
0 DOF
0 DOF
Rot α
Rot α
Rot α
0 DOF
0 DOF
L: z
Trans z
Vergleich zwischen Superposition
und kombinierter Belastung
Einzelbelastung
Fy
Isys
Fx-Zylinder
Fy-Zylinder
Achse xy
Rdyn
ET
Fy-Seitenkraft
Nachlauf Fy
Fx-Längskraft
Welle
Fx-Kolben
Fy-Kolben
Rad Dummy
0 DOF 0 DOF
Winkel
Luftlager
Fy-Arm
Fx-Arm
Sz-Federweg
Boden Radstand Spurweite
Spurwinkel
Seitenkraft
1el0016.ppt

0 DOF
L: x,y,z
L: x,y,z
0 DOF
Trans z
Trans z
L: 6 DOF
Rot α,β
Rot α,β
L: x,y,z
L: x,y,z
Rot α
Rot α,β
Rot α,β
Bremse
0 DOF
0 DOF
Rot α
Rot α
Rot α
0 DOF
0 DOF
L: z
Trans z
Vergleich zwischen Superposition
und kombinierter Belastung
Einzelbelastung
+
Sz
Isys
Fx-Zylinder
Fy-Zylinder
Achse xy
Rdyn
ET
Fy-Seitenkraft
Nachlauf Fy
Fx-Längskraft
Welle
Fx-Kolben
Fy-Kolben
Rad Dummy
Winkel
Luftlager
Fy-Arm
Fx-Arm
Spurwinkel
0 DOF 0 DOF
Sz-Federweg
Boden Radstand Spurweite
Federweg
1el0016.ppt

0 DOF
L: x,y,z
L: x,y,z
0 DOF
L: x,y,z
L: x,y,z
0 DOF
L: x,y,z
L: x,y,z
0 DOF
0 DOF
0 DOF
Trans z
Trans z
Trans z
Trans z
Trans z
Trans z
L: 6 DOF
Rot α,β
Rot α,β
L: x,y,z
L: x,y,z
L: 6 DOF
Rot α,β
Rot α,β
L: x,y,z
L: x,y,z
L: 6 DOF
Rot α,β
Rot α,β
L: x,y,z
L: x,y,z
Rot α
Rot α
Rot α
Rot α,β
Rot α,β
Rot α,β
Rot α,β
Rot α,β
Rot α,β
Bremse
0 DOF
0 DOF
Rot α
Bremse
0 DOF
0 DOF
Rot α
Bremse
0 DOF
0 DOF
Rot α
Rot α
Rot α
Rot α
Rot α
Rot α
Rot α
0 DOF
0 DOF
Trans z
0 DOF
0 DOF
L: z
L: z
Trans z
0 DOF
0 DOF
L: z
Trans z
0 DOF
L: x,y,z
L: x,y,z
0 DOF
Trans z
Trans z
L: 6 DOF
Rot α,β
Rot α,β
L: x,y,z
L: x,y,z
Rot α
Rot α,β
Rot α,β
Bremse
0 DOF
0 DOF
Rot α
Rot α
Rot α
0 DOF
0 DOF
L: z
Trans z
Vergleich zwischen Superposition
und kombinierter Belastung
Einzelbelastung
Kombinierte Belastung
Rad Dummy
Fx
Isys
Fx-Zylinder
Fy-Zylinder
Achse xy
Rdyn
ET
Fy-Seitenkraft
Nachlauf Fy
Fx-Längskraft
Welle
Fx-Kolben
Fy-Kolben
0 DOF 0 DOF
Winkel
Luftlager
Fy-Arm
Fx-Arm
Sz-Federweg
Boden Radstand Spurweite
Spurwinkel
Längskraft
Superposition
Achsidentifikation
Federweg
Fy
Isys
Fx-Zylinder
Fy-Zylinder
Achse xy
Rdyn
ET
Fy-Seitenkraft
Nachlauf Fy
Fx-Längskraft
Welle
Fx-Kolben
Fy-Kolben
Rad Dummy
0 DOF 0 DOF
Winkel
Luftlager
Fy-Arm
Fx-Arm
Sz-Federweg
Boden Radstand Spurweite
Spurwinkel
Seitenkraft
+
+
+
Spurwinkel
Sz
Isys
Fx-Zylinder
Fy-Zylinder
Achse xy
Rdyn
ET
Fy-Seitenkraft
Nachlauf Fy
Fx-Längskraft
Welle
Fx-Kolben
Fy-Kolben
Rad Dummy
Winkel
Luftlager
Fy-Arm
Fx-Arm
Spurwinkel
Seitenkraft
Längskraft
0el0378.ppt
0 DOF 0 DOF
Sz-Federweg
Boden Radstand Spurweite
Federweg
Simulation
Rad Dummy
Achse xy
Rdyn
ET
Fy-Seitenkraft
Nachlauf Fy
Winkel
Isys
Fx-Längskraft
Welle
Luftlager
Fx-Zylinder
Fx-Kolben
Fy-Arm
Fy-Zylinder
Fy-Kolben
Fx-Arm
Sz-Federweg
0 DOF 0 DOF
Boden Radstand Spurweite
1el0016.ppt

Fehlerbetrachtung des Spurwinkels zwischen
kombinierter Belastung und Superposition
0.5
Signifikante Unterschiede im
Spurwinkelverlauf
Spurwinkel [°]
0.25
0
-0.25
Spurwinkel Superposition
Spurwinkel Matrix
Superposition
-0.5
-5000 -2500 0 2500 5000
Spurwinkel [°]
kombinierte Belastung (Matrix)
Spurwinkel [°]
0.5
0.25
0
-0.25
Längskraft [N]
Spurwinkel Superposition
Spurwinkel Matrix
Seitenkraft [N]
Längskraft [N]
-0.5
-5000 -2500 0 2500 5000
Seitenkraft [N]
1el0016.ppt

Fehlerbetrachtung des Sturzwinkels zwischen
kombinierter Belastung und Superposition
1
Signifikante Unterschiede im
Sturzwinkelverlauf
Sturzwinkel [°]
0.5
0
-0.5
Sturzwinkel Superposition
Sturzwinkel Matrix
Sturzwinkel [°]
Superposition
kombinierte Belastung (Matrix)
Längskraft [N]
Seitenkraft [N]
Sturzwinkel [°]
-1
-5000 -2500 0 2500 5000
Längskraft [N]
1
0.5
0
-0.5 Sturzwinkel Superposition
Sturzwinkel Matrix
-1
-5000 -2500 0 2500 5000
Seitenkraft [N]
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Simulation und Versuch
Aufbau eines Vollfahrzeugmodells in Matlab/Simulink
mit fünf einzelnen Massen (vier Radmassen, Aufbaumasse)
Kopplung der Massen über Feder-Dämpfer-Systeme
Aufstellen der Bewegungsdifferentialgleichungen:
Gradlinige Bewegung: Newton
m
i
⋅ & x
i
Drehbewegung: Drallsatz
( t) = ∑
i
F
i
X
Wankwinkel ϕ
Θ
i
⋅ ϕ&&
i
=
Z
Gierwinkel Ψ
∑
i
Nickwinkel ϑ
Y
Lenkwinkel δ
M
i
Fahrzeugmodell mit 15 Freiheitsgraden
ZA
l AV
Z A
l Ah
s/2
s/2
Y A
Z R1(3)
Y R1(3)
hWP
m A
yWP
C A k A
A
Y R2(4)
X m
A
C A k A
C A
k A
Z X
X R1(2) R3(4)
R1(2)
Z R3(4)
Z R2(4)
h Nick
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Implementierung der BMW Achse
Einbindung der spezifischen Achskennwerte über S-Funktionen
BMW 318i Achsvermessung
Achsidentifikation
Mathematische Abbildung
der BMW Achsen
Spurwinkel, Sturzwinkel = f (Längskraft, Seitenkraft, Federweg)
Radlast = f (Federweg)
Nickwinkel = f (Federweg)
Wankpolkoordinaten z,y = f (Federweg r, Federweg l)
0el0378.ppt
1el0016.ppt

Versuchsfahrzeug mit Messtechnik
Um die Reaktionen des Fahrzeugs nach Durchführung von
Fahrversuchen analysieren und mit der Simulation vergleichen
zu können, wurde ein Versuchsfahrzeug mit Messtechnik
ausgerüstet. Folgende Größen wurden aufgenommen:
S-CE Correvit
Längs- und Quergeschwindigkeit (v l
, v q
)
Beschleunigungen in x-, y- und z-Richtung (a x
, a y
,a z
)
Wank-, Nick- und Gierwinkel (α x
, α y
, α z
)
Wank-, Nick- und Gierwinkelgeschwindigkeit (ω x
, ω y
, ω z
)
RMS Plattform
DATRON Messlenkrad
Lenkwinkel und -moment (δ h
, M h
)
1el0016.ppt

Fahrversuche
zur Validierung des Fahrzeugsmodells
Stationäre Kreisfahrt:
Mit der stationären Kreisfahrt untersucht man das
Eigenlenkverhalten des Fahrzeugs
Open-Loop-Manöver (fahrerunabhängiges Manöver):
Gewonnene Messergebnisse eignen sich gut als
Referenzgrößen zur qualitativen Beurteilung des Fahrzeugmodells
Die Durchführung des Fahrversuches erfolgt innerhalb mehrerer
Fahrzyklen. Dabei wird das Fahrzeug auf einer Kreisbahn
(r = 30 m) in einen stationären Fahrzustand gebracht
Fahrzyklus:
Geschwindigkeit v = 4m/s
v = v + 1 m/s
Geschwindigkeit > 7 m/s
v = v + 0.5 m/s
Überschreiten der Stabilitätsgrenze
1el0016.ppt

Auswertung der Messergebnisse
Lenkwinkel [°]
Schwimmwinkel [°]
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
2.5
2
1.5
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
Meßwerte
Simulation
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Querbeschleunigung [m/s²]
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Querbeschleunigung [m/s²]
Eigenlenkverhalten:
Lenkwinkel steigt bis ca. 4 m/s 2
annähernd linear an und nimmt
bei höheren Querbeschleunigungen
progressiv zu
Fahrzeug untersteuernd
ausgelegt
Schwimmwinkel:
leicht progressiver Abfall,
Fahrzeuglängsachse orientiert sich
in Richtung Kreismittelpunkt und
wandert nach außen
(tangential ⇒ β = 0°)
1el0016.ppt

Auswertung der Messergebnisse
Gierrate [°/s]
stat. Gierverstärkungsfaktor [°/s/°]
30
25
20
15
10
5
0
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
Meßwerte
Simulation
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Querbeschleunigung [m/s²]
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
v längs [m/s]
Stationäre Gierverstärkung:
Quotient aus der Gierrate und den
eingestellten Lenkwinkel
Maß für die
Lenkempfindlichkeit des
Fahrzeugs
Die Kurve für die Lenkempfindlichkeit
weist ein lokales Maximum auf
(untersteuerndes Fahrzeug)
Die zugehörige Fahrgeschwindigkeit
wird als charakteristische
Geschwindigkeit bezeichnet und
beträgt ca. 13 m/s
1el0016.ppt

Zusammenfassung
Das Simulationsmodell bildet die Realität sehr genau ab
Die Prüfstandsmessungen ermöglichen die realistische mathematische
Abbildung der Radaufhängungen, um ein sehr detailgetreues
Simulationsmodell mit relativ geringem Zeitaufwand aufbauen zu
können
Mit Hilfe des Achsidentifikationstools reduzieren sich die verschiedenen
Einzelradaufhängungen auf mathematische Zusammenhänge, ohne
auf geometrische Größen der Achsen, kinematische Anlenkpunkte,
Bushing- und Lenkersteifigkeiten zurückgreifen zu müssen
Die Identifikationsmöglichkeiten verschiedener Achsaufhängungen
liefern einen Beitrag zur graphischen Analyse vorhandener
Achskonzepte und zur wirtschaftlichen Weiterentwicklung von
Gesamtfahrzeugkonzepten
1el0016.ppt