Wang, Yang (2018)
Charakterisierung und Modellierung der Raddynamikmesstechnik für die Validierung von Fahrdynamikmodellen.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

Die virtuelle Entwicklung im Bereich der Fahrdynamik spielt heutzutage eine immer wichtigere Rolle. In der Modellparametrierung und –validierung bestehen an einigen Stellen noch Defizite. Die Simulationsergebnisse der erstellten Modelle stimmen oft nicht mit den Versuchsergebnissen der realen Fahrzeuge überein, was auf Messfehler zurückführbar sein kann. Seit Jahrzehnten wird großer Wert auf die Raddynamik gelegt, da alle Kräfte und Momente zwischen Fahrzeug und Fahrbahn durch den Reifen übertragen werden. Raddynamikmesstechnik wie Wheel Force Sensor (WFS), Wheel Position Sensor (WPS) und Laser Ground Sensor (LGS) messen die Radkräfte und -momente, die Positionen, Winkeländerungen und Geschwindigkeiten des Rades. Trotz der ständigen Optimierung der Raddynamikmesstechnik werden bei der Bewertung der Ergebnisse und beim Abgleich mit Simulationsergebnissen für die Raddynamikmesstechnik üblicherweise nur stark idealisierte Modelle verwendet. Im letzten Jahrzehnt wurde deutlich, dass die Raddynamikmesstechnik ihre eigene, nicht zu vernachlässigende Messdynamik besitzt. Insbesondere in dynamischen Situationen ist der Gültigkeitsbereich der Messungen eingeschränkt. Durch die Untersuchung des dynamischen Verhaltens sollen die Unsicherheiten in der Messung des WFS minimiert werden, so ist bspw. zu klären, inwieweit bei der Messung der μ-Schlupf-Kurve im Fahrversuch die Messtechnik einen Beitrag zum Streuungsverhalten in Fahrversuchen leistet. Gegenstand dieser Dissertation ist daher die wissenschaftliche Charakterisierung und Modellierung der Raddynamikmesstechnik für die Validierung von Fahrdynamikmodellen.

Auf einem Vierstempelprüfstand werden die Einflüsse der Dämpfereinstellungen auf die Messdynamik des WFS untersucht und Methoden zur Kompensation des Einflusses der Trägheitskraft diskutiert. Diese werden durch Viertelfahrzeug-Untersuchungen auf einem Hydropulser und auf einem Flachbandprüfstand ergänzt. Mithilfe des Hydropulsers werden zwei Simulationsmodelle unter Betrachtung des WFS erfolgreich erstellt und in hoher Güte validiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Charakteristika der Messtechnik mit dem linearen Modellierungsansatz bis ca. 100 Hz abgebildet werden können. Dadurch werden die Erkenntnisse über die Modellbildung und die Parametrierung der Reifenmodelle vertieft. Weiterhin werden darauf basierend die Versuche auf dem Flachbandprüfstand mit dem Viertelfahrzeug-Konzept durchgeführt. Somit wird das dynamische Messverhalten des WFS identifiziert und die Gültigkeitsgrenze für Messungen vor und nach der Trägheitskraftkompensation bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Eigenschwingung des Reifens die Gültigkeitsgrenze der Messung im Frequenzbereich setzt.

Die Vor- und Nachteile von zwei Nullabgleichmethoden werden analysiert. Darauf basierend werden Optimierungsvorschläge abgeleitet. Durch die Modellierung der Raddynamikmesstechnik der verschiedenen Konzepte wird in den Simulationen die Charakteristik der Messung für die Koordinatentransformation analysiert. Eine Messprozedur für die Koordinatentransformation wird vorgeschlagen. Darüber hinaus wird erkannt, dass die Steifigkeit der Abstützungseinheit für die Raddynamikmesstechnik einen merklichen Einfluss auf das Messergebnis hat.

Im letzten Teil dieser Arbeit werden die Einflussfaktoren auf die Messung der μ-Schlupf-Kurve und die Übertragungsfunktionen untersucht. Zahlreiche verfälschende Einflüsse werden durch Hammerschlagversuche, das Geradeausfahren und die Bremsversuche als Störungen identifiziert. Mithilfe des Rigid-Ring-Modells wird weiterhin die Gültigkeitsgrenze der Messdynamikmodelle qualitativ untersucht. Die Optimierungsvorschläge werden anhand der gewonnenen Erkenntnisse abgeleitet.

Frage zum Eintrag

Redaktionelle Details anzeigen