Effiziente Simulation der Gesamtsystemdynamik Reifen-Achse-Fahrwerk

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Effiziente Simulation der Gesamtsystemdynamik Reifen-Achse-Fahrwerk

Ammon, D. / Gipser, M. / Rauh, J. / Wimmer, J.

Die dynamischen Eigenschaften moderner PKW-Radaufhängungen werden sowohl durch die Kinematik der Radführung als auch durch die elastischen Anbindungen der Achse an den Fahrzeugaufbau bestimmt. Dadurch gelingt es, die Achseneigenschaften besser an unterschiedliche Fahrzustände anzupassen. Dieser fahrdynamische Vorteil geht mit dem Problem einher, stärkere nichtlineare elastokinematische Wechselwirkungen in der Radführung zu manifestieren, die in Verbindung mit der Vertikal- und Führungskraftdynamik der Reifen und der Dynamik der Servolenkung komplexe Problemstellungen bei der Abstimmung des Gesamtsystems hervorrufen. Um die dynamischen Interaktionen der Fahrwerkskomponenten vollständig verstehen und optimieren zu können, müssen daher entsprechend detaillierte Simulationsmodelle entwickelt, miteinander verbunden und anhand von Messungen verifiziert werden. Für die Analyse des Übertragungs- und Störungsverhalten des Gesamtsystems Reifen-Achse-Fahrwerk wurde ein problemspezifischer MKS-Ansatz zur vollständig nichtlinearen Beschreibung der Radführungseigenschaften entwickelt, die sogenannten dynamischen Achsmodelle, der sowohl die räumlichen Elastizitäten, Dämpfungen und Trägheitswirkungen als auch Reibung und Spiel in den Achslagerungen zu berücksichtigen gestattet. In Verbindung mit dem detaillierten physikalischen Reifenmodell BRIT und entsprechend detaillierten dynamischen Modellen für die hydraulische Servounterstützung der Lenkung entsteht ein Simulationswerkzeug zur ganzheitlichen Analyse der Achs- und Gesamtfahrzeugdynamik. Auf dieser Basis können sowohl die Gesamtfahrzeugeigenschaften als auch stationäre und transiente Achsschwingungsphänomene wie Shimmy, Lenkungsunruhe oder Unwuchtanregungen sehr effizient und unter realistischen Anregungsbedingungen untersucht werden. Dies wird durch Vergleich mit Meßdaten diskutiert und belegt.