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12.06.2018 | Fahrwerk | Im Fokus | Onlineartikel

Dem kombinierten Schlupf auf der Spur

Autor:
Andreas Burkert

Jetzt lassen sich komplexe Wechselwirkungen aller mit der Fahrbahn in Berührung kommenden Profilteilchen effizient und genau simulieren. Die Ergebnisse sind wesentlich für das Entwickeln autonomer Fahrfunktionen.

Den einzigen Kontakt zur Fahrbahn hält der Reifen und dieser Kontakt ist winzig. Zumindest im Vergleich zu den Abmessungen etwa eines knapp zwei Tonnen schweren SUVs. Und dennoch muss die im Durchschnitt etwa vier postkartengroße Reifenaufstandsfläche (Reifenlatsch) selbst anspruchsvolle fahrdynamische Situationen überstehen. Ebenso herausfordernd ist die genaue Kenntnis der Fahreigenschaften, die zwar noch immer auch während aufwendiger realer Fahrtests ermittelt werden. Doch immer zuverlässigere virtuelle Entwicklungsmethoden wie sie etwa in dem Artikel Optimierte Modellierung des kombinierten Reifenschlupfes aus der ATZ 6-2018 vorgestellt werden, erleichtern dem Ingenieur die Arbeit. 

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01.06.2018 | Titelthema | Ausgabe 6/2018

Steer-by-Wire-Systeme Sicherheit, Komfort und Individualität

Steer-by-Wire(SbW)-Systeme sind die Weiterentwicklung von heutigen elektrisch unterstützten Lenkungen. Dabei entfällt die durchgehende mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Rädern. Der Lenkbefehl wird rein elektrisch übertragen. Ein Aktuator …

Immerhin ist der Einfluss von kombiniertem Schlupf – also der Kombination aus Längs- (zum Beispiel Antreiben/Bremsen) und Querschlupf (zum Beispiel Lenken) – bei typischen Fahrmanövern erheblich. Diese treten vor allem beim Abbremsen bei Kurvenfahrten oder ESC-Eingriffe auf, bei denen ein oder mehrere Räder unter dem Einfluss eines seitlichen Schlupfwinkels gebremst werden. Ein Entwicklerteam von Audi und Tass International, einem Siemens-Unternehmen, hat diese Auswirkungen nun genauer erforscht. Sie haben Fahrzeugmanöver, bei denen Bremsen und Antreiben sowie Lenken gleichzeitig erfolgt, am Computer simuliert und dabei verschiedene Modellierungsansätze untersucht. Das Ziel: die Balance zwischen Simulationsgenauigkeit und Testaufwand zu finden.

Komplexe fahrdynamische Wechselwirkungen simulieren

Dem oben genannten Artikel zufolge konnten die komplexeren Wechselwirkungen aller mit der Fahrbahn in Berührung kommenden Profilteilchen hinsichtlich einer "effizienten Balance zwischen Prüfaufwand und Berechnungsgenauigkeit" ermittelt werden. Mit den Erkenntnissen der Autoren Carlo Lugaro, Sonny Huisman und Dr. Sebastian van Putten stehen den Fahrwerkentwicklern somit noch präzisere Angaben zur Verfügung, die zudem noch vor den ersten Prototypen vorliegen. Mit Hinblick auf das autonome Fahren sind die von großer Bedeutung. Auch weil sich mit dem Einsatz künftiger Steer-by-wire-Systeme die Anforderung an das gesamte Fahrwerk ändern. 

Dieses ist im Übrigen wie nie zuvor "von Innovationen getrieben", wie Dr. Holger Klein von ZF im Interview "Auch nach der CES: Alle Autos haben noch ein Chassis" aus der ATZ 6-2018 erklärt. Klein leitet seit Jahresbeginn 2017 die Division Pkw-Fahrwerktechnik bei ZF am Standort Dielingen und erklärt den Wandel des Chassis anhand der Prototyp-Studie des Rinspeed Snap. Seiner Ansicht nach rückt das Fahrwerk in den Mittelpunkt als ein integriertes Konzept, "das intelligenter wird". Klein nennt dies ein "Intelligent Dynamic Driving Chassis" oder aber wie er hinzufügt "ein Skateboard, dem unterschiedliche Hüte, sprich Aufbauten, aufgesetzt werden". Er sieht dabei einen wichtiger Schritt in Richtung automatisiertes Fahren in der Entwicklung der Regelung, die "die Einzelsysteme des Fahrwerks clever vernetzt". 

Rückmeldung zur Fahrbahnbeschaffenheit

Das Fahrwerk agiert demnach im Regelverbund und steuert "das Optimum bezüglich der Domänen in Quer-, Längs- und Vertikaldynamik", wie Klein weiß und sieht damit gänzlich neuen, innovativen Fahrfunktionen Tür und Tor geöffnet. Von denen erhoffen sich auch die Anbieter von Steer-by-Wire-Systemen neuen Schwung. So gehen die Autoren Kristof Polmans, Andreas Mitterrutzner, Marco Dähler und Yannick Thoma davon aus, dass im "Zuge der Verbreitung des automatisierten beziehungsweise autonomen Fahrens, sich Steer-by-Wire-Systeme durchsetzen werden". In ihrem Artikel Steer-by-Wire-Systeme Sicherheit, Komfort und Individualität aus der ATZ 6-2018 gehen sie der Frage nach, wie sich Fahrerlebnis und Fahrsicherheit mit der Technik erhöhen lassen. 

Und sie zeigen auf, wie sich den OEMs durch den Wegfall der mechanischen Komponenten "mehr Flexibilität bei der Bauraumgestaltung im Fahrzeuginnern sowie im Motorraum" bietet. Konkrete Steer-by-Wire-Konzepte wie sie etwa von Thyssenkrupp derzeit erarbeitet werden zielen zwar vorrangig auf Redundanz und funktionale Sicherheit ab. Im der Fokus der weiteren Entwicklung werden aber auch verschiedene Ansätze zur Gestaltung des Lenkgefühls, sowie erweiterten Fahrerassistenz- und Stabilitätsfunktionen geprüft.

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