Hanke, Oliver; Bertram, Torsten; Hiller, Manfred:

Einsatz der Simulation bei der Untersuchung der „Seitenwindanfälligkeit“ eines Fahrzeuges

In: VDI - Berichte
Universität Duisburg-Essen, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Institut f¨ur Mechatronik und Systemdynamik, Lehrstuhl für Mechatronik, Lotharstr. 1, D-47057 Duisburg (2000), S. 197-219
Buchaufsatz / Kapitel / Fach: Maschinenbau
Abstract:
Mit dem Einzug der aktiven und passiven Sicherheitssysteme in das  Kraftfahrzeug wurden Meilensteine in der Fahrsicherheit gesetzt. Mit dem elektronischen Stabilitätsprogramm (ESPÒ Electronic Stability Program) ist allerdings noch nicht das Ende der Entwicklung hin zum sicheren Fahren erreicht. Greift das ESPÒ über einen selektiven Bremseneingriff in die Gierbewegung ein, so befinden sich nun Systeme in der Entwicklung, die über einen Lenkungseingriff sowohl die Gierbewegung als auch den seitlichen Versatz, beispielsweise verursacht durch Seitenwind, im Sinne der Fahrsicherheit beeinflussen. Die Fahrzeuge reagieren auf Seitenwind mit einer Fahrtrichtungsänderung, Gierbewegung und einer Rotation um die Längsachse (Wanken). Insbesondere treten hier die Fahrzeuge der Klassen Sport Utility Vehicles (SUV) und Minivans besonders kritisch hervor. Da die Breite der Fahrspur in der Regel begrenzt ist und bei Überschreitung der Fahrspurmarkierungen Kollisionen mit der Peripherie (z. B. Leitplanken, Randbebauungen usw.) oder sogar mit anderen Verkehrsteilnehmern drohen, sollte der erhebliche seitliche Versatz von Fahrzeugen bei Seitenwind durch einen zusätzlichen Regler reduziert werden. Der Eingriff eines Lenkreglers bewirkt jedoch in ungünstigen Eingriffsituationen eine Erhöhung der Wankneigung des Fahrzeugs und erfordert daher besondere Sorgfalt. Im Rahmen des Beitrags wird die fahrdynamische Reaktion eines SUV auf verschiedene Szenarien und Intensitäten von Seitenwind untersucht und mit den Auswirkungen bei einem klassischen Personenfahrzeug mit Sportfahrwerk verglichen. Es erfolgt zunächst eine detaillierte Untersuchung der Seitenwindproblematik und eine Modellbildung der aus dem Seitenwind resultierenden Kräfte und Momente. Anschließend wird das für die Simulation verwendete komplexe Fahrdynamiksimulationsprogramm FASIM_C++ vorgestellt und einige open-loop Simulationen für ein SUV im Vergleich zu einem Kraftfahrzeug mit Sportfahrwerk diskutiert. Darauf folgt eine systematische Reglerentwicklung zur Kompensation des durch Seitenwind verursachten Seitenversatzes. Anhand einiger Simulationen mit einem komplexen nichtlinearen Fahrzeugmodell bei verschiedenen Fahrzeuglängsgeschwindigkeiten wird die Leistungsfähigkeit der entwickelten Regelungskonzepte diskutiert.

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