Dynamik Der Kraftfahrzeuge: Band C: Fahrverhalten

ISBN-13: 9783642864711 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 264 str.

Manfred Mitschke

Opis

Das Fahrverhalten eines K ratttahrzeugs ist die Reaktion des Fahrzeugs auf das Lenken des Fahrers, auf das Beschleunigen und Verzogern uber Fahr- und Bremspedal wahrend der Kurvenfahrt und auf aussere Storungen. Die Auslegung und Bewertung des Fahrverhaltens von Fahrzeugen erfolgt zum grossen Teil durch Vergleich von simulierten bzw. realen Verkehrssituationen und durch subjektive Urteile der Versuchsingenieure. Dabei werden Bewer tungskriterien verwendet, die sich etwa folgendermassen beschreiben lassen: Das Fahrzeug muss leicht kontrollierbar sein (darf den Fahrer nicht uberfordern), darf den Fahrer auch bei Storungen nicht uberraschen, muss die Fahrgrenzen deutlich erkennen lassen. Anderungen des Fahrverhaltens z. B. durch Beladung, Bereifung oder auf verschiedenen Fahrbahnen sollen moglichst klein sein. Diese Kriterien lassen sich - wie in Band B "Schwingungen" - in die beiden Hauptgruppen Komfort und Sicherheit unterteilen. Bei der aktiven Sicherheit mit dem Ziel der Verringerung der Unfallzahlen wird gefordert, das Kraftfahrzeug dem Fahrer anzupassen oder - anders ausgedruckt - Fahrer und Fahrzeug als Regelkreis gemeinsam zu betrachten. Im Versuch geschieht das schon immer (denn Fahrer beurteilen schliesslich das Fahrzeug), in der Theorie hingegen selten. In Bild 1.1a ist der Regelkreis vereinfacht dar gestellt: Das Fahrzeug soll auf einem Sollkurs Ysoll entlangfahren, in Wirklichkeit fahrt es auf einem Istkurs Ylst. Auf die Seitenabweichung ssy = Ysoll - Ylst re agiert der Fahrer mit einem Lenkradeinschlag b, so dass sich ein neuer Istkurs L Yist und eine neue - hoffentlich kleinere - Seitenabweichung ssy einstellt. Gleichzeitig wirkt auf das Kraftfahrzeug noch eine Storung, z. B. Seitenwind, ein."

Spis treści

1 Einführung.- 2 Gliederung des Bandes C.- I Lineares Einspurmodell, objektive Kenngrößen, Subjektivurteile.- 3 Bewegungsgleichungen eines zweiachsigen Kraftfahrzeugs.- 3.1 Krümmungsmittelpunkt und Momentanpol.- 4 Reifeneigenschaften.- 4.1 Seitenkraft, Rückstellmoment, Schräglaufwinkel.- 4.2 Zum Verständnis der Schräglaufcharakteristiken.- 4.3 Seitenkraftbeiwert, Reifennachlauf.- 5 Lenkungseigenschaften.- 6 Aerodynamische Kennwerte bei Seitenwind.- 7 Differentialgleichungen des linearen Einspurmodells.- 7.1 Spezialfall: Fahrt mit konstanter Fahrgeschwindigkeit.- 7.2 Berücksichtigung der Reifennachläufe.- I.A Kreisfahrt bei konstanter Fahrgeschwindigkeit.- 8 Zentripetalbeschleunigung.- 8.1 Maximalwerte (einfache Betrachtung).- 8.2 Werte aus der Linienführung von Straßen.- 8.3 Zentripetalbeschleunigung bei normaler Kurvenfahrt.- 8.4 Grenze für die lineare Betrachtung.- 9 Abhängigkeiten von der Zentripetalbeschleunigung, Kreisfahrtwerte.- 9.1 Lenkradeinschlag.- 9.2 Vorderradeinschlag, Schräglaufwinkel.- 9.3 Schwimmwinkel.- 9.4 Stellung des Kraftfahrzeugs im Kreis.- 9.5 Moment am Lenkrad.- 9.6 Kreisfahrtwerte.- 10 Kenngrößen, subjektive Aussagen.- 10.1 Unter-/Übersteuern.- 10.2 Schwimmwinkel, Lenkwinkel-Schwimmwinkel-Gradient.- 10.3 Moment am Lenkrad.- 11 Einfluß von Fahrzeugdaten auf das Kreisfahrtverhalten.- 11.1 Grundmodell für die Rechnungen.- 11.2 Einfluß des Seitenkraftbeiwerts, Bedeutung des Schwimmwinkels.- 11.3 Einfluß von Lenkungsdaten.- 11.4 Einfluß der Schwerpunktslage.- 11.5 Einfluß der Beladung.- I.B Dynamisches Verhalten.- 12 Stabilität, Eigenfrequenz, Dämpfung.- 12.1 Stabilität und Unter-/Übersteuern.- 12.2 Eigenfrequenz, Dämpfungsmaß.- 12.3 Berücksichtigung der seitlichen Eigenanströmung.- 13 Lenkverhalten, Lenkwinkelrampe.- 13.1 Laplace-Transformation und Übertragungsfunktion.- 13.2 Sprungantwort.- 13.3 Lenkwinkelrampe, Peak-Response-Time, Kreisfahrtwert (Verstärkungsfaktor).- 13.4 Diskussion der Zeitfunktionen, Einfluß von Fahrzeugdaten.- 13.5 Zusammenhang von Beurteilungs- und Fahrzeuggrößen.- 13.6 Einfluß von Lenkwinkelrampe und Fahrgeschwindigkeit.- 14 Lenkverhalten, Frequenzgänge.- 14.1 Erläuterungen zu den Frequenzgängen.- 14.2 Beurteilung des Frequenzgangs.- 14.3 Einfluß von Fahrzeugdaten.- 15 Fahrt auf vorgegebener Bahnkurve, „idealer“ Fahrer, Klotoide.- 15.1 Stabilität bei vorgegebener Bahnkurve.- 15.2 Klotoide.- 15.3 Lenkradeinschlag.- 16 Seitenwind verhalten.- 16.1 Konstanter Seitenwind.- 16.2 Dynamisches Verhalten, Übertragungs-, Vergrößerungsfunktionen.- 16.3 Übergangsverhalten, Einfluß von Fahrzeugdaten.- 16.4 Frequenzgang.- 16.5 Stochastischer Seitenwind.- 17 Zusammenfassung von Kapitel I.- II Fahrer — Kraftfahrzeug — Straße, Bewertungskriterien.- 18 Zwei-Ebenen-Modell.- 19 Antizipatorische Steuerung.- 20 Regelung.- 20.1 Stabilitätsbetrachtung.- 20.2 Fahrer-Übertragungsfunktion.- 20.3 Informationsaufnahme des Fahrers.- 21 Geradeausfahrt bei Seitenwind.- 22 Anpassung von Fahrer und Fahrzeug.- 23 Fahrer als adaptiver Regler.- 24 Zusammenfassung von Kapitel II.- III Kurvengrenzbeschleunigung, Einfluß von Umfangskraft.- 25 Bewegungsgleichungen.- III. A Kreisfahrt mit konstanter Fahrgeschwindigkeit.- 26 Kurvenwiderstand.- 27 Einfluß der Umfangskraft auf die Reifenkennlinien.- 28 Fahrverhalten auf trockener Straße, Vorder-, Hinter-, Allradantrieb.- 28.1 Fahrgrenze durch Kraftschluß.- 28.2 Lenkradeinschlag, Unter-/Übersteuern.- 28.3 Lenkradmoment.- 28.4 Schwimmwinkel.- 28.5 Einfluß von Schwerpunktslage und Antriebsart.- 29 Fahrverhalten auf vereister Fahrbahn.- 30 Fahrt auf nasser Straße.- 31 Fahrgrenze durch Antriebsleistung.- III.B Quasilineare Betrachtung.- 32 Näherung für die Reifenkennlinien.- 33 Unter-/Übersteuern.- 34 Stabilität.- 35 Stabilitätsgrenzen für Fahrzeuge mit verschiedenen Antrieben.- III. C Instationäre Fahrt, Lenkwinkelrampe.- 36 Konstante Fahrgeschwindigkeit auf trockener Straße.- 37 Konstante Umfangskraft auf trockener Straße.- 38 Fahrt auf vereister Fahrbahn.- 39 Zusammenfassung von Kapitel III.- IV Zweispurmodell, Vierradfahrzeug.- IV. A Kreisfahrt mit konstanter Fahrgeschwindigkeit.- 40 Einfluß von Radlaständerung, Schwerpunktshöhe und Spurweite.- 40.1 Maximale Zentripetalbeschleunigung.- 40.2 Veränderung von Schwimmwinkel, Untersteuern, Lenkradmoment.- 40.3 Unterschiedliche Radlaständerung an Vorder- und Hinterachsen.- 40.4 Kippgrenze.- 41 Auftrieb.- 42 Momentanzentrum, Momentanachse.- 43 Berechnung der vertikalen Radlasten und der Fahrzeugquerneigung (am Beispiel der Starrachse).- 44 Unterschiedliche Wankfederhärten an Vorder- und Hinterachse, Stabilisator.- 45 Verschiedene Radaufhängungen.- 46 Kinematik und Elasto-Kinematik der Radaufhängungen.- 47 Lenkung.- 47.1 Geometrische Beziehungen.- 47.2 Lenkmoment bei schneller Kurvenfahrt.- 47.3 Lenkmoment bei langsamer Kurvenfahrt, Ackermann-Lenkung, Rückstellverhalten.- 47.4 Lenkmoment im Stand.- 48 Einfluß von Vorspur und Umfangskraftlenken.- 49 Einfluß von Wank- und Seitenkraftlenken.- 50 Einfluß des Sturzes.- 50.1 Reifenkennlinien.- 50.2 Einfluß auf das Fahrverhalten.- 51 Einfluß des Wankens.- 51.1 Größe des Wankwinkels (der Fahrzeugquerneigung).- 51.2 Auswirkungen auf Fahrzeugschwingungen und Reifenverschleiß.- 51.3 Maximale Querbeschleunigung.- IV.B Instationäre Fahrt.- 52 Fahrzeugsystem.- 52.1 Koordinatensysteme.- 52.2 Programmaufbau.- 53 Reifenkennlinien.- 53.1 Reifenmodell.- 53.2 Einlaufverhalten des Reifens.- 54 Zwei Beispiele für Fahrt bei hohen Querbeschleunigungen.- 55 Einfluß des dynamischen Wankens.- 55.1 Einfluß von Wankfederung und -dämpfung.- 55.2 Querbeschleunigung in Kopfhöhe.- 56 Lastwechselverhalten bei Kurvenfahrt.- 56.1 Bewertungskriterien für das Fahrzeugverhalten.- 56.2 Vorüberlegungen.- 56.3 Einfluß der Achslaständerung.- 56.4 Einfluß der Umfangskraft. Lage der Antriebsachse, Sperrdifferential.- 56.5 Einfluß von Umfangskraftlenken.- 56.6 Vergrößerung der Untersteuertendenz.- 56.7 Zusammenfassung von Abschnitt 56.- 57 Zusammenfassung von Kapitel IV.- V Sonstiges.- 58 Fahrverhalten bei losgelassenem Lenkrad (free control).- 58.1 Bewegungsgleichungen.- 58.2 Einfluß von Fahrzeugdaten.- 59 Allrad- (Vierrad-) Lenkung.- 59.1 Hinterradeinschlag.- 59.2 Bewegungsgleichungen.- 59.3 ?H = H?L?*L bei gleichem Untersteuergradienten.- 59.4 ?H =H?L?*L bei Schwimmwinkel Null.- 59.5 % MathType!MTEF!2!1!+- % feaagCart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDhariqtHjhB % LrhDaibaieYlf9irVeeu0dXdh9vqqj-hEeeu0xXdbba9frFj0-OqFf % ea0dXdd9vqaq-JfrVkFHe9pgea0dXdar-Jb9hs0dXdbPYxe9vr0-vr % 0-vqpWqaaeaabiGaciaacaqabeaadaqaaqaaaOqaaabaaaaaaaaape % GaeqiTdq2damaaBaaaleaapeGaamisaaWdaeqaaOWdbiabg2da9iaa % dIeapaWaaSbaaSqaa8qacuaHipqEgaGaaaWdaeqaaOWdbiqbeI8a5z % aacaaaaa!3F01!$$ {\delta _H} = {H_{\dot \psi }}\dot \psi $$.- VI Zusammenfassung.