Fahrwerkhandbuch (eBook)

Grundlagen, Fahrdynamik, Komponenten, Systeme, Mechatronik, Perspektiven

Bernhard Heißing, Metin Ersoy (Herausgeber)

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2008 | 2.Aufl. 2008
XXII, 610 Seiten
Vieweg & Teubner (Verlag)
978-3-8348-9493-9 (ISBN)

Infos

Trotz aller Unterstützung durch elektronische Steuerungs- und Regelsysteme kommen Pkw-Fahrwerke der neuesten Generation nicht ohne die konventionellen Fahrwerkelemente aus. Mit Blick auf die Fahrdynamik werden in diesem Band die konventionellen Elemente und deren Zusammenwirken mit mechatronischen Systemen dargestellt. Dabei werden zunächst Grundlagen und Auslegung, danach in besonders praxisnaher Darstellung die Fahrdynamik beschrieben. Es folgen ausführliche Beschreibung und Erläuterung der modernen Komponenten. Ein eigener Abschnitt widmet sich den Achsen und Prozessen für die Achsenentwicklung.
Mit einigen überarbeiteten Abbildungen und Aktualisierungen in Text und Literaturverzeichnis konnten gegenüber der ersten Auflage bereits Verbesserungen vorgenommen werden.

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Bernd Heißing leitet heute den Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik an der TU München. Fast 15 Jahre war er in leitender Funktion in der Fahrwerkentwicklung bei Audi und engagiert sich heute zusätzlich in zahlreichen Forschungsprojekten, bei Tagungen und Kongressen für Fahrwerkthemen.
Prof. Dr.-Ing. Metin Ersoy promovierte über Konstruktionssystematik an der TU Braunschweig, ist seit mehr als 30 Jahren in verschiedenen Firmen an leitender Stelle, seit 20 Jahren für ZF Lemförder zuletzt als Leiter Vorentwicklung und zusätzlich als Honorarprofessor an der Fachhochschule Osnabrück für Fahrwerktechnik tätig.

Inhalt

Vorwort 5
Autorenverzeichnis 6
Inhaltsverzeichnis 8
Abkürzungen 19
1 Einleitung und Grundlagen 21
1.1 Geschichte, Definition, Bedeutung 22
1.2 Fahrwerkaufbau 29
1.3 Fahrwerkauslegung 35
2 Fahrdynamik 55
2.1 Fahrwiderstände und Energiebedarf 55
2.2 Kraftübertragung zwischen Reifen und Fahrbahn 72
2.3 Längsdynamik 85
2.4 Vertikaldynamik 87
2.5 Querdynamik 106
2.6 Allgemeine Fahrdynamik 134
2.7 Fahrwerkregelsysteme 138
2.8 Fahrverhalten 142
3 Bestandteile des Fahrwerks 169
3.1 Struktur des Fahrwerks 169
3.2 Antriebsstrang 171
3.3 Radbremsen und Bremssysteme 177
3.4 Lenksysteme 212
3.5 Federn und Stabilisatoren 246
3.6 Dämpfung 286
3.7 Radführung 307
3.8 Radträger und Radlager 344
3.9 Reifen und Räder 365
4 Achsen im Fahrwerk 402
4.1 Starrachsen 404
4.2 Halbstarrachsen 409
4.3 Einzelradaufhängung 412
4.4 Einzelradaufhängungen der Vorderachse 429
4.5 Einzelradaufhängungen der Hinterachse 432
4.6 Konstruktionskatalog als Auswahlhilfe für die Achstypen 434
4.7 Gesamtfahrwerk 434
4.8 Radaufhängungen der Zukunft 436
5 Fahrkomfort 440
5.1 Grundlagen, Mensch und NVH 440
5.2 Gummiverbundteile 445
5.3 Aggregatelager 449
5.4 Hülsenlager (Gummilager) 453
5.5 Gleitlager 454
5.6 Hydraulisch dämpfende Buchsen 455
5.7 Achsträgerlager ( Hilfsrahmenlager) 458
5.8 Federbeinstützlager, Dämpferlager 460
5.9 Verbundlenkerlager 461
5.10 Zukünftige Bauteilausführungen 462
5.11 Berechnungsmethoden 464
5.12 Akustische Bewertung von Gummiverbundteilen 465
6 Fahrwerkentwicklung 467
6.1 Entwicklungsprozess 467
6.2 Projektmanagement (PM) 473
6.3 Planungs- oder Definitionsphase 473
6.4 Konzeptphase 475
6.5 Virtuelle Simulation 475
6.6 Serienentwicklung und Absicherung 500
6.7 Entwicklungsaktivitäten während der Serienproduktion 508
6.8 Ausblick und Zusammenfassung 509
7 Systeme im Fahrwerk 511
7.1 Elektronik im Fahrwerk 511
7.2 Elektronische Fahrwerkregelsysteme 511
7.3 Systemvernetzung 521
7.4 Funktionsintegration 524
7.5 Simulation Fahrwerkregelsysteme 526
7.6 Mechatronische Fahrwerksysteme 529
7.7 X-by-wire 557
7.8 Fahrerassistenzsysteme 563
8 Zukunftsaspekte des Fahrwerks 575
8.1 Fahrwerkkonzepte – Fokussierung auf den Kundenwert 575
8.2 Elektronische Fahrwerksysteme 579
8.3 X-by-wire-Systeme der Zukunft 583
8.4 Vorausschauende und intelligente Fahrwerke der Zukunft 584
8.5 Hybridfahrzeuge 588
8.6 Selbstfahrendes Chassis, Rolling/ Driving Chassis 589
8.7 Autonomes Fahren in der Zukunft? 590
8.8 Zukunftsszenarien für das Auto und sein Fahrwerk 591
8.9 Ausblick 594
Anhang 596
Alle Pkw-Plattformen und Plattformbezeichnungen 2008 bis 2016 596
Sachwortverzeichnis 608

Textauszug

8 Zukunftsaspekte des Fahrwerks (S. 557-558)

Mit steigendem Wohlstand und Lebensstandard in unserer Gesellschaft wächst auch der Anspruch nach mehr Komfort und Lebensfreude auf der einen sowie das Bedürfnis nach mehr Schutz und Sicherheit auf der anderen Seite. Dies erstreckt sich auf alle Gebiete unseres täglichen Lebens. Bezogen auf das Automobil als unverzichtbarer Bestandteil unserer individuellen Mobilität haben diese Bedürfnisse die Fahrzeugentwicklung auch in den Bereichen Fahrwerk und Fahrzeugregelsysteme geprägt. Ziel der Fahrzeugregelsysteme ist es, für den Fahrer schwer zu kontrollierende, nichtlineare und verkoppelte Vorgänge beherrschbar zu machen und so die Sicherheit zu erhöhen.

Die Fahrwerke selbst sollen den Kundenwunsch durch ihre Eigenschaften Agilität, Fahrdynamik, Komfort und Sicherheit erfüllen helfen. Durch die Weiterentwicklung der Fahrwerkselemente und durch ein immer besseres und tieferes Verständnis der Fahrzeug- und Zuliefererindustrie für das komplexe Zusammenwirken dieser Komponenten konnten gerade in den letzten zwei Jahrzehnten große Fortschritte in der Qualität und den Eigenschaften von Fahrwerken erzielt werden. Dazu trugen aber auch immer leistungsfähigere Entwicklungsinstrumente, Materialien und Herstellverfahren bei. Obwohl aus Kostengründen auch heute noch die meisten Fahrwerke konventioneller Natur, d.h., aus passiven Komponenten aufgebaut sind, darf von einem hohen erreichten Niveau „mechanischer Intelligenz" gesprochen werden.

Eine der großen Herausforderungen ist es, diesen systemübergreifenden Kenntnisstand über kausale Zusammenhänge zusammen mit leistungsfähigen Rechnern und Programmen zur Verbesserung des virtuellen Entwicklungsprozesses zu nutzen. Auch die intensive Einbeziehung anderer Wissenschaftszweige wie der Psychologie in den Prozess bietet Möglichkeiten zur Verbesserung des Kundennutzens. Eine technische Revolution auf dem Fahrwerkssektor ist durch den Einsatz leistungsfähiger, vernetzter Fahrwerkregelsysteme abzusehen. Dabei spielt das Thema der zeitlichen und räumlichen Vorausschau für Fahrspurführung und Fahrbahnunebenheiten eine große Rolle. Dieses hohe mechanische Ausgangsniveau bleibt dennoch die unverzichtbare Basis der Fahrwerksabstimmung, auch wenn unter den neuen technischen Randbedingungen der Kompromisszwang für die konventionellen, passiven Teile des Fahrwerks gegenüber heute reduziert sein wird. Das aktuelle Thema der CO2-Reduzierung wird, wenn auch nicht gravierend, das Fahrwerk der künftigen Modelle beeinflussen und den in letzter Zeit vernachlässigten Leichtbau wiederbeleben.

8.1 Fahrwerkkonzepte – Fokussierung auf den Kundenwert

8.1.1 Auslegung des Fahrverhaltens

Basis des folgenden Abschnitts ist eine Expertenbefragung des Lehrstuhls für Fahrzeugtechnik der TU München in Zusammenarbeit mit einem Verhaltensforscher. Es wurden 12 Experten aus den Bereichen Fahrwerkstechnik, Kundenwerte und Subjektivbeurteilung von Fahrzeugen befragt. Die wichtigsten Erkenntnisse werden nachfolgend zusammengefasst. Die von einem Fahrzeug vermittelten gesellschaftlichen Werte werden immer deutlicher zur Kaufentscheidung herangezogen, während relativ dazu die Funktion an Bedeutung verliert. Produkte können noch so hoch in ihrer Qualität und angemessen in der Preisgestaltung sein – nur wenn es ihnen gelingt, die Aufmerksamkeit der Konsumenten zu erregen und als wünschenswert, nützlich und emotional befriedigend betrachtet zu werden, sind sie erfolgreich.

Das Ansprechen von tief sitzenden Emotionen und Werthaltungen wird erfolgreich eingesetzt, um Kunden zu gewinnen. Durch eine möglichst zutreffende Planung der Produktidentität und der Zielgruppe können die für diese Gruppe relevanten Wertvorstellungen erarbeitet werden. In Bild 8-1 ist dargestellt, wie die Experten das für die Kaufentscheidung relevante Wertgefüge beispielhaft für das Jahr 2008 einschätzen und wie die Entwicklung der Werte vom Zeitpunkt der Befragung (2004) aus verlaufen wird. Ausgehend von diesen Werthaltungen muss eine transparente Logik hin zu den für den Entwickler bestimmenden technischen Kriterien und Lösungen gefunden werden.

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 22.8.2008
• Reihe/Serie: ATZ/MTZ-Fachbuch
• Reihe/Serie: ATZ/MTZ-Fachbuch
• Zusatzinfo: XXII, 610 S. 974 Abb. in Farbe.
• Verlagsort: Wiesbaden
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Technik ► Fahrzeugbau / Schiffbau
• Themenwelt: Technik ► Maschinenbau
• Schlagworte: Achse • Achstypen • aktive Sicherheit • Antriebsstrang • Bremssystem • Dämpfung • Einzelradaufhängung • elektronische Fahrwerkregelsysteme • elektronisches Fahrwerksystem • Fahr • Fahrerassistenzsysteme • Fahrkomfort • Fahrverhalten • Fahrwerkaufbau • Fahrwerkauslegung • Federung • Lenkung
• ISBN-10: 3-8348-9493-1 / 3834894931
• ISBN-13: 978-3-8348-9493-9 / 9783834894939