Elastodynamik der Fahrzeugbewegung

Überblick

In der Arbeit wird die ungefesselte Bewegung elastodynamischer Systeme am Beispiel der Fahrzeuge PKW und Motorrad behandelt. Mit dem rechnerischen Problem der ungefesselten Bewegung beschäftigen sich nur wenige Autoren, Lit. /1 u. 2/. Für Fahrzeuge sind, ausgehend von der MKS-Methodik, noch keine Lösungen bekannt, dagegen für elastische Roboter-Systeme schon, Lit. /3 u. 4/. Nachteilig ist dabei, daß die auftretenden Nichtlinearitäten nur schlecht erfaßt werden können, da die Ansatzfunktionen modalen Schwingungsformen von willkürlichen Teilsystemen entsprechen. Durch die Einführung hochfrequenter Reifenkräfte am Fahrzeug ergibt sich zwangsläufig die Notwendigkeit, hochfrequente Reaktionen der Fahrzeugstruktur zu berücksichtigen. In den Arbeiten Lit. /5/ wurden Frequenzen des Reifens bis 90 Hz und in der Arbeit /6/ bis einige 100 Hz im Rollvorgang berücksichtigt. Am Fahrzeug wird der Reifen durch große niederfrequente Bewegungen geführt, denen sich kleine, aber hochfrequente Zusatzbewegungen überlagern. In der vorgelegten Untersuchung wird ein Verfahren dargestellt, das das Fahrzeug auf ein System von Massenpunkten, gekoppelt durch elastische Stäbe, abbildet. Dieses Fahrzeugersatzsystem wird im momentanen Bewegungszustand line-arisiert und mit Hilfe des Verfahrens von Gear integriert. Wie Schulze /7/ gezeigt hat, ist das Verfahren besonders gut geeignet, um unilaterale Kontaktprobleme in Verbindung mit steifen Differentialgleichungen zu behandeln. Verwendet man das Gear-Verfahren 2. Ordnung, so ist die absolute numerische Stabilität gewährleistet. Es werden Beispiele dargestellt mit vorgegebener Lenkbewegung (Open-Loop-System) und auch Beispiele, die die Kopplung von Reifen — Fahrzeug — Lenker betreffen. Ziel der weiteren Forschung ist es dabei, die mechanisch und regelungstechnisch bedingten Reaktionen bei Auftreten von plötzlichen Fahrzustandsänderungen, wie Stöße, Seitenwind oder wechselnde Reibwertbedingungen, rechnerisch genauer zu untersuchen. Dazu zählen auch die Probleme des Landestoßes von Flugzeugen und der Rollinstabilität des Fahrgestells sowie die Fahrsicherheit des Motorrades.