MKS eines Transporter-Ganzfahrzeugprüfstandes
Fraunhofer ITWM
Ein wesentlicher Punkt bei der Freigabe neuer Fahrzeugtypen ist es, nachzuweisen, dass diese den gestellten Betriebsfestigkeitsanforderungen genügen. Das heißt, es muss gezeigt werden, dass unter den im Laufe eines Fahrzeuglebens im Betrieb auftretenden Belastungen keine relevanten Fahrzeugteile derart versagen, dass dies zu größeren Folgeschäden oder sogar zur Gefährdung von Menschenleben führen kann.
Um etwaige Schwachstellen bereits im Entwicklungsprozess zu identifizieren, bzw. um den Nachweis zu erbringen, dass das entwickelte Fahrzeug zuverlässig ausgelegt ist, werden typischerweise Testfahrten auf Teststrecken durchgeführt oder die Fahrzeuge unter betriebsähnlichen Belastungen im Labor auf Prüfständen gestestet. Letztendlich ist das Freigabekriterium für einen Entwicklungsstand aber in der Regel das Bestehen der Teststrecke.
Prüfstände haben jedoch im Vergleich zu Testfahrten einige Vorteile, wie beispielsweise:
- Wetterunabhängigkeit
- Hohe Reproduzierbarkeit der Versuche
- Halbautomatischer Betrieb möglich (24 Stunden/Tag)
- Flexibilität bezüglich der gewünschten Belastungen u.a.
Um nun die Vorteile der Prüfstandstests mit dem Auslegungskriterium Teststrecke verbinden zu können, wird eine möglichst hohe Übereinstimmung und Übertragbarkeit der Ergebnisse beider Testarten angestrebt. Diesbezüglich ein tieferes Verständnis für die komplexen Vorgänge zu entwickeln, ist unter anderem ein Grund für die Modellierung des bei Daimler existierenden Transporter-Ganzfahrzeugprüfstandes.
Dieser Prüfstand besteht im Prinzip aus vier durch ein System von Kolben und Zylindern in alle Richtungen beweglichen Schalen, in die der zu testende Transporter mit seinen 4 Rädern gestellt wird. Durch entsprechend über die Schalen aufgebrachten Verschiebungen auf die Räder des Transporters wird ein Überfahren der Teststrecke im Labor reproduziert.
Das am ITWM erstellte Modell des Prüfstandsgesamtsystems umfasst in diesem Fall:
- Den Prüfstand mit allen Massen und Gelenken (Kolben, Zylinder, Schalen, Verbindungen)
- ein Modell der Hydraulik (einschließlich Servoventilen, Ölfluss, Kompressibilität des Hydrauliköls u.a.)
- Regelung (modifizierter PID-Regler)
- das Transporter-Gesamtfahrzeugmodell inklusive Reifen
Die Untersuchungen an diesem Gesamtmodell erlauben unter anderem:
- Aussagen über die Varianz unterschiedlicher Versuchsläufe mit geringfügig, unterschiedlichen Ausgangssituationen (z. B. durch Springen und Anschlagen der Reifen in den Schalen)
- Vergleich der auftretenden Belastungen im Fahrzeug im Vergleich zu den Testfahrten
- Optimierung der Prüfstandseinstellungen
- Untersuchungen zu den Auswirkungen von mehr oder weniger umfangreichen Konzeptänderungen am Prüfstand
- Voriteration der Prüfstandsansteuersignale