Rechnerische Simulation des Fahrverhaltens von Lkw mit Breitreifen

Kostensenkende Aspekte wie z.B. geringerer Anschaffungspreis, Reduzierung des Leergewichtes und des Abrollwiderstandes haben den Einsatz breiter Einzelbereifung an Anhänger- oder Aufliegerachsen vorangetrieben. Demgegenüber stehen möglicherweise höhere Kosten für die Instandhaltung des Straßennetzes. Dieses Forschungsvorhaben untersucht in rechnerischer Simulation die Fahrsicherheit und das Fahrverhalten mit breiten Einzelreifen an der Antriebsachse ausgestatteten schweren Nutzfahrzeugen gegenüber der Standardversion mit Zwillingsreifen. Durch die geänderte Reifenbreite werden auch Fahrwerksänderungen möglich. Hier sind unter anderem die Änderung der Federspurweite, die Stabilisatorauslegung und die Rahmenbreite zu nennen. Untersucht wurden die für die Praxis relevanten Szenarien: · Beibehaltung der Gesamtbreite mit Änderung der Spurweite bei den verschiedenen Reifenkombinationen · Änderung der Federspur, dadurch Änderung der Wankfedersteifigkeit unter Beibehaltung der Stabilisatordimensionierung · Fahrsicherheit bei einem Reifendefekt. Um eine möglichst breite Palette von Fahrzeugen abzudecken wurden ein starrer LKW, ein starrer LKW mit Anhänger und ein Sattelzug mittels Simulation untersucht. Für die Betrachtung der Fahrsicherheit mit den unterschiedlichen Reifenvarianten wurden für die Simulation zusätzlich geeignete Fahrmanöver ausgesucht. Mit der gängigsten Variante, dem 40 t-Sattelzug wurden zusätzlich Fahrversuche nach gängigen Normen unternommen, jedoch ohne Änderung des Fahrwerkes. Um eine möglichst breite Palette von Fahrzeugen abzudecken wurden ein starrer LKW, ein starrer LKW mit Anhänger und ein Sattelzug mittels Simulation untersucht. Für die Betrachtung der Fahrsicherheit mit den unterschiedlichen Reifenvarianten wurden für die Simulation zusätzlich geeignete Fahrmanöver ausgesucht. Mit der gängigsten Variante, dem 40 t-Sattelzug wurden zusätzlich Fahrversuche nach gängigen Normen unternommen, jedoch ohne Änderung des Fahrwerkes. Die Ergebnisse wurden zur Validierung des Simulationsfahrzeuges genutzt, ebenso wie die aus dem IKH vorhandene Reifendaten. Die dabei für die Untersuchung der Fahrdynamik mit unterschiedlichen Bereifungen wichtigen Parameter wurden auf einer realen Straße gemessen und als Kennlinien in das Modell eingelesen. Ein wesentlicher Bestandteil der Validierung war die Aufzeichnung der Bewegung des Lenkgestänges, das direkt als Eingangsgröße für das Modell fungierte. So konnten die Ergebnisse aus Fahrversuch und Simulation direkt verglichen werden. Aus der Simulation können folgende Ergebnisse gewonnen werden: Eine Änderung von Fahrverhalten und Fahrsicherheit ist im wesentlichen von den Eigenschaften des Reifens selbst abhängig. Hier wies die breite Einzelbereifung eine höhere Seitensteifigkeit auf, was sich in einem stärker ausgeprägten untersteuernden d.h. sicheren Fahrverhalten widerspiegelt. Diese Tendenz ist hinsichtlich der ""Steuerbarkeit"" einer Fahrzeugkombination von Vorteil. Die geänderte Federspur an der Antriebsachse hat bezüglich der Kippstabilität für die Fahrzeugkombinationen keinen Einfluß. Nur der Solo- LKW profitiert von der höheren Wanksteife der Hinterachse. Dieses deckt sich auch mit theoretischen Berechnungen der Gesamtwankfedersteifigkeiten. Die Untersuchung der Fahrstabilität infolge von Reifendefekten auf der Antriebsachse zeigte keine erhöhte Gefahr bei Einsatz der breiten Einzelbereifung. Zwar wird bei Kurvenfahrt die Kippgrenze unter Annahme eines hohen Schwerpunktes leicht herabgesetzt, dafür wird das Fahrverhalten positiv beeinflußt. Das übersteuernde Fahrverhalten mit anschließendem Einknicken bei Einsatz der Zwillingsbereifung wird in ein stark untersteuerndes Fahrverhalten bei Einsatz der breiten Einzelbereifung gewandelt. Aus der Sicht der Fahrsicherheit und des Fahrverhaltens spricht nichts gegen den Einsatz der breiten Einzelbereifung, sondern eher dafür. Fahrzeugtechnik F 30