Intelligentes Fahrwerk: Mit Kraftmessdosen im Pushrod schneller durch die Kurve

Um das Fahrzeug stets am Limit betreiben zu können, setzt KA-RaceIng auf sogenanntes Torque Vectoring. Hierbei wird das Antriebsmoment an jedem Rad immer an die in der jeweiligen Situation maximal übertragbaren Reifenkräfte angepasst. Hierzu wird die eigenentwickelte Regelung verwendet, welche den Fahrer stets bei der Fahrt unterstützt. Um eine solche Regelung zu ermöglichen, ist es von entscheidender Bedeutung, einerseits das Verhalten der Reifen zu kennen und andererseits die Einflussfaktoren zu bestimmen, mit welchen die Software den aktuellen Fahrzustand erkennen kann. Hierbei spielen die Radlasten des Fahrzeugs eine sehr große Rolle. Die Veränderung der vertikalen Kräfte auf das Rad, welche bei Bewegung des Fahrzeugs auftreten, ist sehr wichtig, um das Potential des Reifens zu bestimmen. Je größer die Radlast, desto mehr Kraft kann ein Reifen auf den Asphalt übertragen. Somit ist es für eine gut funktionierende Regelung sehr wichtig, genaue Werte für die Radlasten zu haben. Durch die Verwendung von U9C Kraftmessdosen in den Pushrods des Fahrzeugs lassen sich die Kräfte, die über das Feder-Dämpfer-System des Fahrzeugs übertragen werden, exakt bestimmen. Mit diesen Kräften lässt sich der sogenannte elastische Anteil der Radlasten in jeder Fahrsituation bestimmen und mit einem genauen Fahrzeugmodell in absolute Radlasten umrechnen. Mit dieser genauen Messmethode wird aus dem Fahrzeug zu jeder Zeit die maximale Performance abgerufen. Anbei zwei Fotos zur Einbausituation am Fahrzeug und ein beispielhafter Plot der Pushrod-Kraft (in N) über der Zeit.

Grundlegende Änderungen am Gesamtfahrzeug in der Saison 2020 verfolgen alle das Ziel einer signifikant verbesserten Aerodynamik. Daher wurde das gesamte Aerodynamikkonzept mit Hilfe von CFD (Computational Fluid Dynamics) simuliert. Um diese Simulation mit Werten aus der Realität zu validieren, werden jeweils aus den Werten der Simulation und den gemessenen Werten sogenannte Aeromaps erstellt. Diese vergleichen die geometrischen Eigenschaften mit den aerodynamischen Eigenschaften des Fahrzeugs. Dabei liefern die U9C Kraftmessdosen die Werte zur Berechnung der Balance bezüglich der Hinterachse, welche in der untenstehenden Aeromap dargestellt sind.

Weitere Sensoren im vielfältigen Einsatz

Zudem ermöglichen ultradünne Sensoren wie der Kraftmessring KMR / 20kN ein Konzept zur stufenlos kraftgesteuerten Rekuperation, bei der die Fußkraft unmittelbar hinter dem Fußballenhalter erfasst wird und somit der große Vorteil eines Elektrofahrzeugs, das Rekuperieren, bei möglichst geringem Gewicht des Bremspedals genutzt werden kann.

Um die Steifigkeit des Gesamtfahrzeugs herauszufinden und die der einzelnen Bauteile zu validieren, untersuchen wir Bauteilverbunde in unterschiedlichen Detaillierungsgraden. Die Fahrwerkssteifigkeit kann dabei anhand eines Halbfahrzeugprüfstands herausgefunden werden. Hierbei werden mit der KMD / 50 kN alle Fahrwerkskomponenten im Verbund in Spur- und Sturzrichtung belastet und vermessen.

Über KA-RacIng

Im Rennsport gilt bekanntlich immer das Ziel: schneller, leichter, innovativer.

KA-RaceIng verfolgt als Formula Student Team des Karlsruher Instituts für Technologie seit 2006 diesen Ansatz und entwickelt mittlerweile die 15. Generation Rennwagen.

Gerade beim Prototypenbau in der Formula Student ist die Begleitung des gesamten Produktlebenszyklus durch Sensoren enorm wichtig und hilfreich: Von der Umsetzung der Konzeptidee über die Validierung auf verschiedenen Prüfständen bis hin zur Unterstützung während der Fahrt auf der Rennstrecke.  Aus diesem Grund nutzen wir verschiedene HBM-Kraftaufnehmer wie die U9C Kraftmessdosen, den Kraftmessring 20kN und die Kraftmessdose 50kN.

Vielen Dank für Ihre Unterstützung und die Zusammenarbeit, auch in besonderen Zeiten!

 

Für weitere Informationen besuchen Sie die Webseite des KA-RacIng Teams: https://www.ka-raceing.de/