Härte-Test bestanden!

Sensoren und Messsysteme von imc Test & Measurement bewähren sich täglich bei mobilen Fahrzeugtests in rauen Umgebungen, wie z. B. auf Teststrecken. Eine noch höhere Beanspruchung der Messsysteme ist beim Test von Rallyeautos zu erwarten. 

Die Motorsport-Abteilung eines namhaften Fahrzeugherstellers beauftragte eine Leihstellung des imc WFT-Cx-Messrads inklusive eines imc Messsystems für einen mehrwöchigen Test. Während dieses Zeitraums sammelten die Anwender Messdaten zur Betriebsfestigkeit und zur Fahrdynamik an einem für den Rallyesport zugelassenen, aber seriennahen Fahrzeug. Vor allem die Auslegung des Fahrzeugs im Bereich der Räder und Achsen sowie Reifen sollten unter wettbewerbsähnlichen Bedingungen untersucht werden, um aus den gewonnenen Daten Rückschlüsse auf mögliche Verbesserungen zu ziehen. 

Seriennahe Rennwagen besitzen bis auf die Karosserie üblicherweise keine Gemeinsamkeiten mit Serienfahrzeugen, weil diese den Bedingungen auf der Rennstrecke nicht gewachsen wären. Zu den speziellen Modifikationen, die Rennwagen laut Reglement aufweisen müssen, zählt beispielsweise ein Überrollkäfig, um das Fahrzeug im Fall eines Unfalls zu stabilisieren und Fahrer und Beifahrer zu schützen. Doch die Anpassungen am Fahrzeug gemäß des FIA-Reglements reichen über Sicherheitsmaßnahmen hinaus. So sind für die Rennklasse des hier getesteten Fahrzeugs zusätzlich technische Restriktionen, beispielsweise am Getriebe, vorgeschrieben. Im Vergleich zum Serienfahrzeug werden daher einige Funktionen mechanisch gelöst. So dient beispielsweise die integrierte Fahrzeugsensorik ausschließlich dazu, Informationen zu liefern, übernimmt jedoch keine Steuerungsfunktion für elektronischen Assistenzsysteme, da diese nicht für den Rennbetrieb ausgelegt sind. 

Neben den für den Renneinsatz optimierten Fahrzeugkomponenten testete das Entwicklerteam zudem die Fahrwerksabstimmung. Diese sorgt dafür, dass die Räder den ständigen Kontakt zur Straße haben. Die Reifen werden von den Teams zusätzlich mit einem individuellen Profil versehen, daneben wird auch die Flanken-Geometrie den Streckenverhältnissen angepasst. Dies wirkt sich auf die Seitenführung der Räder aus, vor allem auf Schotterstrecken. Welche Fahrwerksabstimmung und welches Reifenprofil zur optimalen Straßenlage beitragen, ließ sich anhand der mit dem Messrad erfassten Daten präzise darstellen. 

Fahrdynamische Untersuchungen 

Die Fahrdynamik befasst sich mit Vertikal-, Quer- und Längsdynamiken des Fahrzeugs. Bei Kurvenfahrten entstehen an den Rädern Querkräfte, die sich über die Reifen auf den Kontakt zur Fahrbahn abstützen. Werden die Kräfte so hoch, dass die Seitenführungskraft nicht mehr ausreicht, kommt es zu einem Querschlupf, beziehungswiese Schräglaufwinkel. Kommt man in den Grenzbereich der Seitenführungskraft, verlieren ein oder mehrere Reifen den Kontakt zur Fahrbahn. Die Längsdynamik beeinflusst das Fahrzeugverhalten beim Beschleunigen sowie beim Bremsen. Antriebsschlupf und Bremsschlupf werden an den Rädern in Längsrichtung des Fahrzeugs untersucht, wodurch auch die Fahr- und Bremseffizienz und der Bodenkontakt verbessert werden kann. Bei Serienfahrzeugen dienen fahrdynamische Messdaten ebenfalls zur Optimierung des Fahrverhaltens, sowie zur Untersuchung des Fahrkomforts und der Energieeffizienz. 

Messlösung im Kontext der Rallye-Fahrzeug-Entwicklung 

Die imc Messlösung mit dem WFT Cx-Messrad kam im Rahmen eines Pilotprojekts zum Einsatz. Ziel war es zu prüfen, ob das Messrad den hohen Anforderungen der Teststrecke gerecht wird, die sowohl an das Fahrzeug als auch an den Sensor gestellt werden. Während der Testfahrten auf einer Asphaltstrecke, die üblicherweise die stärksten fahrdynamischen Kräfte hervorruft, wurde die Robustheit des imc WFT Cx intensiv getestet. Trotz der hohen Belastung lieferte das Messrad präzise Daten, die einen detaillierteren Einblick in das Fahrverhalten ermöglichten. Zudem konnte die leichte Installation und problemlose Reinigung des Messrads erfolgreich demonstriert werden, da das Messrad aus einem monolithisch konstruierten Messkörper besteht 

Vorteile der Messlösung 

Das WFT-Cx Messrad, erfasst die Quer- und Längsdynamiken eines Fahrzeugs am Rad anhand von Kräften in x-, y- und z-Richtung und Drehmomenten. Da der Messkörper des WFT-Cx Sensors aus einem Stück konstruiert ist, musste für das Testfahrzeug nur der Felgen- und Nabenadapter individuell hergestellt werden. Aufgrund des aus einem Stück bestehenden Aufbaus des Messkörpers ist dieser sehr robust gegenüber Erschütterungen sowie gegenüber Spritzwasser und Staubeintrag. Dies sorgt für Zuverlässigkeit und Einsatzfähigkeit des Messrads bei nahezu allen Umgebungsbedingungen und für eine sehr einfache, einem Radwechsel vergleichbare Installation. Das modulare und universelle imc CRONOSflex Messsystem erfasst alle Messdaten synchron und führt diese für die weitere Verarbeitung zusammen. Dabei integriert das imc CRONOSflex Messsystem über ein eigenes Messmodul eine robuste digitale Schnittstelle zum Messrad. Diese bietet durch ein Software-Widget eine schnelle und fehlerfreie Installation der Messlösung. Darüber hinaus sorgt diese für eine hohe Präzision, sowie eine verlustfreie und zuverlässige Erfassung und Weiterverarbeitung der Fahrdynamik- und Betriebsfestigkeitsdaten. 

Das imc CRONOSflex Messsystem kann auch in einer stationären Messlösung eingesetzt werden. Daher ist auch die Kombination von imc CRONOSflex Messsystem und WFT-Cx-Messrad innerhalb einer Prüfstandsanwendung möglich. 

Fahrwerksabstimmung optimiert 

Mit den objektiven Messdaten aus dem WFT-Cx Sensors konnte unter extremen Bedingungen einer Rallyestrecke die Betriebsfestigkeit am Fahrzeug validiert sowie die Fahrwerksabstimmung optimiert werden. Für weitere Entwicklungsschritten steht damit eine solide Datenbasis zur Verfügung, dank derer sich neben einzelnen Komponenten auch das gesamte Fahrzeug optimieren lässt. 

Autor: Florian Sailer, Produktspezialist Automotive Sensorik, imc Test & Measurement 

Bilder: imc Test & Measurement