Modellierung des Rad-Fahrbahn-Kontaktes
摘要
Kapitel 7 behandelt die Modellierung der Kinematik und Dynamik der Räder, die die Verbindung zwischen Fahrzeug und Fahrbahn bilden. Zunächst werden grundlegende geometrische Parameter wie Radhalbmesser, Spurweite und Sturz definiert. Das Rad wird als starrer Körper betrachtet, dessen Drehung um die Radachse die Hauptbewegung darstellt. Die Orientierung wird in einem radfesten Koordinatensystem beschrieben, das über Transformationsmatrizen mit dem fahrzeugfesten System verknüpft ist. Umfangsgeschwindigkeit, Schlupf und Wankwinkel des Rads werden kinematisch ermittelt. Diese Größen sind entscheidend für die Beschreibung von Fahr- und Bremsvorgängen. Es werden Relationen zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit, Raddrehzahl und Längs- bzw. Querschlupf hergeleitet. Dynamisch wird das Rad mithilfe der Bewegungsgleichungen für Translation und Rotation beschrieben. Einflussgrößen sind die vertikalen Radlasten, Antriebs- und Bremsmomente sowie die von den Reifen erzeugten Kräfte. Die Modellierung umfasst auch die Berücksichtigung von Massenträgheiten und Kreiselmomenten, die bei schnellen Lenk- oder Wankbewegungen relevant sind. Das Kapitel verdeutlicht, wie das Rad als eigenständiges Subsystem hinreichend präzise beschrieben werden kann, um in der Gesamtfahrzeugsimulation realistische Interaktionen zwischen Reifen, Fahrwerk und Karosserie abzubilden. Damit bildet es die Grundlage für die detaillierte Reifenmodellierung in den folgenden Kapiteln.