2011/2012Prüfstandskatalog

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Inhalt

Prüfeinrichtungen für die Entwicklung von Kraftfahrzeugen ..................................................... 4

Testing von Fahrwerken ........................................................................................................... 5

Reifenuntersuchungen .................................................................................................... 5

Kinematik & Elastokinematik ........................................................................................... 5

Identifikation von Fahrzeugträgheitsparametern (VIMM) ................................................ 6

Fahrversuch und Teststrecke.......................................................................................... 6

3D-Messfahrzeug ............................................................................................................ 7

Aldenhoven Testing Center (ATC) .................................................................................. 7

Funktions- und Dauererprobung ..................................................................................... 8

Analyse von Karosseriestrukturen .......................................................................................... 10

Betriebsfestigkeit ........................................................................................................... 10

Passive Sicherheit ........................................................................................................ 10

Fußgängerschutz .......................................................................................................... 11

Komponententests ........................................................................................................ 11

Pendelprüfungen ........................................................................................................... 12

Karosseriesteifigkeiten .................................................................................................. 12

Karosseriekomponenten ............................................................................................... 12

Beulprüfstände .............................................................................................................. 13

Optische Messverfahren ............................................................................................... 14

Untersuchung von Antriebssystemen ..................................................................................... 15

Konventionelle Antriebsstränge .................................................................................... 15

Unkonventionelle Antriebe ............................................................................................ 16

Geräusch- und Schwingungsanalyse ..................................................................................... 17

Akustik und Psychoakustik............................................................................................ 17

Modalanalyse und Blechabstrahlung ............................................................................ 17

Antriebsstrangschwingungen ........................................................................................ 18

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Außengeräusche ........................................................................................................... 18

Fahrerassistenzsysteme ........................................................................................................ 19

Testverfahren für Fahrerassistenz-systeme und deren Komponenten ......................... 19

Entwicklung und Bewertung von Fahrerassistenzsystemen ......................................... 20

Technische Daten der Prüfstände .......................................................................................... 21

Literatur .................................................................................................................................. 39

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Prüfeinrichtungen für die Entwick-lung von Kraftfahrzeugen

Als Hochschulinstitut der RWTH Aachen University ist das Institut für Kraftfahrzeu-ge (ika) gemeinsam mit der Forschungs-gesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen (fka) seit vielen Jahren im Bereich der fahrzeugtechnischen Forschung und Ent-wicklung für die Automobil- und Automo-bilzulieferindustrie tätig. Die Kombination von unabhängiger Forschung und Lehre des Hochschulinstitutes mit der industrie-nahen Entwicklungsdienstleistung von fka ergibt das einzigartige Leistungsprofil der

Aktivitäten innerhalb der sieben Ge-schäftsbereiche Fahrwerk, Karosserie, An-trieb, Elektronik, Akustik, Fahrerassistenz und Strategie und Beratung. Die Aufgaben erstrecken sich von der Konzeption, der Simulation sowie der Konstruktion bis hin zum Prototypenaufbau und dem Testing. Einen Schwerpunkt der Entwicklungs-dienstleistung bildet die Durchführung von Versuchen zur funktions- bzw. fahrzeug-spezifischen Erprobung.

Bild 1: Einrichtungen für Prüfstandsuntersuchungen an ika/fka

Fahrwerk Reifenmessungen, Elastokinematikuntersuchungen, Bestimmung von Trägheitsparametern und Fahrversuche, Betriebsfestigkeit, Fahrdynamikmesstechnik

AkustikGehörrichtige Analyse von Geräuschen sowie Schwingungsanalyse von Komponenten

Elektronik Untersuchungen von Bordnetzen und deren Komponenten

Karosserie Crashversuche, Betriebsfestig-keit, Strukturanalyse an Kompo-nenten und Versuche zum Fuß-gängerschutz

Antrieb Betriebsfestigkeit- und Effizienzuntersuchungen an konventionellen und unkonventionellen Antriebssträngen

FahrerassistenzTesting und Bewertung von Fahrerassistenzsystemen und deren Komponenten

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Testing von Fahrwerken

Reifenuntersuchungen

Die Kraftübertragungseigenschaften von Reifen nehmen maßgeblich Einfluss auf die Fahrdynamik eines Fahrzeugs. Zur Ermittlung der erforderlichen Reifenkenn-felder stehen ein dynamischer und ein sta-tionärer Reifenprüfstand zur Verfügung.

Darüber hinaus können Reifenkennfelder auf realen Fahrbahnen mit dem mobilen Reifenprüfstand ermittelt werden. Eine Einschätzung der übertragbaren Kräfte ei-ner Reibwertpaarung liefert der mobile Li-nearzug-Reibwertprüfstand.

Auf dem dynamischen Reifenprüfstand werden Pkw- und Motorradreifen bei Rad-lasten bis zu 12 kN hinsichtlich der Kraft-übertragung untersucht. Dabei läuft der Reifen auf einer Außentrommel mit Ge-schwindigkeiten von bis zu 180 km/h. Ne-ben der Geschwindigkeit und der Radlast können auf diesem Prüfstand auch Schräglaufwinkel (± 12°), Sturzwinkel (± 45° bis ± 20°), Bremsmoment (max. 2500 Nm) und der Reifeninnendruck vari-iert werden. Zur Erfassung der am Reifen wirkenden Kräfte und Momente wird ein 6-Komponenten-Radkraftdynamometer in piezo-elektrischer Ausführung verwendet.

Für stationäre Reifenmessungen steht ein zweiter Prüfstand zur Verfügung, mit dem Untersuchungen bei Radlasten von bis zu 40 kN durchgeführt werden können. Die-ser Prüfstand ermöglicht Prüfungen bei Geschwindigkeiten von bis zu 120 km/h.

Dabei kann sowohl der Schräglaufwinkel (± 15°) als auch der Sturzwinkel (± 10°) variiert werden. Die entstehenden Reifen-kräfte werden durch ein 5-Komponenten-

Radkraftdynamometer mit Dehnmess-streifen erfasst [1].

Bild 2: Mobiler Reifenprüfstand

Der mobile Reifenprüfstand bietet die Möglichkeit, Pkw- und Lkw-Reifen (560-1240 mm) bis zu einer nominellen Radlast von 60 kN zu testen. Der Sturz kann in ei-nem Bereich von ± 10° dynamisch verstellt werden. Gleiches gilt für den Schräglauf-winkel, der mit einer Dynamik von 2°/s in einem Bereich von ± 45° verfahren werden kann. Um reproduzierbare Messungen auf realen Straßen zu ermöglichen, ist der Prüfstand mit einer aktiven Radlastrege-lung ausgestattet, die die aus Fahrzeug-bewegungen resultierenden Radlast-schwankungen kompensiert.

Der Linearzugprüfstand ist geeignet, eine Gummiprobe über einen beliebigen Unter-grund zu ziehen und Haft- und Gleitreib-wert zu analysieren. Auch dieses System ist mobil einsetzbar und kann auf realen Fahrbahnen eingesetzt werden. Im Labor-betrieb ist eine beheizte Messung bis 80°C möglich, um das Gummiverhalten bei ver-schiedenen Temperaturniveaus zu unter-suchen.

Kinematik & Elastokinematik

Die gezielte Untersuchung von Kinematik und Elastokinematik an einzelnen Achsen oder am Gesamtfahrzeug erfolgt auf dem Achsmessstand.

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Bild 3: Achsmessprüfstand

Die Bedienung der zwölf hydraulischen Achsen erfolgt kraft- oder weggeregelt mit-tels digitaler NC-Steuerung. Durch auto-matisch ablaufende Prüfroutinen können neben Standardmessungen auch Fahrsi-tuationen mit kombinierter Belastung simu-liert werden. Alle relevanten Messdaten wie Einfederwege, Radlasten, Spur- und Sturzwinkel und die Verschiebungen der Radaufstandspunkte werden relativ zum Fahrzeug mit Hilfe eines optischen Mess-systems (Wheel-Tracker, Fa. Metris) er-fasst und in allen gängigen Daten-formaten ausgegeben [2].

Identifikation von Fahrzeugträgheitsparametern (VIMM)

Trägheitsparameter werden u.a. benötigt, um das dynamische Fahrzeugverhalten zu simulieren, Fahrdynamikregler (z.B. ESP) zu entwickeln und das Überschlagrisiko des Fahrzeugs (Rollover) zu bewerten.

Trägheitsparameter sind körperfeste Grö-ßen, die eine Transformation der Bewe-gung eines Körpers in die auf ihn wirken-den Kräfte ermöglichen. Für einen starren Körper sind zehn Trägheitsparameter de-finiert: die Masse, die Lage des Schwer-punktes in x-, y- und z-Richtung, die Hauptträgheitsparameter IXX, IYY und IZZ

sowie die Deviationsmomente IXY, IXZ und IYZ.

Am ika wurde ein Prüfstand zur Messung dieser Fahrzeugträgheitsparameter ent-wickelt und zum Patent angemeldet. Das Einsatzgebiet des Prüfstandes reicht von einzelnen Fahrzeugkomponenten bis zum Sports Utility Vehicle (SUV).

Bild 4: Vehicle Inertia Measuring Machine (VIMM)

Der Prüfstand ist in der Lage, alle zehn Trägheitsparameter eines Fahrzeugs in einem automatisierten Prüfablauf zu be-stimmen.

Dazu wird das Fahrzeug auf einer rotatorisch gelagerten Plattform platziert. Mit Hilfe dreier servohydraulischer Aktua-toren kann diese zu definierten, dynami-schen Bewegungen angeregt werden. Da-bei werden Beschleunigungen und Kräfte gemessen. Aus den gemessenen Daten werden die gesuchten Trägheitsparameter mit Hilfe einer automatisierten Auswertung berechnet.

Fahrversuch und Teststrecke

Zur Bewertung der Fahrdynamik und Fahrsicherheit steht eine 400 m lange Teststrecke mit zwei Wendekreisen (100 m und 40 m Durchmesser) zur Verfü-

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gung. Eine Bewässerungsanlage ermög-licht die Darstellung unterschiedlich griffi-ger Fahrbahnoberflächen.

Zur Untersuchung des dynamischen Fahr-verhaltens steht Messtechnik zur Ver-fügung. Dazu gehören unter anderem Kreiselmessplattform, Lenkroboter (z.B. Dynamics) oder Wheel-Tracker (Fa. Metris).

Bild 5: Versuchsfahrzeug mit Messtechnik

Neben experimentellen Untersuchungen der Längs- und Querdynamik von Pkw, Nkw und Krafträdern werden auf der Test-strecke ebenso Versuche zur Entwicklung von Leit-, Informations- und Kommunikati-onssystemen durchgeführt.

Außerdem werden auf der Teststrecke Außengeräusche von Fahrzeugen gemes-sen. Dabei kommen auch spezielle Kap-selfahrzeuge zum Einsatz, um die einzel-nen Teilschallquellen zu analysieren [3].

3D-Messfahrzeug

Das ika betreibt ein Messfahrzeug zur Er-mittlung von realen Straßenprofilen. Mit einer hohen Genauigkeit können Straßen-unebenheiten digital erfasst und anschlie-ßend z.B. zu Simulationszwecken oder für den Prüfstandsbetrieb genutzt werden. Durch die kompakte Bauart können Mes-

sungen im Fahrbetrieb auf öffentlichen Straßen und Teststrecken realisiert wer-den. Die maximale Fahrgeschwindigkeit beträgt ca. 80 km/h.

Bild 6: Prüffahrzeug Straßenvermessung

Das Messprinzip basiert auf der Kombina-tion eines Linienlasers mit zwei High-Speed-Kameras im Lichtschnittverfahren sowie zusätzlich einer Inertialplattform und einem GPS-Empfänger. Aufgrund von Streulichteinflüssen können Messungen nur bei Dunkelheit durchgeführt werden.

Die Messdaten können mit einer Raste-rung von bis zu 5 mm mit einer vertikalen Auflösung von 1mm ausgeben werden. Standardmäßig werden die Daten im For-mat OpenCRG oder als RoadDataFile für MSC ADAMS erstellt. Weitere Datenoptio-nen können nach Kundenwunsch erarbei-tet werden.

Aldenhoven Testing Center (ATC)

Das Testzentrum mit einer Größe von ca. 37 ha befindet sich im Industriegebiet Emil Mayrisch der Gemeinde Aldenhoven-Siersdorf (Kreis Düren) in NRW und wird voraussichtlich 2013 vollumfänglich fertig-gestellt. Es wird über unterschiedliche

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Streckensegmente verfügen, zu denen neben der bereits errichteten Fahrdyna-mikfläche auch ein Oval, ein Handlingkurs, Steigungshügel, Schlechtwegstrecken, ein Offroadbereich sowie verschiedene Bremsteststrecken zählen (Bild 7). Gleich-zeitig werden weitere Infrastrukturbestand-teile wie Hallen und Büros errichtet, die künftig durch Kunden angemietet werden können. Zusätzlich steht neben den Stre-ckenelementen des ATC ein bereits fertig-gestelltes insgesamt 2,4 km langes Auto-bahnstück für Erprobungstätigkeiten und Veranstaltungen zur Verfügung.

Ein herausragendes Merkmal ist die Auf-stellung von Galileo Pseudoliten rund um die Fahrdynamikfläche zur Erprobung zu-kunftsorientierter Technologien und da-raus abgeleiteter Anwendungen vorgese-hen – mit der Verfügbarkeit des Galileo-signals wird ab Mitte 2012 gerechnet. Die Ausstattung des Testzentrums mit der Ga-lileo Technologie und die sich daraus er-gebenden Erprobungsmöglichkeiten sind dabei in dieser Form weltweit einzigartig.

Bild 7: Entwurf des Aldenhoven Testing Centers (ATC)

Bereits 2009 wurde im ersten Bauab-schnitt die Fahrdynamikfläche errichtet, die seitdem zur kommerziellen Nutzung bereitsteht (Bild 8). Sie weist einen nutz-baren Durchmesser von 200 m auf und ist sowohl für den Pkw- als auch den Lkw-Einsatz geeignet. Die Dynamikfläche kann dabei durch einen ca. 500 m langen Be-

schleunigungsstreifen angefahren werden, womit Anfahrgeschwindigkeiten von etwa 120 km/h möglich sind. Zwei Tangenten an die runde Fahrdynamikfläche ermögli-chen darüber hinaus eine direkte Einfahrt in den 100 m Radius. Durch eine zur An-fahrt parallele Rückfahrstrecke kann die Fahrdynamikfläche direkt nach Beendi-gung des Fahrmanövers durch weitere Fahrzeuge befahren werden. Ent-gegenkommender Verkehr ist somit aus-geschlossen. Trotz witterungsrobuster Reibwertverhältnisse der Oberfläche (µ ≈ 1,0 – 1,2) wurde für einen verbesserten Wasserablauf eine 1 %-ige Längsneigung der Anfahrt und der Fahrdynamikfläche umgesetzt.

Bild 8: Abmessungen und Reibwerte der Fahrdynamikfläche des ATC

Funktions- und Dauererprobung

Zur Funktions- und Dauererprobung steht ein servohydraulisches Prüfzentrum zur Verfügung. Aufgrund der hohen Flexibilität der Anlage können sowohl Gesamtfahr-zeuguntersuchungen als auch Komponen-tentests mit bis zu acht parallel betriebe-nen Kanälen durchgeführt werden. Wei-terhin ermöglichen die digitalen Regelkrei-se eine variable Signalgestaltung insbe-sondere bei der Wiedergabe von Echtzeit-signalen sowie die Einbindung in HIL-Prüfstände.

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Der Lastbereich der Hydraulikzylinder kann zwischen 10 kN und 250 kN ange-passt werden. Die maximale Prüffrequenz liegt bei ca. 150 Hz, die maximale Prüfge-schwindigkeit bei ca. 1,5 m/s. Für die Schwingungsdämpferprüfung steht ein spezieller Zylinder mit bis zu 5 m/s bereit. In diversen Klimakammern ist ein Umge-bungstemperatur von -40°C bis +150°C einstellbar. Weiterhin sind Korrosionstests möglich.

Bild 9: Servohydraulische Prüfanlage

Auch komplexe Prüfstände und Prüfabläu-fe können realisiert werden. Je nach Kun-denanforderung wird ausgehend vom Las-tenheft ein Prüfstandskonzept erstellt, das in einem dynamischen 3D-Modell validiert wird. Anschließend werden alle Teile ge-fertigt, aufgebaut und in Betrieb genom-men.

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Analyse von Karosseriestrukturen

Betriebsfestigkeit

Untersuchungen zur Betriebsfestigkeit werden auf einer servohydraulischen Prüf-anlage durchgeführt. Die hohe Flexibilität dieser Anlage ermöglicht es, das Spek-trum möglicher Anwendungsfälle von der Prüfung an Einzelkomponenten über um-fangreiche mehraxiale Bauteilprüfungen bis hin zur Erprobung von schweren Nutz-fahrzeugen abzudecken. Dazu stehen ins-gesamt 20 Hydraulikzylinder mit Nennkräf-ten von bis zu 250 kN auf zwei luftgefe-derten Spannfeldern zur Verfügung. Das modulare Prüfstandsystem erlaubt den schnellen Aufbau unterschiedlichster Ver-suchskonfigurationen. So können in Klima-kammern Funktions- und Betriebsfestig-keitsuntersuchungen auch unter variablen Umweltbedingungen durchgeführt werden.

Bild 10: Servohydraulische Prüfanlage

Ein weiteres Anwendungsgebiet liegt in der Ermittlung dehngeschwindigkeitsab-hängiger Materialkennwerte. Die Messung der Dehnung erfolgt dabei mit einem be-rührungslosen Lasermesssystem, das auch lokale Dehnungen erfasst [4].

Passive Sicherheit

Die passive Sicherheit von Fahrzeugen wird auf der hauseigenen Crashanlage un-tersucht. Durch das variable Anlagenkon-zept ist die Durchführung einer Vielzahl von Crashversuchen bis zu einer Aufprall-geschwindigkeit von 80 km/h möglich. Ne-ben Frontal-, Seiten- und Heckaufprall-versuchen sowie Crashreparaturtests nach gängigen Prüfnormen besteht ein Schwer-punkt in der Realisierung individueller, nicht standardisierter Versuchskonfigura-tionen. Mit einem speziellen Prüfaufbau lassen sich etwa Bordsteinanprallvorgänge zur Untersuchung von Fahrwerkskom-ponenten und Airbagsensoren auf unter-schiedlichen Reibbelägen durchführen [5].

Bild 11: Pfahlaufprallversuch

In Komponentenversuchen werden das Energieabsorptionsvermögen und das Verformungsverhalten von Teilstrukturen geprüft. Versuche an Rückhaltesystemen und andere Komponententests können un-ter Einsatz von Crashschlitten mit einer Aufprallmasse von 100 bis 4000 kg und einer individuell konfigurierbaren Verzö-gerungseinrichtung durchgeführt werden.

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Die in Masse und Radstand auf beliebige Fahrzeuge anpassbaren Crashschlitten werden auch zur Analyse des Energieab-sorptionsverhaltens von Front- und Heck-Bumpersystemen genutzt. Dabei werden u.a. die Lastfälle AZT-Test, RCAR-Test und Pfahlaufprall geprüft.

Bild 12: RCAR-Test Front-Bumpersysteme

Für die Datenerfassung stehen zwei crashfeste Onboard-Messsysteme mit je-weils 64 Kanälen (max. 100 kHz/Kanal) zur Verfügung. Die visuelle Aufzeichnung der Versuche erfolgt mithilfe digitaler High-Speed-Videokameras mit max. 2000 Bil-dern pro Sekunde.

Die Deformationen der Testobjekte kön-nen mithilfe eines Fotogrammetriesystems bzw. einer 3D-Koordinatenmessanlage er-fasst werden. Die digitalen Daten können anschließend beispielsweise zur Validie-rung von Crashsimulationsmodellen ge-nutzt werden.

Fußgängerschutz

Für Untersuchungen zum Fußgänger-schutz steht ein Prüfstand für Versuche sowohl nach den europäischen und japa-nischen Richtlinien (z.B. 2009/78/EC) als auch nach Euro NCAP bereit.

Zur Durchführung von Full-Scale-Tests in der Crashanlage mit einem Polar-II-Dum-my kommt ein Bremsrobotor zum Einsatz, der das Testfahrzeug nach einem Dum-myaufprall schadenfrei abbremst.

Bild 13: Fußgängerschutz-Prüfstand

Komponententests

Neben der Crashanlage und dem Fußgän-gerschutz-Prüfstand werden für Aufprall-prüfungen an einzelnen Fahrzeugkompo-nenten zwei Falltürme eingesetzt. Die Fall-massen können zwischen 3,5 kg und 900 kg variiert und Aufprallgeschwindigkei-ten von bis zu 36 km/h erreicht werden. Bei einem Fallturm ermöglicht ein spezi-elles Katapultsystem eine Erhöhung der Geschwindigkeit auf 55 km/h bei Fall-massen bis 15 kg. Somit erstreckt sich das Einsatzspektrum von Materialuntersu-chungen über die Prüfung von Prinzip-bauteilen bis hin zur Untersuchung tra-gender Teilstrukturen von Fahrzeugen [6].

Zur statischen Strukturanalyse steht eine servohydraulische Anlage mit einer maxi-

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malen Prüfkraft von 380 kN bei einem Ver-fahrweg von 1 m bereit, mit der in erster Linie Verformungswiderstände von Karos-serien und deren Substrukturen untersucht werden [7].

Pendelprüfungen

Für Pendelversuche an Fahrzeugen und Stoßfängern steht ebenfalls ein entspre-chender Prüfstand zur Verfügung. Die Auf-treffhöhe des Pendels kann zwischen 400 und 510 mm, die Pendelmasse in 8 kg-Schritten von 700 kg bis 3,5 t variieren. Es sind Auftreffgeschwindigkeiten bis zu 16 km/h realisierbar. Zum Prüfstand ge-hört ein Fahrzeugersatzsystem zur Auf-nahme von Stoßfängerstrukturen mit Vari-ation von Radstand, Spurweite, Schwer-punktlage sowie Reifendimensionen.

Bild 14: Pendelprüfstand

Karosseriesteifigkeiten

Zur Ermittlung der globalen Karosserie-steifigkeiten in Form von Torsion und Bie-gung wird ein spezieller Prüfstand aufge-baut, der aus einer steifen Einspannvor-richtung und einer Wippe zur Krafteinlei-tung besteht. Zur Applikation von Realbe-dingungen wird die Fahrzeugkarosserie in Einbaulage auf dem Prüfstand über spezi-elle Adapterelemente fixiert. Zur Bestim-

mung der Torsionssteifigkeit wird ein defi-niertes Moment über die Federbeindome in die Karosserie eingeleitet. Zur Analyse der Biegesteifigkeit wird die Karosserie an definierten Stellen mit Gewichten beauf-schlagt. Die Messung der Verschiebungen unter Krafteinleitung erfolgt mittels Mess-uhren an ausgewählten, repräsentativen Stellen der Karosserie. Als Ergebnis wer-den neben den definierten Steifigkeits-kennwerten auch die Verläufe der Torsi-ons- und Biegelinien ermittelt. Parallel da-zu können bei den Messungen die Verän-derungen aller wichtigen Einstiegsöff-nungsmaße aufgezeichnet werden.

Bild 15: Ermittlung Karosseriesteifigkeiten

Karosseriekomponenten

Zur Analyse der statischen Steifigkeiten an Hauben, Türen und Klappen werden stei-fe, speziell für das jeweilige Anbauteil kon-zipierte Prüfstande genutzt. Die Anbauteile werden in Einbaulage, abgeleitet von der Positionierung im Gesamtfahrzeug, unter-sucht. Dabei werden die Karosseriekom-ponenten mit bauteilspezifischen Lastfäl-len beaufschlagt. Motorhauben werden beispielsweise im Hinblick auf Längs-, Quer- und Torsionssteifigkeiten unter-sucht. Für Türen sind unter anderem die Lastfälle Türabsenkung und Türrahmen-

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steifigkeit von Bedeutung. Die infolge der Lasteinwirkung resultierenden Aus-lenkungen werden mit Hilfe von Mess-uhren erfasst, ausgewertet und graphisch dargestellt.

Bild 16: Karosseriekomponentenprüfung

Beulprüfstände

Zur Analyse der Beulperformance werden die Karosseriekomponenten wie Türen und Klappen auf speziellen Prüfständen befestigt und hinsichtlich Beulsteifigkeit, Beulfestigkeit und Hagelschlag untersucht.

Bei der Ermittlung der Beulsteifigkeit wird ein flacher Indenter mit Gummiauflage mit-tels einer gesteuerten Spindel auf das Au-ßenblech eines Karosseriebauteils ge-drückt. Dabei werden die Weg- und Kraft-signale aufgenommen und ausgewertet, die das linear-elastische Beulverhalten des Blechs wiedergeben. Mittels dieser Prozedur können Hard und Soft Oil Can-ning-Effekte identifiziert werden.

Bild 17: Beulsteifigkeitsprüfung

Die Bestimmung der Beulfestigkeit ge-schieht mit Hilfe eines halbrunden Indenters, der kraftgesteuert auf ein Blech gedrückt wird. Die Versuchsdurchführung erfolgt softwaregesteuert. Dabei fällt eine Be- und Entlastung mit verschiedenen Kraftniveaus an, wodurch Hysteresen ent-stehen. Nach Auslesen der aufgenommen Kraft- und Wegsignale können die plasti-schen Verformungen korrespondierend zur Kraft ermittelt werden.

Bild 18: Beulfestigkeitprüfung

Zur Untersuchung des dynamischen Beulverhaltens von Blechen wird eine spezielle Beschussanlage eingesetzt. Auf diese Weise können hochdynamische Phänomene wie beispielsweise Hagel-

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schlag analysiert werden. Als Medium werden Stahlkugeln eingesetzt (Bild 17). Mit Hilfe von optischen Messverfahren kann die entstandene Beultiefe ausgewer-tet werden.

Bild 19: Hagelschlagprüfung

Optische Messverfahren

Zur Deformationsmessung im Raum wird das TRITOP-System des Herstellers GOM eingesetzt. Dabei werden Punktmarken zwischen unterschiedlichen statischen Be-lastungszuständen verfolgt. Auf diese Wei-se kann eine große Anzahl an Messpunk-ten gleichzeitig analysiert werden. Die Ge-nauigkeit des Messsystems beträgt 0,2 mm.

Bild 20: Deformationsmessung

Zur Bauteiloptimierung oder zur Substi-tution von Komponenten stehen häufig nicht die originalen Konstruktionsdaten zur Verfügung. Um dennoch FE-Berechnun-gen durchführen zu können, werden die

Bauteile mit Hilfe eines Streifenprojek-tionsverfahrens digitalisiert (Reverse Engi-neering). Dabei wird das gesamte Bauteil oder Fahrzeug mit einer Genauigkeit von 0,1 mm erfasst.

Bild 21: Digitalisierung

Nach der 3D-Erfassung der Komponente wird die resultierende Punktewolke digital bearbeitet und kann in den gängigen Da-tenformaten ausgegeben werden, um auf dieser Basis ein Flächenmodell und schließlich ein FE-Netz zu erzeugen. Ne-ben der reinen Erfassung von Oberflächen können Abmessungen bestimmt und die aufgenommenen Geometrien mit Refe-renzformen verglichen werden.

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Untersuchung von Antriebs- systemen

Konventionelle Antriebsstränge

Als Dienstleistung auf dem Gebiet der Forschung und Entwicklung von Fahr-zeugantrieben werden verschiedenste Aufgabenstellungen betrachtet, die nur mit hochflexiblen Werkzeugen in Simulation und Versuch effizient bearbeitet werden können. Vor diesem Hintergrund wurde für die angebotenen Prüfstände ein umfang-reiches Lastenheft erstellt, das fast alle denkbaren Konfigurationen zur Untersu-chung von Fahrzeugantrieben und An-triebskomponenten umfasst. Somit können Untersuchungen an Komplettfahrzeugen, Antriebssträngen, Getrieben, Achsgetrie-ben, Verteilergetrieben etc. angeboten werden, die in zwei- oder vierradgetriebe-nen Fahrzeugen verwendet werden. In Bild 22 sind diese Konfigurationen zu-sammengestellt und jeweils farblich vonei-nander abgesetzt.

Bild 22: Konfigurationen der Antriebs-versuche

Die beiden oben dargestellten Konfigurati-onen zeigen Antriebsstrangversuche für Front-, Heck- oder Allradantrieb für Vari-anten mit längs oder quer eingebautem Motor, die entweder mit einem Verbren-nungsmotor oder mit einer Prüfstandsma-

schine (E-Motor) angetrieben werden kön-nen. Unten sind verschiedene Kompo-nentenversuche (Getriebe, Achsgetriebe, Verteilergetriebe) dargestellt, bei denen die Prüfstandsmaschinen flexibel im Sinne der gestellten Prüfaufgabe eingesetzt werden. Darüber hinaus werden Getriebe-versuche im Nutzfahrzeugbereich in „Back to Back“-Konfiguration durchgeführt.

Bild 23: Dynamischer Antriebstrangprüf- stand mit Komplettfahrzeug

Bild 24: Achsgetriebeversuch

Mit den oben beschriebenen Konfiguratio-nen werden Lebensdauer- und Funktions-versuche durchgeführt: Je nachdem, in welcher Prototypphase die Prüflinge sind, werden Lebensdauerversuche als ein-fache, stark zeitraffende Ein- oder Mehr-stufenversuche (Drehzahl- /Drehmoment-regelung), lastkollektive oder realitäts-nahe Fahrversuche (Fahrsimulation) durchgeführt. Schwerpunkte bei den Funk-

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tionsuntersuchungen sind Leistungs- und Wirkungsgradmessungen und dynamische Fahrversuche analog zur Teststrecke, bei denen die Abstimmungseigenschaften von Stufen- und stufenlosen Getrieben, Vertei-ler- und Achsgetrieben untersucht werden. Zur Aufnahme von Kennfeldern steht ein Pool verschiedener Drehzahl-/Dreh-momentmesswellen zur Verfügung, der ei-ne optimale Anpassung von Messbereich und zu messender Größe ermöglicht.

Um (Allrad-) Antriebsstränge auch über die Standardbetriebsarten hinaus untersu-chen zu können, besteht die Möglichkeit, mittels Simulation Parameter wie Rad-schlupf (mit beliebigen Reibwerten und einstellbaren rotatorischen Massenträg-heiten der simulierten Fahrzeugräder), Drehzahldifferenzen, Steigungen und Ge-fälle sowie Gegenwind zu berücksichtigen [8].

Die Steuerung der Prüfstände, die Kon-trolle der Prüfabläufe, die Kommunikation mit den Prüflingen (u.a. CAN-Bus) und die Messdatenerfassung erfolgen mit leis-tungsfähigen, schnell adaptierbaren Au-tomatisierungssystemen, die für unter-schiedlichste Prüfaufgaben ein Höchstmaß an Flexibilität sicherstellen. Für die Über-wachung von Lebensdauerversuchen werden Schadensfrüherkennungssysteme verwendet, die auf der Basis von Grenz-werten für den Schwingungspegel und das Frequenzspektrum arbeiten. Durch die Speicherung der gemessenen Schwin-gungssignale ist es bei Bedarf möglich, anhand von Frequenzanalysen das ge-schädigte Bauteil zu ermitteln.

Unkonventionelle Antriebe

Alle Antriebsprüfstände sind an ein Batte-rietest- und -emulationssystem ange-

schlossen, das die Entwicklung und Er-probung von Elektro- und Hybridfahr-zeugen ermöglicht, ohne dass die Prüf-dauer durch die vorhandene Kapazität der Traktionsbatterien eingeschränkt ist [9]. Das Batteriesimulationssystem kann hier-bei die Batterie stützen und ermöglicht da-rüber hinaus auch den Betrieb ohne Batte-rie (Batterieemulation), bei dem die ge-samte Leistung über den Wechselrichter des Prüfstands bereitgestellt wird. Dabei wird das Verhalten realer Batterien über Batteriemodelle in der Steuerung des Prüfstands nachgebildet. Maximal stehen 400 A bei bis zu 550 V im 4-Quadranten-betrieb zur Verfügung.

Bild 25: Elektrofahrzeug auf dem dynamischen Rollenprüfstand

Für die Funktionserprobung und die Ana-lyse der längsdynamischen Eigenschaften von Fahrzeugen mit unkonventionellen Antrieben wird ein dynamischer Doppel-rollenprüfstand eingesetzt [10]. Darüber hinaus dient der Prüfstand auch der Er-mittlung von Energieverbräuchen in den üblichen Prüfzyklen (ECE-Zyklus, NEF-Zyklus, FTP75). Auf dem Rollenprüfstand können Fahrzeuge im Geschwindigkeits-bereich bis zu 200 km/h getestet werden und jeweils Schwungmassenklassen von 450 bis 2270 kg abgebildet werden.

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Geräusch- und Schwingungsanalyse

Akustik und Psychoakustik

Geräusche und Schwingungen von Fahr-zeugen werden u.a. in einem reflexions-armen Schallmessraum untersucht. Dieser Raum ist mit einem speziellen Akustik-Rollenprüfstand ausgerüstet. Neben Ge-samtfahrzeugen werden auch mobile Prüf-einrichtungen für die akustische Analyse von Fahrzeugkomponenten eingesetzt.

Bild 26: Kunstkopfmessung auf dem Akus- tikrollenprüfstand im Schallmess- raum

Zusätzlich zur konventionellen Schall-messtechnik werden über ein Kunstkopf-messsystem Geräusche gehörrichtig (bi- naural) aufgenommen. Diese Aufnahme-technik ist Grundvoraussetzung dafür, Ge-räusche subjektiv bewerten und auf einen angenehmen Klang hin optimieren zu kön-nen. Die Geräuschbewertung mit Hörpro-ben erfolgt in einem speziellen Psycho-akustik-Labor [11].

Modalanalyse und Blechabstrahlung

Die Karosserie ist das wesentliche Über-tragungsglied zwischen den Anregungen (Fahrbahn und Motor) und dem Ohr, dem akustischen Sensor der Fahrzeug-insassen.

Bild 27: Experimentelle Modalanalyse an einer Rohkarosserie

Die Schwingungs- und Übertragungsei-genschaften werden mit Hilfe der experi-mentellen Modalanalyse (EMA) beurteilt. Das Ziel der EMA ist die Zerlegung eines komplexen Verformungsmusters einer schwingenden Struktur in eine Reihe ein-facher Schwingungs- und Modenformen mit individuellen Frequenz- und Dämpf-ungswerten. Die Grundlage der EMA bil-den Übertragungsfunktionen. Für die Mes-sung der Übertragungsfunktionen stehen mehrere Vorrichtungen zur Verfügung, mit denen die Untersuchung sowohl von Ge-samtkarosserien als auch von Einzelkom-ponenten möglich ist. Die gesamte EMA erfolgt mit der Software Artemis von HEAD acoustics und ME´scope von VES [12].

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Für die Untersuchung des Abstrahlver-haltens von Blechstrukturen wurde ein spezieller Prüfstand entwickelt, der es er-möglicht, verschiedene Bleche durch Kör-perschall oder Luftschall anzuregen und die resultierende Luftschallabstrahlung qualitativ und quantitativ abzutasten, die spatiale und spektrale Verteilung zu analy-sieren und anschließend dreidimensional grafisch darzustellen. Für die Schallquel-lenortung kommt neben der Schallintensi-tätsmessmethode auch eine akustische Kamera zum Einsatz. Die messtechnische Analyse wird durch Berechnungen mit der Methode der finiten Elemente und der Randelemente ergänzt. Hier stehen unter-schiedliche Tools zur Verfügung (ABAQUS, ANSYS, LMS-Virtual-Lab) [13].

Antriebsstrangschwingungen

Ein großer Teil der Schwingungen und Ge-räusche im Innenraum entsteht im An-triebsstrang. Die Untersuchung von NVH-Phänomenen im Antriebstrang (Noise, Vib-ration and Harshness) wird allerdings da-durch erschwert, dass eine Vielzahl ver-schiedener Anregungsquellen die rele-vanten Anteile von Luft- und Körperschall überlagern bzw. maskieren. Daher wurden spezielle NVH-Prüfstände entwickelt, die eine gezielte Untersuchung einzelner Phänomene ermöglichen.

Zur Untersuchung transienter Schalt- oder Lastwechselreaktionen sind Prüfstände für Pkw mit Frontantrieb und Heckantrieb im Einsatz.

Die Analyse der Gelenkwellen-Phäno-mene Growl, Boom und Shudder erfolgt auf einem speziellen Gelenkwellenprüf-stand. Auf diesem Prüfstand ist es mög-lich, Axialkräfte, Verschiebekräfte und Wir-kungsgrade von Gelenken zu messen [14].

Bei der Untersuchung von Getrieberasseln kommen je nach Anforderung zwei unter-schiedliche Prüfstände zum Einsatz. Beim Leerlauf-Rasselprüfstand ist der Rüstauf-wand sehr gering. Daher wird er insbe-sondere für Reihenuntersuchungen ver-wendet. Um das Rasselverhalten auch un-ter Last in allen kritischen Betriebspunkten zu ermitteln und dabei die Rückwirkung des restlichen Antriebsstrangs zu berück-sichtigen, wurde ein weiterer spezieller Prüfstand entwickelt [15].

Bild 28: Analyse von Getriebegeräuschen

Zur Lösung von NVH-Phänomenen im An-triebsstrang sind genaue Messungen und Analysen der Drehbeschleunigungen zeit-synchron zu den Luft- und Körper-schallanalysen erforderlich [16].

Außengeräusche

Die eigene Teststrecke beinhaltet einen Abschnitt mit sog. ISO-Belag, der für Aus-sengeräuschmessungen zertifiziert ist. Angeboten werden für die Zulassung von Neufahrzeugen erforderliche Geräusch-messungen sowie entsprechende Schall-quellenanalysen.

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Fahrerassistenzsysteme

Testverfahren für Fahrerassistenz-systeme und deren Komponenten

Fahrerassistenzsysteme unterstützen den Fahrer in schwierigen und monotonen Fahrsituationen. Längsdynamisch wirken-de Assistenzsysteme regeln den Abstand zum Vorderfahrzeug ein oder bremsen au-tomatisiert in Notfallsituationen (z.B. ACC, ACC S&G, Collision Mitigation etc.). Quer-dynamisch wirkende Assistenzsysteme warnen den Fahrer vor dem unbeabsich-tigten Verlassen der Spur oder greifen ak-tiv in die Lenkung ein (z.B. Lane Departure Warning, Lane Keeping etc.).

Aus den für jedes System relevanten Fahrsituationen wurden Tests abgeleitet, die wesentliche Ursachen möglicher auf-getretener Problemsituationen in Prüfkrite-rien beschreiben. Diese Tests gliedern sich in Komponententests, Systemtests, Untersuchungen der Benutzerakzeptanz und abschließend die Wirkungsanalyse der entsprechenden Funktionen. Die Be-schreibung und der genaue Ablauf der einzelnen Tests sind in sogenannten Test-katalogen definiert.

Bild 29: Das Sprayfahrzeug im Einsatz

Aus den Testkatalogen kann für das ent-sprechende Assistenzsystem zwischen unterschiedlichen Szenarien abhängig von der zu untersuchenden Komponente bzw. Funktion gewählt werden. Es wird dabei zwischen stationären Tests, die auf einer abgeschlossenen Strecke durchgeführt werden, und Fahrtests, die im fließenden Verkehr ablaufen, unterschieden. Speziel-le Wettertests für wechselnde Witterungs-bedingungen werden mit Hilfe des dafür entwickelten Sprayfahrzeugs durchgeführt, das in der Lage ist, eine reproduzierbare Gischtwolke zu erzeugen, Bild 29. Diese Wettertests bestehen wiederum aus un-terschiedlichen Szenarien.

Zur Durchführung der Tests wurden spe-zielle Testausrüstungen entwickelt, um die unterschiedlichen Eigenschaften zu unter-suchen. Diese bestehen aus mechani-schen und elektrischen Geräten (Schieß-klappe für Reaktionstests, Lichtschranken, Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation etc.) sowie standardisierten Sensorzielobjekten für Lidar- und Radar-Sensoren und Refe-renzmessverfahren, Bild 30.

Bild 30: Sensorziele für Radarsensoren

Künstliche Zielobjekte für die zerstörungs-freie Untersuchung von Pre-Crash-Systemen und Fahrerverhaltensunter-

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suchungen bei Collision Mitigation Sy-stems stehen zur Verfügung, Bild 31. Das dafür verwendete Versuchsfahrzeug ist mit entsprechenden Mensch-Maschine-Schnittstellen sowie der notwendigen Messtechnik für Benutzerakzeptanz-untersuchungen ausgerüstet.

Bild 31: Systemtests für Collision Mitigation

Die Relevanz der Fahrtests ist durch die realitätsnahe Umgebung gesichert. Da die Sensoren und Applikationen ihrem Ein-satzprofil angepasst werden müssen und aus Kostengründen nicht überdimen-sioniert werden dürfen, ist die realistische Wahl von Randbedingungen ein wichtiges Kriterium der Fahrtests. Bei den Fahrtests in realistischer Umgebung tritt allerdings das Problem der Reproduzierbarkeit auf.

Hier kann durch die Beteiligung mehrerer Testfahrzeuge, die den Szenenablauf ko-ordiniert fahren, eine gute Reproduzier-barkeit erreicht werden, so dass verschie-dene Sensoren unter gleichen realitätsna-hen Bedingungen prüfbar sind.

Entwicklung und Bewertung von Fah-rerassistenzsystemen

Im Fokus der Untersuchungen im beweg-ten Fahrsimulator stehen die Entwicklung

und Bewertung von Systemen zur Erhö-hung der Fahr- und Verkehrssicherheit, die nutzergerechte Auslegung von Mensch-Maschine-Schnittstellen und Be-dienelementen sowie die Analyse des Fahr- und Fahrerverhaltens.

Neben dem Fahrsimulator werden dazu bedarfsgerecht unterschiedliche Werk-zeuge eingesetzt. So erfolgt die Entwick-lung erster Konzepte und Ideen und deren Bewertung in der Verkehrsflusssimulation PELOPS. Weitere Untersuchungen und Entwicklungsarbeiten erfolgen nach Rand-bedingung im Fahrsimulator oder im Fahr-versuch mit realen Fahrzeugen. Letzteres kann sowohl auf der eigenen Teststrecke als auch im realen Verkehr erfolgen. Im Simulator können realitätsnahe Strecken automatisch generiert und visualisiert wer-den.

Bild 32: Bewegter Fahrsimulator

Einsatzgebiete sind Hardware-in-the-loop-/ Software-in-the-loop-Tests, Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen, Akzeptanz- und Belastungsuntersuchungen, Schulun-gen und Sicherheitstrainings sowie die Lehre und Ausbildung von Studierenden im Bereich Simulation.

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Technische Daten der Prüfstände

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Achsmessstand

Vehicle Inertia Measuring Machine (VIMM)

Einsatzgebiete: • Kinematik- und Elastokinematik-

untersuchungen (K&C)

• Messung von Komplettfahrzeu-gen oder Achsmodulen

Technische Daten: • Dreidimensionale Krafteinlei-

tung: Bremskraft (x), Seitenkraft (y), Vertikalkraft (z)

• 12 hydraulische Aktuatoren

• Vollautomatisierter Messbetrieb, PC-gesteuert

• Dreidimensionale Kraft- und Wegmessung, Messung kombi-nierter Lastfälle (Wanken, Huben)

Einsatzgebiete: • Zur Messung der Trägheitsei-

genschaften von Fahrzeugen, Komponenten und Anhängern

Technische Daten: • Erfassung aller Trägheitspara-

meter: o Masse o Schwerpunktlage o Haupt- und Deviations-

momente

• Sphärisch gelagerte Plattform mit servohydraulischer NC-Steuerung

• Prüfkörper von 300 kg bis 2500 kg

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Pkw- und Motorradreifenprüf-stand „MoReP“

Nutzfahrzeugreifenprüfstand „NuReP“

Einsatzgebiete: • Untersuchungen des Kraft-

übertragungsverhaltens

• Untersuchung des Ver-schleißverhaltens

Technische Daten: • Max. Radlast: 12 kN

• Max. Geschw.: 180 km/h

• Trommeldurchmesser: 1,7 m

• Sturzwinkel: - 45° bis + 20°, dyn.: ± 5° bei 5 Hz

• Schräglaufwinkel: - 12° bis +12°, dyn.: ± 5° bei 5 Hz

• Bremsmomente bis 2,5 kNm

Einsatzgebiete: • Untersuchungen des Kraftüber-

tragungsverhaltens

• Untersuchung des Schwingungs-verhaltens

• Rollwiderstandsmessungen

• Steifigkeitsmessungen

Technische Daten: • Reifendimensionen: 14"-22.5"

• Max. Radlast: 40 kN

• Max. Bremsmoment: 25 kNm

• Max. Geschw.: 120 km/h

• Trommeldurchmesser: 2,5 m

• Sturzwinkel: ± 10°

• Schräglaufwinkel: ± 15°

• Trommelbelag: Korund 3M P80

• Reifendruckregelanlage

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Fahrender Reifenprüfstand „FaReP“

Linearzug-Reibwertprüfstand „LiReP“

Einsatzgebiete: • Untersuchungen des Kraft-

übertragungsverhaltens auf realen Fahrbahnen und einer Außentrommel

• Einflussuntersuchung von verschiedenen Zwischenme-dien auf den Reibwert

Technische Daten: • Raddurchm.: 560 – 1240 mm

• Max. Radlast: 60 kN

• Max. Geschw.: 100 km/h

• Sturzwinkel: +/- 10°

• Sturzachse liegt kinematisch auf der Fahrbahn

• Schräglaufwinkel: +/-45°, 2°/s

• Bremsmomente bis 25 kNm

• Zugmaschine: 300 kW

• Dyn. Radlastregelung für er-höhte Messgenauigkeit

• Hydraul. Leistung: 17 kW

• Elektr. Leistung: 2,5 kW

Einsatzgebiete: • Untersuchungen verschiedener

Reibpaarungen

• Untersuchung des Temperatur-verhaltens von Gummiproben

• Untersuchung des Einflusses von Makrorauigkeit auf den Reibwert

Technische Daten: • Probengröße: 60 mm x 60 mm

• Druck: 0,3 bar – 3,5 bar

• Geschw.: 0,001 m/s – 1,5 m/s

• Temperatur: Umgebung – 80 °C

• 3D Kraftmessung Kraftmessbereich: +/- 2000 N

• Genauigkeit: +/- 0,1 %

• Mobil einsetzbar

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Teststrecke Aldenhoven Testing Center (ATC)

Einsatzgebiete: • Versuchsfahrten zur Längs-,

Quer- und Vertikaldynamik von Pkw, Lkw und Krafträdern

• Beschleunigte Vorbeifahrt (DIN ISO 362)

• Messungen von Reifen- und Fahrbahngeräuschen

• Messungen gemäß folgenden Richtlinien möglich: ISO 362 ECE 51

• Entwicklung von Leit-, Informati-ons- und Kommunikationssy-stemen

• Untersuchungen zur Fahrer-Fahrzeug-Interaktion

Technische Daten: • Länge: 400 m

• Zwei Kreisflächen: Durchmesser: 100 m Durchmesser: 40 m

• Bewässerungsanlage

• Niedrigreibwert (µ-low) auf Nassplanen

Einsatzgebiete: • Erprobung und Bewertung von

Fahrdynamik und Fahrkomfort

• Durchführung von Dauerlaufver-suchen

• Subsystemanalysen in realer Um-gebung im Bereich Fahrwerk, Assistenzsysteme, Antriebsstrang etc.

• Entwicklung und Erprobung neu-artiger Galileo-Technologien und -Anwendungen

Technische Daten:

• Fahrdynamik- und Verkehrssimu-lationsfläche mit einem nutzbaren Durchmesser von 200 m, Beschleunigungsspur 400 m

• 6 Galileo-Pseudoliten rund um die Fahrdynamikfläche

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Servohydraulisches Prüfzentrum

3D-Messfahrzeug

Einsatzgebiete: • Betriebsfestigkeitsuntersuchungen

von Gesamtfahrzeugen, Fahr-zeugstrukturen und Komponenten

• Untersuchungen zu Fahrzeug-komforteigenschaften

• Materialkennwertermittlung

• Quasistatische Crush-Versuche

Technische Daten: • Modulares Prüfstandssystem mit

2 Spannfeldern: 15 x 6 m2 und 4 x 3 m2

• 20 Hydraulikzylinder (10 kN bis 250 kN, Hub 100 mm bis 400 mm, fmax ca. 200 Hz)

• Variable Klimaboxen

• MTS-Flex-control-loops

Einsatzgebiete:

• Messen von Straßen-oberflächen in 3D auf öffentli-chen Straßen und Testgeländen

Technische Daten:

• Fahrzeug: MB 210 mit Messanbau

• Messprinzip: Linienlaser mit Inertialplattform

• max. Auflösung horizontal 5 mm vertikal 1 mm

• max. Fahrgeschwindigkeit: 80 km/h

• Standard-Datenformat -.crg (OpenCRG) -.rdf (MSC ADAMS)

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Crashanlage

Fallturmprüfstände

Einsatzgebiete: • Gesamtfahrzeugcrashs nach EG-

und US-Normen (z.B. FMVSS 208, Offsetaufprall, Pfahlaufprall)

• Komponenten- und Schlittenver-suche (z.B. AZT, IIHS RCAR)

• Individuelle Prüfkonfigurationen (z.B. Bordsteinaufprall)

Technische Daten: • 50 m Anlaufbahn

• Aufprallgeschwindigkeiten bis zu 80 km/h

• 2 crashfestes Onboard-Mess-systeme mit je 64 Kanälen (max. 100 kHz/Kanal)

• Filmgrube

• Digitale High-Speed-Video-systeme mit bis zu 2000 Bildern/s

• Variabler Crashschlitten mit ein-stellbaren Größen für Masse, SP-Lage, Radstand, Spurweite

Einsatzgebiete: • Untersuchungen des Energie-

absorptionsverhaltens von Strukturen und Werkstoffen

• Kostengünstige Nachbildungen von Crashreparaturtests

• Nachbildungen von Aufprall-konfigurationen im Rahmen des Fußgängerschutzes

Technische Daten: • Fallmassen zwischen 3,5 kg

und 900 kg

• Aufprallgeschwindigkeiten bis zu 36 km/h

• Erfassung der Impactorver-zögerungen und -wege sowie der Reaktionskräfte mit 20 kHz

• Digitale High-Speed-Video-systeme mit bis zu 2000 Bil-dern/s

• Wegmessung: 400 mm

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Fußgängerschutzprüfstand

Pendelprüfstand

Einsatzgebiete: • Fußgängerschutzprüfungen mit

Kopf-, Hüft- und Beinimpactor nach:

o 2009/78/EC o Euro NCAP o GTR Nr.9

Technische Daten: • Aufprallgeschwindigkeiten von bis

zu 50 km/h

• Aufprallwinkel 0° bis 90°

• Kopf-, Hüft- und Beinimpactor entsprechend des jeweiligen Prüf-verfahrens (z.B. 3,5 kg- oder 4,5 kg-Kopf mit Sensorik)

• Messsignalerfassung mit 20 kHz

• Digitale High-Speed-Video-systeme mit bis zu 2000 Bildern/s

Einsatzgebiete: • Durchführung der gesetzlich

vorgegebenen Pendelversuche mit Fahrzeugen bzw. Stoßfän-gern nach:

o 49 CFR 581 o CMVSS 215 o ECE-R 42

Technische Daten: • Verstellbare Pendelstangenlän-

gen (ca. 3,5 m) zur Variation der Auftreffhöhe des Pendels zwi-schen 400 mm und 510 mm

• Variable Pendelmassen (700 kg bis 3,5 t in 8 kg-Schritten)

• Geschwindigkeitsmessung mit Lichtschrankensystem

• Individuelle Impactorgestaltung

• Für Crashreparaturtests Auf-treffgeschwindigkeiten bis 16 km/h realisierbar (AZT, IIHS usw.)

• Lasertriangulationssystem zur Wegmessung

• Digitale HS-Videosysteme mit bis zu 2000 Bildern/s

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CTP-Prüfstand

Karosseriesteifigkeiten

Einsatzgebiete: • CTP-Prüfprozedur

(Composite Testing Procedure)

• Quasistatische Seiteneindrückversuche nach FMVSS 214

• Ermittlung von Fahrzeug-deformationen und Verformungs-widerständen

Technische Daten: • Max. Zylinderkraft: 380 kN

• Max. Zylinderweg: 1 m

Einsatzgebiet: • Bestimmung der Torsions- und

Biegesteifigkeit einer Karosserie mit und ohne Anbauteile

• Ermittlung des Steifigkeitsver-laufs mit Hilfe von analogen Messuhren

Technische Daten: • Maximale Fahrzeuglänge 6 m

• Einleitung von Torsionsmomen-ten von 1000 Nm, 2000 Nm und 3000 Nm in die Federbeindome der Karosserie

• Messung der Verschiebungen mit max. 60 analogen Mess-uhren

• Entkopplung des Hilfsrahmens für die Messuhren vom Prüf-standsaufbau

30

Prüfung von Karosseriekomponenten

Beulprüfstände

Einsatzgebiet: • Bestimmung der globalen Steifig-

keiten von Türen und Klappen

• Lastfälle Motorhau-ben/Heckklappen:

o Torsionssteifigkeit o Längssteifigkeit o Quersteifigkeit

• Lastfälle Türen: o Fensterrahmensteifigkeit o Türabsenkung o Überöffnen o Brüstungssteifigkeit

Einsatzgebiet: • Bestimmung der Beulsteifigkeit

und Beulfestigkeit

• Analyse von Motorhauben, Türen sowie Klappen beliebiger Fahrzeugklassen möglich

• Messung der Verschiebungen mit Hilfe eines Weglasers

• Nutzung verschiedener Indenter für Beulsteifigkeit und Beulfestigkeit

• Durchführung der Hagelschlag-prüfung mit speziellen Stahl-kugeln

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CAE-Tools

Prüfstand für unkonventionelle Antriebe

Einsatzgebiete: • Lineare und nichtlineare Struktur-

untersuchungen

• Crash- und Betriebsfestigkeits-simulationen

• Modalanalyse und Geräuschab-strahlung

• Drehschwingungssimulation in Antriebssystemen

• Längs- und Quer-dynamiksimulationen

• Verkehrsflusssimulationen

Softwaretools: • CATIA, ProEngineer

• HyperWorks, Primer

• ABAQUS/Implicit, ANSYS, NASTRAN, OptiStruct

• ABAQUS/Explicit, LS-DYNA, MADYMO, PAM-CRASH, RADIOSS

• ADAMS-CAR, CarMaker

• ITI-Sim, Matlab-Simulink, Dymola, Modelica

• PELOPS

• StarCCM+

Einsatzgebiet: • Vermessungen und

Simulationen von Batterien für Prüfstandsversuche

• Ladungs-/ Entladungsbetrieb: 0-550 V, 1-400 A

• Flexible Software Steuerung (Digatron)

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Prüfstände zur Untersuchung von Antriebssträngen

Dynamischer Rollenprüfstand

Einsatzgebiete: • Funktionserprobungen und Ken-

nungsverhalten

• Lebensdaueruntersuchungen

• Leistungs- und Wirkungsgrad-messungen

• Energieverbrauchsmessungen

• Geräuschuntersuchungen

Technische Daten: Dynamischer Allradprüfstand: • 1 x 330 kW, 650 Nm, 8000 U/min

• 4 x 120 kW, 1800 Nm, 2200 U/minDynamischer Getriebe- und Ach-senprüfstand: • 1 x 450 kW, 2500 Nm, 8000 U/min

• 2 x 560 kW, 3500 Nm, 3000 U/minMotor- und Getriebeprüfstände: • 185 kW-850 kW, 14000 U/min Ergänzende Ausstattung: • Batteriesimulationssystem

• Fahrerersatzsystem

• Schadensfrüherkennungssystem

Einsatzgebiete: • Prüfung von konventionellen

und unkonventionellen An-triebssystemen

• Energieverbrauchsmessungen

• Geräusch- und Schwingungs-analysen

• Dauerlaufuntersuchungen

Technische Daten: • Max. Geschwindigkeit: 200 km/h

• Max. Achslast: 3000 kg

• Schwungmassenklassen: 450 kg-2270 kg

• Fahrwiderstandsleistung bis 60 kW

• Max. Zugkraft: 1700 N

• Zapfstelle für Batteriesimulati-onssystem

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Schallmessraum

Psychoakustiklabor

Einsatzgebiete: • Analyse der Innen- und Außen-

geräusche von Fahrzeugen

• Geräuschuntersuchungen von Komponenten

Technische Daten des Messraums: • Abmessungen: 8 m x 4,5 m

• Schallabsorbierende Keile: 0,65 m

• Untere Grenzfrequenz: 125 Hz

• Antrieb für Motor- und Getriebe-tests akustisch getrennt

• Zapfstelle für Batteriesimulations-system

Technische Daten des akustischen Rollenprüfstandes: • Rollendurchmesser: 1,16 m

• Trägheitsmoment: 250 kgm²

• Antrieb: 50 kW

• Max. Geschwindigkeit: 160 km/h

• Zul. Zugkraft: 2650 N

Einsatzgebiete: • Gehörrichtige Analysen von In-

nen- und Außengeräuschen

• Subjektivbewertungen

• Sounddesign

Technische Daten: • Vorführraum mit Videoleinwand

• Getrennter Regieraum

• Software: Head Acoustics, Artemis/ BAS LMS Cada-X

• Kunstkopfmesssystem

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Modalanalyse und Abstrahlverhalten

Spezielle NVH-Prüfstände

Einsatzgebiete: • Ermittlung von Eigenfrequenzen

und Eigenformen

• Shaker- und Impulshammer-Messungen

• Software: LMS, Bruel&Kjaer

• Messungen von Karosseriebautei-len im mobilen Hallraum

• Schallintensitäts-Messroboter

• Simulationen mit FEM und BEM: ANSYS und Sysnoise

Einsatzgebiete: • Lastwechselschlag und

-reaktionen

• Axialkraft, Verschiebekraft und Wirkungsgrad von Gelenken

• Getrieberasseln

• Kupplungs-Phänomene

• Lenkradpulsation

• Servopumpen-Geräusche

• Drehschwingungen im Riemen-trieb

• Reifengeräusche

• Teilschallquellen-Analyse mit Kapselfahrzeugen

• Messungen der Eigenschaften von Triebstrangkomponenten zur Parametrierung von Simula-tionsmodellen

• Simulationen von Drehschwin-gungen mit ITI-Sim und Matlab-Simulink

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Sprayfahrzeug

Versuchsfahrzeuge FAS - Entwicklung und Beurteilung

Einsatzgebiete:

• Erzeugung einer künstlichen Sprühnebelschleppe

• Test und Evaluation von Fahrer-assistenzsystemen und Umfeldsensoren

Technische Daten:

• Basisfahrzeug: Mercedes Benz SK 2448

• 6 Wassertanks mit je 1000 l

• Pumpenleistung: 600 l/min

• Wasserdruck: 6 bar

• 5 getrennt schaltbare Kreise zur Darstellung unterschiedlicher Si-tuationen

• Unterschiedliche Düsenkonfigura-tionen zur Variation der Spray-dichte

Einsatzgebiete: • Entwicklung und Beurteilung

von Fahrerassistenzsystemen

• Komponententests (Sensorik, Regelstrategien)

• Untersuchungen von Fahrerver-halten

Technische Daten: • ACC Stop&Go-Funktionalität

• Notbremsassistent mittels Umfeldsensorik

• Automatische Querführung

• Gangvorgabe

• In-Car PC mit attributierbarer digitaler Karte und GPS-Empfänger

• Radarsensorik

• Bildverarbeitung zur Fahrspur-erkennung

• Vollständige Erfassung der Fahrereingriffe und der Bewe-gungsgrößen des Fahrzeuges

• Videoaufzeichnungen der Fahr-umgebung und des Fahrers

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Versuchsfahrzeuge FAS - Entwicklung und Beurteilung

Versuchsfahrzeuge FAS - Untersuchungen Fahrerverhalten

Einsatzgebiete: • Entwicklung und Beurteilung von

Fahrerassistenzsystemen

• Komponententests (Sensorik, Regelstrategien)

Technische Daten: • ACC Stop&Go-Funktionalität

• Automatische Spurhaltefunktion durch Überlagerungslenkung

• CAN-Bus

• Modulares Systemkonzept

• In-Car PC mit attributierbarer digitaler Karte und GPS-Empfänger

• Radarsensorik für Nah- und Fern-bereich

• Lidarsensoren

• Bildverarbeitung zur Fahrspurer-kennung

• Vollständige Erfassung der Bewe-gungsgrößen des Fahrzeuges

• WLAN-Kommunikation

Einsatzgebiete:

• Untersuchungen von Fahrerver-halten

• Komponententests (Sensorik, Regelstrategien)

Technische Daten:

• ACC mit Stop&Go-Funktionalität

• Radar- und Lidarsensoren

• Integrierbarkeit zusätzlicher Komponenten durch modulares Systemkonzept

• Vollständige Erfassung der Be-wegungsgrößen des Fahrzeu-ges

• Videoaufzeichnungen der Fahr-umgebung und des Fahrers

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Nfz-Versuchsträger IVECO Stralis 500 und 480

Fahrsimulator mit Bewegungssystem

Einsatzgebiete: • Entwicklung von Fahrerassistenz-

systemen und Sensorfusion im Nfz

• Komponententests (Sensorik, Regelstrategien etc.)

• Untersuchungen von Fahrerver-halten

Technische Daten: • Automatischer KONVOI-Betrieb • ACC • Sollbeschleunigungsschnittstelle • EPS mit Momentenüberlagerung • Laser- und Radarsensoren (Hella

Lidar, Hella 24-GHz-Radar, A.D.C. 77-GHz-Radar)

• Bildverarbeitung zur Spur-erkennung (DENSO und Hella)

• V2V-Kommunikation • Heterogene modulare Sensor-

datenfusion (Fahrzeug-, Straßen-, Objektmodell)

• dSpace Autobox

Einsatzgebiete: • Fahrerverhaltensanalyse für

Nutzfahrzeuge

• Zukünftig: Entwicklung und Ana-lyse von Fahrerassistenz-systemen im Pkw und Lkw

Technische Daten:

• 6 Freiheitsgrade (Hexapod)

• Max. Traglast: 3000 kg

• Wechselkabine

• PC-gestützte Geräusch- simulation

• ONYX Infinitive Reality Sicht-system

• 4-Kanal-Frontsicht-Aufprojektion

• 3-Kanal-Projektion für 4 Rückspiegel

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Batteriekonditionierung

Einsatzgebiete: • Kontrolliertes Laden/Entladen

von Batterien auf beliebige La-dezustände

• Zyklisierung von Batterien

Technische Daten: • Individuelles Konditionieren von

bis zu 6 Batterien gleichzeitig möglich

• Laden mittels angeschlossener Standardladegeräte oder Netz-teile

• Entladen verschiedener Entladewiderstände ermöglicht definierte Stromentnahme für beliebige Batteriekapazitäten

• Rechnergestützte Steuerung mit GUI

• Automatischer Tiefenladungs-schutz

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Literatur

[1] Holdmann; Köhn; Holtschulze ”Dynamic Tyre Properties Under Com-bined Slip Situations in Test and Simula-tion” European Automotive Congress (EAEC) Barcelona, Juli 1999

[2] Köhn; Holdmann „Moderne Prüfstandstechnik für das Fahr-werk“ Automobiltechnische Zeitschrift (ATZ) 100 ATZ, 1998

[3] Biermann; Helbing ”Möglichkeiten zur Pegelreduktion bei der beschleunigten Vorbeifahrt von Pkw“ Haus der Technik Essen, 1998

[4] Schlupek; Schwarz; Wallentowitz “Durability Analysis – Testing and Simula-tion Activities at ika/fka” Euromotor 2000 Aachen, August 2000

[5] Olders “Lateral Side Impact against Kerbstones and its Influence on Side Airbag Sensing” Crash Tech 2001 Nürnberg, Mai 2001

[6] Parr “Influence of Materials and Joints on the Reinforcement of Frontend Systems” New Advances in Body Engineering Euromotor Aachen, Dezember 2000

[7] Patberg; Wallentowitz "Einsatzpotential von Seitenaufprall-schutzmodulen aus Faserverbundkunst-stoffen" 1. Internationale AVK-TK Tagung Baden-Baden, September 1998

[8] Zemmrich; Lee “Bedarfsgeregelter Allradantrieb“ 7. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik Aachen, Oktober 1998

[9] Amsel; Renner; Bady “INMOVE – Entwicklung eines autarken parallelen Hybridfahrzeugs“ VDI-Tagung “Innovative Fahrzeug-antriebe“ Dresden, Oktober 2000

[10] Bady; Biermann; Kaufmann; Hacker ”European Electric Vehicle Fleet Demon-stration with ZEBRA Batteries” SAE Congress, Cobo Center, USA Detroit, März 1999

[11] Biermann “Geräuschdesign am Beispiel von Kraft-fahrzeugkomponenten wie Schlösser und Blinker“ DAGA Fortschritte der Akustik Zürich 1998

[12] Adam „Untersuchung von Steifigkeitseinflüssen auf das Geräuschübertragungsverhalten von Pkw-Karosserien“ Dissertation am Institut für Kraftfahrwesen, RWTH Aachen, Mai 2000

[13] Richter; Biermann “Untersuchung des Schallabstrahl-verhaltens von dünnen Blechen durch Versuch und Simulation“ 8. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik 1999

40

[14] Ganzmann “Entwicklung und Einsatz eines Axialkraft-Meßsystems für Gleichlauf-Verschiebe-gelenke” Dissertation am Institut für Kraftfahrwesen, RWTH Aachen, März 1993

[15] Reitz; Biermann “Spezielle Prüfstände zur Untersuchung von NVH-Phänomenen des Antriebs-strangs“ 8. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik 1999

[16] Schumacher “Optimierung des Lastwechselverhaltens bei einem Pkw mit Frontantrieb“ Dissertation am Institut für Kraftfahrwesen, RWTH Aachen, Dezember 2002

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