tre gmbh vehicle dynamics · 2018-01-26 · 3 fahrwerksabstimmung fÜr formula student 1.)...

TRE GMBH – VEHICLE DYNAMICSFAHRWERKSABSTIMMUNG IN DER „FORMULA STUDENT“MITTELS 4-POST-RIG UND DÄMPFERPRÜFSTAND

© TRE GmbH 2016 – Fahrwerksabstimmung in der Formula Student

FAHRWERKSABSTIMMUNG FÜR FORMULA STUDENTINHALTSVERZEICHNIS

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Inhaltsverzeichnis

1.) TRE-Konzept für Formula-Student-Teams…………………………………………………Seite 3

2.) Kompakt: Funktionsweise & Vorteile eines 4-Post-Tests…………………………………Seite 4

3.) Angebotene Pakete für Formula-Student-Teams………………………………………… Seite 5

3.1) Workshop………………………………………………………………………. Seite 6

3.2) Dämpferprüfstand……………………………………………………………... Seite 7

3.2.1) Im Detail: Hydraulischer Dämpferprüfstand.………………… Seite 7

3.2.2) Exemplarische Messergebnisse: Dämpferprüfstand..………Seite 8

3.3) 4-Post-Rig-Test……………………………………………………………....... Seite 9

3.3.1) Im Detail: 4-Post-Rig…...…………………………………........Seite 9

3.3.2) Exemplarische Messergebnisse: 4-Post-Test.………........... Seite 10

3.3.3) Auswertungsbeispiel: Setup-Matrix……………………………Seite 11

4.) Anmeldung, Sponsoring, Ausblick & Termine…………..…………….…………………...Seite 12

© TRE GmbH 2016 – Fahrwerksabstimmung für Formula Student

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FAHRWERKSABSTIMMUNG FÜR FORMULA STUDENT 1.) TRE-KONZEPT FÜR FORMULA-STUDENT-TEAMS

Konzept: Die TRE GmbH möchte in enger Zusammenarbeit mit einem

technischen Partner aus dem Bereich Dämpfertechnologie 4-Post-Tests

zu stark reduzierten Konditionen im Rahmen eines Sponsorings

anbieten (Informationen zum Sponsoring siehe Seite 12). Unser Fokus

liegt dabei auf:

• Enger Zusammenarbeit mit den Studenten

• Wissensvermittlung in Form eines vorbereitenden Workshops

• Einbindung der Studenten in die direkte Prüfstandsarbeit

1.) Workshop (Do-It-Yourself) – 1. Quartal 2017

1-tägiger Workshop in Zusammenarbeit mit unserem technischen

Partner im Bereich Dämpfertechnologie

(weitere Details zum Inhalt siehe Seite 6)

2.) Testvorbereitung

Fahrzeug- und Testvorbereitung wird im Detail besprochen,

sodass wir das Maximum aus eurem 4-Post-Test rausholen und

keine Zeit verloren geht

3.) Testdurchführung & Auswertung

Die Testdurchführung und das Post-Processing geschieht in enger

Zusammenarbeit mit euch

Nutzt die Gelegenheit und lernt Methodiken zur Setupoptimierung

kennen, die in den höchsten nationalen und internationalen Rennserien

Anwendung finden (F1, LMP1, GT-Sport, etc.). Gelerntes kann

zusammen mit uns direkt an eurem Fahrzeug angewendet werden.


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FAHRWERKSABSTIMMUNG FÜR FORMULA STUDENT 2.) KOMPAKT: FUNKTIONSWEISE & VORTEILE EINES 4-POST-TESTS

Funktionsprinzip in Kürze:

• Das Fahrzeug wird mittels vier Hydraulikaktuatoren dynamisch angeregt

• Die Standardanregung ist eine symmetrische Anregung in Form einer Sinusschwingung

• Die Anregung durchläuft ein vorgegebenes Frequenzband (Beispiel: 1-25 Hz) bei einer konstanten

Aktuatorgeschwindigkeit (Beispiel: 150 mm/sec.)

• Durch die Messung der Beschleunigungen an Rad und Chassis, in Verbindung der Federwege

können verschiedene Performance-Parameter und physikalische Größen berechnet und bewertet

werden

Vorteile eines 4-Post-Tests bei der TRE GmbH

• Optimierung und Analyse des Fahrwerkssetups eures Fahrzeugs auch im nicht fahrbereiten

Zustand möglich

• Ohne Kosten für Streckenmiete und Verschleiß!

• Je Testtag bis zu 150 verschiedene Setupvarianten untersuchbar

• Absolute Reproduzierbarkeit ohne Umwelt-, Fahrer- oder Verschleißeinflüsse

• Automatisierte Auswertung und Bewertung der Ergebnisse mit TRE-eigenem Softwaretool

• Unterstützung bei Testplanung und Vorbereitung, um euren Prüfstands-Test bestmöglich zu

nutzen

• Gemeinsames Lokalisieren von Problemen und Erarbeiten von Lösungsansätzen

• Verwendung des TRE-eigenen Sensorequipments (keine eigenen Sensoren notwendig)

• Zusammenfassung der Ergebnisse in einem finalen Testbericht


FAHRWERKSABSTIMMUNG FÜR FORMULA STUDENT 3.) ANGEBOTENE PAKETE FÜR FORMULA-STUDENT-TEAMS

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4-Post–Paket: 4-Post-Rig-Test

Testzeit: - ¼ Tag Aufbau, Anbringung der Messtechnik und Einspeisung ins System- ¾ Tag 4-Post-Test + Post-Processing

Testinhalt: - Anregung mit konstanter Geschwindigkeit und steigender Frequenz- Test mit verschiedenen Setup-Einstellungen- Erstellung einer Setup-Matrix

Komplett–Paket: 4-Post-Rig-Test + Dämpferprüfstand

Testzeit: - 1 Tag Dämpfervermessung + Fahrzeugvorbereitung für 4-Post-Test- 1 Tag 4-Post-Test + Post-Processing

Testinhalt: - Vorteil des Komplett-Paktes liegt darin, dass zur Fahrzeugvorbereitung keine Testzeit während des 4-Post-Tests verloren geht

- Während der Dämpfer- und Federmessung wird das Fahrzeug entsprechend vorbereitet

Dämpfer–Paket: Dämpferprüfstand

Testzeit: - 1 Tag, inklusive Post-Processing

Testinhalt: - Alle Dämpfer werden auf Funktion und Symmetrie geprüft- Matrix-Test zur Untersuchung des kompletten Einstellbereich des Dämpfers- Messung des Temperatureinflusses auf das Dämpferverhalten- Federraten- und Bumpstopkennlinien-Messungen


Workshop: 4-Post-Testing & Dämpfertechnologie

Dauer: - 1 Tag, inklusive Live 4-Post- & Dämpferprüfstand-Session mit Formula-Student-Fahrzeugen

Inhalt: - Grundlagen der Vertikaldynamik, Prüfstands- und Dämpfertechnik - Live-Messungen und Vorbereitungen anhand von Formula-Student-Fahrzeugen & -Dämpfern

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FAHRWERKSABSTIMMUNG FÜR FORMULA STUDENT 3.1) WORKSHOP – 1. QUARTAL 2017

Workshop

Wir bieten im Vorfeld in enger Zusammenarbeit mit unserem

technischen Partner einen vorbereitenden Workshop an.

Ziel des 1-tägigen Workshops ist es, euch alle theoretischen

und praktischen Vorkenntnisse zuvermittlen, um einen 4-Post-

Test sinnvoll nutzen zukönnen.

Während des Workshops geben wir euch die Möglichkeit mit

unserer Anleitung ein Fahrzeug und die benötigte Messtechnik

für einen Test vorzubereiten.

Anschließend werden Live-Setup-Optimierungen und Tests

anhand von Formula-Student-Fahrzeugen und entsprechender

Formula-Student-Dämpfer vorgenommen.

Workshop Inhalte:

• Einleitender Theorieteil

• Grundlagen Dämpfer- und Prüfstandstechnik

• Gemeinsames Vorbereiten der Fahrzeuge und Messtechnik

• Live: Damper-Testing

• Live: 4-Post-Testing und gemeinsame Optimierung an

Formula-Student-Fahrzeugen


FAHRWERKSABSTIMMUNG FÜR FORMULA STUDENT 3.2.1) IM DETAIL: HYDRAULISCHER DÄMPFERPRÜFSTAND

Performance-Parameter:

• max. Geschwindigkeit 6 m/sec

• max. Arbeitshub +/- 100mm

• max. statische Kraft des Aktuators 45kN

• max. dynamische Kraft des Aktuators 36kN

Zusätzliche Besonderheiten:

• Reibungs- und Gasvorspannungstests

• Einfluss der Temperatur auf die Dämpferleistung

(Cold-to-Hot-Test)

• Federraten- und Bumpstopkennlinien-Messung möglich

• Besonders für Dämpfer mit integrierter Luftfeder sehr sinnvoll

• Durch variablen Hub können auch Streckendaten abgespielt

werden (Trackreplay)

7 © TRE GmbH 2016 – Fahrwerksabstimmung für Formula Student

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FAHRWERKSABSTIMMUNG FÜR FORMULA STUDENT 3.2.2) EXEMPLARISCHE MESSERGEBNISSE: DÄMPFERPRÜFSTAND


Temperatureinflussauf die Dämpferleistung

Messung der resultierenden Federrate eines Federpakets samt Helper-Feder

Unser hydraulischer Dämpferprüfstand bietet neben der Standard-Leistungsmessung noch weitere

Einsatzmöglichkeiten. Durch die Nutzung eines Hydraulik-Stempels ist die Anlage nicht auf einen

bestimmten Arbeitshub festgelegt. Somit können auch quasi-statische Feder- und Bumstop-Steifigkeiten

gemessen werden. Auf eure Anwendung zugeschnittene Tests sind somit schnell umgesetzt. Anbei findet

ihr zwei exemplarische Messergebnisse:

1.) Zeigt den Temperatureinfluss auf die Dämpferleistung und Charakteristik (Zug/Druck)

2.) Zeigt die resuliterente Steifigkeit eines Federpakets mit Helperfeder

Performance-Parameter:

4 x Rad-Aktuatoren (4-Post)

• Dynamische Kraft eines Aktuators bis zu 36kN

• Arbeitshub +/- 125mm

• Min./Max. Radstand 1500 / 4600mm

• Min./Max. Spurbreite 740 / 2600mm

3 x Chassis-Aktuatoren (7-Post)

• Dynamische Kraft eines Aktuators bis 29kN in

Zug- und bis zu 5kN in Druck-Richtung

• Arbeitshub +/- 150mm

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FAHRWERKSABSTIMMUNG FÜR FORMULA STUDENT 3.3.1) IM DETAIL: 4-POST-RIG


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FAHRWERKSABSTIMMUNG FÜR FORMULA STUDENT3.3.2) EXEMPLARISCHE MESSERGEBNISSE: 4-POST-TEST

Erstes Ziel des Tests ist ein besseres Verständnis für euer Fahrzeug und Auswirkungen verschiedener

Setupänderung auf das Fahrzeugverhalten zu erlangen. Auf welche Änderungen reagiert euer Fahrzeug

sensitiv? Welche Nicht-Linearitäten gilt es zubeachten? War die Grundauslegung sinnvoll?

Sensorik – Testfahrzeug:

• 4 x Radbeschleunigung (1-achsig)

• 4 x Aufbaubeschleunigung (1-achsig)

• 1 x Aufbaubeschleunigung am Schwerpunkt (3-achsig)

• 4 x Federwege

Messergebnisse (Auszug):

• Komplette Matrix der Dämpfereinstellungen und deren Auswirkungen auf das Fahrverhalten

• Erstellung einer Setup-Matrix

• Auswirkung von Parametervariationen und deren Auswirkungen auf das Gesamtfahrzeug

(Federrate, Dämpfung, Reifendruck, etc.)

• Gemeinsames Erarbeiten eines Basis-Setups und verschiedener Setup-Optionen

Performance-Parameter (Auszug):

Eigenfrequenzlage von Aufbau und Rad

Dämpfungsmaß

Nickverhalten

Aufbaubewegung

Dynamische Fahrhöhenänderung

Dynamische Radlastschwankungen

Dynamische Zug-/Druckstufenverhältnisse

Dynamische Reifensteifigkeiten

Etc.

Alle Messdaten stehen euch anschließend zusammen mit unseren Auswertungen im

Matlab- & Excel-Format zu Verfügung


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FAHRWERKSABSTIMMUNG FÜR FORMULA STUDENT3.3.3) AUSWERTUNGSBEISPIEL: SETUP-MATRIX

17 59.56 50.68 45.05 41.76 40.48 17 52.71 53.96 54.62 53.62 54.12

13 62.96 51.77 46.97 43.83 42.69 13 52.62 53.70 54.49 54.50 53.85

9 65.41 54.32 50.20 46.71 42.52 9 52.29 53.34 53.89 54.25 53.78

4 78.10 60.70 57.23 42.81 42.45 4 51.64 52.52 52.77 53.63 53.70

1 72.75 73.70 73.29 41.36 40.58 1 50.14 51.02 51.12 53.75 53.78

1 6 11 16 21 1 6 11 16 21

17 86.22 77.36 70.77 66.60 64.92 17 79.55 80.87 81.54 80.51 81.02

13 89.07 78.55 73.10 69.25 67.80 13 79.47 80.59 81.40 81.41 80.75

9 90.93 81.23 76.83 72.79 67.58 9 79.11 80.21 80.79 81.16 80.68

4 97.85 87.21 84.09 67.96 67.49 4 78.41 79.36 79.62 80.52 80.59

1 95.50 95.98 95.78 66.08 65.05 1 76.76 77.73 77.84 80.64 80.68

1 6 11 16 21 1 6 11 16 21

17 3.37 3.35 3.38 3.40 3.40 17 3.75 3.74 3.68 3.45 3.46

13 3.50 3.36 3.37 3.39 3.40 13 3.74 3.71 3.71 3.64 3.48

9 3.54 3.36 3.40 3.39 3.39 9 3.75 3.74 3.71 3.66 3.47

4 6.74 3.47 3.40 3.40 3.38 4 3.75 3.76 3.72 3.47 3.46

1 6.29 6.55 6.58 3.40 3.40 1 3.75 3.76 3.77 3.45 3.45

1 6 11 16 21 1 6 11 16 21

17 18.75 8.37 2.96 1.28 0.14 17 37.73 40.96 42.75 43.41 43.69

13 21.09 9.66 4.97 2.85 1.82 13 36.83 40.56 41.92 42.80 43.29

9 23.45 12.92 8.27 5.56 1.90 9 35.60 39.41 40.96 41.97 43.36

4 71.38 20.71 17.84 2.01 1.94 4 32.01 36.00 37.64 43.19 43.31

1 83.10 73.65 70.20 0.82 0.42 1 19.98 27.96 29.11 43.80 43.96

1 6 11 16 21 1 6 11 16 21

Front Damper Matrix - Results

Y-Axis

Axle: Front

Parameter: Druck - Low Speed

Unit: Klicks

Displayed Value

Axle: -

Parameter: Pitch @ Natural frequency

Unit: deg

X-Axis

Axle: Front

Parameter: Rebound - Low Speed

Unit: Klicks

Y-Axis

Axle: Front


Unit: Klicks

Displayed Value

Axle: Rear

Parameter: Damping Ratio

Unit: deg

X-Axis

Axle: Front


Unit: Klicks

Y-Axis

Axle: Front


Unit: Klicks

Displayed Value

Axle: Rear

Parameter: Natural Frequency Avg

Unit: Hz

X-Axis

Axle: Front


Unit: Klicks

Y-Axis

Axle: Front


Unit: Klicks

Y-Axis

Axle: Front

Parameter: Bump - Low Speed

Unit: Klicks

X-Axis

Axle: Front


Unit: Klicks

Displayed Value

Axle: Front


Unit: deg

Y-Axis

Axle: Front


Unit: Klicks

Displayed Value

Axle: Front

Parameter: Natural Frequency Avg

Unit: Hz

X-Axis

Axle: Front


Unit: Klicks

Displayed Value

Axle: -

Parameter: Pitch @ 10Hz

Unit: deg

X-Axis

Axle: Front


Unit: Klicks

X-Axis

Axle: Front


Unit: Klicks

Y-Axis

Axle: Front

Parameter: Bump - Low Speed

Unit: Klicks

Y-Axis

Axle: Front


Unit: Klicks

Displayed Value

Axle: Front


Unit: % Critical Damping

Displayed Value

Axle: Rear


Unit: % Critical Damping

X-Axis

Axle: Front


Unit: Klicks

• Die gezeigte Übersicht zeigt einen Auszug einer beispielhaften Matrixuntersuchung für das Dämpfungsmaß

der Vorder- und Hinterachse (Damping Ratio) bei Variierung der Dämpfereinstellung an der Vorderachse und

Beibehaltung des Basis-Setups an der Hinterachse:

• Diese Methodik bietet folgende Erkenntnisse:

Abgleich mit eigenen Simulationen und Vorauslegungen

Weichen die Ergebnisse stark ab und wenn ja warum?

War die Grundauslegung sinnvoll?

Auswirkungen des gesamten Einstellbereichs auf verschiedene Performance-Parameter kann

betrachtet und bewertet werden

Wie beeinflussen sich Vorder- und Hinterachse?

Welche Parameter sind sensitiv, welche variieren kaum?

Sind die Auswirkungen von Setupänderungen linear über den Einstellbereich?

Welche Wechselwirkung besteht zwischen verschiedenen Performance-Parametern

Beispiel: Welche Auswirkungen hat das Dämpfungsmaß auf die Radlastschwankungen und

das Nickverhalten des Fahrzeugs?

Diese Erkenntnisse erhöhen das Gesamt-Verständnis für das eigene Fahrzeug enorm

Die Auswertungen der Matrixtests eigenen sich hervorragend als Setup-Tool für Testfahrten


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FAHRWERKSABSTIMMUNG FÜR FORMULA STUDENT4.) ANMELDUNG, SPONSORING, AUSBLICK UND TERMINE

AnmeldungZur Anmeldung für den Workshop und zur Buchung eines Pakets kontaktiert bitte

[email protected]

Für Fragen zur Technik wendet euch bitte an Daniel Pfeifferund bei organisatorischen Fragen an Niels Jung (Kontaktdaten siehe Seite 13)

SponsoringFür den hier beworbenen Preisnachlass für Formula-Student-Teams, würden wir uns sehr freuen,wenn ihr um Gegenzug die TRE GmbH auf dem Fahrzeug und eurer Homepage samt Social-Mediapräsentieren könntet. Über ein entsprechendes Angebot würden wir uns sehr freuen!

Ausblick• Wir werden in den kommenden Wochen offiziell die Zusammenarbeit mit unserem technischen

Partner im Bereich Dämpfertechnologie bekanntgeben. Danach können wir euch noch besserund gezielter hinsichtlich der Optimierung eurer Dämpfer unterstützen.

• Der offizielle Termin für unseren Workshop (1. Quartal 2017) wird ebenso in den kommendenWochen bekanntgegeben

Buchung der Pakete und Kontaktaufnahme ist ab sofort möglich!


NOCH FRAGEN? SPRECHT UNS AN!

WIR FREUEN UNS JEDERZEIT ÜBER EIN PERSÖNLICHES GESPRÄCH UND EURE RÜCKMELDUNG!

Daniel PfeifferSenior Test Engineer

Nachtweide 3567433 Neustadt/WeinstraßePhone +49 6321 8786-142

[email protected]

Tobias SchrodenTest Engineer

Nachtweide 3567433 Neustadt/WeinstraßePhone +49 6321 8786-117

[email protected]

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