Rechnerische Simulation des Fahrverhaltens von Lkw mit Breitreifen

Möglicherweise werden schwere Lkw und Sattelzugmaschinen zukünftig an der Antriebsachse mit breiten Einzelreifen ausgestattet. Dadurch entstehen Kostenvorteile gegenüber Zwillingsbereifung, u.a. durch eine höhere Nutzlast und weniger Rollwiderstand. Das vorliegende Forschungsprojekt untersuchte die Auswirkungen dieser Bereifung auf das Fahrverhalten und die Fahrsicherheit solcher Fahrzeuge. Die Ergebnisse wurden in der Reihe "Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen" veröffentlicht.

Auflieger in der Simulation Quelle: Institut für Kraftfahrzeugwesen, Universität Hannover

Problem

Kostensenkende Aspekte wie zum Beispiel geringerer Anschaffungspreis, Reduzierung des Leergewichts und des Abrollwiderstandes haben den Einsatz breiter Einzelbereifung an Anhänger- und Aufliegerachsen gefördert. Das vorliegende Forschungsprojekt untersucht in rechnerischer Simulation die Fahrsicherheit und das Fahrverhalten von mit breiten Einzelreifen an der Antriebsachse ausgestatteten schweren Nutzfahrzeugen gegenüber der Standardversion mit Zwillingsreifen. Ein möglicher erhöhter Fahrbahnverschleiß (Spurrinnenbildung) durch die breite Einzelbereifung wurde nicht untersucht.

Untersuchungsmethode

Ausgehend von einer Literaturanalyse wurden das Fahrverhalten und die Fahrsicherheit schwerer Nutzfahrzeuge mit unterschiedlichen Reifenvarianten in Simulationsrechnungen mit einem ADAMS-Rechenmodell untersucht. Für die Tests wurden die gleichen Fahrzeuge mit Zwillingsbereifung bzw. breiter Einzelbereifung auf der Antriebsachse und den Anhänger- und Aufliegerachsen eingesetzt. Für Sattelzugkombinationen erfolgten darüber hinaus Fahrversuche mit unterschiedlicher Bereifung auf der Antriebsachse. Untersucht wurden die für die Praxis relevanten Szenarien

• Beibehaltung der Gesamtbreite mit Änderung der Spurweite bei den verschiedenen Reifenkombinationen,
• Änderung der Federspur, dadurch Änderung der Wankfedersteifigkeit unter Beibehaltung der Stabilisatordimensionierung,
• Fahrsicherheit bei einem Reifendefekt.

Ergebnisse

Der Einsatz der Einzelbereifung führt zu einer Gewichtsreduzierung. Sie ermöglicht zum einen eine höhere Zuladung, zum anderen werden die ungefederten Massen geringer. Die Veränderung bedeutet mehr Komfort und einen besseren Straßenkontakt. Fahrversuche und Simulationsrechnungen zeigten, dass eine Änderung von Fahrverhalten und Fahrsicherheit im Wesentlichen von den Eigenschaften des Reifens selbst abhängig ist. Die breite Einzelbereifung besitzt eine höhere Seitensteifigkeit. Dies zeigt sich in einem besser untersteuernden Fahrverhalten, was insbesondere bei Fahrzeugkombinationen vorteilhaft ist. Eine veränderte Federspur an der Antriebsachse hat bezüglich der Kippstabilität von Lastzügen keinen Einfluss, jedoch wird die Kippsicherheit von Solo-Lkw verbessert.

Die Untersuchung der Fahrstabilität bei Reifendefekten auf der Antriebsachse zeigte keine erhöhte Gefahr, die vom Einsatz der breiten Einzelbereifung ausgehen könnte.

Folgerungen

Es zeigte sich, dass das Fahrmanöver "Einfahrt in den Kreis" für einen direkten Vergleich desselben Fahrzeuges mit unterschiedlichen Parametern besser geeignet ist als die Prüfverfahren für die Querstabilität schwerer Lkw (ISO/DIS 14791). Die Einfahrt in den Kreis entspricht ungefähr einer typischen Autobahnabfahrt. Die Gewichtsreduzierung des Fahrzeugs durch den Einsatz der Einzelbereifung bedeutet eine höhere Zuladung und eine Verringerung der ungefederten Massen. Eine Veränderung des Verhältnisses von gefederten zugunsten von ungefederten Massen bietet mehr Fahrkomfort und einen besseren Straßenkontakt. Die Einzelbereifung bringt einen Sicherheitsgewinn mit sich.

Aufgrund der Fahrversuche wurde eine Validierung eines Computermodells für ausgewählte Parameteränderungen wie Federspur und Steifigkeit möglich.

Computer-aided simulation of the driving behaviour of trucks with wide tyres