The wheel-rail contact is at the core of all research related to vehicle-track interaction. This tiny interface governs the dynamic performance of rail vehicles through the loads it transmits and, like any high stress concentration zone, it is subjected to serious damage phenomena. Thus, a clear understanding of the rolling contact between wheel and rail is key to realistic vehicle dynamic simulation and damage analyses. In a multi-body-system simulation package, the essentially demanding contact problem should be evaluated in about every millisecond. Hence, a rigorous treatment of the contact is highly time consuming. Simplifying assumptions are, therefore, made to accelerate the simulation process. This gives rise to a trade-off between accuracy and computational efficiency of the contact models in use. Historically, Hertz contact solution is used since it is of closed-form. However, some of its underlying assumptions may be violated quite often in wheel-rail contact. The assumption of constant relative curvature which leads to an elliptic contact patch is of this kind. Fast non-elliptic contact models are proposed by others to lift this assumption while avoiding the tedious numerical procedures. These models are accompanied by a simplified approach to treat tangential tractions arising from creepages and spin. In this thesis, in addition to a literature survey presented, three of these fast non-elliptic contact models are evaluated and compared to each other in terms of contact patch, pressure and traction distributions as well as the creep forces. Based on the conclusions drawn from this evaluation, a new method is proposed which results in more accurate contact patch and pressure distribution estimation while maintaining the same computational efficiency. The experience gained through this Licentiate work illuminates future research directions among which, improving tangential contact results and treating conformal contacts are given higher priority. / <p>QC 20130911</p>

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Today the majority of the driver assistance systems are rule-basedcontrol systems that help the driver control the truck. But driversare looking for something more personal and exible that can controlthe truck in a human way with their own preferences. Machine learningand articial intelligence can help achieve this aim. In this studyArticial Neural Networks are used to model the driver steering behaviourin the Scania Lane Keeping Assist. Based on this, trajectoryplanning and steering wheel torque response are modelled to t thedriver preference. A model predictive controller can be used to maintainstate limitations and to weigh the two modelled driver preferencestogether. Due to the diculties in obtaining an internal plant modelfor the model predictive controller a variant of a PI-controller is addedfor integral action instead. The articial neural network also containsan online learning feature to further customize the t to the driverpreference over time. / Idag används till största del regelbaserade reglersystem förförarassistanssystem i lastbilar. Men lastbilschaufförer vill ha någotmer personligt och flexibelt, som kan styra lastbilen på ett mänskligtsätt med förarens egna preferenser. Maskininlärning och artificiell intelligenskan hjälpa till för att uppnå detta mål. I denna studie användsartificiella neurala nätverk för att modellera förarens styrbeteende genomScania Lane Keeping Assist. Med användning av detta modellerasförarens preferenser med avseende på placering på vägbanan och momentpåslag på ratten. En modell prediktiv kontroller kan användas föratt begränsa tillstånd och för att väga de två modellerade preferensernamot varann. Eftersom det var mycket svårt att ta fram den internaprocessmodellen som krävdes för regulatorn används istället en variantav en PI-kontroller för att styra lastbilen. De artificiella neuralanätverken kan också tillåtas att lära sig under körning för att anpassasig till förarens preferenser över tid.

This thesis project aims to learn and understand more about implementing a path planner to the unmanned ground vehicle (UGV), UGV Husky, specifically its traversability algorithm, and investigate how it could be further improved. A surrounding grid is generated around the UGV where each cell contains information connected to its traversability. The traversability filter is given this information to score how possible it is to traverse to the cell with regard to angular slope, terrain roughness, and step height. The three parameters have each a critical value that works as a limit where if one of the three parameters were to exceed the critical value then the cell would not be estimated to be traversable. The current problem is that their critical value for angular slope, step height, and terrain roughness are decided arbitrarily and mostly through simulation. To solve this problem, formulas are derived that focus on geometrical aspects of a UGV to define the limits in focus on slope and step. The formulas give threshold values applied to the code and are run in simulation. To validate this, hardware experiments are done to compare simulation and reality. This is to observe and learn if the simulations are good representations of reality and if the threshold values are correct. The results show that the thresholds are good estimations of the UGV Husky's limits. This is if one takes into consideration that other important factors are not included or known, such as the ground conditions in the actual experiments. The simulation studies also prove that Gazebo simulations are not good representations of reality to test terrain difficulties because of simplified physical representation, giving unreliable limits. Based on the successful implementation of the geometrically derived threshold values for slope and step, further work could include similarly derived threshold values for terrain roughness, and attempt to optimize the variables that are in the traversability formula. / Syftet med detta examensabete är attutveckla förståelsen av en ruttplaneringsalgoritm, specifikt dess framkomlighets analays, och kolla hur det går att förbättra den. Problemet som diskuteras i denna rapport är hur tröskelvärdena för vinkellutning, högsta steghöjd och terrängens grovhet är godtyckligt valda och i flesta fall från simuleringsmiljöer eller flera verklighetstester. För att lösa detta problem foukseras det på att utveckla en formel som endast kollar på de geometriska aspekterna av fordonets vinkelgräns och steghöjd. Denna formel blir testad genom att applicera de framräknade tröskelvärdena till simuleringsmiljön och observera ifall det stämmer att UGVn som användts (UGV Husky) har dessa begränsningar. För validering görs tester också i verkligheten för att se hur relationen mellan simulering och verklighet är. Resultaten visar att värdena är bra uppskattningar till vad UGV Husky klarar i verkligheten om man tar i åtanke att viktiga faktorer har inte tagits med exempelvis markförhållanden. Simulering i förhållande till verklighet är inte en bra representation på grund av dålig upplösning av modeleringen av UGVn vilket ger opålitliga gränser. Nästa steg skulle framöver vara att ta med terrängförhållanden i beräkningarna och optimera flera variabler i formeln.

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The Integrated Vehicle Dynamics Control (IVDC) concept can influence the vehicle behaviour both longitudinally and laterally with just one upper level control concept and further lower level controllers. This demands for state estimation of the vehicle which also includes estimating parameters of interest for the vehicle dynamicist. The approach to this research is firstly in developing a robust unscented Kalman filter (UKF) estimator for the vehicle side slip tracking and also for cornering stiffness estimation which is then fed to the existing model predictive control allocation (MPCA) controller to enhance the lateral stability of the vehicle for the different manoeuvres studied. Based on these developments, two types of filters are created. One with adaption of distance between center of gravity (COG) and roll center height and another without adaption. The key factor in the estimator development is the time adaptive process covariance matrix for the cornering stiffnesses, with which only the initial values have to be parameterised. Combining this research encompasses effective and adaptive method for a better quality of estimation with a kinematic vehicle model which behaves like a real world vehicle, at least virtually.This study is carried out with the understanding of various optimal estimators, parametric sensitivity analysis and statistical inferences, facilitating a base for robust estimation. Keywords: kalametric, state estimation, design matrix, aliasing, kalman filter, projection algorithm, resolution / Konceptet Integrated Vehicle Dynamics Control (IVDC) kan påverka fordonets beteende både longitudinellt och lateralt med bara ett regler koncept iett övre lager och ytterligare regulatorer på lägre nivåer. Detta kräver tillståndsuppskattning av fordonet som också inkluderar uppskattning av parametrar av intresse för en fordonsdynamiker. Tillvägagångssättet för denna studie är för det första att utveckla en robust tillståndsestimering med hjälp av ett Unscented Kalman Filter (UKF) för att uppskatta ett fordons avdriftsvinkel och även för uppskattning av ett däcks sidkraftskoefficient, vilket sedan används i den befintliga modell-prediktiva regleralgoritmen (MPCA) för att förbättra lateralstabiliteten hos fordonet för de olika studerade manövrarna. Baserat på denna utveckling skapades två typer av filter, ett med anpassning av avståndet mellan tyngdpunkten (COG) och krängcentrumhöjden och ett annat utan anpassning. Nyckelfaktorn i estimeringsutvecklingen är den tidsberoende adaptiva inställningenav processkovariansmatrisen för sidkraftskoefficienterna, med vilken endast de initiala värdena behöver parametriseras. Efter filterutvecklingen identifieras parametrar baserade på en förväntad kundanvändning och en statistisk variansanalys (ANOVA) utförs för att bestämma de mest inflytelserika faktorerna i gruppen. En parameteroptimering utförs för att förbättra uppskattningskvaliteten. Kombinationen av detta arbete omfattar en effektiv och anpassningsbar metod för en bättre uppskattningskvalitet med en kinematisk fordonsmodell som har en fordonsrespons som ett verkligt fordon, åtminstone praktiskt taget. Denna studie har genomförts med förståelse för olika optimala estimatorer, parametrisk känslighetsanalys och statistiska slutsatser, vilket underlättaren bas för robust uppskattning. Nyckelord: kalametric, tillståndsestimering, designmatris, vikningsdistorsion, kalmanfilter,projection algorithm, upplösning

Modern product development is a highly complex process characterized by a pronounced interdisciplinary cooperation. Interdisciplinary cooperation accompanied with firm strategic and integrating concep ts leads to innovation potentials in context of cooperative product engineering. The phrase "Mechatronics" represents exactly these novel methodological concepts in the developing process of innova tive products with highly innovative functionality and structure. The concept Mechatronics has been exemplary proven successfully in high-tech sectors. A glance at the automobile or high speed train technology gives an impressive and pursuing figure of the far reach ing Mechatronics philosophy. SME in general have not enough research and development resources to their disposal in order to comply with the ever increasing market demands. Ways out of this dilemma are strategic alliances on one hand and the education of young "Mechatronicans" at universities on the other hand. ISOM 2002 aims to contribute by inviting SME representatives and students from universities and supplementary instit utions in Saxony. The key words of Mechatronics are sensors and actuators, integrated control strategies, modeling and simulation, effective design, safety and reliability. The symposium focuses on state-of-the-art in Mechatronics, especially regarding to controlled high precision systems and particularly to novel electromechanical driving systems. It will point toward future research directions in these subjects. ISOM 2002 is intended as a forum for those engineers and researchers from universities and industry in and outside Europe who actively participate in the young field of Mechatronics and uphold the old spirit of exchanging theoretical and practical results within the scientific community. / Die moderne industrielle Produktentwicklung ist ein hochkomplexer Prozess, der gekennzeichnet ist durch eine stark ausgeprägte interdisziplinäre Arbeit. Diese Interdisziplinarität gepaart mit fundiert en Strategie- und Integrationskonzepten führt zu erheblichen Innovationspotentialen im kooperativen Produkt-Engineering. Das Kunstwort Mechatronik steht genau für dieses neuartige methodologische Konz ept im Entwicklungsprozess innovativer Produkte mit einem hohen Integrationsgrad von Funktionalität und Struktur. Die Industrie hat in vielen High-Tech-Bereichen das Konzept Mechatronik beispielhaft realisiert. Ein Blick auf die Automobil- und Hochgeschwindigkeitszugtechnik zeigt in eindrucksvoller Weise die Tr agfähigkeit der Mechatronik-Philosophie. KMU verfügen oft nicht über das erforderliche FuE-Personal und die entsprechenden materiellen Ressourcen, um das enorme Entwicklungstempo mitzugehen. Wege zur Überwindung dieser Defizite sind strategi sche Allianzen und eine gezielte Ausbildung von Mechatronikern an Hoch- und Fachschulen. Auch hierzu soll das Symposium einen Beitrag leisten, indem insbesondere Vertreter von KMU und Studenten der ga stgebenden Universität sowie anderer Hochschuleinrichtungen Sachsens eingeladen wurden. Zu den Schlüsselworten in der Mechatronik gehören Sensoren und Aktoren, integrierte Steuerstrategien, Modellierung und Simulation, effektiver Entwurf, Sicherheit und Zuverlässigkeit. Der derzeitige Sta nd der Mechatronikforschung, vor allem mit Blick auf hochgenaue, gesteuerte mechatronische Systeme und insbesondere neuartige integrierte elektromechanische Antriebssysteme, soll im Mittelpunkt dieses Symposiums stehen. Auch zukünftige Forschungsaufgaben für die Grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung in den genannten Themenbereichen sollen aufgezeigt werden. Das Symposium versteht sich als Treffpunkt für diejenigen Forscher und Entwickler, die in Europa an Hochschulen ebenso wie in der Industrie auf diesem Gebiet aktiv sind und sich auf einen Austausch th eoretischer, experimenteller und anwendungsspezifischer Erfahrungen, die bei der wissenschaftlichen Arbeit auf dem noch jungen Gebiet der Mechatronik erlangt wurden, freuen.

Durch den zunehmenden Einsatz fahrdynamischer Regelsysteme und der Fahrzeugauslegung im Grenzbereich gewinnt die Modellierung des Reifenübertragungsverhaltens bei transienten und extremen Fahrmanövern signifikant an Bedeutung. Die im Rahmen dieser Arbeit neu entwickelten Messverfahren zur Analyse und Charakterisierung des transienten Reifenseitenkraftverhaltens zeigen, dass die bisher gewählten Verzögerungsansätze erster Ordnung, beschrieben durch die Einlauflänge, keine ausreichende Abbildungsgenauigkeit liefern. Folglich wird ein neuer Verzögerungsansatz zweiter Ordnung eingeführt und durch den Parameter Einlaufdämpfung zweckmäßig beschrieben. Weiterhin wird nachgewiesen, dass die allgemein gebräuchliche Schätzung der Einlauflänge aus Schräglaufsteifigkeit und Lateralsteifigkeit vor allem bei hohen Radlasten deutlich zu geringe Werte liefert. Zur Abdeckung eines möglichst breiten Anwendungsbereichs werden die Parametereinflüsse Radlast, Fülldruck, Sturz, Vorspur und Geschwindigkeit messtechnisch ermittelt und im neuen Modellansatz berücksichtigt. Auch für die quasistatische Schräglaufsteifigkeit wird ein neues Bestimmungsverfahren mit entsprechenden Einflussanalysen vorgestellt. Bei extremen Fahrmanövern spielt die Fahrzeugstabilität, welche hochsensitiv auf das Reifenverhalten unter Extrembelastungen reagiert, eine entscheidende Rolle. Auch für diesen Anwendungsfall werden neue Mess‐ und Parametrisierungsverfahren eingeführt. Im Gegensatz zu anderen Arbeiten wird auf den gesamten Entstehungsprozess von Reifenmodelldatensätzen eingegangen. Dieser besteht im Wesentlichen aus Reifenmessung, Signalverarbeitung, Auswahl charakteristischer Kennlinien, methodischer Reifenmodellauswahl, automatischer Parameteridentifikation und qualitativem sowie quantitativem Nachweis der Abbildungsgüte des entstandenen Datensatzes. In diesem Prozess werden Schwachstellen aufgezeigt und durch neue Methoden beseitigt. Die drei Reifenmodelle MF-Tyre, FTire und TM-Easy werden analysiert, parametrisiert und unter transienten und extremen Randbedingungen in Kombination mit MKS-Modellen validiert und getestet. Somit kann die Qualität der erzielten Ergebnisse im Verhältnis zum Parametrisierungsaufwand und der Prozesssicherheit für eine Einsatzempfehlung der verschiedenen Reifenmodelle herangeführt werden. Die Qualität der neuen Reifenmodelldatensätze in Verbindung mit der Radaufhängung wird anhand eines neu entwickelten hochdynamischen Achsprüfstandes durch den Vergleich von Messung und MKS-Simulation validiert. Dazu werden sowohl transiente als auch extreme Manöver mit deren realistischen Belastungssituationen nachgestellt. Auch der Einfluss auf die Gesamtfahrzeugsimulation wird anhand entsprechender Manöver nachgewiesen. Darüber hinaus erfolgt die Herleitung eines linearen Einspurmodells mit transientem Reifenseitenkraftverhalten im Zustandsraum, anhand dessen der dominante Reifeneinfluss auf die Gierreaktion von Fahrzeugen nachgewiesen wird. / Due to the growing influence of vehicle dynamic control systems and suspension dimensioning in stability regions, transient and extreme tyre transfer behaviour gains importance significantly. Two new measurement procedures are introduced to analyze and characterize this tyre behaviour. The results show that the commonly used estimation of the relaxation length by the quotient of cornering and lateral stiffness yields far too small values and that the first order transfer model is insufficient to describe the transient tyre lateral force behaviour. Consequently, a new second order approach is introduced and described by the new parameter relaxation damping. The performed parameter study regarding wheel load, inflation pressure, camber angle, toe angle and driving velocity covers a wide application range of tyres. Moreover, the quasi‐static cornering stiffness is measured and evaluated in an extended range with reduced temperature and wear influences. Extreme manoeuvres are utilized to examine the stability of vehicles, which is dominated by the tyre transfer behaviour under extreme conditions. A new measurement and parameter identification procedure for those conditions is portrayed, as well. This thesis depicts the entire process to obtain a tyre model dataset, namely tyre measurements, signal processing, selection of characteristic curves, methodical selection of a tyre model, automatic parameter identification and qualitative and quantitative evaluation of the final dataset. The tyre models MF‐Tyre, FTire, and TM‐Easy are analysed, parameterized and validated under transient and extreme conditions. A comparison of the results in relation to the complexity of the parameter identification and the process stability leads to global recommendations of applications for different tyre models. The quality of the created tyre model datasets in combination with a vehicle suspension is assessed by a comparison of measurements from the newly developed highly dynamical suspension test rig and equivalent multi‐body simulations. That is, transient and extreme manoeuvres are performed and analysed. Additionally, a linear single‐track model with transient tyre behaviour is been derived, that shows the dominant tyre influence on the vehicle’s yaw behaviour. Finally, the influence of the created tyre model datasets and the additional lateral transfer behaviour on full‐vehicle simulations is verified.

This work is focused on the development of a thorough study about ISO standards focused on the vehicle dynamics, standardized tests of vehicle dynamics and measured variables that allow us to describe and model the behaviour of riding vehicles properly. In the Appendix A of the thesis, there is a list of all known ISO standards dealing with given topic. The standard ISO 15037-1 Road vehicles – Vehicle dynamics test methods, Part 1: General conditions for passenger cars is described in detail, including the forms for test reports and the Appendix C and D. In the thesis, there is also described a model of minimal needed measuring system that is still in good accordance with the standard ISO 15037-1 and fulfills all its requirements. Detailed description of all used sensors that are used to measure required variables is given, as well as a short description of all sensors that are used for measurement of other variables. After that, measurement abilities of the instrumentation of measuring system RIO used in ÚADI FSI Brno is compared and confronted with requirements given by the standard, to see, if all given criteria are properly fulfilled. Because of the fact that standard-given criteria are quite mild, while the equipment of the faculty is high-level technology, mostly made directly for measuring of dynamic parameters of the vehicles, including racing vehicles, the system is in full accordance with the standard ISO 15037-1.

Durch den zunehmenden Einsatz fahrdynamischer Regelsysteme und der Fahrzeugauslegung im Grenzbereich gewinnt die Modellierung des Reifenübertragungsverhaltens bei transienten und extremen Fahrmanövern signifikant an Bedeutung. Die im Rahmen dieser Arbeit neu entwickelten Messverfahren zur Analyse und Charakterisierung des transienten Reifenseitenkraftverhaltens zeigen, dass die bisher gewählten Verzögerungsansätze erster Ordnung, beschrieben durch die Einlauflänge, keine ausreichende Abbildungsgenauigkeit liefern. Folglich wird ein neuer Verzögerungsansatz zweiter Ordnung eingeführt und durch den Parameter Einlaufdämpfung zweckmäßig beschrieben. Weiterhin wird nachgewiesen, dass die allgemein gebräuchliche Schätzung der Einlauflänge aus Schräglaufsteifigkeit und Lateralsteifigkeit vor allem bei hohen Radlasten deutlich zu geringe Werte liefert. Zur Abdeckung eines möglichst breiten Anwendungsbereichs werden die Parametereinflüsse Radlast, Fülldruck, Sturz, Vorspur und Geschwindigkeit messtechnisch ermittelt und im neuen Modellansatz berücksichtigt. Auch für die quasistatische Schräglaufsteifigkeit wird ein neues Bestimmungsverfahren mit entsprechenden Einflussanalysen vorgestellt. Bei extremen Fahrmanövern spielt die Fahrzeugstabilität, welche hochsensitiv auf das Reifenverhalten unter Extrembelastungen reagiert, eine entscheidende Rolle. Auch für diesen Anwendungsfall werden neue Mess‐ und Parametrisierungsverfahren eingeführt. Im Gegensatz zu anderen Arbeiten wird auf den gesamten Entstehungsprozess von Reifenmodelldatensätzen eingegangen. Dieser besteht im Wesentlichen aus Reifenmessung, Signalverarbeitung, Auswahl charakteristischer Kennlinien, methodischer Reifenmodellauswahl, automatischer Parameteridentifikation und qualitativem sowie quantitativem Nachweis der Abbildungsgüte des entstandenen Datensatzes. In diesem Prozess werden Schwachstellen aufgezeigt und durch neue Methoden beseitigt. Die drei Reifenmodelle MF-Tyre, FTire und TM-Easy werden analysiert, parametrisiert und unter transienten und extremen Randbedingungen in Kombination mit MKS-Modellen validiert und getestet. Somit kann die Qualität der erzielten Ergebnisse im Verhältnis zum Parametrisierungsaufwand und der Prozesssicherheit für eine Einsatzempfehlung der verschiedenen Reifenmodelle herangeführt werden. Die Qualität der neuen Reifenmodelldatensätze in Verbindung mit der Radaufhängung wird anhand eines neu entwickelten hochdynamischen Achsprüfstandes durch den Vergleich von Messung und MKS-Simulation validiert. Dazu werden sowohl transiente als auch extreme Manöver mit deren realistischen Belastungssituationen nachgestellt. Auch der Einfluss auf die Gesamtfahrzeugsimulation wird anhand entsprechender Manöver nachgewiesen. Darüber hinaus erfolgt die Herleitung eines linearen Einspurmodells mit transientem Reifenseitenkraftverhalten im Zustandsraum, anhand dessen der dominante Reifeneinfluss auf die Gierreaktion von Fahrzeugen nachgewiesen wird.:1 Einleitung 1.1 Stand der Forschung 1.2 Motivation und Ziele dieser Arbeit 1.3 Aufbau der Arbeit 2 Theoretische Grundlagen 2.1 Reifenkoordinatensysteme 2.2 Reifenprüfstände 2.3 Der Reifen unter Schräglauf 2.4 Grundlagen der Fahrdynamik und Einspurmodell 2.5 Eigenschaften elementarer Übertragungsglieder 2.6 Optimierungsverfahren 2.7 Sensitivitätsanalysen zur Systembetrachtung 2.8 Einbindung von Zwangsbedingungen in Mehrkörpersysteme 3 Transientes Reifenseitenkraftverhalten 3.1 Reifenverhalten nach SCHLIPPE\\DIETRICH 3.2 Reifenverhalten nach BÖHM 3.3 Reifenverhalten nach PACEJKA 3.4 Reifenverhalten nach RILL 3.5 Gegenüberstellung des transienten Reifenseitenkraftverhaltens 4 Reifenmodellierung 4.1 Einteilung der Reifenmodelle 4.2 Magic Formula Tyre: MF‐Tyre 4.3 Flexible Ring Tire Model: FTire 4.4 Tyre Model Easy: TM‐Easy 4.5 Handlungsempfehlungen für die Auswahl von Reifenmodellen 5 Messungen am Reifenprüfstand 5.1 Signalverarbeitung von Reifenmessdaten 5.2 Neue Reifenmessprozeduren 5.3 Statische Reifensteifigkeiten 5.4 Reifenverhalten beim Lenken im Stand 5.5 Schräglaufsteifigkeit 5.6 Übertragbare Seitenkraft – Reibbeiwert 5.7 Transientes Seitenkraftverhalten 5.8 Ergebnisse der Messungen am Reifenprüfstand 6 Parameteridentifikation von Reifenmodellen 6.1 Der virtuelle Reifenprüfstand (vRPS) 6.2 Abbildungsgüte kommerziell parametrisierter Reifendatensätze 6.3 Automatischer Gütereport von Reifenmodelldatensätzen 6.4 Parameteridentifikation von MF‐Tyre Datensätzen 6.5 Parameteridentifikation von FTire Datensätzen 6.6 Parameteridentifikation von TM‐Easy Datensätzen 6.7 Extrapolationsfähigkeit der Reifenmodelle 6.8 Übertragbarkeit der Reifenmodelldatensätze auf reale Straßen 6.9 Neue Ansätze zur Parametrisierung von Reifenmodellen 7 Eine neue transiente Zusatzkomponente 7.1 Vergleich verschiedener Übertragungsglieder im Frequenzbereich 7.2 Einbindung in MKS‐Modelle 7.3 Übertragungsmodul als nichtholonome Zwangsbedingung 7.4 Einbindung einer transienten Zusatzseitenkraft 7.5 Schlussfolgerungen zu Zusatzübertragungskomponenten 8 Reifenverhalten am neuen hochdynamischen Achsprüfstand 8.1 Der Aufbau des neuen Achsprüfstandes am IAD 8.2 Das MKS‐Modell des virtuellen Achsprüfstands 8.3 Vergleich der Spurstangenkräfte beim Lenken im Stand 8.4 Einfluss des transienten Reifenverhaltens am Achsprüfstand 8.5 Sinuslenken am Achsprüfstand 8.6 Extremmanöver am Beispiel Fishhook 8.7 Schlussfolgerungen aus den Achsprüfstandsuntersuchungen 9 Gesamtfahrzeugsimulation 9.1 Einspurmodell mit transientem Reifenverhalten 9.2 Mehrkörperfahrzeugmodell mit transientem Reifenverhalten 9.3 Fahrmanöver mit optimierten Reifenmodelldatensätzen 9.4 Beschreibung von Reifenkennwerten mit statistischen Methoden 9.5 Schlussfolgerungen aus der Gesamtfahrzeugsimulationen 10 Zusammenfassung und Ausblick / Due to the growing influence of vehicle dynamic control systems and suspension dimensioning in stability regions, transient and extreme tyre transfer behaviour gains importance significantly. Two new measurement procedures are introduced to analyze and characterize this tyre behaviour. The results show that the commonly used estimation of the relaxation length by the quotient of cornering and lateral stiffness yields far too small values and that the first order transfer model is insufficient to describe the transient tyre lateral force behaviour. Consequently, a new second order approach is introduced and described by the new parameter relaxation damping. The performed parameter study regarding wheel load, inflation pressure, camber angle, toe angle and driving velocity covers a wide application range of tyres. Moreover, the quasi‐static cornering stiffness is measured and evaluated in an extended range with reduced temperature and wear influences. Extreme manoeuvres are utilized to examine the stability of vehicles, which is dominated by the tyre transfer behaviour under extreme conditions. A new measurement and parameter identification procedure for those conditions is portrayed, as well. This thesis depicts the entire process to obtain a tyre model dataset, namely tyre measurements, signal processing, selection of characteristic curves, methodical selection of a tyre model, automatic parameter identification and qualitative and quantitative evaluation of the final dataset. The tyre models MF‐Tyre, FTire, and TM‐Easy are analysed, parameterized and validated under transient and extreme conditions. A comparison of the results in relation to the complexity of the parameter identification and the process stability leads to global recommendations of applications for different tyre models. The quality of the created tyre model datasets in combination with a vehicle suspension is assessed by a comparison of measurements from the newly developed highly dynamical suspension test rig and equivalent multi‐body simulations. That is, transient and extreme manoeuvres are performed and analysed. Additionally, a linear single‐track model with transient tyre behaviour is been derived, that shows the dominant tyre influence on the vehicle’s yaw behaviour. Finally, the influence of the created tyre model datasets and the additional lateral transfer behaviour on full‐vehicle simulations is verified.:1 Einleitung 1.1 Stand der Forschung 1.2 Motivation und Ziele dieser Arbeit 1.3 Aufbau der Arbeit 2 Theoretische Grundlagen 2.1 Reifenkoordinatensysteme 2.2 Reifenprüfstände 2.3 Der Reifen unter Schräglauf 2.4 Grundlagen der Fahrdynamik und Einspurmodell 2.5 Eigenschaften elementarer Übertragungsglieder 2.6 Optimierungsverfahren 2.7 Sensitivitätsanalysen zur Systembetrachtung 2.8 Einbindung von Zwangsbedingungen in Mehrkörpersysteme 3 Transientes Reifenseitenkraftverhalten 3.1 Reifenverhalten nach SCHLIPPE\\DIETRICH 3.2 Reifenverhalten nach BÖHM 3.3 Reifenverhalten nach PACEJKA 3.4 Reifenverhalten nach RILL 3.5 Gegenüberstellung des transienten Reifenseitenkraftverhaltens 4 Reifenmodellierung 4.1 Einteilung der Reifenmodelle 4.2 Magic Formula Tyre: MF‐Tyre 4.3 Flexible Ring Tire Model: FTire 4.4 Tyre Model Easy: TM‐Easy 4.5 Handlungsempfehlungen für die Auswahl von Reifenmodellen 5 Messungen am Reifenprüfstand 5.1 Signalverarbeitung von Reifenmessdaten 5.2 Neue Reifenmessprozeduren 5.3 Statische Reifensteifigkeiten 5.4 Reifenverhalten beim Lenken im Stand 5.5 Schräglaufsteifigkeit 5.6 Übertragbare Seitenkraft – Reibbeiwert 5.7 Transientes Seitenkraftverhalten 5.8 Ergebnisse der Messungen am Reifenprüfstand 6 Parameteridentifikation von Reifenmodellen 6.1 Der virtuelle Reifenprüfstand (vRPS) 6.2 Abbildungsgüte kommerziell parametrisierter Reifendatensätze 6.3 Automatischer Gütereport von Reifenmodelldatensätzen 6.4 Parameteridentifikation von MF‐Tyre Datensätzen 6.5 Parameteridentifikation von FTire Datensätzen 6.6 Parameteridentifikation von TM‐Easy Datensätzen 6.7 Extrapolationsfähigkeit der Reifenmodelle 6.8 Übertragbarkeit der Reifenmodelldatensätze auf reale Straßen 6.9 Neue Ansätze zur Parametrisierung von Reifenmodellen 7 Eine neue transiente Zusatzkomponente 7.1 Vergleich verschiedener Übertragungsglieder im Frequenzbereich 7.2 Einbindung in MKS‐Modelle 7.3 Übertragungsmodul als nichtholonome Zwangsbedingung 7.4 Einbindung einer transienten Zusatzseitenkraft 7.5 Schlussfolgerungen zu Zusatzübertragungskomponenten 8 Reifenverhalten am neuen hochdynamischen Achsprüfstand 8.1 Der Aufbau des neuen Achsprüfstandes am IAD 8.2 Das MKS‐Modell des virtuellen Achsprüfstands 8.3 Vergleich der Spurstangenkräfte beim Lenken im Stand 8.4 Einfluss des transienten Reifenverhaltens am Achsprüfstand 8.5 Sinuslenken am Achsprüfstand 8.6 Extremmanöver am Beispiel Fishhook 8.7 Schlussfolgerungen aus den Achsprüfstandsuntersuchungen 9 Gesamtfahrzeugsimulation 9.1 Einspurmodell mit transientem Reifenverhalten 9.2 Mehrkörperfahrzeugmodell mit transientem Reifenverhalten 9.3 Fahrmanöver mit optimierten Reifenmodelldatensätzen 9.4 Beschreibung von Reifenkennwerten mit statistischen Methoden 9.5 Schlussfolgerungen aus der Gesamtfahrzeugsimulationen 10 Zusammenfassung und Ausblick