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Fahrwerksabstimmung am Prüfstand

Zu Gast bei den Spezialisten von KW

Fahrwerksabstimmung, Prüfstand, Technik Foto: Arturo Rivas 16 Bilder

Zugstufe, Druckstufe, Highspeed und Lowspeed? Wer soll sich da noch auskennen? Wir haben versucht, uns auf den Wust von Parametern einen Reim zu machen und sind bei den Fahrwerksprofis von KW bis ins Allerheiligste vorgedrungen.

18.08.2014 Markus Stier Powered by

Tief im Boden, in einem unscheinbaren Industriegebäude im beschaulichen Fichtenberg, steht eine Höllenmaschine. Das 60-Tonnen- Ungetüm mit den mächtigen Hydraulikarmen, Kabeln und Schläuchen hat etwas von einem Transformer - es ist nur nicht klar, in was es sich verwandelt.

KW mit ehemaligen Prüfstand des BAR-Honda-Teams

Erwacht diese Maschine zum Leben, erfasst sie nicht mehr als ein leichtes Schütteln, ein tiefes Vibrieren, das nach einer Weile so schnell wird, dass es das menschliche Auge nur noch verschwommen wahrnimmt. Wirkt eigentlich ganz harmlos, dieser Riesenvibrator. Aber Obacht: "Wäre das Ding nicht speziell im Boden gelagert, hätten wir hier schnell japanische Verhältnisse", sagt Thomas Wurst, Entwicklungschef beim Fahrwerksspezialisten KW, wo das Ungetüm seit rund einem Jahrzehnt sein Zuhause gefunden hat.

Das Monster würde das über ihm errichtete Gebäude mühelos zum Einsturz bringen, und wer weiß, was sonst noch drumherum. Im Fachchinesischen nennt sich die Höllenmaschine Seven Post Shaker Rig und lässt sich im Deutschen als Sieben-Stempel-Prüfstand übersetzen. Den Apparat in Fichtenberg ließ einst das BAR-Honda-Team für seine Formel-1-Autos entwickeln, nach dessen Auflösung kauften ihn die Fahrwerksspezialisten aus dem Schwäbischen.

Härter gleich besser?

Apparaturen wie diese sind vor allem zur Fahrwerksabstimmung von Rennfahrzeugen zu gebrauchen, denn mit dem Seven-Poster lassen sich nicht nur Fahrwerke für alle möglichen Rennstrecken abstimmen, sondern auch wichtige Einflussfaktoren wie die Aerodynamik darstellen.

Dabei wird das Chassis an zwei Aufnahmepunkten hinten und einem vorn über eigens konstruierte Adapter mit dem Prüfstand verbunden. Mit dieser Methode lassen sich Anpressdrücke bei verschiedenen Geschwindigkeiten simulieren, Rollmomente um die Längsachse messen oder Nickbewegungen an der Vorderachse protokollieren.

Tatsächlich geben sich Rennteams bei KW die Klinke in die Hand. Teams aus dem GT Masters und allein 75 Mannschaften aus der Langstreckenmeisterschaft haben hier ihre Fahrwerke entwickeln lassen. Das Manthey-Team gewann mit KW fünfmal das 24-Stunden-Rennen auf dem Nürburgring. Um das Abstimmen der Autos in der Playstation-Simulation Gran Turismo 6 noch realitätsnäher zu machen, testeten die Entwickler des Spiels mehrere echte Rennautos in Fichtenberg.

KW-Dämpfer in Black-Series-Modellen von AMG

Aber auch die Hersteller von Serienautos schmücken sich mit den gelb-violetten Dämpfern aus dem Hause KW, sie sind beispielsweise in den Black-Series-Modellen von AMG verbaut.

"Wir müssen bei der Auslegung keine Kompromisse machen und können deshalb einen Schritt weiter gehen", sagt Pressesprecher Christian Schmidt, begegnet aber dem klassischen Vorurteil gleich ungedämpft: "Die Zeiten, wo ein Sportfahrwerk automatisch härter war, sind längst vorbei." Ganz im Gegenteil: Thomas Wurst rechnet vor, dass nicht selten trotz einer Tieferlegung von drei Zentimetern der Federweg durchaus einen Zentimeter länger sein kann als beim Seriendämpfer: "Damit trotzdem genug Komfort bleibt."

Das heutige Studienobjekt ist genau so ein Fall. Der Lamborghini Aventador ist von Hause aus eher Kampfstier als Schmusekatze, insofern fehlt es nicht an Härte. Aber beim Lambo-Veredler Novitec war man der Auffassung, das Geschoss in Perlmuttmetallic könnte noch etwas satter auf der Straße stehen. Die KW-Spezialisten senkten ihn daher wunschgemäß vorn um 30 und hinten um 20 Millimeter ab.

75 Kilo schwerer Dummy auf dem Fahrersitz

Rennautos und Supersportwagen legt man gerade wegen der hohen aerodynamischen Kräfte vorn gern etwas tiefer. Mit diesem leicht erhöhten Anstellwinkel lässt sich vermeiden, dass die Nase Unterluft bekommt. Die Räder stehen auf vier beweglichen Stempeln, die hydraulisch mit 280 bar Druck Stöße austeilen. Bei der 64 Sekunden dauernden Standardprozedur durchläuft das Testobjekt verschiedenste Schwingungsbereiche von einem bis 20 Hertz.

Ziel ist, die Resonanzfrequenz herauszufinden, bei der ein Körper nach Anregung selbsttätig zu schwingen anfängt, und zwar mit großen Amplituden. Ohne bremsenden Einfluss kann dieses Verhalten zur Resonanzkatastrophe führen, vergleichbar dem Zusammenbruch eines Gebäudes bei einem Erdbeben. Um derlei Auswüchse zu verhindern, muss das System gedämpft werden.

Prüfingenieur Jonathan Fischbach hat seine Wunderwaffe programmiert und gibt den Startbefehl. Mit einer Geschwindigkeit von bis zu 150 Millimetern pro Sekunde bewegen sich die vier Stempel auf und ab. Auf dem Fahrersitz hockt ein 75 Kilo schwerer Dummy, um auch das Gewicht des Fahrers nicht außer Acht zu lassen. Fischbach betrachtet sein Untersuchungsobjekt und nickt zufrieden: "Das Auto schwingt harmonisch."

Doch nach einer Weile fängt der Heckflügel an zu wippen. Kaum hat der sich beruhigt, zittert die Motorabdeckung. So hat jedes Teil seine eigene Resonanzfrequenz. Was Fischbach aber mehr interessiert, sind seine Diagramme am Monitor.

Kritische Frequenzen

Die Resonanzfrequenz soll so hoch wie möglich sein, bei guten Rennautos liegt sie meist um die drei Hertz. Fischbach liest: "Vorn 2,93, hinten 2,94. Das ist schon fast da, wo wir hinwollen." Im Rechner hat er reichlich Vergleichsdaten von anderen Fahrzeugen. Aber sein Computer zeigt noch etwas anderes: "Ab drei Hertz eilt die Vorderachse der Hinterachse voraus", bemängelt der Ingenieur. Derlei Phasenversätze sind unerwünscht, also muss er noch mal ran. Die Vorderachse ist einen Hauch härter geraten als die Hinterachse, also gilt es, die Druckstufe vorn etwas weicher zu gestalten.

Der Novitec-Lambo hat ein Clubsport-Fahrwerk spendiert bekommen. Damit lassen sich nicht nur Druck- und Zugstufe getrennt einstellen, sondern die Druckstufe auch noch separat im Hoch- und Niedriggeschwindigkeitsbereich. KW liefert jedes dieser Fahrwerke mit zwei Basis-Setups aus, eines für den Straßenbetrieb und eines für die Rennstrecke. Dabei geht es nicht nur um die Balance zwischen den Achsen. Bei zu harter Druckstufe pumpt sich ein Auto bei schnell aufeinanderfolgenden Bodenwellen hoch, ist sie zu niedrig, saugt sich der Aufbau nach unten, Federweg und Bodenfreiheit gehen dabei zunehmend verloren. Auch dieses Phänomen entlarvt der Prüfstand mühelos.

Fahrwerksingenieure sind Kompromiss-Weltmeister

Fischbach rüttelt den Zuhörer mit Fachbegriffen wie Aufbaubewegung, Relativbewegung, dem Quadrat der Resonanzfrequenz im Verhältnis zur statischen Radlast durch, bis dessen Großhirnrinde ihre kritische Frequenz erreicht. Der magische Faktor der komplizierten Verhältnisformel lautet 0,7 - oder auch 50 Grad in der grafischen Darstellung.

Das muss man nicht verstehen, nur glauben. Aber selbst der blutige Laie versteht das Resultat der nächsten Messung: Resonanz hinten: 2,81 Hertz. Der Wert sollte vorne einen Tick hoch, nicht hinten massiv runter. "Da sind wir wohl ein bisschen übers Ziel hinausgeschossen", sagt der Fachmann und schraubt vorn wieder einen Klick zurück. Am Ende einigen sich alle Anwesenden auf einen Dämpfungsgrad von 62,5 Grad vorn und 53,5 Grad hinten.

Gesunde Härte bedeutet im Sport- wie im Rennwagen auch ein nötiges Maß an Weichheit. Mag sein, dass maximale Druck- und Zugstufenwerte mehr Agilität und Lenkpräzision bieten, dafür aber gehen Komfort und Grip verloren. "Bei zu starker Dämpfung reagiert das System zu träge", sagt Thomas Wurst.

Fahrwerksingenieure sind Kompromiss-Weltmeister. Wer an einem Ende des Taus zieht, erzeugt immer auch Wirkung am anderen. So ist es theoretisch der Traum, die Radlasten möglichst in jedem Fahrzustand konstant zu halten, in der Praxis ist aber gerade das bei Rennautos nicht erwünscht. "Sonst bekomme ich die Reifen nicht zum Arbeiten und damit nicht auf Temperatur", weiß Jonathan Fischbach. Mit einem Fahrwerksingenieur möchte man keinen Krach kriegen - es macht einfach keinen Spaß, wenn sich der andere nicht streiten will.

Im Detail: Seven Post Rig

Ein Fahrwerksprüfstand mit sieben Stempeln arbeitet mit vier Aufnahmepunkten für die Räder und zusätzlich zwei Stempeln hinten und einem vorn, die fest am Chassis verschraubt sind. Mit ihnen lassen sich Roll- und Nickbewegungen messen und simulieren.

Im Detail: Stoßdämpfer

Ein moderner Gasdruckstoßdämpfer besteht aus bis zu 800 Einzelteilen. Die meisten Dämpfer sind Zweirohrdämpfer, bei denen das Ölvolumen durch Kolbenstange und Ventile in den Raum zwischen innerem und äußerem Rohr gepresst wird. Allein ein Ventil kann aus über 20 Teilen bestehen. Damit das Öl nicht zu schäumen beginnt, wird es mit Gas unter Druck gesetzt. Weitere wichtige Komponenten sind der Ölausgleichsbehälter und der am oberen Ende angebrachte Anschlagdämpfer aus speziellem Hartschaum. Über ein Verstellrad am Arbeitskolben lässt sich die Zugstufe verstellen, über ein zweites am Ausgleichsbehälter die Druckstufe.

Im Detail: App-Stimmung

Mehr und mehr Autos wie die Einser- und Dreier-Baureihen von BMW haben elektronisch geregelte Dämpfer. Diese DDC-Fahrwerke (Dynamic Damper Control) lassen sich bei KW mit einer App in drei Millisekunden neu abstimmen. Neue Set-ups kann man sich nun per E-Mail schicken lassen.

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