Bereits historisch: Die Mercedes-Benz Teststrecke Friedrichsruhe
Stuttgart
,
25.08.2009
Kriterien für das Fahrverhalten
Das Fahrverhalten eines Autos setzt sich aus vielen Faktoren zusammen. Unter anderem spielen die Gesamtkonzeption, das Fahrzeuggewicht und die Gewichtsverteilung eine Rolle, aber auch die einzelnen Fahrwerkskomponenten, die Räder, die Reifen und die Lenkung. Die Ingenieure stellen bei der Fahrzeugkonstruktion alle Teile zunächst so zusammen, wie sie es aufgrund ihrer Erfahrung für richtig halten. Dabei orientieren sie sich auch an Vorgaben: Ein Mercedes-Benz ist beispielsweise außergewöhnlich komfortabel und sicher auf höchstem Niveau – was bei der Fahrwerksauslegung berücksichtigt wird.
Erste Erprobungsfahrzeuge zeigen dann, ob die gewählten Maßnahmen in die richtige Richtung zielen. In der Regel ist das aufgrund der Erfahrung der Ingenieure der Fall, doch weist der Prototyp immer auch Verbesserungspotential auf. Beispielsweise gilt es, Federn und Dämpfer so zu wählen, dass Fahrbahnunebenheiten sich angenehm auf die Fahrgastzelle übertragen, das Auto somit komfortabel ist. Zugleich muss aber dessen Straßenhaftung vorbildlich sein, um ein hohes Maß an aktiver Sicherheit zu erzeugen. Die Abstimmung eines rein mechanisch arbeitenden Fahrwerks ist immer ein Kompromiss zwischen verschiedenen Anforderungen. Ein Beispiel: Wenn man die Federung und Dämpfung straffer abstimmt, sinkt der Fahr- und Abrollkomfort – und umgekehrt. So musste man sich früher entscheiden, welcher Priorität man folgt; heute ermöglichen elektronisch einstellbare Fahrwerkskomponenten fallweise Einstellungen, sogar während der Fahrt. Falls vorhanden, bezieht der Testfahrer diese Komponenten ebenfalls bei seiner Betrachtung mit ein.
Auf dem klassischen Weg zur Serienreife durchläuft ein neues Modell unterschiedliche Stadien. Zu Beginn gibt es in verschiedenen Stufen Erprobungsträger, deren äußere Gestalt meist noch entfernt ist vom neuen Typ. So baut man beispielsweise das Fahrwerk der Neuentwicklung unter die Karosserie der Vorgängerbaureihe, die ja in vielen Fällen eine ähnliche Grundausrichtung hat. Diese Erprobungsträger geben zu einem sehr frühen Zeitpunkt wichtige Hinweise über die Ausrichtung des neuen Fahrzeugs und zeigen zugleich das Potential der weiteren Entwicklungsarbeit auf.
Im nächsten Stadium gibt es dann Vor-Prototypen. Sie tragen bereits die Karosserie des künftigen Autos, und auch die Technik ist in vielen Teilen schon ein gutes Stück näher am Serienstand. Diese Vor-Prototypen dienen meist auch der letzten Entscheidung vor der weiteren Serienentwicklung. Zu dieser gehört dann der Bau von zahlreichen Erprobungsfahrzeugen, um sämtliche Komponenten und das Zusammenwirken im Gesamtauto unter unterschiedlichsten Bedingungen zu testen. Diese Autos entsprechen bereits stark der Serien-Spezifikation.
In allen Stadien werden Testfahrten unternommen. Denn das Abstimmen des Fahrwerks, um bei diesem Beispiel zu bleiben, ist ein aufwändiger und damit langwieriger Prozess. Zeigt eine Testfahrt, dass etwas geändert werden oder man eine andere Einstellung ausprobieren sollte, werden diese Arbeiten vorgenommen, und unverzüglich geht es auf die nächste Testfahrt. Mit jeder verfeinert sich das Produkt, bis es schließlich den Serienstand erlangt.
Bei den Testfahrten beurteilen die Fahrer das Auto anhand zahlreicher objektiver Kriterien, die in Checklisten vorgegeben sind. Das ist besonders wichtig, um eine Vergleichbarkeit zwischen unterschiedlichen Fahrzeugen und unterschiedlichen Fahrern zu erhalten. Aber auch subjektive Kriterien werden angelegt, denn nicht alle Auffälligkeiten lassen sich in eine enge Bewertung pressen. Dabei hilft beispielsweise das gern zitierte „Popometer“ – mit dem Gesäß auf dem Sitz bemerken besonders fähige Ingenieure und Testfahrer die verschiedenen Fahrzustände sehr feinfühlig, ein Gespür, das übrigens auch Flugzeugpiloten bestätigen, dort freilich ergänzt um die dritte Dimension. Und dann geht natürlich auch ein gehöriges Maß an Erfahrung ein in das Testen. Und es gilt: Mit jeder Fahrt verfeinert der Techniker seine Kriterien.
Eine seiner Schlüsselqualifikationen ist aber nicht das Fahren und Erspüren von Änderungspotential: Er muss es auch umsetzen können in konkrete Handlungsanweisungen, damit die Konstrukteure und Mechaniker die notwendigen Modifikationen vornehmen können.
Um das perfekte Endergebnis zu ermöglichen, nimmt ein Testfahrer das Fahrzeug bei allen Fahrten als Gesamtsystem wahr, und das kontinuierlich vom ersten bis zum letzten Meter der Tour. So achtet auch ein Fahrwerksentwickler beispielsweise auf Geräusche, auf die Ergonomie und die Oberflächenanmutung und -haptik im Innenraum.
Testfahren und Sicherheit
Bei Testfahrten, die auf öffentlichen Straßen stattfinden, gelten selbstverständlich sämtliche Verkehrsregeln. Damit verbietet es sich, mit Fahrmanövern andere Verkehrsteilnehmer zu gefährden. Der Fahrer bewegt sich innerhalb der möglichen Grenzen. Eine gute Teststrecke zeichnet sich dadurch aus, dass sie innerhalb der legalen Grenzen Erkenntnisse über das Fahrzeug liefert. Testfahren ist Erprobungsarbeit, kein sportlicher Wettbewerb.
Fahrbahnanregungen
Mit die wichtigste Beurteilung eines Fahrwerks erfolgt über die Reaktionen, die die Fahrbahnoberfläche beim Auto und den Insassen erzeugt. Unebenheiten zum Beispiel werden an das Fahrzeug weitergegeben und machen sich dort bemerkbar. Diese Anregungen lassen sich hauptsächlich mit sechs Begriffen beschreiben: Wanken, Werfen, Neigen, Nicken, Heben und Senken.
Wanken: Erfolgen geringe Anregungen (der Fachmann bezeichnet sie als langwellig oder niederfrequent) von der Straße ans Auto wechselseitig in Querrichtung, wird das Fahrzeug in seitlicher Richtung zum Wanken gebracht.
Werfen :Sind die wechselseitigen Anregungen in Querrichtung stark und erfolgen sie in kurzen Abständen (kurzwellig oder hochfrequent), spricht man vom Werfen.
Neigen: Bei geringen wechselnden Anregungen auf das Fahrzeug, die in Längsrichtung wirken und langwellig (niederfrequent) sind, nennt man die Reaktion Neigen.
Nicken: Sind die Wechselanregungen in Längsrichtung stark und kurzwellig (hochfrequent), heißt die Fahrzeugreaktion Nicken.
Heben und Senken : Kräfte, die horizontal und gleichseitig (quer und längs) auf das Fahrzeug wirken, regen es zum Heben und Senken an. Die Auswirkung ist abhängig beispielsweise von der Fahrgeschwindigkeit, der Beladung und der Fahrbahnoberfläche.
Eigenlenkverhalten
Jedes Auto hat das, was der Ingenieur als Eigenlenkverhalten bezeichnet. Darunter versteht man die Reaktionen des Autos im Grenzbereich, und sie lassen sich allein mit Gesetzen der Physik beschreiben. Fahrzeuge mit Heckantrieb beispielsweise tendieren dazu, in Kurven mit dem Heck nach außen zu drängen und somit das gesamte Fahrzeug in die Kurve hineinzulenken (Übersteuern). Autos mit Frontantrieb schieben in schnell gefahrenen Kehren eher über die Vorderräder zum Kurvenaußenrand (Untersteuern); die Vorderräder folgen also nicht vollständig dem Lenkeinschlag des Fahrers.
Zum Eigenlenkverhalten zählt auch das Phänomen, dass ein Fahrzeug über die Federwege an den Rädern Eigenreaktionen aufbaut und darüber mitlenkt – was aber keinesfalls erwünscht ist und deshalb modifiziert werden muss. Tritt es auf, wird die Spuränderungskurve über den Federweg neutraler ausgelegt werden.
Bremsen
Zur Beurteilung gehört auch festzustellen, wie sich das Fahrzeug beim Bremsen verhält. Wie stark ist die Bremswirkung, ermöglicht sie den gewünschten Anhalteweg? Stimmt die Bremskraftverteilung zwischen Vorder- und Hinterrädern, rechten und linken Rädern? Ist die Bremswirkung eher „stumpf“, wie der Fachmann sagt, also über den Druck gut dosierbar und gutmütig? Oder reagieren die Bremsen sehr sensibel auf den Pedaldruck, sprechen also extrem schnell an? Bleibt das Fahrzeug bei einer Vollbremsung zuverlässig in der Spur? Arbeiten die Assistenzsysteme (zum Beispiel Anti-Blockier-System ABS, Elektronisches Stabilitäts-Programm ESP® und Bremsassistent BAS) wie gewünscht, stimmt deren Abstimmung?
Lenkung
In engen und weiten Kurven und auch in rasch aufeinanderfolgenden Kurven prüft der Testfahrer die Lenkung des Autos. Gibt sie die Befehle des Fahrers direkt oder indirekt an die Räder weiter? Vermittelt sie ein gutes Gefühl zur Fahrbahn? Ist sie leicht- oder schwergängig? Wie stark sind – bei Fahrzeugen mit Frontantrieb – die Antriebseinflüsse auf die Räder? Auch die Größe des Wendekreises wird festgestellt; Mercedes-Benz genießt den Ruf, in seinen Fahrzeugen einen kleinen Wendekreis zu bieten, was unter anderem über eine entsprechend aufwändigere Achskonstruktion und die Auslegung der Lenk-Kinematik erreicht wird.
Asphaltoberfläche
Die Art der Asphaltoberfläche erzeugt ebenfalls Reaktionen im Auto bezüglich des Abrollverhaltens. Gut zu bemerken ist das Geräuschniveau. Bei glatter Asphaltfläche sinkt der Geräuschpegel im Innenraum; ist sie rau, resultiert das in einem höheren Grundniveau, auch können Dröhn- und Wummergeräusche auftreten. In jedem Fall prüft der Testfahrer über das Wahrnehmen des Geräuschniveaus die Dämmmaßnahmen im Fahrzeug, etwa die Entkoppelung der Passagierzelle von Fahrwerkskomponenten oder auch die Wirksamkeit von Dämmmatten, und veranlasst Verbesserungsmaßnahmen, falls erforderlich.
Windgeräusche
Beim Fahren streicht der Fahrtwind am Auto vorbei. Umströmungsgeräusche bezeichnet der Testfahrer als „sauber“; ihre Ursache liegt in der Gestaltung der Karosserie und der Fensterflächen. Störgeräusche hingegen wie Pfeifen oder Flattern werden beispielsweise verursacht durch schlecht anliegende Türdichtungen oder abstehende Teile wie A-Säulen-Verkleidung, Außenspiegel oder Wischerblätter. Der Beurteiler lokalisiert die Ursache der Störgeräusche und leitet entsprechende Verbesserungsmaßnahmen ein.
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