Die Entwicklung leistungsfähiger Aktoren im Bereich des Fahrwerks motiviert eine (erneute) Prüfung des Einsatzes einer Hinterachslenkung im Pkw. Mit dem Einsatz einer Hinterradlenkung wird durch den Lenkwinkel der Hinterräder dem System Kraftfahrzeug ein weiterer Freiheitsgrad hinzugefügt. Im Vergleich zu einer Überlagerungslenkung (AFS) kann durch die funktionale Weiterverwendung des Freiheitsgrades an der Hinterachse die Dynamik gezielt beeinflusst werden. Im Mittelpunkt der Arbeit steht die Ermittlung des fahrerwirksamen Nutzens des zusätzlichen Freiheitsgrads und die Evaluation durch Normalfahrer sowie die Identifikation einer Versagensauswirkung, die eine Lenksystemstörung zur Folge haben kann. In der Literatur wurden einige Konzepte zur Nutzung des zusätzlichen Freiheitsgrades an der Hinterachse bereits vorgestellt. Die erwarteten fahrerwirksamen Vorteile wurden nicht für alle Konzepte durch Normalfahrer in Probandenversuchen validiert und publiziert. Ein in der Literatur mehrfach vermuteter Zusammenhang zwischen der Bewertung der Fahrer und dem Zeitverzug zwischen der Gierrate und Querbeschleunigung wurde bisher in Fahrversuchen nicht nachgewiesen, deshalb ist ein Ziel dieser Arbeit den Zusammenhang zwischen der fahrerindividuellen Einschätzung der Beanspruchung beim Fahren einerseits und der Gierrate und Querbeschleunigung andererseits durch eine gezielte Variation des Zeitverzugs in Probandenversuch im Fahrzeug zu untersuchen. Das zweite Ziel der Arbeit ist durch die Realisierung des Freiheitsgrades an der Hinterachse motiviert. Der Ausfall eines Aktors bedeutet im Worst-Case-Fall ein Lenkwinkel mit dem maximal möglichen Winkel des Aktors. Im Fall eines solchen Stellfehlers muss die durch den Fehler auftretende Störung der Fahrdynamik vom Fahrer beherrscht werden können. Für Überlagerungslenkungen wurden Störungsuntersuchungen bereits publiziert. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse der Störungsversuche bei Überlagerungslenkungen auf Hinterradlenkungen erscheint aufgrund der unterschiedlichen Wirkkette fraglich, insbesondere wenn eine radindividuelle Aktorik eingesetzt wird. Der Einfluss eines Zeitverzug auf die Beanspruchung des Fahrers wird durch eine gezielte Variation der Lenkübersetzung der Hinterräder in den unterschiedlichen Manövern Fahrstreifenwechsel und Makrosinus untersucht. In den Manövern wird ein Zeitverzug von -44 ms bis +81 ms zwischen der Querbeschleunigung und der Gierrate bei konstanter Gierverstärkung variiert und im Paarvergleich durch die Fahrer bewertet. Die Auswertungen von 34 Probanden zeigen, dass eine Sensitivität der Fahrer auf die dargestellten Zeitverzüge nicht nachgewiesen werden kann. Auch kann eine Reduktion der fahrerinternen Beanspruchung durch die kleineren Phasenverzüge nicht belegt werden. Durch die repräsentative Auswahl der Zeitverzüge folgt aus den Ergebnissen, dass eine Hinterradlenkung zugunsten anderer fahrdynamischer Kriterien, wie z. B. Stabilität oder geschwindigkeitsunabhängige Gierdämpfung, ausgelegt werden kann und die Auswirkungen der Zeitverzüge auf ein mögliches Fahrerurteil vernachlässigbar sind. Für die Versagensauswirkung im Fall einer Störung des hinteren Lenksystems kann aufgrund der Bewertungen von 33 Probanden in lenkwinkelinduzierten Störungsversuchen kein Unterschied zwischen Störungen der Vorderachse und beidseitigen Störlenkwinkel der Hinterachse belegt werden. Störreaktionen des hinteren Lenksystems werden im Vergleich zu betragsgleichen Störungen des vorderen Lenksystems bei 50, 100 und 150 km/h nicht kritischer bewertet. Auch kann ein Bewertungsunterschied zwischen ein- und beidseitigen Störungen des hinteren Lenksystems in den Fahrerurteilen nicht nachgewiesen werden, sodass eine Unterscheidung zwischen Ein- und Doppelaktorkonzepten, vergleichbarer Störseitenkraft, bei der Identifikation der Kontrollierbarkeit nicht notwendig erscheint. Die durchgeführten Störungsversuche erweitern den Erkenntnisraum um die Störung der Fahrzeugbewegung im Fall von Störlenkwinkeln an der Hinterachse. Mit den durchgeführten Versuchen sind Abschätzungen für maximal zulässige Stellfehler im Fahrbetrieb bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Fahrmanövern möglich. Für den Einsatz einer Hinterachslenkung müssen aufgrund der Ergebnisse keine strengeren Anforderungen an die Überwachungseinrichtungen der Hinterachslenkung als an Überlagerungslenkanlagen gestellt werden.

Diss., TU, 2011