Sichere Simulatorfahrt in die Endlagen

Stoßdämpfer Sichere Simulatorfahrt in die Endlagen

03.11.2014Redakteur: M.A. Bernhard Richter

Um die Endlagen im Bewegungssystem des Stuttgarter Fahrsimulators zu sichern, entschieden sich die Konstrukteure für ACE Sicherheitsstoßdämpfer.

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ACE Stoßdämpfer GmbH

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Mit 4.000 Kilogramm Traglast ist der Stuttgarter Fahrsimulator der derzeit größte in Europa.
(Bild: Bosch Rexroth)

Die Entwicklung neuer Fahrzeug-Sicherheitssysteme verspricht mehr Schutz und Fahrkomfort für Endkunden sowie eine verbesserte Marktposition für Hersteller. Damit Tests und Optimierungen bis zur Serienreife nicht zu lang und zu kostspielig verlaufen, wurde an der Universität Stuttgart ein neuartiger Fahrsimulator entwickelt und in Betrieb genommen. Der Fahrsimulator resultiert aus einem Gemeinschaftsprojekt der Universität Stuttgart und des Forschungsinstituts für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS): Eine mobile, variabel nutzbare Kapsel auf einem Acht-Achsen Bewegungssystem beherbergt die Simulatorzelle des Stuttgarter Fahrsimulators. Das System wurde mit dem Ziel realisiert, neue Fahrerassistenzsysteme im Kraftfahrzeug zu erforschen und zu entwickeln. Laut Dr.-Ing. Gerd Baumann vom FKFS liegen die Schwerpunkte der Arbeit bei der Energieeffizienz und Sicherheit von Elektro- und Hybridfahrzeugen wie auch von Fahrzeugen, die konventionell angetrieben werden.

Der patentierte Schraubkappenverschließer von David Fuchs, hier mit demontierter Schutzhaube abgebildet, verschraubt Pumpsprühköpfe.

Schwergewichtig geschützt

Schon in der Entwicklungsphase des Simulators trafen die Universität Stuttgart, das FKFS und Bosch Rexroth als Industriepartner alle Maßnahmen, um die Gesamtkonstruktion bei Störfällen während des Betriebes, z. B. durch Stromausfälle, bestmöglich zu schützen. Denn im Fall der Fälle sind in der Endlage der am stärksten beanspruchten Achse des Fahrsimulators im Extremfall Massen von 18 t bei einer maximalen Geschwindigkeit von 2 m/s abzubremsen. Not-Stopper mit immensen Kräften und einer ebenso großen Zuverlässigkeit waren gefragt. Es war klar, dass deren Versagen zu massiven Schäden sowohl an der kompletten Konstruktion wie auch an der Kapsel und damit verbundenen Ausfallzeiten für die Forschung führen würde. Auch Gesundheitsschäden der Probanden waren nicht auszuschließen. Die Anforderungen an einen möglichen Zulieferer waren dementsprechend hoch. Zumal es galt, unterschiedlichsten Masse-Geschwindigkeits-Kombinationen gerecht zu werden. Um auf Nummer sicher zu gehen, wandte sich Eddy van Duivenbode, der System-Ingenieur der niederländischen Tochter des weltweit führenden Spezialisten von Antriebs- und Steuerungstechnologien Bosch Rexroth, an die renommiertesten Anbieter industrieller Stoßdämpfungslösungen. In diesem Fall ging die Anfrage an Ralf Küppers, den Vertriebsleiter von ACE Stoßdämpfer für die Benelux-Staaten.

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Ausgestattet mit einem Acht-Achsen-Bewegungssystem, ist der Stuttgarter Fahrsimulator die derzeit größte und leistungsfähigste Anlage dieser Art an einer europäischen Forschungseinrichtung

Gesamtansicht des Stuttgarter Fahrsimulators

Fahrzeug in der Kuppel des Stuttgarter Fahrsimulators

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Sicherheitsstoßdämpfer von ACE sind die kostengünstige Alternative zu Industriestoßdämpfern für zuverlässigen, effektiven Schutz von Modulen und Anlagen im Notstopp-Bereich
(Bild: ACE)

Schnell entschied man sich für Sicherheitsstoßdämpfer des Typs SCS50-600EU-F, um die bereits bezifferte Kennzahl von 18 t effektiv aufzunehmen. Bei einem stolzen Eigengewicht von rund 50 kg bietet der Notfalldämpfer eine maximale Energieaufnahme von 84.000 Nm pro Hub. Für die zweite der acht Achsen, die es ebenfalls zu schützen galt, wurde eine maximal aufzunehmende Masse von 8700 kg bei einer Verfahrgeschwindigkeit von 3 m/s ermittelt. Dementsprechend ist nun hier eine schmalere Variante der SCS-Serie von ACE verbaut. Das Modell SCS38-600EU-F kommt bei einem Eigengewicht von rund 35 kg auf eine Energieaufnahme von 43.200 Nm/Hub. Falls es am Stuttgarter Fahrsimulator zu Zwischenfällen kommen sollte, waren damit alle Vorkehrungen getroffen, dass die Sicherheitsstoßdämpfer ihren Dienst erfüllen. Seit der Fertigstellung Mitte des Jahres 2012 ist der Stuttgarter Fahrsimulator die derzeit größte und leistungsfähigste Anlage dieser Art an einer europäischen Forschungseinrichtung. Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung ebenso großzügig gefördert wie vom Baden-Württembergischen Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst.

Komplette Fahrsimulatorstudien

Dabei wurde der Fahrsimulator sowohl für die öffentliche Forschung als auch für Entwicklungsaufgaben der Automobilindustrie konzipiert. Wie Gerd Baumann erläutert, wurde die Konstruktion bisher zum einen für Konzeptstudien und die virtuelle Erprobung von Anzeige- und Bedienkonzepten für Kfz genutzt. Zum anderen werden mit Hilfe des Stuttgarter Fahrsimulators Probandenstudien mit Normalfahrern durchgeführt, die der Akzeptanzanalyse neuartiger Fahrerassistenz- und Sicherheitssysteme dienen. Dazu zählt u. a. die Reichweitenassistenzoptimierung für Elektrofahrzeuge. Auch die gefahrlose Erprobung innovativer, sicherheitsrelevanter Regelungssysteme, wie sie z. B. beim automatischen Bremsen und Ausweichen zum Einsatz kommen, gehören dazu.

Im Notfall bremsen die ACE Sicherheitsstoßdämpfer die Energie von bis zu 18 t bei einer maximalen Geschwindigkeit von 2 m/s in der Endlage der am stärksten beanspruchten Achse des Stuttgarter Fahrsimulators ab
(Bild: ACE)

Zum Angebot der Universität Stuttgart und des FKFS an öffentliche und industrielle Auftraggeber gehört die Durchführung kompletter Fahrsimulatorstudien. Hierbei vermittelt das FKFS auch ganze Fahrerkollektive, deren Zusammensetzung sich nach Alter, Geschlecht und Fahrweise unterschiedlich definieren lässt. Alternativ dazu können Industriepartner den Fahrsimulator für eigene Untersuchungen nutzen. Ein Fahrzeugwechselsystem erlaubt dabei sowohl die reale Simulation geringfügig modifizierter Vorserien- oder Serienfahrzeuge als auch die von Prototypen. Die Nachbildung des visuellen, akustischen und haptischen Umfeldes in der Kuppel des Simulators ist in allen Details verblüffend. Dies gilt für die Nachbildung des Verhaltens verschiedenster Fahrzeuge als auch die damit verbundene Notfallabsicherung durch die Sicherheitsstoßdämpfer. (br)

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