KüHN Racing e.v. Daimlerstr Künzelsau Vereinsregisternummer: VR 485 Vereinsregister Künzelsau

Transkript

1 August Eigentlich sollte man glauben, dass die Hochschule Heilbronn einer Geisterstadt ähnelt und dieses Gebäude während der Semesterferien von keinem Studenten betreten wird. Doch es gibt eine kleine Gruppe von Studenten, die sich fast täglich während der vorlesungsfreien Zeit an der Hochschule trifft, um gemeinsam den Traum von der Rennteilnahme am Formula Student Event in Hockenheim 2010 wahr werden zu lassen. Das parallele Konstruieren in der Gemeinschaft bereitet allen Beteiligten kurz Wege, um auftretenden Schwierigkeiten schnell zu klären und gemeinsame Schnittstellen abzustimmen. Dieser Tatendrang konnte nur durch die Schließzeiten der Hochschule gebremst werden. Sicherheit der Piloten zudem Anforderungen durch das Reglement gestellt werden. Da es unser Ziel ist, dass gesamte Fahrzeug auf Leichtbau zu trimmen, wurde auch bei der Pedalerie versucht, so viel Material als möglich einzusparen. Gleichzeitig wurde auch die Verstellbarkeit der einzelnen Pedale realisiert, so dass die Positionen für alle Schuhgrößen der Fahrer angepasst werden können. Als eines der wichtigsten Bindeglieder zwischen Fahrer und Fahrzeug, werden an die Pedalerie hohe Anforderungen gestellt. Auf den eng gesteckten Formula Student Rundkursen finden viele Lastwechsel zusammen mit harten Bremsmanövern statt. Hier müssen die Pedale und die Pedalaufnahmen den einwirkenden Kräften standhalten und zudem ein präzises Steuern ermöglichen. Die komplette Pedalerie muss mit allen ihren Anbauteilen in den zur Verfügung gestellten Bauraum eingepasst werden, an den zur Doch leider stellte sich bei der FEM-Simulation der ersten Entwürfe schnell heraus, dass die einwirkenden Kräfte über die Pedalbetätigung enorme Spannungen in der Pedalaufnnahme, im nachstehenden Bild rot dargestellt, hervorrufen. Die intuitiv bestimmte Geometrie hätte der enormen Beanspruchung einer Vollbremsung nicht standgehalten.

2 Um die auftretenden Belastungen im Bauteil zu minimieren, wurden einige Details umkonstruiert. Die ständige Simulation nach den umgesetzten Änderungen führte zu einem optimierten Bauteil, das die gewünschte Leichtbauweise und Stabilität vereint. genaue Position des Kühlers noch nicht fest steht. Mit den offenen Seitenkästen erhoffen wir uns einen c w -Wert von 0,7 zu erreichen, was ungefähr dem eines Formel 1 Fahrzeuges entspricht. Großen Einfluss auf diese Größe haben zudem die frei rotierenden Räder. Da unser Fahrzeug aber lange nicht mit den hohen Geschwindigkeiten auf der Strecke unterwegs sein wird, hat der erhöhte cw-wert einen nicht all zu großen Einfluss auf die Gesamtperformance. Dramatischer ist, dass die Außenhaut einen leichten Auftrieb erzeugt und zwei Kanten an der Außenhaut einen Strömungsabriss verursachen. Da sich aber am Gitterrohrrahmen noch kleine Änderungen abzeichnen, werden wir nach dem Konstruktionsfreeze des Rahmens versuchen, die so geforderten Änderungen an der Außenhaut mit einer Optimierung zu verbinden. Mit einer ähnlichen Problematik waren wir bei der Außenhaut konfrontiert. Nachdem das Design als eine CAD-Konstruktion mit Teilungen für die Fertigung umgesetzt war, wurde eine Strömungssimulation zur c w - Wert-Ermittlung durchgeführt. Der simulierte c w -Wert von circa 1,2 wurde mit geschlossenen Seitenkästen ermittelt, da die

3 Das Reglement schreibt für die Fahrzeuge eine Crashbox in der Fahrzeugspitze vor. Die Crashbox soll bei einem Frontalunfall einen Großteil der kinetischen Energie abbauen und somit das Verletzungsrisiko des Fahrers drastisch reduzieren. Nach erfolgreicher Materialrecherche wird in unserem Fahrzeug eine Aluwabenstruktur als Crashbox zum Einsatz kommen. Da das Reglement zudem einen Bericht über einen durchgeführten Crashtest fordert, sind wir aktuell auf der Suche nach Firmen, Instituten und Institutionen, die uns hierbei unterstützen würde. Derzeit wird im Teambereich Fahrwerk eifrig an den Radträgern gearbeitet. Diese werden aus einer einzelnen in Aluminiumfeinguss gefertigten Komponente bestehen, an welche Bremssattel, Radnabe, Rad und Drehzahlsensor Anschluss finden. Bei der Entwicklung wird besonders darauf geachtet, den maximalen Bauraum der Felge komplett auszunutzen, da sich hier heraus eine deutlich höhere Fahrzeugstabilität realisieren lässt. Natürlich hält auch in diesem Bereich das Thema Leichtbau starken Einzug. So sollte der Radträger, da er als ungefederte Masse am Fahrzeug mitgeführt wird, so leicht wie möglich gehalten werden um Agilität und schnelles Reaktionsvermögen der Radaufhängung zu gewährleisten. Grundlage der Radträgergeometrie ist eine eigens entwickelte Fahrwerkskinematik, welche ausgehend von den festgelegten geometrischen Daten, wie Spurweite und Radstand des Raptors, eine zunächst ausgewogene und neutrale Radaufhängung ergibt. In der späteren Testphase werden wir dank einigen leicht zugänglichen Setupmöglichkeiten die optimale Performance unseres Boliden finden. Bei der Entwicklung des Fahrwerks beschäftigten wir uns lange mit der Frage, welche Feder-Dämpfer-Kombination an unserem Fahrzeug zum Einsatz kommen soll. Die Recherche bei anderen Rennteams zeigte, dass hier ein breites Spektrum von Mountainbikedämpfern bis zu Formel 3 Dämpfern verbaut wird. Ebenso breit resultiert daraus das Spektrum der damit verbunden Kosten.

4 Nach Abwägen, Vergleichen und Analyse von Datenblättern kamen wir zu der Entscheidung, einen Einrohrdämpfer mit separatem Ausgleichsbehälter, dreifach verstellbar, zu verwenden. Die damit frei festlegbare Einbauposition und einfache Verstellbarkeit eignet sich unserer Meinung nach am besten für unser Fahrzeug. zurückgegriffen, um auftretenden Bauteilspannungen bei einem Bremsmanöver sichtbar zu machen. Auch hier musste nach den ersten Simulationen das Bauteil erneut überarbeitet werden, damit es den andauernden Bealstungen standhält. Da bei einem guten Fahrzeug nicht nur die Beschleunigung, sondern auch die Verzögerung zu einem optimalen Gesamtkonzept beiträgt, haben wir eine eigene Bremsscheibe, speziell an unsere Anforderungen angepasst, konstruiert. Hierbei haben wir versucht, einen guten Kompromiss zwischen Festigkeit und Leichtigkeit zu finden. Um dies gewährleisten zu können, wurde auf eine erste überschlägige FEM-Simulation Die sichtbaren Kräfteverktoren stellen die Tangentialkräfte zusammen mit den Bremskolbenkräften dar. Um die Bremsscheibe optimal in die Radaufhängung zu integrieren, wurde ein Durchmesser von 2200 mm festgelegt. Die Scheibestäre wird 4 mm betragen. Die Anbindung an die Radnabe wird über 8 Befestigungspunkte realisiert. Zudem wird sie an diesen Anbindungspunkten schwimmend gelagert werden. Die weiteren sichtbaren Aussparungen dienen der Gewichtsoptimierung.

5 Der Prüstandsaufbau für den Motor konnte bis auf kleine Details abgeschlossen werden. Es wurde die benötigte Aktorik zusammen mit den Sensoren für relevante Messgrößen verbaut. Mit diesem Aufbau sollen die originalen Leistungskennlinien erfasst werden, um anschließend Vergleiche zu den Leistungsdaten mit geänderter Luftzuführung machen zu können. Zudem erhoffen wir uns, aus den Vergleichen Optimierungspotenziale sichtbar zu machen. Bisher wurden all unsere Bemühungen, CAD-Daten des Motors vom Hersteller zu beschaffen leider nicht belohnt. Diese würden dringend für die Einbindung in das Gesamtkonzept benötigt. Zudem müssen noch Anbauteile umkonstruiert werden, um hier Sensoren anbringen zu können. Dieses Problem können wir in den nächsten Wochen mit einer professionellen Motorvermessung lösen. Das Team Antriebsstrang, das sich momentan mit der Differenzialaufhängung beschäftigt, arbeitet mit Hochdruck an der Umsetzung. Es wurden bereits mehrere mögliche Konzepte mit einer Anbindung am Rahmen, einer Anbindung an Rahmen und Motor oder einer verstellbaren Anbindung am Rahmen und Motor in Betracht gezogen. In einer Analyse und Bewertung der erarbeiteten Konzepte soll nun das am besten zugeschnittene herausgefiltert werden. Anschließend findet eine vollständige Auslegung und FEM Berechnung statt, um volle Einsatzfähigkeit zu garantieren. Die mögliche Anbindung an Rahmen ist auf dem nachstehenden Bild dargestellt.

6 Die Teammitglieder im Bereich Elektronik und Software beschäftigen sich aktuell mit der Konzeptionierung und Auslegung des Kabelbaumes. Hierzu wurden alle eingesetzten und benötigten Sensoren mittlerweile ausgewählt und bestellt. Als nächster Schritt wird nun die Spannungsversorgung aller Bauteile und Aktoren geplant. Bei dieser Umsetzung darf wiederum das Reglement nicht vernachlässig werden, das den Verbau von diversen Notschaltern fordert. Zudem werden sich gleichzeitig Gedanken über die eingesetzten Kabel, Steckverbindungen und mögliche Kabelbaumtrennstellen gemacht. Das Signal des Drosselklappensensors ist eines der wichtigsten Signale, die von der verbauten Motorsteuerung benötigt wird. Da der Sensor in Abhängigkeit seiner konstanten Eingangsspannung eine Ausgangsspannung liefert, muss versucht werden, die Eingangsspannung konstant zu halten und diese unabhängig von irgendwelchen Verbrauchern oder Störeinflüssen zu machen. Die gefundene Schaltung erfüllt diese Anforderungen und lässt die Ausgangsspannung nur noch im Zehntelbereich schwanken. Das eigens entwickelte Funkübertragungsmodul, das Sensor- und Fahrzeugdaten zur Boxencrew funkt, konnte in der Zwischenzeit fertiggestellt werden. Die Empfängereinheit wurde so entwickelt, dass sie über den USB-Anschluss mit einem PC verbunden werden kann. Die Sendeeinheit wird mit dem CAN-Bussystem des Fahrzeuges verbunden. Die ersten Tests verliefen sehr erfolgreich und übertrafen unsere Erwartungen. Wir hoffen, dass das Modul auch im realen Einsatz im Fahrzeug weiterhin so zuverlässig funktioniert.

7 Zusammen mit den Teammitgliedern aus Künzelsau konnten wir in den letzten Wochen weitere Firmen für die Unterstützung des Formula Student Teams der Hochschule Heilbronn gewinnen. Dafür und für das entgegenbrachte Vertrauen möchten wir uns nochmals ganz herzlich bedanken. Premiumsponsoren Sponsoren Partner Sollten wir mit diesem Newsletter bei Ihnen Interesse und Neugier geweckt haben, steht Ihnen die Teamleitung gerne für alle Fragen und Anregungen zur Verfügung. Dominik Jung