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Porsche Engineering Magazin - MRT Institut für Mess
Ausgabe 1/2010 Porsche Engineering Magazin Exklusive Einblicke Gut gefedert In die Technikhighlights des Boxster Spyder Mit dem Luftfedersystem des Panamera Air-Geiz bei Porsche Intelligentes Licht von Porsche Aero-Dynamik im Fokus Sorgt für weniger Unfälle Inhalt 2 Editorial 3 Über Porsche Engineering 4 Fahrzeugleitsysteme Ermöglichen reproduzierbare Fahrversuche 5 Intelligentes Licht Sorgt für weniger Unfälle 8 Maximaler Wirkungsgrad Für eine geräuschoptimale Verzahnung 11 Autodieben auf den Fersen Mit dem Porsche Vehicle Tracking System 14 Air-Geiz bei Porsche Die Aero-Dynamik im Fokus 16 Hut ab! Der Boxster Spyder 19 Gut gefedert Mit dem Luftfedersystem des Panamera 23 Für Schnellschalter Schaltkraft spürbar erleben 26 Porsche Engineering Magazin 1/2010 Editorial Liebe Leserinnen, liebe Leser, Innovation und Emotion bedeuten Bewegung und das nicht nur auf der Teststrecke, sondern auch in den Köpfen unserer Mitarbeiter. Wir sind kreativ und verhelfen unseren Kunden mit innovativen Ideen zum Erfolg. In unseren Projekten gestalten unsere Ingenieure jeden Tag ein Stück Zukunft. Gehen Sie mit uns auf eine kleine Reise durch unsere Entwicklungsarbeit und erleben Sie unsere tägliche Faszination und unser Leistungsverständnis hautnah. Indem wir zum Beispiel Fahrzeugleit systeme entwickeln, die reproduzierbare Fahrversuche ermöglichen und somit nicht nur verlässliche Ergebnisse, sondern vor allem Zeit und Kosten in der Entwicklung sparen. Zur Zukunftsgestaltung gehört ebenso das Thema Sicherheit. Im Lichtblick dieser Ausgabe stehen daher unsere intelligenten Lichtsysteme. Erfahren Sie mehr darüber, wie Porsche Engineering damit zur Reduzierung von Verkehrsunfällen beiträgt. Wir wahren stets die Geheimhaltung unserer externen Kundenprojekte. Dazu leistet das Vehicle Tracking System von Porsche den entscheidenden Beitrag. Wir wahren stets die Geheimhaltung unserer externen Kundenprojekte. Um Ihnen dennoch einen Einblick in unsere Fahrzeugentwicklung geben zu können, stellen wir Ihnen zum Thema Derivatentwicklung heute ein internes Highlight vor: den neuen Boxster Spyder, der mit seiner Leichtigkeit einen neuen Benchmark setzt. Federleicht aber vor allem gut gefedert geht es dann direkt weiter mit einer Vorstellung des Luftfedersystems des Panamera. Genießen Sie diese und weitere Highlights aus der Porsche Entwicklung. TIPP: Unter www.porsche-engineering.de/ Kundenmagazin können Sie unser Magazin auch online lesen. Viel Spaß bei dieser Ausgabe wünschen Ihnen Ihr Malte Radmann und Dirk Lappe Geschäftsleitung Porsche Engineering Porsche Engineering Magazin 1/2010 3 Impressum Über Porsche Engineering Bei Porsche Engineering tüfteln Ingenieure für Sie an neuen, ungewöhnlichen Ideen für Fahrzeuge und industrielle Produkte. Im Auftrag von Automobilherstellern und Zulieferern entwickeln wir vielfältige Lösungen – von der Konzeption einzelner Komponenten über die Auslegung komplexer Module bis hin zur Planung und Durchführung von Gesamtfahrzeugentwicklungen, einschließlich Serienanlaufmanagement. Das Besondere daran: All das geschieht mit dem Know-how eines Serienherstellers. Sie benötigen für Ihr Projekt einen Automo- bilentwickler? Oder ziehen Sie einen spezialisierten Systementwickler vor? Wir bieten unseren Kunden beides – da Porsche Engineering an der Schnittstelle beider Bereiche arbeitet. Das Wissen von Porsche Engineering läuft gebündelt in Weissach zusammen – und ist doch weltweit verfügbar. Selbstverständlich auch bei Ihnen direkt vor Ort. Egal, wo wir arbeiten, wir bringen stets ein Stück Porsche Engineering mit. Wenn Sie mehr über uns erfahren möchten, dann fordern Sie unsere Imagebroschüre per E-Mail an: [email protected] News Wechsel in der Geschäftsführung bei Porsche Engineering Bei der Porsche Engineering Group GmbH und Porsche Engineering Services GmbH wurde Malte Radmann zum 1. Oktober 2009 zum Vorsit z en den der Geschäftsführung ernannt. In den beiden Tochtergesellschaften folgte er auf Dr. Peter Schäfer, der zeitgleich zur Dr. Ing. h. c. F. Porsche AG wechselte und dort die Leitung der Hauptabteilung Entwicklung Fahrwerk übernommen hat. Malte Radmann war bereits bisher Mitglied der Geschäftsführung beider Tochtergesellschaften und Leiter der kaufmännischen Ressorts, die er auch weiterhin führen wird. Ergänzt wird die Geschäftsführung durch Dirk Lappe, der seit dem Jahr 2002 bei Porsche Engineering für den Bereich Elektrik/Elektronik verantwortlich war und nun die Position des technischen Geschäftsführers erhalten hat. Impressum • Porsche Engineering Magazin Herausgeber Porsche Engineering Group GmbH Redaktionsleitung Nicole Möller Anschrift Porsche Engineering Group GmbH Porschestraße D-71287 Weissach Gestaltung: Machart–Design, Stuttgart Repro: Piltz Reproduktionen, Stuttgart Druck: Leibfarth&Schwarz, Dettingen/Erms Übersetzung: TransMission Übersetzungen, Stuttgart Tel. Fax +49 711 911 - 8 88 88 +49 711 911 - 8 89 99 E-Mail: [email protected] Internet: www.porsche-engineering.de Alle Rechte vorbehalten. Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Herausgebers. Für die Rücksendung unverlangt eingegangener Fotos, Dias, Filme oder Manuskripte kann keine Gewähr übernommen werden. Porsche Engineering ist eine 100%ige Tochtergesellschaft der Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG 4 Porsche Engineering Magazin 1/2010 Porsche Engineering Magazin auch online Unser Porsche Engineering Magazin können Sie auch bequem online lesen: www.porsche-engineering.de/ Kundenmagazin Electrics & Electronics Fahrzeugleitsysteme Fahrzeugleitsystem zur Durchführung reproduzierbarer Fahrversuche Reale Fahrversuche sind bei der Entwicklung moderner Fahrzeuge nicht wegzudenken. Eine Herausforderung bei Versuchsfahrten im Feld ist bis heute die Reproduzierbarkeit der Versuche. Hier ist Porsche Engineering ein entscheidender Schritt gelungen. Komponenten des Fahrzeugleitsystems DGPS-Modul Steuereinheit HMI-Modul Master Kommunikationsmodul Kommunikationsmodul Slave DGPS-Modul Bei der Funktionsentwicklung und Erprobung verschiedener Systeme im Automobilbereich wie beispielsweise bei den Fahrerassistenzsystemen kommt es darauf an, ein definiertes Testszenario reproduzierbar zu durchfahren. Um den Test- Steuereinheit fahrer in diesem Zusammenhang zu unterstützen, hat Porsche Engineering ein spezielles Fahrzeugleitsystem (FLS) entwickelt. Die Basisversion des Fahrzeugleitsystems besteht aus mehreren modular aufgebauten Komponenten. Das HMI-Modul zentrale Modul und Herzstück ist die Steuereinheit, an der die weiteren Komponenten wie das Differential Global Positioning System (DGPS)- und das Kommunikations- und Human Machine Interface (HMI)-Modul angeschlossen sind. Porsche Engineering Magazin 1/2010 5 Electrics & Electronics Fahrzeugleitsysteme Der modulare Aufbau mit definierten Schnittstellen bietet dabei mehrere Vorteile: Die Module können kundenspezifisch beziehungsweise projektspezifisch angepasst werden. Zusätzlich kann das Basissystem mit weiteren Komponenten, wie die Anbindung an den Fahrzeugbus, einfach erweitert werden. DGPS-Modul Das Fahrzeugleitsystem geht von einer Positionsbestimmung aus, welche die aktuelle Position mit einer Referenzposition vergleicht. Um eine Positionsbestimmung durchzuführen, können Dienste wie die des Global Positioning Systems (GPS) genutzt werden. Jedoch sind diese Positionsbestimmungen für Anwendungen in einem Fahrzeugleitsystem zu ungenau, sie haben Abweichungen im Bereich größer zehn Meter. Das Fahrzeugleitsystem benötigt eine Genauigkeit kleiner 50 Zentimeter. Um diese höhere Genauigkeiten zu erreichen, wird ein sogenannter Differential GPS (DGPS)Empfänger eingesetzt. Diese Empfänger erreichen eine höhere Genauigkeit, indem sie das Standard-GPS-Signal korrigieren oder besser auswerten. Es gibt eine Vielzahl verschiedener Korrekturund Auswertungssysteme, die sich in Genauigkeit, Preis, Verfügbarkeit und in ihren Eigenschaften unterscheiden. Für das Fahrzeugleitsystem wurde ein mobiler submetergenauer DGPS-Empfänger mit hoher Verfügbarkeit ausgewählt. Kommunikationsmodul Sind in einem Testfall mehrere Fahr zeuge beteiligt, wird eine drahtlose Kommunikation zwischen den Fahrzeugen in Form eines Ad-Hoc-Netzwerkes erforderlich. Über diese wird der Ablauf eines Testfalles synchronisiert. Zwischen den Fahrzeugen können zudem optional Da- ten wie GPS-Koordinaten ausgetauscht werden. Das Slave-Fahrzeug übermittelt zum Beispiel seine Ist-Daten an den Master, der mithilfe seiner Ist-Daten den relativen Abstand zwischen zwei Fahrzeugen berechnet. Steuereinheit Die Steuereinheit ist der Kern des Fahrzeugleitsystems, mit dem alle anderen Komponenten verbunden sind. Durch die vielfältigen Aufgabenstellungen und Schnittstellen ist die Steuereinheit die komplexeste Komponente. Die Hauptaufgabe der Steuereinheit ist die zentrale Ablaufsteuerung. Die Aufgaben lassen sich unterteilen in: ■ ■ ■ ■ Testfallaufnahme durch Abfahren der Wegstrecke oder manuelles Markieren von Wegpunkten in einer Karte Testfallbearbeitung durch Verändern der Bahnverläufe oder Wegpunkte in einer Karte Reproduktion des Testfalls durch Erteilung von Anweisungen an den Fahrer durch das HMI Auswertung des Testfalls Human Machine Interface (HMI) Manuelles Erstellen einer Fahrstrecke 6 Porsche Engineering Magazin 1/2010 Das Fahrzeugleitsystem ermöglicht es, gespeicherte Testszenarien unter definierten Bedingungen reproduzierbar und damit vergleichbar zu durchfahren. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Verständlichkeit, Aufgabenangemessenheit und Effektivität des HMI gelegt. Mithilfe des HMI soll der Testfahrer bei ei- Electrics & Electronics ner realen Straßenfahrt als Regler über das Leitgerät mit visueller, haptischer und akustischer Rückkopplung in den Fahrprozess eingebunden werden. Der Fahrer erfüllt dabei vorrangig Fahraufgaben auf der Stabilisierungsebene. Da die Längs- und Querabweichungen beim Durchfahren der Soll-Bahn möglichst gering sein dürfen, um den Anspruch auf Vergleichbarkeit zu gewährleisten, bedarf es einer rechtzeitigen und eindeutigen Rückmeldung an den Fahrer. Die Tabelle rechts gibt einen Überblick zu den Rückmeldestrategien. Für die visuelle Rückmeldung wird ein 8-Zoll-Display mit Touchfunktion verwendet, sodass die Testfahrer jede Fahrt selbstständig über das Interface starten können. Das Display ermöglicht die Integration eines fahrzeugunabhängigen Fahrzeugleitsystems bei minimaler Installationszeit. Um den Kontakt zur Straße zu gewährleisten, wird mittels einer an der Windschutzscheibe installierten Kamera das nach vorne gerichtete Bild angezeigt und die notwendigen Rückmeldungen überblendet. Das Haptikmodul besteht aus zwei Handschuhen mit integrierten Vibrationselementen und einem Steuergerät, welches per USB mit der zentralen Keine Korrektur erforderlich Fahrzeugleitsysteme Rückmeldestrategien im Fahrzeugleitsystem Stabilisierungsebene Unimodal Bimodal optisch (Stufe 1: Information) optisch & haptisch (Stufe 2: Warnung mit Handlungsaufforderung) Bsp. Spurverlassen innerhalb Toleranzschlauch Manöverebene Bsp. Spurverlassen außerhalb Toleranzschlauch optisch (Stufe 1: Information zur Voranzeige) optisch & akustisch (Stufe 2: Handlungsaufforderung) Bsp. Symbolik zur Ereignisanzeige Bsp. Sprachausgabe zur Beschreibung zukünftiger Ereignisse Steuereinheit verbunden wird. Die Vibrationshandschuhe bieten eine weitere Rückmeldung über die Querführung (vgl. Tabelle oben). Zur Fahrzeuglängsregelung gehört das Abstands- und Geschwindigkeitshalten eines Fahrzeugs. Für das entwickelte Fahrzeugleitsystem spielt vor allem das Einhalten vorgegebener Geschwindigkeiten eine entscheidende Rolle. Generelle Anforderung ist, dass dynamisches Fahrverhalten (Beschleunigung/Verzö gerung/Kurve) vorausschauend angezeigt wird. Da es sich dabei um eine einfache Regelungstätigkeit mit geringer Längs- und Querkorrektur erforderlich Komplexität handelt, ist eine unimodale Rückmeldung für diese Fahraufgabe ausreichend. Ein „Follow-me“-Balken quer über die Straße gelegt, zeigt die einzuhaltende Geschwindigkeit über eine Abstandsregelung an. Die Fahrzeugquerführung im Fahrzeugleitsystem ist derart gestaltet, dass beim Verlassen der Fahrspur (bzw. des hinterlegten „Fahrschlauches“ aus GPSKoordinaten) eine zweistufige Rück meldestrategie entgegenwirkt. Die haptische Rückmeldung wird zum besseren Verständnis mit einer optischen Anzeige kombiniert, welche die Richtung der zu erfolgenden Lenkkorrektur anzeigt. Diese Regelstrategie mit Toleranzkorridor und Lenkvibration am Hystereserand entspricht auch der Grundidee der hier vorgestellten Interaktionsmetapher. Der Fahrer kann sich dabei innerhalb objektiver Grenzen frei bewegen und erst beim Erreichen dieser erhält er eine spürbare Rückmeldung. Porsche Engineering Magazin 1/2010 7 Electrics & Electronics Intelligentes Licht Intelligentes Licht hilft, Unfälle zu verhindern Die Sicherheit im Straßenverkehr für alle Verkehrsteilnehmer steht ganz oben auf der Prioritätenliste von Porsche Engineering. Ein neues intelligentes Licht sorgt für den nötigen technischen Fortschritt. "Markierendes Licht" kann den Fahrer künftig bei Nachtfahrten unterstützen. Aktuelle Zahlen des Statistischen Bundesamtes (DESTATIS) zeigen auf, dass die Anzahl der im Jahr 2008 verletzten respektive getöteten Personen im Straßenverkehr weiter gesunken ist. Diese einerseits erfreuliche Tatsache lässt sich nicht nur auf die kontinuierliche Weiterentwicklung von technischen Innovationen im Kraftfahrzeug, wie zum Beispiel einem verbesserten Seitenaufprallschutz, zurückführen. Vielmehr finden mehr und mehr neben den passiven auch aktive Sicherheitssysteme ihre Anwendung in allen Fahrzeugklassen, was die positive Tendenz der Verkehrsunfallbilanz auch 8 Porsche Engineering Magazin 1/2010 in den folgenden Jahren weiter unterstützen sollte. Andererseits sind die absoluten Zahlen von 4.600 getöteten und 407.000 verletzten Verkehrsteilnehmern noch lange kein Grund, im Gesamtgefüge aller verantwortlichen Institutionen (u. a. Legislative, Wissenschaft, Industrie) nicht nach weiteren Verbesserungen für ein unfallfreies Fahren zu suchen. Ein genauer Blick lohnt sich Wo genau noch Potenzial zur effektiven Reduzierung der oben aufgeführten Zahlen zu finden ist, zeigen unter anderem Datenbanken wie die der GIDAS (German In-Deep Accident Study) auf. Gerade bei Fahrten in der Dämmerung und Dunkelheit, wenn die Erkennbarkeit von Objekten im Verkehrsraum für den Fahrer am schwierigsten ist, steigt die Wahrscheinlichkeit signifikant an, in einen Unfall mit dritten Verkehrsteilnehmern involviert zu werden. Ursache für dieses erhöhte Unfallrisiko ist die relativ niedrige Umgebungshelligkeit zusammen mit sporadisch auftretenden Blendungen durch entgegenkommende Fahrzeuge, die ein rasches Adaptieren des menschlichen Sehapparates bedingen. Weiterhin er- Intelligentes Licht Electrics & Electronics schwerend kommt hinzu, dass die Tiefenschärfe sowie die Sehleistung bei Nacht signifikant reduziert sind. Auf dem Prüfstand Porsche Engineering forscht deshalb in einer eng geführten Kooperation mit dem Karlsruhe Institute of Technology (KIT) daran, wie der Fahrzeugführer bestmöglich bei Nachtfahrten in seiner Fahraufgabe unterstützt werden kann. Hierzu werden verschiedene lichtbasierte Fahrerassistenzsysteme auf den Prüfstand gestellt. Auf einer vielversprechenden innovativen Lichtfunktion, welche die Bezeichnung „Markierendes Licht“ trägt, liegt dabei ein besonderes Augenmerk. Hier sollen in mittelfristiger Zukunft Kollisionen mit Personen (oder auch Fahrradfahrern/Wild) durch eine gezielte Ausleuchtung, einer lichtbasierten Markierung, vermieden werden. Als zentrale Recheneinheit für die Bildverarbeitung respektive für nachgelagerte strategische Auswertungen steht ein Multi-Kern-Prozessorsystem mit ausreichend dimensionierten Ressourcen bereit. Analyse der Bildsequenzen Informati onen über potenziell gefährliche Objekte in seiner Umgebung bereitzustellen. Dabei kommt der Detektion und Lokalisierung von zum Beispiel Fußgängern, Fahrradfahrern und Wild vor dem Fahrzeug eine zentrale Rolle zu. Das Detektieren sowie Klassifizieren der genannten Objekte in Bildsequenzen ist hochkomplex, weil das Erscheinungsbild oder die Pose der zu detektierenden Objekte beliebig variant sein kann. Deshalb wird der Prozess unter anderem intensiv in den technischen Disziplinen der Bildverarbeitung sowie Mustererkennung untersucht. Eine entwickelte effektive Bildsegmentierung sowie Vorabklassifizierung auf Basis von Wärmebildsequenzen sieht einen dualadaptiven Grenzwertfilter vor. Dieser Algorithmus vereint zwei veränderliche Grenzwerte, die auf Basis der vorhandenen Bildinformationen pixelweise erhoben werden. Die nachfolgende Vorab- In Lichtgeschwindigkeit Der komplexe interne Informationsfluss aller beteiligten Instanzen (Peripherie und Rechenprozesse) wird über eine zentrale Echtzeitdatenbank abgebildet. Diese Datenbank synchronisiert nicht nur alle Sensor- und Aktorzustände pro Zeiteinheit, sondern speichert diese ebenfalls zu einer komfortablen Auswertung, zum Beispiel am Arbeitsplatz, ab. Detektion von Fußgängern Die Wärmebildkamera, die als Sensorsystem verwendet wird, dient dazu, dem Fahrzeugführer durch eine technische Im Rampenlicht Entwicklung der Zahl der im Straßenverkehr Getöteten 1953-2008 Um Untersuchungen zu lichtbasierten Assistenzfunktionen durchführen zu können, wurde ein Prototypenaufbau realisiert, welcher neben einem gier- und nickfähigem Bi-Xenon-Modul ebenfalls einen „Automotiven Spotstrahler“ (Automotive Spotlight) auf LED-Basis integriert. Die Kommunikation zu den BiXenon-Modulen ist CAN (Controller Area Network)-Bus-basiert, die Aktoren und Sensoren des Automotive Spotstrahlers werden über eine echtzeitfähige Prototyping-Einheit bedient. Als thermischer Sensor kommt eine FI R (Far-Infrared, Ï = 8–12µm)-Kamera zur Anwendung, welche eine Auflösung von 320 x 240 Pixel bei einer Bildrate von 25 Hz bietet. in 1000 25 ‘73: 0,8 Promille-Höchstgrenze ‘72: Höchstgeschwindigkeit von 100 km/h auf Landstraßen ‘74: Richtgeschwindigkeit auf Autobahnen ‘80: Helmtragepflicht (Verwarnungsgeld) 20 ‘84: Gurtanlegepflicht 15 ‘98: 0,5 PromilleHöchstgrenze 10 5 4467 0 1955 60 * vorläufiges Ergebnis 65 70 75 80 85 90 95 00 05 08* © Statistisches Bundesamt, Wiesbaden 2009 Porsche Engineering Magazin 1/2010 9 Electrics & Electronics Intelligentes Licht klassifizierung binarisiert das vorliegende Graustufenbild nach einem ausgeklügelten Ansatz. Anbei sind Resultate des dual-adaptiven Grenzwertfilters zu sehen, welche in einem nächsten Schritt weiter segmentiert werden. Um den Rechenaufwand für die finale Klassifikation möglichst gering zu halten, reduziert die bereits erwähnte Vorabklassifizierung durch heuristische Annahmen die Anzahl der Bildausschnitte. Hierzu wird die Objektgröße, die Objektposition in Bildkoordinaten, das Verhältnis zwischen Breite und Höhe sowie das Verhältnis zwischen Objektfläche und Fläche des umschließenden Rahmens („Bounding-Box“) evaluiert, um möglichst viele Quellen einer Fehlklassifikation vorab auszuschließen. Fußgänger, Fahrradfahrer, Wild) enthalten. Die Klassifikation wird hierbei mittels einer lernfähigen Instanz durchgeführt, welche technische Indikatoren eines Bildausschnittes mit vorab trainiertem Wissen vergleicht. Hierbei haben diejenigen Indikatoren für eine effiziente Klassifikation großes Potenzial, welche auf sogenannte „Histogram of Oriented Grandients (HOG)“ basieren. Hierbei wird die Gestalt und Form von Objekten mittels der zugehörigen Verteilung sowie Ausrichtung der lokal berechneten Intensitätsgradienten in einem Bildausschnitt beschrieben. Im gewählten Ansatz werden die HOG-Deskriptoren in drei Stufen bestimmt und anschließend dem finalen Klassifikator zugeführt: Vorbereitung zur Klassifikation ■ Ein erfolgsversprechender Ansatz als Vorbereitung für die finale Klassifikation basiert auf der Extraktion von Merkmalen aus Bildausschnitten, welche mutmaßlich zu klassifizierende Objekte (z. B. ■ ■ Berechnen der Gradienten über die Intensität im Detektionsfenster, Ermitteln des Histogramms über die Orientierung der Gradienten, Normalisieren des Histogramms in Relation zu einer übergeordneten Flächeneinheit. Aktive Assistenz von Fahrzeugen sorgt für mehr Sicherheit und Komfort. 10 Porsche Engineering Magazin 1/2010 Klassifikation von Fußgängern Als Klassifikator wird eine sogenannte „Support Vector Machine (SVM)“ verwendet, welche basierend auf einer Menge von Trainingsobjekten mit bekannter Klassenzugehörigkeit eine Entscheidungsfunktion erlernt. Anhand dieses erlernten Wissens können im folgenden Bildausschnitte aus alltäglichen Fahrsituationen erfolgreich und effizient klassifiziert werden. Bestimmung des Intensitätsgradienten eines Fußgängers als Vorbereitung für die Klassifikation. Positive Aussichten Die Aussichten für das beschriebene Gesamtsystem sind positiv, da erste Simulationsergebnisse die erwarteten Resultate einer hohen Detektions- und Klassifikationsrate zu unterschiedlichen Verkehrssituationen bestätigt haben. In einem nächsten Schritt sind Probandenstudien geplant, um eine repräsentative Aussage hierüber zu bekommen, ob und in welchem Maße diese innovative lichtbasierte Fahrerassistenzsysteme den Fahrer bei seiner Aufgabe bestmöglich un terstützen können. Die hieraus gewonnenen wissenschaftlich fundierten Erkenntnisse sorgen mittelfristig dafür, dass die aktive Assistenz unserer Fahrzeuge weiter verbessert wird und somit für unsere Kunden einen Mehrwert an Sicherheit und Komfort bieten. Drivetrain Verzahnung WirkungsgRAD: damit die Zähne nicht mehr knirschen Die Anforderungen an Verzahnungen in Motoren und Getrieben steigen stetig mit der Komplexität der Aggregate. Zusätzlich tritt durch immer leiser werdende Motoren das akustische Verhalten der Zahnräder weiter in den Vordergrund. Nicht nur die komplexen Anforderungen an die Verzahnung und deren akustischen Verhalten steigen stetig. Es gilt gleichzeitig, das Leistungsgewicht der Bauteile zu optimieren – zwei Ziele, deren Erreichung allzu oft im Widerspruch zueinander stehen. Die genaue Kenntnis der zu erwartenden Belastungen gewinnt daher zunehmend an Bedeutung. Steigender Kostendruck erschwert zusätzlich die Umsetzung wirksamer Maßnahmen. der Tragfähigkeit, die ohne spezielle Modifikationen erreicht wird. Dadurch wird der Grundstein für eine akustisch gut optimierbare Verzahnung gelegt. Porsche Engineering begegnet dieser Herausforderung mit einer wirkungsvollen Strategie. Zunächst wird die Verzahnung hinsichtlich ihrer Tragfähigkeit ausgelegt und optimiert. Die Basis hierfür bilden simulierte, auf gemessenen Daten basierende Lastkollektive, die eine bedarfsgerechte Auslegung ermöglichen. Besonderes Augenmerk liegt auf Zur Definition realitätsnaher Lastkollektive erfolgt die Aufnahme der Betriebslasten nicht in teuren Messnaben oder an Messseitenwellen, sondern vielmehr am Flansch des Getriebeausgangs (siehe Abbildung auf Seite 12). Der Einfluss der Verdrehsteifigkeit zwischen An- und Abtrieb kann so umgangen werden und schleichende oder dauerhafte Fehler durch plastische Wellendeformationen während der Messung werden vermieden. Die Messflansche überstehen bei gleicher Messgenauigkeit einer Messseitenwelle zehnmal höhere Spitzendrehmomente ohne Erhöhung des Messfehlers. Die vollständige Kapselung der Messtechnik ermöglicht deutlich ver längerte Dauerlaufeinsätze ge genüber konventionellen Systemen. Durch die patentierte Verfahrensweise der FlanschApplikation sind neben den gebräuchlichen Dauerläufen auch Missbrauchsbelastungen im gleichen Versuchsaufbau durchführbar, was die Entwick lungskosten deutlich reduziert. Nur mithilfe dieser exakten Signalgüte lässt sich eine Simulationsumgebung zur Vorhersage von Triebstrangbelastungen im Dauerlauf gesichert verifizieren. Kern dieses Berechnungswerkzeuges ist ein 3-D-Streckenmodell für alle Porsche- Am richtigen Rad drehen Porsche Engineering unterstützt seine Kunden mit einer neuartigen Entwicklungsmethodik bei der effizienten Auslegung von Antriebsträngen unter Berücksichtigung kundenspezifischer Anforderungen. Optimierung der Triebstrangbelastung durch Änderung der Betriebsstrategie Rad-/Ritzelbelastung Änderung der Fahrstrategie Funktionsmodell Applikationsdatensätze Strategie 1 Strategie X Integration der Steuergerätefunktionen Porsche Engineering Magazin 1/2010 11 Drivetrain Verzahnung Achsgetriebe Messflansch Messung der Betriebs- und Missbrauchslasten typischen Belastungsstrecken. Hierzu wurden Renn-, Versuchs- und definierte Alltagsstrecken im Höhenverlauf detailliert vermessen und als Funktion des Längen- und Breitengrades in einer Datenbank abgelegt (siehe Abbildung rechts). Durch die Vorgehensweise der Porsche Ingenieure ist gesichert, dass der Steigungswiderstand am Fahrzeug mit hoher Genauigkeit in die Simulationsumgebung eingegeben werden kann. Das auf den Anwendungsfall maßgeschneiderte Mechanikmodell des Fahrzeugs integriert zusätzlich die realen Steuergerätefunktionen als Software-inthe-Loop (SiL), sodass die neuesten Datenstände der Software-Entwicklung ohne den Zwang einer Prototypen-Verfügbarkeit auf ihre Auswirkung hin getestet werden können. Es ist möglich, schnell und kostengünstig eine Aussage darüber zu liefern, wie die einzelnen Bauteile des Antriebsstrangs durch die aktuellen Softwarestände belastet werden und wie man einer Überbelastung der aktuellen Konstruktion durch gezielte Eingriffe in die Funktionen des Steuergerätes entgegenwirken kann. Diese Vorgehensweise ermöglicht damit die systematische Untersuchung der komplexen Wechselwirkungen zwischen optimalem Wirkungsgrad und Triebstrangbelastung im Rahmen von Variantenrechnungen über mehrere tausend Kilometer. Verzahnungsauslegung Nachdem die neuen Lastkollektive festgelegt sind, beginnt eine Iterationsschleife zur Festlegung der optimalen Verzahnungsgeometrie unter Berücksichtigung der Anforderungen bezüglich Lebens dauer und Geräuschanregungsverhalten (NVH). Durch langjährige Erfahrung gelang es Porsche Engineering, den Konflikt zwischen Tragfähigkeits- und Geräuschoptimierung aufzulösen. Das gefundene Design erfüllt die Lebensdauererwartung und liefert gleichzeitig eine so- 3-D Streckenmodell Damit die Belastungsvorhersage unter realistischen Bedingungen erfolgen kann, wurde bei Porsche Engineering ein neuartiges synthetisches Fahrermodell mit menschlichen Eigenschaften entwickelt. Dieses Modell ist in der Lage, die Fahrund Bremspedalpositionen nahezu identisch wiederzugeben. Der virtuelle Fahrer arbeitet mit einer Entscheidungs- und einer Handlungsebene, die die vor dem Fahrzeug liegenden Informationen verarbeiten und umsetzen. Die Kombination beider Ebenen verhindert insbesondere bei Kurvenfahrten unrealistische Beschleunigungs- und Verzögerungsmanöver. 12 Porsche Engineering Magazin 1/2010 Höhe Realistisch ausgebremst durch synthetisches Fahrermodell Längengrad Fahrzeug- und Fahrermodell Drivetrain Verzahnung Darstellung einer Toleranzwolke zur Bewertung von Stabilität und Qualität Qualität σTE NQDs im Toleranzfeld (Extrakt) Verkippung Last Stabilität lide Basis für die anschließende Optimierung des Verzahnungsheulens, welches durch Korrekturen auf den Zahnflanken beeinflusst werden kann. Zusätzlich ist das Anregungsverhalten abhängig von der zu übertragenden Last (M d ) und den Umgebungsein flüssen auf den Zahneingriff. Wellenbiegung und -neigung, Lagerspiele und Gehäusesteifigkeiten wirken sich auf den Zahneingriff aus und verschieben das Tragbild lastabhängig auf der Flanke. Diese Effekte lassen sich auf ein Klaffen im Zahneingriff umrechnen und werden in der Optimierung durch eine Flankenlinienwinkelabweichung (ƒ Hβ) berücksichtigt. Als Maß für die Neigung, Verzahnungsheulen anzuregen, dient die „Schwankungsbreite des Summendrehfehlers“ (σTE), welche sich aus dem zahnsteifigkeitsbedingten Summendrehfehler ergibt. Geräuschanregung Die 3-dimensionale Abbildung oben zeigt ein ideales Geräuschanregungsdiagramm mit kleinen Werten für σTE und geringen Reaktionen auf Umgebungseinflüsse (Verkippung) und Änderungen der Last. Zur Optimierung des Geräuschanregungsverhaltens werden Korrekturen auf der Zahnflanke variiert und deren Einfluss auf die Anregung ermittelt. Dies führt zu Millionen von Varianten, welche hinsichtlich ihrer akustischen Eignung und den toleranzbedingten akustischen Schwankungen in der Fertigung ausgewertet werden. Um diese Vielzahl an Informationen fassen zu können, wird das Geräuschanregungsdiagramm auf nur noch einen Wert, die Noise Quality Dimension (NQD) reduziert. Diese beschreibt die akustische Qualität. Anschließend wird die Varianz im Toleranzfeld ermittelt, die gleichbedeutend für die Stabilität steht. Je kleiner die Abweichung ist, desto stabiler funktioniert der Herstellungsprozess. Die Kunst in der Auswertung besteht nun darin, den idealen Kompromiss zwischen Qualität und Stabilität zu finden (siehe Abbildung oben). Sowohl die Qualitäts- als auch die Stabilitätskenngröße finden Eingang in einen komplexen Algorithmus, der das finale Bewertungskriterium errechnet: die „Noise Resistance to Tolerances“ (NORTON). Diese bewegt sich korrespondierend zum ATZ- Ranking auf einer Skala von 0 bis 10 und kann durch verschiedene Kombinationen von Qualität und Stabilität erreicht werden. Toleranz will geübt sein Die gezeigte Methodik führt zu einer hinsichtlich Lebensdauer bedarfsgerechten und geräuschoptimalen Verzahnung. Zusätzlich lassen sich noch Hinweise für die Fertigung generieren, welche Flankenkorrekturen einen besonders großen Einfluss auf die akustische Stabilität der Verzahnung haben – und dies schon während der Entwick lung, bevor der erste Prototyp gebaut wurde. Im Umkehrschluss ist es auch möglich, die für ein robustes Design notwendigen Toleranzen zu ermitteln und gezielt einzelne Toleranzen zu öffnen. Hierdurch lassen sich gegebenenfalls Herstellkosten senken, ohne die akustische Qualität zu verlieren. Resultat ist ein bezüglich Geräuschentwicklung und Lebensdauer optimales Design, welches auch der Anforderung des steigenden Kostendrucks in der Produktion gerecht wird. Porsche Engineering Magazin 1/2010 13 Electrics & Electronics Vehicle Tracking System Das Porsche Vehicle Tracking System – Autodieben auf der Spur Mit dem Porsche Vehicle Tracking System ist es den Entwicklern bei Porsche gelungen, nicht nur die Fernortung eines Fahrzeugs zu ermöglichen, sondern darüber hinaus weitere hilfreiche Anwendungen zu nutzen. Durch die Vernetzung mit anderen Steuergeräten können so zum Beispiel aus der Ferne Alarme am Fahrzeug ausgelöst oder die Wegfahrsperre aktiviert werden. Das Porsche Vehicle Tracking System wird in weiten Teilen Europas eingesetzt und kann weit mehr als Fahrzeuge nur zu orten. 14 Porsche Engineering Magazin 1/2010 Electrics & Electronics Primäre Zielsetzung des Entwicklungsprojektes Vehicle Tracking System war es, die Auflagen der Versicherungsbehörden in den europäischen Ländern zu erfüllen. Diese verlangen je nach Land, zum Beispiel ab einem gewissen Fahrzeugwert, ein Ortungssystem für Fahrzeuge. Doch zur ursprünglichen Entwicklungsleistung kamen im Laufe des Entwicklungsprojektes zusätzlich einige Besonderheiten des Systems von Porsche hinzu. Sicher ein Grund, warum das System mittlerweile so erfolgreich ist und schon in 27 europäischen Ländern sowie Rußland und Südafrika eingesetzt wird. Und noch mehr haben sich die Ingenieure einfallen lassen: Je nach Land gibt es mittlerweile die verschiedensten Ausdifferenzierungen des Vehicle Tracking Systems. So kann in einigen Ländern beispielsweise per „Fernsteuerung“ durch ein zentrales Service Center auf Wunsch der Polizei die Alarmanlage des Fahrzeuges aktiviert werden. Auch das Starten des Wagens kann mithilfe der Wiederstartverhinderung (Engine Lock) unterbunden werden. Einige Versicherungsverbände fordern daneben eine sogenannte „Driver Card“ zur zusätzlichen Authentifizierung des Kunden. Gut vernetzt Das System wurde von Porsche Ingenieuren in Weissach entwickelt, getestet und freigegeben – nach mehr als einer Million Testkilometern und über 2.000 absolvierten Service-Tests. Hierzu wurden vom Packaging über Vernetzungs- und Funktionstests sowie Ruhestrommessungen nichts ausgelassen, um ein störungsfreies System in Serie zu bringen. Dem Sicherheitswunsch der Kunden, das Fahrzeug erst nach der Eingabe einer Zahlenkombination über einen Handsender für die Fahrt freizugeben, wurde durch die Entwicklung des „Remote Keypad“ Rechnung getragen. Wird der Zahlencode falsch, zu spät oder gar nicht eingegeben, wird eine entsprechende Meldung an ein Service Center gesendet. Vehicle Tracking System gelöst. Oder nach Meldung durch den Fahrzeugbesitzer. „Sicherstellung“ Bei Diebstahl oder jeglichem Manipulationsversuch des Fahrzeuges sendet das System im Fahrzeug einen Alarm an das „Security Operation Center“, kurz SOC. Das SOC nimmt Kontakt mit dem Kunden auf, um den Diebstahl zu verifizieren und meldet die Fahrzeugposition automatisch der Polizei. Da sich auch bei einem Diebstahl des Fahrzeugs im Ausland immer das SOC des Heimatlandes des Kunden meldet, kann dieser immer in seiner Muttersprache mit den Mitarbeitern der Zentrale sprechen. Durch die Vernetzung der SOCs untereinander können Diebstahlsfälle im sogenannten „Roaming“ bearbeitet werden. Das SOC im Ausland übernimmt in diesem Fall die Kommunikation mit der örtlichen Polizei. Diese nimmt dann den Diebstahl auf und stellt das Fahrzeug sicher. Catch me if you can Besonders stolz können die Ingenieure auf die integrierte LIN-Authentifizierung sein: Nur wenn das Fahrzeug-Netzwerk das zugehörige System eindeutig erkannt hat, kann zum Beispiel der Motor des Fahrzeuges gestartet werden. Dies ermöglicht den Schutz des Systems vor einem Manipulations- oder Überbrück ungsversuch. So wird unter anderem bei folgenden Situationen im Diebstahlfall ein Alarm ausgelöst: Abklemmen der Batterie (Sabotagealarm), Abklemmen der Antenne, Überfahren eines Radius von 400 Meter ohne eingeschaltete Zündung (Bewegungsalarm). Das Porsche Vehicle Tracking System arbeitet mit der neuesten GPS-Technologie. Ein integriertes Telefonmodul ist für die Übertragung aller Meldungen und Befehle zwischen System und Service Center zuständig. Im Fahrzeug werden zum einen eine GPS-Antenne, eine GSM-Antenne und das System-Steuergerät verbaut. Die servergestützte Ortung des Fahrzeugs erfolgt nicht permanent, sondern nur genau dann, wenn es darauf ankommt: im Ernstfall. Ein stiller Alarm wird bei Diebstahl oder bei Manipulation am Fahrzeug automatisch aus- Um dabei gefährliche Situationen, wie sie beispielsweise bei der Verfolgung eines Fahrzeugs auftreten könnten, zu vermeiden, kann ein erneutes Anlassen des Fahrzeugs vom SOC aus unterbunden werden. Stellt der Dieb also das Fahrzeug ab, wird ihm ein erneuter Start unmöglich gemacht. Auch ein Untertauchen in der Menge – zum Beispiel auf einem großen Parkplatz – wird mit dem System unmöglich: Auf Wunsch der Polizeikräfte können aus der Ferne die Warnblinkanlage sowie die Alarmsirene aktiviert werden. Porsche Engineering Magazin 1/2010 15 Special Aerodynamik Air-Geiz bei Porsche Aerodynamische Fahrzeuge sind keine Erfindung der Neuzeit. Weniger Luftwiderstand macht Fahrzeuge immer schneller und sparsamer. Porsche kann auf jahrzehntelange Erfahrung zurückblicken. Der Windkanal in Weissach zeichnet sich bis heute durch hervorragende Strömungsqualität aus. 16 Porsche Engineering Magazin 1/2010 Special Gesetzliche Regulierungen und ein weltweit wachsender Energiebedarf steigern die Nachfrage nach verbrauchsarmen, effizienten Fahrzeugen mit einem niedrigen CO 2 -Ausstoß. Einen wesentlichen Beitrag zur Verbrauchsreduktion kann die Aerodynamik leisten. „Der Luftwiderstand eines Porsches betrug schon damals, im Vergleich zu konkurrierenden Fahrzeugen, nahezu die Hälfte.“ Air-fahrung Bei niedrigen Geschwindigkeiten, wie im städtischen Verkehr, hat die Fahrzeugmasse einen entscheidenden Einfluss auf den Verbrauch. Der Luftwiderstand, der mit dem Quadrat der Fahrgeschwindigkeit ansteigt, übersteigt bereits ab ca. 80 km/h den Rollwiderstand und stellt speziell bei Überland- und Autobahnfahrten den dominierenden Anteil am gesamten äußeren Fahrwiderstand dar. Dabei ist die Sicherstellung eines niedrigen Produktes aus cw-Wert und Stirnfläche (cw x A) eine wichtige, jedoch nicht die einzige Aufgabe der Fahrzeugaerodynamik. Für die Qualität eines Automobils arbeiten die Porsche Entwickler ständig an neuen Lösungen um den Geradeauslauf, das Spurwechselverhalten, die Seitenwindstabilität und Kühlung von Motoren zu verbessern. Sowohl die effiziente Kühlung von Getrieben, Bremsen und Einzelkomponenten als auch Komfortaspekte wie Windgeräusche, Heizung und Belüftung des Innenraums oder das Verschmutzungsverhalten, um nur einige der vielen Einflüsse zu nennen, hängen von der Umströmung und Durchströmung des Fahrzeugs ab. Seit Generationen wird bildlich gesprochen versucht, möglichst wenig Widerstand zu leisten. Aerodynamik Der harte Kampf um Verbrauchsvorteile spielt nicht erst heute eine entscheidende Rolle. An Lösungen gegen den Wind kämpften die Entwickler bei Porsche bereits im Jahr 1948. Bei der Entwicklung des Porsche 356 in Gmünd zum Beispiel wurde während der Vorbeifahrt die Güte der Fahrzeugumströmung noch beurteilt, indem man den Verlauf auf der Karosserie aufgeklebter Wollfäden dokumentierte. Der Luftwiderstand eines Porsches betrug schon damals, im Vergleich zu konkurrierenden Fahrzeugen, nahezu die Hälfte. dicke der Strömung kann durch eine vollflächige Absaugung im Messstreckenboden bedarfsgerecht beeinflusst werden. Neben Fahrzeugen haben hier schon viele spannende und herausfordernde Kundenprojekte ihre Windschnittigkeit beweisen müssen. Ob Züge, Radrennmannschaften, Schirmhersteller oder Produzenten von Zelten, die Bandbreite an Projekten die Porsche Engineering begleitet ist vielfältig. Einige interne Highlights der Aerodynamik wollen wir Ihnen im Folgenden vorstellen. Stromaufwärts Wollfäden werden heute in Weissach nicht mehr verwendet. Vielmehr hat sich eine breite Zahl an Simulationsmethoden, wie Windkanäle oder computergestützte Berechnungsmethoden entwickelt. So nahm Porsche zum Beispiel 1986 einen eigenen Windkanal im Forschungs- und Entwicklungszentrum in Weissach in Betrieb und fing an, vermehrt auch nicht automobilen Kunden sein Wissen im Bereich der Aerodynamik zugänglich zu machen. Die Anlage zeichnet sich bis heute durch hervorragende Strömungsqualität aus und ermöglicht die Messung der aerodynamischen Kräfte und Momente simultan zu den am Fahrzeug wirkenden Drücken. Die Grenzschicht- Der Trend zu höheren Fahrleistungen sowie die Konformität mit steigenden gesetzlichen Rahmenbedingungen fordert eine stetige Verbesserung der Aerodynamik. Nicht nur aus der historischen Verpflichtung heraus bleibt die engagierte, trendsetzende Aerodynamikentwicklung unser Ziel für die Zukunft. „Seit Generationen wird bildlich gesprochen versucht, möglichst wenig Widerstand zu leisten.“ Porsche Engineering Magazin 1/2010 17 Aerodynamik Special Aerodynamikentwicklung bei Porsche hat lange Tradition 18 1948 1955 1971 1972 Um die Güte der Fahrzeugumströmung zu beurteilen, wurde beim 356 die Karosserie mit Wollfäden beklebt. Der 356/2 “Gmünd” erreichte einen cw-Wert von 0,29 und hatte eine Stirnfläche von 1,62 m². Daraus ergab sich der erstaunlich gute cw x A Wert von 0,470 m². Der 550 Spyder erhielt für die Hochgeschwindigkeitsstrecke Avus in Berlin eine Abdeckung des Seitensitzes, der Räder und eine kleine Frontscheibe. Bereits 1969 gab es den Porsche 917 als Kurz- und Langheck. 1971 erreichte der 917 LH auf der Mulsanne in Le Mans eine Höchstgeschwindigkeit von 386 km/h. Dies war bis dahin die höchste je gemessene Spitzengeschwindigkeit eines PorscheRennwagens bei einem Rennen. Der Carrera RS 2,7 war der erste 911, der einen Front- und Heckspoiler hatte. Mit dem Heckspoiler wurde der große Auftrieb an der Hinterachse reduziert. Für die gewünschte aerodynamische Balance zwischen Vorder- und Hinterachse war auch ein Frontspoiler erforderlich. 1986 1987 1988 1997 Durch die aerodynamisch überarbeitete Karosserie mit glattflächigem verkleideten Unterboden und effektivem Flügel, erreichte der 959 eine Höchstgeschwindigkeit von 317 km/h bei neutraler aerodynamischer Auftriebkraft an der Hinterachse. Der Porsche 928 S4 hatte einen tief stehenden Bugspoiler, einen breiten Heckflügel und eine den ganzen Vorderwagen abdeckende Unterbodenverkleidung sowie elektrisch gesteuerte Kühlluftklappen. Der cw-Wert von 0,34 stellte den Bestwert dieser Baureihe dar. wurde die neue 911-Baureihe 964 vorgestellt. Das besondere Entwicklungsfeature war eine radikale Aerodynamikverbesserung um über 10% gegenüber dem Vorgängermodell. Der geringe cw-Wert von 0,32 und die kleine Stirnfläche von 1,79 m² ergab einen cw x A-Wert von 0,573 m². Der 911 Carrera (996) bewies mit cw = 0,30 eine signifikante Verbesserung im Luftwiderstandsbeiwert der 911 Baureihe. Die erstmals wassergekühlte Version des 911 hatte eine aerodynamisch sehr wirksame Kühlluftführung mit Kühleranordnung vor den Vorderrädern. 2000 2004 2006 2009 Der Porsche 911 Turbo (996) setzte mit einem cw-Wert von 0,31 neue Maßstäbe. Mit diesem Beiwert wurde eine Geschwindigkeit von 305 km/h erzielt. Erstmalig erhielt ein Serienfahrzeug einen ausfahrbaren Spaltflügel, aerodynamisch deutlich effizienter als der bisherige Heckspoiler. Die cw-Werte des Porsche 911 Carrera (997) lagen je nach Version zwischen 0,28 und 0,29. Trotz größerer Stirnfläche und höherem Kühlluftbedarf konnte der Luftwiderstandsindex cw x A im Vergleich zum Vorgänger auf 0,56 m² reduziert werden. Der beste der Porsche 911-Baureihe. Der Porsche 911 Turbo (997) hatte einen cw=0,31 sowie einen negativen Auftriebsbeiwert von ca=-0,01. Der Spaltflügel wurde größer dimensioniert und dank seiner aerodynamischen Gestaltung kommt er mit einer geringeren Ausfahrhöhe aus. Neu: die Hinterachsbremsbelüftung. Ein Highlight der Porsche Panamera Serie ist der aktive Vier-Wege-Heckspoiler des Porsche Panamera Turbo, der dank optimalem Management von Anstellwinkel und Flächengeometrie höchste Aerodynamik und Performance bringt. Porsche Panamera S cw-Wert: 0,29. Porsche Engineering Magazin 1/2010 Complete Vehicle Boxster Spyder Hut ab! Boxster Spyder als Derivatentwicklung Was und für wen die Ingenieure von Porsche Engineering tätig sind, ist oft streng geheim. Dass wir Porsche Derivate entwickeln können dagegen nicht. Hut ab für den neuen Boxster Spyder! Kompromisslose Offenheit Gesucht wurden: Extreme Wendigkeit und die Fähigkeit, schnell aus der Kurve heraus zu beschleunigen. Dabei sollte das Fahrzeug leicht, stark, konsequent offen und dabei höchst effizient werden. Das Resultat kann sich sehen lassen. Die einzelnen Fachbereiche von Porsche Engineering haben mit dem Boxster Spyder bewiesen, dass Gesamtfahrzeugkompetenz in allen Fachbereichen und Modulkompetenz im Speziellen, gepaart mit schlanken Entwicklungsprozessen, zu einem Derivat führt, das seines Gleichen sucht. Wenn weniger mehr ist Der Boxster Spyder ist mit seinen 1.275 Kilogramm das leichteste Modell der gesamten Porsche-Palette. Dennoch leistet er ganze 320 PS – 10 PS mehr als im Boxster S. Ausgestattet mit dem Porsche-Doppelkupplungsgetriebe (PDK) und Sport Chrono Paket beschleunigt er in 4,8 Sekunden auf 100 Stundenkilometer. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt 267 Stundenkilometer – mit offenem Verdeck. Die Karosserie ist um 20 Millimeter tiefergelegt, was zusammen mit den Gewichtsreduzierungsmaßnahmen eine Absenkung des Schwerpunkts um 25 Millimeter bedeutet. Das sehr sportliche Fahrwerk des Boxster Porsche Engineering Magazin 1/2010 19 Complete Vehicle Boxster Spyder Prozessschritte der Bezugsentwicklung Zuschnittsermittlung ■ ■ ■ ■ Befestigung von losen Verdeckteilen an den Anbauteilen am Fahrzeug Festlegung von Nähten und Konturen Anfertigen von Zuschnittschablonen (Pattern) in Handarbeit Abstimmung aller Zuschnittschablonen hinsichtlich Nahtstrecken und -verläufe Bewährungsprobe ■ ■ ■ Prüfung auf Passgenauigkeit, Funktion und Optik Bezug erfüllt alle technischen und optischen Anforderungen Überprüfung der Verdeckkontur mithilfe von Strakschablonen Beschriftung und Digitalisierung der fertigen Zuschnittschablonen ■ ■ Lagenbild für den Cutter Ermittlung der optimalen Stoffausnutzung und des Stoffverbrauchs Am Anfang der Bezugentwicklung steht die Zuschnittsermittlung. Während der ersten Entwicklungsschleife (trim loop) werden lose Verdeckstoffteile an den Anbauteilen am Fahrzeug mittels Klebeband und Clipsen befestigt, um danach Nähte und Konturen festzulegen. Die Stoffteile werden nacheinander abgenommen und auf Zuschnittschablonen (Pattern) per Handarbeit übertragen. Dann werden die Zuschnittschablonen hinsichtlich Nahtstrecken und Nahtverläufen aufeinander abgestimmt und durch Nahtzugaben, Zwicke und Markierungen ergänzt. Spyder zeichnet sich durch steife und kurze Federn, große Querstabilisatoren an Vorder- und Hinterachse und eine angepasste Abstimmung von Zug- und Druckstufe der vier Stoßdämpfer aus. Heck sucht Deckel Ein für das Fahrzeug wesentliches Erkennungsmerkmal, der Heckdeckel, stellte für das Entwicklungsteam von Porsche Engineering eine besondere Herausforderung dar. Einem verkürzten Produktentstehungsprozess standen lange Werkzeuglaufzeiten entgegen. Die Abmaße von 1,5 Meter auf 1,5 Meter erforderten Erfindungsreichtum speziell auch im Hinblick auf die Lackierung und Fahrzeugendmontage. Durch Simultaneous Engineering wurden schon während der Stylingphase mit ersten CAD-Flächen Berechnungsmodelle, sowohl für Umformsimulationen als auch für statische und dynamische Festigkeitsuntersuchungen, aufgebaut. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden auf Leichtbaupotenzial überprüft und mit den ersten Konzepten der Anschlussbauteile abgeglichen. Entwickler und Designer stimmten notwendige Änderungen gemeinsam ab. Durch diese kompakten Iterationsschleifen konnte ein schnelles Designrelease und eine mit nur einem Monat Abstand folgende Werkzeugfreigabe realisiert werden. Erste Bauteilversuche und Modulerprobungen waren schon zwölf Monate nach Start des Projekts möglich. Begonnen wurde insbesondere mit den Schnittstellen zum Verdeck und der aufwändigen Optimierung von Class-A-Aluminiumaußenhautbauteilen. Für alles offen Hinsichtlich der „Kopfbedeckung“ war schnell klar: Ein offenes Fahrzeugkonzept braucht – wie der Name schon sagt – eigentlich überhaupt kein Dach. Und schon gar nicht ein elektrisches. Wenn, dann ein manuelles. Für dieses sehr sportliche Fahrzeug wurde ein puristi- Complete Vehicle Boxster Spyder Heck mit Hutzen im Carrera GT-Look sches Verdeck, ein sogenanntes „Notverdeck“ entwickelt. Der zweiteilige Aufbau ermöglicht es, das Verdeck als reines Sonnensegel zu verwenden, was ein völlig neuartiges Fahrgefühl vermittelt. Porsche Engineering hat dieses Notverdeck bis zur Serienreife entwickelt, erprobt und freigegeben. Frei gemacht Alle Ziele der Entwicklung wurden realisiert. Resultat ist ein sehr leichtes und in der Bedienung einfaches Softtop, welches dem Fahrer Schutz vor Wind und Regen bietet. Auch der Fahrspaß mit Verdeck kommt nicht zu kurz, es ermöglicht mit montiertem Notverdeck eine freigegebene Höchstgeschwindigkeit von 200 Stundenkilometer. Die technische Besonderheit des Verdecks ist die neuartige Konstruktion. Sie ermöglicht es, das Verdeck optimal zusammenzulegen und im Kofferraum zu verstauen, ohne das Kofferraumvolumen zu verringern. Die Handhabung des manuellen Verdecks ist aufgrund seiner wenigen Anbindungspunkte am Fahrzeug sehr benutzerfreundlich und in kurzer Zeit realisierbar. Das Verdeck wird über den Dachrahmen am Windlauf, über ein Spannseil hinter dem Überroll-Bügel und über die Finnen am Heckdeckel fixiert. Die Kontur wird zusätzlich über ei- nen Spriegel am Überrollbügel bestimmt, was eine elegante Linienführung ergibt. Auch die Art der Materialien wie z. B. Carbon und Aluminium wurden zur Gewichtsoptimierung gewählt. teile und Betriebsmittel beschaffen, sein Lagenbild legen, Arbeits- und Montageanweisung erstellen sowie seine Fertigungslinie aufbauen. Ziel ist stets die optimale Abstimmung zwischen Entwickler und Lieferanten. Das Wesentliche im Blick Die Anforderungen an das Verdeck wurden in der Entwicklung des Verdeckbezuges konsequent verfolgt und umgesetzt. Auf entbehrliche und aufwändige Extras wie den Innenhimmel wurde verzichtet und die Bauteilanzahl minimiert. Der Boxster Spyder ist eine sehr sportliche Variante der Boxster Baureihe. Eine weitere Steigerung des Fahrspaßes und der Fahrdynamik-Performance standen daher an oberster Stelle des Lastenhefts der Fahrwerkentwickler von Porsche Engineering. Zur Erreichung dieses Ziels Vergleich der Z-Radgewichte des Boxster Spyder zu Boxster S Vorderachse Hinterachse 19-Zoll Boxster Spyder Rad zu 18-Zoll Boxster S Rad 19-Zoll Boxster Spyder Rad zu 19-Zoll Boxster S Carrera Sport Rad -3% -2% -9% -12% Als nächster Entwicklungsschritt folgte die Übergabe des Projektes an den Serienlieferanten, dem neben einem elektronischen Schablonensatz ein Anschauungsmuster (Master Sample), die Stückliste und eine ausführliche Nähanleitung und Montageanleitung zur Verfügung gestellt wurde. Mit diesen Informationen konnte der Serienlieferant seine Industrialisierung beginnen und die für die Serienfertigung notwendigen Einzel- wurde dennoch ein für den Kunden ganz wichtiges Merkmal, der Fahrkomfort, keineswegs außer Acht gelassen. Intensive Feinarbeit an Federung und Dämpfung ermöglichte einen sehr gelungen Kompromiss aus Fahrkomfort und Fahrdynamik. Gegenüber dem Basismodell wurden beim Boxster Spyder einige wesentliche Fahrwerksveränderungen vorgenommen, mit dem die Entwickler genau richtig liegen. Zentrales Merkmal Porsche Engineering Magazin 1/2010 21 Complete Vehicle Boxster Spyder Leicht, effizient und offen ist ein um 20 Millimeter tiefergelegtes Sportfahrwerk mit konventioneller Dämpfung. Hinzu kommt eine serienmäßig verbaute mechanische Hinterachsquersperre, die für die Basismodelle nur als Option angeboten wird. Im Rahmen der Leichtbauzielsetzung wurden Räder der Größen 8,5J x 19“ und 10J x 19“ in einem eigenständigen gewichtsoptimierten Design entwickelt. Serienmäßig werden Sommerreifen der Dimension 235/40 R19 und 265/35 R19 verbaut. Easy going Die Räder sind als Aluminium-Gussräder in Flow-Forming-Technologie ausgeführt. Porsche Engineering war verantwortlich für die komplette Entwicklung der Bauteile. Im Weiteren wird eine Ge genprüfung und Bewertung der FE-Rechnung vom Zulieferer vorgenommen sowie die Koordination und Überwachung von dessen Entwicklungsablauf sowie sämtlicher externer und interner Prüfungen, die zur Bemusterung und Freigabe dienen. Das Ergebnis dieser hervorragenden Detailoptimierung ist ein reduziertes Rad- und damit auch Z-Radgewicht. Die Fahrdynamikauslegung des Boxster Spyder profitiert von den hervorragenden dynamischen Fahrwerkseigenschaf- 22 Porsche Engineering Magazin 1/2010 ten des Basismodells. Die Absenkung der Trimmlage ergab weiteres Potenzial durch einen niedrigeren Schwerpunkt. Aufgrund der 20 Millimeter Tieferstellung, der geänderten Fahrzeugmasse und den fahrdynamischen Anforderungen wurden die Tragfedern neu ausgelegt. Die Steifigkeiten ergeben in Konstruktionslage eine steigende Aufbaueigenfrequenz von Vorder- zur Hinterachse. Dies reduziert die Nickempfindlichkeit beim Überfahren von Wellen und ermöglicht einen schnelleren Querbeschleunigungsaufbau. Kern der Fahrdynamikauslegung ist die Auslegung der Stoßdämpferkennungen. Spezielles Augenmerk wurde auf eine hohe dynamische Wankabstützung, eine möglichst geringe dynamische Radlaständerung für optimale Traktion an der getriebenen Achse und ein schnelles An sprechverhalten beider Achsen für ein spontanes Einlenkverhalten gelegt. Durch das Applizieren eines sehr ausgeglichenes Verhältnis von Zug- und Druckdämpfung wurden diese Anforderungen umgesetzt. Die Stabilisatoren wurden gezielt für eine möglichst wanksteife und neutrale Wankratenverteilung ausgelegt. Das Ergebnis dieser Fahrwerkabstimmung ist ein sehr agiles und präzises Fahrverhalten mit einer ausgeprägten Neutralität zur Ereichung maximaler Querbeschleunigung gepaart mit klassenüblichem Fahrkomfort. Die Aluminium-Gussräder sind in Flow-Forming Technologie ausgeführt. Drivetrain Luftfedersysten Gut gefedert – das Luftfedersystem des Porsche Panamera Mit dem aktiven Luftfederfahrwerk des neuen Porsche Panamera ist es den Porsche Ingenieuren gelungen, die bestmögliche Abstimmung zwischen Fahrdynamik und Komfort zu erreichen. Komponenten und Bauteile des Luftfedersystems Der neue Porsche Panamera bietet dem Fahrer erstmals die Möglichkeit, frei zu wählen, ob er mit einem komfortabel sportlich oder betont dynamisch abgestimmten Fahrzeug unterwegs sein will. Den Ingenieuren ist es gelungen, ein gleichermaßen komfortables als auch sportliches Fahrwerk über das bislang bekannte Leistungsvermögen hinaus mit einem einzigen System darzustellen. Um die für Porsche charakteristischen und traditionellen Fahreigenschaften zu erfüllen, wurden beim Fahrwerk und den Fahrwerksystemen des neuen Porsche Panamera wichtige Leitlinien erstellt: maximale Fahrdynamik, ausgezeichnete Traktion und exzellente Beherrschbarkeit. Ebenfalls stehen der Fahrspaß und die Agilität des Fahrzeugs ganz oben auf der Anforderungsliste. Komponenten, die zusammenspielen Das von Grund auf neu entwickelte Luftfedersystem in Leichtbauweise besteht aus vier Luftfedern mit schaltbarem Zusatzvolumen zur Veränderung der Federrate. Zusätzlich verfügt es über ein Luftversorgungssystem mit Kompressoraggregat, Druckspeicher und Magnetventil- block. Um die Komponenten zu vervollständigen, kommen vier Höhensensoren, ein Drucksensor, ein Temperatursensor, drei Aufbaubeschleunigungssensoren sowie ein Steuergerät für das Luftfedersystem und Porsche Active Suspension Management System (PASM) hinzu. Zum Luft rauslassen Eine grundlegende Neuerung stellt die Luftversorgungsanlage dar, die Druck luft für das Luftfedersystem zur Verfügung stellt. Charakteristisch hierfür ist das geschlossene Funktionsprinzip. Porsche Engineering Magazin 1/2010 23 Drivetrain Luftfedersystem In geschlossenen Systemen bleibt das Energieniveau im Fahrzeug erhalten, sodass sich einige prinzipbedingte Vorteile ergeben. In einem offenen System wird die Luft aus der Umgebung in einen Speicher gefüllt. Aus diesem wird die Luftfeder bei Anheben des Fahrzeuges oder bei einer Zuladung befüllt. Beim Reduzieren der Beladung oder zum Absenken des Fahrzeuges wird Luft in die Umgebung abgelassen. In einem geschlossenen System wird die für die Regelvorgänge erforderliche Luftmenge von einem Speicher in die Luftfedern und zurück gefördert. Die im geschlossenen System herrschenden sehr geringen Druckunterschiede erzeugen einen deutlich verbesserten Wirkungsgrad. Zusätzlich bietet das geschlossene System eine Energieredu zierung auf rund ein Drittel und eine Verkürzung der Kompressorlaufzeit auf etwa ein Viertel und dies bei überlegener Regelgeschwindigkeit, was bei offenen Funktionssystemen nicht der Fall ist. Die geschlossene Luftversorgung und der speziell für diese Anwendung ent- Kompressor für das geschlossene Luftfedersystem wickelte Kompressor, werden im Panamera erstmalig bei einem europäischen Premium-Hersteller in einem Oberklasse Fahrzeug verwendet. Nach allen Regelungen der Kunst Die schaltbaren Federraten setzen sich hauptsächlich aus einem in die Luftfedern integrierten, neu entwickelten Ventil und einer speziell auf die Anforderungen des Porsche Panamera entwickelten und abgestimmten Regelstrategie zusammen. Zur Federratenschaltung wurde von den Porsche Ingenieuren eine komplexe Regelstrategie entwickelt, da nicht nur die Anwahl durch den Fahrer, sondern auch Luftfederbein an der Vorderachse Stützlager Zusatzfeder Schaltventil Zusatzvolumen Luftfederbalg (Feder) PASM-Stoßdämpfer 24 Porsche Engineering Magazin 1/2010 Großes Leichtgewicht Schaltbares Luftvolumen Basis Luftvolumen Außenführung der momentane Fahr- und Fahrzeugzustand Einfluss auf den Schaltprozess hat. Zusätzlich zu den horizontal-dynamischen Vorgängen werden auch die vertikal-dynamischen Bewegungen mit einberechnet, um den idealen Umschaltzeitpunkt zu bestimmen, dessen Optimum stets in der aktuellen Niveau-Soll-Position liegt. Dazu ist unter anderem eine Erkennung von aufbau- und raddominanten Signalanteilen erforderlich, die je nach Auftreten unterschiedliche Strategien zur Feder ratenverstellung zur Folge haben. Darüber hinaus werden zahlreiche Sonderfälle, beispielsweise die Erwärmung des Luftvolumens während der Fahrt, von der Schaltstrategie berücksichtigt. Ziel dieser Regelung ist, dass das Fahrzeug auch im Sport-Plus-Modus ein immer identisches, für den Fahrer bekanntes und vorhersehbares Fahrverhalten aufweist. Faltenbalg Bei der Konstruktion der Luftfedern ist es den Porsche Ingenieuren gelungen, die hohe Spreizung der Federraten mit einer kompakten Bauform zu vereinen. Wesentlicher Faktor dabei war die Entwicklung eines Zusatzvolumen-Ventils, das sich gegenüber dem aktuellen Stand der Technik durch kleinere Abmessungen Drivetrain Vorderachse Porsche Panamera Turbo und ein geringeres Gewicht auszeichnet. Unterstützt wird die leichtgewichtige Konstruktion durch eine Auslegung der Luftfedern, die zu einer Minimierung der benötigten Luftvolumina führt. Neben der großen Spreizung und dem geringen Bauteilgewicht war es von großer Bedeutung für die Luftfedern, ein für diese Fahrzeugklasse sehr komfortables Federungs- und insbesondere Anfederverhalten zu erreichen, das entscheidend für den Komforteindruck ist. Diese Herausforderung wurde gemeistert, indem sehr dünnwandige Luftfederbälge mit entsprechend ausgewählten Gummimischungen in Kombination mit einer dünnwandigen Aluminium Außenführung eingesetzt wurden. Die Vorderachse ist eine Doppelquerlenker-Achse, bei der die Luftfeder inklusive Schaltventil und Zusatzvolumen zusammen mit dem Dämpfer eine kompakte Einheit bildet. In der Mehrlenkerhinterachse sind der Dämpfer und die Luftfedereinheit getrennt angeordnet. Trotz sehr eingeschränkten Bauraumes konnte eine freistehende Luftfeder (Luftfeder ist nicht koaxial auf dem Dämpfer angeordnet) mit integriertem Zusatzvolu- Luftfedersystem Hinterachse Porsche Panamera Turbo men und Schaltventil entwickelt werden. Eine weitere Besonderheit der Hinterachsluftfeder ist, dass erstmalig eine freistehende Luftfeder mit Außenführung zur Optimierung des Komfortverhaltens zum Einsatz kommt. Durch den konsequenten Einsatz von Kunststoff konnte das Gewicht des Luftfedermoduls entscheidend gesenkt werden. Richtig gesteuert Freischwimmer inklusive Strategisch geregelt Die Porsche Ingenieure entwickelten gemeinsam mit dem Entwicklungs- und Systemlieferanten einen Kompressor speziell für die Anwendung in einem geschlossenen Luftfedersystem. Elektromotor, Verdichter, Trockner und Umschaltventile sind zu einem Modul integriert worden. Das bietet gegenüber offenen Luftfedersystemen einen Gewichtsvorteil von rund einem Kilogramm. Das Luftversorgungssystem ist wassergeschützt und komplett wartungsfrei. Zur Ergänzung von Leckagen und zum Ausgleich von hohen Temperaturschwankungen wird Luft aus der Umgebung nachgefüllt. Um Vereisungen zu entgehen, wurde von den Entwicklern eine komplexe Regelstrategie entwickelt, die es ermöglicht, die Luft zu trocknen. Die einzelnen Softwaremodule sind modular aufgebaut und so konzipiert, dass diese in Folgeprojekten wieder verwendet werden können. Bereits vor Erstellung einer ECU-Software kann der Softwareentwickler frühzeitig mithilfe von MIL (Modell-in-the-Loop) oder SIL (Software-in-the-Loop) die Funktionsfähigkeit seines Moduls oder Komponente PCgestützt simulieren oder mithilfe der entsprechenden Hardware (zum Beispiel einer Autobox) direkt im Fahrzeug testen, ohne auf die Erstellung einer kompletten ECU-Software angewiesen zu sein. Dies führte zu einer deutlich verkürzten Entwicklungszeit und gewähr leis tet eine hohe Flexibilität bei Änderungen in der Programmierung und im Entwicklungsprozess. Aufgrund des großen Systemumfangs und der Vielzahl an Leistungsendstufen des Porsche Panamera-Luftfedersystems entwickelte Porsche eine neue Steuergeräte-Hardware-Plattform. Dasselbe Steuergerät wird als Variante auch für das PASM-System ohne Luftfeder eingesetzt. Porsche Engineering Magazin 1/2010 25 Drivetrain Schaltkraftsimulator Schaltkraft wird spürbar Einen optimalen Schaltkomfort und ein markentypisches Schaltgefühl sicherzustellen – das sind Anforderungen, auf die Porsche Engineering seit eh und je ein besonderes Augenmerk legt. Von Porsche Engineering entwickelter Schaltkraftsimulator der 2. Generation bietet erweitertes Anwendungsspektrum Sowohl in der Eigen- als auch der Kundenentwicklung setzt Porsche Engineering seit 2005 einen selbst entwickelten Simulator, die erste Generation, ein, der die Schaltkraft eines beliebigen Getriebes bereits in der frühen Konzeptphase fühlbar macht. Dies ermöglicht, wertvolle Entwick lungszeit und Kosten zu sparen. onen. Seit der Fertigstellung des ersten Schaltkraftsimulators bei Porsche können Erfahrungen aus dem Versuch und die variable Möglichkeit der Simulation miteinander verknüpft werden. Bereits vor der Verfügbarkeit erster realer Prototypen kann die Charakteristik des „Schaltens“ gespürt werden, subjektiv bewertet und erste Optimierungen definiert werden. Noch vor wenigen Jahren beruhte die Definition neuer Fahrzeugschaltungen in frühen Entwicklungsstadien fast ausschließlich auf der Erfahrung weniger Ingenieure und nur vereinzelt auf reinen Simulati - Der Simulator wird mit maßstabsgetreuen Sitzkisten kombiniert, mit denen die jeweilige Fahrerumgebung fahrzeugspezifisch nachgebildet wird. Die Testperson nimmt so ihre tatsächliche Position 26 Porsche Engineering Magazin 1/2010 im Fahrzeug ein. Einflüsse aus der Ergonomie auf den Schaltvorgang werden beim Schaltkraftsimulator durch die realistische Sitzposition mit berücksichtigt. Eine Echtzeit-Simulations-Software bildet die Getriebeschaltung ab. Dabei werden neben schaltspezifischen Parametern auch die Einflüsse des Fahrzeugs auf das Getriebe berücksichtigt, zum Beispiel durch die Aggregatlager oder die Seitenwellen. Die Schaltkräfte werden in Echtzeit berechnet und durch spezielle Elektromotoren am Handschalthebel spürbar gemacht. Die Auswirkungen feinster Drivetrain Schaltkraftsimulator Veränderungen der computergestützten Parameter sind sofort am Handschalthebel fühlbar. Entspricht die gefühlte Charakteristik nicht den Wünschen, können die Kräfte, Wege und Geometrien der Schaltung per Mausklick in Echtzeit neu definiert und optimiert werden. Das von Porsche Engineering entwickelte System unterstützt Fahrzeugingenieure bereits in der Konzeptphase bei der Definition der gewünschten Kraftverläufe. So lässt sich der Schaltkomfort zu einem frühen Projektstand objektiv und reproduzierbar bewerten. Darüber hinaus kann in jeder Entwicklungsphase unter gleichen Rahmenbedingungen überprüft werden, ob die gewünschte Schaltcharakteristik noch gehalten werden kann, ohne dass ein Getriebeprototyp eingesetzt werden muss. Mit den Erfahrungen aus einer Vielzahl von Kundenentwicklungsprojekten und Porsche-internen Einsätzen wurde dieses Jahr die zweite Generation des PorscheSchaltkraftsimulators fertiggestellt und bereits erfolgreich bei der Sportwagenentwicklung in Betrieb genommen. Durch die deutlich höhere Rechenleistung des neuen Simulators in Verbindung mit einem neu entwickelten Verfahren zur Rechenzeitoptimierung ist es jetzt möglich, in der klassischen Schaltsimulation (Offline/PC) und auf dem Schaltkraftsimulator (Echtzeithardware) die gleichen Modelle zu betreiben. So können hochgenaue Modelle der Sperrsynchronisierung eingesetzt werden, die bisher nur in der Offline-Simulation zum Tragen kamen. Darüber hinaus wird durch die Vereinheitlichung der Modelle der Aufwand für die Erstellung des Echtzeitmodells deutlich reduziert. Aktuatorik der 2. Generation Doch nicht nur die Rechenleistung der Echtzeiteinheit wurde verbessert. Während die Aktuatoren der ersten Generation auf Komfortschaltungen ausgelegt waren, ist die zweite Generation der Simulatoren dazu in der Lage, auch Kräfte zu erzeugen, die erst bei sehr sportlichen Schaltungen auftreten. Hierzu kommen spezielle rotatorische Elektromotoren zum Einsatz, die exklusiv für Porsche Engineering entwickelt wurden. In Schaltrichtung werden zwei dieser Motoren parallel betrieben, um maximale Kräfte bei gleichbleibend hoher Dynamik stellen zu können. In Wählrichtung gibt ein Motor die berechneten Kräfte aus. Insgesamt bietet der vollständig neu entwickelte Schaltkraftsimulator der zweiten Generation ein deutlich erweitertes Anwendungsspektrum. Neben der Rastierkraftauslegung in Schaltrichtung und der Beurteilung der Schaltimpulse können Schaltstörungen mit verbesserter Genau- igkeit dargestellt werden; egal, ob es sich dabei um doppelte Druckpunkte oder um Schaltkratzen bei Tieftemperatur beziehungsweise aufgrund von Schwingungen im Triebstrang handelt. Zusätzlich zur Schaltrichtung sind kombinierte Untersuchungen mit der Wählrichtung möglich, wie zum Beispiel der Einfluss verschiedener Wählkraftverläufe und Kulissenkonturen auf die Schrägschaltbarkeit. Auch Schlagsperrenkräfte lassen sich auf Knopfdruck spürbar machen und abstimmen. Der Schaltkraftsimulator bietet den Vorteil, dass nicht nur fertig konstruierte Komponenten „zum Leben erweckt“ werden können. In der Simulation ist es möglich, Ideen und Konzepte subjektiv zu beurteilen, von denen bisher nur eine grobe Funktionsbeschreibung existiert. Dadurch ist es möglich, schnell erfolgversprechende Konzepte zu identifizieren und dann zielgerichtet mit der Detailkonstruktion und Umsetzung in der Hardware zu beginnen. Porsche Engineering Magazin 1/2010 27 Hier erfahren Sie mehr – www.porsche-consulting.com. Es gibt viele Möglichkeiten, eine Entwicklung zu optimieren. Mehr als 2 wären aber Verschwendung. Entwicklungsleistung: Porsche Engineering. Entwicklungsprozess: Porsche Consulting.
