Wie lässt sich Fahrdynamik nicht nur isoliert, sondern als Gesamtsystem verstehen – und das unter realen Fahrbedingungen? Genau dieser Fragestellung widmet sich ein gemeinsames Projekt mit dem Formula Student Team der Hochschule Esslingen.
Ziel ist es, sämtliche relevanten Parameter der Fahrdynamik ganzheitlich, synchron und dynamisch auf der Strecke zu erfassen. Während klassische Methoden häufig auf Prüfstände wie K&C oder Dämpferprüfstände beschränkt sind, bildet dieser Ansatz das reale Fahrzeugverhalten in seiner gesamten Komplexität ab.
Im Zentrum steht die Kombination mehrerer komplementärer Sensorsysteme:
Der optische Geschwindigkeitssensor OMS ermöglicht eine hochpräzise Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit in Längs- und Querrichtung. Je nach Montageposition lässt sich daraus der Schwimmwinkel des Fahrzeugs (Montage am Schwerpunkt) oder der Schräglaufwinkel einzelner Reifen (Montage an der Achse) bestimmen – beides zentrale Größen zur Beschreibung der Fahrdynamik.
Ergänzt wird dies durch das Höhenmesssystem HMS. Mit drei Laserdistanzsensoren lassen sich Nick- und Wankbewegungen hochaufgelöst erfassen. Alternativ kann das System mit jeweils zwei Sensoren pro Rad den dynamischen Sturz relativ zur Fahrbahn bestimmen – ein entscheidender Einflussfaktor für den Reifenkontakt und die resultierenden Kräfte.
Das dritte zentrale Element ist der Radpositionssensor WVS (Wheel Vector System). Dieser misst die Bewegung des Rades relativ zum Chassis in allen drei Raumrichtungen sowie Lenk- und Sturzwinkel. Damit wird die tatsächliche Radführung unter dynamischen Bedingungen sichtbar – inklusive aller elastokinematischen Effekte, die im realen Fahrbetrieb auftreten.
Ein weiterer Baustein ist der Einsatz von Wheel Force Transducern (WFT). Diese ermöglichen die direkte Messung der am Rad wirkenden Kräfte und Momente in allen sechs Freiheitsgraden. Damit wird die Schnittstelle zwischen Reifen und Fahrzeug vollständig quantifizierbar: Längs-, Quer- und Vertikalkräfte sowie die zugehörigen Momente lassen sich unter realen Fahrbedingungen hochdynamisch erfassen. In Kombination mit den Schräglaufwinkeln aus dem OMS sowie den kinematischen Größen aus WVS und HMS ergibt sich ein konsistentes Gesamtbild der Kraftentstehung am Reifen. Dies erlaubt ein deutlich tieferes Verständnis des Reifenverhaltens und eine fundierte Validierung von Reifenmodellen und Fahrzeugsimulationen.
Erst durch die Verknüpfung dieser Systeme entsteht ein vollständiges Bild: von der Reifeninteraktion über die Fahrzeugbewegung bis hin zur resultierenden Elastokinematik.
Ein besonderer Fokus des Projekts liegt darauf, Lösungen für unterschiedliche Anwendungsfälle und Budgets aufzuzeigen – von kosteneffizienten Setups für Formula Student Teams bis hin zu hochpräzisen Messketten auf OEM- oder Motorsportniveau.
Neben der Sensorik betrachten wir auch die praktische Umsetzung: Integration am Fahrzeug, Kalibrierstrategien für reproduzierbare Daten und die konsistente Verknüpfung der unterschiedlichen Messgrößen.
Der Mehrwert entsteht in der Datennutzung: Die Messdaten ermöglichen es, das Fahrzeug direkt zu optimieren – etwa durch ein besseres Verständnis von Reifenverhalten, Fahrwerksabstimmung oder Regelungsstrategien. Gleichzeitig dienen sie als Referenz zur Validierung von Simulationen, was Entwicklungszyklen verkürzt und fundiertere Entscheidungen ermöglicht.
Das Projekt zeigt einen klaren Entwicklungsschritt: weg von isolierten Prüfstandsbetrachtungen hin zu einer integrierten, datengetriebenen Analyse der Fahrdynamik im realen Fahrbetrieb.
Ürigens: Benni Stauder wird dieses Thema auf der Automotive Testing Expo 2026 in Stuttgart in einem Fachvortrag vorstellen: „From High-Precision Measurements to Faster Lap Times – Holistic Vehicle Dynamics Analysis in the Vehicle“. Weitere Details zum Programm folgen.