Reul remmen en (semi-)actieve demping

De vering en demping van (voertuigen en dus ook) motorfietsen is een van de belangrijkste factoren voor veiligheid en comfort. Er is wel altijd sprake geweest van een uitruil tussen comfort en veiligheid, de rijeigenschappen van het voertuig. Om deze uitruil overbodig te maken zijn verstelbare schokdempers ontwikkeld. Handmatig verstelbare dempers hebben maar enkele instellingen. Tegenwoordig kunnen actieve dempers continu en oneindig variabel ingesteld worden tijdens de rit.

In noodgevallen schakelen stuurprogramma’s van actieve dempers naar passieve harde demping om wielbelastingsoscillaties tijdens de noodmanoeuvre te verminderen. Uit recent onderzoek blijkt dat de remweg in een noodstop kan worden verkort met een “MiniMax-regelaar” in plaats van de passieve harde demping.

Reul onderzoekt of de regelstrategie voor de MiniMax-regelaar kan worden overgezet naar een motorfiets.

[Redactie Mosac.eu: de MiniMax dempingsregelaar is ontwikkeld bij de Technische Universiteit van Darmstadt, zie:
Tobias Niemz, Reducing Braking Distance by Control of Semi-Active Suspension, Dissertation, Fachbereich Maschinenbau der Technischen Universtät Darmstadt, Darmstadt, 2006
waarin hij een regelalgoritme voorstelt voor semi-actieve wielophanging ten einde de remafstand van auto’s te verminderen. Niemz gebruikt actief geregelde schokdempers om de verticale dynamiek tijdens een ABS remming te controleren.

Je kunt Niemz' proefschrift inzien bij de Bibliotheek van de TU Darmstadt]

Het rapport van Reul ter zake heet:
Marcus Reul, Patrick Seiniger, Hermann Winner,
Reducing braking distance of cars and motorcycles by control of semi-active suspension without ABS interaction,
Chair of Automotive Engineering, TU Darmstadt, Germany, 2008.

Met de huidige ABS systemen kan, hoewel dat wel gewenst is voor optimale hechting, geen constante wielslip worden gehandhaafd tijdens het hele remproces.
De door de banden op het wegdek overgebrachte remkracht wordt bepaald door de wielslip, die op zijn beurt door drie grootheden wordt bepaald: het remkoppel, de dynamische belasting van het wiel en en de maximum hechtingscoëfficient tussen band en wegdek.
Van deze grootheden wordt alleen het remkoppel (product van de effectieve straal van de remschijf en de door de remblokken daarop uitgeoefende remkracht) geregeld door het ABS, via de remdruk. De relatie tussen wielslip en hechtingscoëfficient is niet lineair. Daarnaast vertoont het wegdek altijd hechtingsvariaties. Bij kleine slipvariaties verandert ook de hechting.

Ook de dynamische belasting van het wiel verandert voortdurend doordat het wegdek niet volkomen egaal is en door duikbewegingen van het voertuig. Wielslipvariaties veroorzaken een lagere gemiddelde hechtingscoëfficient en dus een langere remweg.

Andersom: naarmate wielsliposcillatie kan worden verminderd, zal de gemiddelde remkracht toe- en de remweg afnemen. Hiervan uitgaande ontwikkelde men een actieve demperregeling om de remweg te verminderen. De dynamische wielbelasting kan worden beïnvloed door te schakelen tussen harde en zachte demping. Is de demper in compressie dan kan, door van zachte naar harde demping te schakelen, de wielbelasting tijdelijk worden verhoogd. Is de demper in extensie, dan kan de wielbelasting worden verhoogd door van harde naar zachte demping te schakelen.

De in Darmstadt ontwikkelde MiniMax actieve demperregeling vermindert remwegen aanzienlijk, zelfs terwijl geen informatie-uitwisseling tussen de ABS-regelaar en de demperregeling plaats heeft. De MiniMax regeling is zeer robuust, in de zin dat verschillende bandtypes, aanvangssnelheden, oneffenheid van het wegdek en hechtingswaarden geen grote invloed hebben op de werking van het systeem. Verwacht wordt dat een latere koppeling tussen het remsysteem en het dempingsregelsysteem nog verdere verbeteringen zal laten zien.

Motorfietsen

Terwijl de ongevalstatistiek voor auto’s in heel Europa alleen maar verbetert, neemt het aandeel van motorrijders in het aantal verkeersdoden toe.
Actieve demperregeling voor motorfietsen zou het aantal doden en gewonden kunnen verminderen door vermindering van remwegen bij noodstops.
Reul controleerde met een simulatiemodel of toepassing van een MiniMax regelsysteem op motorfietsen zou werken. De resultaten beloven een gelijke- of zelfs grotere reductie van remwegen dan bij auto's, met een iets ingewikkelder regelaar vanwege de onderlinge beïnvloeding van beide wielen. Het plan is dat er in Darmstadt onderzoek zal worden gedaan naar actieve dempingsregeling voor motorfietsen.