Voertuigdynamica

Voertuigdynamica is het vakgebied dat het gedrag van motorvoertuigen bestudeert als reactie op krachten en momenten die ontstaan door banden, ophanging, aandrijving, remmen en aerodynamica. Het omvat longitudinale dynamica (acceleratie en remmen), laterale dynamica (sturen en kanteling in bochten) en verticale dynamica (ride- en dempingsgedrag). Het doel is inzicht te verkrijgen in prestaties, veiligheid en comfort en dit vertaalt zich naar ontwerpprincipes, testmethoden en regelalgoritmen.

Longitudinale dynamica behandelt tractie, acceleratie, remkracht en brandstof- of energie-efficiëntie, onder invloed van massa, rolweerstand en aerodynamische weerstand. Latterale dynamica gaat over bochtenwerk, stuurkarakteristiek, sliphoek en de maximale krachten die de banden kunnen overbrengen. Bandmodellering, met slip- en hoekafhankelijkheid, is centraal en wordt vaak voorgesteld met het Pacejka-model. Verticale dynamica beschrijft bandencontact en onregelmatigheden, die het rijcomfort beïnvloeden.

Ophanging en demping bepalen het contact tussen wagen en weg en dragen bij aan stabiliteit, wendbaarheid en comfort. Aerodynamica beïnvloedt downforce, weerstand en stabiliteit bij snelheid. Driveline- en remsystemen, zoals ABS, ESP/ESC en tractiecontrole, leveren actieve veiligheid door dynamische grenzen af te dwingen. Moderne voertuigen gebruiken sensoren (bijv. IMU, wielslipsensoren) en regelalgoritmen om de dynamiek te monitoren en aan te sturen.

Modellering en simulatie variëren van eenvoudige point-mass- en fietsmodellen tot geavanceerde multibody-dynamica en tyre models; ze worden toegepast in ontwerp, voertuigsimulaties en hardware-in-the-loop-tests. Toepassingen bevinden zich in voertuigontwikkeling, veiligheidssystemen, rijsituatie-analyse en autonome rij.