Porsche Engineering Magazin - Exklusive Einblicke Gut gefedert
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Ausgabe 1/2010 Porsche Engineering Magazin Exklusive Einblicke Gut gefedert In die Technikhighlights des Mit dem Luftfedersystem des Boxster Spyder Panamera Air-Geiz bei Porsche Intelligentes Licht von Porsche Aero-Dynamik im Fokus Sorgt für weniger Unfälle
Inhalt
Editorial 3
Über Porsche Engineering 4
Fahrzeugleitsysteme 5
Ermöglichen reproduzierbare Fahrversuche
Intelligentes Licht 8
Sorgt für weniger Unfälle
Maximaler Wirkungsgrad 11
Für eine geräuschoptimale Verzahnung
Autodieben auf den Fersen 14
Mit dem Porsche Vehicle Tracking System
Air-Geiz bei Porsche 16
Die Aero-Dynamik im Fokus
Hut ab! 19
Der Boxster Spyder
Gut gefedert 23
Mit dem Luftfedersystem des Panamera
Für Schnellschalter 26
Schaltkraft spürbar erleben
2 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 Wir wahren stets die Geheimhaltung un-
Ingenieure jeden Tag ein Stück Zukunft. serer externen Kundenprojekte. Um Ih-
Gehen Sie mit uns auf eine kleine Reise nen dennoch einen Einblick in unsere
durch unsere Entwicklungsarbeit und erle- Fahrzeugentwicklung geben zu können,
ben Sie unsere tägliche Faszination und stellen wir Ihnen zum Thema Derivatent-
unser Leistungsverständnis hautnah. wicklung heute ein internes Highlight
vor: den neuen Boxster Spyder, der mit
Indem wir zum Beispiel Fahrzeugleit - seiner Leichtigkeit einen neuen Bench-
systeme entwickeln, die reproduzierbare mark setzt. Federleicht aber vor allem
Fahrversuche ermöglichen und somit gut gefedert geht es dann direkt weiter
nicht nur verlässliche Ergebnisse, son- mit einer Vorstellung des Luftfedersy-
dern vor allem Zeit und Kosten in der Ent- stems des Panamera.
wicklung sparen.
Genießen Sie diese und weitere High-
Zur Zukunftsgestaltung gehört ebenso lights aus der Porsche Entwicklung.
das Thema Sicherheit. Im Lichtblick die-
ser Ausgabe stehen daher unsere intelli- TIPP: Unter www.porsche-engineering.de/
genten Lichtsysteme. Erfahren Sie mehr Kundenmagazin können Sie unser Maga-
darüber, wie Porsche Engineering damit zin auch online lesen.
zur Reduzierung von Verkehrsunfällen
beiträgt. Wir wahren stets die Geheim- Viel Spaß bei dieser Ausgabe wünschen
haltung unserer externen Kundenprojek- Ihnen
te. Dazu leistet das Vehicle Tracking Sy-
stem von Porsche den entscheidenden Ihr Malte Radmann und Dirk Lappe
Beitrag. Geschäftsleitung Porsche Engineering
Porsche Engineering Magazin 1/2010 3
Impressum
Über Porsche Engineering News
Bei Porsche Engineering tüfteln Ingeni- bilentwickler? Oder ziehen Sie einen spe- Wechsel in der Geschäftsfüh-
eure für Sie an neuen, ungewöhnlichen zialisierten Systementwickler vor? Wir rung bei Porsche Engineering
Ideen für Fahrzeuge und industrielle Pro- bieten unseren Kunden beides – da
dukte. Im Auftrag von Automobilherstel- Porsche Engineering an der Schnittstelle Bei der Porsche Engineering Group
lern und Zulieferern entwickeln wir viel- beider Bereiche arbeitet. Das Wissen von GmbH und Porsche Engineering Ser-
fältige Lösungen – von der Konzeption Porsche Engineering läuft gebündelt in vices GmbH wurde Malte Radmann
einzelner Komponenten über die Ausle- Weissach zusammen – und ist doch welt- zum 1. Oktober 2009 zum Vorsit -
gung komplexer Module bis hin zur Pla- weit verfügbar. Selbstverständlich auch z en den der Geschäftsführung er-
nung und Durchführung von Gesamt- bei Ihnen direkt vor Ort. Egal, wo wir ar- nannt. In den beiden Tochtergesell-
fahrzeugentwicklungen, einschließlich beiten, wir bringen stets ein Stück Porsche schaften folgte er auf Dr. Peter
Serienanlaufmanagement. Das Beson- Engineering mit. Wenn Sie mehr über uns Schäfer, der zeitgleich zur Dr. Ing. h.
dere daran: All das geschieht mit dem erfahren möchten, dann fordern Sie unsere c. F. Porsche AG wechselte und dort
Know-how eines Serienherstellers. Sie Imagebroschüre per E-Mail an: die Leitung der Hauptabteilung Ent-
benötigen für Ihr Projekt einen Automo- info@porsche-engineering.com wicklung Fahrwerk übernommen hat.
Malte Radmann war bereits bisher
Mitglied der Geschäftsführung bei-
der Tochtergesellschaften und Lei-
ter 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 ver-
antwortlich war und nun die Posi-
tion des technischen Geschäftsfüh-
rers erhalten hat.
Impressum • Porsche Engineering Magazin Porsche Engineering Magazin
auch online
Herausgeber Redaktionsleitung
Porsche Engineering Group GmbH Nicole Möller
Unser Porsche Engineering Magazin
Anschrift Gestaltung: Machart–Design, Stuttgart
Porsche Engineering Group GmbH Repro: Piltz Reproduktionen, Stuttgart können Sie auch bequem online le-
Porschestraße Druck: Leibfarth&Schwarz, Dettingen/Erms
D-71287 Weissach Übersetzung: TransMission Übersetzungen, sen: www.porsche-engineering.de/
Stuttgart Kundenmagazin
Tel. +49 711 911 - 8 88 88
Fax +49 711 911 - 8 89 99 Alle Rechte vorbehalten. Nachdruck, auch auszugs-
weise, nur mit Genehmigung des Herausgebers. Für
E-Mail: info@porsche-engineering.de die Rücksendung unverlangt eingegangener Fotos,
Internet: www.porsche-engineering.de Dias, Filme oder Manuskripte kann keine Gewähr
übernommen werden.
Porsche Engineering ist eine 100%ige Tochterge-
sellschaft der Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG
4 Porsche Engineering Magazin 1/2010
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 Steuereinheit HMI-Modul
Bei der Funktionsentwicklung und Er- fahrer in diesem Zusammenhang zu un- zentrale Modul und Herzstück ist die
probung verschiedener Systeme im Auto- terstützen, hat Porsche Engineering ein Steuereinheit, an der die weiteren Kom-
mobilbereich wie beispielsweise bei den spezielles Fahrzeugleitsystem (FLS) ent- ponenten wie das Differential Global Posi-
Fahrerassistenzsystemen kommt es dar- wickelt. Die Basisversion des Fahrzeug- tioning System (DGPS)- und das Kommu-
auf an, ein definiertes Testszenario repro- leitsystems besteht aus mehreren mo- nikations- und Human Machine Interface
duzierbar zu durchfahren. Um den Test- dular aufgebauten Komponenten. Das (HMI)-Modul angeschlossen sind.
Porsche Engineering Magazin 1/2010 5
Electrics & Electronics Fahrzeugleitsysteme
Der modulare Aufbau mit definierten höhere Genauigkeiten zu erreichen, wird ten wie GPS-Koordinaten ausgetauscht
Schnittstellen bietet dabei mehrere Vor- ein sogenannter Differential GPS (DGPS)- werden. Das Slave-Fahrzeug übermittelt
teile: Die Module können kundenspezi- Empfänger eingesetzt. Diese Empfän- zum Beispiel seine Ist-Daten an den Mas-
fisch beziehungsweise projektspezifisch ger erreichen eine höhere Genauigkeit, ter, der mithilfe seiner Ist-Daten den re-
angepasst werden. Zusätzlich kann das indem sie das Standard-GPS-Signal kor- lativen Abstand zwischen zwei Fahrzeu-
Basissystem mit weiteren Komponen- rigieren oder besser auswerten. Es gibt gen berechnet.
ten, wie die Anbindung an den Fahrzeug- eine Vielzahl verschiedener Korrektur-
bus, einfach erweitert werden. und Auswertungssysteme, die sich in Steuereinheit
Genauigkeit, Preis, Verfügbarkeit und in
DGPS-Modul ihren Eigenschaften unterscheiden. Die Steuereinheit ist der Kern des Fahr-
zeugleitsystems, mit dem alle anderen
Das Fahrzeugleitsystem geht von einer Für das Fahrzeugleitsystem wurde ein Komponenten verbunden sind. Durch
Positionsbestimmung aus, welche die mobiler submetergenauer DGPS-Empfän- die vielfältigen Aufgabenstellungen und
aktuelle Position mit einer Referenzpo- ger mit hoher Verfügbarkeit ausgewählt. Schnittstellen ist die Steuereinheit die
sition vergleicht. Um eine Positionsbe- komplexeste Komponente. Die Haupt-
stimmung durchzuführen, können Diens- Kommunikationsmodul aufgabe der Steuereinheit ist die zentrale
te wie die des Global Positioning Systems Ablaufsteuerung.
(GPS) genutzt werden. Jedoch sind die- Sind in einem Testfall mehrere Fahr -
se Positionsbestimmungen für Anwen- zeuge beteiligt, wird eine drahtlose Kom- Die Aufgaben lassen sich
dungen in einem Fahrzeugleitsystem zu munikation zwischen den Fahrzeugen in unterteilen in:
ungenau, sie haben Abweichungen im Form eines Ad-Hoc-Netzwerkes erfor-
Bereich größer zehn Meter. Das Fahr- derlich. Über diese wird der Ablauf eines ■ Testfallaufnahme durch Abfahren
zeugleitsystem benötigt eine Genauig- Testfalles synchronisiert. Zwischen den der Wegstrecke oder manuelles
keit kleiner 50 Zentimeter. Um diese Fahrzeugen können zudem optional Da- 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)
Das Fahrzeugleitsystem ermöglicht es,
gespeicherte Testszenarien unter defi-
nierten Bedingungen reproduzierbar und
damit vergleichbar zu durchfahren. Be-
sonderes Augenmerk wird dabei auf die
Verständlichkeit, Aufgabenangemessen-
heit und Effektivität des HMI gelegt. Mit-
Manuelles Erstellen einer Fahrstrecke hilfe des HMI soll der Testfahrer bei ei-
6 Porsche Engineering Magazin 1/2010
Electrics & Electronics Fahrzeugleitsysteme
ner realen Straßenfahrt als Regler über
das Leitgerät mit visueller, haptischer Rückmeldestrategien im Fahrzeugleitsystem
und akustischer Rückkopplung in den
Fahrprozess eingebunden werden. Der Unimodal Bimodal
Fahrer erfüllt dabei vorrangig Fahrauf-
Stabilisierungs- optisch optisch & haptisch
gaben auf der Stabilisierungsebene. Da ebene (Stufe 1: Information) (Stufe 2: Warnung mit
die Längs- und Querabweichungen beim Handlungsaufforderung)
Bsp. Spurverlassen innerhalb
Durchfahren der Soll-Bahn möglichst Toleranzschlauch Bsp. Spurverlassen außerhalb
gering sein dürfen, um den Anspruch Toleranzschlauch
auf Vergleichbarkeit zu gewährleisten,
bedarf es einer rechtzeitigen und ein- Manöverebene optisch optisch & akustisch
deutigen Rückmeldung an den Fahrer. (Stufe 1: Information zur (Stufe 2: Handlungs-
Voranzeige) aufforderung)
Die Tabelle rechts gibt einen Überblick
zu den Rückmeldestrategien. Bsp. Symbolik zur Bsp. Sprachausgabe zur Be-
Ereignisanzeige schreibung zukünftiger Ereignisse
Für die visuelle Rückmeldung wird ein
8-Zoll-Display mit Touchfunktion ver-
wendet, sodass die Testfahrer jede Steuereinheit verbunden wird. Die Vi- Komplexität handelt, ist eine unimodale
Fahrt selbstständig über das Interface brationshandschuhe bieten eine weite- Rückmeldung für diese Fahraufgabe aus-
starten können. Das Display ermöglicht re Rückmeldung über die Querführung reichend. Ein „Follow-me“-Balken quer
die Integration eines fahrzeugunabhän- (vgl. Tabelle oben). über die Straße gelegt, zeigt die einzuhal-
gigen Fahrzeugleitsystems bei minimaler tende Geschwindigkeit über eine Ab-
Installationszeit. Um den Kontakt zur Zur Fahrzeuglängsregelung gehört das standsregelung an.
Straße zu gewährleisten, wird mittels ei- Abstands- und Geschwindigkeitshalten
ner an der Windschutzscheibe installier- eines Fahrzeugs. Für das entwickelte Die Fahrzeugquerführung im Fahrzeug-
ten Kamera das nach vorne gerichtete Fahrzeugleitsystem spielt vor allem das leitsystem ist derart gestaltet, dass
Bild angezeigt und die notwendigen Einhalten vorgegebener Geschwindig- beim Verlassen der Fahrspur (bzw. des
Rückmeldungen überblendet. keiten eine entscheidende Rolle. Gene- hinterlegten „Fahrschlauches“ aus GPS-
relle Anforderung ist, dass dynamisches Koordinaten) eine zweistufige Rück -
Das Haptikmodul besteht aus zwei Fahrverhalten (Beschleunigung/Verzö - meldestrategie entgegenwirkt. Die hap-
Handschuhen mit integrierten Vibra- gerung/Kurve) vorausschauend ange- tische Rückmeldung wird zum besseren
tionselementen und einem Steuerge- zeigt wird. Da es sich dabei um eine ein- Verständnis mit einer optischen Anzeige
rät, welches per USB mit der zentralen fache Regelungstätigkeit mit geringer kombiniert, welche die Richtung der zu
erfolgenden Lenkkorrektur anzeigt.
Diese Regelstrategie mit Toleranzkorri-
dor und Lenkvibration am Hysterese-
rand 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
Keine Korrektur erforderlich Längs- und Querkorrektur erforderlich 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 Bun- in den folgenden Jahren weiter unter- Datenbanken wie die der GIDAS (German desamtes (DESTATIS) zeigen auf, dass stützen sollte. Andererseits sind die ab- In-Deep Accident Study) auf. Gerade bei die Anzahl der im Jahr 2008 verletzten soluten Zahlen von 4.600 getöteten und Fahrten in der Dämmerung und Dunkel- respektive getöteten Personen im Stra- 407.000 verletzten Verkehrsteilnehmern heit, wenn die Erkennbarkeit von Objek- ßenverkehr weiter gesunken ist. Diese noch lange kein Grund, im Gesamtgefüge ten im Verkehrsraum für den Fahrer am einerseits erfreuliche Tatsache lässt sich aller verantwortlichen Institutionen (u. a. schwierigsten ist, steigt die Wahrschein- nicht nur auf die kontinuierliche Weiter- Legislative, Wissenschaft, Industrie) nicht lichkeit signifikant an, in einen Unfall mit entwicklung von technischen Innovati- nach weiteren Verbesserungen für ein dritten Verkehrsteilnehmern involviert onen im Kraftfahrzeug, wie zum Beispiel unfallfreies Fahren zu suchen. zu werden. Ursache für dieses erhöhte einem verbesserten Seitenaufprallschutz, Unfallrisiko ist die relativ niedrige Umge- zurückführen. Vielmehr finden mehr und Ein genauer Blick lohnt sich bungshelligkeit zusammen mit spora- mehr neben den passiven auch aktive disch auftretenden Blendungen durch Sicherheitssysteme ihre Anwendung in Wo genau noch Potenzial zur effektiven entgegenkommende Fahrzeuge, die ein allen Fahrzeugklassen, was die positive Reduzierung der oben aufgeführten Zah- rasches Adaptieren des menschlichen Tendenz der Verkehrsunfallbilanz auch len zu finden ist, zeigen unter anderem Sehapparates bedingen. Weiterhin er- 8 Porsche Engineering Magazin 1/2010
Electrics & Electronics Intelligentes Licht
schwerend kommt hinzu, dass die Tiefen- Als zentrale Recheneinheit für die Bildver- Analyse der Bildsequenzen Informati -
schärfe sowie die Sehleistung bei Nacht arbeitung respektive für nachgelagerte onen über potenziell gefährliche Objekte
signifikant reduziert sind. strategische Auswertungen steht ein Mul- in seiner Umgebung bereitzustellen. Da-
ti-Kern-Prozessorsystem mit ausreichend bei kommt der Detektion und Lokalisie-
Auf dem Prüfstand dimensionierten Ressourcen bereit. rung von zum Beispiel Fußgängern, Fahr-
radfahrern und Wild vor dem Fahrzeug
Porsche Engineering forscht deshalb in In Lichtgeschwindigkeit eine zentrale Rolle zu. Das Detektieren
einer eng geführten Kooperation mit dem sowie Klassifizieren der genannten Ob-
Karlsruhe Institute of Technology (KIT) Der komplexe interne Informationsfluss jekte in Bildsequenzen ist hochkomplex,
daran, wie der Fahrzeugführer bestmög- aller beteiligten Instanzen (Peripherie und weil das Erscheinungsbild oder die Pose
lich bei Nachtfahrten in seiner Fahrauf- Rechenprozesse) wird über eine zentra- der zu detektierenden Objekte beliebig
gabe unterstützt werden kann. Hierzu le Echtzeitdatenbank abgebildet. Diese variant sein kann. Deshalb wird der Pro-
werden verschiedene lichtbasierte Fah- Datenbank synchronisiert nicht nur alle zess unter anderem intensiv in den tech-
rerassistenzsysteme auf den Prüfstand Sensor- und Aktorzustände pro Zeitein- nischen Disziplinen der Bildverarbeitung
gestellt. Auf einer vielversprechenden heit, sondern speichert diese ebenfalls sowie Mustererkennung untersucht. Eine
innovativen Lichtfunktion, welche die zu einer komfortablen Auswertung, zum entwickelte effektive Bildsegmentierung
Bezeichnung „Markierendes Licht“ trägt, Beispiel am Arbeitsplatz, ab. sowie Vorabklassifizierung auf Basis von
liegt dabei ein besonderes Augenmerk. Wärmebildsequenzen sieht einen dual-
Hier sollen in mittelfristiger Zukunft Kol- Detektion von Fußgängern adaptiven Grenzwertfilter vor. Dieser Al-
lisionen mit Personen (oder auch Fahr- gorithmus vereint zwei veränderliche
radfahrern/Wild) durch eine gezielte Die Wärmebildkamera, die als Sensor- Grenzwerte, die auf Basis der vorhande-
Ausleuchtung, einer lichtbasierten Mar- system verwendet wird, dient dazu, dem nen Bildinformationen pixelweise erho-
kierung, vermieden werden. Fahrzeugführer durch eine technische ben werden. Die nachfolgende Vorab-
Im Rampenlicht
Entwicklung der Zahl der im Straßenverkehr Getöteten 1953-2008
Um Untersuchungen zu lichtbasierten
Assistenzfunktionen durchführen zu kön- ‘73: 0,8 Promille-Höchstgrenze
‘72: Höchstge-
nen, wurde ein Prototypenaufbau reali- in 1000
schwindigkeit
25
siert, welcher neben einem gier- und von 100 km/h
‘74: Richtgeschwindigkeit auf Autobahnen
auf Landstraßen
nickfähigem Bi-Xenon-Modul ebenfalls
einen „Automotiven Spotstrahler“ (Au- 20 ‘80: Helmtragepflicht (Verwarnungsgeld)
tomotive Spotlight) auf LED-Basis inte- ‘84: Gurtanlegepflicht
griert. Die Kommunikation zu den Bi- 15
Xenon-Modulen ist CAN (Controller Area ‘98: 0,5 Promille-
Network)-Bus-basiert, die Aktoren und 10 Höchstgrenze
Sensoren des Automotive Spotstrahlers
werden über eine echtzeitfähige Proto- 5 4467
typing-Einheit bedient. Als thermischer
Sensor kommt eine FI R (Far-Infrared, 0
Ï = 8–12µm)-Kamera zur Anwendung, 1955 60 65 70 75 80 85 90 95 00 05 08*
welche eine Auflösung von 320 x 240
* vorläufiges Ergebnis © Statistisches Bundesamt, Wiesbaden 2009
Pixel bei einer Bildrate von 25 Hz bietet.
Porsche Engineering Magazin 1/2010 9
Electrics & Electronics Intelligentes Licht
klassifizierung binarisiert das vorliegen- Fußgänger, Fahrradfahrer, Wild) enthal- Klassifikation von Fußgängern
de Graustufenbild nach einem ausgeklü- ten. Die Klassifikation wird hierbei mittels
gelten Ansatz. Anbei sind Resultate des einer lernfähigen Instanz durchgeführt, Als Klassifikator wird eine sogenannte
dual-adaptiven Grenzwertfilters zu se- welche technische Indikatoren eines „Support Vector Machine (SVM)“ verwen-
hen, welche in einem nächsten Schritt Bildausschnittes mit vorab trainiertem det, welche basierend auf einer Menge
weiter segmentiert werden. Um den Re- Wissen vergleicht. Hierbei haben diejeni- von Trainingsobjekten mit bekannter Klas-
chenaufwand für die finale Klassifikation gen Indikatoren für eine effiziente Klas- senzugehörigkeit eine Entscheidungsfunk-
möglichst gering zu halten, reduziert die sifikation großes Potenzial, welche auf tion erlernt. Anhand dieses erlernten Wis-
bereits erwähnte Vorabklassifizierung sogenannte „Histogram of Oriented Gran- sens können im folgenden Bildausschnitte
durch heuristische Annahmen die Anzahl dients (HOG)“ basieren. Hierbei wird die aus alltäglichen Fahrsituationen erfolg-
der Bildausschnitte. Hierzu wird die Ob- Gestalt und Form von Objekten mittels reich und effizient klassifiziert werden.
jektgröße, die Objektposition in Bildkoor- der zugehörigen Verteilung sowie Aus-
dinaten, das Verhältnis zwischen Breite richtung der lokal berechneten Intensi-
und Höhe sowie das Verhältnis zwischen tätsgradienten in einem Bildausschnitt
Objektfläche und Fläche des umschlie- beschrieben. Im gewählten Ansatz wer-
ßenden Rahmens („Bounding-Box“) eva- den die HOG-Deskriptoren in drei Stufen
luiert, um möglichst viele Quellen einer bestimmt und anschließend dem finalen
Fehlklassifikation vorab auszuschließen. Klassifikator zugeführt:
Bestimmung des Intensitätsgradienten eines Fuß-
gängers als Vorbereitung für die Klassifikation.
Vorbereitung zur Klassifikation ■ Berechnen der Gradienten über die
Intensität im Detektionsfenster,
Ein erfolgsversprechender Ansatz als ■ Ermitteln des Histogramms über die Positive Aussichten
Vorbereitung für die finale Klassifikation Orientierung der Gradienten,
basiert auf der Extraktion von Merkmalen ■ Normalisieren des Histogramms in Die Aussichten für das beschriebene
aus Bildausschnitten, welche mutmaß- Relation zu einer übergeordneten Gesamtsystem sind positiv, da erste Si-
lich zu klassifizierende Objekte (z. B. Flächeneinheit. mulationsergebnisse die erwarteten Re-
sultate einer hohen Detektions- und
Klassifikationsrate zu unterschiedlichen
Verkehrssituationen bestätigt haben. In
einem nächsten Schritt sind Probanden-
studien geplant, um eine repräsentative
Aussage hierüber zu bekommen, ob und
in welchem Maße diese innovative licht-
basierte Fahrerassistenzsysteme den
Fahrer bei seiner Aufgabe bestmöglich
un terstützen können. Die hieraus ge-
wonnenen wissenschaftlich fundierten
Erkenntnisse sorgen mittelfristig dafür,
dass die aktive Assistenz unserer Fahr-
zeuge weiter verbessert wird und somit
für unsere Kunden einen Mehrwert an
Aktive Assistenz von Fahrzeugen sorgt für mehr Sicherheit und Komfort. Sicherheit und Komfort bieten.
10 Porsche Engineering Magazin 1/2010Drivetrain 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 der Tragfähigkeit, die ohne spezielle durch plastische Wellendeformationen
an die Verzahnung und deren akusti- Modifikationen erreicht wird. Dadurch während der Messung werden vermie-
schen Verhalten steigen stetig. Es gilt wird der Grundstein für eine akustisch den. Die Messflansche überstehen bei
gleichzeitig, das Leistungsgewicht der gut optimierbare Verzahnung gelegt. gleicher Messgenauigkeit einer Mess-
Bauteile zu optimieren – zwei Ziele, de- seitenwelle zehnmal höhere Spitzen-
ren Erreichung allzu oft im Widerspruch Am richtigen Rad drehen drehmomente ohne Erhöhung des Mess-
zueinander stehen. Die genaue Kenntnis fehlers. Die vollständige Kapselung der
der zu erwartenden Belastungen ge- Porsche Engineering unterstützt seine Messtechnik ermöglicht deutlich ver -
winnt daher zunehmend an Bedeutung. Kunden mit einer neuartigen Entwicklungs- längerte Dauerlaufeinsätze ge genüber
Steigender Kostendruck erschwert zu- methodik bei der effizienten Auslegung konventionellen Systemen. Durch die
sätzlich die Umsetzung wirksamer Maß- von Antriebsträngen unter Berücksichti- patentierte Verfahrensweise der Flansch-
nahmen. gung kundenspezifischer Anforderungen. Applikation sind neben den gebräuch-
lichen Dauerläufen auch Missbrauchs-
Porsche Engineering begegnet dieser Zur Definition realitätsnaher Lastkollek- belastungen im gleichen Versuchsauf-
Herausforderung mit einer wirkungsvol- tive erfolgt die Aufnahme der Betriebs- bau durchführbar, was die Entwick -
len Strategie. Zunächst wird die Verzah- lasten nicht in teuren Messnaben oder lungskosten deutlich reduziert. Nur mit-
nung hinsichtlich ihrer Tragfähigkeit aus- an Messseitenwellen, sondern vielmehr hilfe dieser exakten Signalgüte lässt
gelegt und optimiert. Die Basis hierfür am Flansch des Getriebeausgangs (siehe sich eine Simulationsumgebung zur Vor-
bilden simulierte, auf gemessenen Da- Abbildung auf Seite 12). Der Einfluss hersage von Triebstrangbelastungen im
ten basierende Lastkollektive, die eine der Verdrehsteifigkeit zwischen An- und Dauerlauf gesichert verifizieren. Kern
bedarfsgerechte Auslegung ermög- Abtrieb kann so umgangen werden und dieses Berechnungswerkzeuges ist ein
lichen. Besonderes Augenmerk liegt auf schleichende oder dauerhafte Fehler 3-D-Streckenmodell für alle Porsche-
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 11Drivetrain Verzahnung
Das auf den Anwendungsfall maßge- Wechselwirkungen zwischen optimalem
Achsgetriebe schneiderte Mechanikmodell des Fahr- Wirkungsgrad und Triebstrangbelastung
zeugs integriert zusätzlich die realen im Rahmen von Variantenrechnungen
Steuergerätefunktionen als Software-in- über mehrere tausend Kilometer.
the-Loop (SiL), sodass die neuesten Da-
tenstände der Software-Entwicklung oh- Verzahnungsauslegung
ne den Zwang einer Prototypen-Verfüg-
barkeit auf ihre Auswirkung hin getestet Nachdem die neuen Lastkollektive fest-
werden können. Es ist möglich, schnell gelegt sind, beginnt eine Iterationsschlei-
Messflansch und kostengünstig eine Aussage darü- fe zur Festlegung der optimalen Verzah-
ber zu liefern, wie die einzelnen Bauteile nungsgeometrie unter Berücksichtigung
Messung der Betriebs- und Missbrauchslasten des Antriebsstrangs durch die aktuellen der Anforderungen bezüglich Lebens -
Softwarestände belastet werden und dauer und Geräuschanregungsverhalten
typischen Belastungsstrecken. Hierzu wie man einer Überbelastung der ak- (NVH). Durch langjährige Erfahrung ge-
wurden Renn-, Versuchs- und definierte tuellen Konstruktion durch gezielte Ein- lang es Porsche Engineering, den Kon-
Alltagsstrecken im Höhenverlauf detail- griffe in die Funktionen des Steuergerä- flikt zwischen Tragfähigkeits- und Ge-
liert vermessen und als Funktion des tes entgegenwirken kann. Diese Vorge- räuschoptimierung aufzulösen. Das ge-
Längen- und Breitengrades in einer hensweise ermöglicht damit die syste- fundene Design erfüllt die Lebensdauer-
Datenbank abgelegt (siehe Abbildung matische Untersuchung der komplexen erwartung und liefert gleichzeitig eine so-
rechts). Durch die Vorgehensweise der
Porsche Ingenieure ist gesichert, dass
der Steigungswiderstand am Fahrzeug 3-D Streckenmodell
mit hoher Genauigkeit in die Simulations-
umgebung eingegeben werden kann.
Realistisch ausgebremst durch
synthetisches Fahrermodell
Damit die Belastungsvorhersage unter
realistischen Bedingungen erfolgen kann,
wurde bei Porsche Engineering ein neu-
artiges synthetisches Fahrermodell mit
Höhe
menschlichen Eigenschaften entwickelt.
Dieses Modell ist in der Lage, die Fahr-
und Bremspedalpositionen nahezu iden-
Längengrad
tisch wiederzugeben. Der virtuelle Fahrer
arbeitet mit einer Entscheidungs- und ei-
ner Handlungsebene, die die vor dem Fahrzeug- und
Fahrzeug liegenden Informationen verar- Fahrermodell
beiten und umsetzen. Die Kombination
beider Ebenen verhindert insbesondere
bei Kurvenfahrten unrealistische Beschleu-
nigungs- und Verzögerungsmanöver.
12 Porsche Engineering Magazin 1/2010Drivetrain Verzahnung
Darstellung einer Toleranzwolke zur Bewertung von Stabilität und Qualität
σTE
Qualität
NQDs im Toleranzfeld (Extrakt)
Verkippung Last
Stabilität
lide Basis für die anschließende Optimie- Zur Optimierung des Geräuschanregungs- Ranking auf einer Skala von 0 bis 10
rung des Verzahnungsheulens, welches verhaltens werden Korrekturen auf der und kann durch verschiedene Kombina-
durch Korrekturen auf den Zahnflanken Zahnflanke variiert und deren Einfluss tionen von Qualität und Stabilität er-
beeinflusst werden kann. auf die Anregung ermittelt. Dies führt zu reicht werden.
Millionen von Varianten, welche hinsicht-
Zusätzlich ist das Anregungsverhalten lich ihrer akustischen Eignung und den Toleranz will geübt sein
abhängig von der zu übertragenden Last toleranzbedingten akustischen Schwan-
(M d ) und den Umgebungsein flüssen kungen in der Fertigung ausgewertet Die gezeigte Methodik führt zu einer
auf den Zahneingriff. Wellenbiegung und werden. Um diese Vielzahl an Informatio- hinsichtlich Lebensdauer bedarfsge-
-neigung, Lagerspiele und Gehäusestei- nen fassen zu können, wird das Ge- rechten und geräuschoptimalen Ver-
figkeiten wirken sich auf den Zahneingriff räuschanregungsdiagramm auf nur noch zahnung. Zusätzlich lassen sich noch
aus und verschieben das Tragbild lastab- einen Wert, die Noise Quality Dimension Hinweise für die Fertigung generieren,
hängig auf der Flanke. Diese Effekte las- (NQD) reduziert. Diese beschreibt die welche Flankenkorrekturen einen be-
sen sich auf ein Klaffen im Zahneingriff akustische Qualität. sonders großen Einfluss auf die akusti-
umrechnen und werden in der Optimie- sche Stabilität der Verzahnung haben –
rung durch eine Flankenlinienwinkelab- Anschließend wird die Varianz im Tole- und dies schon während der Entwick -
weichung (ƒ Hβ) berücksichtigt. Als Maß ranzfeld ermittelt, die gleichbedeutend lung, bevor der erste Prototyp gebaut
für die Neigung, Verzahnungsheulen an- für die Stabilität steht. Je kleiner die Ab- wurde.
zuregen, dient die „Schwankungsbreite weichung ist, desto stabiler funktioniert
des Summendrehfehlers“ (σTE), welche der Herstellungsprozess. Die Kunst in Im Umkehrschluss ist es auch möglich,
sich aus dem zahnsteifigkeitsbedingten der Auswertung besteht nun darin, den die für ein robustes Design notwendi-
Summendrehfehler ergibt. idealen Kompromiss zwischen Qualität gen Toleranzen zu ermitteln und gezielt
und Stabilität zu finden (siehe Abbil- einzelne Toleranzen zu öffnen. Hierdurch
Geräuschanregung dung oben). Sowohl die Qualitäts- als lassen sich gegebenenfalls Herstellkosten
auch die Stabilitätskenngröße finden senken, ohne die akustische Qualität zu
Die 3-dimensionale Abbildung oben zeigt Eingang in einen komplexen Algorith- verlieren. Resultat ist ein bezüglich Ge-
ein ideales Geräuschanregungsdiagramm mus, der das finale Bewertungskrite- räuschentwicklung und Lebensdauer
mit kleinen Werten für σTE und geringen rium errechnet: die „Noise Resistance optimales Design, welches auch der An-
Reaktionen auf Umgebungseinflüsse (Ver- to Tolerances“ (NORTON). Diese be- forderung des steigenden Kostendrucks
kippung) und Änderungen der Last. wegt sich korrespondierend zum ATZ- in der Produktion gerecht wird.
Porsche Engineering Magazin 1/2010 13Electrics & 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 Steuer- geräten 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 Vehicle Tracking System
Primäre Zielsetzung des Entwicklungs- Und noch mehr haben sich die Ingenieure gelöst. Oder nach Meldung durch den
projektes Vehicle Tracking System war einfallen lassen: Je nach Land gibt es mitt- Fahrzeugbesitzer.
es, die Auflagen der Versicherungsbehör- lerweile die verschiedensten Ausdifferen-
den in den europäischen Ländern zu er- zierungen des Vehicle Tracking Systems. „Sicherstellung“
füllen. Diese verlangen je nach Land, zum So kann in einigen Ländern beispielsweise
Beispiel ab einem gewissen Fahrzeug- per „Fernsteuerung“ durch ein zentrales Bei Diebstahl oder jeglichem Manipula-
wert, ein Ortungssystem für Fahrzeuge. Service Center auf Wunsch der Polizei tionsversuch des Fahrzeuges sendet das
Doch zur ursprünglichen Entwicklungslei- die Alarmanlage des Fahrzeuges aktiviert System im Fahrzeug einen Alarm an
stung kamen im Laufe des Entwicklungs- werden. Auch das Starten des Wagens das „Security Operation Center“, kurz
projektes zusätzlich einige Besonderhei- kann mithilfe der Wiederstartverhinde- SOC. Das SOC nimmt Kontakt mit dem
ten des Systems von Porsche hinzu. Si- rung (Engine Lock) unterbunden werden. Kunden auf, um den Diebstahl zu verifi-
cher ein Grund, warum das System mitt- zieren und meldet die Fahrzeugposi-
lerweile so erfolgreich ist und schon in 27 Einige Versicherungsverbände fordern tion automatisch der Polizei.
europäischen Ländern sowie Rußland daneben eine sogenannte „Driver Card“
und Südafrika eingesetzt wird. zur zusätzlichen Authentifizierung des Da sich auch bei einem Diebstahl des
Kunden. Fahrzeugs im Ausland immer das SOC
Gut vernetzt des Heimatlandes des Kunden meldet,
Dem Sicherheitswunsch der Kunden, das kann dieser immer in seiner Mutter-
Das System wurde von Porsche Ingeni- Fahrzeug erst nach der Eingabe einer sprache mit den Mitarbeitern der Zen-
euren in Weissach entwickelt, getestet Zahlenkombination über einen Handsen- trale sprechen. Durch die Vernetzung
und freigegeben – nach mehr als einer der für die Fahrt freizugeben, wurde durch der SOCs untereinander können Dieb-
Million Testkilometern und über 2.000 die Entwicklung des „Remote Keypad“ stahlsfälle im sogenannten „Roaming“
absolvierten Service-Tests. Hierzu wurden Rechnung getragen. Wird der Zahlencode bearbeitet werden. Das SOC im Aus-
vom Packaging über Vernetzungs- und falsch, zu spät oder gar nicht eingege- land übernimmt in diesem Fall die Kom-
Funktionstests sowie Ruhestrommes- ben, wird eine entsprechende Meldung munikation mit der örtlichen Polizei.
sungen nichts ausgelassen, um ein stö- an ein Service Center gesendet. Diese nimmt dann den Diebstahl auf und
rungsfreies System in Serie zu bringen. stellt das Fahrzeug sicher.
Catch me if you can
Besonders stolz können die Ingenieure Um dabei gefährliche Situationen, wie sie
auf die integrierte LIN-Authentifizierung Das Porsche Vehicle Tracking System beispielsweise bei der Verfolgung eines
sein: Nur wenn das Fahrzeug-Netzwerk arbeitet mit der neuesten GPS-Techno- Fahrzeugs auftreten könnten, zu vermei-
das zugehörige System eindeutig er- logie. Ein integriertes Telefonmodul ist den, kann ein erneutes Anlassen des
kannt hat, kann zum Beispiel der Motor für die Übertragung aller Meldungen Fahrzeugs vom SOC aus unterbunden
des Fahrzeuges gestartet werden. Dies und Befehle zwischen System und Ser- werden. Stellt der Dieb also das Fahr-
ermöglicht den Schutz des Systems vor vice Center zuständig. Im Fahrzeug wer- zeug ab, wird ihm ein erneuter Start un-
einem Manipulations- oder Überbrück - den zum einen eine GPS-Antenne, eine möglich gemacht.
ungsversuch. So wird unter anderem bei GSM-Antenne und das System-Steuer-
folgenden Situationen im Diebstahlfall gerät verbaut. Die servergestützte Or- Auch ein Untertauchen in der Menge –
ein Alarm ausgelöst: Abklemmen der tung des Fahrzeugs erfolgt nicht perma- zum Beispiel auf einem großen Park-
Batterie (Sabotagealarm), Abklemmen nent, sondern nur genau dann, wenn es platz – wird mit dem System unmög-
der Antenne, Überfahren eines Radius darauf ankommt: im Ernstfall. Ein stiller lich: Auf Wunsch der Polizeikräfte kön-
von 400 Meter ohne eingeschaltete Zün- Alarm wird bei Diebstahl oder bei Mani- nen aus der Ferne die Warnblinkanlage
dung (Bewegungsalarm). pulation am Fahrzeug automatisch aus- sowie die Alarmsirene aktiviert werden.
Porsche Engineering Magazin 1/2010 15Special 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 Aerodynamik
Gesetzliche Regulierungen und ein welt-
weit wachsender Energiebedarf steigern
die Nachfrage nach verbrauchsarmen,
„Der Luftwiderstand eines Porsches betrug schon
damals, im Vergleich zu konkurrierenden Fahrzeugen,
effizienten Fahrzeugen mit einem niedri-
gen CO 2 -Ausstoß. Einen wesentlichen nahezu die Hälfte.“
Beitrag zur Verbrauchsreduktion kann
die Aerodynamik leisten.
Air-fahrung dicke der Strömung kann durch eine
Bei niedrigen Geschwindigkeiten, wie im vollflächige Absaugung im Messstreck-
städtischen Verkehr, hat die Fahrzeug- Der harte Kampf um Verbrauchsvorteile enboden bedarfsgerecht beeinflusst
masse einen entscheidenden Einfluss auf spielt nicht erst heute eine entscheiden- werden. Neben Fahrzeugen haben hier
den Verbrauch. Der Luftwiderstand, der de Rolle. An Lösungen gegen den Wind schon viele spannende und herausfor-
mit dem Quadrat der Fahrgeschwindig- kämpften die Entwickler bei Porsche be- dernde Kundenprojekte ihre Windschnit-
keit ansteigt, übersteigt bereits ab ca. 80 reits im Jahr 1948. Bei der Entwicklung tigkeit beweisen müssen.
km/h den Rollwiderstand und stellt spe- des Porsche 356 in Gmünd zum Bei-
ziell bei Überland- und Autobahnfahrten spiel wurde während der Vorbeifahrt die Ob Züge, Radrennmannschaften, Schirm-
den dominierenden Anteil am gesamten Güte der Fahrzeugumströmung noch hersteller oder Produzenten von Zel-
äußeren Fahrwiderstand dar. beurteilt, indem man den Verlauf auf ten, die Bandbreite an Projekten die
der Karosserie aufgeklebter Wollfäden Porsche Engineering begleitet ist vielfäl-
Dabei ist die Sicherstellung eines niedri- dokumentierte. Der Luftwiderstand ei- tig. Einige interne Highlights der Aero-
gen Produktes aus cw-Wert und Stirnflä- nes Porsches betrug schon damals, im dynamik wollen wir Ihnen im Folgenden
che (cw x A) eine wichtige, jedoch nicht Vergleich zu konkurrierenden Fahrzeu- vorstellen.
die einzige Aufgabe der Fahrzeugaero- gen, nahezu die Hälfte.
dynamik. Stromaufwärts
Wollfäden werden heute in Weissach
Für die Qualität eines Automobils arbei- nicht mehr verwendet. Vielmehr hat Der Trend zu höheren Fahrleistungen
ten die Porsche Entwickler ständig an sich eine breite Zahl an Simulationsme- sowie die Konformität mit steigenden
neuen Lösungen um den Geradeaus- thoden, wie Windkanäle oder computer- gesetzlichen Rahmenbedingungen for-
lauf, das Spurwechselverhalten, die Sei- gestützte Berechnungsmethoden ent- dert eine stetige Verbesserung der
tenwindstabilität und Kühlung von Mo- wickelt. So nahm Porsche zum Beispiel Aerodynamik. Nicht nur aus der histo-
toren zu verbessern. 1986 einen eigenen Windkanal im For- rischen Verpflichtung heraus bleibt die
schungs- und Entwicklungszentrum in engagierte, trendsetzende Aerodyna-
Sowohl die effiziente Kühlung von Ge- Weissach in Betrieb und fing an, ver- mikentwicklung unser Ziel für die Zu-
trieben, Bremsen und Einzelkomponen- mehrt auch nicht automobilen Kunden kunft.
ten als auch Komfortaspekte wie Wind- sein Wissen im Bereich der Aerodyna-
geräusche, Heizung und Belüftung des mik zugänglich zu machen.
Innenraums oder das Verschmutzungs-
verhalten, um nur einige der vielen Die Anlage zeichnet sich bis heute „Seit Generationen wird
Einflüsse zu nennen, hängen von der durch hervorragende Strömungsqua- bildlich gesprochen versucht,
Umströmung und Durchströmung des lität aus und ermöglicht die Messung
möglichst wenig Widerstand
Fahrzeugs ab. Seit Generationen wird der aerodynamischen Kräfte und Mo-
bildlich gesprochen versucht, möglichst mente simultan zu den am Fahrzeug
zu leisten.“
wenig Widerstand zu leisten. wirkenden Drücken. Die Grenzschicht-
Porsche Engineering Magazin 1/2010 17Special Aerodynamik
Aerodynamikentwicklung bei
Porsche hat lange Tradition
1948 1955 1971 1972
Um die Güte der Fahrzeugumströ- Der 550 Spyder erhielt für die Bereits 1969 gab es den Porsche Der Carrera RS 2,7 war der erste
mung zu beurteilen, wurde beim 356 Hochgeschwindigkeitsstrecke 917 als Kurz- und Langheck. 1971 er- 911, der einen Front- und Heckspoil-
die Karosserie mit Wollfäden beklebt. Avus in Berlin eine Abdeckung reichte der 917 LH auf der Mulsanne er hatte. Mit dem Heckspoiler wurde
Der 356/2 “Gmünd” erreichte einen des Seitensitzes, der Räder und in Le Mans eine Höchstgeschwindig- der große Auftrieb an der Hinter-
cw-Wert von 0,29 und hatte eine eine kleine Frontscheibe. keit von 386 km/h. Dies war bis achse reduziert. Für die gewünschte
Stirnfläche von 1,62 m². Daraus er- dahin die höchste je gemessene Spit- aerodynamische Balance zwischen
gab sich der erstaunlich gute cw x A - zengeschwindigkeit eines Porsche- Vorder- und Hinterachse war auch
Wert von 0,470 m². Rennwagens bei einem Rennen. ein Frontspoiler erforderlich.
1986 1987 1988 1997
Durch die aerodynamisch überar- Der Porsche 928 S4 hatte einen tief wurde die neue 911-Baureihe 964 Der 911 Carrera (996) bewies mit cw
beitete Karosserie mit glattflächi- stehenden Bugspoiler, einen breiten vorgestellt. Das besondere Entwick- = 0,30 eine signifikante Verbesser-
gem verkleideten Unterboden und Heckflügel und eine den ganzen lungsfeature war eine radikale Aero- ung im Luftwiderstandsbeiwert der
effektivem Flügel, erreichte der Vorderwagen abdeckende Unterbo- dynamikverbesserung um über 10% 911 Baureihe. Die erstmals wasser-
959 eine Höchstgeschwindigkeit denverkleidung sowie elektrisch gegenüber dem Vorgängermodell. gekühlte Version des 911 hatte eine
von 317 km/h bei neutraler aero- gesteuerte Kühlluftklappen. Der Der geringe cw-Wert von 0,32 und aerodynamisch sehr wirksame Kühl-
dynamischer Auftriebkraft an der cw-Wert von 0,34 stellte den Best- die kleine Stirnfläche von 1,79 m² er- luftführung mit Kühleranordnung vor
Hinterachse. wert dieser Baureihe dar. gab einen cw x A-Wert von 0,573 m². den Vorderrädern.
2000 2004 2006 2009
Der Porsche 911 Turbo (996) setzte Die cw-Werte des Porsche 911 Car- Der Porsche 911 Turbo (997) hatte Ein Highlight der Porsche Panamera
mit einem cw-Wert von 0,31 neue rera (997) lagen je nach Version zwi- einen cw=0,31 sowie einen negativ- Serie ist der aktive Vier-Wege-Heck-
Maßstäbe. Mit diesem Beiwert wurde schen 0,28 und 0,29. Trotz größerer en Auftriebsbeiwert von ca=-0,01. spoiler des Porsche Panamera
eine Geschwindigkeit von 305 km/h Stirnfläche und höherem Kühlluftbe- Der Spaltflügel wurde größer dimen- Turbo, der dank optimalem Manage-
erzielt. Erstmalig erhielt ein Serien- darf konnte der Luftwiderstandsindex sioniert und dank seiner aerodyna- ment von Anstellwinkel und Flächen-
fahrzeug einen ausfahrbaren Spalt- cw x A im Vergleich zum Vorgänger mischen Gestaltung kommt er mit geometrie höchste Aerodynamik
flügel, aerodynamisch deutlich effi- auf 0,56 m² reduziert werden. Der einer geringeren Ausfahrhöhe aus. und Performance bringt. Porsche
zienter als der bisherige Heckspoiler. beste der Porsche 911-Baureihe. Neu: die Hinterachsbremsbelüftung. Panamera S cw-Wert: 0,29.
18 Porsche Engineering Magazin 1/2010Complete 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 mit schlanken Entwicklungsprozessen, Porsche-Doppelkupplungsgetriebe
und die Fähigkeit, schnell aus der Kurve zu einem Derivat führt, das seines Glei- (PDK) und Sport Chrono Paket be-
heraus zu beschleunigen. Dabei sollte chen sucht. schleunigt er in 4,8 Sekunden auf 100
das Fahrzeug leicht, stark, konsequent Stundenkilometer. Die Höchstgeschwin-
offen und dabei höchst effizient werden. Wenn weniger mehr ist digkeit beträgt 267 Stundenkilometer –
Das Resultat kann sich sehen lassen. mit offenem Verdeck. Die Karosserie ist
Die einzelnen Fachbereiche von Porsche Der Boxster Spyder ist mit seinen 1.275 um 20 Millimeter tiefergelegt, was zu-
Engineering haben mit dem Boxster Kilogramm das leichteste Modell der sammen mit den Gewichtsreduzierungs-
Spyder bewiesen, dass Gesamtfahrzeug- gesamten Porsche-Palette. Dennoch maßnahmen eine Absenkung des Schwer-
kompetenz in allen Fachbereichen und leistet er ganze 320 PS – 10 PS mehr punkts um 25 Millimeter bedeutet. Das
Modulkompetenz im Speziellen, gepaart als im Boxster S. Ausgestattet mit dem sehr sportliche Fahrwerk des Boxster
Porsche Engineering Magazin 1/2010 19Complete Vehicle Boxster Spyder
Stylingphase mit ersten CAD-Flächen Be-
Prozessschritte der Bezugsentwicklung rechnungsmodelle, sowohl für Umform-
simulationen als auch für statische und
Zuschnittsermittlung Bewährungsprobe dynamische Festigkeitsuntersuchungen,
■ Befestigung von losen Verdeckteilen ■ Prüfung auf Passgenauigkeit, Funktion
aufgebaut. Die Ergebnisse dieser Unter-
an den Anbauteilen am Fahrzeug und Optik suchungen wurden auf Leichtbaupoten-
■ Festlegung von Nähten und Konturen ■ Bezug erfüllt alle technischen und zial überprüft und mit den ersten Konzep-
Anfertigen von Zuschnittschablonen optischen Anforderungen
■
ten der Anschlussbauteile abgeglichen.
(Pattern) in Handarbeit ■ Überprüfung der Verdeckkontur mithilfe
■ Abstimmung aller Zuschnittschablonen von Strakschablonen Entwickler und Designer stimmten not-
hinsichtlich Nahtstrecken und -verläufe wendige Änderungen gemeinsam ab.
Durch diese kompakten Iterationsschlei-
Beschriftung und Digitalisierung der fertigen Zuschnittschablonen
fen konnte ein schnelles Designrelease
■ Lagenbild für den Cutter und eine mit nur einem Monat Abstand
■ Ermittlung der optimalen Stoffausnutzung und des Stoffverbrauchs folgende Werkzeugfreigabe realisiert wer-
Am Anfang der Bezugentwicklung steht die Zuschnittsermittlung. Während der ersten Entwicklungs- den. Erste Bauteilversuche und Modul-
schleife (trim loop) werden lose Verdeckstoffteile an den Anbauteilen am Fahrzeug mittels Klebe-
erprobungen waren schon zwölf Monate
band und Clipsen befestigt, um danach Nähte und Konturen festzulegen. Die Stoffteile werden
nacheinander abgenommen und auf Zuschnittschablonen (Pattern) per Handarbeit übertragen. nach Start des Projekts möglich. Begon-
Dann werden die Zuschnittschablonen hinsichtlich Nahtstrecken und Nahtverläufen aufeinander nen wurde insbesondere mit den Schnitt-
abgestimmt und durch Nahtzugaben, Zwicke und Markierungen ergänzt. stellen zum Verdeck und der aufwändigen
Optimierung von Class-A-Aluminiumau-
ßenhautbauteilen.
Spyder zeichnet sich durch steife und für das Entwicklungsteam von Porsche
kurze Federn, große Querstabilisatoren Engineering eine besondere Herausfor- Für alles offen
an Vorder- und Hinterachse und eine an- derung dar. Einem verkürzten Produkt-
gepasste Abstimmung von Zug- und entstehungsprozess standen lange Werk- Hinsichtlich der „Kopfbedeckung“ war
Druckstufe der vier Stoßdämpfer aus. zeuglaufzeiten entgegen. Die Abmaße schnell klar: Ein offenes Fahrzeugkonzept
von 1,5 Meter auf 1,5 Meter erforderten braucht – wie der Name schon sagt –
Heck sucht Deckel Erfindungsreichtum speziell auch im eigentlich überhaupt kein Dach. Und
Hinblick auf die Lackierung und Fahr- schon gar nicht ein elektrisches. Wenn,
Ein für das Fahrzeug wesentliches Erken- zeugendmontage. Durch Simultaneous dann ein manuelles. Für dieses sehr
nungsmerkmal, der Heckdeckel, stellte Engineering wurden schon während der sportliche Fahrzeug wurde ein puristi-Complete Vehicle Boxster Spyder
Heck mit Hutzen im
Carrera GT-Look
sches Verdeck, ein sogenanntes „Not- nen Spriegel am Überrollbügel bestimmt, teile und Betriebsmittel beschaffen, sein
verdeck“ entwickelt. Der zweiteilige Auf- was eine elegante Linienführung ergibt. Lagenbild legen, Arbeits- und Montage-
bau ermöglicht es, das Verdeck als reines Auch die Art der Materialien wie z. B. anweisung erstellen sowie seine Ferti-
Sonnensegel zu verwenden, was ein völlig Carbon und Aluminium wurden zur Ge- gungslinie aufbauen. Ziel ist stets die
neuartiges Fahrgefühl vermittelt. Porsche wichtsoptimierung gewählt. optimale Abstimmung zwischen Entwick-
Engineering hat dieses Notverdeck bis ler und Lieferanten.
zur Serienreife entwickelt, erprobt und Das Wesentliche im Blick
freigegeben. Der Boxster Spyder ist eine sehr sportli-
Die Anforderungen an das Verdeck wur- che Variante der Boxster Baureihe. Eine
Frei gemacht den in der Entwicklung des Verdeckbe- weitere Steigerung des Fahrspaßes und
zuges konsequent verfolgt und umge- der Fahrdynamik-Performance standen
Alle Ziele der Entwicklung wurden reali- setzt. Auf entbehrliche und aufwändige daher an oberster Stelle des Lastenhefts
siert. Resultat ist ein sehr leichtes und Extras wie den Innenhimmel wurde ver- der Fahrwerkentwickler von Porsche En-
in der Bedienung einfaches Softtop, wel- zichtet und die Bauteilanzahl minimiert. gineering. Zur Erreichung dieses Ziels
ches dem Fahrer Schutz vor Wind und
Regen bietet. Auch der Fahrspaß mit Ver-
deck kommt nicht zu kurz, es ermög- Vergleich der Z-Radgewichte des Boxster Spyder zu Boxster S
licht mit montiertem Notverdeck eine
freigegebene Höchstgeschwindigkeit von 19-Zoll Boxster Spyder Rad zu 19-Zoll Boxster Spyder Rad zu
18-Zoll Boxster S Rad 19-Zoll Boxster S Carrera Sport Rad
200 Stundenkilometer.
Vorderachse -3% -9%
Die technische Besonderheit des Ver- Hinterachse -2% -12%
decks ist die neuartige Konstruktion.
Sie ermöglicht es, das Verdeck optimal
zusammenzulegen und im Kofferraum Als nächster Entwicklungsschritt folgte wurde dennoch ein für den Kunden
zu verstauen, ohne das Kofferraumvolu- die Übergabe des Projektes an den Se- ganz wichtiges Merkmal, der Fahrkom-
men zu verringern. Die Handhabung des rienlieferanten, dem neben einem elek- fort, keineswegs außer Acht gelassen.
manuellen Verdecks ist aufgrund seiner tronischen Schablonensatz ein Anschau- Intensive Feinarbeit an Federung und
wenigen Anbindungspunkte am Fahrzeug ungsmuster (Master Sample), die Stück- Dämpfung ermöglichte einen sehr ge-
sehr benutzerfreundlich und in kurzer liste und eine ausführliche Nähanleitung lungen Kompromiss aus Fahrkomfort
Zeit realisierbar. Das Verdeck wird über und Montageanleitung zur Verfügung und Fahrdynamik. Gegenüber dem Basis-
den Dachrahmen am Windlauf, über ein gestellt wurde. Mit diesen Informatio- modell wurden beim Boxster Spyder eini-
Spannseil hinter dem Überroll-Bügel nen konnte der Serienlieferant seine In- ge wesentliche Fahrwerksveränderungen
und über die Finnen am Heckdeckel fi- dustrialisierung beginnen und die für vorgenommen, mit dem die Entwickler
xiert. Die Kontur wird zusätzlich über ei- die Serienfertigung notwendigen Einzel- genau richtig liegen. Zentrales Merkmal
Porsche Engineering Magazin 1/2010 21Complete Vehicle Boxster Spyder
Leicht, effizient
und offen
ist ein um 20 Millimeter tiefergelegtes ten des Basismodells. Die Absenkung hohe dynamische Wankabstützung, eine
Sportfahrwerk mit konventioneller Dämp- der Trimmlage ergab weiteres Potenzial möglichst geringe dynamische Radlast-
fung. Hinzu kommt eine serienmäßig durch einen niedrigeren Schwerpunkt. änderung für optimale Traktion an der
verbaute mechanische Hinterachsquer- Aufgrund der 20 Millimeter Tieferstel- getriebenen Achse und ein schnelles
sperre, die für die Basismodelle nur als lung, der geänderten Fahrzeugmasse An sprechverhalten beider Achsen für
Option angeboten wird. Im Rahmen der und den fahrdynamischen Anforderungen ein spontanes Einlenkverhalten gelegt.
Leichtbauzielsetzung wurden Räder der wurden die Tragfedern neu ausgelegt. Durch das Applizieren eines sehr ausge-
Größen 8,5J x 19“ und 10J x 19“ in einem Die Steifigkeiten ergeben in Konstruk- glichenes Verhältnis von Zug- und Druck-
eigenständigen gewichtsoptimierten De- tionslage eine steigende Aufbaueigen- dämpfung wurden diese Anforderungen
sign entwickelt. Serienmäßig werden frequenz von Vorder- zur Hinterachse. umgesetzt. Die Stabilisatoren wurden
Sommerreifen der Dimension 235/40 Dies reduziert die Nickempfindlichkeit gezielt für eine möglichst wanksteife und
R19 und 265/35 R19 verbaut. beim Überfahren von Wellen und ermög- neutrale Wankratenverteilung ausgelegt.
licht einen schnelleren Querbeschleuni- Das Ergebnis dieser Fahrwerkabstim-
Easy going gungsaufbau. mung ist ein sehr agiles und präzises
Fahrverhalten mit einer ausgeprägten
Die Räder sind als Aluminium-Gussräder Kern der Fahrdynamikauslegung ist die Neutralität zur Ereichung maximaler
in Flow-Forming-Technologie ausgeführt. Auslegung der Stoßdämpferkennungen. Querbeschleunigung gepaart mit klas-
Porsche Engineering war verantwortlich Spezielles Augenmerk wurde auf eine senüblichem Fahrkomfort.
für die komplette Entwicklung der Bau-
teile. Im Weiteren wird eine Ge genprü-
fung und Bewertung der FE-Rechnung
vom Zulieferer vorgenommen sowie die
Koordination und Überwachung von des-
sen Entwicklungsablauf sowie sämtlicher
externer und interner Prüfungen, die zur
Bemusterung und Freigabe dienen. Das
Ergebnis dieser hervorragenden Detail-
optimierung ist ein reduziertes Rad- und
damit auch Z-Radgewicht.
Die Fahrdynamikauslegung des Boxster
Spyder profitiert von den hervorragen-
den dynamischen Fahrwerkseigenschaf- Die Aluminium-Gussräder sind in Flow-Forming Technologie ausgeführt.
22 Porsche Engineering Magazin 1/2010Sie können auch lesen
