Ob in der Entwicklung neuer Fahrzeuge, im Rennsport oder bei autonomen Systemen – wer verstehen will, wie sich ein Fahrzeug auf der Straße bewegt, muss die Bewegungsrichtung exakt bestimmen. Zwei Winkel spielen dabei eine entscheidende Rolle: der Schwimmwinkel und der Schräglaufwinkel. Sie liefern tiefere Einblicke in die Fahrdynamik und helfen, Fahrverhalten, Sicherheit und Performance signifikant zu verbessern.
Was ist der Schwimmwinkel?
Der Schwimmwinkel beschreibt den Winkel zwischen der Bewegungsrichtung des Fahrzeugschwerpunkts und dessen Längsachse. Kurz gesagt: Er zeigt an, wie stark das Fahrzeug „schwimmt“, also quer zur Längsachse driftet. Besonders relevant ist dieser Winkel bei dynamischen Manövern, wie plötzlichen Ausweichbewegungen oder dem Fahren auf rutschigem Untergrund.
Was ist der Schräglaufwinkel?
Der Schräglaufwinkel tritt an den Reifen auf – und zwar immer dann, wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt. Er beschreibt den Winkel zwischen der tatsächlichen Bewegungsrichtung des Rads und dessen Ausrichtung (Lenkeinschlag). Diese Abweichung entsteht durch die elastische Verformung der Reifenaufstandsfläche und ist eng mit der Seitenführungskraft verbunden, die ein Reifen aufbauen kann.
Wie werden Schwimm- und Schräglaufwinkel gemessen?
Indirekte Messung mit Inertialsystemen: Eine weit verbreitete Methode ist der Einsatz von Inertialsystemen, die Beschleunigungs- und Drehratensensoren mit GPS kombinieren. Diese Systeme erfassen die Fahrzeugbewegung auf Basis integrierter Sensorsignale. Dabei wird der Schwimmwinkel nicht direkt gemessen, sondern aus den Bewegungsdaten errechnet. Vorteile sind die Vielzahl erfasster Messgrößen, die die Systeme liefern. Jedoch bringen sie auch klare Einschränkungen mit sich.
Direkte Messung mit optischem Sensor – Optical Flow:
Im Gegensatz dazu basiert die optische Messung auf direkter Erfassung der Fahrbahnbewegung mittels Bildverarbeitung oder Ortsfrequenzverfahren. Die Fahrbahnoberfläche wird dabei visuell erfasst und Bild für Bild analysiert. Die Veränderung von Strukturpunkten ermöglicht die präzise Berechnung von Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung – und damit von Schwimm- und Schräglaufwinkel. Diese Methode ist berührungslos, schlupffrei und liefert exakte Ergebnisse, unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit.