Institut für Fahrzeugsystem­technik

Methodik zur Erstellung eines physikalisch-geometrischen Schwingungsdämpfermodells und Submodelle zur Integration in die Mehrkörpersimulation

Ausgangslage

Der Fahrkomfort hochwertiger Kraftfahrzeuge stellt einen wichtigen Teil des Markenwertes dar, über den eine Differenzierung zu den Wettbewerbern erfolgen kann. Die Entwicklung neuer Fahrwerke und Fahrwerkkomponenten konzentriert sich somit nicht mehr nur auf die Verbesserung der Fahreigenschaften, sondern sehr stark auf die Verbesserung der fühlbaren Vibrationen und hörbaren Geräusche auch anhand neuer Methoden und Ansätzen mittels Computersimulation. Das Fahrwerk muss sich harmonisch in das Ganze eines Fahrzeuges einfügen. Ein wesentlicher Bestandteil der Fahrwerksentwicklung stellt die Gesamtfahrwerksberechnung auf Basis der Mehrkörpersimulation dar. In der Mercedes Pkw-Entwicklung werden virtuelle Prototypen als Pendant zu den realen Prototypen modelliert. Die Absicherung erfolgt mit Hilfe von Manövern und Lastfällen die größtenteils denen der Prüfstände oder des Fahrversuchs entsprechen. Die detaillierte Fahrwerkmodellierung in der Mehrkörpersimulation wird bisher für die Berechnung von Fahrkomfort, Lenkverhalten, Fahrdynamik und Schnittlasten verwendet. Für Fahrdynamikuntersuchungen erfolgt die Modellierung im Wesentlichen mit starren Bauteilen. Die Abbildung der Fahrkomfortzusammenhänge erfordert jedoch zum Beispiel eine flexible Karosserie. Der Fokus liegt für die Phänomene Ride und unwuchterregte Schwingungen bei Frequenzen bis 30 Hz. Für diese Betrachtungen ist die Modellierung und die Simulation ein etablierter Standard. Der bisherige Berechnungsschwerpunkt mittels MKS-Methoden lag in der Vergangenheit hauptsächlich auf unwucht- und straßenerregte Phänomene kleiner als 30 Hz. Der höhere Frequenzbereich über 30 Hz bis in die Bereiche der Körperschallakustik war bisher mittels MKS-Methoden kein Schwerpunkt. Der Schwingungsdämpfer als elementares Fahrwerkbauteil soll in einem ersten Schritt näher betrachtet werden.

 

Zielsetzung

Ziel dieser Arbeit ist, eine Methodik zum Aufbau und der Validierung eines ganzheitlichen Dämpfermodells für die Erweiterung der MKS im Phänomenbereich über 30 Hz darzustellen. Alle relevanten physikalischen und dynamischen Effekte sollen berücksichtigt werden. Hierzu sind Detailmodelle der Dämpferbauteile erforderlich, woraus Kennwerte in das Dämpfermodell übernommen werden können. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Parametrierung des Dämpfermodells durch geometrische Daten um eine prädiktive Dämpferberechnung in Zukunft zu ermöglichen ohne einen Prototyp und Messungen vorliegen zu haben.