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Jan-Rickmer Schlegel
Ermitteln von kennungskritischen Bauteileinflüssen im PKW-Schwingungsdämpfer
Das Verhalten des Schwingungsdämpfers bestimmt wesentlich die Fahreigenschaften des Fahrzeugs. Daher werden ihre Charakteristiken durch tolerierte Kennlinien definiert. In der Fertigung durchlaufen die Bauteile eine 100%-Kontrolle und bei Nichteinhaltung der Kennlinie müssen die Schwingungsdämpfer nachbearbeitet werden. Ein grundlegendes Verständnis der Streuungsursachen dieser Charakteristiken ermöglicht Qualitätssteigerungen und Kostensenkungen in der Serie und wird in dieser Dissertation systematisch erarbeitet.
Ein Ansatz beruht auf der Analyse von streuenden Schwingungsdämpfern, die aus der Fertigung ausgefasst werden. Durch Komponententausch werden die ursächlichen Bauteile identifiziert. Diese werden in der Folge am Strömungsprüfstand sowie durch optische Vermessung analysiert. Die Kennlinien ergeben sich hauptsächlich aus den abstimmbaren Ventilen im Schwingungsdämpfer. Daher wird mit dem zweiten Ansatz ein Schwerpunkt auf die Ventilmodellierung gelegt. Streuungseinflüsse werden virtuell untersucht und Abstellmaßnahmen werden ohne Prototypenfertigung und -vermessung in großer Variantenzahl bewertet. Da reale Bauteilgeometrien simuliert werden, kommen räumlich diskretisierte Verfahren (CFD und FEM) zum Einsatz. Im Schwingungsdämpfer treten starke Kopplungen zwischen der Fluid- und der Strukturmechanik auf. Daher wird zusätzlich die Fluidstrukturinteraktion zur Ventilmodellierung verwendet.
Im Zusammenspiel stellen die verwendeten Verfahren einen Baukasten dar, mit dem Kennlinienstreuungen analysiert werden. Die Anwendbarkeit der einzelnen Methoden auf die Schwingungsdämpfercharakteristik wird zunächst validiert und im zweiten Teil auf verschiedene Fragestellungen angewendet. Erste Bauteiloptimierungen werden ebenfalls vorgestellt.
Ein Ansatz beruht auf der Analyse von streuenden Schwingungsdämpfern, die aus der Fertigung ausgefasst werden. Durch Komponententausch werden die ursächlichen Bauteile identifiziert. Diese werden in der Folge am Strömungsprüfstand sowie durch optische Vermessung analysiert. Die Kennlinien ergeben sich hauptsächlich aus den abstimmbaren Ventilen im Schwingungsdämpfer. Daher wird mit dem zweiten Ansatz ein Schwerpunkt auf die Ventilmodellierung gelegt. Streuungseinflüsse werden virtuell untersucht und Abstellmaßnahmen werden ohne Prototypenfertigung und -vermessung in großer Variantenzahl bewertet. Da reale Bauteilgeometrien simuliert werden, kommen räumlich diskretisierte Verfahren (CFD und FEM) zum Einsatz. Im Schwingungsdämpfer treten starke Kopplungen zwischen der Fluid- und der Strukturmechanik auf. Daher wird zusätzlich die Fluidstrukturinteraktion zur Ventilmodellierung verwendet.
Im Zusammenspiel stellen die verwendeten Verfahren einen Baukasten dar, mit dem Kennlinienstreuungen analysiert werden. Die Anwendbarkeit der einzelnen Methoden auf die Schwingungsdämpfercharakteristik wird zunächst validiert und im zweiten Teil auf verschiedene Fragestellungen angewendet. Erste Bauteiloptimierungen werden ebenfalls vorgestellt.
Schlagwörter: Stoßdämpfer; Serienstreuung; Fluidstrukturinteraktion; CFD; FEM; Fahrwerk
Schriftenreihe Institut für Dynamik und Schwingungen TU Braunschweig
Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. habil. Georg-Peter Ostermeyer, Braunschweig
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