Es wurde zur optimalen Reduktion der Aufbauschwingungen eines PKWs ein adaptiver LFD (Luftfederdämpfer) entwickelt. Der vorgestellte LFD besteht aus zwei gegeneinander wirkenden und über eine Drossel verbundenen Luftfedern. Ein veränderlicher Öffnungsquerschnitt des Drosselelementes sichert in jedem Arbeitspunkt die optimale Einstellung der Dämpfung. Zu diesem Zweck wurde eine Drossel entwickelt, in die ein piezoelektrischer Aktuator mit einem WVS (Wegvergrößerungssystem) integriert ist. Dieser ist in der Lage einen Öffnungsquerschnitt von bis zu 30 mm2 hochdynamisch zu verstellen. Mithilfe eines Viertelfahrzeugmodells wurden verschiedene Simulationsergebnisse für die Luftfeder, den LFD und den in einem Viertelfahrzeugmodell eingesetzten LFD dargestellt. Da ein LFD mit konstanter Drosselfläche die Vertikalschwingungen eines PKWs nicht hinreichend dämpfen kann, wurde in einem ersten Schritt die Nichtlinearität der Strömung durch die Drossel kompensiert. Im Anschluss wurden die Regelstrategien Kraftregelung und Sky-Hook Regler erläutert, für den LFD im Modell implementiert und die Ergebnisse mit einem passiven Dämpfer verglichen. Die Linearisierung der Drosselnichtlinearität ermöglicht eine akzeptable Aufbaufederung. Im Bereich der ersten Eigenfrequenzen weist der LFD eine wesentlich geringere Resonanzüberhöhung auf, als ein konventionelles Fahrwerk. Die Implementierung eines Sky-Hook Regelungsalgorithmus mit Hilfe der Kraftregelung ermöglichte eine deutliche Reduktion der Aufbauschwingungen. Mithilfe von Simulationen wurde eine Abschätzung eines maximalen Öffiiungsquerschnittes, ab welchem die Funktionsweise des LFDs sichergestellt ist, erreicht. Basierend auf den Ergebnissen zum erforderlichen Drosselquerschnitt und der erforderlichen Verstellgeschwindigkeit wurde ein WVS und mit diesem ein Drosselelement entwickelt. Das WVS basiert dabei auf einer Speichenstruktur, innerhalb eines piezokeramischen Rings. Das Anlegen von elektrischer Spannung bewirkt eine Kontraktion des Rings. Da die Speichen diese Kontraktionsbewegung durch Biegung ausgleichen können, kommt es zu einer resultierenden Drehbewegung des Außenrings. Zur Maximierung von Stellkraft und Stellweg, unter Berücksichtigung des Schwingungsverhaltens, wurde sowohl die Position der Speichen als auch deren Dicke optimiert. Die in der Arbeit dargestellten Regelstrategien für den LFD basieren auf der Beruhigung eines Viertelfahrzeugmodells. Hiermit lassen sich bereits erhebliche Erfolge erzielen. Weiteres Potential verspricht die Berücksichtigung von Lenk- und Beschleunigungssignalen. Dabei kann die dynamische Gewichtsverlagerung bei Kurvenfahrt und Beschleunigung verzögert werden, um ein besseres Fahrgefuhl zu erreichen. Dafür muss die Dämpfung des LFDs in Richtung der Nick- oder Wankbewegung erhöht dargestellt werden. Ein anderer Ansatz ist, über die Vorderräder das Anregungsprofil der Straße zu identifizieren. Dieses Anregungsprofil liegt bei Geradeausfahrt verzögert an der Hinterachse an. Für die Dämpfung der Hinterachse kann damit virtuell" in die Zukunft geschaut werden.
Entwicklung eines adaptiven Luftfederdämpfers mit strukturierter piezokeramischer Drossel
2013
124 Seiten, Bilder, Tabellen, 45 Quellen
Theses
German
Entwicklung eines adaptiven Luftfederdämpfers mit strukturierter piezokeramischer Drossel
BASE | 2013
|Entwicklung eines adaptiven Luftfederdämpfers
Tema Archive | 2011
|Zuverlaessigkeit eines AdBlue Pumpensystems auf Basis piezokeramischer Aktuatoren
Automotive engineering | 2013
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