Methode zur Analyse von Fahrzeugachsen und Identifikation von Parametereinflüssen im komfortrelevanten Frequenzbereich

Abstract

Zur Sicherstellung einer maximalen Spreizung zwischen Fahrkomfort und Fahrdynamik ist ein genaues Verständnis der dynamischen Eigenschaften eines modernen Fahrwerks erforderlich. Damit die Auswirkungen dieser Eigenschaften auf Gesamtfahrzeugebene vollständig verstanden werden können, ist es notwendig, diese bereits auf Subsystemebene zu kennen. Aus diesem Grund beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der Entwicklung eines einheitlichen Prozesses zur quasi statischen und dynamischen Charakterisierung von Fahrzeugachsen auf einem Subsystemprüfstand. Durch die Schwingungsanalyse der Achse auf einem Achsprüfstand, ohne die Wechselwirkung mehrere Fahrzeugsubsysteme untereinander, ist es möglich, gezielt das Schwingungsverhalten der Achse zu analysieren und zu optimieren. Hierzu wird jedoch die Entwicklung einer Methode, welche es erlaubt, synthetische Anregungsspektren für einen dynamischen Achsprüfstand aus dem Bewegungszustand der Achsen bei Schlechtwegüberfahrt auf Gesamtfahrzeugebene zu identifizieren, vorausgesetzt. Zur Plausibilisierung der Messergebnisse erfolgt der Aufbau eines Mehrkörpersimulationsmodells der Achsen und des Prüfstands, welches eine Analyse der dynamischen Eigenschaften der Achskomponenten sowie deren Modellierung voraussetzt. In Ergänzung dazu ermöglichen diese Untersuchungen eine Validierung der Simulationsmodelle auf Subsystemebene, wodurch Modellierungsschwächen aufgezeigt werden können. Abschließend wird der Einfluss einzelner Fahrwerkskomponenten auf das Schwingungsverhalten der Achse sowie des Gesamtfahrzeugs mit dem entwickelten Simulationsmodell bewertet.

To ensure a maximum spread regarding ride comfort and handling, a precise knowledge of the dynamic characteristics of a modern suspension is required. In order to fully understand the effects of these characteristics on full vehicle level, it is necessary to determine them on subsystem level first. For this reason the present thesis deals with the development of a consistent process for the quasi-static and dynamic suspension characterization on a subsystem test rig. The suspension vibration analysis on a subsystem test rig, without the consideration of interactions between different vehicle subsystems, permits to analyze and optimize the suspension subsystem vibration behaviour. For this purpose, however, the development of a method to identify synthetic excitation spectra for a dynamic suspension test rig from the resulting suspension vibrations while travelling with full vehicles over uneven roads, is required. A multi-body simulation model including the modelling of the suspensions and the test rig is performed in order to validate the measurement results. Therefore an analysis of the dynamic suspension component properties as well as their modelling is required. In addition, these investigations permit to validate the simulation models on subsystem level, whereby shortcomings of the modelling approach are identified. Finally the influence of individual suspension components on the subsystem as well as full vehicle vibration behaviour is evaluated employing the developed simulation model.