Dissertation

Prüfverfahren für Schwingungsdämpfer im Fahrzeug

Author:

Daniel Benjamin Wegener

Pages:

175

DOI:

10.18154/RWTH-2020-11304

Keywords:

Schwingungsdämpfer, Eusama shock absorber

Year:

2020

Language:

german

Format:

ebook

Die Schwingungsdämpfer eines Kraftfahrzeugs sind im Fahrbetrieb hohen Beanspruchungen ausgesetzt, die zu Verschleißerscheinungen bis hin zum vollständigen Dämpfkraftverlust führen können. In dieser Arbeit wurden Prüfverfahren entwickelt, die eine valide, quantitative Funktionsprüfung der Dämpfung im Werkstattumfeld ermöglichen. Wichtige Merkmale, die durch die neuen Verfahren erreicht wurden, sind die Bewertung des Dämpfers im eingebauten Zustand sowie die Erfüllung von objektiven Zielen wie Validität, Genauigkeit und Präzision und eine hohe erwartete Akzeptanz durch Fahrzeugbesitzer, Prüfbehörden und Werkstattbetreiber. Anhand theoretischer Überlegungen wurde das Dämpfungsmaß als valider Kennwert zur Bewertung des Schwingungsdämpfers hergeleitet. Dazu war eine Modell-bildung erforderlich, welche die Gesamtfahrzeugschwingung auf ein Viertelfahrzeugmodell reduziert. Auf dessen Basis kann das Rad- und das Aufbaudämpfungsmaß ermittelt werden. Die Zulässigkeit dieser Modellvereinfachung wurde umfassend geprüft. Die Festlegung eines fahrzeugunabhängigen Grenzwertes wurde durch die Interpretation des Dämpfer-Konfliktdiagramms abgeleitet. Es wurde gezeigt, dass unabhängig von der fahrzeugindividuellen Abstimmung ein Dämpfungswert kleiner als 0,1 in der Bewertungsdimension Fahrsicherheit und Fahrkomfort als nicht sinnvoll erscheint. Mittels einer methodischen Vorgehensweise zur Systemidentifikation wurden mögliche Anregungsarten und Messsignale aufgezeigt, aus denen insgesamt fünf Verfahren zur Bestimmung des Dämpfungsmaßes hergeleitet wurden. Der hohe Messaufwand für das analytische Komponentenverfahren, bei dem alle relevanten Bauteileigenschaften einzeln erstellt werden, führt zu einem sehr genauen Messergebnis, das sich als Referenzwert zur späteren Bewertung der Werkstatt-Messverfahren eignet. Dies kann ebenfalls durch das experimentelle Gesamtfahrzeugverfahren dargestellt werden, das eine komplexe Prüfstandsinfrastruktur voraussetzt, mit der die Anregungsamplitude und -frequenz in weiten Bereichen variiert werden kann. Das Verfahren der transienten Aufbau-Parameteridentifikation erwies sich für den Werkstattbereich als vorteilhaft, da es u.a. kostengünstig umzusetzen ist. Die zusätzliche Auswertung der Radbewegung erhöhte die Messgenauigkeit insbesondere bei dem Vorliegen eines nur einseitig defekten Dämpfers. Bei der transienten Rad-Parameteridentifikation zur Bestimmung des Raddämpfungsmaßes treten bei impulsförmiger Anregung nur geringe Schwinggeschwindigkeiten auf, die die Validität einschränken. Eine neue Auswertung des weit verbreiteten EUSAMA-Verfahrens erfordert eine Identifikation der Reifenfedersteifigkeit. Trotz der z.T. fehlerbehafteten Schätzung der Reifenfedersteifigkeit, liefert dieses Verfahren im Vergleich zur bisher etablierten Methode deutlich präzisere Ergebnisse.