Transferprojekt T2

Unsicherheitsbeherrschung durch hochintegriertes aktives Federbein

Ziel dieses Transferprojekts war es, in Zusammenarbeit mit der Firma Vibracoustic GmbH & Co KG den im Teilprojekt C4 entwickelten aktiven Luftfederdämpfer (aLFD) weiterzuentwickeln und in Fahrversuchen mit einem Fahrzeug der Oberklasse unter realen Bedingungen zu erproben sowie die beim Übergang von der Komponente zum System entstehende Unsicherheit zu beherrschen.

Zusammenfassung

Es wurde experimentell der Vier-Quadranten-Betrieb im Kraft-Weg-Diagramm, der charakteristisch für ein aktives Federbein ist, mit dem aLFD erfolgreich nachgewiesen. Dauerversuche zeigten, dass der Balg den höheren Belastungen standhält, die durch die Gestaltung des aktiven Abrollkolbens entstehen. Somit ist das Konzept der aktiven Veränderung der tragenden Fläche der Luftfeder über eine Verstellung des Abrollkolbendurchmessers prinzipiell für den Einsatz im KFZ geeignet. Die Reduktion des Energieverbrauchs des aktiven Federdämpfersystems ist eine Grundvoraussetzung für den Einsatz im KFZ. Daher wurde in einer Konzeptstudie ein hydrostatisches System mit minimalem Energieverbrauch mittels der – im SFB 805 entwickelten – TOR-Methode ausgelegt. Allerdings zeigte die theoretische und experimentelle Untersuchung des ersten Prototyps, sowie eine damit verbundene Abschätzung des Innovationspotenzials, dass ein Einsatz des verwendeten Aktor- und Getriebekonzepts – hydraulischer Schwenkmotor mit mechanischem Nockengetriebe – nicht sinnvoll ist. Gründe hierfür sind u. a. das große Gewicht, der benötigte Bauraum sowie die niedrige mechanische Effizienz des Getriebes von ca. 60%. Aus diesem Grund wurde in Absprache mit dem Industriepartner entschieden den aLFD neu zu konzeptionieren und auszulegen, was im Teilprojekt C4 fortgesetzt wird.

Das beendete Teilprojekt T2 hat wichtige Grundlagen legen können, die Gestaltung der aktiven Veränderung der tragenden Flächen der Luftfeder zu entwickeln sowie die Systemanforderungen des aLFD für eine erfolgreiche Integration in ein Serienfahrzeug zu definieren. Es bildet somit eine Basis für das Teilprojekt C4, welches in der dritten Förderperiode direkt an die Ergebnisse aus T2 anknüpft. Die entwickelte Methode zur Reduktion des Energieverbrauchs werden im Rahmen der TOR Vorlesung am Fachgebiet für Fluidsystemtechnik als Anwendungsbeispiele herangezogen.

[1] Dörig, B.; Ederer, T.; Hedrich, P.; Lorenz, U.; Pelz, P. F.; Pöttgen, P.: Technical Operations Research (TOR) Exemplified by a Hydrostatic Power Transmission System, Vol. 1, 152-161, Aachen, 24-26.03. 2014.

[2] Hedrich, P.; Cloos, F. J.; Würtenberger, J.; Pelz, P. F.: Comparison of a New Passive and Active Technology for Vibration Reduction of a Vehicle Under Uncertain Load, Applied Mechanics and Materials, Vol. 807, pp. 57-66, 2015.

[3] Hedrich, P.; Pelz, P. F.; Nakhjiri, M.; Fäth, S., Dehlwes, S.: Luftdämpfung als zukunftsweisende Technologie im Nutzfahrzeugbereich – Optimale Auslegung eines Luftfederdämpfers. VDI-Berichte 2261, pp. 145-153, 2015.

[4] Bedarff, T.: Grundlagen der Entwicklung und Untersuchung einer aktiven Luftfeder für Personenkraftwagen, Dissertation, TU Darmstadt, eingereicht am 26.01.2016.

[5] Utz, M.; Hedrich, P.; Pelz, P. F.: Computing an Operating Strategy for an Active Body Control with Dynamic Programming in the Automotive Application, Conference Proceedings ECCOMAS 2016.

Teilprojektleiter

  Name
Prof. Dr.-Ing. Peter Pelz