ISBN 978-3-8439-0886-3

978-3-8439-0886-3, Reihe Fahrzeugtechnik

Christian Wimmer
Modellbasierte Entwicklung elektromechanischer Lenkungen

161 Seiten, Dissertation Technische Universität Kaiserslautern (2013), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die heutige Fahrzeugentwicklung steht großen Herausforderungen gegenüber. Von den Märkten werden eine immer größere Modellvielfalt und eine schnelle Reaktion auf Kundenwünsche gefordert. Gleichzeitig wachst die Produktkomplexität bedingt durch die voranschreitende Elektrifizierung stark an. Ein erhöhter Kostendruck führt zur Entwicklung mit Baukästen und zum Entfall von Entwicklungsbaugruppen.

Am Beispiel der elektromechanischen Lenkung (EPS) kann diese Tendenz nachvollzogen werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird daher ein modellgestütztes Vorgehen erarbeitet, um zu einer zielgerichteten Systemauslegung für die EPS zu gelangen. Zunächst werden die notwendigen Voraussetzungen für ein solches Vorgehen geschaffen. Hierzu werden die Anforderungen an das Lenksystem aus Kundensicht definiert und nach Fahrsituationen geordnet. Um Simulationsergebnisse im Anwendungsfall der EPS interpretieren zu können, werden aussagekräftige objektive Kenngrößen ermittelt werden, mit denen sich die subjektiv erlebbaren Fahreigenschaften beschreiben und bewerten lassen.

Der Entwicklungsprozess wird in dieser Arbeit in zwei Phasen unterteilt. In der Konzeptphase werden die wesentlichsten Fahrwerkseigenschaften definiert. Während dieser Phase sind viele Parameter im gesamten Fahrwerk noch unsicher. Für den Lenkungsgrundentwurf wird in hier ein mehrstufiges Verfahren erarbeitet, mit dem die relevanten Lenkeigenschaften schnell bestimmt werden können. Da komplexe Gesamtfahrzeugmodelle mit einer Vielzahl an Freiheitsgraden zu diesem Zeitpunkt nicht sinnvoll eingesetzt werden können, werden spezielle Minimalmodelle für Lenkung und Fahrwerk entwickelt.

In der zweiten Phase des Entwicklungsprozesses, der Integrationsphase, stehen bereits erste Prototypen für die Lenkung und Fahrzeug zur Verfügung. Damit können komplexere Modelle zum Einsatz kommen, mit deren Hilfe sich Fragestellungen zum Schwingungsverhalten und zum Lenkgefühl beantworten lassen. Für ausgewählte Problemstellungen werden die Wirkketten der Systemgrößen auf das Lenkverhalten beurteilt. Dazu wird ein Analyse- und Entwurfsverfahren eingesetzt, bei dem die Zusammenhänge zwischen Systemparametern und objektiven Kenngrößen mit statistischen Methoden quantifiziert werden.

Abschließend wird die beschriebene Vorgehensweise anhand einer Studie im Fahrversuch bewertet. Die Ergebnisse dieser Arbeit schaffen die Möglichkeit die versuchslastige Lenkungsentwicklung durch gezielten Einsatz von Simulation zu entlasten.