Forschungsbereich Fahrdynamik & Akustik

 Tätigkeitsfelder

  • Reifentechnologie: Messung, Simulation und Bewertung
  • Fahrdynamik: Aktive und passive Fahrwerke
  • Erprobung und Bewertung von Gesamtsystemen und Komponenten
  • CAx-Methodenentwicklung

 Allgemeine Informationen

Seitdem Kraftfahrzeuge gebaut werden beschäftigen sich Ingenieure mit der Konstruktion und Entwicklung der unterschiedlichen Komponenten des Fahrwerks, um den Komfort der Fahrzeuge zu erhöhen und gleichzeitig die aktive Sicherheit zu verbessern. In dieser Tradition arbeitet auch der Bereich Fahrwerk des ika. Unsere Ingenieure beherrschen dabei alle Teilschritte der Fahrwerkentwicklung: von der Konzeption und Simulation über die Detailkonstruktion, den Prototypenbau bis zu Funktions- und Dauerfestigkeitstests im Fahrversuch. Des Weiteren bieten wir wir unseren Kunden vielfältigste Dienstleistungen auf unseren unterschiedlichen Prüfständen an.

Zur Konzeption und Auslegung neuer Fahrwerke stehen alle erforderlichen Hilfsmittel zur Verfügung. Eine vollständige Kette von CAE-Werkzeugen (z. B. CATIA oder MSC Adams) ermöglicht nicht nur die fahrdynamische Auslegung des Fahrwerks, sondern auch die Konstruktion des Systems inklusive aller erforderlichen Analysen wie z. B. Freigangsuntersuchungen oder Bauteilauslegung. Hierdurch werden Fehlermöglichkeiten in der Konstruktionsphase weitgehend minimiert, sodass der aufwendige Prototypenbau optimal vorbereitet werden kann. Prototypenteile fertigen wir selbst auf eigenen Fertigungseinrichtungen an oder greifen auf die Unterstützung langjähriger Fertigungspartner zurück.

Ein weiterer Schwerpunkt des Bereichs ist die Fahrdynamiksimulation, die in hohem Maße von Automobilherstellern eingesetzt wird. Wir setzen ADAMS® und SIMPACK® ein, die weltweit als Standard-Werkzeuge anerkannt sind. Neben der Simulation starrer Körper ist aber auch eine Kopplung zu FEM-Tools vorhanden, um elastische Verformungen von Fahrwerkkomponenten zu berücksichtigen oder Bauteilfestigkeiten vorab zu überprüfen. In diesem Zusammenhang wird derzeit bei uns verstärkt auf dem Gebiet des Leichtbaus von Fahrwerken gearbeitet.

Insbesondere ist auch die Entwicklung von Regelalgorithmen für aktive elektronisch geregelte Fahrwerksystemen ein Arbeitsschwerpunkt. Zur Einbindung in die MKS-Simulation werden die Softwarepakete MATLAB® / SIMULINK® eingesetzt. Für die Applikation auf eine Zielplattform stehen weitere Werkzeuge, wie z. B. die dSpace Autobox oder eigene Steuerrechner zur Verfügung. Gemeinsam mit dem Bereich Elektronik wird der gesamte Entwicklungspfad für aktive Fahrwerksysteme praktiziert.

Neben der Simulation ist der Versuch ein Hauptbestandteil der Fahrwerkentwicklung. Wir führen auf der eigenen Teststrecke Fahrversuche im Hinblick auf eine Bewertung und zur Validierung von Simulationen durch. Ausgerüstet mit der erforderlichen Messtechnik (z. B. Autokollimatoren und Kreiselplattformen) können wir hier alle üblichen Fahrmanöver durchführen.

Zur versuchstechnischen Analyse des Fahrwerks oder einzelner Fahrwerkkomponenten stehen diverse Prüfstände zur Verfügung. Neben einem Hydropuls mit neun Stempeln können auf dem Achsmessstand (K&C-Testrig) die Kinematik und Elastokinematik von Komplettfahrzeugen oder auch einzelnen Achsen untersucht werden. Typische Fahrwerkkenngrößen wie Wankfedersteifigkeit, Längs- und Querelastizität, Spur- und Sturzänderungen über der Einfederung können hier schnell und reproduzierbar gemessen werden.

Auf zwei Reifenprüfständen werden die aus Schräglauf, Sturz und Schlupf resultierende Kräfte und Momente gemessen und die statischen und dynamischen Eigenschaften von Reifen analysiert. Schließlich können wir auf unterschiedlichen Prüfständen die Massenträgheitsmomente von Komponenten und Gesamtfahrzeugen messen, um verlässliche Daten für MKS-Programme zu erzeugen.


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Akustik

 Tätigkeitsfelder

  • Fahrzeugakustik
  • Messen – Analysieren – Simulieren – Optimieren
  • NVH Komfortbeurteilung (Benchmark)
  • Akustik alternativer Antriebe
  • Außengeräusch (Kapselfahrzeug)
  • Drehschwingungsanalyse

 Allgemeine Informationen

Die Bemühungen um leisere Fahrzeuge, d. h. sukzessive vom Gesetzgeber reduzierte Geräuschsgrenzwerte sowie ein erheblich gesteigertes NVH-Komfortbewusstsein der Fahrzeugkunden machen den Bereich Akustik zu einem wichtigen Teilgebiet unserer Forschungs- und Entwicklungsarbeit. Heute gilt es, die Außengeräusche und die Innengeräusche der Fahrzeuge stetig zu optimieren. Automobilhersteller und Zulieferer sind ständig bemüht, mit den wachsenden Anforderungen auf dem Gebiet der Fahrzeugakustik Schritt zu halten. Aus diesem Grund widmen auch wir der Fahrzeugakustik besonderes Interesse. Vor fünfzehn Jahren wurde das Lehrgebiet „Geräuschverhalten von Kraftfahrzeugen“ von Prof. Dr.-Ing. habil. J. W. Biermann eingerichtet. Im Rahmen zahlreicher Forschungs- und Entwicklungsprojekte decken wir die gesamte Bandbreite an Aufgaben, welche die Fahrzeugakustik bereithält, ab. Wir verfügen nicht nur über moderne Werkzeuge und Einrichtungen, sondern auch über das notwendige Know-how, um diesen Aufgaben gerecht zu werden.

Die beiden Schwerpunkte der Fahrzeugakustik in Messung und Berechnung sind Innengeräusch- und Schwingungskomfort und Außengeräusche. Die Reduzierung der Außengeräuschemissionen von Fahrzeugen ist unerlässlich, um die Umweltverträglichkeit des Straßenverkehrs zu verbessern. Der Gesetzgeber schreibt die maximal zulässigen Außengeräuschemissionen von Kraftfahrzeugen fest. Damit ist die Autoindustrie vor die Entwicklungsaufgabe gestellt, die gültigen Grenzwerte einzuhalten, um ein Fahrzeug auf dem Markt zulassen zu können.

Im Themenbereich „Außengeräusche“ führen wir Geräuschmessungen durch. Zur Dominanzanalyse einzelner Schallquellen werden gezielte Dämm-Maßnahmen bis hin zum Aufbau spezieller Kapselfahrzeuge durchgeführt. Die Untersuchung von Fahrzeuginnengeräuschen erfolgt im Fahrversuch auf der Straße bzw. auf dem Rollenprüfstand im reflexionsarmen Schallmessraum.
Einen Arbeitsschwerpunkt stellen Antriebsschwingungen dar, wozu hochauflösende Meßsysteme sowie speziell von uns entwickelte Komponentenprüfstände detaillierte Phänomen-Untersuchungen wie z. B. Getriebegeräusche, Kupplungsquietschen, Gelenk/ Wellenwummern ermöglichen.

Neben konventionellen Methoden der Schallmesstechnik setzten wir moderne Meßsysteme ein, mit denen Geräusche gehörrichtig, d. h. so wie der Mensch sie wahrnimmt, aufgenommen werden können. Diese Aufnahmetechnik ist Grundvoraussetzung dafür, Geräusche subjektiv bewerten und auf einen angenehmen Klang hin optimieren zu können. Im Psychoakustik-Labor bewerten Probanden die Fahrzeuggeräusche nach unter den Anwendern verbreiteten Verfahren.

Einen weiteren Untersuchungsschwerpunkt im Bereich Akustik bildet die Analyse des Schwingungsverhaltens von Fahrzeugbauteilen. Vor allem das Schwingungsverhalten von Motorgehäuse, Getriebe oder der ganzen Karosserie werden einer solchen Analyse unterzogen. Hierbei kommt das Messverfahren der experimentellen Modalanalyse zum Einsatz. Um das Schwingungsverhalten zu berechnen, benutzen wir Mehrkörpersysteme und die Finite-Elemente-Methode (FEM).


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Adresse

Institut für Kraftfahrzeuge
RWTH Aachen University

Steinbachstraße 7
52074 Aachen · Deutschland

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+49 241 80 25600
+49 241 80 22147

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