Dissertation

Einfluss von elektrischen Achsantrieben auf die Auslegung von Fahrwerkslagern

Author:

Ruslan Latfullin

Pages:

179

DOI:

https://doi.org/10.18154/RWTH-2024-09095

Keywords:

Akustik, E-Achse, Fahrwerkslager, Hyperelastizität, NVH, Viskoelastizität, acoustics, chassis mounts, e-axle, hyperelasticity, viscoelasticity

Year:

2024

Language:

german

Format:

ebook

Der NVH-Komfort ist ein wesentliches Qualitätsmerkmal von Kraftfahrzeugen, das die Kaufentscheidung eines potenziellen Kunden direkt beeinflusst. Das steigende Umweltbewusstsein der Gesellschaft und die gesetzlichen Vorgaben zur Verminderung der CO2-Emissionen führen zu einer zunehmenden Elektrifizierung des Antriebsstrangs. Dadurch kommen elektrische Achssysteme vermehrt zum Einsatz und stellen damit die NVH-Entwicklung vor neue Herausforderungen. Insbesondere sind dabei die überlagerten Lastfälle aus der ohnehin vorhandenen Reifen-Fahrbahn-Geräuschanregung und der zusätzlichen hochfrequenten Anregung des elektrischen Antriebs zu nennen. Fahrwerkslager haben einen bedeutsamen Einfluss auf den NVH-Komfort und die Fahrdynamik und bilden einen festen Bestandteil der Fahrwerksoptimierung. Die mechanischen Eigenschaften der Elastomerlager, die bei dieser Arbeit im Fokus der Untersuchungen stehen, werden durch die verwendeten Elastomerwerkstoffe und die Lagergeometrie bestimmt. Zur Beschreibung der erforderlichen Materialeigenschaften der Hyperelastizität und der Viskoelastizität ist der Einsatz von phänomenologischen Modellen zielführend. Zum einen lassen sich die Modelle nach der klassischen Vorgehensweise herleiten, zum anderen können die Modelle der fraktionalen Ableitungen eingesetzt werden. Dadurch entsteht der Bedarf, diese Modelle hinsichtlich ihrer Genauigkeit zur Approximation des dynamischen Verhaltens im hochfrequenten Bereich zu untersuchen. Darüber hinaus ist ein ganzheitlicher Ansatz für die numerischen Untersuchungen erforderlich, um unterschiedliche Lagerdesigns in frühen Entwicklungsphasen simulationsgestützt zu bewerten. Um den Einfluss des elektrischen Antriebs zu quantifizieren und die Simulationsmodelle zu validieren, sind geeignete Ansätze für die experimentellen Untersuchungen zu entwickeln. Vor diesem Hintergrund wird im Rahmen der vorliegenden Arbeit eine holistische Methodik zur Berücksichtigung des elektrischen Achsantriebs in der Auslegung von Fahrwerkslagern entwickelt. Diese Methodik basiert auf der Richtlinie VDI 2206 und wird als ein V-Modell mit Komponenten-, System- und Gesamtfahrzeugebene konzipiert. Zudem werden in der Methodik Ansätze zur simulationsgestützten Auslegung von Fahrwerkslagern und zur anschließenden versuchsbasierten Integration in das Gesamtsystem hergeleitet. Im Anschluss an die Entwicklung wird die Methodik am Beispiel einer elektrischen Achse eines vollelektrischen Nutzfahrzeugs auf Komponenten- und Systemebene verifiziert. Durch die Anwendung der Methodik konnte die Nutzbarkeit der entwickelten Modelle und der gefertigten Trommelbeläge zur Reifen-Fahrbahn-Geräuschanregung nachgewiesen werden. Insgesamt bildet die Arbeit einen verbesserten Ausgangspunkt für die Entwicklung neuer Lagerkonzepte hinsichtlich überlagerter Geräuschanregung.