Die Idee, Luft zum Federn von Fahrzeugschwingungen einzusetzen, kam bereits zu Beginn der Automobilentwicklung auf und ist heute kaum mehr wegzudenken. Moderne Personenkraftfahrzeuge der Oberklasse werden aus Gründen des Fahrkomforts gern mit pneumatischen Federn in Kombination mit hydraulischen Dämpfern ausgestattet. Ein alternativer Entwicklungsschritt besteht darin, das Medium Luft nicht zum Federn, sondern zum Dämpfen von Fahrzeugschwingungen zu verwenden, was auf den Begriff des Luftdämpfers führt. Diese haben im Vergleich zu klassischen hydraulischen Schwingungsdämpfern die den Komfort begünstigende Eigenschaft, dass Sie sich bei hohen Beanspruchungsfrequenzen wie eine Feder verhalten und nicht versteifen. Außerdem beinhalten sie kein Öl als Arbeitsmedium, womit die Entsorgungsproblematik deutlich entschärft wird. Der finale Entwicklungsschritt besteht darin, die beiden Systeme Luftfeder und Luftdämpfer zu einem neuen System, dem Luftfederdämpfer, zu integrieren. Da Luftdämpfer und Luftfederdämpfer im Vergleich zu konventionellen Feder/Hydraulikdämpfersystemen ein deutlich komplexeres belastungs- und frequenzabhängiges Federungs- und Dämpfungsverhalten aufweisen, ist eine rein empirische Systemauslegung und -abstimmung auf ein bestimmtes Fahrzeug nicht mehr möglich. In dieser Arbeit wird der aktuelle Stand modernster Berechnungsmodelle für pneumatische Feder- und Dämpfungssysteme vorgestellt und ein Einblick in die Physik dieser Systeme vermittelt. Die Modelle basieren auf physikalischen Grundlagen und erlauben daher nicht nur eine reine Systembeschreibung, sondern auch eine Systemauslegung und -abstimmung. Sie können in allen gängigen Mehrkörpersimulationsprogrammen im Zeit- und Frequenzbereich für Fahrkomfort-, Fahrdynamik- und NVH-Simulationen eingesetzt werden und beschreiben alle relevanten Effekte, die bei realen Systemen auftreten. Basierend auf diesem Konzept werden Studien zur Dynamik von Luftdämpfern und Luftfederdämpfern präsentiert.
The idea of using the air to cushion vehicle oscillations was born very early on in the development of the motorcar. For the sake of improving travelling comfort, modern passenger cars in the upper classes are frequently equipped with pneumatic springs combined with hydraulic shock absorbers. Another development step consists of using the ambient air not for cushioning but for damping the vehicle oscillations which leads to the concept of a pneumatic damper. Compared with hydraulic dampers they possess the outstanding property of not being prone to blocking at high excitation frequencies. Since they contain no oil by way of a working medium, there are no problems with disposal or recycling. The final development step consists of combining the pneumatic spring and the pneumatic damper to a new system: the pneumatic spring damper. Since pneumatic dampers and springs have a more complex load and frequency-dependent behaviour in comparison with conventional spring damper systems, a purely empirical dimensioning and tuning approach is no longer possible. This essay presents the state of the art of simulation models for pneumatic dampers and spring damper systems as well as providing an insight into the physics of such systems. The models are based on physical fundamentals and permit not only a pure system description but also dimensioning and tuning options. They can be used in all popular multibody simulation programs in both the time and the frequency domain for ride comfort, handling and NVH simulations. They represent all the effects that occur with real pneumatic springs, shock absorbers and spring dampers. Based on this concept, studies of the dynamic behavior of pneumatic dampers and spring dampers are discussed.
Auf virtueller Luft über Stock und Stein. Moderne Simulationsmethoden für pneumatische Federdämpfersysteme
2007
18 Seiten, 20 Bilder, 10 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Angewandte Simulationsmethoden
Springer Verlag | 2018
|FAHRZEUGPREMIERE - Über Stock und Stein
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Ladungswechsel mit Abgasrueckfuehrung - Simulationsmethoden
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|Pneumatische Strukturen als Technologieträger für den konstruktiven Einsatz von Luft
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