Torsionsschwingungen im Antriebsstrang sind aus Komfort- und Festigkeitsgründen unerwünscht. Mit Hilfe von systematischer Modellreduktion wird ein Minimalmodell erzeugt, womit unterschiedliche Konzepte von Isolatoren und Tilgern zur Bekämpfung der Torsionsschwingungen untersucht werden. Dabei werden auch Sprungantwort und Energiebedarf bewertet. Der klassische passive Isolator soll schwer und nachgiebig sein. Es wird gezeigt, dass die Dämpfung in Abhängigkeit der Frequenz optimal bezüglich der stationären Isolationsgüte gewählt werden kann. Es wird eine semiaktive hydraulische Variante mit Aktor und nichtlinearem Regelungsgesetz vorgeschlagen, um die Verformung des Isolators aufgrund statischer Last zu minimieren. Je nach Auslegung, Anregung und Anfangsbedingungen können stationäre fremderregte oder selbsterregte Schwingungen, chaotische Schwingungen oder sogar globale Instabilität simulationstechnisch nachgewiesen werden. Die Existenzbereiche dieser Lösungen werden mit Bifurkationsdiagrammen und Stabilitätskarten bestimmt. Eine innovative steuerbare Variante eines Fliehkraftpendels wird untersucht. Das Schalten zwischen unterschiedlichen Tilgerordnungen wird detailliert betrachtet und eine optimale Schaltstrategie vorgeschlagen. Um die Auslegung von solchen Systemen zu vereinfachen, wird ein grafisches Werkzeug (die Verhaltenskarte) vorgeschlagen, womit Stabilät und Aperiodizität eines linearen Systems mit konstanten Koeffizienten im Parameterraum kompakt dargestellt werden kann. Ein Kriterium anhand der Struktur der Beobachbarkeitsmatrix wird formuliert und bewiesen. Die Kombination dieser zwei Werkzeuge ermöglicht es, die Parameter des Systems so zu wählen, dass die Sprungantwort des Systems aperiodisch und monoton erfolgt. Insbesondere können Überschwinger ausgeschlossen werden.
Konzeptvergleich zur Bekämpfung der Torsionsschwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs
2013
182 Seiten, Bilder, Tabellen, 99 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Torsionsschwingung , Modellreduktion , Schalten , Antriebsstrang , selbsterregte Schwingung , Kraftfahrzeug , Energiebedarf , Schwingungsdämpfung , Aktor , nichtlineare Regelung , Sprungantwort , Frequenzabhängigkeit , statische Last , Anfangsbedingung , Fliehkraft , lineares System , Systemparameter
Verfahren zur Dämpfung von Torsionsschwingungen in einem Antriebsstrang und Antriebsstrang
Europäisches Patentamt | 2023
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