Akustikoptimierung in der Automobilindustrie findet häufig in der späten Entwicklungsphase statt und ist entsprechend teuer. Um Kosten zu senken und das akustische Verhalten von elektrischen Systemen zu verbessern, kann Akustiksimulation eingesetzt werden. Besonders elektrische Verstellsysteme im Fahrzeuginnenraum, wie die elektrische Lenksäule, müssen aus Komfortgesichtspunkten von den Entwicklern mit besonderer Aufmerksamkeit betrachtet werden. Im Beitrag wird der Einsatz der Akustiksimulation bei der Entwicklung der elektrischen Lenksäulenverstellung dargestellt. Neben der reinen Konstruktion kann auch die Erprobung unter Zuhilfenahme der Akustiksimulation deutlich optimiert werden. Zum einen können Hardwareerprobungen teilweise durch das virtuelle Labor ersetzt werden, zum anderen werden Messverfahren effizienter, indem man zum Beispiel brauchbare Messpositionen im Vorfeld virtuell bestimmt (PreTest). Um dorthin zu gelangen, muss jedoch der gesamte Workflow der Akustiksimulation einer elektrischen Lenksäule beherrschbar gemacht werden. Dabei stellt insbesondere der Aufbau des akustischen Abstrahlmodells neben der korrekten Formulierung der Strukturbedingungen und der Schnittstellen die größte Herausforderung dar. Das Abstrahlproblem an einer Lenksäule wird näher erläutert. Um das akustische Abstrahlverhalten einer elektrisch verstellbaren Lenksäule virtuell zu bestimmen, werden zwei verschiedene Berechnungsmodelle benötigt. Der erste Schritt besteht immer aus der Erstellung eines FEM-Strukturmodells. Um Betriebsbedingungen zu simulieren, wird im nächsten Schritt das Modell der Motor-Getriebe-Einheit in das Lenksäulenmodell integriert. Nach der Erstellung des Strukturmodells folgt der Aufbau eines Boundary-Element-Methode (BEM)-Abstrahlmodells. Die technische Beherrschbarkeit der Akustiksimulation ist ein wesentlicher Schritt zu deren Umsetzung. Der zweite Schritt ist die sinnvolle Integration der neuen Methode in den Entwicklungsprozess. Dabei sind besonders drei Phasen des Produktentwicklungsprozesses (PEP) betroffen: Akquisition, Test und Designentwicklung sowie Designfreigabe. Es wird deutlich, dass die aktuellen Herausforderungen in erster Linie die richtige Vernetzung sowie die Definition der Schnittstellen betreffen. Bei der Vernetzung ist darauf zu achten, Konvergenz in der Leistungsübertragung zu erzeugen und irreguläre Frequenzen zu vermeiden. Dies führt in den meisten Fällen zu einer relativ feinen Vernetzung und somit zu großen Rechenzeiten. Unter Anwendung der H-Matrix-Methode können Rechenzeiten deutlich verkürzt werden. Für eine hinreichende Ergebnisgüte sowie eine Anwendung der Simulation zur Designvalidierung spielt die Schnittstellendefinition eine wesentliche Rolle.
Akustiksimulation am Beispiel einer Lenksäule
Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ ; 116 , 6 ; 50-55
2014
6 Seiten, 6 Bilder, 4 Quellen
Article (Journal)
German
AKUSTIK - Akustiksimulation am Beispiel einer Lenksäule
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