Verbundlenkerachsen sind leichter und kostengünstiger als Mehrlenkerachsen, aber schwerer zu entwickeln. Vorgestellt wird eine neuartige analytische Methode, mit der sich innerhalb von wenigen Sekunden die Steifigkeiten sowie Kinematiken von Verbundlenkerachsen bewerten lassen. Dabei werden alle komplexen Wechselwirkungen mathematisch, rein analytisch und vollständig bestimmt und in einem Softwarewerkzeug abgebildet. Nachdem die Konzeptvariablen eingeben sind, werden die Achskinematik und -steifigkeit des Konzepts ohne Einsatz von CAD und CAE, sekundenschnell und mit guter Genauigkeit ermittelt. Die Vorgehensweise zur Durchführung einer Steifigkeitsanalyse nach der neuen Methode lässt sich in insgesamt vier Schritte unterteilen. Im ersten Schritt wird die Verbundlenkerachse zunächst als Balkenmodell idealisiert. Im zweiten Schritt sollen alle Knotenbelastungen analytisch berechnet werden. Dazu wird das Achsmodell statisch bestimmt gelagert, wofür genau sechs Randbedingungen für Freiheitsgrade zu definieren sind. Im dritten Schritt erfolgt die analytische Berechnung der Balkenverformungen, welche sich aufgrund der vorherrschenden Belastungsarten (Zug, Druck, Biegung, wölbfreie Torsion und Wölbkrafttorsion) als dreidimensional und vielfältig darstellen. Die zur Berechnung erforderlichen Gleichungssysteme werden dazu in eine Matrizenform überführt und analytisch gelöst. Zur Komplettierung der vorgestellten Methode werden im vierten und letzten Schritt die einzelnen Balkenverformungen schrittweise überlagert und anschließend die Achssteifigkeit bestimmt. Mit der vorgestellten analytischen Methode ist es möglich, ein bestimmtes Konzept von Verbundlenkerachsen innerhalb von wenigen Sekunden in Bezug auf ihre Steifigkeiten sowie die Achskinematik hin zu bewerten. Zukünftige Versionen sollen zudem um die Möglichkeit der Berechnung von Längs- und Hubkraftsteifigkeiten erweitert werden. Bedingt durch die sehr kurzen Rechenzeiten eignet sich die Methode daher als Optimierungswerkzeug während der Konzeptphase, weil sie relativ einfach mit sehr kurzer Rechenzeit mit Optimierungsalgorithmen kombiniert werden kann. Durch Weiterentwicklungen könnte es für einen Anwender möglich werden, Anforderungen und Randbedingungen, wie zum Beispiel für das Package, zu definieren und mithilfe der Methode automatisiert und schnell geeignete Konzepte zu identifizieren.
Effiziente Konzeptauslegung von Verbundlenker-Hinterachsen
Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ ; 117 , 1 ; 42-46
2015
5 Seiten, 5 Bilder, 2 Quellen
Article (Journal)
German
Effiziente Konzeptauslegung von Verbundlenker Hinterachsen
Automotive engineering | 2015
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Technik: Die Hinterachsen der Kompaktklasse
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