Physikalische Modellbildung von Schwingungsdämpfern zur Analyse des dynamischen Verhaltens und dessen Wirkung auf Unstetigkeiten im Kraftaufbau

In der heutigen Automobilentwicklung liegt neben der Effizienzsteigerung des Antriebs ein weiterer Schwerpunkt auf der Verbesserung des Fahrkomforts sowie der Akustik. Die Gesamtfahrzeugakustik wird neben dem Antrieb und der Aeroakustik auch durch das Fahrwerk beeinflusst. Schwingungsdämpfer können dabei sowohl Überträger von Körperschall, als auch Quelle von Störgeräuschen sein. Hier wird der Schwingungsdämpfer als Schallquelle betrachtet. Durch verschiedene Fahrbahnbeschaffenheiten kommt es zu hochdynamischen Anregungen und hohen Geschwindigkeiten. Hohe Drücke im Dämpfer komprimieren das Dämpferöl sowie das darin ungelöste Gas. Die Kompressionsvolumen können bei der hochfrequenten Anregung in den Umkehrpunkten der Bewegung nicht abgebaut werden. Hierdurch kommt es zu Druckspeichereffekten, die zu Verzögerungen im Kraftaufbau und in den Ventilschaltungen führen. Die daraus resultierende Dynamik regt die Kolbenstange zu Schwingungen an, die über die Fahrzeugkarosserie in den Fahrzeuginnenraum geleitet und dort als unangenehmes Poltern wahrgenommen wird. Die Motivation dieser Arbeit liegt darin, Entstehungsmechanismen von Kraftunstetigkeiten aufzuzeigen und eine Methode zu entwickeln, die es ermöglicht, das Dämpferverhalten bereits in frühen Entwicklungsstadien zu untersuchen. Daher wird im Rahmen dieser Arbeit ein physikalischer Modellbildungsansatz vorgestellt, der die relevanten Bestandteile der Dämpferdynamik abbildet und durch die Integration verschiedener Modellbildungsmethoden die Möglichkeit bietet, Dämpferkennungen virtuell vorherzusagen.