PT Unknown
AU Neumann, D
TI Entwicklung einer Prognosemethode der beim „Parkieren im Stand“ auftretenden Zahnstangenkräfte für die virtuelle Lenkungsauslegung
PD 06
PY 2023
DI 10.17185/duepublico/78457
LA de
DE Steering System; Parking Maneuver; Steering System Design; Virtual Tire Models, Tire Measurements; Friction modeling
AB In dieser Arbeit wird eine Methode zur Prognose der resultierenden Zahnstangenkräfte für das Manöver „Parkieren im Stand“ entwickelt. Die bei diesem Manöver auftretenden Kräfte bestimmen die Wahl des Lenkkonzepts, die mechanische Dimensionierung der Zahnstange sowie die Auslegung des Power Packs. Dazu müssen bereits in der frühen Entwicklungsphase exakte, virtuelle Prognosen der auftretenden Zahnstangenkraft erstellt werden. Mit Hilfe von Fahrzeug-, Achskomponenten- und Reifenmessungen werden die Wirkzusammenhänge beim Manöver „Parkieren im Stand“ mit verschiedenen Einflüssen aufgezeigt. Dazu zählen die Untersuchung des Einflusses der Radlast, des Reifenfülldrucks, des Achskonzepts, der Achskomponenten, der Reifenart und -dimension sowie der der Bodendruckverteilung. Durch die Industrialisierung eines Reifenprüfstands mit einer neuen Messprozedur wird die Messstreuung von Reifenmessungen von ± 18 % auf ± 3 % reduziert. Damit kann zuverlässig der Reifen aus einem Portfolio identifiziert werden, welcher die höchsten Zahnstangenkräfte im Fahrzeug erzeugt. Mit einer Erweiterung der Prüfspezifikation zur Vermessung von Reifenkräften und -momenten mit radbezogenem Sturzwinkel sowie weiteren Messungen der Reifeneigenschaften, wird eine Korrelation zwischen Reifenverhalten und Zahnstangenkraft gezeigt. Bei Erkenntnisübertrag der Reproduzierbarkeitsuntersuchungen auf Gesamtfahrzeugebene lässt sich die Messstreuung von ± 8 % auf ± 1,5 % reduzieren. Die Arbeit umfasst zudem die virtuelle Nachbildung der Prüfstandssituationen. Mittels simulativer Analyse werden Modell-Optimierungspotentiale einzelner Komponenten quantifiziert. Durch eine parkierspezifische Parametrierung der Reifenmodelle, reproduzierbareren Bedatungsgrößen sowie Modellerweiterungen werden Verbesserungen der Modellgüten des FTires, des SupERRB Tires und des MF-Swifts erzielt. Ein Reifenmodellbenchmark gibt darüber Aufschluss, welches Reifenmodell sich am besten für eine Prognose eignet. Mit der Entwicklung eines dreidimensionalen Reibungselementes, wird Kugelgelenkreibung in die virtuellen Achsmodelle integriert, wodurch die Simulationsgüte weiter gesteigert wird. Durch die gewonnenen Erkenntnisse sowie Modellierungs- und Methodenverbesserungen, wird eine neue Methode illustriert, die eine Verbesserung der Prognose der Zahnstangenkraft gegenüber der bestehenden Methode aufweist. So wird die durchschnittliche Abweichung der Prognose von 10,5 % auf 3,1 % reduziert. Abschließend wird ein vereinfachtes, mathematisches Modell entwickelt, mit Hilfe dessen die Zahnstangenkraft, ohne komplexes MKS- und Reifenmodell, simuliert werden kann. Die Ergebnisse zeigen eine geringe Abweichung gegenüber Messungen auf.
ER