Automatisierter Prozess zur robusten Auslegung von Federscheibenventilen in hydraulischen Fahrzeugstoßdämpfern
Timo Hofmann
Die Arbeit beschäftigt sich mit der optimierten Auslegung von Federscheibenventilen. Es werden Modelle und Methoden erarbeitet, mit denen Federscheibenkombinationen identifiziert werden können, welche ein spezifisches Verhalten aufweisen oder robust gegenüber Geometrieunsicherheiten sind. Anhand von vereinfachten Überlegungen und Messungen wird gezeigt, dass sich das Ventilverhalten bei quasi-stationären Dämpferanregungen sehr genau durch Druckmessungen beschreiben lässt und somit auf Öffnung-Druckverlust-Charakteristiken von Federscheibenaufbauten geschlossen werden kann. Mittels Finite Elemente Methode und vollständig automatisierten Prozessabläufen wird das Verhalten von Federscheibenaufbauten innerhalb weniger Minuten bestimmt. Es werden Optimierungsmethoden präsentiert, die mittels Antwortflächen und stochastischen Methoden innerhalb weniger Stunden ausreichend genaue Federscheibenaufbauten für vorgegebene Charakteristiken identifizieren können. Mit Sensitivitätsanalysen wird gezeigt, dass nicht alle Scheiben einen ähnlichen Einfluss auf das Ventilverhalten haben. Untersuchungen auf dem Gesamtfahrzeugprüfstand zeigen, dass die so identifizierten Dämpfer auch im Fahrzeug ein nahezu identisches Antwortverhalten der Karosserie erzeugen. Neben der skalaren bzw. bi-kriteriellen Optimierung wird die Robustheit der Federscheibenventile gegenüber Geometrieunsicherheiten untersucht. Es wird anhand von nachträglichen Robustheitsbewertungen gezeigt, dass sich die Robustheit der Aufbauten unterscheiden kann. Daher wird abschließend eine direkte robuste Optimierung vorgestellt, die gezielt robuste Federscheibenaufbauten identifiziert.
