Luftfedern haben sich zur Schwingungsisolation in Industrie- und Prüfanlagen sowie speziell in Fahrwerken etabliert, bei denen eine dauerhafte Vorlast vorliegt und ein lastunabhängiges Arbeitsniveau gewünscht ist. In ihrer Form als Aufbaufederung in Personenfahrzeugen ist das Maschinenelement Luftfeder wenig standardisiert und wird daher durch die Zulieferindustrie in enger Abstimmung mit dem Fahrzeughersteller entwickelt. Dabei beeinflusst das Systemverhalten der Luftfeder, als Element des Fahrwerks, das Schwingungsverhalten des Fahrzeugs und damit den durch die Insassen erfahrenen Schwingungskomfort. Aus diesem Hintergrund abgeleitet, verfolgt die oben aufgeführte Dissertation das Ziel, das Wissen um das Systemverhalten von Luftfedern in den Aspekten zu erweitern, welche für den Schwingungskomfort eines Fahrzeugs relevant sind. Für die entspre-chenden Anteile am Systemverhalten werden in der Arbeit technisch-physikalische Modelle ent-wickelt, welche in Zukunft als Werkzeuge und Hilfestellungen im Entwicklungsprozess dienen sollen. Zum einen werden damit die Möglichkeiten erweitert, Luftfedern frühzeitig auf ihre Anforderungen hin auslegen und absichern zu können. Zum anderen helfen die Modelle, die Grenzen möglicher Systemmodifikationen besser abzuschätzen. Weiterhin beinhaltet die Dissertation experimentelle Untersuchungen, welche aus den hergeleiteten Systembeschreibungen abgeleitet wurden. Aus den Ergebnissen der Versuche konnten Optimierungspotenziale in den komfortrelevanten Eigenschaften von Luftfedern identifiziert sowie Designvorschläge für die Auslegung und Konstruktion von Luft-federn aufgezeigt werden.
Aktualisiert: 2022-07-01
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Der vorhandene Wettbewerbsdruck in der Fahrzeugindustrie führt zur Entwicklung von immer leistungsfähigeren Federungssystemen. Zudem werden diese Systeme kompakter und leichter. Hieraus resultieren höhere Ansprüche hinsichtlich der Betriebsfestigkeit an die verwendeten Komponenten. Dies kann nur durch eine effiziente Entwicklung unter Einsatz numerischer Methoden erreicht werden.
Gegenüber konventionellen Federsystemen bieten Luftfedern aufgrund ihrer Bauart diverse Vorteile. Bei der Entwicklung einer Luftfeder liegt ein besonderes Augenmerk auf der Lebensdauer des Balges. Mit Blick auf die Notwendigkeit der Reduktion von Entwicklungszeiten und -kosten müssen die Methoden zur Lebensdaueranalyse von Bälgen universell auf unterschiedliche Luftfedersysteme anwendbar sein. Lebensdauerprognosen in frühen Entwicklungsphasen erfordern daher die Anwendung von örtlichen Konzepten der Betriebsfestigkeit, die auf Basis von Materialparametern und entsprechenden Lebensdauercharakteristiken eine rechnerische Lebensdaueranalyse ermöglichen.
Das Ziel der Arbeit war die Entwicklung einer Methode zur numerischen Vorausberechnung der Lebensdauer von Rollbalgluftfedern. Hierzu wurde eine Mehrskalen-Finite-Elemente-Analyse von Luftfedern zur Ermittlung der lokalen Beanspruchungen in einem Balg durchgeführt. Durch Wöhlerversuche an einer speziell entwickelten Faden-Elastomer-Verbundprobe konnte die Beanspruchbarkeit eines Faden-Elastomer-Verbundes ermittelt werden. So konnte die Lebensdauer von Kreuzlagenbälgen vorhergesagt werden.
Aktualisiert: 2020-01-27
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