06.12.2023

Forschungsbeitrag zu Reibungseigenschaften von Schwingungsdämpfern

Die Eigenschaften von Fahrzeugschwingungsdämpfern haben eine große Bedeutung für die Fahrzeugdynamik und damit für Fahrkomfort, Handling sowie Fahrsicherheit. Obwohl sich viele Forschungsarbeiten insbesondere auf die hydraulischen Dämpfungseigenschaften dieser wichtigen Aufhängungskomponente konzentrieren, werden die Reibungseigenschaften bisher nicht sehr detailliert berücksichtigt. Für Fahrszenarien mit geringer Anregungshöhe und -geschwindigkeit des Schwingungsdämpfers aufgrund mäßiger Fahrbahnrauhigkeit wird die vom Schwingungsdämpfer und den übrigen Fahrwerkkomponenten erzeugte Reibungskraft als besonders wichtig für die Übertragung von Schwingungen von der Fahrbahn auf den Insassen eingestuft.

Aus diesem Grund beschäftigt sich ein Forschungsprojekt des Lehrstuhls Kraftfahrzeugtechnik mit der Quantifizierung des Reibungseinflusses auf die Fahrzeugvertikaldynamik. Als Schlüsselkomponente von radführenden Federbeinachsen (MacPherson-Achskonzept) wird daher im ersten Schritt die Empfindlichkeit der Schwingungsdämpferreibung gegenüber verschiedenen Parametern im quasi-statischen Bereich experimentell untersucht. Die Ergebnisse zeigen beispielsweise keinen signifikanten Einfluss der Anregungsamplitude auf die Reibungskraft. Im Gegensatz dazu hängt die Reibungskraft stark von der Seitenkraft ab, welche die variable Belastung senkrecht zur Hauptachse des Schwingungsdämpfers darstellt, die bei verschiedenen Fahrereignissen für MacPherson-Fahrwerken aufgrund der Radführungsaufgabe des Schwingungsdämpfers in Realität auftritt. Eine erhöhte Temperatur verringert die Seitenkraftwirkung.

Die Ergebnisse dieser Studie dienen bei der Verknüpfung der Seitenkraft mit dem tatsächlichen, vom nominellen (seitenkraftfreien) Zustand abweichenden, Reibungszustand. Im Fokus zukünftiger Forschung steht daher die Berechnung des Reibungszustandes für aus verschiedenen Fahrmanövern simulativ ermittelten Seitenbelastungen des Schwingungsdämpfers. Dieser Fahrereignis-spezifische Reibungskraftcharakter soll in eine Vertikaldynamiksimulation implementiert werden, um den Einfluss der Fahrwerkreibung auf Fahrkomfort und Fahrzeugsicherheit je nach Szenario aus einer realistischeren Perspektive untersuchen zu können.

Erste Ergebnisse dieser Studie sind frei zugänglich, unter

https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/09544070231201688

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