Systemoptimierung einer Wankstabilisierung

Die Ingenieure von Hydrive entwickelten für einen Kunden aus der Automobil-Zulieferindustrie ein detailliertes Simulationsmodell eines Druckregelventils. Dieses Ventil ist eine der wichtigsten Komponenten einer aktiven Wankstabilisierung für höherwertige PKW-Fahrwerke. Die Aufgabe bestand darin, ein physikalisch basiertes Simulationsmodell zu entwickeln, mit dem sich sowohl das Verhalten des Ventils als auch das Systemverhalten am Rechner genau vorhersagen und untersuchen lässt.

Unser Kunde nutzt das Modell unter anderem zur Optimierung des Ventildesigns. So entwickelt er ein verbessertes Schieberdesign und erspart sich mit den Simulationen aufwendige Versuchsreihen im Prüffeld. Darüber hinaus zielt die Weiterführung der Modellbildung aber auch darauf ab, das Ventilmodell in ein umfassenderes Gesamtmodell des Wankstabilisierungssystems einzubinden. Mit der Berücksichtigung von Pumpe, elektronischer Steuerung und dem eigentlichen Wankaktor wird es möglich sein, das Verhalten während eines typischen Fahrmanövers genauer zu untersuchen. Das verbessert das Verständnis von Ursache und Wirkung und ermöglicht eine gezielte Abstimmung wichtiger Systemparameter, die über das Ventildesign hinaus gehen.

Ein Stabilisator verkoppelt die rechte und linke Radaufhängung von Fahrzeugachsen über eine Drehstabfeder. Bei einer Kurvenfahrt kippen die Fahrzeuge weniger stark nach Aussen und haben damit eine bessere Straßenlage. Mit einer aktiven Wankstabilisierung kann das Fahrverhalten durch einen hydraulisch verstellbaren Stabilisator und elektronische Steuerung weiter verbessert werden. Dadurch werden extremere Fahrmanöver möglich und der Fahrer kann darüber hinaus zwischen unterschiedlichen Komforteinstellungen wählen. Damit steigen die Anforderungen an diese hydraulisch aktuierten Systeme.

Das Modell ist so aufgebaut, dass sich die Einflüsse veränderter Konstruktionsparameter wie z.B. die Passungen von Leckagespalten direkt analysieren lassen. Für die Bestimmung komplizierter Modellparameter, wie z.B. die hydraulischen Widerstandsbeiwerte oder die Strömungskraft, kommen CFD-Rechnungen zum Einsatz. Sind noch keine Messungen am Prototypen möglich, erhöhen solche Methoden die Güte der Modelle erheblich.