CAE-Toolkette zur NVH-Optimierung von Antriebssträngen

Abstract

Die fortschreitenden Bemühungen im Hinblick auf die anspruchsvollen zukünftigen CO2-Zielwerte führen zu neuen Herausforderungen für das Antriebstrangdesign. Booming-Geräusche und Vibrationen bei niedrigen Motordrehzahlen können nur schwer durch reine Applikationen verhindert werden, wenn aus Kraftstoffverbrauchsgründen die Wandlerüberbrückungskupplung geschlossen ist. Darüber hinaus erhöhen sich aufgrund von steigenden spezifischen Motorleistungen infolge von Hochaufladung und Reduktion der Zylinderzahlen die wirksamen Drehungleichförmigkeiten, die vom Motor in den Antriebstrang eingeleitet werden. Folglich ist es oft nicht möglich, die Kundenerwartung nach einer hochkomfortablen Fahrbarkeit mit niedrigen Vibrationen und Booming-Geräuschen durch eine Adaption von bestehenden Konzepten zu realisieren.

Die Ausarbeitung und Beurteilung von neuen Antriebstrangkonzepten bedarf sowohl in der Konzept- als auch in den darauffolgenden Phasen einer verlässlichen Simulation. In diesem Artikel wird die Verwendung von Mehrkörpersimulationsmodellen für moderne AWD Antriebstränge mit Automatikgetriebe vorgestellt. Besonders eine modulare Modellkonfiguration eröffnet in diesem Zusammenhang die Möglichkeit einer effizienten Adaptierung des Modells während der verschiedenen Projektphasen mit Bezug auf Datenupdates und Modelldetaillierung. Die alleinige Kenntnis des Reduktionspotenzials in Bezug auf Drehungleichförmigkeiten oder Vibrationsanregungen des Fahrzeugaufbaus sind manchmal nicht ausreichend, um Entscheidungen zu motivieren. Die Kombination aus simulierten Kraftanregungen und gemessenen vibro-akustischen Transferfunktionsfiltern erlauben dagegen die Quantifizierung des Verbesserungspotenzials im Hinblick auf das Innenraumgeräusch eines Fahrzeugs. Der Zielkonflikt von verlässlichen, aber schnellen Simulationen kann somit mittels intelligenter Kombination von Simulation und Experiment reduziert werden.

Die im Folgenden dargestellten Untersuchungen belegen, dass Design und Feinabstimmung des Isolationselements zwischen Motor und Getriebe die Schlüsselfaktoren zur Reduzierung von Torsionsschwingungen sind. Das Isolationselement kann als Ein-Stufendämpfer mit und ohne Turbinendämpfer oder als Zwei-Stufendämpfer in verschiedenen Anordnungen ausgeführt werden. Am Ende erweist sich der Zwei-Stufendämpfer mit zusätzlichem Pendeldämpfer für die Hauptfeuerungsordnung als die beste Gegenmaßnahme, um Torsionsschwingungen im Antriebstrang zu reduzieren.