Projekte

Fraunhofer-Allianz Adaptronik

Aktive Lager im Fahrzeug - Das Projekt FIEELAS

Abb. 1: Testfahrt auf Versuchsgelände.

Die Innenraumakustik in einem Fahrzeug wird unter anderem durch die Fahrbahnanregung beeinflusst. Im Rahmen des BMBF Projektes FIEELAS wurden am Fraunhofer LBF aktive Lager zur Entkopplung von Fahrwerkkomponenten von der Karosserie aufgebaut. Diese aktiven Lager reduzieren die Kräfte, die von der Fahrbahn über die Reifen ins Fahrwerk eingeleitet werden, und verbessern das Schwingungsverhalten und die Innenraumakustik im Fahrzeug.

Zu Beginn des Projektes wurden das Schwingungsverhalten und die Innenraumakustik experimentell untersucht. Die Messdaten wurden für den Aufbau eines numerischen Modells genutzt, mit dem anschließend verschiedene Konzepte überprüft, die Designparameter für die aktiven Lager ermittelt, die Regelung entwickelt und die mögliche Performance abgeschätzt werden konnten. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse wurde ein konstruktiver Entwurf abgeleitet.

Hierbei wurden piezobasierte Lager mit einer kaskadierten Anordnung der Aktorik umgesetzt. Das Lager wurde auf 90 μm Hub und 4.2 kN Blockierkraft ausgelegt. Die statischen und dynamischen Eigenschaften der Lager wurden labortechnisch ermittelt, die mechanische Eignung der Lager im Fahrzeug nachgewiesen und die aktiven Lager in ein Versuchsfahrzeug integriert. Für die elektronische Aussteuerung der aktiven Lager wurden modulare, kompakte Leistungstreiber entwickelt, die direkt mit dem 12V-Bordnetz betrieben werden. Der modulare Aufbau in Verbindung mit einem flexiblen Leiterplattendesign bietet sowohl vielfältige Anpassungsmöglichkeiten und Optionen als auch vereinfachte Reproduzierbarkeit durch den Entfall der Freiverdrahtung. Der Verstärker ist durch sein Flanschgehäuse einfach zu montieren. Bei Versuchen auf einem Prüfstand am Fraunhofer LBF wurden die Regelparameter und die Sensorposition unter reproduzierbaren Bedingungen optimiert. Im realen Fahrbetrieb wurde das Versuchsfahrzeug mit den aktiven Lagern auf einem Testgelände ausführlich erprobt. Dabei wurden unterschiedliche Fahrmanöver durchgeführt und die Belastbarkeit der Lager geprüft. Bei diesen Tests wurde die Performance der aktiven Lager ermittelt. Ihre Wirksamkeit konnte erfolgreich nachgewiesen werden.

Abb. 2: Fahrwerk mit aktiven Lagern (rot)
Abb. 3: Messergebnisse bei Konstantfahrt mit 40 km/h ohne (rot) und mit Regelung (blau) an zwei verschiedenen Karosseriepunkten
Abb. 4: Messergebnisse bei Konstantfahrt mit 40 km/h ohne (rot) und mit Regelung (blau) an zwei verschiedenen Karosseriepunkten