Berechnung und Simulation

Mit innovativen Simulationsmethoden optimieren wir das akustische und Schwingungsverhalten (NVH) des Getriebes.

Vor dem Hintergrund gestiegener Komfortanforderungen der Nutzer spielt das schwingungsdynamische und akustische Verhalten von Fahrzeug-Antriebssträngen eine entscheidende Rolle im Entwicklungsprozess. Deshalb optimieren unsere Entwicklungsingenieure bereits in der frühen Konzept- und Entwicklungsphase die Auslegung von Getrieben hinsichtlich der Akustik und Dynamik. Sie setzen dafür numerische Berechnungs- und Simulationsverfahren wie die Finite-Elemente-Methode (FEM) und die Mehrkörpersimulation (MKS) ein.

Oftmals sind reine Torsionsschwingungsanalysen die geeignete Methode, um die typischen akustischen Getriebe-Phänomene „Rasseln“ und „Heulen“ zu berechnen. Damit modellieren wir sowohl das dynamische Verhalten von modernen Entkoppelsystemen (ZMS, Fliehkraftpendel, Zwei-Dämpfer-Wandler) als auch die Verzahnungsstufen des Getriebes mit ihren Zahneingriffssteifigkeiten.

Für komplexere Aufgabenstellungen im Bereich der Antriebsstranganalyse werden MKS-Modelle erzeugt, um die komplette 3D-Mehrkörper-Dynamik der Getriebe-Komponenten abzubilden und dabei elastische Körper aus der FEM-Berechnung einzubinden. Damit können wir zum Beispiel das akustische Verhalten von Hinterachsgetrieben („Brummen“, „Wummern“) in Fahrschemellagerungen analysieren.

Für die Schwingungsanalyse des gesamten Motor-Getriebe-Verbandes wird ein komplettes FE-Modell auf Basis der CAD-Geometrien generiert. Mit diesem Modell führen wir eine rechnerische Modalanalyse durch, um den Körperschall-Eintrag in die Karosserie unter Motoranregung im Frequenzbereich (Volllast, Teillast) zu bewerten.

Ein weiterer Schwerpunkt unserer NVH-Optimierung ist die Berechnung der Schallabstrahlung von Getriebegehäusen, die zum einen aus der Motoranregung, zum anderen aus der direkten Getriebeanregung aufgrund der Verzahnungsordnungen resultiert.

Für die Längsdynamiksimulation von Antriebssträngen haben wir das innovative Simulationstool velodyn (Vehicle Longitudinal Dynamics) auf Basis von Matlab/Simulink/Stateflow entwickelt. Dieses Simulationswerkzeug wird für folgende Anwendungen eingesetzt:

  • Konzeptuntersuchungen
  • Fahrzeugstudien
  • Funktionsentwicklung
  • Applikation
  • HiL-, MiL- und SiL-Simulation
  • Untersuchungen an Motor-, Getriebe- und Antriebsstrangprüfständen

Eine Modellbibliothek stellt die grundlegenden Triebstrangkomponenten in unterschiedlichem Detaillierungsgrad zur Verfügung. Diese Komponenten können je nach Einsatzzweck mithilfe des integrierten Modellmanagements zu dem gewünschten Gesamtmodell konfiguriert werden. Bei Bedarf lässt sich velodyn mit entsprechenden Domänen-Simulationstools wie Dymola, SimulationX oder GTPower zu einer Co-Simulation vernetzen.