Studentische Abschlussarbeiten

Der Komfort eines Fahrzeugs gewinnt beim Kunden zunehmend an Bedeutung. Vor diesem Hintergrund soll ein Ergonomieprüfstand entwickelt werden, der eine aussagefähigere und zuverlässigere Komfortbewertung ermöglicht. Zunächst wurde ein Entwurf für einen Grundaufbau erstellt. Zur funktionellen Abbildung des Fahrzeuginnenraums werden wesentliche Bedienelemente in den Prüfstand integriert. Modulspezifisch folgt eine Betrachtung hinsichtlich geometrischer Variabilität und Positionierbarkeit. Im Anschluss daran werden Konzepte zur Simulation ausgewählter Betätigungscharakteristiken erläutert. Abschließend werden Messkonzepte zur Erfassung ergonomisch relevanter Kontaktkräfte an Mensch-Maschine-Schnittstellen aufgezeigt.

Im Rahmen der Arbeit wurde ein Konzept für einen Versuchsträger entwickelt, der es ermöglicht, ein synthetisch generiertes Lenkgefühl am Lenkrad zu schaffen. Dies wurde umgesetzt, ohne dabei die mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Rädern zu lösen. Zudem ist es möglich, die Lenkübersetzung in einem gewissen Bereich zu variieren, um so unterschiedliche Lenkcharakteristiken zu realisieren. Weiterhin wurde auf Grundlage einer Literaturrecherche der Stand der Forschung zum Thema Lenkcharakteristik und Wahrnehmung von Informationen durch den Fahrer herausgearbeitet. Darüber hinaus wurden zwei Modellansätze aus der Literatur erläutert, die zur Abbildung eines Lenkgefühls dienen. Es wurden Anforderungen zur Realisierung des Versuchsträgers formuliert und mit einer Auswahl an geeigneter Sensorik und Aktuatorik ergänzt.

Nicht zuletzt aufgrund stark gestiegener Rohöl- und Kraftstoffpreise sowie dem allgemeinen Trend zur Energieeinsparung gewinnt der Einsatz geregelter Ölpumpen zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs immer mehr an Bedeutung. Eine Art der geregelten Ölpumpe ist die Pendelschieber-Ölpumpe, eine vor rund 10 Jahren entwickelten und patentierten Ölpumpe. Mit der Zielstellung einer kontinuierlichen Optimierung aller Prozesse zur Steigerung der Effizienz und Absicherung der Qualität bei der Herstellung dieser Ölpumpe rücken immer mehr auch die Mess- und Prüftechnologien in den Vordergrund. Die Entwicklung, Validierung und Einführung effektiver Prüfverfahren, wie beispielsweise eine automatische Funktionsprüfung der Komponenten innerhalb des Fertigungsprozesses, ist unverzichtbar zur Reduzierung von Fertigungskosten und Vermeidung von Fehlerfolgekosten. Dieses Potential zu bewerten und nutzbar zu machen war Gegenstand dieser Diplomarbeit. Im Speziellen beschäftigt sich die Arbeit mit der Einrichtung und Optimierung der pneumatischen Funktionsprüfung zur Absicherung der Qualität am Ende des Montageprozesses der Pendelschieber-Ölpumpen. Dabei lagen die Schwerpunkte unter anderem in der Sammlung und Auswertung der Messwerte des Hydraulikprüfstands und des pneumatischen Funktionstests, der Herleitung und Validierung einer Korrelation mit dem Ziel einer Definition von Eingriffsgrenzen bzw. Ausschusskriterien.

Die Motivation für die vorliegende Arbeit ist die Verbesserung der Abscheideeffektivität von Dieselpartikelfiltern durch Optimierung von Struktur und Filtermaterial. Es werden zweidimensionale PIV (Particle Image Velocimetry) Messungen an zwei verschiedenen, vergrößerten, vereinfachten Modellen einzelner Filterkanäle durchgeführt. Diese Modelle werden entsprechend fluiddynamischer Kennzahlen in die Messstrecke eines Windkanals eingebaut. - Das erste Modell besitzt durchgängig nicht poröse Wände. Es werden die Anströmgeschwindigkeit und geometrische Parameter der Messzellenstruktur variiert. Die Messergebnisse werden mit entsprechenden 2D CFD Simulationen (Computational Fluid Dynamics) verglichen. Die auftretenden Strömungsmuster von Simulation und Messungen sind vergleichbar. Die Simulationen basieren auf den realen physikalischen Vorgängen. Im zweiten Modell werden Wandteile durch poröse Wandelemente ersetzt. Diese bestehen aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlicher Permeabilität. Es wird die Wirkung der porösen Medien auf das Strömungsverhalten innerhalb der Messzelle untersucht. Der Einfluss der Grösse der Permeabilität auf das Durchflussverhalten des Fluid wird gezeigt. Es tritt zwischen einzelnen Messkanälen ein zusätzlicher Fördereffekt auf, welcher zur höheren Effektivität der Partikelabscheidung genutzt werden kann. Abschließend werden Möglichkeiten zur Optimierung des Messaufbaus genannt und weiterführende Vorschläge für PIV-Messungen mit porösen Materialien herausgearbeitet.

Gegenstand der hier vorgestellten Ar-beit ist die Entwicklung eines Spannkraftmesssystems für Scheibenbremsen. Dazu werden im Vorfeld neuartige, piezoelektrische Kompositsensoren, die im Rahmen eines Forschungsprojekts ent-wickelt wurden, bezüglich ihrer Eigenschaften grundlegend untersucht. Dabei auftretende, für die Messung der physikalischen Größe Kraft unerwünschte Nebeneffekte werden analysiert und es werden Möglichkeiten aufgezeigt, diese zu kompensieren. Im Anschluss werden ausgewählte Sensorelemente kalibriert und in einen Bremsbelag integriert. Parallel dazu wird eine geeignete Hard- und Software entwickelt, um die Messsignale erfassen zu können. Abschließend wird das Messsystem an einem Schwungmassenprüfstand eingesetzt, um die Spannkraftverteilung während eines Bremsvorgangs zu untersuchen.