Ziel der Entwicklung
Innerhalb der virtuellen Fahrzeugentwicklung werden auf Basis der CAE-FEM-Konstruktion des Fahrzeuges die Verformungen der Fahrzeugteile bei einer virtuellen Fahrt ausgewertet und so für sämtliche Kontaktstellen relative Verschiebungen zwischen den Fahrzeugteilen berechnet. Diese relativen Verschiebungen entsprechen jeweils einem theoretischen Reibweg und sind damit Grundvoraussetzung für ein etwaiges Stick-Slip-Verhalten. Die Stick-Slip-Prüfung wiederum liefert auf experimentellem Wege mit der Impulsrate ein Maß dafür, wie viele Stick-Slip-Abrisse eine Reibpaarung auf einem bestimmten Reibweg zeigt. Ist die berechnete, relative Verschiebung im Reibkontakt größer als der mit der Impulsrate verbundene Weg zwischen zwei Stick-Slip-Abrissen, wird davon ausgegangen, dass für den betrachteten Reibkontakt ein Störgeräuschrisiko besteht. Dieses muss dann durch konstruktive Maßnahmen oder die Verwendung einer anderen Dichtung behoben werden.
Bei dieser Kombination aus virtueller Relativwegberechnung und Stick-Slip-Prüfung blieb bisher ein ganz wesentlicher Faktor unberücksichtigt, was die Vorhersagegüte der Methode begrenzt: Fahrzeugdichtungen sind aufgrund ihres elastomeren Verhaltens und ihrer speziellen Geometrie in hohem Maße verformbar. Das führt dazu, dass sie bei einer relativen Verschiebung der beiden Fahrzeugteile, welche den Dichtspalt bilden, bis zu einer gewissen Belastung „mitgehen“ können, ohne dass es tatsächlich zu einer Gleitreibung zwischen Dichtung und Gegenmaterial kommt und damit Stick-Slip-Effekte bzw. Störgeräusche entstehen könnten.
Für die Entstehung von Stick-Slip-Effekten ist also nicht nur der mittlere Weg zwischen zwei Stick-Slip-Schwingungen in der Gleitreibungsphase wichtig, sondern zusätzlich auch die notwendige relative Verschiebung bis zum ersten Abriss des Dichtkontaktes. Ein dafür entwickelter Abrissidentifikations-Algorithmus sollte schlussendlich dazu führen, dass für eine konkrete Kontaktsituation der Weg bis zum Abriss in Abhängigkeit der Belastungssituation dargestellt werden kann.
Vorteile und Lösungen
Die Automobilentwickler können nun das tatsächliche Stick-Slip-Risiko einer Reibpaarung anhand der konkreten Einbausituation der Dichtung und der dabei vorkommenden Toleranzen und Belastungen bestimmen. Es wird dadurch das Know-how innerhalb der Automobilindustrie in der Dichtungsanwendung gestärkt. Gleichzeitig können gegebenenfalls Kosteneinsparungen im Dichtungsbereich sowohl für Zulieferbetriebe als auch bei den OEMs stattfinden, da die Gleitlackkonzepte oder deren Auswahl speziell auf die jeweilige Kontaktsituation ausgelegt werden können.
Die OEMs können damit die virtuelle Fahrzeugentwicklung in einem wesentlichen Schritt realitätsnäher gestalten. Die Berücksichtigung des Weges bis zum ersten Abriss in die Betrachtung des Stick-Slip-Risikos erzeugt einen Qualitätssprung in der frühen Phase der Karosserieentwicklung von Fahrzeugen und somit in der Vermeidung von Reklamationen und Kundenunzufriedenheit.
Zielgruppe und Zielmarkt
Für den Automobilbereich ist generell ein Trend zu höherwertiger Innenausstattung festzustellen. Komfort und Langlebigkeit sind deshalb wichtige Kauf- und Zufriedenheitskriterien. Lästige Störgeräusche bzw. deren zu zeitiges Auftreten während der Nutzungsdauer des Fahrzeuges führen zu Reklamationen und Kundenunzufriedenheit. Die Reduzierung der Störgeräuschanfälligkeit verschiedener Materialpaarungen kann also stark zur Beseitigung von Kundenunzufriedenheit beitragen und besitzt damit ein hohes wirtschaftliches Potenzial. Schon heute sind deshalb Kriterien zu Stick-Slip-Prüfungen Bestandteil nahezu aller Spezifikationen der OEMs und müssen entsprechend von den Zulieferern eingehalten werden. Um die reine Optimierung nicht nur auf das kontinuierliche Knarzverhalten auszulegen, steht mit dem Weg bis zum ersten Abriss ein weiterer Kennwert zur Störgeräuschprävention bei Dichtungen zur Verfügung. Dieser kann sowohl virtuell als auch praktisch in der Materialoptimierung eingesetzt werden.
