Leichtere Getriebesysteme für leisere, langlebigere und energieeffizientere Fahrzeuge
Im Laufe der Jahre sind Fahrzeuge schwerer geworden, um die Sicherheit und den Komfort zu erhöhen. Die Hersteller müssen jetzt den Energieverbrauch und die Treibhausgasemissionen drastisch senken, ohne auf diese Vorteile zu verzichten. Zu diesem Zweck müssen sich die Bemühungen auf die Gewichtsreduzierung aller Komponenten konzentrieren. Getriebe, die für die Kraftübertragung unerlässlich sind und einen großen Teil der Fahrzeugmasse ausmachen, sind ein idealer Ausgangspunkt für die Reduzierung des Fahrzeuggewichts. Das EU-finanzierte Projekt LIVE-I ist ein interdisziplinäres Projekt, das sich mit Fragen von Geräusch, Vibration, Rauhigkeit in Kraftfahrzeuggetrieben befasst. „Wir begannen mit der Rekrutierung und umfassenden Schulung von Nachwuchsforschenden, um sicherzustellen, dass sie den Kontext, die Herausforderungen und die Ziele des Projekts verstehen. Anschließend wurden sie mit den notwendigen theoretischen, numerischen und experimentellen Methoden für ihre Forschung ausgestattet“, erklärt Projektkoordinator Mohamed Ichchou.
Verbesserte Modelle und Materialien zur Veränderung von Getriebekonstruktionen
Bei der Entwicklung fortschrittlicher Modelle und digitaler Zwillinge zur Simulation von Geräusch-, Vibrations- und Rauhigkeitsphänomenen und zur Optimierung von Getriebekonstruktionen wurden erhebliche Fortschritte erzielt. Laut Ichchou beruhen herkömmliche Methoden zur Behandlung von Geräusch-, Vibrations- und Rauhigkeitsproblemen auf statischen Modellen und konventionellen Materialien, mit denen die komplexen Echtzeit-Wechselwirkungen innerhalb von Getriebesystemen oft nicht erfasst werden können. Durch den Einsatz fortschrittlicher Technologie digitaler Zwillinge und datengesteuerter Simulationstechniken sei es dem Team gelungen, genauere und dynamischere Vorhersagen zum Geräusch-, Vibrations- und Rauhigkeitsverhalten unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu erstellen. Die Forschenden untersuchten zudem neue Materialien wie kohlenstofffaserverstärkte Polymere und lokal resonante Metamaterialien für leichte Getriebegehäuse. Die Verwendung dieser neuartigen Materialien eröffnete neue Möglichkeiten für leichte und dennoch leistungsstarke Getriebe. „Diese Materialien bieten bessere Eigenschaften als herkömmliche Metalle und ermöglichen eine erhebliche Gewichtsreduzierung ohne Einbußen bei der Festigkeit oder Beständigkeit“, betont Pascal Fossat, Forscher und als Projektleiter an LIVE-I beteiligt. LIVE-I-Innovationen haben vielversprechende Ergebnisse bei der Gewichtsreduzierung und der Verbesserung des dynamischen Verhaltens von Getriebesystemen gezeigt. Die Forschenden entwickelten und testeten aktive und semiaktive Systeme zur Vibrationsdämpfung unter Verwendung von magnetorheologischen Materialien und Fahrmotoren als Aktuatoren und erzielten eine erhebliche Verringerung des Vibrations- und des Geräuschpegels. „Unser bahnbrechender Einsatz aktiver und semiaktiver Vibrationsdämpfungstechniken mit magnetorheologischen Materialien und Fahrmotoren ermöglicht eine Echtzeitanpassung des Vibrations- und des Geräuschpegels. Diese Fähigkeit übertrifft die herkömmlicher passiver Dämpfungsmethoden bei Weitem“, so Fossat. „Durch die Integration fortschrittlicher Dämpfungsalgorithmen und Sensortechnologien erreichen wir ein Maß an Präzision und Anpassungsfähigkeit, das in der Konstruktion von Fahrzeuggetrieben bisher unerreicht war.“ Die Forschenden konstruierten zudem einen einstufigen Prüfstand, um zu untersuchen, wie der Zahneingriff mit der Drehmomentwelligkeit interagiert, und testeten verschiedene Dämpfungsansätze.
Vielversprechende Wirkung an mehreren Fronten
Die Aktivitäten von LIVE-I sollen dazu beitragen, die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Automobilindustrie zu stärken. Dies führt zu einem höheren Marktanteil, zur Schaffung von Arbeitsplätzen und zu Wirtschaftswachstum in diesem Sektor. Der Projektschwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Kraftstoffeffizienz steht auch im Einklang mit den weiter gefassten wirtschaftlichen Zielen der Verringerung der Treibhausgasemissionen und des Übergangs zu einer CO2-armen Wirtschaft. Auf gesellschaftlicher Ebene strebt LIVE-I eine Verbesserung der Lebensqualität der Verbrauchenden an. „Indem wir Geräusch-, Vibrations- und Rauhigkeitsprobleme angehen, wollen wir Stress und Müdigkeit beim Fahren reduzieren und so zum allgemeinen Wohlbefinden beitragen. Darüber hinaus zielen unsere Aktivitäten zur Verbreitung und zum öffentlichen Engagement darauf ab, das Bewusstsein für die Bedeutung von wissenschaftlicher Forschung und Innovation zu schärfen und die nächste Generation von Fachleuten im Ingenieurwesen und in der Wissenschaft zu inspirieren“, schließt Fossat.
Schlüsselbegriffe
LIVE-I, Getriebe, Vibration, Fahrzeug, Geräusch, Rauhigkeit, Kraftstoffeffizienz
