Simulation und fahrdynamische Analyse querverteilender Antriebssysteme

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In dieser Arbeit werden Simulationsstudien zur Potenzialanalyse querverteilender Antriebssysteme für ein frontangetriebenes Fahrzeug mit Quermotor durchgeführt. Im Fokus der Betrachtungen stehen Differenzialsperren, Torque Splitter sowie Überlagerungsdifferenziale. Bisherige Anwendungen derartiger Systeme in Serienund Rennfahrzeugen werden einführend detailliert erläutert. In einer systematischen Analyse werden allgemein die Anforderungen an ein System zur Antriebsmomentenquerverteilung formuliert sowie die charakteristischen Eigenschaften, Systemeinschränkungen und Auslegungszielkonflikte herausgearbeitet. Hierfür wird ein methodischer Ansatz verwendet, mit dem die fahrdynamisch relevanten Konstruktionsparameter mit einem Minimum an Fahrzeugparametern bestimmt werden können. Die Simulationsstudien basieren auf einem am Institut für Fahrzeugtechnik entwickelten Fahrzeugmodell, dessen Struktur ebenso wie das Ersatzmodell einer Differenzialsperre vorgestellt wird. Die Parametrierung des Differenzialsperrenmodells, welches für den Einsatz in Rundenzeitsimulationen konzipiert ist, erfolgt durch Prüfstandsuntersuchungen an einem Hinterachsgetriebe für Motorsportanwendungen. Das fahrdynamische Verhalten querverteilender Antriebssysteme wird durch stationäre und beschleunigte Kreisfahrten, Lenkradwinkelrampen sowie Lastwechsel, unterteilt in Power-Off- und Power-On-Situationen, gegenübergestellt. Ergänzend zu den geregelten Systemen werden hierbei explizit auch drehzahl- und drehmomentfühlende Sperrdifferenziale betrachtet, welche aufgrund ihrer Wirtschaftlichkeit in Serienanwendungen zunehmend an Bedeutung gewinnen. Neben dem fahrdynamischen Potenzial werden hierbei auch fahrphysikalische Effekte aufgezeigt, die aus der Wechselwirkung der systemspezifischen Kinematik und Transfermomentencharakteristik resultieren. Der Einfluss dieser Wechselwirkungen auf das systemspezifische Fahrverhalten wird diskutiert. Als wesentliches Ergebnis geht aus diesen Studien somit ein quantifizierter Vergleich des vollständigen Lösungsraums zur Antriebsmomentenquerverteilung hervor.