Beitrag zur fahrzeugfreien Entwicklung der indirekten Reifendruckkontrollsysteme

Das Reifendruckkontrollsystem ist ein Fahrerassistenzsystem, das den Reifendruck überwacht und den Fahrer bei einem Druckverlust warnt. Mit diesem System werden die Fahrzeugsicherheit, der Fahrkomfort und die Fahrzeugeffizienz gewährleistet.
Reifendruckkontrollsysteme können in zwei Arten unterteilt werden: das direkte und indirekte Reifendruckkontrollsystem. Das direkte Reifendruckkontrollsystem (dTPMS) misst den Reifendruck mittels eines Sensors, der am Reifenventil befestigt ist. Das indirekte Reifendruckkontrollsystem (iTPMS) nutzt den Reifen selbst als Sensor und erkennt die Reifenfülldruckänderung auf Basis einer Analyse der Raddrehzahlsignale.
Zur Reduktion der Entwicklungskosten und Verschiebung der Entwicklung in die frühere Entwicklungsphase des Gesamtfahrzeugs soll die herkömmliche Entwicklung mittels des Gesamtfahrzeugtests zunehmend durch Prüfstandsmessungen und virtuelle Methoden ersetzt werden. Zur Entwicklung der alternativen Methoden sind fundierte Kenntnisse über das System und die Reifenschwingungen sowie ihre Einflussgrößen erforderlich.
Die Ziele der vorliegenden Arbeit sind die Verbesserung des Systemverständnises des iTPMS und die Erarbeitung einer Methode zur virtuellen Entwicklung des iTPMS. Die Untersuchungen werden auf drei Ebenen aufgeteilt: die Komponenten- (Reifen), die Subsystem-(Achse) und die Gesamtfahrzeugebene.
Auf der Komponentenebene werden die reifenrelevanten Einflussgrößen durch Prüfstandsmessungen untersucht. Außerdem werden die Reifenschwingungen und der Zusammenhang zwischen den Schwingungsmoden und den Reifenparametern mithilfe des Starr- Gürtelring-Reifenmodells analysiert. Ein Parametrierungsprozess für das Starr Gürtelring- Reifenmodell wird definiert, damit das Reifenmodell in den virtuellen Fahrzeugtests eingesetzt werden kann. Auf der Subsystemebene werden die Untersuchungen der Einflüsse diverser Achsenkomponenten durch Prüfstandsmessungen und Mehrkörpersimulationen durchgeführt.
Mit dem Konzeptmodell werden die Schwingungsmoden der Achsen und der Unterschied hinsichtlich der Schwingungsform zwischen der Vorder- und Hinterachse analysiert.
In der Gesamtfahrzeugsimulation wird die Mehrkörpersimulation als virtueller Fahrzeugtest mit dem realen Fahrzeugtest verglichen. Darüber hinaus werden die Schwingungsmoden
des Gesamtfahrzeugs mithilfe des Konzeptmodells analysiert.
Durch die vorgestellten experimentellen und virtuellen Untersuchungen wird das Systemverständnis des iTPMS verbessert. Auf Basis der in dieser Arbeit entwickelten Modellansätze und des Parametrierungsprozesses lässt sich ein kosten- und zeiteffektiver virtueller Fahrzeugtest für iTPMS in Zukunft ermöglichen.