Systemsimulation optimiert das dynamische Verhalten von Heckklappenschlössern

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Multiphysikalische Simulation

Simulation mit einer Systemsimulationssoftware hat den Vorteil, dass fast jede physikalische Größe, die von Interesse ist, untersucht werden kann. Um nachzuweisen, dass die Anforderungen erfüllt werden, werden die Rotationswinkel und die Geschwindigkeit der Steuerkurve, der Drehfalle und der Sperrklinke sowie die Kräfte an den Kontaktpunkten, den Endanschlägen und im Schneckengetriebe betrachtet. Eine einfache Untersuchung der Werte des Drehfallenrotationswinkels zum Beispiel ist ausreichend, um zu prüfen, ob das Schloss geöffnet ist oder nicht. Für die Berechnung der Lebensdauer des Heckklappenschlosses können die maximalen Kräfte und Momente verwendet werden.

Betrachtung des Bedienkomforts

Die Betrachtung des Bedienkomforts geht der Frage nach, ob die Drehfalle beim Öffnen des Schlosses auf die Vorraste schlägt. Das kann vorkommen, wenn sich die Drehfalle im Verhältnis zur Bewegung der Sperrklinke zu schnell dreht. Der Schlag verursacht Geräusche und erhöht die Abnutzung, was somit vermieden werden sollte. Dieses Ereignis kann anhand einer Animation der Simulationsergebnisse in der 3D-Ansicht veranschaulicht werden. In der Analyse zeigt sich dieses Verhalten im Verlauf des Rotationswinkels der Sperrklinke als Funktion des Drehfallenwinkels (Abbildung 4).

Die Beschriftung „fast motor“ bezieht sich auf eine höhere Leerlaufgeschwindigkeit des Gleichstrommotors. Die Bezeichnung „fast cam“ bezieht sich auf eine stärkere Krümmung der Steuerkurve und auf ein höheres Verhältnis zwischen dem Aktuator- und dem Sperrklinkenwinkel an der entsprechenden Position. Der zusätzliche Verlauf mit dicker Linie zeigt die theoretische Kurve für den Drehfallenwinkel beim Gleiten der Sperrklinke entlang der Drehfallenoberfläche während des gesamten Öffnungsprozesses. Bei einem Drehfallenwinkel von -30 Grad ist die Vorraste erkennbar. Wenn ein Ergebnisverlauf jene Linie in diesem Bereich berührt, bedeutet das, dass die Vorraste auf die Sperrklinke schlägt. Aus der Abbildung lässt sich schließen, dass nur „fast motor“ in Verbindung mit einer „schnellen“ Krümmung der Steuerkurve die Anforderungen im vorgegebenen Spannungsbereich erfüllt.

Ergebnis - Absicherung der Schlossfunktion unter verschiedenen Umgebungsbedingungen

Das Simulationsmodell eines Kofferraumschlosses kann für Vorhersagen der Funktionsbedingungen verwendet werden. Die Ergebnisse beziehen sich auf Öffnungszeiten und Maximalkräfte unter verschiedenen Umgebungsbedingungen. Diese Signale über der Zeit zu messen, ist sehr schwierig. Eine gebräuchliche Methode ist Aufnahme von Schließ- und Öffnungsvorgängen des Schlosses mit einer Hochgeschwindigkeitskamera, was jedoch einen enormen Arbeitsaufwand mit sich bringt. Die Möglichkeit, statistische Versuchsplanung durch Simulationen umzusetzen, kann die Zahl an Messungen und Prototypen erheblich senken. Darüber hinaus verhelfen die simulierten Ergebniskurven zu einem besseren Systemverständnis. (mz)

* Heiko Ulrich Schulz-Andres, Dr. Radu Descas, Huf Hülsbeck & Fürst GmbH & Co. KG

* Karsten Todtermuschke, ITI GmbH

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