Diese Arbeit liefert einen Beitrag zur Auslegung geklebter Karosserie-Mischbaustrukturen. Die derzeit verwendeten Strukturklebstoffe genügen komplexen mechanischen und schon im Fertigungsprozess hohen thermischen Beanspruchungen. Die Beschreibung der physikalischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften des Klebstoffs über den gesamten Prozess hinweg ist für die Auslegung der Klebverbindung vor allem in Mischbaustrukturen entscheidend. Temperaturen von bis zu 200 °C im KTL-Lacktrocknungsprozess führen zum einen zur Vernetzung der Klebstoffe, zum anderen aber auch zur thermischen Ausdehnung der artfremden Werkstoffpaarungen. Die so auftretenden Relativverschiebungen in großflächigen, geklebten Mischbaustrukturen können aufgrund der in dieser Arbeit vorgestellten Vorgehensweise schon in der Konzeptphase numerisch berechnet und die damit verbundenen bleibenden Deformationen sowie festigkeitsrelevanten Bereiche in der Klebschicht prognostiziert werden. Für die Dimensionierung der Klebverbindungen ist hiermit ein Nachweis der temperatur- und vernetzungsgradabhängigen Klebstofffestigkeit unter mehrachsiger Beanspruchung erbracht worden.

Um die Vortriebsleistung von Maschinen zur Festgesteinsgewinnung zu steigern, wird das Prinzip der Aktivierung seit Jahren erfolgreich eingesetzt. Dabei wird der grundlegenden Arbeitsbewegung des eingreifenden Werkzeugs eine Schlag- oder Vibrationsbewegung überlagert. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Möglichkeit zur hochfrequenten Aktivierung von Werkzeugen im Eingriff in Festgestein untersucht. Ziel der Arbeit ist es, die Besonderheiten beim Eingriff hochfrequent aktivierter Werkzeuge in Festgestein genauer zu definieren und zu klären, auf welchen Ursachen sie beruhen. Es werden konventionelle und hochfrequente Aktivierungsprinzipien beispielhaft vorgestellt und ein kurzer Einblick in das untersuchte Aktivierungsprinzip und dessen Besonderheiten gegeben. Eine Literaturrecherche gibt Informationen zu den Eigenschaften von Gesteinen mit besonderem Fokus auf dynamisch veränderlichen Kennwerten. Weiterhin wird Literatur zu den physikalischen Grundlagen des Werkzeugeingriffs und der Piezoaktorik vorgestellt. Eine theoretische Verarbeitung dieser Informationen in Form von Modellen wird neben praktischen Versuchen an einem Prüfstand vorgenommen.

Angesichts der steigenden Anzahl von Funktionen in Fahrzeugen, insbesondere im Pkw, sind neue Bedien- und Anzeigesysteme notwendig, die eine optimale Bedienbarkeit der Funktionen sicherstellen und die Ablenkung des Fahrers von der Fahraufgabe minimieren. Im Rahmen dieser Arbeit wird dazu der Einsatz variabler Bedienelemente verfolgt, die sich der aktuellen Bedienaufgabe optimal anpassen. Ziel dieser Arbeit ist es insbesondere, Vorgehensweisen und Gestaltungsempfehlungen für variable Beschriftung von Tasten und zentrale Bedienelemente mit variabler Formcodierung für abgesetzte Bedien- und Anzeigesysteme zu erarbeiten. Unter Zuhilfenahme arbeitswissenschaftlicher Methoden wird dafür zunächst die Gestaltung variabler Beschriftung von Tasten untersucht und Empfehlungen für deren Gestaltung abgeleitet. Des Weiteren wird die Entwicklung eines zentralen Bedienelements mit variabler Formcodierung beschrieben. Dazu wird, aufbauend auf bekannten Entwicklungs- und Auswahlverfahren für Bedienelemente, eine Vorgehensweise zur Entwicklung variabler Bedienelemente vorgeschlagen. Das entwickelte variable zentrale Bedienelement wird darüber hinaus hinsichtlich seiner Bedienbarkeit und Ablenkungswirkung bewertet. Aus den Versuchsergebnissen konnten Gestaltungsempfehlungen abgeleitet werden, wie durch ein variables zentrales Bedienelement die Bedienbarkeit von abgesetzten Bedien- und Anzeigesystemen verbessert und die Ablenkungswirkung reduziert werden kann. Die Ergebnisse dieser Arbeit leisten einen Beitrag zur Entwicklung zukünftiger abgesetzter Bedien- und Anzeigesysteme und geben insbesondere Entwicklern und Gestaltern eine Hilfestellung beim Einsatz variabler Bedienelemente.

Nasslaufende Lamellenkupplungen finden im Automobil immer mehr Anwendungen. Im Bezug auf die steigenden Motorleistungen, die Gewichtsoptimierungsmaßnamen und die hohen Ansprüche an Fahrdynamik nimmt die geforderte Leistungsdichte einer nasslaufenden Lamellenkupplung ständig zu. Die Lamellenkupplung wird oft nahe an ihrer Belastungsgrenze ausgelegt. Außerdem wachsen gleichzeitig die Anforderungen an ihre Schaltdynamik, das Komfortverhalten und die Lebensdauer. Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Modellierung und Simulation von Reibung und Verschleiß nasslaufender Lamellenkupplungen, insbesondere der mit dem Papierreibbelag. Ein umfassendes Verständnis für die Reibungsvorgänge und Verschleißmechanismen stellt die Grundvoraussetzung für eine optimale Entwicklung der nasslaufenden Lamellenkupplung dar. Zur Lösung der gestellten Aufgabe werden die wichtigsten Einflussgrößen auf das tribolgische System der Lamellenkupplung charakterisiert und die Wirkungen der tribologischen Beanspruchungsgrößen identifiziert. Zudem werden verschiedene Simulationsmodelle mit unterschiedlicher Modellierungstiefe erstellt. Dazu gehören Reibmodelle, Wärmeflussmodelle sowie Lebensdauermodelle, wobei die Reib- und Wärmeflussmodelle für die Lebensdauermodelle benötigt werden. Die hergeleiteten Modelle werden in die Simulationsumgebung implementiert und mit Hilfe eines Prüfstandsversuches verifiziert. Die validierten Modelle können für die Systemoptimierung und die Lebensdauerabsicherung der nasslaufenden Lamellenkupplungen effizient eingesetzt werden. Dies kann eine deutliche Reduktion der Entwicklungszeit sowie der Versuchskosten ermöglichen.

To meet the continuously increasing goals in vehicle fuel efficiency, a number of measures are taken in automotive powertrain engineering, such as the combination of electric drives and conventional combustion engines in hybrid vehicles or the increase in gear ratios. This development leads to more complex powertrain systems, such as automatic transmissions. At the same time, the need for complex control systems is increased to achieve this desired functionality. Automatic transmissions are controlled by an electro-hydraulic control unit that governs all operations such as gear shifting and starting. Since most of the control software is designed in the form of open-loop control, most of the operations have to be calibrated manually. Thus, there exists a large number of calibration parameters in the control software that have to be tuned individually for each combination of engine, transmission and vehicle model. This process is therefore time-consuming and costly. Hence, it would be advantageous to reduce the need for calibration and in the end shorten the development process for automatic transmissions by reducing software complexity while maintaining functionality and performance. The goal of this thesis is to replace parts of the control software responsible for conducting the gearshifts that require extensive tuning by implementing control systems that have no need for calibration: adaptive high-gain λ-tracking controllers. In order to obtain the control parameters, i.e., the feedback gains, without calibration, an adaption law is implemented that continuously computes these parameters during operation of the controller. Thus, calibration is no longer needed. Since the system has to be high-gain-stabilizable, an extensive system analysis is conducted to determine whether an adaptive λ-tracking controller can be implemented. A nonlinear model of the clutch system dynamics is formulated and investigated. As a result, high-gain stability is proven for the system class and validated in simulation. Following the stability analysis, the devised adaptive controller is implemented into the control software running on the series production transmission control unit. Extensive simulations with a comprehensive vehicle model running the extended transmission software are conducted to design and to test the adaptive controllers and their underlying parameters during transmission operation in order to evaluate the control performance. The control software containing the adaptive controller is then implemented in two distinct vehicles with different automatic transmissions equipped with series production control hardware for the purpose of hardware experiments and validation. The resulting reduction of calibration efforts is discussed.

In zunehmendem Maße werden Kraftfahrzeuge mit Sensoren zur Erfassung des Fahrzeugniveaus, also der Lage des Fahrzeugs relativ zur Straßenoberfläche in Richtung der Fahrzeughochachse, ausgestattet. Informationen zum Fahrzeugniveau werden beispielsweise für die automatische Leuchtweitenregulierung für Gasentladungsscheinwerfer und Fahrwerkregelsysteme benötigt. Mit dem Ziel der Vermeidung wesentlicher Nachteile üblicher Seriensensoren mit Kugelgelenken wurde von der ZF Lemförder Fahrwerktechnik GmbH & Co. KG in Zusammenarbeit mit der Volkswagen AG und der Technischen Universität Dresden ein Fahrzeugniveausensor prototypisch in ein Gummi-Metall-Lager eines Fahrwerklenkers integriert. In diesem mechatronischen System wird mit anisotropen magnetoresistiven (AMR) Sensoren, welche in den Lagerkern integriert sind, die Richtung des Magnetfeldes eines auf der Innenseite der äußeren Lagerhülse angeordneten Perma¬nentmagnetrings gemessen. Ein spezielles Design von Mechanik und Magnetfeld erlaubt die Messung der Lagertorsion als Maß für den vertikalen Radweg des entsprechenden Rades weitgehend unabhängig von kardanischen und translatorischen Lagerverformungen. Diese Dissertation stellt eine Zusammenfassung wesentlicher Inhalte dieses Projektes dar. Einleitend wird die Eignung von Messgröße und Sensorprinzip für die Messung des Fahrzeugniveaus anhand der Anforderungen an Fahrzeugniveausensoren diskutiert und ein optimierter mechanischer Aufbau des Sensorlagers vorgestellt. Den wissenschaftlichen Schwerpunkt dieser Dissertation bildet das Design des Magnetfeldes des erforderlichen Permanentmagneten. Auf der Basis geeigneter Ansätze erfolgt unter Anwendung der Theorie magnetischer Felder die Herleitung eines Feldverlaufs, der ein Optimum hinsichtlich der Unempfindlichkeit gegenüber der sensorischen Erfassung störender Lagerverformungen, der erreichbaren Feldstärke am Sensor, der Signallinearität und der Herstellbarkeit des Permanentmagnetrings darstellt. Zu den weiteren Themen dieser Arbeit zählen die Erörterung der verwendeten Sensorelektronik einschließlich der wesentlichen Software¬algorithmen sowie die Diskussion der experimentell ermittelten Eigenschaften eines Prototyps des Sensorlagers und dessen Komponenten. / In motor vehicles, information on the position of the vehicle in direction of the vehicle height axis in relation to the road surface is increasingly provided by sensors. This positional information is required for the automatic headlight range control of gaseous discharge headlights and chassis control systems. In cooperation with Volkswagen AG and University of Technology Dresden, ZF Lemförder Fahrwerktechnik GmbH & Co. KG integrated a vehicle height sensor as a prototype in a rubber mount of an axle link with the aim of avoiding the disadvantages of standard sensors using ball joints. In this mechatronic system, the direction of the magnetic field of a permanent magnetic ring placed on the inside of the outer bearing case is measured by anisotropic magnetoresistive (AMR) sensors integrated in the centre of the bearing. The vertical movement of the relevant wheel is measured via the torsion of the rubber mount. The mechanics and the magnetic field were designed in order to get measurements that are not affected by rotational and linear rubber mount distortions. This thesis works summarizes the key points of this project. The reader will be first introduced to advantages and disadvantages of the measuring quantity and the sensor principle used for measuring the positioning of the vehicle concerning the requirements of vehicle height sensors. In addition, an optimized construction of the sensor rubber mount will be described. The main focus of this work is the design of the magnetic field of the required permanent magnet. While considering adequate approaches, the magnetic field of this magnet is formulated from the theory of magnetic fields. The presented magnetic field is an optimisation in terms of the insensitivity of sensoric measurements towards interferic rubber mount distortions, the field force that can be accomplished at the sensor, the linearity of the signal and the producibility of the permanent magnet ring. Further topics that are addressed in this thesis are the discussion of the used sensor electronic including essential software algorithms and the discussion of the experimentally derived characteristics of the prototype of the sensor rubber mount and its components.

Das Laserstrahlschweißen im Karosseriebau ist zu einem konventionellen Fügeverfahren geworden. Dies gilt unabhängig von der Art der Strahlquelle, der Strahlführung und für die gesamte Sicherheits-, Steuerungs-, Automatisierungs- und Vorrichtungstechnik. Mehr und mehr Baugruppen sind speziell für die Laserverfahren konstruiert, nutzen deren spezifischen Eigenschaften gezielt aus und können nicht mehr mit anderen Fügeverfahren hergestellt werden. Unterschiedliche Schweißnaht-Merkmale sind nicht durch die Lasertechnik verursacht, sondern zumeist in ungünstigen Spannbedingungen oder Bauteil-, Werkstoff- oder Beschichtungsabweichungen begründet. Trotz der hohen Präzision aller Fertigungskomponenten treten durch die Sensibilität des Fügeprozesses bedingte systematische und stochastische Nahtunregelmäßigkeiten auf. Systematisch erkennbare Ursachen sind die wenigen hundertstel bis zehntel Millimeter Bauteilgeometrie-, Positions- oder Beschichtungsabweichungen bzw. Toleranzen, deren umfassende Beherrschung noch aussteht. Unabhängig davon treten scheinbar zufällige Unregelmäßig-keiten trotz allseits optimaler Bedingungen auf. Im Ergebnis dieser Arbeit wurde eine Methode entwickelt, um aus Prozesssignalen mit einer erstaunlich einfachen Vorgehensweise entstandene Schweißnahtmerkmale zu prognostizieren. Die Merkmalseinteilung lehnt sich an der maßgeblichen Prüfvorschrift an und erreicht schon in dieser frühen Entwicklungsphase einen guten bis sehr guten Bewertungsgrad. Begründet und untermauert wird diese Methode mit der Erweiterung der bestehenden Modellvorstellung zur Laserstrahl-(Stahl)Werkstoff-Wechselwirkung vom Einschweißen zum Ver-schweißen der Nahtform I-Naht am 2-Blech Überlappstoß verzinkter Bleche. Die Vorgänge im Schweißprozess für jedes prognostizierbare Nahtmerkmal sind skizziert, begründet und mit den Prozessemissionen in Zusammenhang gebracht. / The laser welding in the car body shop has become a conventional joining process. This is independent from the type of the laser beam source, the course of the radiation and for the complete safety-, control-, automation- and equipment-technology. More and more modules are especially designed for the laser procedure, use their specific characteristics and cannot be produced by any other joining processes. Different characteristics of welds are not caused by the laser technique, but mostly due to unfavourable clamping conditions or because of tolerances of parts, material or coating. Despite the big precision of all production components, systematic and stochastic welding imperfections appear due to the sensibility of the joining process. Systematically identifiable causes are the deviations or tolerances of a few hundredths to tenths of a millimetre concerning the component’s geometry, positions and coatings, whose complete control is still due. Independent from that appear seemingly random irregularities, despite the well-optimal conditions. In result to this work, a method for pre-calculating welding characteristics through an amazingly simple approach was developed. The classification is based on the test specification and achieved even at this early stage of development a good or very good rating level. This method is justified and supported through the addition of the already existing image of the model to the laser/material interaction; from weld-in to the weld-together of square butt form- seams on 2 zinc coated sheets lap joint. The transactions within the welding process for each pre-calculated seam-characteristic are outlined, justified and related to the process emissions in context.