Bremsenquietschen ist ein Phänomen, bei dem das gesamte Bremssystem innerhalb des hörbaren Frequenzbereichs von 1 kHz – 16 kHz schwingt. Aus Sicht von Kunden stellt das Quietschen von Kfz-Bremsen einen erheblichen Qualitätsmangel dar und berechtigt unter bestimmten Voraussetzungen sogar zur Rückgabe des Fahrzeuges. Die Entwicklung geräuscharmer Bremsen ist im Allgemeinen keine triviale Aufgabe. Häufig kann das Quietschverhalten von neu entwickelten Kfz-Scheibenbremsen erst an Prototypen in aufwändigen Tests bestimmt werden. Auch die Erarbeitung von geeigneten Abhilfemaßnahmen ist aktuell nur in Verbindung mit experimentellen Untersuchungen möglich. Aus Kosten- und Zeitgründen ist es zielführend, bereits früh im Entwicklungsprozess neuer Bremsen aussagekräftige Simulationsergebnisse über das Quietschverhalten zu haben. Damit könnte zudem der Zeitaufwand für die Erarbeitung geeigneter Abhilfemaßnahmen stark reduziert werden. Die in der Industrie weit verbreitete Methode zur Simulation des Bremsenquietschens ist die sogenannte Komplexe Eigenwertanalyse (KEA). Mangels unzureichender Übereinstimmung zwischen den mit dieser Methode gewonnenen Ergebnissen und dem tatsächlichen Quietschverhalten der Bremse auf dem Prüfstand ist es jedoch nach aktuellem Stand der Technik nicht möglich, die experimentellen Untersuchungen signifikant zu verkürzen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Simulation des Bremsenquietschens in Hinblick auf ihren prädiktiven Charakter zu verbessern. Dies erfolgte durch eine detaillierte Untersuchung der Ursachen für die aktuell nicht befriedigende Aussagefähigkeit der etablierten Methode und der Erarbeitung von Verbesserungsmöglichkeiten. Zunächst wird an Hand von theoretischen und experimentellen Untersuchungen überprüft, inwiefern die für das Quietschen relevanten Effekte korrekt in der KEA enthalten sind. Dies erfolgt auf Grundlage eines FE-Bremsenmodells, welches industriellem Standard entspricht, und akademischen Minimalmodellen. Die experimentellen Untersuchungen sollen zeigen, ob weitere für das Quietschverhalten relevante Effekte existieren, welche bislang in der KEA nicht enthalten sind. Im weiteren Verlauf der Arbeit wird untersucht, wie relevant die Berücksichtigung von Nichtlinearitäten für die Simulation des Bremsenquietschens ist. Mithilfe von experimentellen Untersuchungen wird unter anderem gezeigt, dass Bremsenquietschen ein superkritisches Verzweigungsverhalten haben kann. Daraus folgt, dass die alleinige Betrachtung der Stabilität der trivialen Lösung nicht ausreicht, um zu entscheiden, ob eine Bremse tatsächlich quietscht oder nicht. Somit kann nur unter Berücksichtigung von Nichtlinearitäten eine Aussage darüber getroffen werden ob eine Bremse quietscht und mit welcher Amplitude bzw. Frequenz dies sein wird. Aus diesem Grund wird im Weiteren diskutiert, welche Nichtlinearitäten in einem Bremssystem relevant sind und wie diese experimentell bestimmt werden können. Letztlich wird gezeigt, wie das hochdimensionale, nichtlineare Differentialgleichungssystem, welches sich aus der Berücksichtigung der relevanten Nichtlinearitäten in dem FE-Bremsenmodell ergibt, mit geeigneten Modellreduktionsmethoden gelöst werden können. Damit ist es möglich, das Bremsenquietschen anhand des Verzweigungsverhaltens und der Grenzzykelschwingung von nichtlinearen FE-Bremsenmodellen mit mehreren Millionen Freiheitsgraden abzubilden und somit den prädiktiven Charakter der Simulation zu verbessern.
Analyse und Verbesserung der Simulationsmethode des Bremsenquietschens
Analysis and improvement of the simulation method of brake squeal
2016
Miscellaneous
Electronic Resource
Unknown
DDC: | 625 |
Zum Entstehungsmechanismus des Bremsenquietschens
Automotive engineering | 2003
|Entstehung des Bremsenquietschens
TIBKAT | 1997
|Entstehungsmechanismus des Bremsenquietschens Grundschwingung im Bremssystem
British Library Online Contents | 1997
|Zum Entstehungsmechanismus des Bremsenquietschens
SLUB | 2003
|Zum Entstehungsmechanismus des Bremsenquietschens
Tema Archive | 2003
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