Simulation von Heißrubbeln im Gesamtbremssystem

Doctoral thesis German OPEN
Könning, Maximilian (2017)

Bremsenrubbeln ist eine fremderregte Schwingung des Bremssystems, die es in der Ent-wicklung zu vermeiden gilt. Eine Wirkungskette des Heißrubbelns wurde in einem Vorgängerprojekt erarbeitet und bildet die Grundlage für diese Arbeit. Die Entstehung des Heißrubbelns besteht aus verschiedenen Phasen und beginnt mit einer initialen Verwellung. Daraus resultieren im Bremssystem Bremsmomentschwankungen und die schwankende Reibleistung führt wiederum zu einem Wachstum der Bremsscheibenverformung. In der Entwicklung werden zur Vermeidung von Heißrubbeln bei den Herstellern von Bremssystemen und Personenkraftwagen neben experimentellen Untersuchungen auch Simulationsmodelle angewandt. In der Simulation haben sich vor allem zwei Arbeitsgebiete etabliert. Zum einen wird die Entstehung von Side-Face-Runout (SRO) und Hotspots untersucht. Zum anderen erfolgt eine Analyse der Auswirkung einer Anregung des Bremssystems durch SRO und der Bildung von Bremsmomentschwankungen. Die vorhandenen Modelle in den jeweiligen Arbeitsgebieten decken jedoch jeweils nur Teile der experimentell beobachteten Ordnun-gen aus der Literatur und auch für das Referenzbremssystem ab. Vor allem die Entstehung von SRO in niedrigen Ordnungen, die Wirkung von Einflussparametern innerhalb des Bremssystems bei einer Anregung in mittleren und hohen Ordnungen und die Entstehung von frequenzgetreuem Verhalten sind noch größtenteils offene Themengebiete. Anhand der Prüfstandsergebnisse eines Partnerprojektes am Fachgebiet für Fahrzeugtechnik an der TU Darmstadt können sowohl die Relevanz, als auch die Unabhängigkeit von unterschiedlichen Ordnungen im SRO und BTV für das Referenzbremssystem dar-gestellt werden. Für die Entstehung von SRO in niedrigen Ordnungen wird der Einfluss geometrischer Fehler in der Bremsscheibengeometrie dargestellt und auch der Einfluss der thermischen Belastung für zwei unterschiedliche Fehlerbilder aufgezeigt. Die Entstehung und das Wachstum von SRO werden auch für weitere Ordnungen betrachtet. So erweisen sich die Verwendung eines iterativ angepassten Wärmestroms und ein reduziertes, transientes Modell als hilfreich, um die dominanten Ordnungen im SRO der Bremsscheibe abzubilden. Basierend auf einem vereinfachten Modell des Bremssystems, zeigt sich in Untersuchungen mit unterschiedlichen Anregungsordnungen neben der Wirksamkeit von einzelnen Parametern auch, dass die Wirkung der Maßnahmen mit der Anregungsordnung bzw. frequenz variieren kann. Dabei ergeben sich vor allem drei Gruppen für die Abhängigkeit der Parameter von der Anregung. Das in Messungen aufgetretene frequenzgetreue Verhalten des Bremssystems kann in dem linearisierten Berechnungsmodell auf eine instabile axiale Schwingung zurückgeführt werden. Durch die Bildung von SRO und Hotspots ist dadurch auch eine Fremderregung des Systems möglich. Damit erfolgt auch erstmals eine Verknüpfung zwischen selbsterregtem und fremderregtem Verhalten für Heißrubbeln.
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