Methodische Ansätze zur Untersuchung des Restbremsmomentes von Scheibenbremsen, 2012. - Online-Ressource (PDF-Datei: XVII, 170 Bl., 24,15 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012
Parallel als Druckausg. erschienen
Die vorgestellte Arbeit beinhaltet detaillierte praktische und theoretische Analysen zum Restbremsmoment an Scheibenbremsen. Restbremsmomente entstehen in der so genannten Offbrake-Phase, d. h. bei nicht betätigter Bremse, wenn aufgrund einer ungünstigen Konstellation von Lüftspiel (kolben-/fingerseitig) und dynamischem Runout ein Reibkontakt zwischen Belag und Scheibe erfolgt. Diese Reibverluste führen zu einem Kraftstoffmehrverbrauch und folglich zu einer CO2-Mehremission. Das Restbremsmoment wird unter verschiedenen Betriebsbedingungen mit einem Messsystem untersucht, das die axialen Bremskomponentenbewegungen von Sattel, Belag sowie Scheibe, an Faustsattelbremsen erfassen. Die geometrischen Abweichungen können direkt einer Variation des RBMs zugeordnet werden. Daneben erfolgt die Verwendung eines Kraftmesssystems, das die Erfassung der Normalkräfte im Bremsbelag während des Betriebes ermöglicht. Weiterhin wird ein Laborversuchsaufbau vorgestellt, der die Abbildung realitätsnaher Betriebszustände der Radbremse, z. B. der Simulation von Seitenkräften, erlaubt. Es hat sich gezeigt, dass Restbremsmomente während eines Untersuchungszyklus zeitlich erheblich differieren können. Außerdem kann erstmals dargestellt werden, wie sich ein Lüftspiel zwischen Scheibe und Belag während eines Zyklus verändert und wie sich der Verlauf auf das RBM auswirkt. Für weitere Einflussgrößenuntersuchungen wird zudem eine kombiniertes FEM-/MKS-Modell verwendet. Das Modell erlaubt eine schnelle und kostengünstige Analyse von Einflussparametern auf Größe und Verlauf des RBMs während einer Scheibenumdrehung. Die ganzheitliche Betrachtung der Restbremsmomentproblematik schließt mit einer Analyse der Auswirkung des RBMs auf den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeuges ab.
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Methodical approaches to studying the brake drag torque of disc brakes. - In: XXX. Internationales [My]-Symposium - Bremsen-Fachtagung, (2011), S. 123-160
Rechnerische und experimentelle Untersuchungen der Schallabstrahlung bei Fahrzeuggetrieben. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2011. - Online-Ressource (PDF-Datei: XVI, 173 S., 15,58 MB). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; 3) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2011
Parallel als Druckausg. erschienen
Mit der vorliegenden Arbeit soll ein Beitrag zur Verbesserung der Akustiksimulation von Fahrzeuggetrieben geleistet werden. Zunächst wird das Betriebsgeräusch eines Getriebes bei konstanten Drehzahlen simuliert. Dabei wird eine Methode zur Entkopplung des rechenintensiven vom drehzahlabhängigen Teil der Simulation aufgezeigt. Ferner werden die berechneten Geräusche an einem PC Arbeitsplatz auralisiert. Die Ergebnisse sind aufgrund getroffener Annahmen als Vorgriff zu verstehen, das synthetische Betriebsgeräusch hört sich jedoch authentisch an. Die Bauteilverbindungs-Modellierung beeinflusst die Ergebnisse der Köperschallberechnung innerhalb der Akustiksimulation entscheidend. FE Modelle mit Schraubenverbindungen und Wälzlagern werden deshalb schrittweise, separat und systematisch durch Messungen verifiziert. Nach der Klassifizierung von Simulationsmodellen für Schraubenverbindungen werden Modellvarianten abgeleitet und bei drei unterschiedlichen etriebebaugruppen mit Flanschverbindungen umgesetzt. Die Ergebnisse der Rechnerischen Modalanalysen werden in einem breiten Frequenzbereich ausführlich mit Messungen verglichen. Weil sie annähernd Einzelbauteil-Qualität aufweisen, kann eine Modellierungs-Empfehlung gegeben werden. Bei ähnlichen Baugruppen sind die zu erwartende Ergebnisgüte und der Stellenwert von Schraubenverbindungen nun a priori abschätzbar. Das Nachgiebigkeitsverhalten von Wälzlagern wird durch linearisierte Steifigkeitsmatrizen beschrieben. Die FE Modelle zweier Baugruppen werden bei relevanten Eigenfrequenzen mit Messungen an Getrieben mit stillstehenden Wellen verifiziert. Unsicherheiten bei der Wälzlagermodellierung und wichtige Einflüsse sind damit abschätzbar. Insgesamt wird mit den Untersuchungen zur Körperschallsimulation eine Entscheidungshilfe bei der Bauteilverbindungs-Modellierung gegeben.An drei Getriebegehäusen mit unterschiedlich komplexen Abstrahlflächen werden auf Basis von Körper und Luftschallmessungen sowie mittels hochwertiger FE Modelle umfangreiche Untersuchungen der Luftschallsimulation mit der DBEM, der IBEM, der Fast-Multipole BEM und der FEM in einem breiten Frequenzbereich durchgeführt. Durch messtechnisch optimierte Eingangsdaten werden die Abweichungen der Luftschallsimulation von der Messung separiert. Es zeigt sich, dass Schallkennfelder mit verschiedenen Verfahren sehr genau vorausberechnet werden können. Auch andere Aspekte zur Wahl des Simulationsverfahrens werden umfangreich diskutiert, beispielsweise die Rechenzeiten. Die Genauigkeit der Luftschallsimulation lässt sich abhängig von der Komplexität der abstrahlenden Oberflächen darstellen. Die Ergebnisse eines verrippten Getriebegehäuses werden für Akustikmodelle mit und ohne Rippen ausgewertet, so dass der Einfluss der Vernachlässigung dieser Geometriedetails erkennbar wird. Ferner werden verschiedene Möglichkeiten zur Verhinderung fiktiver Resonanzen bei der BEM bewertet. Insgesamt erweitert die vorliegende Arbeit die Möglichkeiten der Akustiksimulation in mehreren Bereichen.
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Brake dust emission. - In: Combustion generated nanoparticles, ISBN 978-3-03-303027-5, (2011), insges. 3 S.
Beside combustion particles the wheel brake is the main emitter of nano-sized particles of passenger cars. The environmental problems of brake dust were reviewed in previous scientific works, e.g. "Method for visualization and handling of brake dust emissions" by Audi AG and TU Ilmenau, chassis.tech 2010. Especially copper is known to harm the environment. Therefore the State of California introduced a law for the ban of copper in brake pads. With a combination of different measurement techniques the emissions were characterized on a brake dynamometer. Brake dust from the surface of a wheel was analyzed by SEM-EDX and XRD to find out the physical properties and the chemical structure. Several papers proved a wide size distribution from a few nanometers to few micrometers. If a Gaussian distribution is assumed the peak of the size distribution is below 250nm. Another key fact to understand the effects of brake dust is the material composition of the emitted particles. The friction system of a brake is a complex structure which contains more than a dozen substances. Properties of the particles vary widely dependant on the braking temperature, rotating speed, braking pressure and the friction partners. EDX showed an equal composition of the brake dust to the brake pads, only with a higher amount of iron, coming from the brake disc. The main ingredients of brake pads are e.g. iron, copper, silicon, aluminum, manganese and others. The exact chemical bond was examined by XRD, which can detect crystallographic materials. The outcome was a distribution with high rates of iron oxides, graphite, silicon oxide, copper, potassium oxide and corundum. In their different chemicals compounds these ingredients are converted to micro and nanoparticles. In an accumulation process after the generation, particles tend to adhere together. The result is a mixture of all brake dust ingredients to small clustered particles. Current research aims towards an understanding of the exact composition of brake wear particles and their effects on mechanical components and human health. Therefore, tribological behavior was studied on a special brake test for the characterization of particle generation process. A setup with a transparent brake disc and a high-speed camera was used to visualize the friction zone.
Characterization of particulate emissions of vehicle wheel brakes. - In: Innovation in mechanical engineering - shaping the future, (2011), insges. 9 S.
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Methodische Ansätze zur Untersuchung des Restbremsmomentes von Scheibenbremsen. - In: XXX. Internationales [My]-Symposium - Bremsen-Fachtagung, (2011), S. 14-51
Restbremsmomente (RBM) entstehen in der so genannten Offbrake-Phase, d.h. bei nicht betätigter Bremse, wenn aufgrund einer ungünstigen Konstellation von Lüftspiel (kolben- und fingerseitig) und dynamischem Runout ein Reibkontakt zwischen Belag und Scheibe erfolgt. Das RBM wird unter verschiedenen Betriebsbedingungen mit einem Messsystem untersucht, das die axialen Bremskomponentenbewegungen (von Sattel, Belag und Scheibe) an einer Faustsattelbremse erfasst. Die geometrischen Abweichungen können direkt einer Variation des RBM zugeordnet werden.. Weiterhin wird ein Laboraufbau vorgestellt, der die Abbildung realitätsnaher Betriebszustände der Radbremse, z.B. der Simulation von Seitenkräften, erlaubt. Die ganzheitliche Betrachtung der Restbremsmomentproblematik schließt mit einer Analyse der Auswirkung des RBM auf den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs ab.
Möglichkeiten der Maschinendiagnose mit Ultraschall. - In: Fortschritte der Akustik, (2011), S. 485-486
Fuzzy architecture of systems with alterable information: case study for tyre-ground friction estimators. - In: International journal of reliability and safety, ISSN 1479-3903, Bd. 5 (2011), 3/4, S. 398-419
The presented work deals with practical application of fuzzy sets to the identification of 'vehicle tyre-ground' interaction parameters. This task requires the adaptation of fuzzy object description both to low- and highdynamic characteristics of driving environment. As a consequence, the identifying system should possess features of the short-term and long-term forecasting ability. To ensure adaptive and forecasting properties outlined, a tool for the alteration of fuzzy object description is proposed. These issues are being considered as applied to tyre friction factors, which are key parameters for active safety control systems of ground vehicles.
http://dx.doi.org/10.1504/IJRS.2011.041187
Measures development for brake dust emissions with computational fluid dynamics and particle imaging velocimetry. - In: SAE Mobilus, 2011, 2011-01-2345, insges. 10 S.
https://doi.org/10.4271/2011-01-2345
Investigation of brake control using test Rig-in-the-Loop technique. - In: SAE Mobilus, 2011, 2011-01-2372, insges. 8 S.
https://doi.org/10.4271/2011-01-2372