Studentische Abschlussarbeiten

Alle Fahrzeuge, die heute unterwegs sind, nutzen mechanische Reibbremsen, um ihre Geschwindigkeit zu verringern. Über Verschleißmechanismen der Reibpaarung entsteht dabei Bremsstaub, der durch die offene Bauweise der Teilbelagscheibenbremse leicht in die Umwelt gelangt. Die entstehenden Aerosole fallen wegen ihrer geringen Teilchengröße in gesetzlich regulierte Feinstaubklassen. Negative Auswirkungen auf Umwelt und Gesundheit sind eine Folge der Exposition. Um mögliche Effekte beurteilen zu können, ist es wichtig über Zahl und Größenverteilung der Bremsstaubpartikel Bescheid zu wissen. Hierzu werden Online-Messungen am Bremsenprüfstand durchgeführt. Der Einfluss von bauartbedingten Unterschieden der Bremsanlage, Reibbelagart, Fahrzeugtyp und Historie der Bremse auf den generierten Bremsstaub wird in diesem Zusammenhang erläutert. Ebenso zeigen Messreihen mit einer Veränderung der Betriebsparameter deren Wirkung auf die charakteristische Partikelemission der Bremse. Die stationär gewonnenen Erkenntnisse werden anschließend mit den Messwerten aus den In-Situ-Testfahrten im Ilmenau-Zyklus verglichen. Zuletzt erfolgt eine Abschätzung der Reproduzierbarkeit und der möglichen Fehlereinflüsse.

Das Verhalten von Abriebpartikeln während einer Bremsung gewinnt in der Fahrzeugtechnik immer mehr an Bedeutung. Ziel dieser Arbeit ist die statistische Erfassung und Klassifizierung von Partikeln während eines Bremsvorganges bezüglich ihres Bewegungsverlaufes sowie ihrer Geschwindigkeit. Es wird das Verhalten der Partikel auf Grund der topografischen Umgebung der Beläge, zum Beispiel Patches, untersucht. Die statistische Erfassung erfolgt hier mit Hilfe verschiedener Faktoren, welche in abgewandelter Form aus der Schwingungs- und Elektroanalyse kommen. Diese Faktoren sollen das Hauptwerkzeug in dieser Arbeit werden und zu einem großen Teil zur Erfassung der Partikel beitragen. Des Weiteren werden auch bereits bekannte statistische Mittel genutzt, wie zum Beispiel das arithmetische Mittel. Am Ende dieser Arbeit ist eine Aussage über Geschwindigkeitsverlauf und Bewegungsverlauf und auch dem unterschiedlichen Partikelverhalten der beiden Beläge, mit denen hier die Versuche gemacht wurden, zu finden.

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Regelalgorithmus, der in Abhängigkeit des Fahrzustands den Fülldruck der Reifen verändert. Die Motivation dieser Fülldruckanpassung liegt hierbei darin, die Reifeneigenschaften, die stark durch den Reifenfülldruck bestimmt sind, zugunsten der aktuellen Fahrsituation zu verändern. Somit wird erreicht, dass das sonst vorhandene Spannungsfeld zwischen verschiedenen, zum Teil sich gegenüberstehenden Anforderungen, bei der Wahl des Reifendrucks nicht mehr besteht. Nach einer Analyse der bestehenden Systeme werden die Einüsse des Reifenfülldrucks auf verschiedene Reifenkennwerte dargestellt. Aus diesen Erkenntnissen werden anschließend verschiedene Regelstrategien zur Anpassung des Fülldrucks abgeleitet. Hierbei spielen besonders die Verbesserung des Fahrverhaltens sowie die Optimierung des Kraftstoffverbrauchs eine Rolle. Nach der Entwicklung des Algorithmus ndet die Implementierung im Programm Matlab/Simulink statt. Wichtiger Bestandteil des Algorithmus ist hierbei die Umsetzung einer vorausschauenden Fülldruckanpassung, die durch eine Einbindung der Streckeninformationen in den Regelalgorithmus erreicht wird. Abschließend wird die Simulation der Reifenfülldruckregelung auf einem Hardware-in-the-Loop-Prüfstand, anhand von verschiedenen Fahrmanövern, durchgeführt. Die Fahrdynamiksimulation ndet hierbei im Programm IPG CarMaker statt.

Die Anforderungen an Radbremsanlagen moderner Kraftahrzeuge gehen heutzutage weit über den Bereich der Sicherheit und Leistungsfähigkeit hinaus. Der aktuelle Entwicklungs- und Forschungsaufwand trägt vor allem dem gestiegenen Komfortanspruch Rechnung und befasst sich vorrangig mit der Untersuchung der reibinduzierten Bremsgeräusche. Im Zuge dessen sind auch die Schallemissionen im Ultraschallbereich in den Fokus der Betrachtung geraten. Ziel dieser Bestrebungen ist es, das vorherrschende Reibverhalten durch eine Schallemissionsanalyse zu charakterisieren. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Bewertung einer für die Schallemissionsanalyse an trockenlaufenden Reibpaarungen eingesetzten Messkette. Dazu werden ausgewählte Kalibriervorschriften für Ultraschallsensoren vorgestellt und bewertet. Auf dieser Basis wird ein vereinfachtes Charakterisierungsverfahren entwickelt und am Beispiel prototypischer Sensoren umgesetzt. Des Weiteren ist das eingesetzte Datenerfassungssystem zu bewerten. Hierfür sind Prüfstandsversuche durchzuführen und die dabei ermittelten Schallemissionsspektren hinsichtlich ihrer Reproduzierbarkeit zu untersuchen. Durch den Vergleich mit anderen Datenerfassungssystemen ist die Validität der erfassten Messergebnisse zu überprüfen.

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Betrachtung des Partikelverhaltens in der Reibzone trockenlaufender Radbremsen. Als Reibmaterial dienen ein LS- (ECE) und ein NAO-Reibbelag einer Kraftfahrzeugbremse. Dabei werden unter Einbindung spezieller optischer Sensorik die Partikel- und Patchaktivitäten in der Kontaktzone der Reibpaarung visuell dargestellt. Hierzu dient ein Hochgeschwindigkeitskamerasystem. Um die vorhandenen Partikelströme auszuwerten, wird ein automatisiertes Verfahren entwickelt. Neben dem Aufzeigen einiger Eigenschaften der Objekterkennung und Objektverfolgung der automatischen Videoanalyse, wird ein geeignetes computergestütztes Programm ausgewählt. Dabei werden mehrere Programme auf das vorhandene Filmmaterial abgestimmt und in verschiedenen Kategorien bewertet. Zudem werden die notwendigen Schritte des erarbeiteten Verfahrens aufgezeigt, um geeignete und stabile Objektverfolgungen zu erhalten. Ergänzend wird auf die vorherrschenden Probleme zwischen dem automatisierten Vorgehen und der visuellen Darstellung eingegangen. Letztendlich kann das automatische Verfahren validiert werden. Ferner wird die geschaffene Datenbasis einer Interpretation unterzogen. Dabei werden die Partikelströmungsgeschwindigkeiten und die Bewegungs- und Verweildauer der einzelnen Partikel betrachtet. Als letzter Teilbereich dieser Arbeit werden die gewonnen Daten der Partikelgeschwindigkeiten im Hinblick auf den globalen Reibwert- und das Temperaturverhalten unter Berücksichtigung des Videomaterials analysiert und versucht etwaige Korrelationen zwischen diesen Parametern zu finden.