Schnelles Berechnungsverfahren für Reibungskräfte in Bremsen

• Applicants: Professor Dr. Valentin L. Popov; Professor Dr.-Ing. Utz von Wagner
• Subject Area: Mechanics
• Term: from 2010 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 173459921

Geräusche sind ein stets präsentes Problem bei Kfz-Scheibenbremsen. Bei der Modellbildung des schwingungsfähigen Systems fehlt es derzeit vor allem am Verständnis des dynamischen Verhaltens der Bremsbeläge einerseits in Bezug auf ihre elastischen und dämpfenden Eigenschaften und zum anderen in Bezug auf die entstehenden Reibungskräfte. Die Abhängigkeit der Reibungskräfte zwischen der Bremsscheibe und dem Bremsbelag als Funktion der Gleitgeschwindigkeit und der Anpresskraft sowie weiterer Variablen, die den laufenden Zustand des tribologischen Kontaktes charakterisieren (Temperatur, Anwesenheit von Flüssigkeiten und Verschmutzung, Oberflächenänderungen infolge Verschleißes) hat einen entscheidenden Einfluss auf die dynamische Stabilität der Bremse. Problematisch bleibt bisher sowohl eine zuverlässige Berechnung der Reibungskraft als Funktion der Beanspruchungsparameter und der Zusammensetzung des Bremsbelags als auch ihre Messung in dem erforderlichen Geschwindigkeits- und Frequenzbereich. Das Vorhaben widmet sich einer Weiterentwicklung einer am Fachgebiet Systemdynamik und Reibungsphysik entwickelten Methode zur schnellen Berechnung von Kontakten und Reibungskräften zwischen rauen Oberflächen mit gemessener Oberflächentopographie und ihrer Anwendung auf das tribologische System Scheibe/Belag. Besondere Aufmerksamkeit gilt der komplexen Verbundstruktur des Belags und einer experimentellen Verifikation des Berechnungsverfahrens. Voraussetzung für die Bestimmung des Reibgesetzes ist eine Identifizierung der dynamischen Eigenschaften des Belags. Das Ergebnis soll ein empirisches Reibungsgesetz sein, welches dann in systemdynamischen Simulationen der Bremse zwecks Stabilitätsanalyse eingesetzt wird.

• DFG Programme: Research Grants