Reduktion von Bremskraftschwingungen mithilfe reibkraftgeregelter Bremsen

  • Reduction of brake force oscillations using friction force controlled brakes

Hirtz, Matthias; Murrenhoff, Hubertus (Thesis advisor); Markert, Bernd (Thesis advisor)

Düren : Shaker Verlag (2021)
Buch, Doktorarbeit

In: Reihe Fluidtechnik. D 106
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2020

Kurzfassung

In der vorliegenden Arbeit werden zwei reibkraftgeregelte Bremsen hinsichtlich ihrer Fähigkeit analysiert, auftretende Bremskraftschwingungen zu beeinflussen und aktiv zu reduzieren. Aufbauend auf dem Stand der Technik wird zunächst der Prototyp einer selbstverstärkenden elektro-hydraulischen Bremse (SEHB) sowie der dazu gehörige Prüfstand vorgestellt. Durchgeführte Bremsversuche belegen das Auftreten des Schwingungsphänomens Bremsenrubbeln. Ein detailliertes 1D-Simulationsmodell der SEHB bildet das Schwingverhalten der auftretenden Kräfte detailnah ab und wird mithilfe von Messergebnissen validiert. Sowohl Messungen als auch Simulationsergebnisse zeigen dabei, dass das Kompensationsvermögen des Prototypens hinsichtlich reibkraftinduzierter Schwingungen begrenzt ist. Im Folgenden werden mithilfe des Simulationsmodells innovative Reglerstrukturen hergeleitet, daraus gewonnene Ergebnisse analysiert und messtechnisch validiert. Besonders erfolgreich können Reibkraftschwingungen mit einer nachgebenden Störgrößenaufschaltung kompensiert werden. Beobachtete Schwingungsamplitudenkönnen in ihrer Höhe um bis zu 86 % in Abhängigkeit der Bremsscheibendrehzahlaktiv durch eine angepasste Aktuierung der SEHB sowohl bei konstanten Geschwindigkeiten als auch beim Durchfahren von Drehzahlrampen eliminiert werden. Anschließend konzentriert sich die Arbeit auf eine hydraulisch-mechanisch geregelte Bremse. Diese zeichnet sich durch die einfache Nachrüstbarkeit in eine bereits in der Praxis eingesetzten ungeregelten Bremse aus. Einer umfangreichen Abbildung des Bremssystems mittels 1D-Systemsimulation folgt eine Analyse und Optimierung des Kompensationsvermögens reibkraftinduzierter Bremskraftschwingungen. Auch für die hydraulisch-mechanisch geregelte Bremse können Kompensationsraten von nahezu 90 % in weiten Betriebsbereichen festgestellt werden. Insgesamt zeigen die Ergebnisse der Arbeit das große Potential reibkraftgeregelter Bremsen hinsichtlich der Kompensation von Bremskraftschwingungen und im Speziellen des Schwingungsphänomens Bremsenrubbeln. Die weitere Entwicklung solcher Bremssysteme bis hin zur industriellen Umsetzung erscheint daher vielversprechend, da gestiegene Ansprüche an geforderter Leistung, Feinfühligkeit und Reproduzierbarkeit von Bremsvorgängen mit diesen Bremssystemen erfüllt werden können.

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