Bremsenquietschen einer PKW-Scheibenbremse

Wird ein mit Scheibenbremsen ausgestattetes Fahrzeug abgebremst, so können vor allem im unteren Geschwindigkeitsbereich lästige Quietschgeräusche entstehen. Durch nichtlineare Schwingungsberechnungen können die Ursachen für das Bremsenquietschen ermittelt und der Einfluss unterschiedlicher Parameter untersucht werden.

Hierzu wurde die Scheibenbremse eines Pkws zunächst in MATHEMATICA durch 30 Freiheitsgrade abgebildet. In diesem Modell wurden die nichtlinearen Reibschwingungseffekte zwischen den beiden Bremsklötzen und der Scheibe quantifiziert und detaillierte Parameterstudien durchgeführt.

Die Ergebnisse dieser Simulationen wurden dann als Eingaben für ein FE Modell (oberes Bild) genutzt, welches seinerseits die Modaldaten (mittleres Bild) der eingebauten Bremsscheibe als Eingaben für eine nachgeschaltete Akustiksimulation (BEM) liefert.

Die Akustiksimulation mittels I-DEAS Vibro-Acoustics liefert schließlich das akustische Abstrahlverhalten der Bremsscheibe (unteres Bild). Die berechnete Abstrahlcharakteristik konnte unter anderem dazu genutzt werden, um am Prüfstand die optimale Lage der Mikrophone zum Detektieren des Quietschens zu bestimmen.

Die parametrische Untersuchung des Bremsenquietschenphänomens zeigte, dass neben den Reibkraft- und Bremskraftverläufen auch die Geometrie und die Ankopplung der Bremsklötze auf dem Sattel entscheiden, ob eine Scheibenbremse zum Quietschen neigt. Im vorliegenden Fall konnte rechnerisch nachgewiesen werden, dass Scheibeneigenfrequenzen bei 0,9 [kHz] (mittleres Bild) und 2,9 [kHz] das Quietschen auslösen. Dies wurde experimentell durch Schalldruckmessungen bestätigt.