Selbsterregte Schwingungen in Scheibenbremsen: Mathematische Modellbildung und aktive Unterdrückung von Bremsenquietschen

Bremsenquietschen ist ein hochfrequentes Geräusch im Bereich von 1-12 kHz. Es resultiert aus reibungsinduzierten selbsterregten Schwingungen des Bremssystems. Die Ursache der selbsterregten Schwingungen ist eine Übertragung kinetischer Energie des Fahrzeugs in Schwingungsenergie des Bremssystems. Die geräuschfreie Konfiguration des Bremssystems verliert dadurch ihre Stabilität. Das Bremssystem beginnt dann im hörbaren Frequenzbereich mit wachsenden Amplituden zu schwingen und erreicht schließlich einen Grenzzykel.

Die Arbeit behandelt die mathematisch-mechanische Modellierung und die aktive Unterdrückung von Bremsenquietschen. Basierend auf einer experimentellen Analyse des Schwingungsverhaltens einer quietschenden Schwimmsattel-Scheibenbremse wird ein Minimalmodell für Bremsenquietschen und ein erweitertes nichtlineares Bremsenmodell entwickelt. Besonderer Wert wird auf eine konsistente Modellierung des Reibkontakts zwischen der Bremsscheibe und den Belägen gelegt.

Das minimale Bremsenmodell besteht aus einer rotierenden Kirchhoff-Platte in Reibkontakt mit zwei idealisierten Bremsbelägen. Das kontinuierliche System wird mit einem Ritz-Ansatz diskretisiert. Anhand des diskretisierten Modells kann ein möglicher Erregungsmechanismus des Bremsenquietschens herausgearbeitet werden.