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Über dieses Buch

Schwerpunkte der Bremsen-Fachtagung 2019 liegen u. a. bei Hitzerissbildung in Lkw-Bremsscheiben, Bremsflüssigkeiten sowie rekuperativen Bremssystemen.Das Symposium ist eine unverzichtbare Plattform für den Wissens- und Gedankenaustauschvon Forschern und Entwicklern aller Unternehmen undInstitutionen auf dem Gebiet der Bremsentechnik.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Hitzerisse in Lkw-Bremsscheiben: Einflussfaktoren, Wirkzusammenhänge und Vorhersagemöglichkeiten

Zusammenfassung
Das Auftreten von Hitzerissen verursacht häufig Verzögerungen in der Entwicklung neuer Bremssysteme für schwere Nutzfahrzeuge. Aufgrund zahlreicher Einflüsse und Wirkzusammenhänge ist die Widerstandsfähigkeit einer Bremsscheibe gegen Hitzerisse meist nicht vor der Erprobung auf dem Schwungmassenprüfstand vorhersagbar. Frühere Studien widmeten sich der Erprobung von Scheiben- und Belagmaterialien zur Unterdrückung des Risswachstums. In dieser Arbeit werden Ergebnisse eines Hitzerisstests vorgestellt, wobei ein umfangreicher Messtechnikaufbau eine tief gehende Beschreibung der zugrunde liegenden Effekte und Zusammenhänge ermöglicht, die schließlich zum Risswachstum führen. So wird der Einfluss von Gefügeumwandlungen, Hotbands, Hotspots und Welligkeit auf die Rissentstehung und das Risswachstum diskutiert. Hotspots verursachen Gefügeumwandlungen und thermische Schädigung der Reibfläche der Bremsscheibe, womit sie die Basis zur Rissöffnung legen. Demgegenüber hängt das Risswachstum bereits geöffneter Risse nicht mehr von der Anwesenheit eines Hotspots an der Rissposition ab. Stattdessen sind andere Effekte wie das Vorliegen konvexer Welligkeit bereits ausreichend. Schließlich werden die beschriebenen Wirkzusammenhänge genutzt um die Möglichkeiten zur Vorhersage von Hitzerissen zu diskutieren.
Sami Bilgic Istoc, Hermann Winner

Bremsflüssigkeiten – erstklassige Leistungsfähigkeit für heute und morgen

Zusammenfassung
Die Bremsflüssigkeit ist ein wichtiges sicherheitsrelevantes Element für das Bremssystem im Kraftfahrzeug. Sie dient als Medium der Kraftübertragung in Bremssystem und Kupplung. In der hydraulischen Bremsanlage wird die erzeugte Kraft vom Hauptbremszylinder zu den einzelnen Radbremszylindern übertragen. Für die sichere Funktion des Bremssystems sind die Eigenschaften der Bremsflüssigkeit von großer Bedeutung [1].
Verena Feldmann

NVH bei elektromechanischen Aktuatoren

Zusammenfassung
Die vorgestellte Arbeit zeigt die NVH-Herausforderungen elektrohydraulischer Systeme anhand der NVH-Entwicklung des Integrated Brake Controller (IBC) von ZF. Insbesondere werden die Motivation, die Simulationstechnologien und die Korrelationsstudien der Komponenten zum Fahrzeug von ZF zusammengefasst. Darüber hinaus werden weitere Herausforderungen und Bereiche der zukünftigen Entwicklung diskutiert.
Ralf Groß, Rich Dziklinski, Joachim Noack

Rekuperatives Bremssystem des Porsche Taycan

Zusammenfassung
Die Anforderungen an das Bremssystem von Batterie Elektrofahrzeugen (Battery – Electric – Vehicle abgek. BEV) und vor allem die Anforderungen an die Rekuperationsfähigkeit des Systems zur maximalen Energierückgewinnung steigen ständig. Energierückgewinnung nicht nur in der gewohnten Form als großer Beitrag zur Energieeffizienz und Reichweitenerhöhung in Verbrauchszyklen bzw. im Alltagsbetrieb sondern in diesem Fall porschetypisch am Beispiel des ersten elektrischen Porsche Sportwagen „Taycan“ auch bis in den fahrdynamischen Grenzbereich, unter hoher Querbeschleunigung und während der ABS Regelung. Damit ist die Rekuperation zusätzlich ein sehr großer und wichtiger Beitragsleister zur thermischen Entlastung der Radbremse einerseits aber auch zur Erhöhung der Rundenanzahl bis zum nächsten Ladevorgang andererseits. Der Anspruch hierbei ist die dafür erforderlichen Interaktionen der verschiedenen Verzögerungssteller (Reibbremse und E-Maschine) für den Fahrer weitgehend unbemerkt ablaufen zu lassen. Dies gilt vor allem vor dem Hintergrund „Rundstreckenanforderung“ sowohl für das Ziel eines möglichst natürlichen Bremspedalgefühls wie z. B. Beibehaltung haptischer ABS Druckpunkt als auch für die Herausforderung einer möglichst geringen Beeinflussung der Bremskraftverteilung VA zu HA um das gewohnte Kurvenbremsverhalten gemäß der installierten Bremskraftverteilung nicht nachteilig zu beeinflussen. Im nachfolgenden Artikel wird nach einer kurzen Beschreibung des Antrieb und Gesamtfahrwerks ausführlich das Rekuperative Bremssystem des Porsche Taycan vorgestellt. Dies beinhaltet alle beteiligten Komponenten von der Pedalanlage über das Bremsbetätigungssystem und die Rekuperationsstrategie bis hin zur Radbremse. Dabei werden die zum Einsatz kommenden Leichtbaukonzepte und Technologien technisch beschrieben.
Bernhard Schweizer, Martin Reichenecker

Untersuchung der Bremsemissionen verschiedener Reibmaterialien in Bezug auf Partikelmasse (PM) und Partikelanzahl (PN)

Zusammenfassung
PM10 Emissionen die nicht aus dem Abgas stammen, rücken zunehmend in den Fokus der Gesetzgebung und Medienberichterstattung. Diese Tatsache wird in den kommenden Jahren eine der zentralen Herausforderungen des Mobilitätssektors insgesamt und der Automobilindustrie im speziellen sein. Um diese Herausforderung zu bewältigen, müssen die zugrunde liegenden Prozesse der Partikelentstehung und ihrer Emission verstanden werden. Die vorliegende Studie unterstützt dieses Verständnis, indem sie den Einfluss verschiedener Reibmaterialien und Arten von Bremsscheiben auf die Partikelemissionen untersucht. Sie zeigt, wie eine korrekt durchgeführte Messung von Bremsemissionen auf einem Schwungmassenprüfstand wertvolle Informationen sowohl über grundlegende Einflussfaktoren als auch über das materialspezifische Emissionsverhalten liefern kann. Die Ergebnisse legen eine klare Korrelation zwischen der Masse der PM10-Emissionen und dem Gesamtverschleiß nahe. Außerdem zeigt sich eine starke Temperaturabhängigkeit von Partikelanzahlemissionen (PN-Emissionen) bei der Verwendung von Grauguss-Scheiben. Es wird gezeigt, dass beschichtete Scheiben das haben, die PN-Emissionen signifikant zu reduzieren, vor allem im Bereich der sehr kleinen Partikel. Die vorgestellte Messmethodik und Auswertestrategie ermöglicht eine zielgerichtete Reibmaterialentwicklung mit dem Ziel eines Bremssystems mit niedrigen Bremsemissionen.
Andreas Paulus

Urban Air Mobility – Herausforderungen und Chancen für Lufttaxis

Zusammenfassung
This article provides information about the development status of Urban Air Mobility and its challenges. At the beginning an overview is given to running projects regarding the development of VTOLs and a comparison to different aircraft variants. The main challenges are described which have to be met on the way to successfully establish Urban Air Mobility to a wide audience. Subsequently the status of the licensing through the responsible authorities is given. Concluding all information is summarized and an outlook is given.
Carsten Rowedder

Heat Cracks in Brake Discs for Heavy-Duty Vehicles: Influences, Interactions and Prediction Potential

Abstract
Occurrence of heat cracks frequently delays the development of new brake systems for heavy-duty vehicles. Due to various influences and interactions, the resistance of a brake disc is usually not predictable before testing it on the dynamometer. Earlier studies have identified numerous brake disc alloys or pad compositions that partially suppress crack growth. In this study, results from a dynamometer test are presented, using an extensive experimental setup that allows for a deeper description of the underlying effects and interactions leading to enforced crack growth. This way, the influence of microstructural transformations, hotbands, hotspots and side face runout on crack initiation and propagation is described. Hotspots cause microstructural transformations, damaging the brake disc surface thermally and lay the foundation for crack opening. Contrary to this, crack growth of open cracks does not depend on the presence of a hotspot but rather on the occurrence of convex side face runout. The described interactions are used to evaluate the prediction potential of heat cracks.
Sami Bilgic Istoc, Hermann Winner

Brake Fluids – First Class Performance for Today and Tomorrow

Abstract
Brake fluid is an important and safety critical part of the brake system in vehicles. It is used as hydraulic medium to transmit the forces in brake system and clutch. In the hydraulic brake system forces are transmitted from the main brake cylinder to the wheels. The properties of a brake fluid are essential for safe operation of a brake system [1].
Verena Feldmann

Electromechanical Actuation Systems NVH Challenges

Abstract
The work presented illustrates the NVH challenges of electro-hydraulic actuation systems by describing ZF’s NVH development of the Integrated Brake Controller (IBC). In particular, ZF’s motivation, simulation technologies, and component to vehicle correlation studies are summarized. Additionally, remaining challenges and areas of future development are discussed.
Ralf Groß, Rich Dziklinski, Joachim Noack

Recuperative Brake System of the Porsche Taycan

Abstract
Die Anforderungen an das Bremssystem von Batterie Elektrofahrzeugen (Battery – Electric – Vehicle abgek. BEV) und vor allem die Anforderungen an die Rekuperationsfähigkeit des Systems zur maximalen Energierückgewinnung steigen ständig. Energierückgewinnung nicht nur in der gewohnten Form als großer Beitrag zur Energieeffizienz und Reichweitenerhöhung in Verbrauchszyklen bzw. im Alltagsbetrieb sondern in diesem Fall porschetypisch am Beispiel des ersten elektrischen Porsche Sportwagen „Taycan“auch bis in den fahrdynamischen Grenzbereich, unter hoher Querbeschleunigung und während der ABS Regelung. Damit ist die Rekuperation zusätzlich ein sehr großer und wichtiger Beitragsleister zur thermischen Entlastung der Radbremse einerseits aber auch zur Erhöhung der Rundenanzahl bis zum nächsten Ladevorgang andererseits. Der Anspruch hierbei ist die dafür erforderlichen Interaktionen der verschiedenen Verzögerungssteller (Reibbremse und E-Maschine) für den Fahrer weitgehend unbemerkt ablaufen zu lassen. Dies gilt vor allem vor dem Hintergrund „Rundstreckenanforderung“ sowohl für das Ziel eines möglichst natürlichen Bremspedalgefühls wie z. B. Beibehaltung haptischer ABS Druckpunkt als auch für die Herausforderung einer möglichst geringen Beeinflussung der Bremskraftverteilung VA zu HA um das gewohnte Kurvenbremsverhalten gemäß der installierten Bremskraftverteilung nicht nachteilig zu beeinflussen. Im nachfolgenden Artikel wird nach einer kurzen Beschreibung des Antrieb und Gesamtfahrwerks ausführlich das Rekuperative Bremssystem des Porsche Taycan vorgestellt. Dies beinhaltet alle beteiligten Komponenten von der Pedalanlage über das Bremsbetätigungssystem und die Rekuperationsstrategie bis hin zur Radbremse. Dabei werden die zum Einsatz kommenden Leichtbaukonzepte und Technologien technisch beschrieben.
Bernhard Schweizer, Martin Reichenecker

Investigation of Brake Emissions of Different Brake Pad Materials with Regard to Particle Mass (PM) and Particle Number (PN)

Abstract
Non-exhaust PM10 emissions are coming increasingly into focus of both regulation and media coverage. This will in coming years pose a challenge to the mobility sector as a whole and to the automobile industry in particular. To master this challenge, an in depth knowledge of the underlying processes of particle generation and emission is needed. As a contribution to this effort, the present study investigates the influence of different friction materials and disc types on brake emissions. It show that a well-performed brake emission measurement on a brake dynamometer can provide valuable information about both basic influencing factors and material-specific emission behavior. The results clearly indicate a correlation between the mass of PM10 emissions and total wear as well as a temperature dependency of the number of emitted particles (PN emissions) for grey cast iron brake discs. It is shown that coated discs have the ability to significantly reduce PN emissions especially in the small particle size range. The presented measurement method and evaluation strategy enables future friction material development that is aiming at low emission brake systems.
Andreas Paulus

Urban Air Mobility—Challenges and Opportunities for Air Taxis

Abstract
This article provides information about the development status of Urban Air Mobility and its challenges. At the beginning an overview is given to running projects regarding the development of VTOLs and a comparison to different aircraft variants. The main challenges are described which have to be met on the way to successfully establish Urban Air Mobility to a wide audience. Subsequently the status of the licensing through the responsible authorities is given. Concluding all information is summarized and an outlook is given.
Carsten Rowedder

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