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Entwicklung eines Verfahrens zur integrierten Bremsmomentmessung für Simplex-Trommelbremsen

Vey, Christian (2021):
Entwicklung eines Verfahrens zur integrierten Bremsmomentmessung für Simplex-Trommelbremsen. (Publisher's Version)
Darmstadt, Technische Universität,
DOI: 10.26083/tuprints-00018627,
[Ph.D. Thesis]

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Item Type: Ph.D. Thesis
Status: Publisher's Version
Title: Entwicklung eines Verfahrens zur integrierten Bremsmomentmessung für Simplex-Trommelbremsen
Language: German
Abstract:

Elektromechanische Bremsen, die im Wesentlichen aus Forschungsprojekten und Patentschriften bekannt sind, weisen Vorteile gegenüber konventionellen Bremsen auf, stellen jedoch mit radindividuellen Aktoren eine kostenintensive Technologie dar. Dieser Nachteil kann teilweise durch den Einsatz von Trommelbremsen, die zu den selbstverstärkenden Bremsen zählen, kompensiert werden. Durch die hohe Reibwertsensitivität von Trommelbremsen beeinflussen betriebsbedingte Reibwertschwankungen die resultierenden Bremsmomente, sodass ein Schiefziehen des Fahrzeugs auftreten kann. Eine Abhilfemaßnahme stellt die Regelung des Bremsmoments dar, die eine entsprechende Rückführungsgröße notwendig macht. Das Ziel dieser Arbeit ist daher, ein Verfahren zur integrierten Bremsmomentmessung bei Trommelbremsen zu entwickeln, um die Grundlage für eine Bremsmomentregelung zu schaffen. Im ersten Teil der Arbeit wird der Stand der Technik zur elektromechanischen Bremse dargestellt und im Bereich der angewendeten Regelkonzepte und Messverfahren die Defizite aufgezeigt, die eine integrierte Bremsmomentmessung begründen. Aus Regularien zur Entwicklung und Überprüfung von Bremsanlagen folgen Anforderungen an die Messgenauigkeit, die als Bewertungsgrößen für eine Bremsmomentsensorik dienen. Der zweite Teil beschäftigt sich mit der Identifikation eines integrierten Messverfahrens. Die Systemanalyse zeigt potentielle Messstellen an den Systemgrenzen und -komponenten der Bremse auf. Unter der Berücksichtigung der Anforderung eines hohen Integrationsmaßes resultieren die Kräfte des Abstützlagers als geeignete Messgrößen, um das Bremsmoment zu ermitteln. Das auf Basis der Abstützkräfte entwickelte Messverfahren zeigt eine weitere Anwendbarkeit in der Ermittlung des Bremsbelagreibwerts und der Spreizkraft. Im dritten Teil erfolgt die experimentelle Untersuchung mittels einer prototypischen Bremse. Die zentrale Hypothese zur Bremsmomentermittlung bewährt sich innerhalb des zulässigen Toleranzbereichs für die Funktionen der Betriebs- und Parkbremse. Die Ergebnisse der Bremsbelagreibwert- und Spreizkraftermittlung befinden sich ebenfalls innerhalb der definierten Grenzwerte und zeigen somit ihre Anwendbarkeit für die Betriebsbremsfunktion auf. Die Übertragbarkeit auf weitere Ausführungsformen der Trommelbremse zeigt die Allgemeingültigkeit des Verfahrens. Mit dem entwickelten Messverfahren ist eine integrierte Bremsmomentermittlung für Trommelbremsen aufgezeigt, womit die Grundlage für einen reibwertunabhängigen Einsatz von Trommelbremsen geschaffen ist.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

Electromechanical brakes, which are mainly known from research projects and patents, show advantages in comparison to conventional brakes, but represent with individual wheel actuators a cost intensive technology. This disadvantage can be partially compensated by using drum brakes, which are part of the brake types with a high brake factor. Due to the high sensitivity of the friction coefficient of drum brakes, the resulting brake torque can be influenced, so that a deviation from straight-line braking (brake pull) can appear. A countermeasure is a brake torque controller, which makes a corresponding sensor necessary. The goal of this research work is the development of a method for integrated brake torque measurement in drum brakes in order to create the basis for a brake torque controller. In the first part, the state of the art in the field of electromechanical brakes is presented and the deficits in the area of the applied control concepts and measurement methods are shown, that substantiate an integrated brake torque measurement. From regulations of the development and testing of brake systems, requirements for the measurement accuracy are derived, which serve as evaluation variables for a brake torque sensor. The second part deals with the identification of an integrated measurement method. The system analysis shows potential measuring points at the system interfaces and components of the brake. Taking into account the requirement for a high degree of integration, the forces of the abutment represent a suitable measurand for determining the brake torque. The developed measurement method on the basis of the abutment forces shows further applications with the determination of the lining friction coefficient and the spread force. In the third part, the experimental investigation is carried out with a prototypical brake. The central hypothesis for determining the brake torque has proven within the permissible tolerance range for the functions of the service and parking brake. The results for the determination of the lining friction coefficient and the spread force are also within the defined limits and show their applicability for the service brake function. The transfer to other types of drum brakes show the generality of the method. With the developed measuring method, an integrated brake torque determination for drum brakes is shown, which creates the basis for a friction-independent usage of drum brakes.

English
Place of Publication: Darmstadt
Collation: XII, 121 Seiten
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: 16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Automotive Engineering (FZD)
16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Automotive Engineering (FZD) > Brake Technology
Date Deposited: 22 Sep 2021 07:38
Last Modified: 22 Sep 2021 07:38
DOI: 10.26083/tuprints-00018627
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-186271
Referees: Winner, Prof. Dr. Hermann ; Mayer, Prof. Dr. Ralph
Refereed: 14 April 2021
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/18627
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