Frekvensen för broms-judder varierar frĂ„n 10-20 Hz upp till cirka 500 Hz. Vid högre frekvenser kan man dessutom ofta höra ett brummande ljud. Typiskt Ă€r att vibrationsnivĂ„n ökar frĂ„n noll till en relativt hög nivĂ„ strax efter det att bromsarna ansĂ€tts, nĂ„r en topp vid nĂ„gon ”kritisk” hastighet, t.ex 100 km/h, för att sedan avta kraftigt. De kritiska hastigheterna motsvaras av resonanser i fordonet, framförallt i hjulupphĂ€ngningen. Detta visar att judder Ă€r en systemegenskap hos bilen, som inte enbart kan Ă„tgĂ€rdas genom optimering av bromsbelĂ€ggen. DĂ€rför kan man inte heller överlĂ„ta problemet pĂ„ bromskomponenttillvekarna.
Judder Ă€r en s.k. tvungen svĂ€ngning, vilket innebĂ€r att det krĂ€vs en yttre störkraft för att fenomenet ska uppkomma. Denna störkraft motsvaras av variationer (med hjulrotationen) i bromsmoment och -tryck. Dessa variationer orsakas frĂ€mst av geometriska störningar hos bromsarna. Hos skivbromsar Ă€r det variationen i skivtjocklek DTV (Disc Thickness Variation) som har störst betydelse. DTV ökar ofta med bromstiden, framförallt för ”hĂ„rda” belĂ€gg. Detta kan förklaras med en ojĂ€mn termisk utvidgning runtom bromskivan, dĂ„ det kan skilja flera hundra grader i temperatur mellan olika segment.
MÄlsÀttningen med arbetet har varit att skapa en modell för simulering och experimentell analys av broms-judder under realisiska bromsförhÄllanden. DÀrvid har snabba och effektiva metoder för simulering och experimentell analys utvecklats. Verifierande mÀtningar har utförts pÄ en personbil, med kraftigt DTV pÄ en av bromskivorna. För att utvÀrdera judder pÄ ett objektivt sÀtt, valdes den maximala vibrationsnivÄn (acceleration) hos fjÀderbenet som ett mÄtt pÄ vibrationen.
En rotor-statormodell med tvÄ frihetsgrader visade sig vara tillrÀcklig för att experimentellt bestÀmma egenfrekvens och dÀmpning hos den aktuella resonansen. Först antogs att bromsmomentet (och bromstrycket) Àr proportionellt mot retardationen. Detta Àr dock inte fallet i ett fordon, sÀrskilt inte vid lÄga retardationer, pÄ grund av luftmotstÄnd, motorbroms etc. Med införd korrektion för dessa effekter kunde den absoluta vibrationsnivÄn förutsÀgas för givet förlopp och bromsmomentvariation.
En modell som utgÄr frÄn momentvariationen Àr inte praktisk, eftersom denna beror inte bara av DTV-nivÄn utan ocksÄ av bromstrycket. DÀrför utvecklades en modell som utgÄr frÄn den momentana DTV-nivÄn. Denna mÄste dÄ innehÄlla en belÀggsmodell, eftersom hÄrda belÀgg orsakar betydligt högre bromsmomentvariationer (och dÀrmed judder) Àn mjuka för samma DTV. Det visade sig att för den typ av belÀgg som anvÀnds i dagens personbilar (kompositer) ger samma DTV-nivÄ en högre momentvariation (och dÀrmed judder) för hÄrda inbromsningar Àn för lÀtta. Dessa sÄ kallade progressiva belÀgg blir samtidigt mycket kÀnsliga för ökningar i DTV-nivÄn.
Arbetet, som har finansierats av TFR (teknikvetenskapliga forskningsrĂ„det) presenteras i doktorsavhandlingen ”Brake Judder”, som försvarades vid en offentlig disputation vid Chalmers tekniska högskola i Göteborg den 18 oktober.
Mer Information:
Helena Jacobsson, Institutionen för maskin- och fordonssystem, Chalmers tekniska
högskola, tel. 031/772 13 84. e-post heja@mvd.chalmers.
