Ford Brake-Noise Testing

Schluss mit unerwünschten Geräuschen

Die Material Sciences Corporation (MSC) mit Sitz in Canton, Michigan, USA, ist ein Werkstofflieferant und Engineering-Dienstleister, der vor allem an innovativen Lösungen für Leichtbau, Akustik und beschichtete Metalle arbeitet. Das Unternehmen bietet Produkte und Dienstleistungen für eine Vielzahl von Branchen und Märkten – von der Automobilindustrie bis hin zu Haushaltsgeräten.

“Selbst wenn das Fahrzeug gut fährt und die Bremsen einwandfrei funktionieren, bringen Kunden ein Fahrzeug mit einem möglichen Garantieanspruch zurück zum Händler, wenn die Bremsen quietschen.”
Charles Evans, Fachexperte für Bremsen, Ford Motor Company

Ein Ford GT, der schnittige Nachfolger des Supersportwagens GT40, des mehrfachen Gewinners des Rennens von Le Mans in den 1960er Jahren, kommt vor einer roten Ampel zum Stehen.

Fahrer und Passanten lauschen auf den tiefen, angenehm knurrig-aggressiven Klang des Motors. Nicht viel später hält ein Ford Galaxy-Van neben dem GT, und während der Wartezeit vor der Ampel ermahnen die Eltern ihre Kinder zum wiederholten Mal, dass sie sofort umkehren und wieder nach Hause fahren, wenn sie keine Ruhe geben. Diese beiden Fahrzeuge sind an entgegengesetzten Enden des Fahrzeugspektrums angesiedelt, haben jedoch mehr gemeinsam als nur vier Räder. In beiden Fällen waren während des Wartens vor der Ampel alle Geräusche, die man hörte, genau die, die man hören sollte: das sorgfältig entwickelte Knurren des GT und das Gespräch zwischen Eltern und Kindern.

Was nicht zu hören war, war die ebenso ausgereifte Stille der Bremsen. Bremsen sind in Fahrzeugen ein Bauteil von entscheidender Bedeutung, sie sollten sich jedoch nicht störend bemerkbar machen. Bremsen sollen nur funktionieren, leise und wirkungsvoll: Regen, Schneeregen, Schnee, glühende Hitze oder eisige Kälte – sie müssen das Auto ohne das kleinste Quietschen zum Stillstand bringen.

Climate-controlled semi-anechoic test chamberDer klimagesteuerte Halbfreifeldraum von MSCS kann eine angenehme Raumtemperatur in feuchte –15 °C verwandeln und mit einer Reihe von Vollbremsungen die Bremsentemperatur auf 300 °C bringen – in weniger als 24 Stunden.

“Wir [Ford] sind mit der Testkompetenz von MSC zufrieden; gute Daten sind ein Muss. Wenn Ihr Geräusch gleich Null sein muss, muss alles, was sich in den Daten abhebt, angegangen werden.”
Charles Evans, Fachexperte für Bremsen, Ford Motor Company

MSC arbeitet mit Originalgeräteherstellern (OEMs) wie Ford zusammen, um sicherzustellen, dass die Werkstoffe, die zur Herstellung der Bremsen verwendet werden, den Anforderungen der Zielgruppe entsprechen (sei es die für Transporter und Familien-Kombis geforderte Betriebsfestigkeit oder die zur Beherrschung der Masse eines Schwerlast-Lkw benötigte Bremsleistung), ohne ein einziges Dezibel zum Kabinengeräusch beizutragen.

Ford testing

“MSC unterstützt die Bremsgeräuschtests bei Ford mit einer Reihe ausgeklügelter, auf die Nachbildung realer Bedingungen ausgelegter Geräte. Wir erfassen alle Bremsgeräuschdaten, die Ford benötigt und Ford nimmt auf der Grundlage dieser Daten gezielte Änderungen vor.”
Matt Murphy, VP Engineered Solutions, Material Sciences Corporation

Eine große Herausforderung

Kraftfahrzeuge werden privat und kommerziell in so gut wie jeder denkbaren Umgebung eingesetzt, und die Beanspruchungen, denen die Werkstoffe der Bauteile ausgesetzt sind, können sich je nach Umweltbedingungen deutlich unterscheiden. Wenn Sie bei +45 bis –45 °C und Null bis 100 % Luftfeuchtigkeit fahren oder, genauer gesagt, hart oder sanft bremsen, zeigt das deutlich unterschiedliche Auswirkungen auf die Werkstoffe der Bremse, daher müssen die Bauteile unter allen diesen Umweltbedingungen getestet werden.

Ford ist schon sehr lange in dieser Branche dabei. Und weil man dort die Wetterbedingungen und Standorte verfolgt, bei denen über Probleme mit Bremsgeräuschen berichtet wurde, hat man eine gute Vorstellung davon, wo potenzielle Probleme entstehen können. Hier handelt es sich nicht um Gegenden mit gemäßigten und stabilen Klimaverhältnissen, sondern um Orte, an denen Temperatur und Luftfeuchtigkeit Extreme erreichen oder sich schnell und drastisch ändern können. Es sind auch keine Umgebungen, die leicht erreichbar oder angenehm für Tests im Freien sind, und es ist schwierig, wenn nicht fast unmöglich für die meisten Testhäuser sie zu simulieren.

Die MSC-Testanlage gehört nicht zu diesen Orten. Dort wird auf einem Allrad-Rollenprüfstand in einem klimagesteuerten (Temperatur und Luftfeuchtigkeit) Halbfreifeldraum getestet, der in weniger als 24 Stunden eine angenehme Raumtemperatur in feuchte –15 °C verwandeln und dann mit einer Reihe von Vollbremsungen die Bremsentemperatur auf 300 °C bringen kann. Und diese Tests können bis zu zwei Tage dauern und dabei ohne Unterbrechung laufen. In diesen extremen Umgebungen müssen die verwendeten Messgeräte nicht nur die sich verändernden Umgebungsbedingungen aushalten, sondern zudem während des gesamten Prozesses genaue und zuverlässige Daten bereitstellen können.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, nutzt MSC eine Kombination aus einem LINK-Dynamometer mit der Software PULSE™ LabShop von Brüel & Kjær und dem Datenerfassungsmodul LAN-XI, um gleichzeitig alle vier Räder mit fünf bis sechs Kanälen zu messen. 

Geschwindigkeit-Tests und Bremse Bedingungen

Die Reihenfolge der Maßnahmen, die den Prüfvorgang ausmachen, ist häufig gleich, unabhängig davon, ob es sich um ein neues oder ein bestehendes Bremssystem handelt. Das zu testende Fahrzeug wird auf dem Rollenprüfstand gesichert, dann durchläuft es unter den verschiedenen, von Ford-Ingenieuren spezifizierten Umgebungsbedingungen, eine Reihe von Tests mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Bremsbedingungen.

Ford liefert auch Prototypen- und Realweltdaten, die für die Korrelation mit Prüfzellen- und Umgebungssimulation benötigt werden. Hier beginnt ein iterativer Prozess, der eine enge Zusammenarbeit zwischen MSC und Ford erfordert. MSC kann zu jeder Zeit zwei bis drei Fahrzeuge in verschiedenen Testphasen haben und so die gesamte Bandbreite seiner Umwelt- und Leistungsparameter abdecken.

Dieses Durchlaufen der Extreme erzeugt eine Masse von Daten, die dann Ford zur Verfügung gestellt werden, sodass Anpassungen auf der Grundlage dieser Daten vorgenommen werden können. Die enge Zusammenarbeit ist wichtig, da das Fahrzeug am nächsten Tag mit einem neuen Satz von Testparametern wieder zurück sein könnte. Und dieser Kreislauf von Austausch und Test wird so lange fortgesetzt, bis die ideale, leise Bremse verwirklicht ist.

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Das Produkt: Jeder profitiert vom Testen

Am Ende profitieren alle, wenn Dinge so funktionieren, wie sie sollten.

Der Endbenutzer genießt es, sicher und ruhig zum Anhalten zu kommen, ohne jemals darüber nachdenken zu müssen, was zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe passiert. Und MSC und Ford profitieren davon, dass sie die Zufriedenheit ihrer jeweiligen Kunden sicherstellen. Die Rendite, die genaue, qualitativ hochwertige Daten bringen und die Entschlossenheit, strenge Teststandards einzuhalten, sind diesen Preis wert.

 


 

Ford Motor Company

Die Ford Motor Company mit Sitz in Dearborn, Michigan, USA, entwickelt, produziert, vermarktet und unterhält eine komplette Palette von Pkws, Lkws, SUVs und Elektrofahrzeugen und unterliegt einem ständigen Prozess der Verbesserung und Verfeinerung ihrer gesamten Produktlinie und der Entwicklung neuer Fahrzeuge. Das bedeutet, dass man ständig mit neuen Werkstoffen und Konstruktionen arbeitet, die den eigenen strengen Standards für Funktionalität und Geräuschentwicklung entsprechen müssen.

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