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Rennsportbremsbelag von PZ für Formula Student Team

Rennfahrzeuge sind auf der Rennstrecke extremen Bedingungen ausgesetzt. Dies gilt für alle am Fahrzeug verbauten Komponenten, insbesondere aber für die Bremsen. Lesen Sie hier wie PZ Friction in Zusammenarbeit mit dem Formula Student Team der Hochschule Esslingen den optimalen Bremsbelag für das allradbetriebene Elektrofahrzeug entwickelte.

Herausforderung / Kundenanforderung

Rennfahrzeuge sind auf der Strecke extremen Bedingungen ausgesetzt. So auch das allradbe- triebene Elektrofahrzeug vom Formula Student Team der Hochschule Esslingen. Dies gilt für alle am Fahrzeug verbauten Komponenten, insbesondere für die Bremsen.
In diesem Fall handelt es sich um eine Perimeter-Radbremse. Anders als bei herkömmlichen Bremsen ist die Bremsscheibe direkt am Felgenkranz montiert. Der Bremssattel mit den ver- bauten Belägen ist innen zwischen der Radnabe und der Bremsscheibe montiert.

Im Rennbetrieb wirken Bremskräfte von bis zu 6000 Newton, mit einer Betriebstemperatur von über 300 °C auf das Material. Zwischenzeitlich entstehen Temperaturspitzen von 600 °C und mehr.

Wer den Rennsieg einfahren möchte, muss bis ans Limit gehen.
Hier kommt PZ-Friction voll gegen das Motto „wer bremst verliert“ ins Spiel.


Besondere Problemstellung

Die besondere Herausforderung für PZ-Friction liegt darin, einen Belag zu entwickeln und zu befestigen, sodass sich dieser unter keinen Umständen von der Trägerplatte löst und den ext- remen Bedingungen standhalten kann. Das gesamte Projekt darf ein überschaubares Budget nicht überschreiten.

Projekte von Hochschulen sind aus finanziellen Gründen auf die Mithilfe der Industrie an- gewiesen. Unser Kunde entschied sich, bevor er uns kontaktierte, aus Kostengründen für ein Heißklebeverfahren. Bei diesem Verfahren werden Belag und Träger durch Klebstoff mit- einander verbunden. Aus der Erfahrung heraus war unserer Entwicklungsabteilung schon bei der Anfrage der HS-Esslingen bewusst, dass eine Heißverklebung bei diesem Projekt auf Grund der Umgebungsparameter nicht zum Ziel führen konnte.

Konstruktionsbedingt sind die Bremsbeläge für die hier verbaute Perimeterbremsanlage sehr klein. Pro Bremse werden je 8 Beläge benötigt, diese bilden dann eine Einheit. In einem Fahrzeug werden insgesamt 32 dieser kleinen Beläge verbaut um den gestellten Ansprüchen gerecht zu werden.

Fazit

Bei ersten Testläufen mit den selbst geklebten Belägen der Hochschule Esslingen lösten sich die Bremsbeläge von der Trägerplatte. Worst Case! Nach dem gescheiterten Versuch wendete sich das Formula Student Team nun an PZ-Friction.


Unser Lösungsansatz:

Belag und Träger als Verbundelement mechanisch miteinander verbinden.

Zunächst wählten wir eine bereits im Rennsport erfolgreich getestete Belag-Qualität aus. Die Belagträger wurden uns von der HS-Esslingen wasserstrahlgeschnitten beigestellt. Alle Träger wurden mit je 2 Bohrungen, die diagonal zueinander angeordnet sind, versehen. Somit kann sich die Belagmasse direkt mit dem Belagträger verbinden.

Im nächsten Schritt folgte das Sandstrahlen der Träger, um die Oberfläche für die anschlie- ßende Beharzung aufzurauen.

Beim Heißverpressen mit ca. 180°C verflüssigt sich das Harz und stellt somit die perfekte Ver- bindung zwischen beiden Komponenten her. Für das Pressen wurden Reibbelag und Täger zusammen in eine Pressform eingelegt. Das Ergebnis ist nun eine große Platte des Reibbelages inklusive der Träger.

Um eine makellose Rückseite des späteren Bremsbelages zu erhalten wurde die gesamte Platte auf der Trägerseite geschliffen. Für die weitere Bearbeitung folgte im Anschluss der Grobzuschnitt. Nach dem Zuschnitt wurden die Beläge auf Trägerniveau bestoßen.

Im letzten Schritt der Endbearbeitung folgte das Fräsen auf einer CNC-Fräsmaschine. Hier wurde die Kontur auf das vom Kunden gewünschte Endmaß gefräst. Zum Abschluss folgte nur noch die Ofenhärtung. Somit war der neue Rennsportbremsbelag für den E-Stall der HS Esslingen fertig.


Erfolg:

Nach den ersten Tests der Hochschule Esslingen erreichte uns die erfreuliche Nachricht, dass die Bremsbeläge den Belastungen standhalten. Erstmals konnten durch unseren Belag alle 4 Räder zum Blockieren gebracht werden. Erfreulicherweise kommt hinzu, dass die Tempera- turentwicklung beim Bremsen deutlich geringer geblieben ist, als bei den ersten Tests mit der Qualität unseres Marktbegleiters. Die geringere Temperatur ist auf den von uns ausgewähl- ten Bremsbelag zurück zu führen. Dieser Effekt schont die gesamten Baugruppen und kommt unter anderem dem Radnabenantrieb sehr zugute.

Wir freuen uns, dass wir dem Formula Student Team der Hochschule Esslingen mit unserm Know How weiter helfen konnten und wünschen allzeit eine gute und sichere Fahrt.

Zingsheim den 08.10.2019

Team PZ-Friction