Eine im Jahr 1930 durchgeführte Umfrage in New York City bezüglich Stadtlärms ergab, dass Bremsenquietschen eines der Top-Zehn-Lärmprobleme war. Seit damals sind über 80 Jahre vergangen, in denen mittels intensiver Forschung unter anderem das akustische Verhalten der Bremsen deutlich verbessert worden ist. Trotzdem quietschen Bremsen zum Leidwesen der Insassen, der Umwelt und der Fahrzeughersteller noch immer. Die Endkunden tolerieren quietschende Fahrzeugbremsen zudem nicht mehr, wodurch es zu hohen Gewährleistungskosten kommt. Um Bremsenquietschen zu verhindern, gibt es unterschiedliche Untersuchungsansätze: Mittels einfacher Minimalmodelle werden die Instabilitätsmechanismen untersucht und somit ein grundlegendes Verständnis für diese aufgebaut. Mittels der Finiten-Element- Methode wird das dynamische Verhalten der Bremse a priori eruiert, womit ungünstige Bremssystemkombinationen ausgeschlossen werden können. Eine Überprüfung der Simulationsergebnisse sowie die endgültige Freigabe des Bremssystems erfolgen mittels Testfahrten und Komponententests auf Prüfständen. Diese Ansätze zur Untersuchung von Bremsenquietschen werden für diese Arbeit genutzt und kritisch diskutiert. Des Weiteren wird untersucht, inwieweit es möglich ist, mit der Unterstützung von reproduzierbaren Messungen und Simulationen das akustische Verhalten eines Bremssystems zu verstehen, vorherzusagen und zu beeinflussen. Da Bremsenquietschen das Resultat einer reibungserregten Schwingung ist, wird die Reibungskraft detailliert untersucht. Dafür ist es notwendig, die Reibungskraft so nah wie möglich am Bremsbelag zu messen. Aus diesem Grund wurde ein komplexes Messsystem aufgebaut und ein innovativer Sensor entwickelt, der die resultierende Reibkraft am Belag mit einer hohen Auflösung misst. Dafür wird der Führungsbolzen, der den Bremsbelag im Bremssattel abstützt, gegen einen, mit Dehnungsmessstreifen applizierten, kraftmessenden Bolzen ersetzt. Bei quietschenden Bremsungen kann mittels dieses Sensors eine überlagerte hochfrequente Schwingung der Reibkraft gemessen werden. Dank speziell dafür gefertigter Sinter-Bremsbeläge mit schlechtem akustischen Verhalten quietscht das untersuchte Bremssystem besonders häufig und ist daher für reproduzierbare Messungen geeignet. Mit dem entwickelten komplexen Messsystem werden einerseits einzelne Bremsungen detailliert untersucht, andererseits wird eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt. Dabei wird immer nur ein Parameter des Bremssystems variiert und damit auch die Eignung bekannter Maßnahmen gegen das Bremsenquietschen quantifiziert. Zusätzlich werden die Versuche bei unterschiedlichen Lufttemperaturen und Feuchtigkeiten durchgeführt. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung eines innovativen komplexen Messsystems, das Grundlagenforschung an quietschenden Bremsen ermöglicht und neue Einblicke in diese umfangreiche Problematik gewährt. Des Weiteren können die entwickelten Sensoren auch für umfangreiche Sensibilitätsstudien verwendet werden.

In 1930 a survey examining the question of noise problems was conducted in New York City. Already at that time brake squeal was found to be one of the top-ten noise issues. In the meantime 80 years of intensive research on brake squeal has been conducted and much work has been done to successfully eliminate this problem, which is indeed annoying in its manifestation. Nevertheless, brake squeal is still present. It reduces the comfort of a vehicle and leads to high warranty costs for car manufacturers. This occurs because customers are not willing to accept noisy brakes. There are several approaches to studying squealing brakes: simulations of analytical minimal models provide a basic understanding of brake squeal mechanisms. Detailed Finite Element Method models simulate the dynamic behaviour of the brake system to avoid squealing brake system assemblies a priori. Finally, experiments on test benches or road testing ensure that the brake system is quiet. The present thesis examines these approaches and discusses their advantages and disadvantages, as well as their possibilities and limitations. Considerations lead to the question of whether, by means of simulations and reproducible measurements, the influence of the different instability mechanisms can be determined and how the system has to be changed to inhibit friction induced vibrations. Therefore, it is necessary to measure the resulting friction force of the pad as close as possible to the frictional contact between brake disc and pad. This results in the design of a complex measurement system and the development of an innovative smart friction force measuring sensor using strain gauges. The optimal design of this sensor enables a measurement of the friction force in high resolution up to a very high limit frequency and thus allows the measurement of a superposed high frequency vibration which is only present during squeal occurrence. Specially manufactured sintered brake pads may deliver a noisy brake system, which is suitable to perform repeatable measurements. Using this complex measurement system, in-depth investigations on single squealing brake applications as well as a sensitivity analysis are performed. The sensitivity analysis is carried out by changing one single parameter of the brake set-up between the measurements and this allows the determination of the individual parameter's influence on the squeal behaviour. The suitability of counter-measures regarding squeal is also determined. In addition, the influence of air temperature and humidity are investigated by performing tests in a climatic chamber. An innovative complex measurement system is developed, which enables fundamental research on brake squeal. This system allows new insights into this extensive issue to be gained. In addition, the developed sensors can be used for matrix tests, hence as a supporting tool for brake system development.