2017 Fiscal Year Research-status Report
ディスクブレーキのディスク面内固有振動に起因する鳴き振動現象の解明
| Project/Area Number |
16K06160
|
|---|
| Research Institution | The University of Shiga Prefecture |
|---|
Principal Investigator |
大浦 靖典 滋賀県立大学, 工学部, 准教授 (60512770)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 昂 滋賀県立大学, 工学部, 助教 (60759273)
栗田 裕 大阪産業大学, 工学部, 教授 (70275171)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | ディスクブレーキ / 鳴き / 面内振動 / 自励振動 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
自動車の制動に用いられるディスクブレーキにおいて，ディスクが面内方向に伸縮するように振動することで発生する「面内鳴き」と呼ばれる騒音が問題となっている．面内鳴きは，実機において発生が安定せず，発生メカニズムの解明や効果的な対策の検討が進んでいない．本研究では，面内鳴きの発生メカニズムを簡単な構造の解析モデルと鳴き試験機を用いて解明し，理論的な鳴き対策の提案を目指している．
平成29年度は，ディスクブレーキ実機の構造を簡易化し，面内鳴きを安定して発生させることができる鳴き試験機の開発を目的とした．まず，解析モデルの検討結果に基づき，面内鳴きに最も影響が大きい要素として，ディスクの固有振動に着目した．実機ディスクを打撃加振した結果，面内方向と面外方向に同時に振動する固有振動が存在することを実証した．この固有振動は，面内方向に10に対して，面外方向に1の割合で振動する．このような固有振動は，ドーナッツ形の制動面をハットと呼ばれる薄肉円筒で支持するというブレーキディスク特有の形状に起因するものである．鳴き発生メカニズムに関わる3次元的な固有振動を確認できたことは重要である．一方，実機に置いて複雑な構造をもつ摩擦材（パッド）支持側の構造（キャリパ）は，ディスク面外方向に固有振動をもてば鳴きが発生するという知見が得られている．そこで，摩擦材から20mm四方の試験片を切り出し板ばねで支持した単純な構造でパッド・キャリパを表した．板ばねの厚さを調整することで，パッドがディスク面外方向に振動する固有振動の周波数を任意に設定することができる．このような実機ディスクと簡易化したパッド・キャリパを組み合わせた鳴き試験機を開発した．この鳴き試験機では，ディスクが面内方向に大きく振動するという面内鳴きの特徴を備えた鳴きを安定して発生させることができた．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
面内鳴きを安定して発生させることができる鳴き試験機を開発することができた．鳴き試験機で発生した鳴き振動を摩擦接触部付近において測定した結果，面内方向に大きく振動していることが確認できている．また，鳴き実験の結果は，低自由度の解析モデルにおける解析結果と概ね一致している．解析モデルと実験での鳴きが同一であるとの確証を得るためにディスク全周囲の振動の測定を現在実施中である．したがって，概ね順調に進展していると判断できる．
|
| Strategy for Future Research Activity |
構造を簡単にすることで面内鳴きの安定した発生を実現した鳴き試験機はそれ自体に意義がある．低自由度の解析モデルとの対応が容易であり，発生メカニズムの本質を捉えることが可能である．
その一方で，研究開始当初の予定であった実機と同じブレーキパッドを用いていないため，減衰シムの付加やパッドの支持方法の検証などの実用的な鳴き対策を検討するには不向きとなった．
そこで，平成30年度は，低自由度の解析モデルを用いて，減衰の付加や固有振動の調整などの鳴き対策の有効性を理論的に評価し，鳴き試験機を用いて効果を検証する．特定の実機だけではなく，面内鳴き振動全般の抑制に有用な知見を得ることを優先する．
|
| Causes of Carryover |
研究開始当初の予定では，実際に用いられているディスクブレーキと同じ摩擦材（ブレーキパッド）を実験機で使用する予定であったが，予備実験の結果，安定した試験結果（鳴きの発生）が得られなかった．そこで，ブレーキパッドから切り出した試験片を使用する簡易な構造の試験機を開発し研究を遂行した．実機と同等の高負荷の実験条件（実機の最大制動圧）を予定していたが，低負荷においても想定していた実験結果（面内鳴きの発生）が得られた．また，試験片の強度面から，高負荷の実験には安全面での問題があると思われた．このため，本年度に予定していた装置の高出力化（駆動用モータの換装等）を見送ったため，確保していた物品費を次年度に繰り越すこととなった．
現在，簡易な構造の試験機を用いた実験の回数が増加した結果，試験機全体の損耗が進んでいる．次年度使用額を用いて，研究の遂行に適した試験機を再設計・製作する予定である．
|
Research Products
(1 results)
