Elucidation of in-plane squeal phenomena of disk brake focusing on natural vibration of brake disk

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K06160
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Dynamics/Control
• Research Institution: The University of Shiga Prefecture
• Principal Investigator: Oura Yasunori 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 / 面内鳴き / 固有振動 / 自励振動

Outline of Final Research Achievements

Disk brakes used in automobiles and industrial machines sometime generate high frequency noises called squeal. When the brake disk expands and contracts in the in-plane direction, it is called in-plane squeal. We clarified the generation mechanism of in-plane squeal. First, a simple analysis model was created in which the disk vibrated in-plane and out-of-plane simultaneously. It was theoretically shown that a squeal occurs when the disk has a natural vibration that oscillates at an out-of-plane amplitude 1 relative to an in-plane amplitude of 10. Next, it was measured that such a natural vibration existed in the practical disk where in-plane squeal occurs. In addition, we have developed a device that simplifies the structure of the pad caliper so that in-plane squeal can be generated stably. In the future, we will make changes to the disk to reduce in-plane squeal and verify the effect.

Free Research Field

機械力学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

自動車の鳴きが発生すると運転者や周囲は不快である。また、産業用機械の鳴きは、健康被害の原因となる。近年、無対策では頻発する「面外鳴き」の理論的な対策設計がなされ、比較的静粛な環境が実現している。その結果、発生頻度は稀なものの、従来の鳴き対策では対応できない「面内鳴き」は、機械の故障と認識されるなど、重篤な問題となる。有限要素法などの大自由度のモデルを解析する技術は、発生メカニズムが認知の「面外鳴き」の対策に活用されているが、発生メカニズム自体が不明な「面内鳴き」には対応できなかった。本研究は面内鳴きの発生メカニズムを理論と実験の両面から示すものであり、今後の面内鳴き対策の検討に有用である。