2019 Fiscal Year Research-status Report
ディスクブレーキの面外鳴きと面内鳴きの簡易な解析モデルおよび鳴き試験機と抑制法
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19K04259
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| Research Institution | The University of Shiga Prefecture |
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Principal Investigator |
大浦 靖典 滋賀県立大学, 工学部, 准教授 (60512770)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 昂 滋賀県立大学, 工学部, 講師 (60759273)
栗田 裕 大阪産業大学, 工学部, 教授 (70275171)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 面内鳴き / ディスクブレーキ / 固有振動 / 自励振動 / 鳴き対策 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
面内鳴きの発生メカニズムについては，3自由度の解析モデルを用いた仮説ができている。2019年度はこの仮説を実験的に実証することを目指した。面内鳴きの解析モデルでは，ディスクが面内方向と面外方向に同時に振動する固有振動をもつことが面内鳴き（自励振動）発生の前提条件となっている。さらに固有振動の面内方向の振動振幅と面外方向の振幅がある比（面内振動：面外振動＝10：1）となるときに鳴きが発生しやすいという知見が得られている。
まず，面内鳴きを安定して発生できる鳴き試験機を開発することに取り組んだ。実機ディスクは，2枚 の摩擦円板を放熱用のベーンでつないだ構造である．ベーンを不均等にしたり，形状を工夫 したりして鳴きを低減しているが，固有振動を管理しにくい．そこで，一枚板で構成したドーナッツ状の摩擦円板を薄肉円筒（ハット部）で支持することで固有振動を管理しやすく鳴きやすい研究用ディスクを作成した。この研究用ディスクが面内方向と面外方向に同時振動する固有振動をもつことを打撃加振試験で確認した。さらに，一定速度で回転させた研究用ディスクを，構造を単純化したキャリパで保持した摩擦材に押し付け，安定した鳴きを発生させた。この鳴きが発生した時のディスクは，面内方向に大きく振動し，同時に面外方向にも振動するという，先に確認した固有振動と類似した鳴き振動を行っていた。したがって，実機においては発生が稀とされる鳴き振動を意図的に発生できる環境が整った。
さらに，鳴き対策案として，面内方向の振動振幅と面外方向の振幅の比を変更した研究用ディスクを複数制作した。この研究用ディスクで発生する鳴きの傾向は，3自由度の解析モデルの解析結果の傾向と一致していた。この結果より，面内鳴き解析モデルによる鳴き発生メカニズムについて，実証ができたと考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
安定して面内鳴きが発生する実験装置が開発でき，発生する鳴きの傾向も解析モデルの解析結果の傾向と一致したため，研究の方向性は正しいと評価できる。
一方，面内鳴きは発生するものの，予想より振動振幅が小さく，特に面外方向の振動の計測が困難な状況となっている。より正確に振動を計測できるように実験装置の改良または計測精度の向上が必要である。また，鳴きが発生する制動圧やキャリパの振動特性など，研究用ディスクの固有振動以外の鳴き発生に影響を与える要素についての検証が十分ではないなど課題もある。
研究の方向性が正しく，今後取り組む課題も明確であるため，おおむね順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は，面外鳴き対策を施した鳴き試験機を用いて，面内鳴きの発生条件を詳細に調べることを計画していた．面外鳴きが発生する原因は，摩擦接触面内でパッド剛性が分布することでディスクの面外振動とパッド・キャリパの振動が連成するためであるとの研究成果を過去に得ている．パッド面取りや制動圧力の与え方などパッド・キャリパ側の対策によって面外鳴きは効果的に抑制できる．近年ではこのような対策により面外鳴きが抑制されたため，見逃されていた面内鳴きが問題化してきたと考えていた．
しかしながら，本研究の現状として，鳴き試験機では面内鳴きを発生させることを優先していたため，面外鳴きの発生については十分な観測ができていない。そもそも，研究用ディスクも面内鳴きのみが発生しやすい固有振動をもつように試行錯誤的に設計していた。
面内鳴きだけではなく面外鳴きについても発生条件を確認し，任意の鳴きを発生させることができるようにすることで，鳴き試験機の完成度を高める。さらに，面内鳴きの発生しやすい研究用ディスクに，簡易な後付けの対策を施すことで鳴きを抑制する方法を検討する。このことにより，鳴き発生理論の妥当性がより明確になるだけではなく，実際に面内鳴きが発生した実用ディスクに適用できる（後付けの）鳴き対策を示すことができると考えている。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額は1千円未満であり，生じた理由は交付決定額内で予算を執行するようにしたためである。2020年度の使用計画に大きく影響を与える金額ではないため，計画は変更せず，適切に執行していく。
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