| 研究課題/領域番号 |
16H04288
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
中野 政身 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40147947)
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| 研究分担者 |
TIAN TONGFEI 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (80772714)
戸塚 厚 東北大学, 流体科学研究所, 技術専門職員 (40626313)
阿部 浩也 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (50346136)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 機能性流体 / 磁気レオロジー流体 / 磁性パウダー / ナノ粒子 / 流動性 / 磁気レオロジー効果 / ブレーキ / 自動車 |
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| 研究実績の概要 |
高い流動性を有し強い磁気レオロジー効果(MR効果)を発揮するドライMR流体の創製とその機能性の評価を行なうとともに、単一円盤型ロータを有するモデルMRブレーキ試験装置を製作し、創製したドライMR流体の基本的なブレーキ特性を把握するために、下記の研究を実施した。
ミクロンサイズのカルボニル鉄粒子(CI粒子)の表面に摩擦式粉砕機でナノシリカ粒子や耐吸湿性の高いカーボンブラック粒子をコーティングしたCore-Shell構造をもつ磁性粒子パウダーからなる2種のCore-Shell系ドライMR流体、さらに、CI粒子粉体に非磁性ナノシリカ粒子やアークプラズマ法によって創製した磁性ナノ鉄粒子を混合した2種の混合系ドライMR流体を創製し、それぞれのドライMR流体の粉体としての流動特性や定常的及び動的なMR効果について詳細な計測評価を行ない、それぞれのドライMR流体の特徴を明らかにすることができた。
流動性及びMR効果の両立する最適なナノ粒子添加量のドライMR流体に関してブレーキ用途としての基本的な性能評価を行うために、円盤直径φ70mmでブレーキ全体外径φ120 mmのドライMR流体ブレーキ試験装置を設計・製作した。今後、本装置を用いてブレーキとしての性能評価を実施する。また、ドライMR流体のブレーキ装置への充填方法を検討するために、ブレーキ内部が可視化できるモデルブレーキ装置を製作して検討し、吸引法によって適切なかさ密度でドライMR流体を充填する方法を確立した。
さらに、従来の油ベースMR流体をブレーキに使用する際の問題提起とドライMR流体の優位性等の開発指針を見出すために、油ベースMR流体を用いた車両用MRブレーキを開発し、超小型EVの四輪に搭載して実車走行試験を行なった。十分なブレーキ性能と高い制御性を実証できたが、作動していない時の摺りトルクが比較的大きいことが明らかとなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の平成２８年度の研究計画のとおり、ミクロンサイズのカルボニル鉄粒子(CI粒子)の表面に摩擦式粉砕機でナノシリカ粒子やカーボンブラック粒子をコーティングしたCore-Shell構造をもつ磁性粒子パウダーからなる2種のCore-Shell系ドライMR流体、さらに、CI粒子粉体に非磁性ナノシリカ粒子や磁性ナノ鉄粒子を混合した2種の混合系ドライMR流体を創製し、それぞれのドライMR流体の粉体としての流動特性や定常的及び動的なMR効果について詳細な計測評価を行ない、それぞれのドライMR流体の特徴を明らかにすることができた。また、これらの創製したドライMR流体を作動媒体としたMRブレーキとしての基本性能について検討するために、ドライMR流体のブレーキ装置への充填法を確立し、基本的なドライMR流体ブレーキ装置を設計・製作している。さらに、従来の油ベースMR流体を作動媒体とする車両用MR流体ブレーキを開発し、超小型EVの四輪に搭載して試験走行を実現するなど、従来の油ベースMR流体ブレーキの問題提起とドライMR流体の優位性等の開発指針を提示することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまで開発してきた数種のドライMR流体に関して、すでに製作してある単一円盤型ロータを有するモデルMR流体ブレーキ試験装置を用いて、その制動トルク特性、内部流動特性、発熱特性などの基本的なブレーキとしての諸特性を明らかにし、その結果を再度ドライMR流体の性能向上に反映することにより最適化したドライMR流体を開発する。
本研究で開発するドライMR流体を活用した動力伝達・制動機構は、電気的に高い制御性を有していることから、全電動化等の将来を見据えて電気自動車への適用が最適と考える。したがって、以上の研究によって最適化して開発したドライMR流体を活用したMR流体ブレーキを小型電気自動車の四輪のホイール内に搭載することを前提に、ドライMR流体を充填した多層円盤型のブレーキを設計・製作し、ブレーキとしての基本的な諸特性を把握した後、四輪用に4台製作して小型電気自動車に搭載する。様々な走行状況での試験走行を行なうことにより、実車レベルでの問題点を把握し改善を図ることによって、より信頼性の高いブレーキを開発する。
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