| 研究課題/領域番号 |
25420193
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| 研究機関 | 滋賀県立大学 |
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研究代表者 |
大浦 靖典 滋賀県立大学, 工学部, 准教授 (60512770)
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| 研究分担者 |
栗田 裕 滋賀県立大学, 工学部, 教授 (70275171)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 鳴き振動 / 摩擦係数 / ディスクブレーキ / 面内振動 |
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| 研究実績の概要 |
ディスクブレーキの鳴き発生時には、ブレーキパッドの摩擦係数が微小に変動する。そこで、本年度は、ディスクおよびパッドの面内振動と面外振動が摩擦係数の微小変動によって連成し鳴きが発生する可能性を検討した。まず、実際の自動車におけるディスク面内方向の振動が原因となる鳴き現象の把握を試みた。共同研究先に依頼し、実ブレーキと同等の構造をもつ実験機において、ディスクの面内方向振動が確認される試験データの提供を受けた。また、実験現場において、鳴きを確認した。これらの実験において発生していたディスクの鳴き振動は、純粋な面内方向の振動ではなく、面外方向にも振動していた。しかし、実ブレーキはディスク以外の部品も多く、複雑な運動をしているため、鳴き発生に寄与度が大きい振動の特定が困難であった。ディスクやパッド・キャリパの各要素を単純化した解析モデルを作成し、鳴き発生の基本的なメカニズムを把握する必要がある。
そこで、ディスクおよびパッドの面内方向の振動を考慮した解析を行うため、5自由度の解析モデルを作成した。ディスクは面内と面外の2自由度をもつ剛体、パッドはディスク面内と面外およびディスク半径方向を回転軸とする回転の3自由度をもつ剛体で表した。ディスクとパッドは、これまでの研究に基づき、剛性が圧力に依存する非線形ばねで接触させた。また、面内方向の鳴き振動の起振力として、加振による微小な圧力の増減による摩擦係数の変動も考慮した。作成したモデルの解析結果では、ディスク面内方向にも振動する、自励振動が発生する結果が得られた。次の段階として、解析モデルに近い構造をもつ鳴き試験機を作成し、解析に対応した鳴き振動が実際に発生することを確認する必要がある。
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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
研究の対象となる実機での面内鳴き振動を把握することができた。また、面内方向の自励振動が発生する低自由度の解析モデルを作成し、実機に近い鳴き周波数をもつ自励振動が発生する解析結果を得た。
申請段階の計画では、解析結果に基づき、鳴きが発生しにくい特性をもつパッドを共同研究先とともに開発することを予定していたが、実際にパッドの特性（加振による摩擦係数の変動）が鳴きの発生の原因となっている確証がえられていない段階でのパッド開発は困難であった。また、パッドの開発内容は専門性が高く、一般公開には向いていない。そこで、年度初めには、ブレーキ実機の構造を簡略化した鳴き試験機を開発し、面内鳴き振動を再現することに予定を変更した。しかし、面内鳴き振動は、現象自体の把握がなされておらず、実機の振動の確認から研究を進める必要があった。取り組みの結果、面内鳴き現象の把握から解析モデルを作成するという成果が得られた。その一方で、鳴き試験機の作成は次年度に繰り越すこととなった。
以上のように、ディスクブレーキの面内鳴き振動という未知の現象の解明に向けた取り組みは、予定の変更を伴っているものの、着実に進んでいる。よって、研究はおおむね順調に進捗しているといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
2014年度は実機の面内鳴き振動の把握と、簡易な鳴き解析モデルの作成ができた。そこで、2015年度は、2014年度の解析モデルでの検討結果を参考に、ブレーキ実機の構造を簡略化した鳴き試験機を開発し、実機に対応した面内鳴き振動を再現する。鳴きの発生に影響が大きいと考えられるディスクの振動特性とパッドの支持剛性（キャリパの振動特性）を管理し、摩擦力の変動と鳴き発生の関係を調べる。未解明である面内鳴き振動の発生メカニズムを解明するとともに、鳴き試験機を用いて面内鳴き振動の効果的な抑制方法を調べる環境を整える。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2013年の申請段階の計画では、解析結果に基づき、鳴きが発生しにくい特性をもつパッドを共同研究先とともに開発することを予定していた。しかし、実際にパッドの特性（加振による摩擦係数の変動）が鳴きの発生の原因となっている確証がえられていない段階でのパッド開発は、困難であった。また、パッドの開発内容は専門性が高く、一般公開には向いていない。そこで、2014年度初めには、ブレーキ実機の構造を簡略化した鳴き試験機を開発し、面内鳴き振動を再現することを予定していた。しかし、面内鳴き振動は、現象自体の把握がなされておらず、実機の振動の確認から研究を進める必要があった。取り組みの結果、面内鳴き現象を把握し、簡易な解析モデルを作成するという成果が得られた。その一方で、鳴き試験機の作成は次年度に繰り越すこととなった。このため、鳴き試験機の開発のために確保していた予算も次年度に使用することとなった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
2014年度の解析モデルでの検討結果を参考に、ブレーキ実機の構造を簡略化した鳴き試験機を開発し、実機に対応した面内鳴き振動を再現する。鳴き試験機の開発には「次年度使用額」を使用する。
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