ブレーキの高度な振動解析
ブレーキ異音 は、自動車業界で最も多く寄せられる顧客からの苦情の一つです。ブレーキ異音は主に感覚的な不快感をもたらし、メーカーに多額の保証修理費用を発生させるだけでなく、ブレーキシステムの望ましくない動的挙動によって性能や耐久性が損なわれる可能性もあります。メーカーはサプライヤーや二次サプライヤーと連携し、新たな最適化ブレーキシステムの開発や、既存設計の問題解決に取り組んでいます。
ブレーキ鳴きのメカニズムを解明
ブレーキシステムの動的挙動は、ブレーキ機能と車両の体感性能を総合的に評価するうえで極めて重要です。自動車開発では乗員の快適性が重視されるため、メーカーは保証修理費用の削減に加え、ブレーキ鳴き を解消して騒音・振動・ハーシュネス（NVH）性能を向上させ、市場シェアの拡大を目指しています。特にプレミアム車セグメントでは、音響面の快適性が購入希望者の意思決定を左右する重要な要素です。また、最新の電動駆動システムの採用などによってエンジン音をはじめとする他の騒音源が減少するほど、ブレーキ異音はより目立つようになります。
ブレーキ鳴きは、ブレーキディスクとブレーキパッド間の摩擦により、人の耳に不快と感じられる周波数帯域の振動モードが励起されることで発生します。ブレーキ開発では、有限要素モデル を使用して、このようなモードを特定し、ブレーキ形状の適切な最適化やその他の設計対策によって、その発生を抑制します。これらのシミュレーションモデルでは、モデルパラメータとそこから得られる応答を検証するための実測が必要です。SMART Labでは、シミュレーション点を測定点として正確に取り込めるため、多数の点だけでなく、適切な測定点で高精度な検証を行うことができます。
実環境に即したブレーキダイナミクス解析
このOptometのスキャニングレーザードップラー振動計SMART Scan+ を使用すると、ブレーキディスク、ブレーキパッド、ブレーキキャリパーの表面に生じる振動を非接触で測定・解析し、3Dアニメーションで可視化できます。これにより、有限要素モデルの計算結果と実際の振動挙動を正確に比較し、検証することが可能です。
ブレーキダイナミクスの解析では、モーダルハンマーでブレーキを加振する方法と、作動条件下でブレーキ振動を測定する方法があります。前者ではブレーキシステムのすべてのモードを把握できますが、固定部やカップリングが振動挙動に与える影響に加え、実車でドライバーが体感する典型的なモードも考慮されません。後者では、ブレーキ試験装置上で可能な限り実環境に近い条件を再現し、スキャニングレーザー技術によってブレーキディスク、ブレーキパッド、ブレーキキャリパーからなるシステムの振動を高度に解析します。ただし、ブレーキ鳴きを意図的に発生させても、通常は容易に再現できません。Optometのスキャニングレーザー振動計は、ブレーキ鳴きが発生したときだけ測定するよう設計されているため、時間を節約し、試験効率を向上させます。さらに、Optometのマルチポイントシステムでは多数の測定点を同時に取得でき、SMART Multi-Fiberなら短時間のブレーキ鳴きが発生している最中でも測定可能です。
回転するブレーキディスクに対応するSWIR技術
このOptomet SWIRレーザー振動計技術 は、自動車製造におけるブレーキシステムや各種コンポーネントの測定に最適です。従来のHeNeベースシステムに対するOptometソリューションの決定的な優位性は、特に試験装置上で回転するブレーキディスクを測定する際に発揮されます。SWIR振動計とHeNe振動計のBack-to-Backテストでは、HeNeシステムは光学信号ノイズが大きすぎるため、十分な品質や信号対雑音比を備えた測定データを取得できないことが確認されています。解析対象の共振はノイズに埋もれてしまいます。一方、Optomet-SWIRレーザー振動計技術を使用すると大幅な改善が得られ、こうした用途でもノイズレベルが 共振ピークより40 dBから50 dB低い位置に 抑えられたデータを取得できます。