Riassunto analitico
Nell’industria automobilistica moderna la crescita dei requisiti di comfort delle vetture, unita alla diminuzione dei livelli di rumorosità prodotti dai veicoli, si sono tradotti in un’attenzione sempre maggiore verso i fenomeni di vibrazione a bassa frequenza. Ecco perché, in tempi recenti, hanno assunto particolare rilevanza problematiche di rumorosità del sistema frenante come il brake moan, anche conosciuto come “muggito”. Sebbene per gli specialisti del settore sia un fenomeno abbastanza noto, la sua origine non ha una definizione univocamente accettata in letteratura, venendo spesso annoverato come risultato di complicati meccanismi di eccitazione non lineari.
In questo lavoro, dopo aver riassunto le principali teorie ad oggi esistenti sulla generazione del muggito, vengono presentati diversi modelli matematici a complessità crescente con l’obiettivo di capirne la fenomenologia e riprodurne l’evoluzione. L’analisi svolta ha permesso, attraverso la costruzione di un sistema dinamico semplificato basato sui componenti del corner ruota coinvolti, di chiarire il fondamentale contributo del cerchio, e di identificare in maniera univoca la sorgente di eccitazione. Quindi, servendosi di un criterio matematico per l’analisi di stabilità dei sistemi vibranti, sono state identificate le condizioni per le quali il sistema dinamico può manifestare la rumorosità associata al muggito.
Gli esiti di questa indagine hanno portato a concludere che il muggito può risultare inevitabile per condizioni operative sufficientemente critiche. Inoltre, l’applicazione della metodologia sviluppata ad una vettura stradale di riferimento ha evidenziato come la tipologia di cerchio impiegata, a parità di impianto frenante, non solo è una discriminante per la comparsa dell’instabilità ma ha ricadute anche sulla rumorosità percepita dagli occupanti del veicolo. Vengono infine discusse possibili strategie volte a mitigare la genesi e la propagazione di questo fenomeno.
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Abstract
In the modern automotive industry, the increase of comfort requirements, combined with the decrease of vehicle noise levels, have led to an increasing attention to low frequency vibration phenomena. That is why noise problems of the braking system, such as the brake moan, have become particularly important in recent times. Although for the specialists of the sector it is a well-known phenomenon, the origin of the brake moan does not have a univocally accepted definition in the literature and is often explained as the result of complex non-linear excitation mechanisms.
In this work, after summarizing the main theories existing up to now on the generation of the brake moan, various mathematical models of increasing complexity are presented with the aim of understanding its phenomenology and reproducing its evolution. The analysis carried out allows to clarify the fundamental contribution of the rim through the construction of a simplified dynamic system based on the components of the wheel corner involved, and to uniquely identify the source of excitation. Then, with the aid of a mathematical criterion for the stability analysis of vibrating systems, the conditions under which the dynamic system can exhibit the noise associated with the brake moan are identified.
The results of this investigation lead to the conclusion that the brake moan could be inevitable for sufficiently critical operating conditions. Moreover, the application of the methodology developed to a reference road car shows that the type of rim used, considering the same braking system, is not only a discriminating factor for the appearance of instability but also has an impact on the noise perceived by the occupants of the vehicle. Finally, possible strategies aimed at mitigating the genesis and propagation of this phenomenon are discussed.
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