Feasibility study for the application of piezo-shunting technique on a suspension corner to reduce brake squeal noise

The brake noise is a very important element in the characterization of the vehicle acoustic discomfort. Nowadays several types of brake noise have been defined; the noise responsible for most warranty claims is known globally as "squeal noise". It is a mono-tonal sound that can reach high intensity, generated by an unstable coupling between a vibration mode of the brake disc and a mode of the brake pad. The research and development for the reduction of this noise is carried forward on a global level. In this thesis work, the feasibility for the application of the piezoelectric shunting technique is studied to dampen squeal in a passive way, acting on a component of the suspension different from the disc. In particular, the techniques for tuning of the shunt circuit and its performance in energy dissipation are analyzed. The investigation is performed to identify the best choice for the shunting system (consisting of the piezoelectric patches and a passive electrical circuit) and to optimize the number of patches to achieve the desired reduction of vibration amplitude, based on the suspension component on which the piezo elements are installed.

Il rumore indotto dal sistema frenante è un elemento molto importante nella caratterizzazione del discomfort acustico riscontrabile in un veicolo. Sono state definite diverse tipologie di rumore associato ai freni; il rumore responsabile della maggior parte dei richiami di garanzia è noto globalmente come “squeal noise”. Si tratta di un suono mono-tonale che può raggiungere intensità molto elevate, generato da un accoppiamento instabile dei modi di vibrare del disco freno e della pastiglia. La ricerca per la riduzione di questo rumore è molto attiva a livello globale. In questa tesi viene studiata la fattibilità per l’applicazione della tecnica di shunting di un elemento piezoelettrico per smorzare in modo passivo lo squeal, agendo su un componente della sospensione diverso dal disco. In particolare sono state analizzate le tecniche per la regolazione del circuito di shunt e la performance nella dissipazione dell’energia. La ricerca è svolta ad individuare un modello di dimensionamento del sistema di shunting (costituito dalle patch piezoelettriche e da un opportuno circuito passivo) per raggiungere i livelli di riduzione della vibrazione desiderati, in base al componente della sospensione su cui si vuole installare l’elemento piezoelettrico.