Analysis and preliminary realization of a brake pad contact detection system

Up to now, when thinking about advancing the efficiency of a vehicle, all the components under investigation are purely related to the engine, aerodynamics and tire compounds. The importance of the braking system is usually underestimated. In addition another element scarcely taken into account is the pollution produced by the brake pad components during braking. Braking system is a mechanical device, one of the most important elements for the right functioning of a vehicle. It inhibits motion by converting kinetic energy into heat or in the newest hybrid cars in electrical energy storable in batteries The aim of this thesis is to identify the presence of unwanted contacts between brake disc and brake pads when braking is not requested by the driver. More precisely, a deep experimental analysis, is made on the electrical characterization of the brake pad studying it as one electrical element component, on the possible unwanted contacts configurations and the evaluation of these through an impedance variation. The solution proposed consists in comparing the measurements taken between a set of brake pads with a series of reference impedance values in order to obtain the relative distance between pad and disc. Three approaches have been adopted: the first one is an experimental one, the second one based on electronic simulations and the third one related to the production of an industrial product.

Ad oggi, quando si pensa a migliorare l'efficienza di un veicolo ci si concentra più spesso su componenti come il motore termico, l'aerodinamica e le mescole degli pneumatici. Viene così sottovalutata l'importanza dell'impianto frenante. Un altro aspetto scarsamente preso in considerazione è l'inquinamento prodotto dalle pastiglie dei freni durante la frenata e soprattutto durante il normale movimento. Il sistema frenante è un dispositivo meccanico, uno dei più importanti elementi per il corretto funzionamento del veicolo. Inibisce il moto attraverso la conversione di energia cinetica in calore oppure nelle nuove autovetture in energia elettrica accumulabile in batterie specifiche. Lo scopo di questa tesi è di identificare la presenza di contatti indesiderati tra i dischi freno e le pastiglie quando l’azione di frenata non è richiesta dal conducente. E’ stata effettuata, in maniera più approfondita, un’ analisi sperimentale sulla caratterizzazione elettrica delle pastiglie; studiandole come un singolo componente elettrico, analizzandole nelle possibili configurazioni di contatti indesiderati e valutando una variazione di impedenza. La soluzione proposta consiste ne confronto delle misure di impedenza ottenute da un set di pastiglie con una serie di valori di impedenza di riferimento con l’obbiettivo di rilevare la distanza relativa tra disco e pastiglie. Tre approcci sono stati adoperati: il primo sperimentale, il secondo basato su simulazioni elettroniche e il terzo relativo alla produzione di un prodotto industriale.