Progettazione e sviluppo di un banco prova per l’analisi del fenomeno di “squeal” nei freni a disco

Negli ultimi anni, l’industria automobilistica si è sempre più concentrata sullo sviluppo di soluzioni mirate a migliorare il comfort percepito durante la guida, con particolare attenzione alla riduzione dei fenomeni acustici indesiderati. Tra questi, il brake squeal rappresenta una delle problematiche più complesse, poiché si manifesta durante la frenata con un rumore acuto e intermittente, tipicamente nell’intervallo tra 1 e 15 kHz, generato dalle vibrazioni autoeccitate del sistema freno. La complessità del fenomeno deriva dalla sua natura fortemente non lineare e dalla sensibilità a molteplici fattori, tra cui le proprietà dei materiali, le condizioni operative (carico, velocità, temperatura), le tolleranze geometriche e le interazioni tribologiche all’interfaccia disco–pasticca. Tali aspetti rendono particolarmente complessa la definizione di modelli analitici affidabili e la predizione accurata del comportamento dinamico del sistema. In questo contesto, la presente tesi ha previsto la progettazione e realizzazione di un banco prova dedicato allo studio sperimentale del brake squeal nei freni a disco, con l’obiettivo di indagare i meccanismi alla base dell’instabilità e validare modelli predittivi. Il banco, progettato per garantire elevata flessibilità, consente l’esecuzione di prove comparative su dischi freno con geometrie e materiali differenti, ed è equipaggiato con sensori per l’acquisizione di segnali vibro-acustici e dati dinamici. Parallelamente, è stato sviluppato un modello dinamico multibody del sistema freno all’interno dell’ambiente MSC ADAMS, finalizzato alla simulazione del comportamento dinamico e all’identificazione delle condizioni che favoriscono l’innesco del squeal, come l’accoppiamento modale (mode coupling). L’approccio integrato, che combina modellazione numerica e validazione sperimentale, rappresenta un efficace strumento per comprendere le cause profonde del fenomeno e sviluppare soluzioni mirate alla sua mitigazione già nelle prime fasi del processo di progettazione