A study of squeal noise in a disc brake system and influence of rubber coated shims on system damping

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica.Ruído de alta freqüência (acima de 2000 Hz) em sistemas de freios tem recebido grande atenção por parte da indústria automobilística. Este tipo de ruído, também conhecido como "squeal", é percebido pelos usuários como um problema no sistema de freios. Esta percepção afeta de modo substancial não só índices de qualidade e satisfação, mas principalmente os custos relacionados à garantia e assistência técnica. O ruído de alta freqüência em sistemas de freios é resultado do acoplamento de dois modos de vibração dos componentes do freio, tais como disco, pastilha e pinça. Entre as técnicas utilizadas para o controle deste tipo de ruído, o aumento do amortecimento modal tem-se mostrado uma solução eficiente. O método mais comumente utilizado para aumentar-se o amortecimento modal do sistema tem sido a utilização de materiais multicamadas, também conhecidos como "shims", colados na parte anterior das pastilhas de freio. A configuração destes "shims" consiste de um ou mais materiais viscoelásticos (polímeros) restringidos entre duas camadas metálicas, usualmente aço. Em algumas configurações, uma camada viscoelástica, geralmente borracha sintética, é aplicada sobre a face externa destas camadas metálicas, com o objetivo de melhorar ainda mais as características de amortecimento do sistema. Estas configurações, com material viscoelástico na face externa do "shim", tem-se mostrado útil no controle de ruído de alta freqüência em alguns casos, sendo, porém, aplicadas sem sucesso em outros. O objetivo principal desta pesquisa é investigar a influência de tais configurações no amortecimento modal introduzido pelos materiais multicamadas. Para isto, a compreensão do mecanismo de geração do ruído de alta freqüência torna-se necessária. Neste trabalho, primeiramente, o mecanismo de amortecimento de materiais viscoelásticos é descrito. Em materiais multicamadas, este mecanismo é dependente, além dos parâmetros geométricos da configuração, da presença ou não de uma camada metálica restringindo o material viscoelástico. As medições das propriedades dinâmicas dos materiais viscoelásticos utilizados nesta pesquisa são também apresentadas