To achieve adequate brake performance in high-speed trains the brake system should : ${\bullet}$ offer high reliability and high availability, ${\bullet}$ permit deceleration of the train with as little wear as possible, and ${\bullet}$ display good control characteristics with, if possible, infinitely variable control of the braking effort. For these reasons, high-speed train is to be equipped with three different and largely independent brake system : ${\bullet}$ a regenerative brake with regenerative feedback in the driven cars, ${\bullet}$ a linear eddy-current brake in the nondriven cars and ${\bullet}$ a pneumatic disc brake in all cars. This paper describes the conceptual design of braking system for Korea High Speed Train with the maximum speed of 350km/h
Passengers in a vehicle feel uncomfortable due to squeal noise. Squeal noise, a kind of self-excited vibration, is generated by the friction force between the disc and the pad of the automobile. In this paper, modal analysis of wheel brake system was performed in order to prediction of squeal phenomenon. It was shown that the prediction of system instability is possible by FEM. Finite element model of that brake system was made. Some parts of a real brake was selected and modeled. The normal mode analysis method performs analyses of each brake system component. Experiment of modal analysis was performed for each brake components and experimental results were compared with analytical result from FEM. The complex eigenvalue analysis results compared with braking test. The analysis results show good correlation with braking test for the squeal frequency at an unstable mode.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.9
no.4
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pp.148-156
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2001
Brake judder, one of low Sequency vibrations in brake system is determined by the excitation of Brake Torque Variation (BTV). The largest contributor to BTV is disc thickness variation. In this study, the static loads of brake torque at Suspension Mounting Points (SW) are obtained by the quasi-static analysis using DADS. The dynamic loads with frequency of BTV at SW are derived from correlation between forced vibration analysis with static loads and brake test results. And the accelerations at steering wheel were analyzed by forced vibration analysis with dynamic loads using commercial finite element program MSC/NASTRAN so that vibration characteristics of vehicle due to brake judder were investigated. Reliability of analysis results was verified through comparing the brake test results. Also, a parametric study with natural frequencies of frame, such as the 1st torsional mode and 1st bending mode, was conducted to reduce vibration amplitudes. As a result we could detect frame natural frequency conditions to improve vibration characteristics and obtained the frame model to reduce vibration amplitude.
J. H. Shim;U. H. Shin;S. R. Hwang;J. H. Lee;W. S.Yim;Y. J. Woo
Journal of Auto-vehicle Safety Association
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v.15
no.3
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pp.27-33
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2023
Electric vehicles are widely produced from many car manufacturers around the world instead of internal combustion engine vehicle in order to respond a variety of environmental regulations. Also, they are applying for modular design method to develop plenty of the vehicles. And, both of these two issues will be an important trend to lead the future global automobile industries for a long time. In this paper, new brake architecture concept is proposed in order to respond to such a situation. First, physical interfaces between brake system like caliper, disc and other counter-parts are established for modular assembly. Second, we analyze effective factors of brake system for electric vehicles which need to reflect vehicle specifications such as total vehicle weight. Here, we consider ideal brake force by critical deceleration. Third, we simulate accumulated regenerative brake energy for two main driving modes to confirm to effectiveness for a variety of Electric Vehicle. Finally, we hope that it contributes to implement brake architecture for the development of Electric Vehicle platform through such a study.
Lee, Jae-Young;Kim, Seong-Jin;Han, Chang-Joo;Jang, Ho
Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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2002.05a
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pp.235-239
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2002
The objective of the experiment is to investigate the effect of microstructures of gray cast iron oil wear characteristics of automotive disc brakes. Six different gray cast iron rotors were manufactured by changing carbon equivalent and cooling rate. The change of DTV (disc thickness variation) before and after wear tests was measured to examine the wear properties according to the microstructures of gray iron discs since the DTV generation is caused by the circumferential uneven wear. Experimental results showed that the morphology of graphite flake and hardness in gray cast iron were crucially associated with the change of DTV. In particular, the DTV changes of rotor decrease when the length and area fraction of graphite flake in brake rotors increase and hardness of brake discs reduces.
Jung, Kwangki;Lee, Sang Woo;Kwon, Sungwook;Song, Myungsuk
Tribology and Lubricants
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v.36
no.2
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pp.88-95
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2020
In this study, we investigate the mechanical properties of high manganese steel, and the friction and wear characteristics of brake friction material containing this steel, for passenger car application, with the aim of replacing copper and copper alloys whose usage is expected to be restricted in the future. These steels are prepared using a vacuum induction melting furnace to produce binary and ternary alloys. The hardness and tensile strength of the high manganese steel decrease and the elongation increases with increase in manganese content. This material exhibits high values of hardness, tensile strength, and elongation; these properties are similar to those of 7-3 brass used in conventional friction materials. We fabricate high manganese steel fibers to prepare test pad specimens, and evaluate the friction and wear characteristics by simulating various braking conditions using a 1/5 scale dynamometer. The brake pad material is found to have excellent friction stability in comparison with conventional friction materials that use 7-3 brass fibers; particularly, the friction stability at high temperature is significantly improved. Additionally, we evaluate the wear using a wear test method that simulates the braking conditions in Europe. It is found that the amount of wear of the brake pad is the same as that in the case of the conventional friction material, and that the amount of wear of the cast iron disc is reduced by approximately 10. The high manganese steel is expected to be useful in the development of eco-friendly, copper-free friction material.
Kim, H.S.;Lee, J.S.;Cho, D.H.;Kang, S.W.;Na, T.Y.;Jang, H.
Tribology and Lubricants
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v.30
no.1
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pp.29-35
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2014
The temperature-dependent tribological properties of brake discs for a train were examined in this study. The discs were produced using heat-resistant alloy steel, which showed different thermal conductivity after the heat treatments. A commercial brake friction material was used to evaluate the friction effectiveness, and the friction tests were carried out using a 1/5 scale dynamometer under various initial braking temperature conditions. The results showed that the tribological property of the disc was strongly affected by the heat treatment schedule. At low temperatures (below $250^{\circ}C$), the friction coefficient increased as a function of disc temperature, indicating that frictional heat increased the adhesion between the disc and pad. In addition, fade was observed at high temperatures (above $250^{\circ}C$); it was pronounced in the case of the disc with low thermal conductivity. The different fade resistances observed in the discs with different heat treatment schedules appear to be influenced by microstructural changes such as carbide redistribution occurring during the heat treatments, which affected the thermal conductivity.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2001.04a
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pp.181-185
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2001
This paper deals with the dynamic stability of a disc brake pad taking into account of its shear deformation and rotary inertia. A brake pad can be modeled as a beam like model subjected to distributed friction forces and having two translational springs. The study of this model is intended to provide a fundamental understanding of dynamic stability of drum brake pad. Governing equations of motion are derived from extended Hamilton's principle and their corresponding numerical solutions are obtained by applying the finite element formulation. The critical distributed friction force and the instability types are investigated bt changing two translational spring constants, rotary inertia parameter and shear deformation parameter. Also, the changes of eigen-frequencies of a beam determining instability types are investigated for various combinations of two translational spring constants.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.20
no.1
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pp.98-105
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2010
Squeal, a kind of self-excited vibration, is generated by the friction between the disc and the friction materials. It occurs at the ending stage of the braking process, and radiates and audible frequency range of 1 kHz to 10 kHz. Squeal is generated from unstability because of the coupling between the translation and rotation of the system. This instability is caused by the follower force and follower force is normal component of the friction force. In this paper modal analysis of wheel brake system was performed in order to predict the squeal phenomenon. It was shown that the prediction of system instability is possible by FEM. A finite element model of that brake system was made. Some parts of a real brake was selected and modeled. Modal analysis method performs analyses of each brake system component. Experimental modal analysis was performed for each brake components and experimental results were compared with analytical results from FEM. To predict the dynamic unstability of a whole system, the complex eigenvalue analysis for assembly modeling of components confirmed by modal analysis is performed. The finite element models of the disk brake assembly have been constructed, and the squeal noise problems have been solved by complex eigenvalue analysis. The complex eigenvalue analysis results compared with real train test.
Brake squeal noise has been a challenging problems for a long time. It is very annoying to passengers and residents near tracks. Two methods have been applied to reduce or eliminate brake squeal noise. One is to improve frictional materials; the other is to optimize the topology and structures of brake pads. In this study, we developed two kinds of brake pads; one is a pad whose frictional material is different from the KTX brake pad friction material; the other is a flexible pad that has the same frictional material as that of the KTX brake pad, but a different structure. Squeal noise and friction coefficients were measured and analyzed using a full-scale brake dynamometer. It was found that the dynamometer test can simulate the squeal noise of KTX trains at stations. The squeal frequency of the KTX at 4500Hz was exactly reproduced; this value of 4500Hz was one of the natural frequencies of the KTX brake disc. It was also found that the squeal noise depended on the caliper pressure, initial disc temperature and braking speed. The average friction coefficient was 0.35~0.45. The new pad lowered the squeal noise by 17.3~21.6dB(A).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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