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자동차가 최근에는 단순한 이동수단이 아니라, 새로운 휴식공간으로 변화하고 있다. 그것에 대한 트렌드가 차량 안에서 편리함과 즐거움을 느낄 수 있도록 많은 디스플레이들이 적용 및 개발되고 있다. 그리하여 고급 차량부터 단계적으로 후석의 탑승자의 즐거움을 위한 후석 모니터가 적용 되어지고 있다. 이러한 후석 모니터를 전석 시트 후면에 장착하기 위해 고정 브라켓을 사용하고 있다. 브라켓의 기능은 단순히 시트에 장착하는 것뿐만 아니라 모니터를 안정적으로 유지하기 위해 모니터를 지지하는 것이다.
차량 운행 시, 브라켓은 차량 시트 ...

자동차가 최근에는 단순한 이동수단이 아니라, 새로운 휴식공간으로 변화하고 있다. 그것에 대한 트렌드가 차량 안에서 편리함과 즐거움을 느낄 수 있도록 많은 디스플레이들이 적용 및 개발되고 있다. 그리하여 고급 차량부터 단계적으로 후석의 탑승자의 즐거움을 위한 후석 모니터가 적용 되어지고 있다. 이러한 후석 모니터를 전석 시트 후면에 장착하기 위해 고정 브라켓을 사용하고 있다. 브라켓의 기능은 단순히 시트에 장착하는 것뿐만 아니라 모니터를 안정적으로 유지하기 위해 모니터를 지지하는 것이다.
차량 운행 시, 브라켓은 차량 시트 프레임에 고정되기 때문에 엔진의 진동에 의한 동하중 상태에 놓이게 된다. 그래서 모니터와 Bracket의 성능 평가 시에는 차량으로부터 오는 동하중에 의한 공진에 대한 고려가 필요하다. 설계 검증을 위한 시험 하중도 PSD (Power spectral density)를 이용한 Sine sweep 신호의 주파수 영역에서 정의되어 있어 가진 주파수 영영 내에서 모니터와 브라켓의 공진현상을 고려할 수 있다.
주파수 영역에서 내구해석은 시간 영역에서의 내구해석에 비해 효율적이다. 하지만 Dynamic 해석이기에 정확한 해석모델 구축이 어렵고 주파수가 증가함에 따라 모델링의 에러가 크게 증폭될 수 있다. 그래서 정확한 해석 모델을 구축하는 것이 매우 중요하다. 따라서 차량에 장착되는 제품에서 발생하는 진동에 대한 분석과, 이를 저감하기 위해 유한요소해석을 이용하여 검토할 수 있는 방법을 제안하는 것을 목표로 한다.
본 연구에서는 후석 모니터용 마운팅 브라켓의 진동 특성 분석을 하였다. 시험한 모델은 시험 사양(10~50Hz) 범위에서 공진 주파수를 가지므로 준 정적 기반 피로 분석을 사용할 수 없다. 브라켓의 공진을 고려하기 위해서는 Harmonic 해석에 기반한 피로 해석을 해야 한다. 이렇게 하기 위해서는 FE 모델을 준비하고 진동 특성 분석을 진행 하였다. FE 모델은 모달 시험을 통해 구성되고 검증하였다. 또한, 연결 부품의 경계 조건에 대한 사례 연구를 진행하였다. Beam 요소를 사용하여 Bolt의 경계조건을 검증하고 LCD Part를 Point Mass로 치환하여 조립된 FE 모델의 정확한 응답을 확인할 수 있었다. 구축 된 FE 모델을 기반으로 Harmonic 해석을 하였다. LCD Part의 무게로 인해 1차 모드가 구부러지기 때문에 연결되는 Bending 구간에 최대 응력이 발생하였다. 그리고 모델링 향상 연구에 앞서 본 연구에서 사용했던 해석 프로그램인 ANSYS에서의 Harmonic 해석 Tool에선 Sine sweep rate 값이 1 이하의 값은 입력이 되지 않게 세팅이 되어 있어, 이 시험 조건의 Sine sweep rate는 0.666 값이라 해석값이 정확하다고 볼 수 없다. 또한 1차 고유진동수 값이 주어진 시험 조건안에 존재하게 되고 Dominent한 Peak 값을 갖기에 굳이 Harmonic 해석으로 전체 Sine Sweep의 해석을 다 돌려서 확인하기엔 모델링 향상을 위한 개선 형상에 대한 Parameter Study가 이뤄져야 하는데 많은 시간이 소요되게 된다. 그래서 Modal Test에서 나온 1차 고유진동수 값을 고려하여 그 지점에 대해서만 Random Vibration을 통한 결과를 확인하는 것이 더 효율적인 방법이 될 수 있다. 그리하여 대상의 동특성을 고려한 등가 신호 도출을 위해 Sin sweep의 신호를 Random Vibration 신호로 변경하여 진행하였다 또한 최대 응력이 발생하는 모서리에 Fillet을 주고 Mesh 크기를 조절하여 singularity issue를 해결할 수 있었다. 이를 바탕으로 해석을 통한 브라켓의 취약 포인트를 찾아 랜덤 바이브레이션 피로 해석을 통한 브라켓의 파손을 방지하기 위하여 브라켓의 너비를 보강하거나, 구부러지기 쉬운 부분에 추가 구조를 고려하는 등의 Parameter Study를 통해 시험 조건보다 1차 고유진동수가 더 높게 나오게끔 구조를 향상 시키거나 시험 스펙의 견뎌야 하는 시간보다 Life의 Minimum 값이 더 높게 나오게끔 구조 연구를 하는 것을 고려해야 한다는 결과를 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Rear seat monitor is supported by the bracket which is installed at the Seat. It is exposed to continuous external vibrations and forces. Such vibrations and forces are also transmitted to the Rear seat monitor inside the vehicle. This constant vibration causes fatigue in the bracket that connects t...

Rear seat monitor is supported by the bracket which is installed at the Seat. It is exposed to continuous external vibrations and forces. Such vibrations and forces are also transmitted to the Rear seat monitor inside the vehicle. This constant vibration causes fatigue in the bracket that connects the vehicle and the monitor, and eventually it will bring the result to destruction. Therefore, there is a need for a structural improvement method for the problem of vibration damage. The mounting bracket are designed and tested after sample preparation. If damage occurs during test, we should do this again through design review and improvement. Improving design based on the experiments is inefficient and takes a lot of time and money. If you can do preliminary verification through analysis at the design stage, you can reduce the loss of time and money. In this study, vibration analysis was carried out in advance of fatigue analysis. From single components to assembly, modal test was performed and verified the finite element (FE) model within 10% error. Also, boundary conditions were determined. After FE model construction, vibration analysis was performed using harmonic analysis. The cause of the failure was analyzed based on simulation results.

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