선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 서브-프레임(Sub-frame) 등 차량 샤시 시스템은 모달해석(Modal Analysis)을 통해 실험결과와 CAE 해석 결과를 상호 비교하였다. NVH 특성을 구현/평가하기 위해 구현된 테스트벤치를 논문에서 제시하고자 하며 이를 통해 차량 샤시계의 NVH 문제를 신뢰성 있는 방법으로 예측하여 시스템 최적화가 가능토록 하였다.
- 이런 일치를 통하여 시간과 비용을 절약할 수 있으며 공진을 피하도록 NVH향상 설계를 목표로 하는 구동계의 최적화가 가능할 것이다. 또한, 본 논문에서 제시하고자 하는 저렴한 비용으로 실험이 가능한 단순화된 테스트 벤치의 신뢰성을 입증하였다.
제안 방법
- 1) 차량 초기 개념설계 단계에서 구동계의 NVH 특성을 파악하여 설계에 반영하기 위하여 드라이브라인 테스트 벤치를 설계/제작하여 차량 구동계의 NVH 특성을 파악하였다. 또한 CAE 해석을 통하여 실험결과와 비교하였으며 그 결과는 잘 일치함을 알 수 있었다.
- CAE 해석을 위하여 차량 구동계를 FE 모델링 하였다. 리어 액슬은 솔리드 요소(Solid Element)를 이용하여 모델링 하였고, 프로펠러 샤프트는 셸 요소를 이용하여 모델링 하였으며 구현된 FE 모델은 Fig.
- 구동계에 연계되어 있는 샤시 시스템의 모달 시험을 통하여 서브-프레임의 고유진동수(Natural Frequency)와 모드형상을 파악하였다. FEM를 이용하여 서브-프레임을 FE 모델링(Finite Element Modeling)하고 CAE해석을 통하여 고유진동수와 모드 형상을 계산하였다.
- Fig. 1과 같이 단순화 구성된 프로펠러 샤프트, 리어액슬(Rear Axle), 드라이브 샤프트(Drive Shaft) 등의 엔진 회전과 토크 변동에 의한 NVH 특성을 평가하고자 한다. 프로펠러 샤프트, 및 드라이브 샤프트 같은 회전체는 상시 회전 때문에 센서 부착 및 측정이 곤란하므로 레이저(Razor) 혹은 갭센서(Gap Sensor) 같은 부가 장치가 필요하나 측정 범위에는 한계가 있다.
- 측정장비는 LMS Pimento를 이용하였으며 장비 및 각 측정 포인트에 PCB 3축 가속도계를 장착하여 변동가진을 측정하였다. 가진 주파수는 15 Hz에서 145 Hz로 점진적으로 증가시켜 프로펠러 샤프트로부터 리어 서브-프레임에 이르는 각 조인트(고무로 연결됨)부의 각 Hz대별 주파수 응답 특성을 측정하였으며 측정부위는 Fig. 2와 같다. 프로펠러 샤프트, 및 드라이브 샤프트는 회전 관성량이 작아 그에 대한 영향이 미미하므로 회전 성분의 영향력은 배제하여도 NVH 특성 평가에 큰 영향이 없을 것으로 판단된다.
- 구동계에 연계되어 있는 샤시 시스템의 모달 시험을 통하여 서브-프레임의 고유진동수(Natural Frequency)와 모드형상을 파악하였다. FEM를 이용하여 서브-프레임을 FE 모델링(Finite Element Modeling)하고 CAE해석을 통하여 고유진동수와 모드 형상을 계산하였다.
- 2 참조)에 PCB 3축 가속도계를 이용하여 가속도를 측정하였다. 기준값(Reference)으로 보정하여 측정된 가속도 값을 이용하여 ODS(Operational Deflection Shape)를 구하였다.4-8) 측정된 결과는 Fig.
- 전체 시스템이 아닌 단품 서브-프레임의 모달 시험(Modal Test)을 통하여 고유진동수 및 모드 형상을 확인 하였다. 단품 실험은 서브-프레임을 강성이 약한 고무줄에 매달고 각 포인트에 가속도계를 부착하고 임팩트 해머(Impact Hammer)로 가진하여 주파수 응답값을 구하고 모드 비연성화(Decoupling)하여 고유진동수 및 모드 형상을 구하였다. 본 논문 에서는 Fig.
- CAE 해석을 위하여 차량 구동계를 FE 모델링 하였다. 리어 액슬은 솔리드 요소(Solid Element)를 이용하여 모델링 하였고, 프로펠러 샤프트는 셸 요소를 이용하여 모델링 하였으며 구현된 FE 모델은 Fig. 9와 같다. 가진점에서(프로펠러 샤프트의 끝단부 셰이커 장착부) 0.
- 본 논문은 차량 시스템의 주요 가진원인엔진가진의토크변동(Torque Fluctuation)에 의한 샤시(Chassis) 계의 NVH 특성을 평가 및 개선하기 위해 Fig. 1에 나타낸 것과 같이 엔진구동계를 포함시키지 않은 테스트 벤치를 설계하여 제작/시험 하였다. 이는 차량 개발 초기 단계에서 차량 구동계의 NVH 문제를 예측하고 향상시킬 수 있도록 엔진 가진에 의한 토크 변동이 벤치에 부여되도록 설계한 것이다.
- 서브-프레임 단품에서 실험 및 해석하여 수립된 해석 방법을 바탕으로 차량 샤시 구동계 시스템의 NVH 특성을 구하기 위해 프로펠러 샤프트, 리어액슬(Rear Axle), 서브-프레임으로 각 조인트 부를 고무 마운팅으로 엮어 Fig. 6에 나타낸 것처럼 조립하여 드라이브라인 테스트벤치에 장착하였다.
- 엔진에서 가진 되는 토크 변동에 대한 NVH 특성을 모사 실험하기 위해 외팔보 설치 후 Fig. 1 혹은 Fig. 6에 나타낸 셰이커로 가진 하여 프로펠러 샤프트에 토크변동을 가하였다. 회전속도가 낮고 회전 관성량이 적어 회전에 의한 자이로 효과(Gyro Effect)는 미미할 것이므로 회전 성분은 배제하고 실험하였다.
- 전체 시스템이 아닌 단품 서브-프레임의 모달 시험(Modal Test)을 통하여 고유진동수 및 모드 형상을 확인 하였다. 단품 실험은 서브-프레임을 강성이 약한 고무줄에 매달고 각 포인트에 가속도계를 부착하고 임팩트 해머(Impact Hammer)로 가진하여 주파수 응답값을 구하고 모드 비연성화(Decoupling)하여 고유진동수 및 모드 형상을 구하였다.
- 3 G로 일정하게 스윕(Sweep) 가진하였다. 측정 지점인 프로펠러 샤프트, 리어액슬, 서브-프레임의 각 포인트들(Fig. 2 참조)에 PCB 3축 가속도계를 이용하여 가속도를 측정하였다. 기준값(Reference)으로 보정하여 측정된 가속도 값을 이용하여 ODS(Operational Deflection Shape)를 구하였다.
- 2에 나타낸 것과 같이 셰이커(Shaker)를 통한 일정한 토크변동으로 부여하였으며 상하가진(Excitation)이 부여되므로 회전성분은 자동적으로 배제되었다. 측정장비는 LMS Pimento를 이용하였으며 장비 및 각 측정 포인트에 PCB 3축 가속도계를 장착하여 변동가진을 측정하였다. 가진 주파수는 15 Hz에서 145 Hz로 점진적으로 증가시켜 프로펠러 샤프트로부터 리어 서브-프레임에 이르는 각 조인트(고무로 연결됨)부의 각 Hz대별 주파수 응답 특성을 측정하였으며 측정부위는 Fig.
- 6에 나타낸 셰이커로 가진 하여 프로펠러 샤프트에 토크변동을 가하였다. 회전속도가 낮고 회전 관성량이 적어 회전에 의한 자이로 효과(Gyro Effect)는 미미할 것이므로 회전 성분은 배제하고 실험하였다. 가진은 15~145 Hz 로 0.
데이터처리
- 이는 차량 개발 초기 단계에서 차량 구동계의 NVH 문제를 예측하고 향상시킬 수 있도록 엔진 가진에 의한 토크 변동이 벤치에 부여되도록 설계한 것이다. 서브-프레임(Sub-frame) 등 차량 샤시 시스템은 모달해석(Modal Analysis)을 통해 실험결과와 CAE 해석 결과를 상호 비교하였다. NVH 특성을 구현/평가하기 위해 구현된 테스트벤치를 논문에서 제시하고자 하며 이를 통해 차량 샤시계의 NVH 문제를 신뢰성 있는 방법으로 예측하여 시스템 최적화가 가능토록 하였다.
이론/모형
- 3 G로 변위 가진을 부여하였으며 Nastran Sol.111 FRF(Frequency Response Function) 모듈을 사용하여 계산하였다. 해석결과 가속도 값은 Fig.
- 7에 병기하였다. ODS 결과는 구동계에 형상을 입히고 측정된 위치의 사이값을 보간(Interpolation)하는 방법으로 그림화 하여 표현 하였다.4-8) Fig.
- 서브-프레임은 2차원 셸 요소(Shell Element)를 사용하여 FE-모델을 구성하였으며 상용 프로그램으로 널리 알려진 Nastran Sol. 103의 고유진동수분석(Normal Mode Analysis) 모듈을 사용하여 계산하였다.
성능/효과
- 2) 회전하는 구동계로 인하여 측정이 난해하였던 구동계의 NVH 특성을 본 연구를 통하여 제안하고자 하는 차량 구동계 테스트벤치로 설계 초기에 파악하는 것이 가능하다. 이는 차량 개발 기간을 줄일 수 있었을 뿐만 아니라 CAE 해석을 통해 구동계의 최적화가 가능하였다.
- 4) 실차 실험에서는 측정 장치 및 측정 범위의 한계 및 각 부품들의 상호작용과 영향성 때문에 회전하는 프로펠러 샤프트 및 드라이브 샤프트에 대한 거동의 정확한 평가가 난이 하였으나 본 테스트 벤치를 통해 토크변동에 대한 각 샤프트들의 거동을 정확히 평가 할 수 있다.
- 8(b)에서 리어 액슬의 경우 85 Hz에서 가속도값이 피크치를 보이는 것으로 보아 첫 번 째 공진이 발생하였음을 실험적으로 확인하였다. 공진을 일으키는 주파수 대를 본 테스트 벤치를 통하여 확보하면 각 구조물 부품들을 설계할 때 시스템으로 조립된 각 부품들에서 나타나는 고유진동수 특성값을 피하도록 구조물의 강성을 가감할 수 있다.
- 1) 차량 초기 개념설계 단계에서 구동계의 NVH 특성을 파악하여 설계에 반영하기 위하여 드라이브라인 테스트 벤치를 설계/제작하여 차량 구동계의 NVH 특성을 파악하였다. 또한 CAE 해석을 통하여 실험결과와 비교하였으며 그 결과는 잘 일치함을 알 수 있었다.
후속연구
- 3) 차체 및 다른 엔진 구성 부품들의 영향성을 배제한 상태에서 구동계 샤시 시스템의 NVH 평가가 가능하여 공진을 피하고자하는 NVH 개선에 기여 할 수 있을 것으로 판단된다.
- 7의 실험결과와 비교한 결과 비교적 경향이 일치함을 알 수 있다. 이런 일치를 통하여 시간과 비용을 절약할 수 있으며 공진을 피하도록 NVH향상 설계를 목표로 하는 구동계의 최적화가 가능할 것이다. 또한, 본 논문에서 제시하고자 하는 저렴한 비용으로 실험이 가능한 단순화된 테스트 벤치의 신뢰성을 입증하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.