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초록
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본 논문은 자동차용 시트의 내부에 설치되어 탑승자의 등 부위를 지지하여 편안한 승차감을 제공하는 자동차용 시트의 플라스틱 서스펜션 어셈블리 개발에 관한 것이다. 운전자의 허리를 균등하게 지지하여 주는 구조를 갖도록 설계하고 시트 백 프레임과 플라스틱 서스펜션이 원활하게 조합될 수 있는 구조로 개발하고자 한다. 체압 분포 특성을 고려하여 서스펜션의 단품을 설계하고 기능성을 평가하였다. 또한 실제와 동일한 사이즈의 서스펜션을 모델링하고 구조해석을 수행하였다. 기존 스프링 서스펜션과 새로 개발된 플라스틱 서스펜션의 해석결과 및 실제 측정값이 유사함을 확인하고 최적의 해석 및 설계를 확립하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study aims to develop the plastic suspension assembly which is installed on inside of vehicle seat and supports passenger's back to provide the comfortable feeling. This design is the suspension structure to support the back equally and assemble seat back frame and plastic suspension effectivel...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 각각의 서스펜션이 시트 백 프레임에 장착되어 있다고 가정하기 위하여 그림 3과 같이 탄성 와이어의 끝부분에 구속조건을 주고 서스펜션에 작용하는 하중은 중력을 포함하여 9.8N으로 하였다. 또한, 연결부분에서 슬라이딩이 발생할 수 있으므로 세부 접촉 형태를 No Separation으로 정의하였다.
  • 본 연구에서는 새로 개발된 플라스틱 서스펜션을 유한요소로 모델링하고 구조해석을 통하여 하중에 따른 변형을 해석하였다[6,7]. 또한, 실험을 통하여 기존 스프링 서스펜션과 비교하고 실제 측정실험과 구조해석 결과가 유사한지를 확인하였다. 해석에는 ANSYS 12.
  • 본 논문에서는 플라스틱 서스펜션 개발을 위하여 구조 해석을 수행한 후 실제 측정 실험과 해석결과의 비교를 통하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.
  • 본 연구에서는 새로 개발된 플라스틱 서스펜션을 유한요소로 모델링하고 구조해석을 통하여 하중에 따른 변형을 해석하였다[6,7]. 또한, 실험을 통하여 기존 스프링 서스펜션과 비교하고 실제 측정실험과 구조해석 결과가 유사한지를 확인하였다.
  • 실제 하중 작용에 따른 변형량을 측정하기 위하여 시트 백 프레임에 스프링 서스펜션과 플라스틱 서스펜션을 각각 장착하고 그림 6과 같이 실험 장치로 실험을 하였다.
  • 또한, 연결부분에서 슬라이딩이 발생할 수 있으므로 세부 접촉 형태를 No Separation으로 정의하였다. 이와 같은 방법으로 각각의 서스펜션에 작용하는 하중 위치를 순차적으로 변경하고 그 지점에서 발생하는 변형들을 관찰하였다.

대상 데이터

  • 럼버 플레이트 및 탄성 와이어의 재질은 각각 POM(Polyoxymethylene)과 경강선(SW-C)으로 제작업체의 데이터를 참고하였으며 각각의 물성치는 표 1에 나타나 있다.
  • 스프링 및 플라스틱 서스펜션을 실제 크기로 모델링을 한 후 원활한 해석을 수행하기 위하여 그림 1과 같이 유한요소로 분할한다[8]. 사용된 요소의 종류는 사면체 요소이며, 해석모델의 절점 및 요소들의 개수는 스프링 서스펜션이 117248 및 58196, 플라스틱 서스펜션이 441406 및 245244이다.

데이터처리

  • 또한, 실험을 통하여 기존 스프링 서스펜션과 비교하고 실제 측정실험과 구조해석 결과가 유사한지를 확인하였다. 해석에는 ANSYS 12.0을 사용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
종래의 서스펜션 장치는 어떤 문제점이 있는가? 시트 내에 설치되어 있는 서스펜션은 탑승자의 등 부위에 가해지는 압력을 지지하여 장시간 운전 시 피로감을 해소하며, 주행 중 발생되는 충격을 흡수하여 탑승자를 보호한다. 그러나 종래의 서스펜션 장치는 회전식 또는 래치(latch) 방식으로 장력 조절 스프링의 탄성력을 조절하여 시트의 쿠셔닝을 조절하였으며, 이에 따라 구성이 복잡하여 적용되는 부품의 수가 많고, 고장률이 높을 뿐만 아니라 생산원가가 상승되는 문제점이 있다.
플레이트 형상의 서스펜션 장치는 어떤 문제가 있는가? 또한, 현재 고급차종의 경우에는 시트 내부에 차량 공조용 덕트가 연결되어, 냉기 또는 온기의 공급이 가능하게 구성되는데, 플레이트 형상의 서스펜션 장치의 경우 탑승자의 등 부위가 차량 공조용 덕트로부터 차단되어 냉·난방효율이 저하되는 문제가 있다.
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참고문헌 (8)

  1. 박상남, "자동차 시트 기술 개발동향", 한국자동차공학회지, 제31권, 제4호, pp. 26-33, 8월, 2009. 

  2. 김정훈, 박동운, 이정한, 김명규, 유완석, "시트 진동을 고려한 차량의 승차감 분석", 한국자동차공학회춘계학술대회 논문집(II), pp. 933-938, 5월, 2002. 

  3. 이현철, 박현민, 나형현, 김종수, 조현일, 전오환, "자동차 시트의 체압 측정을 통한 안락감 평가 연구", 한국자동차공학회 춘계학술대회 논문집(III), pp. 1412-1416, 6월, 2007. 

  4. S. J. Park, C. B. Kim, C. J. Kim, J. W. Lee, "Comfortable Driving Postures for Koreans", International Journal of Industrial Ergonomics, Vol. 26, No. 4, pp. 489-497, March, 2000. 

  5. 황수환, 이광노, 박상도, 편종권, "차량 주행 적응형 시트 서포트 자동제어 시스템 개발", 한국자동차공학회 춘계학술대회 논문집(IV), pp. 2237-2244, 6월, 2007. 

  6. 박원태, 최재진, "직교이방성 박판 및 후판의 해석연구", 한국산학기술학회논문지, 제4권, 제2호, pp. 76-80, 6월, 2003. 

  7. 이상욱, 심언태, 이경수, 우동욱, 김정현, "미세 구조물이 성형된 쉴드슬롯판의 자중 처짐 해석", 한국산학기술학회논문지, 제7권, 제3호, pp. 291-297, 3월, 2006. 

  8. 조재웅, 민병상, 김기선, 최두석, 조찬기, "승객의 안락감에 미치는 럼버 서포트의 변형에 관한 해석", 한국산학기술학회 춘계학술대회 논문집(II), 제11권, 제 1호, pp. 618-621, 5월, 2010. 

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