[논문]크립 그론 소음 특성에 대한 실험적 연구

강경민; 전현철; 강연준; 조민형

doi:10.3795/ksme-a.2013.37.5.673

크립 그론 소음 특성에 대한 실험적 연구
Experimental Investigation of Creep Groan Noise 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.37 no.5, 2013년, pp.673 - 678

강경민 (서울대학교 기계항공공학부) , 전현철 (서울대학교 기계항공공학부) , 강연준 (서울대학교 기계항공공학부) , 조민형 (현대 모비스 연구개발팀)

초록
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크립 그론 소음은 자동차 브레이크에서 제동압 제거 초기나 제동 말기에 발생하는 저주파 소음 현상이다. 이러한 현상은 브레이크 시스템에 국한되는 문제가 아니라 샤시의 진동특성에도 영향을 받는 것으로 예측되고 있기 때문에 그 특성 파악이 어려운 것으로 알려져 있다. 때문에 현재까지의 연구는 마찰재를 통한 개선이 대부분이었다. 그래서 실차를 이용한 실험은 여전히 어려운 과제로 남겨져 있다. 이번 연구는 환경에 민감한 크립 그론 소음의 특성과 샤시 진동특성의 영향을 실차와 NVH 전용 샤시 다이나모를 이용한 여러 가지 실험을 통해 알아 보았다. 이를 통해 실차에서의 새로운 크립 그론 소음 평가시 중요한 통제변수를 제시하고 차량 시스템 측면에서 소음 저감 대책 연구에 대한 가능성을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Creep groan noise occurs at low frequencies immediately after releasing brake pressure or when a car stops. This noise can be used to predict problems in not only the brake system but also the vehicle system. Because of its complexity, it is difficult to determine its characteristics. Therefore, most improvements are conducted by changing the brake pad, and it still remains difficult to conduct a test using a vehicle. In this study, the characteristics of creep groan noise and the effects from a vehicle system are investigated by using vehicles and an NVH chassis-dynamometer through various tests. A new evaluation method for creep groan noise by using a vehicle is proposed, and the possibility of reduction schemes from the viewpoint of the vehicle system is confirmed from the results mentioned above.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그 중에서 차량이 위치한 도로의 경사도나 절대습도에 따른 영향은 익히 알려진 바다. 이번 연구에서는 그 외에 어떤 변수가 크립 그론 소음에 영향을 미치는지에 초점을 두고 소음 평가시 중요한 통제변수를 제시했다

제안 방법

엔진의 열기에 의해 마찰재가가열되기도 하고 브레이크를 작동하면 마찰열에 의해 가열되기도 했다. 때문에 이번 실험에서는 마찰재의 온도를 모니터링 하며 크립 그론을 재현할 때 온도가 유지되는 온도를 찾았다.
또한 마찰재와 차량 변화에 따른 소음 변화의 측정으로 차량 시스템이 크립 그론 소음에 미치는 영향을 비교하였다.
실험 차량의 크립 그론 소음의 피크 주파수는 Table 1 과 같이 180 ~ 200 Hz 에서 랜덤하게 발생 하였기 때문에 분석시 20 회 반복 측정한 값의 평균을 취하였다. 또한 위 주파수 영역에서 아이들 엔진 소음보다 20 dBA 이상 높았기 때문에 엔진을 가동한 상태에서 실험이 이루어졌다. 그리고 차량을 정상상태로 만들기 위해 10 분간 웜업시간을 가졌다
1 은 각 모드의 발생 메커니즘에 대한 순서도이다. 본 연구에서는 실험의 재현성을 높이고 분석을 용이하게 하기 위해 저스트 슬립 모드를 택하였다. 샤시 동력계에서 저스트 슬립 모드의 크립 그론 재현 방법은 Fig.
이때 H_ij는 j 지점을 가격했을 때 i 지점의 가속도 음답함수이며 #는 크립 그론 재현시각 지점에서의 가속도, #는 i 번째 경로로 전달되는 힘이다. 본 연구에서는 크립 그론 소음이 발생하는 브레이크 켈리퍼에서 연결된 허브너클과 허브너클과 연결된 타이로드, 로워암, 스트럿에서 가속도를 측정하였다.
앞선 실험을 통해 통제변수를 정하였고 두 가지 마찰재와 두가지 차량을 실험하였다.
이번 연구에서는 크립 그론 소음의 특징을 실차와 NVH(Noise, Vibration and Harshness) 전용 샤시 동력계를 이용하여 알아보았다.

대상 데이터

마찰재는 형상에 따라서도 성능에 차이가 있고 크립 그론 소음에 영향을 미치므로 재질만 다른 두 개의 마찰재를 이용하였다. Fig.

데이터처리

실험 차량의 크립 그론 소음의 피크 주파수는 Table 1 과 같이 180 ~ 200 Hz 에서 랜덤하게 발생 하였기 때문에 분석시 20 회 반복 측정한 값의 평균을 취하였다. 또한 위 주파수 영역에서 아이들 엔진 소음보다 20 dBA 이상 높았기 때문에 엔진을 가동한 상태에서 실험이 이루어졌다.

이론/모형

전달경로 해석은 주행시 전달되는 힘 #을 구하는 방법에 따라 종류가 다양한데 이번 연구에서는 Full Matrix Inversion Method (MIM)을 이용하였다. MIM 은 가속도를 측정하는 각 지점의 응답함수를 측정하고 역수를 취하여 실제 작동 할 때의 지점의 가속도를 곱하여 전달되는 힘을 구하는 방법이다.

성능/효과

두가지 실험을 통해 앞으로 차량 시스템의 개선에 따라 크립 그론 소음을 저감 할 수 있는 가능성을 확인 할 수 있었다. 마찰재의 경우 여러 종류의 마찰재를 실험을 통해 비교해 보는 방법 밖에 없기 때문에 뚜렷한 대책을 세울 수 없는 것이 단점인 반면 차량 시스템의 변화에 의해 소음을 저감 시킬 수 있는 방법을 정립할 경우 설계 단계부터 대책을 마련 할 수 있는 장점이 있다.
또한 마찰재와 차량 변화에 따른 소음 변화의 측정으로 차량 시스템의 개선에 따라 크립 그론 소음을 저감할 수 있는 가능성을 확인 할 수 있었다.
또한 반복되는 실험을 통해 마찰재의 온도가 브레이크 작동 압력에 큰 영향을 미치는 것으로 판단되었다. 이는 마찰재의 열 팽창 때문에 크립 그론 소음이 발생하는 브레이크 작동 압력이 변한 것으로 생각된다.
방치 후 첫 번째로 발생되는 소음을 측정했기 때문에 다른 실험과 같이 20 회 반복 실험은 하지 않았다. 예상대로 절대 습도에 따라 소음이 커지는 것을 알 수 있었고 브레이크 작동 압력 또한 증가하였다.
8 은 각 마찰재를 차량에 장착 하였을 때 실험 결과이며 Table 5 은 20 회 반복 측정한 크립 그론 소음의 피크 주파수와 실내 음압 레벨의 평균 값이다. 이번 실험을 통해 마찰재의 재질을 바꿈으로써 5 dB 가량 소음을 저감시킬 수 있다는 것을 확인하였다. 물론 이 실험에 적용한 마찰재의 성능이 가장 뛰어나다고 할 수는 없다.
Table 2 은 20 회 측정한 크립 그론 소음의 주요 피크 주파수와 실내 음압 레벨이다. 이번 실험을 통해 브레이크 작동 압력을 동일한 조건에 두는 것이 가장 중요하다는 것을 알게 되었다. 아래의 두 가지 실험은 브레이크 작동 압력 범위에서 높은 압력에 해당되는 조건으로 이루어졌다.
다양한 인자에 민감한 크립 그론 소음의 재현성을 높이기 위해서는 통제변수를 결정하는 것이 매우 중요하다. 이번 연구을 통해 크립 그론 소음에 대한 실차 실험에서는 차량 내/외부의 환경과 브레이크 작동 압력을 고려해야 함을 알 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	크립 그론 소음이란?	크립 그론 소음은 자동차 브레이크에서 제동압 제거 초기나 제동 말기에 발생하는 저주파 소음 현상이다. 이러한 현상은 브레이크 시스템에 국한되는 문제가 아니라 샤시의 진동특성에도 영향을 받는 것으로 예측되고 있기 때문에 그 특성 파악이 어려운 것으로 알려져 있다.
	크립 그론 재현의 세 가지 실험 모드는?	크립 그론 재현은 차량이 출발하는 순간 발생하는 출발 모드, 차량이 정지하는 순간 발생하는 정지 모드 그리고 차량이 거의 움직이지 않는 상태를 유지하며 발생하는 저스트 슬립 모드의 세가지 실험 모드로 나눌 수 있다. Fig.
	크립 그론 소음의 특성을 파악하는 것이 어려운 이유는?	크립 그론 소음은 자동차 브레이크에서 제동압제거 초기나 제동 말기에 발생하는 저주파 소음 현상이다. 이러한 현상은 브레이크 시스템에 국한 되는 문제가 아니라 샤시의 진동특성에도 영향을 받는 것으로 예측되고 있기 때문에(1,2) 그 특성 파악이 어려운 것으로 알려져 있다. 때문에 지금까지는 브레이크 시스템 자체에서의 연구나 마찰재를 통한 개선(3)이 대부분이었고 현재는 전달경로의 관점에서 샤시 시스템의 기여 인자를 연구하는 경향이(4) 증가하는 추세이다.

참고문헌 (7)

Bettella, M., Harrison, M. F. and Sharp, R. S., 2002, "Investigation of Automotive Creep Groan Noise with a Distributed Source Excitation Technique," Journal of Sound and Vibration, Vol.255, No. 3, pp.531-547.

상세보기
Donley, M. and Riesland, D., 2003, "Brake Groan Simulation for a McPherson Strut Type Suspension," SAE Technical Paper Series, NO.2003-01-1627.
Dunlap, K. B., Riehle, M. A. and Longhouse, R. E., 1999, "An Investigate Overview of Automotive Disc Brake Noise," SAE Technical Paper Series, No.1999- 01-0142.
Vadari, V. and Jackson, M., 1999, "An Experimental Investigation of Disk Brake Creep-Groan in Vehicles and Brake Dynamometer Correlation," SAE Technical Paper Series, NO.1999-01-3408.
Crowther, A. R., Yoon, J. and Singh, R., 2007, "An Explanation for Brake Groan Based on Coupled Brake-Driveline System Analysis," SAE Technical Paper Series, No.2007-01-2260.
Crowther, A. R. and Singh, R., 2007, "Analytical Investigation of Stick-Slip Motions in Coupled Brake- Driveline Systems," Nonlinear Dynamics, Vol.50, No. 3, pp.463-481.

상세보기
"Transfer Path Analysis : The Qualification and Quantification of Vibro-Acoustic Transfer Paths," LMS International Application Note.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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