[논문]차량 시트 가진 및 작동 내구 BSR 시험법 연구

최호일; 강재영; 박정희

doi:10.5762/kais.2015.16.4.2436

차량 시트 가진 및 작동 내구 BSR 시험법 연구
BSR Test method for Vehicle Seat using Excitation and Operation Durability Test 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.16 no.4, 2015년, pp.2436 - 2441

최호일 (공주대학교 기계자동차공학부) , 강재영 (공주대학교 기계자동차공학부) , 박정희 ((주)다스 설계팀)

초록
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자동차에서 발생하는 BSR 소음은 감성품질로써 최근에 크게 대두되고 있다. 본 논문에서는 차량 시트에서 발생하는 BSR 소음에 대하여 두 가지의 시험법을 적용하였다. 첫째, sine sweep 가진 BSR 시험법을 이용하여 저주파 가진으로 인해 발생하는 고주파의 BSR 소음을 정량적으로 분석할 수 있음을 확인하였다. 둘째, 작동 시 주요 부위 가속도를 계측하는 작동 BSR 시험법을 이용하여 시트의 여러 조절 장치 중 하이트 조절 장치의 작동 BSR 소음원을 분석 할 수 있었다. 이때 내구시험을 통해 소음원을 발생시켰으며 그에 상응하는 BSR 소음이 한 사이클 당 총 14회 발생하고 있음을 확인하였다. 본 논문에서 제시된 두 가지의 시험법은 시트의 BSR 소음을 보다 효과적으로 분석할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

BSR noise from automobiles is largely issued in recent as an emotional quality. This study describes the two test methods for determining BSR noise occurred in automotive seat system. First, the sine sweep test is found to be an effective excitation method for determining BSR noise with high frequency. Second, BSR operation test is introduced in such a way that BSR noise during operation of seat height system is measured by several accelerometer at each 800 cycles until 6400 cycles. The periodic noise signal is captured during one cycle after many cycles of operation. Two test method presented in this paper can be analyzed more efficiently BSR noise of the seat.

주제어

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 시트를 저주파로 가진하여 발생하는 BSR 소음을 찾는 가진 내구 시험법과 시트의 메커니즘 가운데 상하 조절 장치인 파워 하이트의 작동 시 발생하는 ‘딱딱’거리는 Rattle 소음과 ‘끼익‘거리는 Squeak 소음에 대해서 실험적으로 원인을 분석하는 작동 내구 시험법에 대하여 연구하였다.
본 연구에서는 차량 시트에서 발생하는 BSR 소음을 분석하기 위하여 가진 내구 시험법과 작동 내구 시험법두 가지의 방법을 이용하여 가진 시 발생하는 BSR 소음과 작동 내구 시 발생하는 BSR 소음을 분석하였다. 본 연구의 결론은 다음과 같다.

제안 방법

작동 BSR 시험법에서는 Fig. 4(a)와 같이 시트를 지그에 고정시키고 성인의 평균 무게는 70kg이지만 최대 하중을 고려하여 약 100kg의 더미를 올려두었으며 시트의 여러 가지 작동 시스템 중 상하로 작동이 가능한 시트 하이트의 내구 전후 발생하는 BSR 소음 분석을 위하여 하이트 주변부분을 집중적으로 분석하였다. Fig.
또한 매 800회 마다 가속도계를 이용하여 계측하였다. 가속도계는 시트 하이트 시스템의 주변 부위를 집중적으로 분석하기 위하여 시트의 섹터기어, 토션 스프링 그리고 기어박스에 3축 가속도계를 각각 장착하였으며 총 두 개의 샘플 시트를 각각 내구 시험하였다. 두 샘플 시트의 차이점은 첫 번째 샘플은 조수석의 시트이며 두 번째 샘플은 운전석의 시트이다.
가진 주파수는 0Hz에서 100Hz까지 주었으며 초기 모든 주파수를 통합적으로 뿌려주는 랜덤 가진(Random Excitation)을 통해 공진 주파수를 파악한다. 그 후 더 정량적인 계측을 하기 위해 0Hz부터 100Hz까지 시간에 따라 증가하며 주파수를 뿌려주는 사인 스윕 가진(Sine-sweep Excitation)을 통하여 발생하는 공진주파수를 확인하였다.
가진 주파수는 0Hz에서 100Hz까지 주었으며 초기 모든 주파수를 통합적으로 뿌려주는 랜덤 가진(Random Excitation)을 통해 공진 주파수를 파악한다. 그 후 더 정량적인 계측을 하기 위해 0Hz부터 100Hz까지 시간에 따라 증가하며 주파수를 뿌려주는 사인 스윕 가진(Sine-sweep Excitation)을 통하여 발생하는 공진주파수를 확인하였다. Fig.
약 6000회의 내구 시험을 진행하게 되면 차를 약 10년에서 15년정도 사용했을 때의 파워 하이트의 마모된 정도와 유사하다. 또한 매 800회 마다 가속도계를 이용하여 계측하였다. 가속도계는 시트 하이트 시스템의 주변 부위를 집중적으로 분석하기 위하여 시트의 섹터기어, 토션 스프링 그리고 기어박스에 3축 가속도계를 각각 장착하였으며 총 두 개의 샘플 시트를 각각 내구 시험하였다.
시트가 하이트 모터에 의해 한 번 올라가고 내려왔을 때를 1회로 하여 총 6400회의 내구 시험을 실시하였다. 약 6000회의 내구 시험을 진행하게 되면 차를 약 10년에서 15년정도 사용했을 때의 파워 하이트의 마모된 정도와 유사하다.
이번 장에서는 시트에서 발생하는 BSR 소음을 평가하기 위해 사용한 두 가지의 시험법 중 먼저 가진 BSR 시험법에 대하여 기술하였다. Fig.
첫 번째 샘플 시트에서 발생하는 일정한 간격의 래틀및 스퀵 소음을 확인하였으며 또 다른 샘플에서도 유사한 소음이 발생하는지 확인해보고자 두 번째 샘플에 대한 시험을 진행하였다. 두 번째 샘플 역시 첫 번째 샘플과 동일한 100kg의 더미와 총 6400회의 내구 시험을 진행하였다.

대상 데이터

첫 번째 샘플 시트에서 발생하는 일정한 간격의 래틀및 스퀵 소음을 확인하였으며 또 다른 샘플에서도 유사한 소음이 발생하는지 확인해보고자 두 번째 샘플에 대한 시험을 진행하였다. 두 번째 샘플 역시 첫 번째 샘플과 동일한 100kg의 더미와 총 6400회의 내구 시험을 진행하였다.

성능/효과

[1] 가진 BSR 시험 시 시트의 복합적인 메커니즘에 의하여 저주파로 가진 하였을 때 고주파의 소음 성분이 발생하는 것을 확인하였다.
[3] 작동 BSR 시험법은 사이클 당 작동 전류, 음압, 가속도를 분석하여 작동관련 BSR을 효과적으로 분석할 수 있다.
6에 나타내었다. 계측 결과 상승 시 일정한 간격으로 총 14회의 스퀵 소음이 발생하는 것을 확인할 수 있었으며 하강 시에는 모터 소음 외의 특별한 소음은 발생하지 않았다. Fig.
3은 x축의 0Hz부터 100Hz까지 가진시킨 주파수에 대한 y축의 응답주파수에 대한 가진 내구 시험의 스펙트로그램(Spectrogram)이다. 그래프를 보면 약 50Hz로 가진하였을 때 응답 주파수는 약 4000Hz까지 매우 높은 고주파가 발생하는 것을 확인할 수 있다. 이는 저주파로 인한 공진이 시트의 복합적인 메커니즘에 의하여 서로 부딪혀 고주파의 공진이 발생할 수 있음을 확인하였다.
다만 특이점은 두 번째 샘플에서는 래틀 소음이 발생하지 않았으며 내구 초반 모터 소음 이외에는 어떠한 소음도 발생하지 않다가 내구 후반에 바로 스퀵 소음이 발생하였다. 또한 첫 번째 샘플에서는 상승 시 래틀및 스퀵 소음이 발생하였고 하강 시에는 소음이 발생하지 않았지만 두 번째 샘플에서는 상승 시에는 소음이 발생하지 않았으며 하강 시에 총 14회의 스퀵 소음이 발생하는 차이점을 보였다. 스퀵 소음은 주변 환경에 매우 민감하여 이러한 차이가 발생하였다.
5(a)는 각 사이클마다의 dB 값을 나타내었다. 사이클이 증가함에 따라 상승 시에는 약 17dB에서 22dB까지 하강 시에는 약 20dB에서 27dB까지 각각 5dB와 7dB 가량 증가하는 것을 확인하였다. 그래프 중간에 값이 감소되는 구간이 존재하는데 매 사이클마다 가속도계의 측정을 위해 중간에 하이트의 작동이 정지되며 또한 다른 여러 복합적인 요인이 작용하여 발생한다.
8(c)와 같이 컬러 맵에 나타내었다. 이렇듯 작동 내구 시험을 통해서 측정한 가속도 및 소음레벨로 사이클 당 BSR의 소음 유무 및 특성을 효과적으로 판별할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	BSR(Buzz, Squeak, Rattle)소음은 무엇으로 크게 대두되고 있는가?	자동차의 내부에는 엔진 및 파워트레인 등등 수많은 복합적인 메커니즘이 결합되어 구성되어있다. 특히 자동차의 BSR(Buzz, Squeak, Rattle)소음은 감성공학으로서 최근에 크게 대두되고 있다. 단일물체가 진동하여 발생하는 ‘윙윙’거리는 소리를 발생시키는 버즈(Buzz) 소음, 두 물체의 접촉마찰로 인하여 ‘끼익’ 하는 소리를 발생시키는 스퀵(Squeak) 소음과 두 물체가 서로 부딪히며 ‘딱딱‘ 거리는 충격음이 발생하는 래틀(Rattle) 소음이 있다.
	시트의 BSR 소음을 평가하기 위해서 Choi 외는 어떤 것에 대해 연구하였는가?	시트의 BSR 소음을 평가하기 위해 Choi 외는 다축 가진기를 이용하여 시트에 여러 방향으로 가진하여 발생하는 공진 주파수에 대해 연구하였으며[1], Kang은 시트의 리드 스크류에 대한 운동방정식을 세워 시트의 틸팅 각도에 따른 해석을 진행하였다.[2] 또한 Seo 등은 시트를 백색 잡음으로 가진시킨 후 발생하는 노이즈에 대한 기여도 평가를 실시하여 시트의 진통 특성을 확인하였다.
	자동차의 BSR는 어떤 소음을 의미하는가?	특히 자동차의 BSR(Buzz, Squeak, Rattle)소음은 감성공학으로서 최근에 크게 대두되고 있다. 단일물체가 진동하여 발생하는 ‘윙윙’거리는 소리를 발생시키는 버즈(Buzz) 소음, 두 물체의 접촉마찰로 인하여 ‘끼익’ 하는 소리를 발생시키는 스퀵(Squeak) 소음과 두 물체가 서로 부딪히며 ‘딱딱‘ 거리는 충격음이 발생하는 래틀(Rattle) 소음이 있다. 그중에 시트의 BSR 소음은 차량 필드클레임을 유발하는 주요 요인으로 제품의 메커니즘을 정교하게 만들 필요가 있다.

참고문헌 (8)

H. Choi, J. Nam, J. Kang, J. Park, "Investigation of BSR Noise characteristics in Seat Cushion-frame with respect to Vibration Durability Test Using Multi-simulator", KAIS, 2014 DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2014.15.8.4776
J. Kang, "Tilting Effect of Automotive Seat System on Squeak Noise", Transactions of the KSNVE, Vol.20, No.8, pp.577-582, 2010. DOI: http://dx.doi.org/10.5050/KSNVE.2010.20.6.577

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B. Seo, J. Jeong, G. Park, H. Kim, S. Park and J. Oh, "Evaluation of vehicle seat rattle noise using coherence function technique", Transactions of the KSNVE, Vol.21, No.8, pp.774-780, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.5050/KSNVE.2011.21.8.774

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S. Shin, C. Cheong, S. Jung, D. Kang, "A study on BSR Noise and Sound Quality Property for Vehicle Interior Module", Transactions of the KSNVE, Vol.22, No.6, pp.550-555, 2012. DOI: http://dx.doi.org/10.5050/KSNVE.2012.22.6.550

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S. Shin, C. Cheong, D, Kim, S. Jung, "Evaluation of BSR Noise Properties of Instrument Panel in a Vehicle", Transactions of the KSNVE, Vol.20, No.7, pp.644-650, 2010. DOI: http://dx.doi.org/10.5050/KSNVE.2010.20.7.644

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S. Shin, C. Cheong, S. Jung, "Experimental Evaluation of Buzz, Squeak and Rattle Noise of Vehicle Doors and Its Prevention", Transactions of the KSNVE, Vol.17, No.12, pp.1217-1222, 2007. DOI: http://dx.doi.org/10.5050/KSNVN.2007.17.12.1217

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J. Roger, O. Johan, R. Matti, "A new test track for automotive squeak and rattle (S&R) detection", Applied Acoustics, Vol.80, pp.79-85, 2014 DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.apacoust.2014.01.010

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V. G, C. Cook, A. Ali, "End-of-line inspection for annoying noises in automobiles: Trends and perspectives", Applied Acoustics, Vol.73, pp.265-275, 2012 DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.apacoust.2011.06.019

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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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