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차량용 시트 리클라이너 기어의 동적 해석
A Study on the Dynamic Analysis of Recliner Gear for Vehicle Power Seats 원문보기

한국기계가공학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, v.16 no.6, 2017년, pp.15 - 20  

김성육 (공주대학교 일반대학원 기계공학과) ,  이정빈 (공주대학교 일반대학원 기계공학과) ,  김기선 (공주대학교 기계자동차공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study analyzed the load change of the gear generated by the operation of the vehicle recliner through Finite Element Analysis. The basic model of the recliner used was a commercial product, and the effect of the seat frame was excluded. The load conditions applied to the recliner were set consi...

주제어

#파워 시트   #리클라이너   #기어   #물림률   #동역학  

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

제안 방법

  • 이로 인해 이상 진동이 발생할 경우 채터링 소음까지 유발하게 된다. 따라서 본 연구에서는 차량용 파워 리클라이너 기어에 대한 동적 해석을 실시하여 주기적인 하중 변화 및 불안정한 하중 변화에 대한 분석을 실시하였다. 우선 해석에 사용된 리클라이너의 기본 모델은 상용품을 적용하였으며, 시트 쿠션 프레임에 대한 영향은 제외하였다.
  • 본 연구는 차량용 파워 리클라이너의 작동 시 발생하는 기어의 부하량 변화에 대한 동적 해석을 실시하였으며, 다음과 같은 결론을 도출하였다.
  • 실제 파워 시트에서 리클라이너의 DC 모터 회전속도는 약 20rpm, 캠의 1 회전 당 시트 백 프레임이 움직이는 각도는 약 10° 이며, 본 연구에서는 시트백 프레임이 수직상태에서 30°만큼 뒤로 젖혀지는 조건을 적용하였다.

대상 데이터

  • Fig. 1과 같이 차량용 파워 리클라이너는 캠, 웻지, 드라이 부쉬, 기어 휠, 기어 림, 그 외에 이들을 감싸고 있는 커버와 하우징, 마지막으로 모터의 동력을 전달하는 로드로 구성된다. 캠은 기어 림의중심부에 위치한 버(burr)의 동심원상에 결합되어있으며 드라이 부쉬는 기어 휠 중심부에 결합되어있다.
  • 각각의 부품에 대한 절점과 요소수는 Table 1에 나타내었다. 재료 물성은 기어 림과 기어 휠에 SCM415, 나머지는 모두 일반 구조용 강을 적용하였으며 Table 2에 작성하였다.

데이터처리

  • 리클라이너의 작동 해석을 위하여 실제 리클라이너 모델을 3D로 설계하였으며, 상용 프로그램인 Ansys 14.0을 사용하여 동적 해석을 수행하였다. 우선 하중 조건은 Fig.

이론/모형

  • 즉, 시트 백 프레임이 수직 상태에서 30° 하강하는 조건을 구현하였다. 접촉 조건은 Penalty method를 이용하였으며 Coulomb 마찰계수 0.15를 적용하였다[6].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
파워시트의 편의 기능은 무엇이 있는가? 최근 자동차용 시트는 탑승자의 안전은 물론 다양한 편의 기능을 제공하는 파워시트가 점차 보편화되고 있다[1]. 파워시트의 편의 기능은 대부분 전동을 이용한 구동 메커니즘을 가지며, 시트 어저스터(Seat adjuster), 리클라이너(Recliner), 틸트(Tilt), 헤드레스트(Headrest), 럼버 서포트(Lumbar support) 등 과 같이 좌석의 위치와 자세를 조절해주는 기능을수행하게 된다. 그러나 이와 같은 다양한 구동 메커니즘으로 인해 과거 매뉴얼 시트에서 발생하지않았던 작동 소음과 진동에 대한 필드 클레임이 매년 증가하는 추세이다[2].
리클라이너는 어떻게 구성되는가? 이를 개선하기 위해, 초기설계 단계에서부터 CAE(Computer-Aided Engineerin g)를 적극 활용하여 시트의 구조와 구동 메커니즘에 대한 정적 및 동적 시스템 분석을 수행하고 있다[3]. 리클라이너는 시트의 백 프레임 각도를 조절하는 핵심 부품이며, 일반적으로 DC 모터, 기어 휠(Gear wheel), 기어 림(Gear rim), 캠(Cam), 로드(Ro d), 웻지(Wedge), 드라이 부시(Dry bush), 스프링(Spr ing), 커버(Cover), 하우징(housing)과 같은 부품으로구성된다. 리클라이너의 작동 소음은 주로 300~800 Hz의 주파수 영역에서 발생하며, 대부분의 소음은모터, 기어, 마찰, 그리고 채터링(Chattering)이다[4].
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참고문헌 (7)

  1. Kim, S. Y., Jeon, O. H. and Kim, K. S., "A Study on the Abnormal Noise Characteristics for Moving Device of Automotive Power Seat," International Information Institute(Tokyo), Vol. 20, No. 5(B), pp. 3667-3674, 2017. 

  2. Kim, S. Y., Jeon, O. H. and Kim, K. S., "A Study on the Experimental Analysis of Noise from Vehicle Power Seat Slide Rail," International Journal of Control and Automation, Vol. 9, No. 3, pp. 133-142, 2016. 

  3. Lee, D. J., Park, C. S., Lee, K. T., Kim, S. B and Kim, H. Y., "Evaluation of Static/Dynamic Structural Strength for Automotive Round Recliner," Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, Vol. 13, No. 1, pp. 140-146, 2005. 

  4. Kim, J. M., "Design Study of an Automotive Seat Recliner," Doctor of Philosophy, Inha University, Republic of Korea, 2016. 

  5. Worldwide Engineering Standard, "Laboratory Evaluation of Power Seat Sounds" General Motors Worldwide, pp. 1-3, 2011. 

  6. Choi, J. H., "Experimental and Finite Element Approach for the Design of a High Stiffness Round Recliner," Master, Kangwon National University, Republic of Korea, 2006. 

  7. Kim, K. S., Park, B. H., Seo, K. S., "Analysis of Noise/Vibration and Visualization by Driving Parts of Power Seat for Vehicle," Regional Innovation Center Project Final Report, Ministry of Trade, Industry & Energy, pp. 1-10, 2014. 

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