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한국형 전술차량 제동 시 차체 떨림 개선에 관한 연구
A Study on the Improvement of Brake Judder in Korean Light Tactical Vehicles 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.21 no.6, 2020년, pp.432 - 439  

김성곤 (국방기술품질원) ,  김선진 (국방기술품질원) ,  신철호 (국방기술품질원) ,  윤성호 (국방기술품질원)

초록
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제동력 향상을 위해 인 보드 브레이크 시스템이 적용된 한국형 전술차량 일부 운용 부대에서 제동 시 차체 떨림 현상인 브레이크 저더가 확인되었다. 차량 제동 시 발생되는 심한 진동은 주행 안정성을 저하시키며 나아가 사고로 이어질 수 있다. 이를 방지하기 위해 본 연구에서는 브레이크 저더가 확인된 차량을 대상으로 고장 분석을 통해 근본원인을 분석하고, 나아가 진동 전달 메커니즘 분석을 통해 진동의 주요 전달 경로를 파악함으로써 개선 가능 인자를 도출하였다. 분석 결과 전술차량에서 확인된 제동 시 차체 떨림은 냉간 저더 현상으로 브레이크 디스크의 과도한 흔들림 조건에서 녹 및 이물유입에 따라 디스크 두께 변동이 증가하여 발생됨을 확인하였다. 또한 이러한 진동은 전달계에 대한 구조 개선을 통해 저감할 수 있음을 확인하였다. 이에 본 연구에서는 각각의 인자들에 대해 개선 방안을 제시하고, 비교시험을 통해 검증함으로써 그 효과성을 확인하였다. 끝으로 본 연구를 통해 도출된 개선안은 차기 군용차량 개발 시 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Brake judder has been identified in some operating military units of Korean Light Tactical Vehicles(KLTV) with In-board brake systems to improve braking performance. Severe vibration generated while driving the vehicle may reduce the KLTV's driving stability and further lead to accidents. For the pr...

주제어

표/그림 (14)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 마지막으로 진동 전달 메커니즘 분석을 통해 확인된 차축 마운팅 구조 변경을 통해 디스크에서 발생된 소음과 진동이 운전석까지 직접적으로 전달됨을 개선하고자 하였다. 먼저 Fig.
  • 먼저 커버 적용 위치 선정을 위해 브레이크 디스크 표면으로 이물 유입이 가능한 전·후·좌·우 위치에 커버를 설치하여 최적화된 방안을 도출하고자 하였다.
  • 본 논문에서는 한국형 전술차량에서 발생된 제동 시 차체 떨림 현상에 대해 부대별 다양한 고품을 회수하고 고장 분석을 통해 발생 원인을 분석하였다. 또한 진동전달 메커니즘 분석을 통해 주요 소음·진동 전달 경로를 파악하였다.
  • 본 논문에서는 한국형 전술차량에서 확인된 브레이크 저더 현상에 대해 고장 분석 및 진동 전달 메커니즘 분석을 통해 발생 근본원인을 알아보고, 개선인자를 도출하였다. 개선 인자들에 대해서는 각각의 품질향상 방안을 수립하고, 시험을 통해 유효성을 검증하였다.
  • 브레이크 디스크의 단면이 넓을수록, 마찰계수가 낮은 패드를 적용할수록 저더 감소에 효과적이다. 이러한 저더 발생 인자별 영향성을 고려하여 본 연구에서는 군용 차량에 적용 가능한 개선안을 제시하고자 한다. 인자별 개선 안은 차량 총중량 및 공간적 제약성을 고려하여 도출하고, 개량형 데이터 확보가 가능한 검증시험을 통해 최적화된 안을 선정한다.
  • 등의 연구에서 브레이크 마찰재 온도가 350도 이상 조건에서 디스크 마모가 2배 이상 향상되며, 제동 토크는 변화 없이 일정하게 유지됨을 실험적으로 제시하였다[10]. 이에 본 연구에서는 규격에 명시된 염수분 무시험 및 제동시험을 통해 내식성에 대한 개선효과를 검증하고자 하였다. 그 결과 염수분무시험에서는 기존 0.
  • 브레이크 저더에 대한 기존 연구는 디스크 흔들림, DTV 및 차량 제동시간, 페달 답력 변화 등 저더 발생 인자들이 차체 떨림에 끼치는 영향에 대한 실험적, 해석적 연구이거나, 떨림 현상이 확인된 브레이크 디스크에 대한 고장 사례 분석 등이 지배적이다[7-9]. 이에 본 연구에서는 우리군의 전술차량에서 확인된 저더 현상에 대해 원인규명을 위한 고장 분석뿐만 아니라 개선방안을 도출하고 효과성을 확인함으로써, 보다 실질적인 개선 사례 연구가 되고자 한다.
  • 지금까지 전술차량에서 발생된 브레이크 저더 현상에 대한 고장 분석 및 진동 전달 메커니즘 분석 결과를 기술하였다. 이를 정리하면 전술차량에서 확인된 제동 시 차체 떨림 현상은 냉간 저더(Cold Judder)로 ①브레이크 디스크의 과도한 흔들림 조건(주인자)에서 ②녹 및 ③이물 유입에 따른 DTV 증가(가속인자)로 발생됨을 확인하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
브레이크 저더란? 제동력 향상을 위해 인 보드 브레이크 시스템이 적용된 한국형 전술차량 일부 운용 부대에서 제동 시 차체 떨림 현상인 브레이크 저더가 확인되었다. 차량 제동 시 발생되는 심한 진동은 주행 안정성을 저하시키며 나아가 사고로 이어질 수 있다.
소음과 진동은 주파수에 따라 어떻게 구분되는가? 차량에서 발생되는 브레이크 소음 및 진동은 민간 차량에서도 흔히 발생되는 현상으로 다양한 이론적, 실험적 연구가 이루어져 왔다. 이러한 소음과 진동은 주파수에 따라 스퀄(squeal), 모운(moan), 그로운(groan) 소음, 저더(judder) 등으로 구분할 수 있으며[1-2], 특히 차량 제동 시 발생되는 600Hz 이하 저주파수 영역의 진동을 브레이크 저더라고 한다. 브레이크에서 발생되는 이상 소음 및 진동은 디스크 두께 변동(DTV: Disc Thickness Variation, 이하 DTV) 에 의해 브레이크 토크 변동(BTV: Brake Torque Variation)이 발생되고 전달 경로를 통해 차량의 운전석까지 전달된다[3-4].
In-board형 브레이크 시스템의 장점과 단점은? 한국형 전술차량은 운용 환경 및 전술 도로 특성을 고려하여 높은 지상고 확보가 가능하며 제동력이 우수한 In-board형 브레이크 시스템이 적용되었다. 일반적인 브레이크에 비해 제동력은 뛰어나나 공간적 제약으로 인해 서비스 작업성이 불리하고, 디스크 표면에 진흙 등 이물 유입이 쉬운 단점이 있다. Fig.
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참고문헌 (10)

  1. A. V. Vries, M. Wag, "The Brake Judder Phenomenon", SAE International Congress and Exposition, Detroit, SAE 920554(SP-914), pp.25-33. Feb. 1992. 

  2. X. Xu, H. Winner, "Experimental Investigation of Hot Judder Characteristics in Passenger Cars", Euro Brake, EB2015-VBN-006, 2015 

  3. F. B. Jardim, A. Tamagna, "Study of the Relationship between DTV, BTV and BPV over Judder-Type Vibration of Disc Brake Systems", SAE Technical Paper, 2010-01-1694, Oct. 2010. DOI: http://doi.org/10.4271/2010-01-1694 

  4. J. H. Kim, D. H. Yoo, Y. J. Kang, "The Optimal Design of Suspension Module for Brake Judder Reduction", The Korean Society of Mechanical Engineers Spring Conference, pp.2895-2900, May 2007. 

  5. S. H. Kim, S. S. Cho, J.H. Lee, "A Study for High Speed Judder Evaluation on Brake System", Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol.23, No.6, pp.485-494, Jun. 2013. DOI: http://dx.doi.org/10.5050/KSNVE.2013.23.6.485 

  6. C. D. Cho, M. G. Kim, H. J. Cho, "The Origin and Effect of Hot Spot Phenomena on Judder Vibration in Automotive Disk Brake", Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol.16, No.8, pp.886-892, Aug. 2006. DOI: http://doi.org/10.5050/KSNVN.2006.16.8.886 

  7. I. M. Hong, W. S. Lee, J. S. Lee, "An Experimental Study on Brake Judder of Braking on Vehicle", Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol.12, No.5, pp.338-345, May 2002. DOI: http://doi.org/10.5050/KSNVN.2002.12.5.338 

  8. S. W. Youn, M. C. Han, "Study on Brake Judder Caused by Disc Runout and Disc Thickness Variation", Transaction of the Korean Society of Automotive Engineers, Vol.7, No.2, pp.378-386, Feb. 1999. 

  9. H. H. Moon, "A Study for Failure Examples of Brake Judder with Abnormal Vibration of Disc Brake", Journal of the Korean Institute of Gas, Vol.20, No.1, pp.40-45, Feb. 2010. DOI: http://dx.doi.org/10.7842/kigas.2016.20.1.40 

  10. M. L. Holly, L. DeVoe, J. Webster, "Ferritic Nitrocarburized Brake Rotors", SAE Technical Parer, 2011-01-0567, Apr. 2011. DOI: http://doi.org/10.4271/2011-01-0567 

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