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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박규해
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 전남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
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브레이크는 운전자의 안전에 직접적인 영향을 주는 주요한 부품 중 하나이다. 이러한 브레이크에서 발생하는 소음은 자동차 산업에서 해결해야하는 심각한 문제 중 하나이다. 미국에서 발행되는 J.D.Power 잡지에서 브레이크에 대한 소비자 불만사항 중 60% 이상이 브레이크 소음으로 인한 문제이다. 브레이크 소음은 여러 가지가 있으며 주파수에 따라 구분을 하고 있다. 1kHz 이하의 브레이크 소음에는 저더(Judder), 문(Moan), 크립 그로운(Creep groan) 소음 등이 있으며, 1~16kHz사이에서 발생하는 소음을 스퀼 소음이라 명명한다. 여러 제동소음 중 스퀼 소음은 사람이 가장 민감한 주파수 영역 대인 2~5 kHz에서 발생하여 다른 브레이크 소음보다 더 큰 불쾌감을 초래하며, 운전자뿐만 아니라 주변의 보행자에게도 영향을 준다.
브레이크 소음을 저감하기 위한 연구는 주로 차량 브레이크 시스템의 형상을 변경하거나, 재료의 특성변화를 이용하였으나 최근에는 제어 기법을 이용하여 브레이크 소음을 저감하기위한 방법이 연구되고 있다.
본 연구에서는 다양한 실 제동상황에서 압전체를 이용한 디더 제어를 통해 브레이크 스퀼 소음을 저감하고 그 효용성을 검증하였다. 디더 제어는 능동 소음제어로 대상 시스템에 디더 신호를 적용하여 비선형성을 안정화하는 제어기법이다. 이때 디더 신호는 시스템 거동과 관계없는 임의 신호이기 때문에 랜덤 및 정현파 등 다양한 형태의 신호가 디더 제어에 사용될 수 있다. 또한 디더 제어는 개루프 제어 방법으로 빠른 응답성을 가지며 피드백 시스템이 요구되지 않기 때문에 제어장치를 간단하게 구성할 수 있다. 디더 제어 적용을 위해 압전체를 구동기로 사용하는 모듈을 개발하였으며, 개발된 모듈은 브레이크 시스템 내 실린더에 장착하였다.
우선 디더 제어에 의한 마찰 소음 저감의 효용성을 확인하기 위해 핀 온 디스크 시스템을 구축하여 실험을 진행하였다. 실험결과 핀 온 디스크 시스템의 마찰 특성 변화로 인해 스퀼 소음이 약 10 dB 이상 저감됨을 확인할 수 있었다.
핀 온 디스크 시스템에서 디더 제어의 효용성을 확인한 이후, 브레이크 다이나모메타 시스템을 구축하여 실제 브레이크 시스템에서 디더 제어를 이용하여 브레이크 소음 저감 실험을 진행하였다. Drag조건 뿐만아닌 다양한 제동 상황을 모사하여 실험을 진행하였으며, 간혈적인 제동이 아닌 지속적인 제동 상황에서 통계학적으로 효용성을 검증하였다. 브레이크 다이나모메타에서 장시간 제동실험 수행 후 소음을 통계학적으로 분석한 결과, 소음발생 빈도 (52%) 및 크기 (7 dB )가 감소함을 확인하였다. 이를 통해 디더 제어의 브레이크 시스템에 적용 가능성을 확인하였으며, 디더 제어는 마찰 특성을 변화시키기 때문에 스퀼 소음 외 다른 종류의 브레이크 소음 저감에도 적용 가능 할 것으로 판단된다.
브레이크 소음을 저감하기 위한 연구는 주로 차량 브레이크 시스템의 형상을 변경하거나, 재료의 특성변화를 이용하였으나 최근에는 제어 기법을 이용하여 브레이크 소음을 저감하기위한 방법이 연구되고 있다.
본 연구에서는 다양한 실 제동상황에서 압전체를 이용한 디더 제어를 통해 브레이크 스퀼 소음을 저감하고 그 효용성을 검증하였다. 디더 제어는 능동 소음제어로 대상 시스템에 디더 신호를 적용하여 비선형성을 안정화하는 제어기법이다. 이때 디더 신호는 시스템 거동과 관계없는 임의 신호이기 때문에 랜덤 및 정현파 등 다양한 형태의 신호가 디더 제어에 사용될 수 있다. 또한 디더 제어는 개루프 제어 방법으로 빠른 응답성을 가지며 피드백 시스템이 요구되지 않기 때문에 제어장치를 간단하게 구성할 수 있다. 디더 제어 적용을 위해 압전체를 구동기로 사용하는 모듈을 개발하였으며, 개발된 모듈은 브레이크 시스템 내 실린더에 장착하였다.
우선 디더 제어에 의한 마찰 소음 저감의 효용성을 확인하기 위해 핀 온 디스크 시스템을 구축하여 실험을 진행하였다. 실험결과 핀 온 디스크 시스템의 마찰 특성 변화로 인해 스퀼 소음이 약 10 dB 이상 저감됨을 확인할 수 있었다.
핀 온 디스크 시스템에서 디더 제어의 효용성을 확인한 이후, 브레이크 다이나모메타 시스템을 구축하여 실제 브레이크 시스템에서 디더 제어를 이용하여 브레이크 소음 저감 실험을 진행하였다. Drag조건 뿐만아닌 다양한 제동 상황을 모사하여 실험을 진행하였으며, 간혈적인 제동이 아닌 지속적인 제동 상황에서 통계학적으로 효용성을 검증하였다. 브레이크 다이나모메타에서 장시간 제동실험 수행 후 소음을 통계학적으로 분석한 결과, 소음발생 빈도 (52%) 및 크기 (7 dB )가 감소함을 확인하였다. 이를 통해 디더 제어의 브레이크 시스템에 적용 가능성을 확인하였으며, 디더 제어는 마찰 특성을 변화시키기 때문에 스퀼 소음 외 다른 종류의 브레이크 소음 저감에도 적용 가능 할 것으로 판단된다.
목차
제 1 장 서 론 11.1 서론 11.2 연구 내용 31.3 연구 공헌 4제 2 장 이론 소개 52.1 디더 제어 52.2 시뮬레이션을 통한 디더 제어의 효용성 검증 6제 3 장 디더 제어를 통한 브레이크 스퀼 노이즈 저감 123.1 핀온디스크 시스템 123.1.1 스텍형 압전 모듈 실험 장치 123.1.2 스텍형 압전체를 이용한 디더 제어 163.1.3 디더 신호 최적화 183.1.4 패치형 압전 모듈 실험장치 233.1.5 패치형 압전체를 이용한 디더 제어 243.1.6 압전체를 이용한 션트 뎀핑 실험 273.2 브레이크 다이나모메타 실험 333.2.1 압전 모듈 353.2.2 랩스케일 브레이크 다이나모메타 실험 413.2.3 Trelleborg사 브레이크 다이나모메타 실험 45제 4 장 연구 결론 584.1 연구 결론 584.2 연구 공헌 594.3 향후 계획 59참고문헌 60영문초록 64
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