타이어 진동 해석 결과와 차량 공명음과의 상관 관계 연구

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확장요약문

타이어 공명음 시뮬레이션을 위해 2D Axisymmetric 모델에 Inflation Pressure 를 부여한 뒤 이를 Revolve 시켜 타이어와 내부 Air Cavity, Rigid Wheel 을 포함한 3 차원 유한요소 모델을 생성하였다. 이후 Static Deflection, Steady-State Transport, Linear Dynamic Substructure 기반의 Steady-State Dynamics 해석을 순차적으로 수행하였다.

Loaded J2710: 타이어를 대상으로 Inflation Pressure , Loading 를 부여하고 Spindle 과 Footprint를 고정(6 DoF 구속)한 상태에서 Top Vertical Excitation(1mm)에 따른 Spindle Reaction Force 를 도출하였다. No Air 조건 및 Air density 변경을 통해, 공명음 주파수 이동 현상 및 이에 따른 민감도를 분석하였다. 이 결과를 이용하여 타이어 진동 특성과 공명음 상관성 분석을 진행하였다. Non-Rolling 조건에서 공명음 Peak Level 이 타이어 구조의 Force Transmissibility 특성과 밀접하게 관련되어 있음을 확인하였으며, 이를 공기압을 변경한 시험 결과를 통해서 추가 검증하였다. 다음으로 Loaded J2710 조건에서 Rolling 조건의 해석을 수행하였으며, 이 결과와 Non-Rolling 해석 결과를 비교하여 회전 여부에 따른 공명음 Peak Level 의 변화 특성을 확인하였다. 향후 실차와의 상관성 평가에는 공명음 Peak Level 을 사용하였다.

Blocked Force: Rolling 조건에서 Footprint 의 6 DoF 변위 및 회전 가진(Vertical, Longitudinal, Lateral Displacements 및 Aligning, Rolling, Overturning Rotations)에 대한 Spindle 의 Z 방향 응답 Force 를 구하고, 공명음 주파수 대역의 Band RMS 값을 산출하여, 실차와의 상관성 평가에 사용하였다.

끝으로 타이어 구조 검증 스펙을 제조 후 실차 시험을 수행하였으며, 해석 결과와의 상관성을 평가해 보았다. 검증 스펙 구성은 타이어 주요 구조 인자가 조합된 총 6 종의 검증 스펙(Spec A ~ Spec F)을 구성하였다. 실차 시험과 해석 파라미터 비교를 위해 실차 주행 시험을 수행 후, 실내 소음 스펙트럼으로부터 공명음 대역의 RMS 값을 추출하였다. 이후 시뮬레이션(Loaded J2710 및 Blocked Force)에서 도출된 해석 파라미터와 비교한 결과, 실차 공명음 레벨 변화( 단위의 편차)과 높은 상관성(R² 0.8)을 나타냄을 확인하였다.