타이어에 기인한 차실 내부 도로소음의 진동-음향계 모델링에 관한 연구

Abstract

정량적인 도로소음 예측에 관한 연구는 타이어-노면 충돌에 의해 타이어에 입력되는 힘의 측정의 어려움과 전달경로의 복잡함으로 인해 차량 NVH분야에서 오랫동안 연구되어온 도전적인 과제로서, 본 논문에서는 회전하는 타이어과 측정된 노면 프로파일의 접촉에 의한 타이어 선단부 충격기구와 진동-음향 전달경로의 모형화를 고려하여 정량적인 구조기인 도로소음을 예측 모형을 제안하였다. 구조기인 도로소음을 예측하기 위해서는 측정된 노면 프로파일에 대한 분석, 타이어-노면 충돌의 역학적 모형과 구조기인 도로소음의 전달경로에 대한 모형이 필요하다. 본 논문에서는 Hertzian 충격 이론을 이용하여 타이어 회전속도에 따른 타이어-노면 충돌에 의한 최대 충격력을 모형화하고 타이어 선단부에서 측정된 충격력의 감쇠 신호를 이용하여 최대 충격력의 지속시간을 모형화하였다. 이렇게 모형화된 충격력은 타이어가 지면과 접촉하는 형상을 고려하여 타이어 폭 방향으로 부분을 나누어 각각 다른 공간적 위상차를 가지고 랜덤하게 입력된다고 모형화하였다. 구조기인 도로소음의 전달경로는 실험에서 측정된 진동-음향 전달함수로서 타이어 선단부에서 차축까지의 전달함수와 차축에서 차량내부까지의 전달함수로 나누어 지며, 타이어 선단부 가진의 어려움을 해결하고자 첫 번째 전달경로를 구할 때는 상반성의 원리를 이용하였다. 본 연구에서 제안한 도로소음 예측모형을 통해, 타이어와 휠이 도로소음에 미치는 영향을 파악할 수 있었고 타이어 선단부 반경방향 충격력이 도로소음에 지배적인 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 반무향실에서 샤시다이나모미터를 구동하여 측정한 소음과 비교하여 예측된 소음은 80, 400, 500 Hz 1/3-옥타브 밴드를 제외한 500 Hz까지 5 dB이내로 실제 소음을 잘 예측하고 있다.