자동차진동

소개글

자동차진동에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 개요
(자동차 진동소음의 발생 및 전달 경로/자동차 진동의 종류/진동소음의 경로별 대책/진동발생과정)
2. 주요 부품별 진동 대책
(엔진/흡기계/배기계/현가장치)

본문내용

변경되었고 1950년대 이후로 현재와 같은 모터 구동방식으로 발전되었다. 와이퍼 모터가 달린 윈도 브러시 장치는 현재에도 전투기를 제외한 대부분의 항공기에 사용되고 있다.
와이퍼 모터의 소음특성은 공기전달경로를 송한 소음(공기전달소음)도 있지만 거의 대부분의 소음은 구조전달소음의 특성을 갖는 것으로 보고되고 있다. 와이퍼 모터는 동력을 생성시키는 모터부품과 윔(warm)기어, 2개의 카운터 기어(counter gear) 및 스퍼기어(spur gear) 등으로 구성된 기어부품들로 구성된다.
와이퍼 모터의 진동현상은 주로 모터와 차체간의 체결 부위를 통해서 차량의 실내로 전달되어 소음을 유발시키며 기어작동에 의한 진동은 체결부위 및 링크연결부위를 통해서 실내로 전달되어 소음을 발생시킨다. 와이퍼 모터의 진동수는 약 150, 250, 750 Hz 내외의 주파수 영역이 실내소음에 많은 영향을 미치는 것으로 파악되고 있다.
또한 와이퍼 모터 자체뿐만 아니라 와이퍼 링크 부위와 차체 간의 체결 고무의 특성이 실내소음에 매우 지배적인 영향을 끼친다. 따라서 와이퍼 링크와 연결부위의 유효적절한 강성조절이 필요하며 와이퍼 모터가 장착되는 차체(대시 패널의 벌크헤드 부위)의 강성보강이 필요하다. 또한 와이퍼 모터의 체결부위에 장착되는 고무 마운트의 진동 절연효과를 증대시킬 수 있다면 와이퍼 모터에 의한 실내소음의 저감 효과를 얻을 수 있다. 최근 시판되기 시작한 국산 고급차량에서는 와이퍼 모터와 링크를 아래 그림과 같이 모듈화하여 강건한 프레임을 통합해서 와이퍼 작동에 의한 구조전달소음을 최소화시킨 사례도 있다.
< 와이퍼 모터와 링크의 모듈화 사례 >
4) 동력조향장치
승용차량에서 동력조향장치는 주행과정보다는 차량 주차과정이나 저속주행과 같이 빈번한 핸들조향이 필요할 경우에 운전자에게 손쉬운 핸들링을 제공하기 위함이다. 따라서 엔진의 회전수는 거의 공회전에 가깝고 도로로부터의 외부 입력이나 바람소리등의 영향도 거의 없는 상태이기 때문에 동력조향장치의 펌프에서 발생하는 소음은 운전자와 탑승자에게 쉽게 인식 될 수 있다.
동력조향장치에서 발생되는 소음문제는 아래 그림과 같이 대부분 릴리프(relief) 밸브 소음이라하며 조향 휠(steering wheel)이 최대로 회전 했을 때 주로 발생한다. 이때에는 조향 랙(rack)의 스트로크 이동이 더 이상 불가능하게 되므로 펌프의 제어밸브가 바이패스(by-pass) 유로로 유체를 이동시킴으로써 유압상승을 저감시키는데 이때 바이패스 유로를 통해서 높은 압력의 유체가 빠른 속도로 이동함으로써 소음이 발생하게 된다.
< 동력조향장치의 구조 및 소음 발생 부위 >
동력조향장치에서 발생되는 릴리프 밸브소음의 저감을 위해서 제어밸브의 개선과 바이패스 통로의 소음저감방안이 강구 될 수 있지만 유압펌프를 동력원으로 하기 때문에 근원적인 해결책이라 할 수는 없다. 최근에는 배기가스의 저감, 연료절감 및 대체연료의 수단으로 전기자동차, 혼합형 전기자동차 및 연료전지 자동차의 개발이 가속화되고 있는 추세이다. 이러한 자동차에서는 엔진의 공회전 자체가 없기 때문에 유압펌프를 이용한 동력조향은 소멸될 처지이다. 따라서 국내에서도 전기모터를 이용한 조향장치가 장착된 차량이 시판되고 있다. 이를 일부 회사에서는 MDPS(Motor Driven Power Steering)라고도 하며 유압방식의 부품삭제로 경량화(3~4 kg내외)와 엔진의 부하저감(3~5% 내외)을 통해 연비향상을 꾀하고 있다. 최근에는 유압펌프를 엔진동력이 아닌 전용 전기모터로 구동시키는 차량도 시판되고 있다. 이러한 경향만 보더라도 동력조향장치는 엔진의 동력으로 구동되는 유압펌프에서 탈피하여 이제는 모터 구동에 의한 동력조향장치로 전환되는 과정임을 알 수 있다. 따라서 전기 자동차가 실용화될 시점에서는 릴리프 소음은 자동차 진동소음분야에서 더 이상 고려대상이 되지 않을 것으로 예상된다, 하지만 조향축에 모터가 장착됨으로 인하여 모터 구동소음이 운전자나 탑승자에게 불만의 소지가 될 우려도 있다.
5) 연료 공급장치
연료공급장치는 연료탱크와 그 내부에 장착되는 연료펌프, 연료 레일(fuel rail) 및 증발 가스 포집장치(canister) 등으로 구성된다, 연료로 채워진 연료탱크 내부에 위치한 연료펌프의 작동과정에서 유발되는 높은 주파수의 소음이 탑승객(특히 뒷좌석에서)에게 인지되어 불만사항이 될 수 있다. 이는 과거 엔진소음이나 실내소음에 의해 차폐되었던 연료 공급장치의 소음이 최근 차량의 정숙성이 크게 향상되면서 부각된 것이라고 볼수 있다. 공급장치 중에서 가장 지배적인 영향을 끼치는 연료펌프와 연료탱크에 대해 알아보면 다음과 같다.
연료펌프는 전자제어 분사방식의 가솔린 엔진에서 분사장치에 공급되는 연료를 유효한 압력으로 송출하는 부품으로 아래그림의 (a),(b)와 같이 전기모터에 의해 구동되는 터빈방식의 임펠러가 내부에 장착되어 있다. 또한 아래그림의 (c)와 같이 압력조절기, 센더 게이지(sender gauge), 연료필터 등과 함께 모듈방식으로 제작외어 연료탱크 내부에 장착된다. 연료펌프의 회전수가 대략 7,200 rpm을 상회하고 연료를 가압시키는 임펠러의 날개 깃(blade)이 50개 내외이므로 연료펌프 작동과정에서 6,000~7,000 Hz의 높은 주파수 영역에서 작지만 날카로운 소음이 발생하게 된다.
< 연료펌프의 내부구조와 연료펌프 모듈 >
연료펌프가 아래그림과 같이 연료탱크 내부에 위치하므로 연료탱크에 채워진 연료량에 따라서 연료탱크 외부로 방사되는 소음레벨과 주파수 특성이 변화될 수 있다. 특히 연료탱크는 뒷좌석 승객의 시트 아랫부분에 위치하므로 뒷 좌석 승객의 귀에 높은 주파수의 소음으로 인식 될 수 있다. 연료 공급장치의 소음을 억제하기 위해서는 연료펌프의 임펠러를 부등(不等) 피치 방식으로 개선시키고 펌프의 회전수를 높이는 방안이 효과적이지만 연료송출의 맥동이 발생할 우려가 있다. 또한 연료탱크 내부의 연료유동에 의한 소음(sloshing noise)에 대해서도 적절한 중간 막(baffle)을 고려한 대책안이 강구되어야 한다.
< 연료탱크 및 내부에 장착되는 연료펌프 모듈 >

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