KR101976859B1 - 자동차 도어 평가 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 도어 평가 방법에 관한 것으로서, 종래와 같이 실차 상태의 시험 평가 결과만으로 실러 처리 및 도장 처리 등을 포함하는 도어 수정 과정과 시험 과정을 반복적으로 시행해야 했던 문제점, 및 그로 인해 발생하는 추가적인 노력과 공수, 시험 비용을 줄일 수 있는 자동차 도어 평가 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위하여, 컴퓨터 시스템의 분석 프로그램상에서 미리 정해진 닫힘 재현 모델에 적용할 도어 모델의 패널 형상 및 두께, 패널 소재의 물성을 포함하는 정해진 파라미터 값을 입력하는 단계; 상기 분석 프로그램상에서 닫힘 재현 모델을 이용한 정해진 운용 프로세스에 따라 도어 닫힘시 도어에 생기는 에너지 변형량의 총합에 해당하는 변형 에너지의 양을 주파수 응답 함수를 통해 구하는 단계; 상기 단계에서 구해진 변형 에너지량을 분석하여 설계된 도어 패널에서의 변형 정도를 분석 및 평가하고, 도어 패널상에서 에너지 변형량을 기준으로 하여 문제 부위를 확인하는 단계; 분석 프로그램상에서 확인된 문제 부위에 대하여 보완재를 가상으로 적용하여 보완 처리하는 단계; 및 보완 처리된 설계 내용에 따라 도어를 제작하여 실차 상태에서의 도어 닫힘 평가를 수행하는 단계;를 포함하는 자동차 도어 평가 방법이 개시된다.

Description

자동차 도어 평가 방법{Analysis method for door of vehicle}

본 발명은 자동차 도어 평가 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도어 설계 단계에서 전산 시뮬레이션을 통해 선행적으로 수행하는 분석 및 보완 과정을 포함하는 자동차 도어 평가 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 주행성능이 뛰어날 것이 요구되지만, 자동차를 설계 및 개발함에 있어서 안전성이나 내구성, 소음, 진동 등도 반드시 고려해야 하는 중요한 요소가 된다.

이에 자동차 제조사는 신차를 개발할 때 안전성, 내구성, 소음, 진동 수준 등을 검증하기 위한 다양한 시험 평가를 수행하며, 시험 평가시에 일정한 기준을 마련하여 기준에 합당한지의 여부에 따라 완성도를 체크하고, 기준을 만족하지 못할 경우 수정 및 재시험을 통하여 문제점을 개선하게 된다.

일례로, 도어의 개폐음은 일반 구매자들이 차를 처음 접하고 평가하는데 있어서 가장 중요한 첫인상을 심어주게 되며, 소비자의 구매욕구 및 차량 품질을 결정짓는 중요한 역할을 한다.

따라서, 차량 개발 단계에서 도어에 대한 각종 시험 평가를 수행하고 있으며, 안전성 검증을 위한 충격시험과 더불어 작동시의 성능, 즉 개폐감이나 개폐음과 같은 개폐성능(특히, 닫힘성능)을 포함하여 도어 부속품들의 각종 성능을 시험 평가하여 검증을 수행하고, 검증 단계에서 문제가 발생한 경우 수정 후 다시 검증하여 문제점을 개선하게 된다.

통상 도어의 닫힘성능을 평가함에 있어서는 도 1에 나타낸 바와 같이 도어를 설계하고 제작한 뒤 도면 실차 일치 확인 평가와 닫힘음 측정 및 분석, 평가 등의 과정을 거치게 된다.

이때, 도면 실차 일치 확인 평가에서는 제작된 도어와 실차 간의 실링 갭(sealing gap)을 측정한 뒤 실제 스펙(SPEC.)과의 차이 유무 및 정도를 파악하여 문제가 없는지를 확인하는 과정 등을 진행한다.

또한 도어의 닫힘음을 측정 및 분석, 평가하는 과정에서는 도어 래치 주변의 규정 거리 이내에 마이크로폰을 설치함과 더불어, 도어의 닫힘속도를 측정할 수 있는 속도계 등의 센서를 설치하고, 이어 무향실에서 소정의 닫힘속도(m/sec) 조건으로 닫힘음을 측정한 뒤, 측정된 닫힘음을 분석 및 평가하게 된다.

닫힘음 분석 및 평가를 위한 방법으로는 도어 닫힘시에 측정된 음압 세기(dB) 또는 음색 등을 분석하는 방법이 있으며, 음색 평가를 위한 방법으로는 측정된 도어 닫힘음에 대한 FFT 분석(FFT:Fast Fourier Transform)을 이용하는 방법 등이 알려져 있다.

한편, 최근 차량의 내외장 감성품질 요구 수준이 높아짐과 동시에 중량에 대한 중요성이 함께 부각되고 있으며, 아직 도어의 경우에는 감성품질 요구 수준과 중량에 대한 고민 없이 설계 및 평가가 이루어지고 있는 것이 현실이다.

또한 상기한 바와 같이 실차 상태에서 도어가 닫힐 때 떨림 소음을 측정 및 평가하는 수준에 그치고 있는바, 도어 닫힘 평가에 대한 근본적인 개선이 요구되고 있는 실정이다.

도어의 경우 닫힘음 등의 수준이 디자인과 큰 연관성을 가지는데, 도어 설계 적용시에 디자인이 전혀 반영되지 않고 기존 차량의 레이아웃(lay-out) 수준으로 설계를 하고 있기 때문에 고질적으로 문제가 발생하고 있다.

이를 해결하기 위해서는 상기한 실차 평가 이전에 전산 시뮬레이션 등을 이용하여 닫힘 성능에 대한 선행적인 평가를 수행하고, 이를 통해 도어 패널 등의 정확한 문제 부위를 파악한 뒤 도어 설계 및 제작시에 반영 및 개선하는 것이 필요한데, 종래에는 이러한 선행적 평가를 수행하기 위한 기술이 제시된 바 없다.

특히, 하기 표 1은 종래의 도어 닫힘 측정 결과를 나타내는 것으로, 종래의 도어 닫힘 평가 방법에 따르면, 실차 상태의 닫힘음에 대한 음색 및 음압 세기(dB)를 측정하여 평가하므로 도어 설계 및 개발 단계에서부터 해결방안을 반영하여 문제를 개선하는데 어려움이 있다.

그리고, 종래의 도어 닫힘음 측정 결과로 얻어지는 음압 세기(dB)는 닫힘 특성을 표현하는데 무리가 있고, FFT 데이터(도 9의 FFT 그래프 참조)를 이용한 음색 평가의 경우 도어 모델 특성에 따라 변화가 있으므로 단순 비교가 힘들뿐만 아니라 평가 결과를 수치상으로 표현하기가 어렵다.

또한 음색의 경우 도어의 닫힘성을 판단하는데 연관성이 비교적 적으며, 실제 CR지(Consumer Report)의 평가 결과를 보았을 때도 상관성이 적은 편이다.

이에 도어의 닫힘음을 개선하고 음색 튜닝 등을 통한 도어의 고급화를 도모하기 위한 데이터로 활용하는 데에 한계가 있다.

아울러, 개발 단계에서 평가 결과에 따라 도어 패널을 수정하기 위해 실러 처리(패널에 실러를 도포하고 경화하는 과정 등을 포함함)를 해야 하는데, 도어 닫힘 성능에 대한 선행적인 평가 해석 없이 실차 상태의 센서(마이크로폰 등) 실측값을 이용한 평가 결과만으로 도어를 수정하므로, 평가 결과에 따라 문제점이 개선될 때까지 도어 수정 및 시험을 반복적으로 시행해야 하고, 도어 수정시마다 실러 처리를 하여 개선 결과를 살펴보아야 하는 어려움이 있다.

도어 수정시마다 실시하는 복잡한 실러 처리 과정에서 많은 노력과 공수, 비용이 소요되고 있으며, 특히 수정시마다 실러 처리 후의 도장 처리가 추가로 필요하므로 문제 발생시마다 재시험을 하는데 어려움이 있는 것이 사실이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 실차 상태에서 도어 닫힘시에 측정된 센서(마이크로폰 등) 실측값을 이용하여 음압 세기 및 음색을 분석하는 기존의 평가(도어 떨림 소음을 실측하여 평가) 과정에 앞서서, 도어 설계 단계에서 전산 시뮬레이션을 통해 선행적으로 수행하는 분석 및 보완 과정을 포함하는 개선된 도어 닫힘 평가 방법을 제공함으로써, 종래와 같이 실차 상태의 시험 평가 결과만으로 실러 처리 및 도장 처리 등을 포함하는 도어 수정 과정과 시험 과정을 반복적으로 시행해야 했던 문제점, 및 그로 인해 발생하는 추가적인 노력과 공수, 시험 비용을 줄일 수 있는 자동차 도어 평가 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 컴퓨터 시스템의 분석 프로그램상에서 미리 정해진 닫힘 재현 모델에 적용할 도어 모델의 패널 형상 및 두께, 패널 소재의 물성을 포함하는 정해진 파라미터 값을 입력하는 단계; 상기 분석 프로그램상에서 닫힘 재현 모델을 이용한 정해진 운용 프로세스에 따라 도어 닫힘시 도어에 생기는 에너지 변형량의 총합에 해당하는 변형 에너지의 양을 주파수 응답 함수를 통해 구하는 단계; 상기 단계에서 구해진 변형 에너지량을 분석하여 설계된 도어 패널에서의 변형 정도를 분석 및 평가하고, 도어 패널상에서 에너지 변형량을 기준으로 하여 문제 부위를 확인하는 단계; 분석 프로그램상에서 확인된 문제 부위에 대하여 보완재를 가상으로 적용하여 보완 처리하는 단계; 및 보완 처리된 설계 내용에 따라 도어를 제작하여 실차 상태에서의 도어 닫힘 평가를 수행하는 단계;를 포함하는 자동차 도어 평가 방법을 제공한다.

이에 따라, 본 발명의 자동차 도어 평가 방법에서는 도어 설계 단계의 전산 시뮬레이션 과정에서 주파수 응답 함수를 통해 구해지는 변형 에너지량을 분석 및 평가하여 문제 부위를 보완 처리한 후, 보완 처리된 설계 내용에 따라 제작된 도어에 대하여 실차 상태의 도어 닫힘 평가를 수행하는 방식으로 도어 평가 과정을 개선함으로써, 종래와 같이 실차 상태의 시험 평가 결과만으로 실러 처리 및 도장 처리 등을 포함하는 도어 수정 과정과 시험 과정을 반복적으로 시행해야 했던 문제점, 및 그로 인해 발생하는 추가적인 노력과 공수, 시험 비용을 효과적으로 줄일 수 있는 이점이 있게 된다.

도 1은 종래의 도어 닫힘 평가 과정을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 도어 닫힘 평가 과정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에서 해석 및 실차 닫힘음 평가 상관성 도출 단계에서 실차 상태의 시험값을 구하기 위한 가속도계 설치위치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에서 도어 닫힘 시험시 측정된 진동 및 소음의 주파수 특성과 각 응답점의 가속도 값을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에서 가속도-주파수 그래프 내 에너지 변형량을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에서 가속도-시간 데이터의 에너지 변형량을 나타내는 도면이다.
도 7은 도어 패널에서 시간에 따른 에너지 변형량을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에서 분석 프로그램을 통해 이루어지는 도어 닫힘에 대한 선행 해석의 내용을 예시한 도면이다.
도 9는 도어 닫힘시 FFT 그래프를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 실차 상태에서 도어 닫힘시에 측정된 센서(마이크로폰 등) 실측값을 이용하여 음압 세기 및 음색을 분석하는 기존의 평가(도어 떨림 소음을 실측하여 평가) 과정에 앞서서 도어 설계 단계에서 전산 시뮬레이션을 통해 선행적으로 수행할 수 있는 도어 닫힘 평가 방법을 제공하고자 하는 것이다.

특히, 본 발명은 주파수 응답 함수(FRF:Frequency Response Function)를 이용하여 도어 닫힘 평가를 수행하는 점에 주된 특징이 있는 것으로, 도어 설계 단계에서 도어 닫힘시에 발생하는 소음과 관련된 변형 에너지의 양(FRF SUM)을 주파수 응답 함수를 통해 구하여 분석하는 과정, 그리고 도어 패널에서 에너지 변형량을 기준으로 하여 문제 부위를 파악하고 보완하는 과정을 포함한다.

여기서, 상기한 선행 평가 과정은 도어 설계 단계에서 사용자의 컴퓨터 시스템에 설정된 분석 프로그램의 정해진 운용 프로세스에 따라 진행되는 전산 시뮬레이션 과정으로 수행된다.

이 과정에서 분석 프로그램상에 도어 패널의 형상, 두께, 소재 물성 등의 파라미터를 입력 및 설정한 도어 모델에 대해서 변형 에너지의 양을 구하고, 도어 패널의 각 부위에 대해 구해지는 에너지 변형량을 분석하게 된다.

상기 변형 에너지의 양(FRF SUM)은 도어가 닫힐 때 도어 패널에서 나타나는 에너지 변형량의 총합이라 할 수 있으며, 이는 도어 닫힘시에 도어에 생기는 총 에너지의 양으로서, 패널의 두께 및 패널 소재의 물성치 등 조건이 같은 도어 패널에서 에너지 변형량이 많을수록 패널의 변형이 많다는 것을 의미한다.

이러한 도어 닫힘시 변형 에너지의 양, 즉 도어에서 생기는 총 에너지의 양은 후술하는 바와 같이 주파수에 관하여 가속도 값(주파수를 변수로 하는 가속도 함수)을 적분하는 것에 의해 구해진다(하기 식 (1) 참조).

상기와 같이 에너지 변형량의 총합을 구하게 되면 설계된 도어 패널에서의 변형 정도를 분석 및 평가할 수 있고, 이후 도어 패널상에서 에너지 변형량이 많은 문제 부위를 확인 및 보완 개선함으로써 도어 설계를 완성하게 된다.

여기서, 상기 문제 부위라 함은 가속도 값이 큰 취약한 부분으로, 전산 시뮬레이션 과정에서 분석 프로그램을 통해 구해진 에너지 변형량이 다른 부위에 비해 상대적으로 많은 도어 패널상의 특정 부위를 의미하며, 컴퓨터 시스템에 설정된 분석 프로그램의 운용 프로세스에 따라 구해지는 해석값에서 에너지 변형이 과다하게 발생하는 부위가 된다.

컴퓨터 시스템에서 본 발명의 평가 과정을 수행하도록 제작된 분석 프로그램은 에너지 변형량이 많은 부위를 시각적으로 표시하도록 설정될 수 있는데, 상기한 문제 부위에 대해서는 분석 프로그램에서 도어 패널의 해당 부위에 물성 값을 알고 있는 통상의 차체 실러, 예컨대 BPR 실러나 마스틱(mastic) 실러 등의 보완재를 가상으로 보완 처리하는 방식으로 공진하는 도어 부위를 보완하게 된다(도어 설계 단계에서 문제 부위를 개선함).

즉, 디자인에 의해 생긴 도어 문제 부위에 대해 실러 등의 보완재를 이용하여 공진을 제어하는 것이다.

이와 같이 본 발명에서는 도어 설계 단계의 선행 평가 과정에서 디자인된 도어 패널의 형상, 두께, 소재 물성 등을 설정한 도어 모델에 대해서 도어 닫힘시 주파수 응답 함수를 통해 구해지는 변형 에너지의 양이 많고 적음을 분석하여 도어 패널의 변형에 있어서 적정성 여부를 확인하고, 더불어 도어 패널상의 에너지 변형량을 분석 및 평가하여 문제 부위를 파악한 뒤, 파악된 문제 부위를 개선하여(분석 프로그램상에서의 실러 보완 처리 등) 최종 도어 설계를 완성함으로써 도어 고급화(음색 튜닝)을 도모하게 된다.

이하, 본 발명의 평가 과정에 대해 좀더 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 도어 닫힘 평가 과정을 나타내는 도면으로, 이에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 도어 닫힘 평가 방법은 도어 설계 단계, 해석 및 실차 닫힘음 평가 상관성 도출 단계, 변형 에너지 측정 단계, 도어 패널 분석 단계, 도면 실차 일치성 평가 단계, 닫힘음 측정 단계, 닫힘음 FFT 분석 단계, 닫힘 평가 단계를 포함하여 이루어진다.

여기서, 도면 실차 일치성 평가 단계와 닫힘음 측정, 닫힘음 FFT 분석 및 평가 단계는 종래와 동일하게 이루어지는 평가 단계이고, 이들 과정은 전술한 바와 같이 최종 설계된 도어를 제작하여 차량에 장착한 실차 상태에서 마이크로폰 및 속도계 등의 센서를 이용하여 닫힘음을 측정한 뒤 분석, 평가하는 후행 평가 과정이다.

반면, 본 발명의 도어 닫힘 평가 방법에서 신규로 추가되는 해석 및 실차 닫힘음 평가 상관성 도출 단계, 변형 에너지 측정 단계, 도어 패널 분석 단계의 과정은 전술한 바대로 실차 평가 이전에 사용자의 컴퓨터 시스템에서 분석 프로그램을 이용하여 선행적으로 수행되는 평가 과정으로서, 본 명세서에서는 이러한 선행 평가 과정에 대해 중점적으로 설명하기로 한다.

먼저, 해석 및 실차 닫힘음 평가 상관성 도출 단계는 선행 평가 실시를 위해 분석 프로그램을 통한 해석 평가와 실차 소음 평가 간의 상관성을 도출 및 검증하는 과정으로, 이 단계의 목적은 전산 시뮬레이션을 위해 사용자 컴퓨터 시스템에서 사용될 분석 프로그램 및 분석 프로그램상의 설정된 해석 모델(닫힘 재현 모델)을 검증하고, 그로부터 얻어지게 될 해석 결과(해석값)가 유효하다 할 수 있는지를 확인하는 데에 있다 할 수 있다.

이 단계는 차종별 도어를 개발할 때마다 반드시 실시하는 단계는 아니며, 일단 본 단계에서 해석값과 시험값의 비교를 통해 해석 평가와 실차 평가 간의 상관성이 있음을 확인하게 되면, 이후 새로운 도어 설계 및 개발 과정에서는 생략될 수 있는 과정이다.

본 발명에서 사용자 컴퓨터 시스템에 탑재되는 분석 프로그램은 정해진 운용 프로세스에 따라 소정의 전산 시뮬레이션 과정(도어 닫힘의 선행 평가 과정)을 수행할 수 있도록 구비되는 것으로서, 디자인된 도어 패널의 형상, 패널의 두께, 패널 소재의 물성, 닫힘 속도, 닫힘력 등의 모델 파라미터 값을 입력, 설정한 상태에서 닫힘 재현 모델을 통해 도어 닫힘시의 소음 및 진동 관련 해석값, 예컨대 도어 각 지점에서의 주파수에 대한 가속도 값 등이 구해질 수 있게 작성된다.

도 3은 해석 및 실차 닫힘음 평가 상관성 도출 단계에서 실차 상태의 시험값을 구하기 위한 가속도계 설치위치를 나타내는 도면으로, 상관성 도출 단계에서는 시험값과 해석값의 비교를 위하여 임의로 설계 및 제작한 도어를 차량에 장착하고, 이어 도어 및 차체, 글래스 등의 정해진 각 부분에 가속도계를 설치한 뒤, 실차 상태의 도어가 닫힐 때 도어 각 위치에서의 가속도 값을 측정하게 된다.

도 3의 예는 도어 아우터 패널 3점(①,②,③)(도어 아우터 패널의 로컬 영향도 파악을 위한 것임), 도어 프레임 4점(④,⑤,⑦,⑨), 도어 글래스 1점(⑥), 차체 3점(⑧,⑩,⑪)(차체 영향도 파악을 위한 것임)에 각각 가속도계를 설치한 예를 보여주고 있다.

이와 같이 가속도계를 설치한 상태에서 실차 상태의 도어 닫힘시에 가속도 값을 측정하여 시험값이 구해지면, 이어 분석 프로그램에서 해석상의 도어를 구성하였을 때 실차와의 일치성을 높이기 위하여 실제 측정된 가속도 값을 해석상의 대응되는 각 응답점에 입력, 비교하고, 닫힘 재현 모델을 통한 해석 평가와 실차 닫힘 평가 간의 상관성을 도출 및 확인한다.

이 과정에서 해석값과 시험값의 차이가 근접된 결과로 나타난다면 분석 프로그램 및 분석을 위한 닫힘 재현 모델, 그리고 해석값은 유효한 것으로 볼 수 있으며, 본 해석 및 실차 닫힘음 평가 상관성 도출 단계에서 얻어지는 해석값 및 시험값 데이터를 이용하여 필요한 경우 분석 프로그램의 수정이 가능하다.

도 4는 도어 닫힘 시험시 측정된 진동 및 소음의 주파수 특성과 각 응답점의 가속도 값을 나타내는 도면으로, 도어 닫힘시 측정된 진동(g)과 소음의 주파수(Hz) 특성은 서로 유사하게 나타남을 알 수 있으며, 차체 응답점의 값(⑧,⑩,⑪)을 보면 차체의 경우 소음에 영향을 미치지 않음을 알 수 있다.

한편, 상기한 해석 및 실차 닫힘음 평가 상관성 도출 단계를 통해 일치성을 확인한 후에는 변형 에너지 측정 단계를 진행하며, 이 단계는 실제 도어 개발 단계에서 도어 설계 후 적용할 도어 모델을 대상으로 한다.

이때, 분석 프로그램상의 닫힘 재현 모델에서 적용하고자 하는 도어의 패널 형상, 패널 두께, 패널 소재의 물성 등 모델 파라미터를 미리 입력, 설정하고, 닫힘 재현 모델을 이용한 정해진 운용 프로세스에 따라 먼저 해당 도어가 닫히는 순간에 도어에 생기는 에너지 변형량의 총합에 해당하는 변형 에너지량(FRF SUM)을 구하게 된다.

변형 에너지량은 주파수에 관하여 가속도 함수(주파수를 변수로 함)를 적분하여 구해지는데, 이러한 변형 에너지의 양이 많을수록 도어 패널에서 변형이 많다는 것을 의미하며, 구해지는 변형 에너지의 양을 분석할 경우 적정성 여부를 판단할 수 있다.

여기서, 변형 에너지의 양(FRF SUM)은 하기 식 (1)과 같이 정의될 수 있다.

(1)

여기서, a(f)는 주파수 변수에 대한 가속도 함수를 나타내며, 이때 주파수 함수 f는 하기 식 (2)와 같이 정의될 수 있다.

(2)

식 (2)에서 R_k는 k번째 영점(zero) 값을, P_k는 k번째 극점(pole) 값을 각각 나타내고, jf에서 j는 복소수를, f는 주파수를 각각 나타내며, *는 켤레 복소수를 의미하는 것이다.

또한 상기한 가속도 함수로 나타나는 에너지 변형량 등의 데이터가 구해지며, 분석 프로그램에서 얻어지는 데이터의 예시로서 도 5는 가속도-주파수(a-f) 그래프 내 에너지 변형량을 나타내는 도면이고, 도 6은 가속도-시간(a-t) 데이터의 에너지 변형량을 나타내는 도면이며, 도 7은 도어 패널에서 시간(t)에 따른 에너지 변형량을 나타내는 도면이다.

도 7의 데이터에는 에너지 변형량의 많고 적음이 색깔(color)로 구분되어 표시되고 있는바, 이를 참조하면 도어 패널에서 에너지 변형량이 많은 문제 부위를 알 수 있다.

다음으로 도어 패널 분석 단계에서는 분석 프로그램에서 얻어지는 도 5 내지 도 7과 같은 데이터를 이용하여 설계된 도어의 적정성 여부를 판단하고, 도어 닫힘 선행 해석시 나타난 도어 패널의 문제 부위를 확인하는데, 소정 시간(예, X축 값=0.4초)이 흐를 동안 가속도 값(a)이 일정 수준 이상 높은 부분을 위주로 확인한다.

도 8은 분석 프로그램을 통해 이루어지는 도어 닫힘에 대한 선행 해석 내용을 예시한 도면이다.

상기한 문제 부위에 대해서는 문제점을 개선하기 위한 추가 보완 조치를 시행하여 도어 설계를 완성하는데, 이때 분석 프로그램상에서 도어 패널의 해당 부위(즉, 에너지 변형량이 많은 부위)에 대해 물성 값을 알고 있는 BPR 실러나 마스틱 실러 등의 보완재를 가상으로 보완 처리하는 방식으로 조치를 한다(해당 문제 부위에 실러를 적용하여 도면을 설계함).

이어 완성된 설계 내용에 따라 도어를 제작한 뒤(실러 등의 보완재 처리를 통해 문제 부위가 보완됨), 종래와 같이 도면 실차 일치성 평가 단계, 닫힘음 측정 단계, 닫힘음 FFT 분석 단계, 닫힘 평가 단계를 진행하며, 이들 평가 단계는 종래와 동일한 방식으로 진행한다.

도 9는 실차 평가 과정에서 얻어지는 도어 닫힘음에 대한 결과 데이터를 나타낸 것으로, 도어 닫힘시의 FFT 그래프를 예시하고 있다.

도어가 닫힐 때 발생하는 소리(도어 닫힘음)에 대해 음색을 평가하기 위해서 도 9와 같이 예시한 FFT 그래프(X축:시간, Y축:주파수(Hz), 색깔:음압(dB))를 분석하게 되며, 이때 평가의 기준으로 고주파 부근의 dB 값이 얼마인지가 가장 중요하다.

이와 같이 하여, 본 발명에서는 실차 상태에서 도어 닫힘시 측정된 실측값을 이용하여 음압 세기 및 음색을 분석하는 기존의 평가(도어 떨림 소음을 실측하여 평가) 과정에 앞서서, 도어 설계 단계의 전산 시뮬레이션 과정에서 도어 닫힘시 발생하는 소음과 관련된 변형 에너지의 양(FRF SUM)을 주파수 응답 함수를 통해 구하여 분석하고, 도어 패널에서 에너지 변형량이 많은 문제 부위를 파악 및 보완하는 과정을 거치게 된다.

결국, 종래와 같이 도어 제작 후 실차 상태에서 실시한 시험 평가 결과만으로 실러 처리 및 도장 처리 등을 포함하는 도어 수정 과정과 시험 과정을 반복적으로 시행해야 했던 문제점, 및 그로 인해 발생하는 시험자의 추가적인 노력과 공수, 시험 비용을 줄일 수 있는 이점이 있게 된다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

Claims (6)

1. 컴퓨터 시스템의 분석 프로그램상에서 미리 정해진 닫힘 재현 모델에 적용할 도어 모델의 패널 형상 및 두께, 패널 소재의 물성을 포함하는 정해진 파라미터 값을 입력하는 단계;
   상기 분석 프로그램상에서 닫힘 재현 모델을 이용한 정해진 운용 프로세스에 따라 도어 닫힘시 도어에 생기는 에너지 변형량의 총합에 해당하는 변형 에너지의 양을 주파수 응답 함수를 통해 구하는 단계;
   상기 단계에서 구해진 변형 에너지량을 분석하여 설계된 도어 패널에서의 변형 정도를 분석 및 평가하고, 도어 패널상에서 에너지 변형량을 기준으로 하여 문제 부위를 확인하는 단계;
   분석 프로그램상에서 확인된 문제 부위에 대하여 보완재를 가상으로 적용하여 보완 처리하는 단계;
   보완 처리된 설계 내용에 따라 도어를 제작하여 실차 상태에서의 도어 닫힘 평가를 수행하는 단계;를 포함하고, 상기 변형 에너지의 양은 주파수에 관하여 가속도 값을 적분하는 것에 의해 구해지며, 상기 변형 에너지의 양(FRF SUM)은 하기 식 (1)에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 자동차 도어 평가 방법.
   식 (1) :

   

   
   식 (1)에서, a(f)는 주파수 변수에 대한 가속도 함수이고, 주파수 함수 f는 하기 식 (2)와 같이 정의됨.
   식(2) :

   

   
   식 (2)에서, R_k는 k번째 영점(zero) 값을, P_k는 k번째 극점(pole) 값을 각각 나타내고, jf에서 j는 복소수를, f는 주파수를 각각 나타내며, *는 켤레 복소수를 의미함.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 문제 부위를 확인하는 단계에서 분석 프로그램을 통해 구해진 에너지 변형량이 다른 부위에 비해 상대적으로 많은 도어 패널상의 부위를 문제 부위로 판단하는 것을 특징으로 하는 자동차 도어 평가 방법.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 문제 부위를 확인하는 단계에서 정해진 시간 동안 가속도 값이 일정 수준 이상 높은 부분을 포함하는 도어 패널상의 부위를 문제 부위로 판단하는 것을 특징으로 하는 자동차 도어 평가 방법.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 보완 처리하는 단계에서 확인된 문제 부위에 대하여 분석 프로그램상에서 물성을 알고 있는 실러를 적용하여 보완하는 것을 특징으로 하는 자동차 도어 평가 방법.

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