KR20060099793A - 차량 실내의 고체 전달 노이즈 평가 장비와 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 실내의 고체 전달 노이즈 평가 장비와 방법에 관한 것으로서, 이음 발생이 예상되는 위치에 진동센서를 부착한 후, 이 진동센서에 증폭기를 연결하고, 이 증폭기에 헤드폰을 연결하여 진동센서의 진동신호가 증폭기를 거쳐 헤드폰을 통해 소리신호로 출력될 수 있도록 하고, 시험시에 동일 주행조건에서 시험자가 상기 헤드폰을 통해 출력되는 소리를 직접 귀로 들어서 그 소리가 차량 실내의 문제시되는 이음 노이즈와 같은 음색인지를 비교함으로써 해당 위치의 이음 발생 여부를 판단하도록 한 것에 주안점이 있는 것이다.

이러한 본 발명에 따르면, 이음 발생 예상 위치에 가속도계를 부착한 상태에서 시험자가 헤드폰을 통해 들리는 소리를 귀로 듣기만 하면 되므로 매우 쉽게 그 원인을 찾을 수 있고, 직접 이음 발생 위치에서 출력되는 신호를 소리로 듣는 것이기 때문에 실내의 문제시되는 관심 노이즈와 쉽게 비교가 가능하며, 이음 노이즈의 원인 분석 및 판단이 쉽다. 또한, 종래와 같이 고가의 신호분석장비나 소프트웨어를 사용하지 않으므로 평가 비용이 크게 절감되는 장점이 있다.

차량, 고체 전달 노이즈, 이음, 가속도계, 증폭기, 헤드폰

Description

차량 실내의 고체 전달 노이즈 평가 장비와 방법{Apparatus and method for evaluating structure-borne noise of vehicle}

도 1은 종래기술에 따른 차량 실내 소음 측정 장치를 도시한 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 장비의 구성도,

도 3a와 도 3b는 본 발명에서 진동센서를 부착시킨 예를 도시한 사시도,

도 4는 본 발명에서 이음 발생되는 부분을 찾기 위한 과정의 순서도,

도 5는 소음 데이터와 본 발명에 의한 진동 데이터를 비교하여 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 차량 2 : 엔진 마운트

3 : 서포트 브라켓 4 : 로워암

11 : 마이크로폰 12 : 신호분석장비

21 : 진동센서(가속도계) 22 : 증폭기

23 : 헤드폰

본 발명은 차량 실내의 고체 전달 노이즈 평가 장비와 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 각종 부품에서 간섭, 부딪힘, 긁힘 등에 의해 비정상적으로 발생하는 소음, 즉 이음(잡소리, abnormal noise)에 기인하는 실내 고체 전달 노이즈의 원인 분석을 위한 평가 장비 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 신차 개발을 위해서는 내구성, 주행성, 제동성 등 차량의 각종 성능을 평가하는 주행시험을 실시하여 차량 시판 후 발생할 수 있는 각종 문제점이나 위험성을 예방하게 된다.

이러한 주행시험은 해당 부품이나 장치 또는 차량의 개발단계는 물론 신차 개발 후에도 시험자가 직접 차량을 주행하면서 실시되거나 다이나모 메타와 같은 각종 장비를 이용하여 실시되고 있다.

그리고, 주행시험시에는 차량 외부 소음과 더불어 실내 소음을 측정하여 분석하는 작업을 실시하는데, 차량에서 발생하는 소음 정도가 차량 성능 및 만족도를 판단하는 주요 기준이 되므로 소음의 측정 및 분석은 매우 중요하다 할 수 있다.

예컨대, 차량 주행 중 발생하는 엔진 소음 등을 진단하거나, 각종 이음(잡소리, abnormal noise) 등에 의해 차량 실내로 전달되는 고체 전달 노이즈의 발생 원인을 파악하여, 문제 해결을 위한 개선방안을 찾는 것이 필요하다.

통상 차량에서 측정되는 소음으로는 엔진 소음, 팬 소음, 에어컨 컴프레서 소음, 바람소리 등과 같이 정상적으로 발생하는 소음이 있는데, 이러한 소음들은 그 원인을 알고 있는 것으로서, 엔진 rpm/주행속도에 연동하여 그 크기 및 주파수 특성이 바뀌며, 그 동안 많은 연구를 통해 개선이 이루어져 왔다.

그러나, 주행하는 차량에서는 상기와 같은 정상적인 소음 외에, 마운트, 로어암, 어퍼암, 쇽업소버, 스프링, 서스펜션, 도어 등과 같은 각종 부품에서 간섭, 부딪힘, 긁힘 등에 의한 이음이 발생할 수 있다.

이러한 이음에 의한 고체 전달 노이즈는 엔진 rpm/주행속도와 전혀 관계 없는 예기치 못한 소음이며, 외부 노면 충격 등에 의해 발생된다.

특히, 이음은 발생되서는 안되는 비정상적인 소음으로서, 이것이 차량 실내에 전달되는 경우에는 운전자에게 불안을 야기시킬 수 있고, 그 자체가 승객의 불만사항이 될 수 있기 때문에, 반드시 그 원인을 찾아서 제거해야 한다.

한편, 차량 실내로 전달되는 소음을 측정하고 분석하기 위한 종래기술로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 마이크로폰(11)을 차량(1)의 실내에 설치하여 그를 통해 입력되는 소음신호를 분석하는 방법이 이용되고 있다.

이러한 방법에서 마이크로폰(11)이 검출한 신호는 신호분석장비(12)에서 분석이 이루어지는데, 이 신호분석장비(12)는 컴퓨터 등을 포함하여 구성되며, 보다 상세히는 마이크로폰(11)을 통해 측정된 신호를 증폭하는 증폭수단(13), 잡음을 필터링하는 필터링 수단(14), 측정된 신호를 저장하는 저장수단(하드 디스크)(15), 이 저장수단(15)에 저장된 신호의 주파수를 분석하는 주파수 분석수단(16), 분석된 데이터를 주파수별 음압 레벨로 출력하는 디스플레이 수단(모니터)(17) 등으로 구성된다.

이와 같은 신호분석장비(12)에서는 소프트웨어 등을 이용해 마이크로폰(11) 의 신호를 대상으로 주파수 분석, 노이즈 분석 등을 수행하고, 또한 소리를 재생하기도 한다.

그러나, 차량 실내에 마이크로폰(11)을 설치하고 그 신호를 신호분석장비(12)를 이용하여 분석하는 종래방법의 경우, 이음 등과 같이 비정상적인 신호의 발생에 대해서는 그 원인을 찾기가 거의 불가능하다.

즉, 실내 소음만으로는 이음에 의한 소음이 발생하고 있는지, 그리고 어느 부분이 이음에 의한 소음인지, 이음이 어디에서 발생되고 있는지 등을 판단할 수 없으며, 특히 신호분석장비를 사용할 경우 마이크로폰(실내 소음)에만 의존해야 하기 때문에 여러 복합된 실내 노이즈 중에 문제시되는 노이즈 부분(고객의 불만사항임)만을 찾아내어 그 소음원을 찾아내는 것은 불가능하다.

또한, 실제 측정되는 실내 소음에서 시간 및 주파수 영역에서 미세 노이즈 영역의 구분은 거의 불가능하고, 특히 미세 이음 노이즈는 소프트웨어를 사용한 분석이 쉽지 않을 뿐만 아니라 재생도 거의 안되며, 이음 노이즈의 대부분이 차량 주행 중에 발생하므로 측정 및 분석이 어렵다.

물론 이음 등에 의한 비정상적인 신호발생에 대한 원인 파악에 많은 시간과 시행착오를 거쳐서 찾아내기도 하나, 고가의 소프트웨어를 포함하여 신호분석장비를 구비하기 위해서는 많은 투자비용이 소요되어야 하고, 측정 및 분석에 많은 시간이 필요하다.

또한, 이음에 대한 원인 분석을 위해 특정하게 제시된 방향도 없으며, 원인 분석을 위한 효과 및 신뢰성도 높지 않다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 실내의 문제시되는 이음 노이즈에 대하여 정확하면서도 보다 간편한 원인 분석 및 판단이 가능하고, 종래와 같은 고가의 신호분석장비나 소프트웨어가 불필요하여 장비 구축에 대한 투자비용이 크게 절감될 수 있는 차량 실내의 고체 전달 노이즈 평가 장비와 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 차량 실내의 고체 전달 노이즈 평가 장비는,

주행 중인 차량에서 이음 발생이 의심되는 부품이나 그 가까운 위치 또는 이음 전달경로에 부착시켜 진동을 감지하기 위한 진동센서와;

이 진동센서로부터 출력되는 전기적 진동신호를 입력받아 이를 증폭하여 출력하는 증폭기와;

이 증폭기로부터 출력되는 신호를 입력받아 소리신호로 출력하는 헤드폰;

을 포함하여 이루어진다.

그리고, 바람직한 실시예에서, 상기 진동센서가 외부 진동에 의해 내부 질량체가 움직이면서 전압신호를 출력하는 가속도계인 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은, 차량 실내의 고체 전달 노이즈 평가 방법에 있어서,

(a)주행 중 차량 실내에서 문제시되는 관심 이음 노이즈를 청취하는 단계와;

(b)진동센서를 이음 발생이 의심되는 부품이나 그 가까운 위치 또는 이음 전달경로에 부착시키는 단계와;

(c)상기 진동센서에 증폭기를 연결하고, 이 증폭기에 헤드폰을 연결한 후, 동일 주행조건 하에서 상기 헤드폰으로 출력되는 소리를 청취하는 단계와;

(d)상기 헤드폰 출력 소리의 음색을 상기 (a)단계에서 청취한 이음 노이즈의 음색과 비교하는 단계와;

(e)상기 헤드폰 출력 소리의 음색이 상기 (a)단계의 이음 노이즈와 같을 경우 상기 진동센서의 부착위치를 소음원 또는 전달원으로 판단하는 단계와;

(f)상기 헤드폰 출력 소리의 음색이 상기 (a)단계의 이음 노이즈와 다를 경우 진동센서의 위치를 변경하여 상기 (b) ~ (e)단계를 반복하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 차량의 각종 부품에서 간섭, 부딪힘, 긁힘 등에 의해 비정상적으로 발생하는 소음, 즉 이음(잡소리, abnormal noise)에 기인하는 실내 고체 전달 노이즈의 원인 분석을 위한 평가 장비 및 방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 차량 실내에서 들리는 고체 전달 노이즈의 원인을 파악하기 위하여, 이음 발생이 의심되는 부품이나 그 가까운 위치 또는 이음 전달경로에 진동센서를 부착한 후, 이 진동센서에 증폭기(앰프)를 연결하고, 이 증폭기에 헤드폰 을 연결하여, 차량 주행 중에 진동센서의 진동신호가 증폭기를 거쳐 헤드폰을 통해 소리신호로 출력될 수 있도록 한 것이며, 시험시에 동일 주행조건에서 시험자가 상기 헤드폰을 통해 출력되는 소리를 직접 귀로 들어서 그 소리가 차량 실내의 문제시되는 이음 노이즈와 같은 음색인지를 비교함으로써 해당 위치의 이음 발생 여부를 판단하는 것에 주안점이 있는 것이다.

이러한 본 발명의 평가 장비와 방법은 같은 주파수 대역의 신호들이 같은 소리의 특성을 가진다는 점에 착안하여 발명한 것으로서, 헤드폰을 통해 소리가 들릴 경우 그 소리가 차량 실내에서 들리는 소리와 같은 소리인지를 비교하여 만약 같을 경우 그 부품이 실내에서 문제시되고 있는 노이즈의 발생원 또는 전달원임을 쉽게 판단할 수 있게 한 것이다.

이와 같이 의심되는 부품에 진동센서를 부착하여 그로부터 헤드폰을 통해 직접 이음 노이즈를 들을 경우, 실내에서 문제시되는 노이즈를 뚜렷이 들을 수 있기 때문에, 그 부품의 이음 발생 여부를 바로 확인할 수 있고, 그 부품에서 이음이 발생하지 않더라도 진동센서의 부착위치를 옮겨서 다른 의심되는 부품을 동일한 방법으로 추적하게 되면 이음 발생 부분을 쉽고 정확히 찾을 수 있다.

이러한 본 발명에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상술하기로 한다.

도 2는 본 발명의 장비를 도시한 구성도이고, 도 3a와 도 3b는 본 발명에서 진동센서를 부착시킨 예를 도시한 사시도이다.

그리고, 도 4는 본 발명에서 이음 발생되는 부분을 찾기 위한 과정의 순서도이고, 도 5는 소음 데이터와 본 발명에 의한 진동 데이터를 비교하여 나타낸 도면 이다.

우선, 본 발명의 평가 장비는, 도 2에 도시한 바와 같이, 이음 발생이 의심되는 부품이나 그 가까운 위치 또는 이음 전달경로에 부착시켜 진동을 감지하기 위한 진동센서(21)와, 이 진동센서(21)로부터 출력되는 진동신호를 증폭하는 증폭기(22)와, 이 증폭기(22)로부터 출력되는 신호를 소리신호로 출력하는 헤드폰(23)을 포함한다.

이러한 구성에서, 상기 진동센서(21)는 시험자가 판단하여 이음 발생이 의심되는 부품이나 그 가까운 위치 또는 이음 전달경로에 부착하는데, 그 부착위치의 예로서 엔진 마운트, 로워암, 어퍼암, 쇽업소버, 스프링, 서스펜션, 도어 등에 부착하여 사용할 수 있다.

상기 진동센서(21)로는 가속도계가 사용될 수 있으며, 이 가속도계는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 기기로서, 통상 내부에 질량체(mass)가 있어 가속도계가 외부 진동을 받으면 질량체가 움직이면서 미세한 전압신호가 발생되도록 되어 있다.

이 가속도계(21)로부터 출력되는 전압신호는 상기 증폭기(22)를 통하여 미리 설정된 수준으로 증폭이 이루어진다.

상기 증폭기(22)는 가속도계(21)의 출력신호를 증폭하는 역할 외에, 가속도계가 외부 전원을 필요하므로 가속도계(21)에 전원을 공급하는 역할도 하는데, 이 증폭기(22)에 헤드폰(23)을 연결하는 경우 헤드폰의 스피커가 울리게 되며, 이와 같이 가속도계(21)에서 출력되는 가속도 신호는 증폭기(22)를 거쳐 헤드폰(23)에서 소리신호로 출력된다.

결국, 시험자는 실차 내부에서 들리는 이음과 같은 음색이 헤드폰(23)을 통하여 나타나는지, 같은 주행조건에서 발생하는지만 확인하면 원인을 판단할 수 있으며, 이러한 장비를 사용하게 되면 신속하고 정확하게 원인을 판단할 수 있다.

도 3a는 가속도계(21)를 엔진 마운트(2)의 서포트 브라켓(3)에 부착시킨 예를 도시하고 있으며, 도 3b는 가속도계(21)를 로워암(4)에 부착시킨 예를 도시하고 있다.

이하, 상기와 같이 이루어진 장비를 이용하여 차량 실내에서 문제시되는 이음의 원인 분석과정을 상술하면 다음과 같다.

우선, 주행 중인 차량의 실내에 비정상적인 고체 전달 노이즈가 전달되는 경우, 시험자가 차량 실내에 전달되는 관심의 이음 노이즈를 미리 청취한 뒤, 그 원인을 찾기 위하여 가속도계(21)를 이음 발생이 의심되는 부분에 부착시킨다.

이어, 가속도계(21)를 차량 실내의 증폭기(22)에 연결하고, 이 증폭기(22)에 헤드폰(23)을 연결한 다음, 같은 주행조건에서 상기 헤드폰(23)을 사용해 그로부터 출력되는 소리를 귀로 듣는다.

이때, 실차 내부에서 들리는 이음과 헤드폰(23)을 통해 들리는 소리를 비교하여 실차 내부의 이음과 같은 음색이 헤드폰에서 나타나는지를 확인한다.

만약, 같은 소리라 판단되면 현재 가속도계(21)가 부착된 위치가 이음 발생의 원인이 되는 부분이라 할 수 있으며, 헤드폰(23)을 통해 이음과 같은 소리가 들리지 않는 다면 다른 부분에서 원인을 찾아야 한다.

이 경우 가속도계(21)의 부착위치를 이음 발생이 예상되는 다른 위치에 부착시켜 동일한 방법으로 이음 발생의 원인을 찾게 되며, 계속해서 찾지 못하는 경우 가속계(21)의 위치를 계속 옮겨가면서 이음이 발생되는 부분을 찾는다.

상기와 같은 과정을 통해 어느 부위에서 어떠한 부품이 이음을 내는지를 확인한 후에는 그 개선을 위한 조치를 취하게 되는데, 예를 들어 엔진 마운트의 경우 그 위치 조정, 러버 플레이트 조정, 형상 및 장착구조 개선 등의 조치가 취해질 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 실제 시험시에 시험자가 같은 주행조건에서 가속도계(21)의 위치를 옮겨가면서 헤드폰(23)을 통해 들리는 소리를 직접 귀로 듣기만 하면 되므로, 매우 쉽게 그 원인을 찾을 수 있고, 실내에서 들리는 미세한 노이즈까지 뚜렷한 원인 파악이 가능하다.

즉, 가속도계를 노이즈 발생이 예상되는 위치에 부착시켜 그 위치로부터 직접 진동신호를 검출 및 이를 소리신호로 출력시키므로, 실내 소음에서 여러 복합되어 있는 노이즈 중에서 문제시되는 노이즈 부분만을 발생원으로부터 직접 들을 수 있고, 실내 미세 소음의 영역만을 필터링한 후 증폭하여 듣는 것과 같은 효과가 있어, 원인 분석 및 판단이 쉽다.

또한, 본 발명에서 진동으로 측정한 신호는 고가의 신호분석장비나 소프트웨어를 사용하지 않아도 이음 노이즈가 잘 들리고 측정하기에도 편리하며, 가속도계를 차량에 붙이고 주행하면서 헤드폰으로 듣기만 하면 된다.

종래기술과 비교하여 본 발명을 적용할 경우의 장점은 다음의 표 1과 같이 요약될 수 있다.

본 발명의 평가 장비에 의하면 데이터로 나타내지 않고 시험자가 귀를 통해 직접 소리를 들어 원인을 판단하기 때문에 평가를 위한 별도의 데이터는 존재하지 않으나, 다만 가속도계를 사용하였을 때 참고자료로서 도 5의 데이터를 첨부하였으며, 이를 설명하면 다음과 같다.

도 5의 좌측 (a)도면은 종래와 마찬가지로 차량 실내에 마이크로폰을 설치하여 측정한 소음 데이터로서, 'SOUND QUALITY'라는 고가의 소프트웨어 및 신호분석장비를 이용하여 분석한 데이터(Hz-dB)이다.

여기서, 이음 노이즈의 주파수 영역은 네모로 표시한 영역인데, 실제 이 주파수 영역이 이음이라는 것을 찾기가 어려우며, 이 데이터로는 원인 접근이 쉽지 않다.

즉, 실내 소음으로는 이음이 어디에서 발생하는지를 판단할 수가 없는 것이다.

반면, 도 5의 우측 (b)도면은 로워암에서 접촉 간섭에 의한 이음이 발생되는 결과로서, 로워암에 가속도계를 부착한 후 여기서 측정한 신호를 신호분석장비를 이용하여 데이터(Hz-가속도 단위의 로그 스케일)화 한 것이며, 데이터에서 보듯이 네모로 나타낸 이음 부분이 확실히 구별이 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량 실내의 고체 전달 노이즈 평가 장비와 방법에 의하면, 이음 발생 예상 위치에 진동센서를 부착한 후, 이 진동센서에 증폭기를 연결하고, 이 증폭기에 헤드폰을 연결하여, 차량 주행 중에 해당 위치에서 발생되는 이음을 시험자가 상기 헤드폰을 통해 직접 귀로 들어 차량 실내의 문제시되는 이음과 비교할 수 있게 함으로써, 다음과 같은 장점이 있다.

1) 시험시 이음 발생 예상 위치에 가속도계를 부착한 상태에서 시험자가 헤드폰을 통해 들리는 소리를 귀로 듣기만 하면 되므로, 매우 쉽게 그 원인을 찾을 수 있다.

2) 이음 발생 위치에서 출력되는 신호를 증폭 후 소리로 듣는 것이기 때문에, 실내의 문제시되는 관심 노이즈와 쉽게 비교가 가능하고, 실내에서 들리는 미세한 노이즈까지 뚜렷한 원인 파악이 가능하다. 즉, 문제시되는 노이즈 부분만을 발생원으로부터 직접 들을 수 있고, 실내의 미세한 관심 노이즈 영역만을 필터링한 후 증폭하여 듣는 것과 같은 효과가 있기 때문에, 이음 노이즈의 원인 분석 및 판단이 쉽다.

3) 진동으로 측정한 신호가 고가의 신호분석장비나 소프트웨어를 사용하지 않아도 잘 들리므로, 정확한 측정 및 시간 단축이 가능하고, 장비에 대한 투자비용이 크게 절감된다.

Claims (3)

1. 주행 중인 차량에서 이음 발생이 의심되는 부품이나 그 가까운 위치 또는 이음 전달경로에 부착시켜 진동을 감지하기 위한 진동센서와;

   이 진동센서로부터 출력되는 전기적 진동신호를 입력받아 이를 증폭하여 출력하는 증폭기와;

   이 증폭기로부터 출력되는 신호를 입력받아 소리신호로 출력하는 헤드폰;

   을 포함하여 이루어지는 차량 실내의 고체 전달 노이즈 평가 장비.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 진동센서가 외부 진동에 의해 내부 질량체가 움직이면서 전압신호를 출력하는 가속도계인 것을 특징으로 하는 차량 실내의 고체 전달 노이즈 평가 장비.
3. 차량 실내의 고체 전달 노이즈 평가 방법에 있어서,

   (a)주행 중 차량 실내에서 문제시되는 관심 이음 노이즈를 청취하는 단계와;

   (b)진동센서를 이음 발생이 의심되는 부품이나 그 가까운 위치 또는 이음 전달경로에 부착시키는 단계와;

   (c)상기 진동센서에 증폭기를 연결하고, 이 증폭기에 헤드폰을 연결한 후, 동일 주행조건 하에서 상기 헤드폰으로 출력되는 소리를 청취하는 단계와;

   (d)상기 헤드폰 출력 소리의 음색을 상기 (a)단계에서 청취한 이음 노이즈의 음색과 비교하는 단계와;

   (e)상기 헤드폰 출력 소리의 음색이 상기 (a)단계의 이음 노이즈와 같을 경우 상기 진동센서의 부착위치를 소음원 또는 전달원으로 판단하는 단계와;

   (f)상기 헤드폰 출력 소리의 음색이 상기 (a)단계의 이음 노이즈와 다를 경우 진동센서의 위치를 변경하여 상기 (b) ~ (e)단계를 반복하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 실내의 고체 전달 노이즈 평가.

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