KR20110021824A - 불균일 지면 상에서 이동하는 차량의 노이즈/편안함 성능을 예측하기 위한 방법 - Google Patents

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KR20110021824A
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샐버 프랑소와(사망한 발명자의 상속인) 르
샐버 끌리쎄(사망한 발명자의 상속인) 르
샐버 아닝(사망한 발명자의 상속인) 르
샐버 빈센트(사망한 발명자의 상속인) 르
장-프랑소와 비니구엘
마르크 두베니르
다비드 파이예
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소시에떼 드 테크놀로지 미쉐린
미쉐린 러쉐르슈 에 떼크니크 에스.에이.
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Abstract

본 발명은 차체 및 적어도 하나의 부착점에 의해 차체에 연결된 서스펜션 시스템을 갖고 거대 거칠기 구름면을 갖는 구름 수단 상에서 소정의 속도로 굴러가는 차량의 객실 내의 노이즈/편안함 성능을 예측하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 차체의 전체 전달 함수를 결정하는 단계, 차체 어드미턴스를 결정하는 단계, 서스펜션 시스템의 임피던스를 결정하는 단계, 거대 거칠기 지면 상에서 구름 중에 서스펜션 시스템의 잠금 하중을 결정하는 단계, 및 객실 내부의 노이즈/편안함 성능(P)의 예측을 얻기 위해 차체의 전체 전달 함수, 전체 차체 어드미턴스, 서스펜션 시스템의 임피던스 및 서스펜션 시스템의 잠금 하중을 함께 조합하는 단계를 포함한다.

Description

불균일 지면 상에서 이동하는 차량의 노이즈/편안함 성능을 예측하기 위한 방법{METHOD FOR PREDICTING THE NOISE/COMFORT PERFORMANCE OF A VEHICLE TRAVELLING ON UNEVEN GROUND}
본 발명은 소정의 입도 분석(granulometry)의 하나 이상의 불균일성을 나타내는 지면(ground) 상에서 굴러가는 차량 내부의 음향 및 진동 레벨을 예측하기 위한 방법에 관한 것이다.
하나 이상의 장애물(예를 들어, 맨홀 뚜껑, 아스팔트 조인트, 다른 조인트, 자갈 등과 같은) 상에서 굴러갈 때 차량의 운전자 및 승객에 의해 느껴지는 불편함은 2개의 별개의 양태를 수반한다. 제 1 양태는 진동 성질이고, 차량의 바닥, 시트 및 스티어링 휠의 진동에 의해 나타난다. 제 2 양태는 음향 성질이고, 차량의 다양한 부분의 진동에 의해 차량의 내부에 생성된 노이즈에 의해 나타난다. 차량의 탑승자에 의해 느껴지는 불편함의 레벨은 특히 차체(body-shell), 서스펜션 시스템, 구름 속도 및 물론 차도 상의 장애물의 유형에 의존한다.
다수의 방법이 소정의 속도에서 새로운 서스펜션 시스템의 노이즈/편안함 성능을 평가하고 서스펜션 시스템을 최적화하기 위한 관점에서 당 기술 분야의 숙련자에게 알려져 있다. 최적화는 실질적으로 향상된 노이즈/편안함 레벨을 제공하는 서스펜션 시스템의 특징을 얻는 것으로 구성된다.
예를 들어, 새로운 서스펜션 시스템을 장착한 차량의 노이즈/편안함 성능을 평가하고 최적화하는 관점에서, 당 기술 분야의 숙련자는 차량 내의 진동 및/또는 음향 성질의 불편함을 드러내는 것을 가능하게 하는 도로 또는 트랙의 부분 상에서 굴러가는 차량의 객실 내의 노이즈 및 진동의 측정을 수행하는 것으로 구성되는 실험적인 방법을 구현할 수 있고, 이 도로 또는 트랙의 부분은 그 표면에 하나 이상의 불규칙부를 포함한다. 그러나, 이 방법은 다양한 서스펜션 시스템을 평가하기 위한 차량의 이용 가능성을 요구하고, 더욱이 단지 적당한 기상학적 조건 하에서만 구동될 수 있어 이에 의해 종종 과도하게 장기간의 차량 정지 시간 및 따라서 무수히 많은 반복이 종종 필요하기 때문에 서스펜션 시스템의 미세 조정 단계에서의 비용 초과를 유도한다. 이는 더욱이 조작자에게 장기간이고 지루하며 큰 측정 낭비의 경향이 있다.
대안에 따르면, 문헌 EP 0 886 130 B1호는 타이어를 장착하고 복수의 불규칙부를 나타내는 불균일한 지면 상에서 굴러가는 차량의 객실 내의 노이즈 레벨을 예측하기 위한 방법을 설명하고 있다. 이 방법에 따르면, 타이어가 장착된 차량의 전체 전달 함수는 정지시에 미리 결정된 방향을 따라 지향된 하중을(노크의 형태로) 차량의 각각의 차축(휠 중심에서)에 직접 인가함으로써 결정된다. 음성 기록이 각각의 충격에 대해 차량의 내부에서 실시되고, 이 작업은 전방 및 후방 위치의 각각에 대해 그리고 차량의 각각의 측면에 대해 연속적으로 반복된다. 다른 단계에서, 동일한 타이어가 불균일한 지면을 시뮬레이션하는 복수의 불규칙부를 갖는 그 구름면 상에 제공된 플라이휠 상에서 굴러간다. 이 시험에서, 타이어는 고정축으로 장착되고, 휠 중심에서의 최종 잠금(lockup) 하중이 기록된다. 완료를 위해, 이들 측정된 잠금 하중은 차량의 내부의 최종 노이즈 레벨을 얻기 위해 전술된 바와 같이 결정된 차량 전달 함수를 수반하는 모델에 대한 입력으로서 이용된다. 그러나, 이 방법은 한계를 포함한다. 특히 타이어 및 휠 조립체의 임의의 변경에 있어서, 차량의 전체 전달 함수의 결정을 반복할 필요가 있다.
더욱이, 차량 전달 함수는 정지시에 수행된 실험에 기초하여 설정되고, 일반적으로 정지시의 동일한 특징과는 실질적으로 상이한 구름 중의 타이어의 기계적 특징에 대한 어떠한 고려도 취해지지 않는다. 특히 정지시의 타이어의 동적 응력 하에서의 수직 강성은 구름형의 동적 응력 하에서의 동일한 수직 강성보다 큰 것으로 알려져 있다.
다른 대안에 따르면, 문헌 EP 1 200 808 B1호는 서스펜션 시스템이 장착된 차체로 구성되고 복수의 불규칙부를 나타내는 불균일한 지면 상에서 굴러가는 차량의 노이즈/편안함 성능을 예측하기 위한 방법을 설명하고 있다. 2개의 단계가 여기서 실시된다. 먼저, 서스펜션 시스템이 하나 이상의 불균일성을 나타내는 지면 상에서 굴러가는 조건에 있을 때 음향 및 진동 측정이 차량의 객실 내에서 수행된다. 제 2 실험은 부착점의 레벨에서 강성 리그(rig) 상에 서스펜션 시스템을 배치하는 것으로 구성된다. 서스펜션 시스템은 단계 1번과 유사한 방식으로 구름 조건(하중, 압력, 속도)에 있다. 강성 리그는 서스펜션 시스템의 각각의 부착점의 레벨에서 잠금 하중을 측정하기 위한 시스템을 구비한다. 이 실험의 도중에, 서스펜션 시스템의 각각의 부착점에서의 힘 및 모멘트의 신호가 기록된다. 차량 전달 함수는 차량 내부의 음향 및 진동 레벨과 서스펜션 시스템 잠금 하중 레벨의 비에 의해 결정된다. 표본(prototype) 서스펜션 시스템이 장착된 동일한 차체에 대해, 표본 서스펜션 시스템이 하나 이상의 불규칙부를 나타내는 불균일한 지면 상에서 굴러갈 때 차량의 내부의 음향 및 진동 레벨을 예측하는 것이 가능하다. 이들 부착점의 레벨에서 강성 리그 상에 표본 서스펜션 시스템을 배치함으로써, 표본 서스펜션 시스템은 차량상 실험(on-vehicle trial)의 것과 동일한 불균일한 지면 상에서 굴러간다. 부착점의 레벨에서의 잠금 하중이 측정된다. 표본 서스펜션 시스템의 이들 잠금 하중에 차량 전달 함수를 곱함으로써, 불균일한 지면 상에서 굴러가는 표본 서스펜션 시스템을 구비한 차체의 음향 및 진동 레벨이 평가된다. 이 방법은 또한 상이한 구조의 서스펜션 시스템에 대해 예를 들어 동일한 차수의 타이어의 구조의 레벨에서, 이들 다양한 서스펜션 시스템을 구비하고 불균일한 지면 상에서 굴러가는 동일한 차량에서 수행된 실험에 기초하여 얻어지는 것들과는 상이한 노이즈 레벨을 제공할 수 있는 한계를 포함한다.
특히, 차량 전달 함수는 기준 서스펜션 시스템에 대해 결정된다. 이 기준 서스펜션 시스템은 차량 전달 함수에 영향을 주는 그 고유의 기계적 거동을 갖는다. 표본 서스펜션 시스템은 상이한 방식으로 차량 전달 함수에 영향을 줄 수 있는 그 고유의 기계적 거동을 갖는다.
마지막으로, 문헌 WO 2005/071385호는 그 간단한 타이어 및 휠 조립체로 감소된 서스펜션 시스템과 차체 사이의 휠 중심에서 작동 하중을 결정하기 위한 방법을 설명하고 있다. 이들 작동 하중은 복수의 불규칙부를 나타내는 불균일한 지면 상에서 굴러가는 이 타이어 및 휠 조립체를 구비한 차량의 노이즈/편안함 성능을 예측하는 것을 가능하게 하는 새로운 차량 전달 함수를 결정한다.
제 1 단계에서, 타이어 및 휠 조립체의 잠금 하중의 측정은 복수의 불규칙부를 나타내는 불균일한 지면을 갖는 롤웨이(rollway) 상에서 수행된다. 이 롤웨이는 차량 기준 프레임에 대응하는 3개의 수직 방향에서 휠 중심에서 잠금 하중을 측정하는 동력계 허브를 구비한다. 타이어 및 휠 조립체가 불균일한 지면 상에서 굴러갈 때, 이 구름으로부터 발생하는 잠금 하중이 동력계 허브의 보조로 기록된다.
차량 기준 프레임의 3개의 방향에서 비현가된(non-suspended) 질량 뿐만 아니라 강도 및 댐퍼에 의해 특징화되는 서스펜션의 기능 모델이 그 후에 결정된다.
통상적으로, 이 기능 모델은 차량 기준 프레임의 방향에서 규정되고, 수직 방향들 사이의 결합은 무시된다. 더욱이, 단지 수직 방향에서의 힘들만이 고려된다. 이 기능 모델의 파라미터의 식별은 차량 상에서의 측정에 의해 수행된다. 이 서스펜션의 기능 모델을 타이어의 모델에 연결함으로써, 휠 중심에서의 잠금 하중과 작동 하중 사이의 스위칭을 위한 스위칭 행렬(Hp)이 결정된다. 타이어 및 휠 조립체의 휠 중심에서의 작동 하중의 추정은 단계 1에서의 잠금 하중에 스위칭 행렬(Hp)을 곱함으로써 얻어진다.
단계 3에서, 음향 및 진동 특정은 타이어 및 휠 조립체가 복수의 장애물을 나타내는 지면 상에서 굴러가는 조건에 있을 때 차량의 객실 내부에서 수행된다.
단계 4에서, 새로운 차량 전달 함수가 차량 내부의 음향 및 진동 레벨과 타이어 및 휠 조립체의 작동 하중의 레벨의 비에 의해 결정된다.
표본 타이어 및 휠 조립체를 구비한 동일한 차체에 있어서, 이 표본 타이어 및 휠 조립체를 구비한 차량이 다수의 불규칙부를 구비한 불균일한 지면 상에서 굴러갈 때 차량 내부의 음향 및 진동 레벨을 예측하는 것이 가능하다. 휠 중심의 레벨에서 강성 리그 상에 표본 타이어 및 휠 조립체를 배치함으로써, 타이어 및 휠 조립체는 차량상 실험의 것과 동일한 불균일한 지면 상에서 굴러간다. 휠 중심의 레벨에서 잠금 하중이 측정된다. 잠금 하중에 스위칭 행렬(Hp)을 곱함으로써, 휠 중심에서의 타이어 및 휠 조립체의 작동 하중이 평가된다. 이들 표본 타이어 및 휠 조립체의 작동 하중에 차량 전달 함수를 곱함으로써, 불균일한 지면 상에서 굴러가는 차량의 음향 및 진동 레벨이 평가된다.
서스펜션의 기능 모델의 결정이 이 방법의 한계들 중 하나이다. 이 기능 모델은 수직 방향 사이의 임의의 결합을 취하지 않고, 파라미터의 식별이 용이하지 않다. 그 후에, 이 방법은 차량 기준 프레임의 3개의 직교 방향에서의 힘만을 고려하고, 또한 모멘트가 고려될 필요가 있는 것으로 인식된다.
정의
이하에, 이하의 정의가 적용된다.
- "노이즈 /편안함 성능"은 결정된 차수의 적어도 하나의 장애물을 구비한 차도 상에서(또는 실험 수단 상에서) 굴러가는 차량 내부에서 측정 가능한 음진동 레벨, 즉 음향 및/또는 진동 레벨이고,
- "서스펜션 시스템"은 차량과 차도 및 하나 이상의 차량의 지점 사이의 하나 이상의 접촉면 사이의 연쇄를 보장하는 차량의 요소의 세트이고, 모든 경우에 서스펜션 시스템은 적어도 하나의 타이어 및 휠 조립체를 포함하고,
- "타이어 및 휠 조립체"는 타이어 및 그 장착 휠로 구성된 조립체이고,
- "차체"는 서스펜션 시스템에 상보적인 차량의 요소의 세트이고,
- "부착점"은 서스펜션 시스템을 차체에 연결하는 점이고,
- "차량 기준 프레임"은 X 방향이 후방으로부터 전방으로 지향된 차량의 종방향에 대응하는 우향 직교 기준 프레임이고, Z축은 상향으로 지향된 지면에 수직이고, Y 방향은 우향 기준 프레임을 형성하기 위해 다른 2개의 방향에 수직이고,
- "차량의 전체 전달 함수"는 2개의 부분을 포함하는 함수이고, 제 1 부분은 차량의 객실 내의 노이즈에 관련되고, 제 2 부분은 차량의 차체로의 서스펜션 시스템의 부착점에서 여기를 위한 동일한 객실 내의 특정의 미리 결정된 지점에서의 진동에 관련되고,
- "차체의 전체 전달 함수"는 2개의 부분을 포함하는 함수이고, 제 1 부분은 차체의 객실 내의 노이즈에 관련되고, 제 2 부분은 차체로의 서스펜션 시스템의 부착점에서 여기를 위한 동일한 객실 내의 특정의 미리 결정된 지점에서의 진동에 관련되고,
- "차체의 부착점에서의 어드미턴스 ( admittance )"는 차체 상의 "k" 부착점(들)에서 미리 결정된 단위 외부 여기에 차체의 "k" 부착점(들)의 진동 레벨을 관련시키는 함수이고, 이는 차체의 부착점(들)의 레벨에서 하중 및 모멘트에 병진 및 회전 가속도를 연결하는 최대 6k*6k 행렬이고, 이 행렬은 차량 기준 프레임에서 표현되고,
- "서스펜션 시스템의 부착점에서의 임피던스( impedance )"는 "k" 부착점(들)의 미리 결정된 단위 진동 여기에 서스펜션 시스템의 "k" 부착점(들)의 하중 및 모멘트의 레벨을 연결하는 함수이고, 이는 서스펜션의 부착점(들)의 레벨에서 병진 및 회전 가속도에 힘 및 모멘트를 연결하는 최대 6k*6k 행렬이고, 이 행렬은 차량 기준 프레임에서 표현되고,
- "부착점에서의 잠금 하중"은 서스펜션 시스템이 결정된 차수의 적어도 하나의 장애물을 나타내는 지면 상에서 구름과 연계된 외부 하중을 받을 때 이 부착점의 병진 및 회전에서의 제로 변위로부터 발생하는 차량의 부착점에서의 힘 및 모멘트이고, 이들 하중은 차량 기준 프레임에서 표현되고,
- "부착점에서의 작동 하중"은 서스펜션 시스템이 결정된 차수의 적어도 하나의 장애물을 나타내는 지면 상에서 구름과 연계된 외부 하중을 받을 때 차량 상의 실시중인 조건 하에서 이 부착점의 병진 및 회전에서의 변위로부터 발생하는 차량의 부착점에서의 힘 및 모멘트이고, 이들 하중은 차량 기준 프레임에서 표현된다.
본 발명의 요지는 전술된 방법의 결점을 나타내지 않는 서스펜션 시스템이 장착된 차량의 노이즈/편안함 성능을 예측하기 위한 방법이다.
이 목적으로, 차체와, 적어도 하나의 부착점에 의해 차체에 연결된 서스펜션 시스템을 갖고 그 구름면 상에 미리 결정된 차수의 적어도 하나의 불규칙부를 포함하는 구름 수단 상에서 소정의 속도(V)로 굴러가는 차량의 객실 내의 음향 및/또는 진동 레벨에 대응하는 노이즈/편안함 성능을 예측하기 위한 방법이 제안되고, 이 방법은
- 객실로의 부착점으로부터 표현된 차체의 전체 전달 함수(Tbody - shell)를 결정하는 단계,
- 차체로의 서스펜션 시스템의 부착점에서 표현된 차체의 어드미턴스(Ybody -shell)를 결정하는 단계,
- 차체로의 부착점에서 표현된 서스펜션 시스템의 임피던스(ZS)를 결정하는 단계,
- 구름 중에 부착점에서 서스펜션 시스템의 잠금 하중(Fb S)을 결정하는 단계, 및
- 차체의 전체 전달 함수, 차체의 전체 어드미턴스, 링크 시스템의 전체 임피던스 및 서스펜션 시스템의 잠금 하중을 함께 조합하는 단계를 포함한다.
이 방법의 장점은 차량을 2개의 별개의 구성 요소, 즉 서로 독립적으로 연구되는 차체 및 서스펜션 시스템으로 분할하는 것을 이루어진다. 따라서, 차체의 특징은 임의의 서스펜션 시스템을 구비한 차량의 노이즈/편안함 성능을 예측하기 위해 단지 1회만 수행될 필요가 있다.
차체의 전체 전달 함수(Tbody - shell) 및 차체의 어드미턴스(Ybody-shell)는 정지시에 결정될 수 있다.
유리하게는, 차체의 전체 전달 함수를 결정하기 위해, 측정이 이하의 단계, 즉
- 객실 내에서 미리 결정된 m개의 지점에서 노이즈 및 진동을 기록할 수 있는 수단이 차량 내부에 배치되는 단계,
- 서스펜션 시스템의 부착점이 서스펜션 시스템을 구비한 차량 상의 그 위치와 유사한 방식으로 차체에 대해 위치되는 단계로서, 차체의 레벨에서의 부착점은 변위 및 회전이 자유롭고 가요성 탄성 링크의 보조로 현가되는 단계,
- 차량 기준 프레임의 방향에서 정규적인 여기에 대응하는 미리 결정된 방향에서의 여기 시스템의 보조로 서스펜션 시스템의 부착점에 여기가 적용되는 단계,
- 각각의 여기에 대해, 차량의 객실 내의 노이즈 및 진동이 여기된 부착점의 레벨에서 여기 신호와 함께 기록되는 단계,
- 일시적인 데이터의 세트가 컴퓨터 소프트웨어의 보조로 주파수 영역으로 변환되는 단계, 및
- 차량의 우향 직교 기준 프레임 내의 병진 또는 회전의 단위 여기에 차체의 다양한 지점의 m개의 노이즈 및 진동 신호를 참조함으로써, 차체의 전체 전달 함수가 얻어지는 단계에 따라 정지시에 차체 상에서 실시된다.
유리하게는, 부착점이 접근 가능하지 않을 때, 부착점과 관련하여 완전하게 결정된 기하학적 지점에서 여기가 적용된다. 이 경우에, 기하학적 변환이 여기점에서의 하중에 기초하여 부착점에서의 하중을 재계산하는 것을 가능하게 한다.
유리하게는, 부착점을 여기하기 위한 시스템은 진동 포트(vibrating pot)를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 차체로의 서스펜션 시스템의 부착점에서 차체의 어드미턴스를 결정하기 위해, 측정이 이하의 단계, 즉
- 서스펜션 시스템의 부착점이 서스펜션 시스템을 구비한 차량 상의 그 위치와 유사한 방식으로 차체에 대해 위치되는 단계로서, 차체의 레벨에서의 부착점은 변위 및 회전이 자유롭고 가요성 탄성 링크의 보조로 현가되는 단계,
- 상기 부착점이 차체의 부착점의 병진 및 회전의 진동 레벨을 측정하는 것을 가능하게 하는 가속도계와 같은 진동 센서를 구비하는 단계,
- 차량 기준 프레임의 방향에서의 정규적인 여기에 대응하는 미리 결정된 방향에서의 여기 시스템의 보조로 부착점에 여기가 적용되는 단계,
- 각각의 여기에 대해, 부착점의 레벨에서의 여기 신호 및 부착점의 진동 응답이 기록되는 단계,
- 일시적인 데이터의 세트가 컴퓨터 소프트웨어의 보조로 주파수 영역으로 변환되는 단계, 및
- 부착점의 레벨에서의 차체의 어드미턴스가 부착점의 차량 기준 프레임의 다양한 방향에서의 진동 응답과 여기된 부착점의 레벨에서의 여기 신호 사이의 비를 취함으로써 결정되는 단계에 따라 정지시에 차체 상에서 실시된다.
유리하게는, 여기된 부착점의 병진 및 회전 진동 응답이 기록된다.
유리하게는, 부착점이 접근 가능하지 않을 때, 가속도계와 같은 진동 센서가 장착되고, 부착점에 관련하여 완전하게 결정된 기하학적 지점에 여기가 적용된다. 이 경우에, 기하학적 변환이 부착점의 진동 레벨을 재계산하는 것을 가능하게 한다.
차체의 부착점에서 표현된 서스펜션 시스템의 임피던스를 결정하기 위해, 측정이 이하의 단계, 즉
- 서스펜션 시스템이 평활한 클래딩을 구비한 디바이스 상에 적소에 장착되는 단계,
- 부착점이 소정의 병진 또는 회전 방향으로 자유롭게 이동하도록 서스펜션 시스템이, 서스펜션 시스템의 강성과 관련하여 가요성인 연결부, 예를 들어 탄성 웨지를 경유하여 부착점에서 벤치에 기계적으로 연결되는 단계로서, 벤치는 서스펜션 시스템의 부착점의 변위(병진 및 회전) 및 하중(힘 및 모멘트)을 측정하기 위한 수단을 구비하는 단계,
- 미리 방치된 자유 운동 방향에서 부착점의 동역학을 부여하기 위해 구성된 여기 시스템의 보조로 부착점에 여기가 적용되는 단계,
- 여기된 부착점의 변위 벡터의 측정 및 서스펜션 시스템의 부착점에서 최종 하중(힘 및 모멘트)의 벡터의 측정이 부착점의 자유도의 세트에 대해 부착점에서의 각각의 여기에 대해 수행되는 단계,
- 일시적인 데이터의 세트가 컴퓨터 소프트웨어의 보조로 주파수 영역으로 변환되는 단계, 및
- 서스펜션 시스템의 임피던스가 부착점의 힘 및 모멘트의 신호와 부착점의 최대 6개의 자유도에 대한 부착점의 진동 레벨 사이의 비를 취함으로써 결정되는 단계에 따라 서스펜션 시스템 상에서 실시된다.
유리하게는, 여기의 적용에 앞서, 서스펜션 시스템은 차량의 구름 조건과 유사한 구름 조건 하에서 평활한 클래딩을 구비한 디바이스 상의 적소에 장착된다.
유리하게는, 여기 시스템은 부착점의 다른 자유도를 여기시키지 않고 미리 방치된 자유 운동 방향에서 부착점의 동역학을 부여하기 위해 구성된다.
바람직하게는, 부착점의 병진 및 회전 변위가 측정되고, 여기 시스템은 진동 포트를 포함한다.
부착점의 병진 자유도를 발동시키기 위해, 여기 시스템은 여기하기를 원하는 방향에서 부착점의 레벨에 위치된 적어도 하나의 진동 포트를 포함할 수 있다.
유리하게는, 부착점이 접근 가능하지 않으면, 진동 포트는 적합한 장착을 경유하여 부착점에 대해 대칭 방식으로 위치되고 이들은 위상 내에서 여기된다.
부착점의 회전 자유도를 발동시키기 위해, 적합한 장착을 경유하여 부착점에 대해 대칭 방식으로 적어도 2개의 진동 포트를 위치시키고 반대 위상 내에서 적어도 2개의 진동 포트를 여기시키는 것이 가능하다.
부착점의 레벨에서의 서스펜션 시스템의 잠금 하중을 결정하기 위해, 측정이 이하의 단계, 즉
- 서스펜션 시스템이 차량상 실험과 유사한 미리 결정된 차수의 적어도 하나의 불규칙부를 그 구름면 상에 포함하는 구름 수단 상의 적소에 장착되는 단계,
- 서스펜션 시스템이 부착점에서 벤치 상에 견고하게 고정되는 단계로서, 벤치는 부착점에서 하중(힘 및 모멘트)을 측정하기 위한 수단을 구비하는 단계,
- 서스펜션 시스템이 차량의 구름 조건과 동일한 구름 조건 하에서 구름 수단 상에서 응력을 받는 단계,
- 구름 중에, 부착점에서의 하중(힘 및 모멘트)의 신호가 기록되는 단계, 및
- 일시적인 데이터의 세트가 컴퓨터 소프트웨어의 보조로 주파수 영역으로 변환되는 단계에 따라 서스펜션 시스템 상에서 실행된다.
마지막으로, 서스펜션 시스템을 구비한 차량의 노이즈/편안함 성능을 평가하기 위해, 이하의 연산이 수행되고,
Figure pct00001
여기서,
- P는 객실 내의 차량의 음진동 성능이고, 이는 m × 1 차수의 행렬이고, m은 객실 내의 측정점의 수이고,
- Tbody - shell은 차체의 전체 전달 함수이고, 이는 m × n 차수의 행렬이고,
- I는 n × n 차수의 단위 행렬이고, n은 상기 부착점의 미리 결정된 여기 방향의 개수이고,
- Ybody - shell은 차체의 어드미턴스이고, n 차수의 정방 행렬이고,
- ZS는 서스펜션 시스템의 임피던스이고, n 차수의 정방 행렬이고,
- Fb S는 서스펜션 시스템의 잠금 하중에 대응하고, n × 1 차수의 행렬이다.
차량의 노이즈/편안함 성능은 m × 1 차수의 행렬의 형태를 취하고, 여기서 각각의 행은 주파수 영역의 차량의 객실의 점(m)에서의 진동 또는 음향 응답이다.
본 발명의 요지는 또한 차체와, 적어도 하나의 부착점에 의해 차체에 연결된 서스펜션 시스템으로 구성되고 그 구름면 상에 미리 결정된 차수의 적어도 하나의 불규칙부를 포함하는 구름 수단 상에서 소정의 속도(V)로 굴러가는 차량의 부착점에서의 작동 하중을 예측하기 위한 방법이고, 이 방법은
- 차체로의 서스펜션 시스템의 부착점에서 표현된 차체의 어드미턴스(Ybody -shell)를 결정하는 단계,
- 부착점에서 표현된 서스펜션 시스템의 임피던스(ZS)를 결정하는 단계,
- 구름 중에 부착점에서 서스펜션 시스템의 잠금 하중(Fb S)을 결정하는 단계, 및
- 차체의 전체 어드미턴스, 서스펜션 시스템의 전체 임피던스 및 서스펜션 시스템의 잠금 하중을 함께 조합하는 단계를 포함한다.
이 방법은 이하의 연산을 수행하는 것에 대응하고,
Figure pct00002
여기서, 연구된 각각의 주파수에 대해
- Fop S는 차량의 부착점에서의 작동 하중에 대응하고, 이는 n × 1 차수의 행렬이고, n은 차량의 상기 부착점의 미리 결정된 여기 방향의 수이고,
- I는 n × n 차수의 단위 행렬이고,
- Ybody - shell은 차체의 어드미턴스이고, n 차수의 정방 행렬이고,
- ZS는 서스펜션 시스템의 임피던스이고, n 차수의 정방 행렬이고,
- Fb S는 서스펜션 시스템의 잠금 하중에 대응하고, n × 1 차수의 행렬이다.
차량의 부착점에서의 작동 하중은 n × 1 차수의 행렬의 형태를 취하고, 여기서 각각의 행은 주파수 영역에서 차량 기준 프레임의 미리 결정된 방향에서 차량의 부착점에서의 하중 또는 모멘트에 대응한다.
작동 하중의 인식은 특정 차체의 기계적 거동에 관련하여 서스펜션 시스템을 분류하는 것을 가능하게 한다.
서스펜션 시스템은 유리하게는 타이어/휠 타이어 및 휠 조립체를 감소시킬 수 있다.
물론, 이전의 실험 데이터는 실험적인 특징의 시뮬레이션으로부터 발생하는 디지털 데이터로 대체될 수 있다.
예시적인 실시예가 도 1 내지 도 14로 보충된 이어지는 설명에 제공된다.
도 1은 후방 차축 조립체로부터 발생하는 전체 전달 함수 또는 후방 차축 조립체로부터 발생하는 차체의 전체 어드미턴스를 얻기 위해 적소에 배치된 자동차 차체를 도시하는 도면.
도 2a 및 도 2b는 부착점의 진동 레벨을 측정하는 것을 또한 가능하게 하는 부착점을 여기하기 위한 디바이스를 도시하는 도면.
도 3은 리그 상의 적어도 하나의 부착점의 레벨에서 가요성으로 장착된 서스펜션 시스템을 도시하는 도면.
도 4는 도 3의 장착을 다른 조망각으로부터 도시하는 도면.
도 5는 리그 상에 견고하게 장착된 서스펜션 시스템을 도시하는 도면.
도 6은 도 5의 장착을 다른 조망각으로부터 도시하는 도면.
도 7은 그 장착 휠 상에 견고하게 장착되어 구름 플라이휠 상에 아래로 지지된 타이어를 도시하는 도면.
도 8a 및 도 8b는 전방 좌측 위치에서 객실 내의 마이크로폰과 우측 후방 휠 중심 사이의 차체의 음향 전달 기능의 예를 도시하는 도면으로서, 도 8a는 주파수 영역에서의 음향 전달의 진폭에 대응하고, 도 8b는 이 전달의 위상을 도시하는 도면.
도 9a 및 도 9b는 전방 좌측 휠 중심의 레벨에서의 차체의 어드미턴스를 도시하는 도면으로서, 도 9a는 주파수 영역에서 로그 스케일로서 표현된 어드미턴스의 진폭에 대응하고, 도 9b는 이 동일한 어드미턴스의 위상을 도시하는 도면.
도 10a 및 도 10b는 휠 중심에서의 타이어 및 휠 조립체의 임피던스를 도시하는 도면으로서, 도 10a는 주파수 영역에서 표현된 정지시의 임피던스의 진폭에 대응하고, 도 10b는 이 임피던스의 위상을 도시하는 도면.
도 11a 및 도 11b는 휠 중심에서 얻어진 타이어 및 휠 조립체의 잠금 하중에 대응하는 도면으로서, 도 11a는 차량 기준 프레임에서 표현된 X 방향에서의 잠금 하중의 오토스펙트럼(autospectrum)에 대응하고, 도 11b는 이 동일한 타이어 및 휠 조립체에 대한 Z 하중의 오토스펙트럼을 도시하는 도면.
도 12는 단지 후방 우측 휠만이 잠금 하중의 측정에 동일한 거대 거칠기(macrorough) 지면 상에서 80 km/h의 평균 속도로 굴러가는 차량 상의 진동 레벨의 비교를 도시하는 도면으로서, 이 도면은 특정 기하학적 지점에서 Z 방향에서의 차량의 진동 오토스펙트럼을 도시하고, 연속선은 본 명세서에 설명된 방법에 의해 합성된 진동 레벨을 도시하고, 점선은 가속도계에 의한 직접적인 측정에 대응하는 도면.
도 13은 단지 후방 우측 휠만이 잠금 하중의 측정에 동일한 거대 거칠기 지면 상에서 80 km/h의 평균 속도로 굴러가는 차량 상의 음향 레벨의 비교를 도시하는 도면으로서, 이 도면은 후방 우측 위치에 위치된 차량의 내부의 마이크로폰의 음향 스펙트럼을 도시하고, 연속선은 본 명세서에 설명된 방법에 의해 합성된 노이즈를 도시하고, 점선은 마이크로폰에 의한 직접적인 측정에 대응하는 도면.
도 14는 도 9a, 도 9b, 도 10a, 도 10b, 도 11a 및 도 11b에 도시된 것들과 유사한 양을 조합함으로써 얻어진 작동 하중을 도시하는 도면으로서, 이 도면은 휠 중심의 레벨에서 Z 방향에서의 하중의 오토스펙트럼을 도시하는 도면.
도 1에는, 그 후방 좌측 타이어 및 휠 조립체가 분해되어 있는 승객용 차량(1)이 도시되어 있고, 이는 차체(50)의 정의에 대응한다.
도 3 및 도 4에서, 후방 좌측 타이어(2)는 평활면 클래딩을 갖는 1.6 m 직경의 클래드의 플라이휠(3) 상에 위치된다. 도시되지 않은 수단이 플라이휠(3)을 회전시키도록 설계된다.
도 5 및 도 6에서, 후방 좌측 타이어(2)가 평활한 플라이휠(3) 상에 위치된다. 20 mm 폭 및 10 mm 높이의 직사각형 단면의 스트립(4)이 플라이휠(3)의 표면 상에 횡단방향으로 배치된다(즉, 플라이휠의 회전축에 대해 평행하게). 도시되지 않은 수단이 플라이휠(3)을 회전시키도록 설계된다.
도 1 및 도 7에 의해 제시된 제 1 예에서, 서스펜션 시스템은 휠(5) 상에 장착된 후방 좌측 타이어(2)에 제한된다.
도 3, 도 4, 도 5 및 도 6에 의해 제시된 제 2 예에서, 서스펜션 시스템은 특히 이하의 요소, 즉 휠(5) 상에 장착된 후방 좌측 타이어(2), 고정 허브(61) 및 회전 이동 가능한 허브(62)를 갖는 허브-캐리어/허브 조립체(6), 후방 좌측 댐퍼(7), 후방 좌측 댐퍼(7)의 상부 부착부(8), 후방 좌측 스프링(9), 후방 좌측 스프링의 필터링부(10), 후방 좌측 종방향 아암(11), 후방 좌측 종방향 아암(11)을 차체(50)에 연결하기 위한 탄성 관절부(12), 후방 좌측 하부 아암(13), 후방 좌측 하부 아암(13)을 차체(50)에 연결하기 위한 탄성 관절부(14), 후방 좌측 상부 아암(15), 후방 좌측 상부 아암(15)을 차체(50)에 연결하기 위한 탄성 관절부(16), 후방 좌측 핀서 타이 로드(pincer tie-rod)(28), 타이 로드(28)와 차체(50) 사이의 연쇄를 보장하는 볼 조인트(29)를 포함한다. 다양한 보조 부분들이 도면에 도시되어 있지 않다(나사, 너트, 볼 조인트, 롤러 베어링, 탄성 관절부 등).
차량(1)은 특히 그 객실 내부에,
- 노이즈 또는 음향 레벨을 기록하기 위해 차량의 운전자의 오른쪽 귀의 레벨에 위치된 마이크로폰(17), 및
- 차량의 스티어링 휠(19) 상에 배치된 3차원 가속도계(18) 및 객실 내의 진동 기록을 위해 운전자의 시트의 러너(runner)들 중 하나 상에 배치된 3차원 가속도계(20)를 구비한다.
본 발명에 따른 방법은 선택된 속도(V) 및 불규칙부 또는 장애물(4)을 구비한 플라이휠(3) 상에서 굴러가는 조건 하에서, 차량(1)의 노이즈/편안함 성능을 예측하는 것을 가능하게 한다.
시스템의 입력을 얻기 위해, 도 1에 도시된 바와 같이 먼저 부착점에서의 차체의 전달 함수(Tbody - shell) 및 차체의 어드미턴스(Ybody-shell)의 식별이 실시된다. 차체(50)는 가요성 링크(30)를 경유하여 타이어 및 휠 조립체의 부착점의 레벨에서 현가된다. 따라서, 부착점은 변위 및 회전이 자유롭고, 타이어 및 휠 조립체를 구비한 차량 상의 그 위치와 유사한 위치에 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 부착점의 진동 레벨을 측정하고 여기를 적용하기 위해, 여기 시스템(31)이 사용된다. 이 시스템은 위치 결정 디바이스(36)에 의해 미리 결정된 위치 및 방향에서 적소에 배치된 여기 진동 포트(33)를 포함한다. 진동 포트의 단부에서의 임피던스 헤드(32)는 여기 신호를 기록한다. 도 2의 예에서, 진동 포트의 단부(32)는 고정 허브(61)와 일렬로 연장하는 부분(310)에 대해 부착된다. 이 여기의 적용점은 타이어 및 휠 조립체의 부착점, 즉 휠 중심으로부터 편위되지만, 여기의 적용점은 부착점에 대해 양호하게 결정되고, 기하학적 변환은 여기점에서의 하중에 기초하여 부착점에서 하중을 재계산하는 것을 가능하게 한다. 디바이스(36)는 부착점이 차량 기준 프레임의 방향에서 정규적인 여기에 대응하는 방향들 중 하나에서 여기되는 방식으로 진동점을 위치시킨다.
진동 포트에 기초하는 여기 시스템(31)은 그 제 1 공진 주파수가 측정이 수행되는 주파수의 범위에 놓이지 않는 방식으로 설계된다.
각각의 여기에 대해, 차량의 객실 내의 노이즈 및 진동은 임피던스 헤드(32)에 의한 여기 신호에서와 같이, 마이크로폰(17) 및 가속도계(18, 20)에 의해 기록된다.
다음에, 일시적인 데이터의 세트가 당 기술 분야의 숙련자에게 잘 알려진 컴퓨터 소프트웨어의 보조로 주파수 영역으로 변환되고, 차량의 우향 직교 기준 프레임에서의 병진 또는 회전의 단위 여기에 차체의 다양한 지점에 대한 노이즈 및 진동 신호를 참조함으로써, 차체의 전체 전달 함수(Tbody - shell)가 얻어진다.
도 8a 및 도 8b는 차량 차체(50)의 음향 전달 함수(Tbody - shell)의 실험적인 예를 도시한다. 이 예는 차량 기준 프레임에서 표현된 X축 둘레의 모멘트의 견지에서 여기를 위해 전방 좌측 위치에서의 객실 내의 마이크로폰과 우측 후방 휠 중심 사이의 음향 전달에 대응한다. 측정은 정지시에 수행된다. 이 특정 경우에서, 차체는 아우디(AUDI) A4 세단이다. 차체와 관련하는 휠 중심의 기하학적 위치는 휠 중심이 차량 상에 가질 수 있는 기하학적 위치와 유사하다. 도 8a는 주파수 영역에서의 음향 전달의 진폭에 대응하고, 도 8b는 이 전달의 위상을 도시한다.
부착점에서의 차체의 어드미턴스(Ybody-shell)를 결정하기 위해, 이전의 디바이스는 도 2a 및 도 2b에 지시된 바와 같이 부분(310) 상에 가속도계(예를 들어, 34 및 35)를 배치함으로써 보충된다. 가속도계의 이들 위치는 부착점의 레벨에서 진동 레벨을 재계산하는 것을 가능하게 하기 위해 타이어 및 휠 조립체의 부착점(휠 중심)에 대해 양호하게 결정된다.
상기와 같이, 여기가 차량 기준 프레임의 방향에서 정규적인 여기에 대응하는 미리 결정된 방향에서 시스템(31)에 의해 부착점에 적용되고, 각각의 여기에 대해 부착점의 가속도의 견지에서 여기 신호 및 응답이 기록되고, 일시적인 데이터의 세트가 컴퓨터 소프트웨어의 보조로 주파수 영역으로 변환되고, 부착점의 레벨에서 차체(Ybody - shell)의 어드미턴스가 여기 부착점의 레벨에서의 여기 신호와 부착점의 차량 기준 프레임의 다양한 방향에서의 병진 및 회전 가속도 사이의 비를 취함으로써 결정된다.
도 9a 및 도 9b는 차량 기준 프레임에서 표현된 X 방향에서의 여기를 위해 전방 좌측 휠 중심의 레벨에서 차체의 어드미턴스(Ybody - shell)의 실험적인 예를 도시한다. 측정은 정지시에 수행되고, 차체에 관련하는 휠 중심의 기하학적 위치는 휠 중심이 차량 상에 가질 수 있는 기하학적 위치와 유사하다. 이 특정 경우에, 차체는 아우디 A4 세단이다. 도 9a는 주파수 영역에서 로그 스케일로서 표현된 어드미턴스의 진폭에 대응하고, 도 9b는 이 동일한 어드미턴스의 위상을 도시한다.
소정의 부착점의 레벨에서 서스펜션 시스템의 전체 임피던스(ZS)의 측정을 얻기 위해, 이전에 결정된 요소를 포함하는 서스펜션 시스템이 리그(21) 상에 그 부착점에 의해 장착된다. 완전한 서스펜션 시스템의 경우의 이러한 장착이 도 3 및 도 4에 개략적으로 도시된다. 타이어(2)는 평활한 클래딩을 구비한 플라이휠(3) 상에서 굴러가고, 그 접촉면에서 차량(1)에 의해 전달되는 하중과 동일한 하중을 지지한다.
도 3의 평면은 X 및 Z로 나타낸 방향을 포함한다[Y 방향은 도 3의 평면에 수직이고 플라이휠(3)의 회전축의 방향에 평행함]. 도 4의 평면은 수직 방향 Y 및 Z를 포함한다.
리그(21)는 그 제 1 공진 주파수가 측정이 수행되는 주파수의 범위에 놓이지 않는 방식으로 설계된다.
여기된 부착점[여기서, 후방 좌측 종방향 아암(11)과 차체(50) 사이의 연결을 위한 탄성 관절부(12)의 부착]의 레벨에서, 기계적 디바이스(38)는 진동 포트(39, 40)의 보조로 모멘트의 견지에서 여기를 적용하는 것을 가능하게 한다. 디바이스(38)는 가요성 링크(37)에 의해 리그(21)에 연결된다.
이 디바이스(38)는 한편으로는 부착점의 변위 벡터(병진 및 회전)를 측정하기 위한 가속도계(41, 42)를, 다른 한편으로는 이 부착점에서 3개의 수직 방향에서의 하중 및 모멘트를 기록하기 위한 로드 셀(load cell)(22)을 구비한다.
기계적 디바이스(38)는 그 제 1 공진 주파수가 측정이 수행되는 주파수의 범위에 놓이지 않는 방식으로 설계된다.
리그(21)로의 서스펜션 시스템의 다른 5개의 부착점의 각각에는 이들 점에서 3개의 수직 방향에서의 하중 및 모멘트를 기록하기 위한 로드 셀(23, 24, 25, 26, 27)이 배치된다.
서스펜션 시스템 상의 측정은 노이즈/편안함 성능을 측정할 때 차량(1) 상에 사용된 것과 동일한 속도에서 수행된다.
제시된 부착점에서의 여기는 부착점의 다른 자유도를 여기하지 않고 방치된 자유 운동(Y축 둘레의 회전) 방향에서 부착점의 동역학을 부여하는 것을 가능하게 한다.
조작은 관절부(12)의 부착점에서 Y축 둘레의 회전에 대응하는 모멘트를 부여하는 것과 부착점의 대응 변위 벡터 뿐만 아니라 서스펜션 시스템의 부착점의 세트의 레벨에서 최종 하중을 측정하는 것으로 이루어질 수 있다.
각각의 부착점의 자유도의 세트에 대해 이들 측정을 수행한 후에(도 3 및 도 4에 제시된 것과 유사한 적합한 장착에 의해), 일시적인 데이터의 세트는 주파수 영역으로 변환되고, 서스펜션 시스템의 임피던스는 부착점의 변위의 레벨과 부착점의 힘 및 모멘트 신호 사이의 비를 취함으로써 결정된다.
도 10a 및 도 10b는 타이어 및 휠 조립체에 제한되는 서스펜션 시스템의 경우에 휠 중심에서의 서스펜션 시스템의 임피던스(ZS)의 실험적인 예를 도시한다. 이 예는 차량 기준 프레임에서 표현된 Y 방향에서의 여기에 대응한다. 이 특정 경우에, 이는 차수 7J16 H2 ET 42의 기준 8E0 601 025 C의 합금 림(rim) 상에 장착된 3.3 bar로 팽창된 차수 225/55 R16 95W의 미쉘린(Michelin) 프라이머시(Primacy) HP 타이어를 포함한다. 도 10a는 주파수 영역에 표현된 정지시의 임피던스의 진폭에 대응하고, 도 10b는 이 임피던스의 위상을 도시한다.
도 5 및 도 6은 부착점의 레벨에서 서스펜션 시스템의 잠금 하중의 측정을 얻는 것을 가능하게 하는 리그(21) 상의 서스펜션 시스템의 장착을 도시한다. 이들 측정은 동일한 장애물(4)을 구비한 동일한 플라이휠(3) 상의 그 서스펜션 시스템을 경유하여 구르는 차량(1) 상의 실험과 동일한 장애물(4)을 구비한 플라이휠(3) 상에서 구르는 타이어(2)에 의해 수행된다.
도 5의 평면은 X 및 Z로 나타낸 방향을 포함한다[Y 방향은 이 도 5의 평면에 수직이고 플라이휠(3)의 회전축의 방향에 평행함]. 도 6의 평면은 수직 방향 Y 및 Z를 포함한다.
리그(21)는 그 제 1 공진 주파수가 측정이 수행되는 주파수의 범위에 놓이지 않는 방식으로 설계된다.
리그(21)로의 서스펜션 시스템의 6개의 부착점의 각각에는 이들 점에서 3개의 수직 방향에서의 하중 및 모멘트를 기록하기 위한 로드 셀(22, 23, 24, 25, 26, 27)이 배치된다.
서스펜션 시스템 상의 측정은 노이즈/편안함 성능을 측정할 때 차량(1) 상에 사용된 것과 동일한 속도에서 수행된다.
단지 휠 중심의 레벨에서만 타이어 및 휠 조립체에 대응하는 서스펜션 시스템의 잠금 하중의 측정을 얻기 위해, 도 7은 타이어 및 휠 조립체가 동력계 허브(43)를 구비한 리그 상의 휠 중심의 레벨에 장착되는 것을 도시한다. 타이어(2)는 동일한 장애물(4)을 구비한 동일한 플라이휠(3) 상의 그 타이어 및 휠 조립체를 경유하여 구르는 차량(1) 상의 실험과 동일한 장애물(4)을 구비한 플라이휠(3) 상에서 굴러간다.
물론, 플라이휠 유형의 구름 수단 상에 서술되어 있는 것은 훨씬 평면 지면(특히, "편평 벨트" 기계)과 같은 구름 조건을 재현하는 구름 기계 상에서 수행될 수도 있다.
도 11a 및 도 11b는 거대 거칠기 지면, 즉 복수의 불규칙부 또는 장애물을 나타내는 지면에서 80 km/h의 평균 속도로 롤웨이 상에서의 측정에 기초하여 휠 중심에서 얻어진 타이어 및 휠 조립체의 잠금 하중에 대응한다. 이 특정 경우에, 이는 차수 7J16 H2 ET 42의 기준 8E0 601 025 C의 합금 림 상에 장착된 3.3 bar로 팽창된 차수 225/55 R16 95W의 미쉘린 프라이머시 HP 케이싱으로 이루어진 타이어 및 휠 조립체를 포함한다. 도 11a는 차량 기준 프레임에서 표현된 X 방향에서의 잠금 하중의 오토스펙트럼에 대응하고, 도 11b는 이 동일한 타이어에 대해 Z 방향에서의 하중의 오토스펙트럼을 도시한다.
소정의 서스펜션 시스템에 대한 객실 내부의 노이즈/편안함 성능(P)의 예측을 얻기 위해, 차체의 전체 전달 함수, 차체의 전체 어드미턴스, 서스펜션 시스템의 전체 임피던스 및 서스펜션 시스템의 잠금 하중이 함께 조합된다.
Figure pct00003
도 12는 단지 그 후방 우측 휠만이 잠금 하중의 측정에 동일한 거대 거칠기 지면 상에서 80 km/h의 평균 속도로 굴러가는 차량의 진동 레벨의 비교를 도시한다. 차량은 차수 7J16 H2 ET 42의 기준 8E0 601 025 C의 합금 림 상에 장착된 3.3 bar로 팽창된 차수 225/55 R16 95W의 미쉘린 프라이머시 HP 케이싱으로 구성된 타이어 및 휠 조립체를 후방 우측에 구비한다. 도 13은 특정 기하학적 지점에서의 Z 방향에서 차량의 진동 오토스펙트럼을 도시한다.
점선 곡선은 가속도계에 의한 객실 내에서의 직접적인 측정에 대응하고, 실선 곡선은 전술된 것들과 같은 다양한 측정의 조합으로부터 발생하는 예측에 대응한다.
도 13은 동일한 작동 조건 하에서 음향 레벨의 비교를 도시함으로써 도 12의 결과를 보충한다. 이 도 13은 후방 우측 위치에 위치된 차량의 내부의 마이크로폰의 음향 스펙트럼을 도시한다. 상기와 같이, 점선 곡선은 마이크로폰에 의한 객실 내의 직접적인 측정에 대응하고, 실선 곡선은 다양한 전술된 측정의 조합으로부터 발생하는 예측에 대응한다.
실험적인 및 예측된 곡선의 유사성은 설명된 방법의 예측의 전체 장점을 나타낸다.
식
Figure pct00004
에 대응하는 조합에 필요한 데이터는 전술된 바와 같은 실험적인 수단에 의해 얻어질 수 있지만, 또한 전체적으로 또는 부분적으로 실험적인 특징의 시뮬레이션으로부터 발생하는 디지털 데이터에 의해 얻어질 수 있다는 것을 주목해야 한다. 이는 소정의 서스펜션 시스템을 구비한 소정의 차체의 객실 내의 노이즈-편안함 성능을 예측하기 위한 이 방법의 장점을 대단히 향상시킨다.
본 발명의 요지들 중 하나는 선택된 속도(V)에 대해 그리고 불규칙부 또는 장애물(4)을 구비한 플라이휠(3) 상에서 구르는 조건 하에서, 차량(1)의 부착점에서의 작동 하중을 제공하는 것을 가능하게 한다.
이들 작동 하중은 이하의 식을 적용함으로써 차체로의 서스펜션 시스템의 부착점에서 표현된 차체의 어드미턴스(Ybody - shell), 부착점에서 표현된 서스펜션 시스템의 임피던스(ZS) 및 부착점에서의 서스펜션 시스템의 잠금 하중(Fb S)을 조합함으로써 얻어질 수 있다.
Figure pct00005
도 14는 차량의 부착점에서의 작동 하중의 예시적인 예측을 도시한다. 이 곡선은 도 9a, 도 9b, 도 10a, 도 10b, 도 11a 및 도 11b에 도시된 것들과 유사한 실험 결과를 조합함으로써 얻어진다. 이 곡선은 휠 중심의 레벨에서 Z 방향에서의 작동 하중의 오토스펙트럼을 도시한다.
본 발명은 설명되고 도시된 예에 한정되는 것은 아니고, 다양한 수정이 첨부된 청구범위에 의해 규정된 그 범주로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.
1: 차량 2: 후방 좌측 타이어
3: 플라이휠 4: 스트립
5: 휠 6: 허브-캐리어/허브 조립체
7: 후방 좌측 댐퍼 8: 상부 부착부
9: 후방 좌측 스프링 10: 필터링부
11: 후방 좌측 종방향 아암 12: 탄성 관절부
13: 후방 좌측 하부 아암 14: 탄성 관절부
15: 후방 좌측 상부 아암 16: 탄성 관절부
17: 마이크로폰 18: 가속도계
19: 스티어링 휠 20: 가속도계
21: 리그 22, 23, 24, 25, 26, 27: 로드 셀
29: 볼 조인트 30: 가요성 링크
31: 여기 시스템 32: 단부
33: 진동 포트 37: 가요성 링크
38: 기계적 디바이스 39, 40: 진동 포트
43: 동력계 허브 50: 차체
61: 고정 허브 62: 허브

Claims (17)

  1. 차체와, 적어도 하나의 부착점에 의해 상기 차체에 연결된 서스펜션 시스템을 갖는 차량으로서, 그 구름면 상에 미리 결정된 차수의 적어도 하나의 불규칙부를 포함하는 구름 수단 상에서 소정의 속도(V)로 굴러가는 상기 차량의 객실 내의 음향 및/또는 진동 레벨에 대응하는 노이즈/편안함 성능을 예측하기 위한 방법에 있어서,
    - 상기 객실로의 부착점으로부터 표현된 상기 차체의 전체 전달 함수(Tbody -shell)를 결정하는 단계,
    - 상기 차체로의 서스펜션 시스템의 부착점에서 표현된 상기 차체의 어드미턴스(Ybody-shell)를 결정하는 단계,
    - 상기 부착점에서 표현된 서스펜션 시스템의 임피던스(ZS)를 결정하는 단계,
    - 구름 중에 상기 부착점에서 상기 서스펜션 시스템의 잠금 하중들(Fb S)을 결정하는 단계, 및
    - 상기 차체의 전체 전달 함수, 상기 차체의 전체 어드미턴스, 상기 서스펜션 시스템의 전체 임피던스 및 상기 서스펜션 시스템의 잠금 하중들을 함께 조합하여 상기 객실 내부의 노이즈/편안함 성능(P)의 예측을 얻는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 차체의 전체 전달 함수(Tbody - shell) 및 상기 차체의 어드미턴스(Ybody-shell)는 정지시에 결정되는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 차체의 전체 전달 함수를 결정하기 위해, 측정들이 이하의 단계들, 즉
    - 상기 객실 내에서 미리 결정된 m개의 지점들에서 상기 노이즈 및 상기 진동들을 기록할 수 있는 수단이 상기 차량 내부에 배치되는 단계,
    - 상기 서스펜션 시스템의 부착점이 상기 서스펜션 시스템을 구비한 차량 상의 그 위치와 유사한 방식으로 상기 차체에 대해 위치되는 단계로서, 상기 차체의 레벨에서의 부착점은 변위 및 회전이 자유롭고 가요성 탄성 링크들의 보조로 현가되는 상기 단계,
    - 차량 기준 프레임의 방향들에서 여기들(excitations)에 대응하는 미리 결정된 방향들에서의 여기 시스템의 보조로 상기 서스펜션 시스템의 부착점에 여기가 적용되는 단계,
    - 각각의 여기에 대해, 상기 차량의 객실 내의 노이즈 및 진동들이 여기된 부착점의 레벨에서 여기 신호와 함께 기록되는 단계,
    - 일시적인 데이터의 세트가 컴퓨터 소프트웨어의 보조로 주파수 영역으로 변환되는 단계, 및
    - 우향 직교 기준 프레임 내의 병진 또는 회전의 단위 여기에 상기 객실의 다양한 지점들의 m개의 노이즈 및 진동 신호들을 참조함으로써, 상기 차체의 전체 전달 함수가 얻어지는 단계에 따라 정지시에 상기 차체 상에서 실시되는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 부착점이 접근 가능하지 않을 때, 상기 부착점과 관련하여 완전하게 결정된 기하학적 지점들에서 여기들이 적용되고, 상기 부착점에서의 하중들은 상기 여기점들에서의 하중들에 기초하여 기하학적 변환에 의해 재계산되는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차체로의 서스펜션 시스템의 부착점에서 표현된 상기 차체의 어드미턴스를 결정하기 위해, 측정들이 이하의 단계들, 즉
    - 상기 서스펜션 시스템의 부착점이 상기 서스펜션 시스템을 구비한 차량 상의 그 위치와 유사한 방식으로 상기 차체에 대해 위치되는 단계로서, 상기 차체의 레벨에서의 부착점은 변위 및 회전이 자유롭고 가요성 탄성 링크의 보조로 현가되는 상기 단계,
    - 상기 부착점이 상기 차체의 부착점의 진동 레벨을 측정하는 것을 가능하게 하는 가속도계들과 같은 진동 센서들을 구비하는 단계,
    - 상기 차량 기준 프레임의 방향들에서의 여기들에 대응하는 미리 결정된 방향들에서의 여기 시스템의 보조로 상기 부착점에 여기들이 적용되는 단계,
    - 각각의 여기에 대해, 상기 부착점의 레벨에서의 여기 신호 및 상기 부착점의 진동 응답들이 기록되는 단계,
    - 일시적인 데이터의 세트가 컴퓨터 소프트웨어의 보조로 주파수 영역으로 변환되는 단계, 및
    - 상기 부착점의 레벨에서의 상기 차체의 어드미턴스가 상기 부착점의 차량 기준 프레임의 다양한 방향들에서의 진동 응답들과 여기된 상기 부착점의 레벨에서의 상기 여기 신호 사이의 비를 취함으로써 결정되는 단계에 따라 정지시에 상기 차체 상에서 실시되는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 부착점의 병진 및 회전 진동 응답들이 기록되는 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 부착점이 접근 가능하지 않을 때, 가속도계들과 같은 진동 센서들이 장착되고, 상기 부착점에 관련하여 완전하게 결정된 기하학적 지점들에 여기들이 적용되고, 상기 부착점의 진동 레벨들은 상기 여기점들에서 하중들에 기초하여 상기 부착점에서 하중들과 함께 기하학적 변환에 의해 재계산되는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차체로의 부착점에서 표현된 상기 서스펜션 시스템의 임피던스를 결정하기 위해, 측정들이 이하의 단계들, 즉
    - 상기 서스펜션 시스템이 평활한 클래딩을 구비한 디바이스 상에 적소에 장착되는 단계,
    - 상기 부착점이 병진 또는 회전의 방향으로 자유롭게 이동하는 방식으로 상기 서스펜션 시스템이, 상기 서스펜션 시스템의 강성과 관련하여 가요성인 연결부들에 의해서 상기 부착점에서 벤치에 기계적으로 연결되는 단계로서, 상기 벤치는 상기 서스펜션 시스템의 부착점의 변위들, 힘들 및 모멘트들을 측정하기 위한 수단을 구비하는 단계,
    - 미리 방치된 자유 운동 방향에서 상기 부착점의 동역학을 부여하기 위해 구성된 여기 시스템의 보조로 상기 부착점에 여기가 적용되는 단계,
    - 여기된 상기 부착점의 변위 벡터(병진 및 회전)의 측정 및 상기 서스펜션 시스템의 부착점에서 최종 하중들(힘 및 모멘트)의 벡터의 측정이 상기 부착점의 자유도들의 세트에 대해 상기 부착점에서의 각각의 여기에 대해 수행되는 단계,
    - 일시적인 데이터의 세트가 컴퓨터 소프트웨어의 보조로 주파수 영역으로 변환되는 단계, 및
    - 상기 서스펜션 시스템의 임피던스가 상기 부착점의 힘들 및 모멘트들의 신호들과 상기 부착점의 최대 6개의 자유도들에 대한 상기 부착점의 진동 레벨 사이의 비를 취함으로써 결정되는 단계에 따라 상기 서스펜션 시스템 상에서 실시되는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 서스펜션 시스템은, 상기 여기들의 적용에 앞서, 상기 차량의 구름 조건들과 유사한 구름 조건들 하에서 평활한 클래딩을 구비한 상기 디바이스 상의 적소에 장착되는 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 여기 시스템은 상기 부착점의 다른 자유도들을 여기시키지 않고 미리 방치된 자유 운동 방향에서 상기 부착점의 동역학을 부여하기 위해 구성되는 방법.
  11. 제 3 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 시스템은 진동 포트들을 포함하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부착점에서의 상기 서스펜션 시스템의 잠금 하중들을 결정하기 위해, 측정들이 이하의 단계들, 즉
    - 상기 서스펜션 시스템이 차량상 실험들과 유사한 미리 결정된 차수의 적어도 하나의 불규칙부를 그 구름면 상에 포함하는 구름 수단 상의 적소에 장착되는 단계,
    - 상기 서스펜션 시스템이 상기 부착점에서 벤치 상에 견고하게 고정되는 단계로서, 상기 벤치는 상기 부착점에서 힘들 및 모멘트들을 측정하기 위한 수단을 구비하는 상기 단계,
    - 상기 서스펜션 시스템이 차량 상의 구름 조건들과 동일한 구름 조건 하에서 상기 구름 수단 상에서 응력을 받는 단계,
    - 구름 중에, 상기 부착점에서의 힘들 및 모멘트들의 신호들이 기록되는 단계, 및
    - 일시적인 데이터의 세트가 컴퓨터 소프트웨어의 보조로 주파수 영역으로 변환되는 단계에 따라 상기 서스펜션 시스템 상에서 실행되는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서스펜션 시스템을 구비한 차량의 노이즈/편안함 성능을 평가하기 위해, 이하의 연산이 수행되고,
    Figure pct00006

    여기서, 각각의 연구된 주파수에 대해
    - P는 상기 객실 내의 차량의 편안함 성능이고, 이는 m × 1 차수의 행렬(matrix of dimensions)이고, m은 상기 객실 내의 측정점들의 수이고,
    - Tbody - shell은 상기 차체의 전체 전달 함수이고, 이는 m × n 차수의 행렬이고,
    - I는 n × n 차수의 단위 행렬이고, n은 상기 부착점의 미리 결정된 여기 방향의 개수이고,
    - Ybody - shell은 상기 차체의 어드미턴스이고, n 차수의 정방 행렬이고,
    - ZS는 상기 서스펜션 시스템의 임피던스이고, n 차수의 정방 행렬이고,
    - Fb S는 상기 서스펜션 시스템의 잠금 하중들에 대응하고, n × 1 차수의 행렬인 방법.
  14. 차체와, 적어도 하나의 부착점에 의해 상기 차체에 연결된 서스펜션 시스템으로 구성되는 차량으로서, 그 구름면 상에 미리 결정된 차수의 적어도 하나의 불규칙부를 포함하는 구름 수단 상에서 소정의 속도(V)로 굴러가는 상기 차량의 부착점에서의 작동 하중들을 예측하기 위한 방법에 있어서,
    - 상기 차체로의 서스펜션 시스템의 부착점에서 표현된 상기 차체의 어드미턴스(Ybody-shell)를 결정하는 단계,
    - 상기 부착점에서 표현된 상기 서스펜션 시스템의 임피던스(ZS)를 결정하는 단계,
    - 구름 중에 상기 부착점에서 상기 서스펜션 시스템의 잠금 하중들(Fb S)을 결정하는 단계, 및
    - 상기 차체의 전체 어드미턴스, 상기 서스펜션 시스템의 전체 임피던스 및 상기 서스펜션 시스템의 잠금 하중들을 함께 조합하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 서스펜션 시스템을 구비한 차량의 부착점에서의 작동 하중들을 평가하기 위해, 이하의 연산이 수행되고,
    Figure pct00007

    여기서, 연구된 각각의 주파수에 대해
    - Fop S는 상기 차량의 부착점에서의 작동 하중들에 대응하고, 이는 n × 1 차수의 행렬이고, n은 상기 차량의 상기 부착점의 미리 결정된 여기 방향들의 개수이고,
    - I는 n × n 차수의 단위 행렬이고,
    - Ybody - shell은 상기 차체의 어드미턴스이고, n 차수의 정방 행렬이고,
    - ZS는 상기 서스펜션 시스템의 임피던스이고, n 차수의 정방 행렬이고,
    - Fb S는 상기 서스펜션 시스템의 잠금 하중들에 대응하고, n × 1 차수의 행렬인 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서스펜션 시스템은 타이어 및 휠 조립체를 감소시키는 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 실험 데이터가 실험적인 특징의 시뮬레이션으로부터 발생하는 디지털 데이터로 대체되는 방법.
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