브레이크를 위한 최적화된 진동 분석
브레이크 소음은 자동차 산업에서 가장 빈번하게 제기되는 고객 불만 중 하나입니다. 브레이크 소음은 일차적으로 주관적인 불쾌감을 유발하고 제조업체에 높은 보증 수리 비용을 초래하지만, 브레이크 시스템의 원치 않는 동적 거동은 성능과 내구성에도 악영향을 줄 수 있습니다. 제조업체는 공급업체 및 하위 공급업체와 협력하여 새롭게 최적화된 브레이크 시스템을 개발하거나 기존 설계의 문제를 해결합니다.
브레이크 스퀼의 원인 이해
브레이크 시스템의 동적 거동은 브레이크 기능과 체감되는 차량 성능을 종합적으로 평가하는 데 매우 중요합니다. 자동차 개발에서 탑승자 안락성이 매우 중요하게 고려되는 만큼, 제조업체는 보증 수리 비용을 줄이는 한편 브레이크 스퀼을 제거하여 소음·진동·불쾌감(NVH) 성능을 향상하고 시장 점유율을 높이고자 합니다. 특히 프리미엄 차량 부문에서는 음향적 쾌적성이 잠재 구매자의 구매 결정에 중요한 요소로 작용합니다. 또한 최신 전기 구동계의 적용 등으로 엔진 소음과 같은 다른 소음원이 줄어들수록 브레이크 소음은 더욱 두드러지게 인식됩니다.
브레이크 스퀼은 브레이크 디스크와 브레이크 패드 사이의 마찰로 인해 사람의 귀에 불쾌하게 들리는 주파수 대역의 진동 모드가 가진되면서 발생합니다. 브레이크 개발에서는 유한요소 모델을 사용하여 이러한 모드를 식별하고, 브레이크 형상을 적절히 조정하거나 다른 설계 조치를 적용해 모드의 발생을 억제합니다. 이러한 시뮬레이션 모델의 매개변수와 그에 따른 응답을 검증하려면 검증 측정이 필요합니다. SMART Lab을 사용하면 시뮬레이션 포인트를 측정 포인트로 정확히 가져올 수 있어, 단순히 많은 지점이 아니라 정확히 필요한 측정 지점에서 정밀한 검증이 가능합니다.
실제 조건에 가까운 브레이크 동역학 분석
다음 장비, Optomet의 스캐닝 레이저 도플러 진동계 SMART Scan+를 사용하면 브레이크 디스크, 패드 및 캘리퍼 표면에서 발생하는 진동을 비접촉 방식으로 측정하고 분석하여 3D 애니메이션으로 시각화할 수 있습니다. 이를 통해 유한요소 모델의 계산 결과를 실제 진동 거동과 정밀하게 비교하고 검증할 수 있습니다.
브레이크 동역학을 분석할 때는 모달 해머로 브레이크를 가진하거나, 작동 조건에서 브레이크 진동을 측정할 수 있습니다. 첫 번째 방법은 브레이크 시스템의 모든 모드를 측정하지만, 체결부와 커플링이 진동 거동에 미치는 영향은 물론 실제 차량에서 운전자가 경험하는 일반적인 모드도 고려하지 않습니다. 두 번째 방법에서는 브레이크 시험대에서 최대한 실제에 가까운 조건으로 브레이크 디스크, 패드 및 캘리퍼 시스템의 진동을 최적화해 분석하기 위해 스캐닝 레이저 기술을 사용합니다. 그러나 스퀼 소음을 의도적으로 가진하는 과정은 일반적으로 쉽게 반복하기 어렵습니다. Optomet 스캐닝 레이저 진동계는 브레이크 스퀼이 발생할 때만 측정하도록 설계되어 시간은 절약하고 시험 효율은 높여 줍니다. 또한 Optomet의 Multi-Point 시스템을 사용하면 여러 측정 포인트를 동시에 측정할 수 있으며, SMART Multi-Fiber는 짧은 스퀼 발생 중에도 이를 수행할 수 있습니다.
회전하는 브레이크 디스크를 위한 SWIR 기술
Optomet SWIR 레이저 진동계 기술은 자동차 제조 분야의 브레이크 시스템 및 부품 측정에 매우 적합합니다. 기존 HeNe 기반 시스템과 비교되는 Optomet 솔루션의 핵심적인 장점은 시험대에서 회전하는 브레이크 디스크를 측정할 때 특히 두드러집니다. SWIR 진동계와 HeNe 진동계를 대상으로 실시한 Back-to-Back 테스트 결과, HeNe 시스템은 지나치게 높은 광학 신호 노이즈 때문에 충분한 품질 또는 신호 대 잡음비의 측정 데이터를 제공하지 못하는 것으로 나타났습니다. 분석해야 할 공진이 노이즈에 묻혀 버리는 것입니다. 반면 Optomet-SWIR 레이저 진동계 기술을 적용하면 성능이 획기적으로 향상되며, 이러한 응용 분야에서 데이터의 노이즈 레벨이 공진 피크보다 40 dB~50 dB 낮게 유지됩니다.