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Numerical Modeling and Dynamic Simulation of Automotive Power Window System with a Single Rail Regulator

초록/요약

Door glass position errors that occur when an automobile door glass goes up and down not only reduce the basic performance of the door glass in terms of sound- and water-proofing, but also decrease the life span of the glass run and belt. Thus, there is a need for understanding the dynamic behavior of a door glass in order to reduce these errors. In this research, we analyzed the door glass behavior by developing a dynamic numerical analysis model for a single rail regulator type of door glass lifting system. We modeled the glass run and belt lip load as a non-linear spring-damper system to reflect changes in the lip load caused by door glass position errors in the analysis. We also introduced local coordinate systems to find door glass position errors during the lifting process. By using our model, the time spent on the up and down motions, the current, and the lifting resistance could be predicted with 4%, 5.8%, 3%, 14.3% and 4% of error, respectively, comparing with the test data. We confirmed the effects of imbalances and boundary conditions in the load and moment which occur during the door glass lifting process. We also found that the lip reaction force, coefficient of friction, overlap length and position of the lift line cause door glass position errors. Lastly, it is shown that the performance of the door glass lift system can be improved by sorting out the design variables based on the analysis results of the program and verifying them through analysis.

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초록/요약

자동차 도어글라스의 승하강 시 발생하는 위치 오차는 방음 및 수밀과 같은 도어글라스의 기본적인 성능을 저하시킬 뿐만 아니라 글라스런과 벨트의 내구 수명도 감소시킨다. 따라서, 이러한 위치 오차의 원인을 파악하고 위치 오차를 줄이기 위해서 도어글라스의 동적 거동 분석이 요구되고있다. 본 연구에서는 도어글라스의 거동 분석을 위해 single rail regulator 방식의 도어글라스 승하강 시스템의 동적 수치해석 모델을 개발하였다. 글라스런 및 벨트의 립하중을 비선형스프링-댐퍼 시스템으로 모델링함으로써 위치 오차에 따른 립하중의 변화를 해석에 반영하였으며, 국부좌표계를 도입하고 좌표계변환을 통하여 승하강 과정에서 도어글라스의 위치 오차를 도출하였다. 이 모델을 통한 해석 결과로부터 승강 및 하강 시간은 약 4%, 5.8%의 오차, 전류는 승강 및 하강과정에서 약3%, 14.3%, 의 오차, 승강 과정에서 발생하는 총 하중은 약 4%의 오차로 실험 결과를 예측할 수 있었다. 뿐만 아니라 도어글라스의 승하강 과정에서 발생하는 하중과 모멘트 불균형 양상과 경계 조건의 기여도를 확인하였고, 도어글라스의 위치 오차를 야기하는 인자를 규명하였다. 마지막으로 프로그램의 해석 결과를 이용한 분석을 통하여 설계 변수를 도출하고 해석을 통하여 검증함으로써 도어글라스 승강시스템의 승강 성능을 개선할 수 있음을 보였다.

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