[논문]마찰을 고려한 이중 오프셋 등속조인트의 축력 해석에 관한 연구

배병철

마찰을 고려한 이중 오프셋 등속조인트의 축력 해석에 관한 연구
Analytic Study on the Axial Forces of a Double Offset Constant Velocity Joints in Consideration of Friction Effect 원문보기

배병철 (서한기술연구소)

The constant velocity joint(CVJ) used for transmitting torque to the front wheels is an important part in automotive drive system. There are several types of constant velocity joints. Typically, they are classified by fixed and plunging constant velocity joints. The axial force generated in plunging constant velocity joints influences significantly the noise, vibration and harshness. For heaps of time, many constant velocity joint markers have been studying and developing a valid method to reduce the axial force and extensive tests have been carried out on rigs. This paper presents the analysis method to predict the axial force of a double offset constant velocity joint(DOJ), a kind of plunging constant velocity joint, and the influence of ball-cage dimension tolerance on the axial force.

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문제 정의

따른 Gelinck。의 마찰 특성 연구결과를 바탕으로 미끄럼운동과 구름 운동이 동시에 일어나는 접촉체의 마찰 모델을 제시하였다. 또한 다물체 동역학 해석 프로그램인 ADAMS를 이용한 플런징 등속조인트 DOJ의 축력 해석을 위한 모델링 방법과 마찰 모델변화에 따른 축력 해석 결과차이를 축력 시험 결과와 비교, 평가하였으며, 상기 해석 방법과 동일한방법으로 모델링된 DOJ 축력 해석 모델에서 볼-커〕 이지 조립 공차량에 따른 죽력 해석 결과를 제시하였다.

가설 설정

DOJ해석시 각 구성품을 강체로 가정하였으며, 시험 장비 유효 측정 범위내이면서 접촉부의 변형량이 최소가 될 수 있는 아래의 조건으로 시험과 해석을 수행하였다.
소성 마찰의 경계가 되는 임계점(&p)은 유막 두께가 아주 작기 때문에 미끄럼/구름 속도 비가 아주 낮은 구간이 되고, 마찰 특성도 낮은 미끄럼/구름 속도 비 구간에서 급변하게 된다. 이러한 실제 마찰 특성을 표현하기 위해, 본 해석에서는 윤활유가 유입되어있는 두 접촉체간 마찰계수를 식 (11)와 같이 미끄럼/구름 속도 비를 매개 변수 한 마찰모델로 가정하여 해석 수행하였다

제안 방법

등속조인트의 축력 해석은 플런징 등속조인트의일종인 DOJ를 대상으로 하였으며, 다물체 동역학프로그램인 ADAMS를 이용하여 축력 해석을 수행하였다.
모델을 제시하였다. 또한 다물체 동역학 해석 프로그램인 ADAMS를 이용한 플런징 등속조인트 DOJ의 축력 해석을 위한 모델링 방법과 마찰 모델변화에 따른 축력 해석 결과차이를 축력 시험 결과와 비교, 평가하였으며, 상기 해석 방법과 동일한방법으로 모델링된 DOJ 축력 해석 모델에서 볼-커〕 이지 조립 공차량에 따른 죽력 해석 결과를 제시하였다.
본 역구에서는 접촉부의 마찰 특성이 미끄럼 속도만을 매개 변수로한 순수 미끄럼 마찰 모델을 적용한 축력 해석 결과와 미끄럼/구름 속도 비를 매개변수로 한 마찰 모델 적용한 축력 해석 결과를 1차적으로 비교 평가하였으며, 이를 통하여 얻어진 해석모델을 사용하여, 볼과 케이지 조립 공차량이 축력에 미 치는 영향을 비교 평 가하였다
12와 같은 구조로조립되어 있다. 볼케이지 조립 공차량은 식 (12)와같이 정의되고, 본 해석에서는 조립 공차량을 총 4 가지 0.0, 0.001, 0.002, 0.003인 경우에 대하여 해석을 수행하였다.
차량용 등속조인트 DOJ의 축력 해석을 통해서, 등속조인트 DOJ의 축력 해석 기법을 정 립할 수 있었으며, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.

이론/모형

구성품간의 접촉 정의는 ADAMS 라이브러리의충격함수2) 와 Hertzian 접촉 이론)을 사용한다. Fig.

성능/효과

1) 폴리 우레아 계 열 그리스의 미끄럼 속도 변화에 따른 마찰 특성을 파악할 수 있었으며, 점성 마찰형 태인 Stribeck 곡선 형태로 나타남을 확인할 수 있었다.
2) 꺽 임각 증가에 따른 축력 변화 패턴 비교시, 미끄럼/구름 속도 비 마찰 모델 적용 해석 결과가 순수 미끄럼 마찰 모델 적용 해석 결과보다 시험값에 근접하게 나타남을 확인할 수 있었으며, 꺽임각에 따른 축력 변화 패턴 예측시 미끄럼/구름 속도비 마찰 모델이 순수 미끄럼 마찰 모델 보다 둥속조인트 축력 예측에 적합함을 알 수 있었다. 또한 미끄럼 운동과 구름 운동을 동시에 하는 접촉체 의 마찰에서는 미 끄럼/구름 속도 비 에 많은 영향을 받는 것을 알 수 있었다.
3) 볼과 케이지 창과의 접촉력은 꺽임각 증가에 따라 증가됨을 확인할 수 있었다
4) 볼-케이지 조립 공차량은 일정 범위내에서는 축력 증가와 무관함을 알 수 있었다.
또한 미끄럼 운동과 구름 운동을 동시에 하는 접촉체 의 마찰에서는 미 끄럼/구름 속도 비 에 많은 영향을 받는 것을 알 수 있었다.

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