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논문 상세정보

초록

자동차용 휠 베어링은 동력을 전달하고 차량의 무게를 지지해주는 중요한 부품으로써 너클에 체결된다. 이때 체결 토크에 의하여 시일 압입부와 궤도부를 포함하는 휠 베어링 외륜의 변형이 발생한다. 본 연구에서는 휠 베어링 외륜의 변형을 유한요소법을 이용하여 해석하였다. 상용 소프트웨어 MSC.MARC 를 이용하였고, 외륜, 볼트, 너클의 체결거동을 보다 정확하게 예측하기 위하여 탄소성 해석과 접촉 해석을 수행하였다. 외륜 플랜지는 가공에 따라서 다소 오목하게 형성될 수 있으며, 이는 너클과의 체결 시 틈새 발생을 유발하여 변형에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 외륜의 오목한 정도를 변화시키면서 변형 해석을 수행하였다. 해석 결과를 검증 하기 위하여 시험을 수행하였고, 해석과 시험 결과를 비교한 결과 비교적 유사함을 알 수 있었다.

Abstract

The wheel bearing is one of the important parts in a vehicle for translating power and bearing weight. When it is mounted on the knuckle by using bolts, the distortion of the outer ring including the seal mounting point and raceway occurs. In this study, a numerical analysis was performed to analyze the distortion of the outer ring by using a finite element method. The commercial software MSC.MARC was used for this purpose. Elastoplastic and contact analysis were carried out to compute the clamping behavior of the outer ring, bolts, and knuckle. Because the concavity on the flange of the outer ring affects the deformation, its effect was considered. To verify the reliability of this study, the roundness of the outer ring was measured. The experimental results were comparatively in agreement with the computational results.

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자동차용 휠 베어링
자동차용 휠 베어링은?
동력을 전달하고 차량의 무게를 지지해주는 중요한 부품

자동차용 휠 베어링(automotive wheel bearing)은 동력을 전달하고 차량의 무게를 지지해주는 중요한 부품이다. 이러한 휠 베어링은 1960 년대 전륜구동형 자동차의 개발 및 경량화, 컴팩트(compact) 화 등으로 인하여 유닛(unit)화가 급속히 진행되었다.

3 세대 휠 베어링
3 세대 휠 베어링 외륜에서 변형은 언제 발생하는가?
외륜이 너클(knuckle)에 볼트(bolt)를 이용하여 체결될 때, 볼트 체결 토크(clamping torque)에 의하여 외륜의 시일 압입부(seal mounting point)와 궤도부(raceway point)를 포함하는 휠 베어링 외륜에서 변형(distortion)이 발생

3 세대 휠 베어링 외륜이 너클(knuckle)에 볼트(bolt)를 이용하여 체결될 때, 볼트 체결 토크(clamping torque)에 의하여 외륜의 시일 압입부(seal mounting point)와 궤도부(raceway point)를 포함하는 휠 베어링 외륜에서 변형(distortion)이 발생한다. 이러한 외륜의 변형은 궤도부의 진원도(circularity)에 영향을 주고 베어링의 궤도 박리(spalling)를 유발하여 결국에는 베어링 파손이 발생하도록 한다(Fig.

3 세대 휠 베어링 외륜
3 세대 휠 베어링 외륜의 변형이 위험한 이유는?
외륜의 변형은 궤도부의 진원도(circularity)에 영향을 주고 베어링의 궤도 박리(spalling)를 유발하여 결국에는 베어링 파손이 발생하도록 한다(Fig. 1참조). 따라서 외륜의 변형을 감소시킬 필요가 있으며, 이는 베어링 수명의 증가와 밀접한 관련이 있으므로 베어링 설계 시 매우 중요한 고려 사항이다

3 세대 휠 베어링 외륜이 너클(knuckle)에 볼트(bolt)를 이용하여 체결될 때, 볼트 체결 토크(clamping torque)에 의하여 외륜의 시일 압입부(seal mounting point)와 궤도부(raceway point)를 포함하는 휠 베어링 외륜에서 변형(distortion)이 발생한다. 이러한 외륜의 변형은 궤도부의 진원도(circularity)에 영향을 주고 베어링의 궤도 박리(spalling)를 유발하여 결국에는 베어링 파손이 발생하도록 한다(Fig. 1참조). 따라서 외륜의 변형을 감소시킬 필요가 있으며, 이는 베어링 수명의 증가와 밀접한 관련이 있으므로 베어링 설계 시 매우 중요한 고려 사항이다.

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저자의 다른 논문

참고문헌 (6)

  1. Lee, S. P., Lee, I. H., Kim, Y. C., Kim, H. W., Bae, H. U. and Park, J. Y., 2010, "Structural Design and Analysis of Automotive Wheel Bearing Using Parametric Method," 2010 Fall Anuual Meeting of the KSME, pp. 574-577. 
  2. Lee, S. P., Lee, I. H., Kim, B. C. and Jin, S. K., 2011, "Deformation Analysis for Dust Cap of Automotive Wheel Bearing," Transactions of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers, Vol. 20, No. 5, pp. 576-581. 
  3. MSC.Software Corporation, 2008, "Volume B: Element Library," MARC 2008 r1, pp. 152-155. 
  4. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc., 2008, "Finite Element Modeling User's Guide Version NX 6," I-DEAS NX 6. 
  5. Altair Engineering Inc., 2009, "Hypermesh User's Guide Version 10.0," Hypermesh 10.0. 
  6. Lee, S. P., Lee, I. H., Cho, Y. G., Kim, B. C. and Koo, M. H., 2010, "Stress Analysis of Automotive Wheel Bearing Considering the Heat Treatment," Spring Conference of the KSPE, pp. 923-924. 

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