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[국내논문] 습식 DCT(Dual Clutch Transmission) 클러치 팩 내부에서의 체결 동작에 따른 변속기유 거동 연구
Study on the Lubricant Flow Behaviors in the Wet Clutch Pack System of Dual Clutch Transmission 원문보기

윤활학회지 = Journal of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers, v.33 no.3, 2017년, pp.85 - 91  

김우정 (현대파워텍(주)) ,  이상호 (현대파워텍(주)) ,  장시열 (국민대학교 자동차공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This work studies the flow behaviors in the gap between the friction pad and separator in wet-clutch systems. The fluid volume of the lubricant is modeled using the entire system of wet-clutch pack of a dual clutch transmission that has larger outer radius of odd gear shifts and smaller inner radius...

주제어

#듀얼 클러치 변속기   #클러치 팩   #습식 클러치   #체결   #이탈   #유동   #클러치 마찰패드   #분리판  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문은 습식 DCT의 변속 과정에서 일어나는 클러치 팩 내의 변속기유 틈새 거동에 대한 해석을 수행하였다. 습식마찰패드의 틈새에서 일어나는 유동에 대하여 클러치 팩 전체에 대한 유동영역을 모델링 하였다.
  • 본 논문은 실제 습식클러치 팩 내에서 발생하는 변속기유의 틈새 유동을 해석하기 위해 클러치 팩의 유동 현상을 모델링 하였으며, 습식 DCT 클러치팩의 클러치 패드 체결 및 이탈에 대한 운전조건에서 습식 클러치 패드 형상을 고려한 유체유동 모델링으로 변속기 유동량을 해석하였다. 이러한 연구 결과는 습식 클러치 팩의 변속기유의 유동에 따라 냉각용량 및 오일펌프 용량 산정과 습식 클러치 패드 형상 등에 대한 설계 방법을 제시할 수 있다.
  • 작동조건은 실제 DCT 클러치 팩의 운전상태를 고려한 변속 단수와 클러치 패드의 그루브 형상을 해석 변수로 설정하여 이에 따른 틈새 거동을 면밀하게 해석 비교하였다. 이러한 결과는 변속 단수에 따른 틈새 사이의 상대회전속도를 고려하였기 때문에 실제 클러치의 체결 및 이탈조건에서의 성능 판단을 위한 활용성을 확보하였다.
  • 습식클러치 팩 전체에 대한 모델링, 클러치 패드 형상 모델링, 실제 변속 조건과 동일한 회전속도를 각 변속단수별로 설정하여 CFD 상용프로그램인 FLUENT를 이용하여 비교 해석하였다. 이러한 설계 인자와 작동조건에 따라 습식 클러치 팩의 클러치 패드의 틈새 유동에 어떠한 영향을 미치는지 알아봄으로써 클러치 팩의 효율 및 성능을 개선하는 방안 또는 연구 방향을 제시하고자 한다.

가설 설정

  • ① 변속기유는 비압축성이며, 층류 정상유동이다.
  • ② 변속기유의 점도특성은 일정하다.
  • 습식클러치의 마찰패드 틈새내의 변속기유의 거동 해석을 위해 다음과 같이 유동현상에 대해 가정한다[6-7]. 이때 사용한 변속기유의 밀도 및 점도는 Table 1에 표기하였다.
  • 유압펌프에서 발생하는 작동 압력이 클러치 팩 내경의 유입구에서의 변속기유 입력 압력과 동일한 것으로 가정하며 그 값을 약 5 bar로 설정한다. 그리고 클러치 팩 배출구의 압력은 실제 작동 조건과 동일한 대기압으로 설정한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
변속기는 무엇과 무엇으로 나눌 수 있는가? 변속기는 차량의 동력 흐름을 담당하는 중요 장치이며 수동 변속기와 자동 변속기 및 무단 변속기 형태로 나눌 수 있다. 현재는 조작 편의성을 갖는 자동 변속기가 보편적으로 널리 사용되고 있지만 동력 전달 효율이 낮기 때문에 연비 향상과 성능 측면에서 한계가 있다.
DCT 개발의 목적은? 현재는 조작 편의성을 갖는 자동 변속기가 보편적으로 널리 사용되고 있지만 동력 전달 효율이 낮기 때문에 연비 향상과 성능 측면에서 한계가 있다. 이를 극복하고자 새로운 형태의 변속기가 개발되고 있는데 수동변속기의 응답성과 성능 향상의 목적으로 DCT가 개발되고 있으며, 전달 동력의 용량 확대와 토크 제어를 위하여 습식클러치의 DCT가 주목을 받고 있다[1].
DCT는 어떤식으로 설계되어야하는가? DCT의 경우 클러치의 윤활 방식에 따라 건식과 습식 형태로 나뉘며 토크용량과 마찰제어향상을 위하여 습식클러치 시스템을 적용하게 된다. 특히, 동력의 연결과 차단이 직접적으로 이루어지는 클러치판 틈새에서의 변속기 유동은 이를 유발시키는 오일펌프의 효율적 관리 및 클러치 팩 전체와 마찰판 냉각을 위하여 중요하게 설계되어야 한다.
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참고문헌 (7)

  1. Voss, R., Herbst, R. "DCT Market potentials for passenger cars", JSAE Annual Congress Proceedings, Vol. 67, pp 9-12, 2004. 

  2. Przemyslaw Zagrodzki, Todd D. Farris "Analysis of Temperature and Stresses in Wet Friction Disks Involving Thermally Induced Changes of Contact Pressure", SAE Technical Paper No. 982035, 1998. 

  3. Yiqing Yuan, Pradeep Attibele, Yu Dong, "CFD Simulation of the Flows Within Disengaged Wet Clutches of an Automatic Transmission", SAE Technical Paper No. 2003-01-0320, 2003. 

  4. Rashad Mustafa, Ferit Kucukay, "Model-based Estimation of Unknown Contact Forces Acting on a Piston in Dual Clutch Transmission", SAE International No. 2012-01-0110, 2012. 

  5. Jungdon Cho, Nikolaos Katopodes, Nimrod Kapas, Yuji Fujii, "CFD Modeling of Squeeze Film Flow in Wet Clutch", SAE International No. 2011-01-1236, 2011. 

  6. Josko Deur, Josko Petric, Jahan Asgari, Davor Hrovat "Modeling of Wet Clutch Engagement Including a Thorough Experimental Validation", SAE Technical Paper No. 2005-01-0877, 2005. 

  7. Hisanao Kitabayashi, Chen Yu Li, Henry Hiraki "Analysis of the Various Factors Affecting Drag torque in Multiple-Plate Wet Clutches", SAE Technical Paper No. 2003-01-1973, 2003. 

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