초록 ▼

연구개요
- 소형화된 자동변속기 개발 요구에 따른 고유량/저소음을 위한 오일펌프용 소형 지로터(2-Cardioid evolute 및 2-Expended Cardioid evolute)의 국산화 기술 개발
- 기존 유량계산 기법 (회전날개 길이법)의 오차를 줄이기 위해, 새로운 기법 (접촉점 사이 챔버 면적 이용) 제안
- 시간 및 비용이 발생하는 실험을 대체하기 위한 소음해석 (FEA) 기법 확립 및 실험을 통한 타당성 검증
- 오일펌프의 성능실험을 통한 제안 최적치형 (2-Expended Cardioid ev

연구개요
- 소형화된 자동변속기 개발 요구에 따른 고유량/저소음을 위한 오일펌프용 소형 지로터(2-Cardioid evolute 및 2-Expended Cardioid evolute)의 국산화 기술 개발
- 기존 유량계산 기법 (회전날개 길이법)의 오차를 줄이기 위해, 새로운 기법 (접촉점 사이 챔버 면적 이용) 제안
- 시간 및 비용이 발생하는 실험을 대체하기 위한 소음해석 (FEA) 기법 확립 및 실험을 통한 타당성 검증
- 오일펌프의 성능실험을 통한 제안 최적치형 (2-Expended Cardioid evolute)의 설계 기법의 타당성 및 우수성 검증

연구 목표대비 연구결과
□ 1차년도 (2017.06 ~ 2018.05)
1) 2-Cardioid evolute 및 2-Expended Cardioid evolute 로브 형상을 가지는 소형화된 지로터 최적설계 (100% 달성)
- 새로운 최적 치형의 성능인자 (기존 MEGAFLOID 사양 기준)
·치형 곡선의 완만한 곡률 변화를 위해, 본 연구실에서 새롭게 제안한 기하학적 프로파일인 2-Expanded cardioid evolute 가 유량, 유량맥동, 미끄럼률 및 접촉응력 측면에서 더 우수함
2) 챔버면적을 이용한 이론유량 계산 프로그램 개발 (100% 달성)
- 점촉점 사이의 챔버면적을 이용한 유량도출 계산 기법 및 자동화 프로그램 개발하였으며, 실험값과의 오차가 8.7%로 기존 방법 (24.6%)에 비해 크게 개선됨 (2-Ellipse 치형 기준)
3) 유한요소해석을 통한 지로터 오일펌프의 전체효율 예측 및 타당성 검증(100% 달성)
- 유동해석으로부터 얻은 유량 및 토크를 이용한 이론 전체효율은 실험 값과 비교하여 5.17% (model 1)및 3.70% (model 2)의 낮은 오차를 보이므로 제안 기법의 타당성을 검증함
4) 지로터 성능인자가 소음에 미치는 영향도 우선순위에 관한 연구(100% 달성)
- 성능인자의 영향도 분석을 위한 모델 (No.1~No.4)의 성능실험 결과를 토대로, 소음에 영향을 미치는 성능인자 순위를 “1. 유량맥동, 2.접촉응력, 3. 미끄럼률, 4. 압력각”으로 결정함

□ 2차년도 (2018.06 ~ 2019.05)
1) 유산요소해석 통한 지로터 오일펌프의 소음해석(100% 달성)
- 2-Expanded cardioid evolute의 소음은 2-Ellipses (기존) 대비 유한요소해석에서 2.66dB 저감 및 실험에서 2.77dB 저감되어 비슷한 경향을 보이므로 해석 기법의 타당성을 증명함
2) 실험을 통한 제안 최적치형(2-Expanded cardioid evolute)의 우수성 검증(100% 달성)
- 제안 최적 치형은 기존모델과 비교하여 유량 5.6%향상 되었으며, 소음 2.8dB 저감되어, 본 연구의 설계 기법의 타당성 및 제안 최적치형의 우수성을 검증함

연구개발결과의 중요성
□ 본 연구자가 고안한 2-Expanded cardioid evolute 외부로브형상을 가지는 지로터의 치형 설계 기술은 국내외적으로 유일하며, 자동화 프로그램을 이용하면 현장에서 요구하는 고성능 지로터의 개발요구에 신속하게 대응 가능함
□ 새로운 챔버유량을 이용한 이론 유량계산법, 전체효율 계산법, 소음 인자 우선순위 등의 결과는 고효율/저소음 지로터 기술 개발 발전에 중요한 역할을 할 것임
□ 본 과제를 통해 축적된 기술을 통하여, 하이브리드 및 전기차의 EOP 및 IGS용 지로터를 자동차 메이커에 납품 성공하였으며, 2017년~2018년 약 44억원의 매출 발생
·현장에 즉시 적용하여 산업적 파급효과를 기대할 수 있는 실질적인 연구를 수행한 것에 큰 의의가 있음
□ 연구로부터 도출된 연구결과를 토대로 설계한 EOP용 지로터를 독일 자동차 납품을 위해 고객사에 치형 6건을 제안하였으며, 긍정적으로 검토 중임
□ SCI급 논문 3편 게재, KCI 급 논문 1편 게재, 국내특허 등록 1건 및 국내 학술대회1건 완료하였음

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 1-1. 최종 목표 ... 6
• 1-2. 연구배경 및 연구내용 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 10
• 4. 참고문헌 ... 11
• 5. 연구성과 ... 12
• 끝페이지 ... 14