자동차용 통합형 드라이브 액슬 오비탈 포밍 유한요소해석
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학술지명
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발행연도
2021
작성언어
Korean
주제어
자료형태
학술저널
수록면
237-238(2쪽)
제공처
자동차용 통합형 드라이브 액슬(Intergrated drive axle, 이하 IDA)은 드라이브샤프트의 등속조인트 외륜과 허브 베어링(Hub bearing)을 통합 시킨 동력전달장치로, 기존 대비 중량 절감과 횡강성을 증대시킨 제품이다. IDA 구조는 Fig. 1과 같이 허브 플랜지 내측에 등속조인트 외륜 Track부가 가공되어 있으며, 외측부에는 베어링 궤도 역할을 하는 베어링 내륜이 조립 되어있다. 베어링 내륜은 조립 시 예압을 발생 시켜야 베어링의 강성 및 수명이 증대되기 때문에 베어링 내륜 조립 기술에 대한 많은 연구가 이뤄졌으며, 최근에는 오비탈 포밍 공법을 이용하여 베어링 내륜을 상대 부품에 조립 하는 방식이 연구되고 있다. 오비탈 포밍은 부품 감소에 따른 원가 절감, 조립 시 품질의 안정화 및 모듈화 지향으로 생산비용이 절감되며, 베어링 예압을 일정하게 부여할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 오비탈 포밍은 고속 회전하는 툴을 이용하며 빠른 시간안에 대변형을 발생시키는 공법이기 때문에 주변 부품에 변형 문제를 발생시킬 수 있다. 예상되는 첫번째 문제는 허브 플랜지 내부에 가공되어 있는 Track의 변형이다. Track은 정밀 가공 부위이기 때문에 허브 플랜지 끝단부의 대변형으로 인해 미소한 변형이라도 발생할 경우 등속조인트의 작동성에 영향을 미칠 수 있다. 또다른 문제는 오비탈 포밍 시 발생되는 축 하중으로 인한 베어링 내륜의 진원도 변형이다. 이는 베어링 회전 시 베어링 볼(Bearing ball)과 균일하지 못한 베어링 내륜 진원도 사이에 국부적으로 높은 응력을 발생시켜 베어링 수명을 저하시키는 요인이 될 수 있다.
따라서 본 연구에서는 유한요소해석을 통해 오비탈 포밍이 IDA에 미치는 영향성을 분석했다. 허브 플랜지 내부의 Track은 오비탈 포밍 전·후 변형 형상과 변형량을 통해 Fig. 2와 같이 영향도를 분석하였으며, 베어링 내륜은 베어링 볼과 접촉되는 인접 부위의 진원도를 측정하여 Fig. 3과 같이 오비탈 포밍의 영향도를 분석했다. 그리고 본 연구의 결과는 오비탈 포밍에 강건한 IDA 설계에 활용할 예정이다.
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