전산다물체 동역학을 이용한 금속 벨트 무단변속기의 성능 시뮬레이션

Abstract

Metal belt CVT (continuously variable transmission)는 연속적인 speed ratio를 사용하여 torque interrupt가 없이 변속이 가능해 높은 연료효율을 가지고 speed ratio 변화에 따른 충격이 없는 변속기이다. 최근 metal belt CVT를 장착한 차량의 수가 증가하고 있기 때문에 단점인 낮은 torque capacity와 metal belt의 짧은 수명을 보완하기 위한 동역학적인 연구가 필요하다. 본 연구에서는 driving pulley의 속도를 2000 rpm으로 설정하고 metal push belt CVT와 metal chain belt CVT에 대한 연구를 진행하였다. Metal belt CVT의 요소들을 spring element와 spring-damper element로 modeling하였고, multibody dynamics를 이용하여 kinematic과 dynamic equations를 유도하였다. Metal push belt CVT는 driving pulley와 driven pulley 그리고 300개의 steel block을 가진 302개의 multibody system으로 modeling하였다. Metal chain belt CVT는 driving pulley와 driven pulley 그리고 75개의 rocker joint pin을 가진 77개의 multibody system으로 modeling하였다. 이들 modeling 결과들을 바탕으로 MATLAB을 이용해 metal push belt CVT와 metal chain belt CVT 각각의 simulation program을 개발하였다. Steel block의 position, velocity, acceleration과 steel block에 작용하는 steel block compressive forces, radial friction forces, transmitting forces, saddle normal forces, pulley normal forces, axial forces를 metal push belt CVT의 simulation을 통하여 구하였다. Rocker joint pin의 position, velocity, acceleration과 rocker joint pin에 작용하는 link tension forces, radial friction forces, transmitting forces, saddle normal forces, pulley normal forces, axial forces를 metal chain belt CVT의 simulation을 통하여 구하였다. Metal push belt CVT의 steel block compressive forces와 metal chain belt CVT의 link tension forces로 부터 각각의 driving mechanism을 확인하였고, metal push belt와 metal chain belt가 pulley와 상호작용하는 forces의 차이를 확인하였다.