테이퍼 롤러 베어링으로 지지되는 EV 감속기의 샤프트 변형을 고려한 동적 해석

Abstract

테이퍼 롤러 베어링 모델을 포함한 EV감속기의 다 물체 동역학 해석 시, 테이퍼 롤러 베어링을 저자유도 모델로 고려하는 경우 빠른 해석이 가능하다는 장점이 있으나 반경 및 축 방향 강성만 고려하므로 샤프트 변형 발생 시 베어링이 이에 대한 저항력을 발생하지 못하는 문제가 있다. 본 논문에서는 저자유도 테이퍼 롤러 베어링 모델으로 지지되는 샤프트의 변형에 의해 두 궤도륜 간 각 변위가 발생한 경우, 샤프트 변형의 저항에 해당하는 회전 방향 강성을 보상하기 위한 방법을 제시한다. 각 궤도륜에 작용하는 하중은 베어링의 형상으로부터 유도하였으며, 롤러에 작용하는 분포하중을 사다리꼴 형태로 추정하여 이로부터 샤프트 변형에 저항하는 모멘트 하중을 근사적으로 추정하였다. 구조 동역학 상용 프로그램인 DAFUL을 사용하여 테이퍼 롤러 베어링으로 지지되는 감속기 시스템을 모델링 하였으며, 기존 베어링 모델과 개선된 베어링 모델을 사용하였을 때 감속기 시스템에서 나타나는 응답을 비교하였다. 그 결과 개선된 베어링 모델을 사용한 결과에서 굽힘 하중에 대한 저항이 증가하고 이에 따른 샤프트 변형 량이 감소하는 것을 확인하였으며, 주기적인 샤프트 변형에 의한 베어링의 지지력 변화가 나타나는 것을 확인하였다.