차량용 하이포이드 기어의 소음 메커니즘 규명 및 저감

Abstract

2000년 이후 차츰 늘어나기 시작한 RV, SUV차량들과 중 대형 고급 승용차량에서 후륜 구동(FR), 4륜구동(4WD), 전자식 4륜구동(AWD)의 구동방식을 채택하기 시작하였다. 이로 인해 차량의 주행성능과 안전성을 높여 보다 편안하고 안전한 주행이 가능한 친환경 고 연비 차량의 개발이 가속화 되고 있는 추세이다. 때문에 액슬의 사용이 증가하게 되었다. 이러한 차량들은 기존의 경제성을 중시한 전륜 구동(FF) 차량과 다르게 고성능의 고급차량으로 엔진과 차량의 높은 NVH수준이 요구 된다. 따라서 그간 상대적으로 엔진소음에 마스킹 되었던 변속기와 액슬의 기어소음이 문제로 부각되고 있는 실정이다. 특히 최근 고 연비, 친환경 차량 개발을 위해 차량의 각 부품들의 경량화가 빠른 속도로 진행되고 있다. 이에 따라 차량용 액슬에 비해 상대적으로 낮은 부하조건인 변속기의 경우 승용차량에서 이미 1970년대 이후부터 경량화를 위해 알루미늄 재질의 케이스를 사용하기 시작했고, 2000년 이후 상용차량에서도 알루미늄 케이스의 적용이 진행되고 있다. 승용차량용 액슬의 경우 변속기에 비해 상대적으로 높은 부하조건에서 높은 신뢰성이 요구되어 액슬 케이스에 알루미늄 재질의 적용이 용이하지 않았으나, 소비자들의 친환경, 고연비 차량개발 요구에 부합하기 위해 2010년 초부터 액슬에도 알루미늄 재질이 적용되기 시작 하였다. 이러한 이유로 알루미늄 케이스 액슬의 기어와인 소음에 대한 연구가 그간 없었다. 스틸과 알루미늄 케이스가 가지는 강성 특성은 온도에 따라 다른 디플렉션 특성을 보인다. 케이스의 온도를 변수로 고려하지 않는 기존의 시험과 해석으로는 정확한 디플렉션 량을 예측하는데 한계가 있다. 알루미늄 케이스의 디플렉션을 정확하게 예측하기 위해서 기어와 베어링에서 발생하는 열에 의한 케이스 표면 열분포 및 강성해석이 병행되어야 하지만 아직 동시에 적용하지 못하는 한계가 있다. 본 연구에서는 차량에서 알루미늄 케이스 액슬의 하이포이드 기어 소음이 발생하는 조건에서 소음이 발생 메커니즘을 규명 하기 위해 알루미늄 케이스 재질의 온도에 따른 디플렉션 특성이 액슬의 하이포이드 기어 소음에 주는 영향을 시험적으로 고찰하였다. 이를 바탕으로 차량 주행 조건에 최적화된 치형 개발을 위해 온도에 따른 디플렉션 값을 측정하여 하이포이드 기어 치형 수정에 반영해 차량 주행조건에 최적화된 하이포이드 기어 치형을 개발하여 차량에서 액슬의 하이포이드 기어소음을 저감하고자 한다.