자동화 수동 변속기의 Oil Circuit과 Housing Cavity 구조에 따른 변속기유 공급 시스템 최적화 연구 :(A)study for the optimization of the AMTF supply system according to the oil circuit and housing cavity structure of the automated manual transmission

고정현

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자료유형: 학위논문

저자정보: 고정현 (국민대학교, 국민대학교 자동차공학전문대학원)

지도교수: 장시열

발행연도: 2020

저작권: 국민대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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자동화 수동 변속기(Automated Manual Transmission, AMT)는 다수의 외접 기어쌍이 배열된 평행축 기어트레인 구조로 설계되어 동력 전달 효율 측면의 우수성이 존재하며, 첨단 제어 로직을 통해 자동화가 가능한 선택형 파워트레인 구동 시스템이다. AMT가 적용되는 대형 상용차량은 트레일러에 다양한 중량의 화물을 적재한 상태로 중·장거리 운행 환경에 매일 노출될 수밖에 없고 가혹한 주행 조건은 변속기의 높은 효율과 내구성을 필요로 하게 된다. 일반적으로 고중량 화물 운송 목적으로 사용되는 대형 상용차량의 특성상 필요한 엔진의 출력을 최대한 효율적으로 전달할 수 있도록 토크 중심의 고효율 변속기가 요구되기 때문에 변속단수를 점차 세분화시키는 형태로 발전하고 있다. 다단화에서 오는 내부 부품 증가는 필연적으로 다양한 동력손실을 수반하며, 특히 저속-高토크 영역처럼 과도한 부하가 발생하는 구동영역에 대해서도 윤활성능을 증대시킬 수 있는 방향으로 시스템 차원에서 개선 가능한 방안에 대해 유효한 연구가 필요하다. 대량의 변속기유가 사용되는 AMT 구동 시 내부부품의 불필요한 변속기유 공급량과 과도한 오일펌프 출력은 구동 시스템 전체의 동력 손실 및 연비저하로 이어진다. 따라서 연료소모 감소를 목표로 효율증대가 실현될 수 있도록 합리적 근거를 제안하기 위해 AMT 내부의 각 Sector에 공급되는 불명확한 변속기유의 양을 규명하고, 윤활 시스템에 사용되는 전체 변속기유 사용량에 따라 내부에서 형성되고 있는 변속기유의 거동 특성 분포 파악은 필수적이다. 본 연구에서는 AMT의 Oil Circuit을 파악하여 유동해석을 진행하고, 각 Sector에 공급되는 변속기유의 유량을 분석한다. 동시에 기어트레인에 의한 변속기유 Churning에 대한 유동해석도 병행하여 Housing Cavity 내부에서 형성되고 있는 전체 분포 형태에 대해 파악한다. 해석 결과 데이터를 기반으로 파악된 AMT의 전체적인 내부 유동 특성은 향후 적절한 변속기유 공급량 설정에 대해 타당한 방법론을 제시할 수 있는 근거자료로써 활용될 것이다.

Ⅰ. 서론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 목적 3
Ⅱ. 이론적 배경 5
2.1 대형 상용차량 구동 시스템 5
2.2 AMT의 기본 구조 6
2.3 AMT 구성요소 작동기능 7
2.4 AMT 기본 윤활 메커니즘 10
2.4.1 Mechanical Oil Pump (MOP) 10
2.4.2 AMT Oil Circuit 형상 및 흐름도 11
2.5 AMT Geartrain 동력 전달 이론 14
2.5.1 변속기 전달 효율 14
2.5.2 변속기의 동력 손실 원인 15
2.5.3 평행축 기어트레인 외접기어 속도 방정식 16
2.5.4 교반(攪拌) 손실 (Churning Loss) 17
2.6 AMT 내부 유체 흐름 특성 20
2.6.1 유체 지배 방정식 20
2.6.2 내부 유동 (Internal Flow) 22
Ⅲ. 해석 모델 및 조건 24
3.1 AMT 내부 유동해석 24
3.1.1 규명된 Main Shaft 변속기유 분배 설계기술 26
3.2 AMT Oil Circuit 유동해석 27
3.2.1 AMT Oil Circuit 제원 및 해석 모델 27
3.2.2 AMT Oil Circuit 유동해석 조건 31
3.3 AMT Housing Cavity 유동해석 34
3.3.1 AMT Housing Cavity 유동해석 모델 34
3.3.2 AMT Housing Cavity 유동해석 조건 36
Ⅳ. AMT 유동해석 결과 41
4.1 AMT Oil Circuit 유동해석 결과 41
4.2 AMT Housing Cavity 유동해석 결과 90
4.2.1 회전 속도에 따른 Churning 유동해석 결과 91
4.2.2 탑재각에 따른 Churning 유동해석 결과 100
Ⅴ. 결론 및 고찰 109
References 111
Abstract 112

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