A Stdy on Clutch-disc Torsional Characteristics for Torsional Vibration Reduction at Idling

공회전시 비틀림 진동 저감을 위한 클러치 비틀림 특성 연구

자동차 엔진의 주기적인 연소과정 동아네 생성된 힘에 의해 엔진의 크랭크 샤프트에 회전 불균일성이 나타난다. 이것은 엔진 플라이휘일 부분에 비틀림 변동토크를 발생시키고, 이 토크는 클러치를 통하여 변속기의 인풋기어(input gear)에 전달되어 변속기에 비틀림 진동을 일으키는 주요 원인이 된다. 공회전시 변속기에서 기어의 충돌은 주로 이 비틀림 변동토크에 의해 발생하며, 이 충돌은 차내 소음의 원인이 된다. 또한 엔진의 경량화 및 고출력화에 따른 회전수 변동의 증가는 비틀림 변동토크를 증가시켜 변속기에 커다란 진동을 초래한다. 시뮬레이션을 사용한 클러치 비틀림 기구의 적절한 특성치를 구하는 것은 클러치 설계에 효율적이고, 이미 여러 연구 결과들이 보고되었다. H.Arai은 2자유도 비선형 모델을 사용하여 클러치 접속시 발생하는 외란과 계의 안정성을 고려하여 치타음 저감을 위한 시뮬레이션을 수행하였고, S.Ohnuma은 비선형 2단 비틀림 특성을 가진 클러치 디스크의 설계에 대해서, 그리고, T.Fujimoto와 R.J.Comparin는 치타음의 발생구조와 특성을 고찰하고 비선형 비틀림 공진 저감에 의한 치타음 저감 기법에 대하여 연구하였다. 그리고, Wu Hui-Le는 자동차 동력전달계의 비틀림 진동 현상을 실험과 이론적인 계산을 통해 연구하였고, G.J.Fudala는 다자유도 모델을 이용하여 클러치의 비틀림 특성에 따라 주파수분석을 수행하여 치타음 저감 방법을 연구하였다. 또한, T.Sakai는 5자유도 모델을 이용하여 엔진 공회전시 발생하는 치타음에 대해 이론과 실험을 통해 해석하고, 엔진 회전수 변동, 클러치 특성, 변속기의 드래그(drag) 토크의 영향과 치타음 저감을 위한 개선된 클러치 특성을 제시하였다. 클러치는 동력을 전달 또는 차단하는 기능 뿐만 아니라 엔진이나 변속기에서 발생하는 소음이나 진동을 저감시키는 기능을 가지고 있다. 따라서 엔진 공회전시에 발생하는 치타음(rattle noise)이나 비틀림 진동을 저감시키는 방법으로는 여러가지가 있으나 클러치 디스크(clutch disc)의 비틀림 기구의 설계 인자들을 적절히 조절함으로써 변속기의 인풋기어에 전달되는 비틀림 진동을 저감시키는 방법이 일반적으로 수행되어지고 있다. 본 연구는 4 실린더 4 싸이클 1.5L 엔진을 장착한 경승용차의 실차실험을 통해 공회전시 엔진 플라이휘일과 인풋기어에서의 회전수 변동을 측정하고, 이 실험 데이타를 기초로 하여 엔진 토크 및 변속기에서의 드래그 토크를 계산하여 엔진-변속기 인풋기어의 반한정계 2자유도 진동모델과 비틀림 특성을 가진 클러치 디스크의 프리댐퍼 영역에 대해 시뮬레이션을 수행하여 클러치 비틀림 기구의 설계인자인 비틀림 강성, 히스테리시스 토크에 따른 비틀림 진동 저감 효과를 연구하고자 한다.