베어링 마모 원인 규명 및 예압 최적화를 통한 하이포이드 기어 소음의 내구 안정성 확보 연구

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확장요약문

하이포이드 기어를 적용한 후륜 구동 차량 리어액슬은 오프셋 구조 특성상 치합 시 발생하는 축방향 추력을 테이퍼 롤러 베어링이 지지하며, 이를 통해 피니언기어가 안정적으로 동력을 전달한다. 이 베어링의 예압 상태는 피니언기어의 위치 안정성과 기어 소음 품질에 직접적인 영향을 미친다. 이 연구는 실차 소음 현상을 추적한 결과, 하이포이드 기어 소음 발생 원인 중 하나가 베어링 롤러와 대턱부 마모에 따라 발생하는 예압의 저하에서 비롯됨을 확인하였다. 이에 베어링 마모의 발생 원인을 분석한 결과, 베어링 접촉각에 따른 롤러 전동체의 스핀슬립(spin slip)이 마모의 영향인자라는 것을 규명하였다. 이를 개선하기 위하여 첫째, 초기 조립 예압을 최적 구간으로 설정하여 베어링 마모가 진행되더라도 소음이 문제 수준에 도달하지 않도록 하였다. 둘째, 베어링 접촉각을 하향 조정하여 현재의 조건에서 베어링 마모를 제거하였다. 두 대책을 함께 적용한 결과, 내구시험 이후에도 베어링 마모 및 소음 증가가 발생하지 않음을 확인하였으며, 이를 통해 하이포이드 기어 리어액슬의 소음 내구 안정성을 확보하였다. 이 연구는 베어링 마모-예압-소음 간의 인과관계를 규명하고, 설계 및 품질관리 단계에서 적용 가능한 실무적 개선방안을 제시하였다는 점에서 의의가 있다.