수년 간 자동차 소음에 대한 규정이 더욱 엄격해지면서1, 엔진 소음이 상당히 감소했다. EV, 하이브리드 차량, 최신의조용한 내연기관 엔진및 시동엔진의 사용 증가로 소음감소에 대한 관심이 점차 늘고 있다. 높은 수준의 소음은 운전자의 스트레스를 증가시키므로 이러한 소음감소 트렌드는 운전환경과 도로의 주변 환경에 긍정적인 영향을 미친다. 이는 또한, 조용한 환경에서 운전하기 원하는 운전자들에게는 희소식이기도 하다. 하지만 조용한 엔진의 한가지 문제점은 아주 미세한 덜거덕거리는 소리와 끽끽거리는 소리가 오히려 더 선명하게 들린다는 것이다.
도로상황, 타이어, 서스펜션의 개선은 사용자에게 더욱 부드러운 운전경험을 제공하는 것을 의미한다. 즉, 소음에서 작은 영향을 미치던 시스템이 더 중요해지고 있다. 이에 따라, 고품질의 브랜드 인지도를 보장하기 위해 자동차 부품에 대한 요구가 증가하고 있다. 자동차 제조업체는 자신들이 구매하는 부품이 이를 제공할 것이라는 확신이 필요한 상황이며, 기술 솔루션을 제공하는 엔지니어는 고객이 직면한 문제를 완전히 이해해야만 효과적인 솔루션을 제공할 수 있다.
고객의 스티어링 시스템을 테스트하고 세부적으로 조사 함으로써 단일부품 그 이상의 시스템 솔루션을 제공할 수 있다. 조사에서 품질에 영향을 미칠 수 있는 조향시스템의 두가지 중요한 특징은 소음과 조향감이라고 나타난 바 있다.
그림1에 제시된 바와 같이 요크 베어링(aka steering rack guide bearing)은 조향 시스템에서 매우 중요한 기능을 수행한다. 요크 베어링은 랙과 피니언 기어톱니(gear teeth) 사이의 틈새를 보정하는데 사용된다. 기어톱니가 분리될 경우, 전체 조향 시스템에 고장이 발생할 수 있다. 요크 베어링은 300N의 스프링 응력을 갖는 스프링을 통해 스티어링 랙을 반대 방향으로 밀어내야 한다.
조향요크에 적용된 응력은 랙에서 마찰을 발생시켜 조향감에 영향을 미칩니다. 따라서 요크 베어링 슬라이딩 층을 효과적으로 설계해야 한다. 일반적으로, 요크 베어링은 metalbacking이있는PTFE층으로 구성된다. 요크 베어링 형상은 일반적으로 요크 베어링 슬라이딩 층과 조향 랙 사이에 선 접촉이 존재하도록 설계된다. 이로 인해 슬라이딩 표면에 높은 압력이 발생하여 마모가 증가하게 된다. 재료가 마모되면 랙과 피니언기어 톱니 사이에 틈이 발생할 수 있다. 이 틈으로 인해 "톱니 떨림"이나 덜거덕거리는 소리가 나게 된다.
개별 고객의 요구 및 사양에 적합하게 설계된 조향요크 베어링은 자동차를 사용하는 동안 지속적으로 높은 품질을 보장한다. 일례로, 그림2는 2개의 요크 베어링 형상에 형성된 베어링 압력 분포 결과를 보여준다. 하나는 랙바에 접촉을 하는 형상이며, 다른 하나는 랙바와 조금 더 넓은 면으로 접촉하는 형상이다. 넓은 면에 접촉하는 형상의 조향 랙 요크는 압력을 감소시켜 부품의 마모를 줄일 수 있으며, 이는 조향 시스템에서 덜거덕거리는 소리 또한 줄여준다.
높은 마모율에 따른 문제점은 시간이 지남에 따라 마찰이 증가한다는 것이다. 청동과PTFE 소결로 제작된 베어링은PTFE층이 얇으며, 마모되면 PTFE층이 조향 랙에 노출된다. 이로 인해 시스템의 마찰이 증가한다.
마모율이 낮은 넓은 면 접촉베어링은 구조의 금속부분이 노출되지 않도록 보장한다.그림3에는 선접촉으로 설계된 청동 및 PTFE소결제품과 넓은 면접촉으로 설계된 2개의NORGLIDE® 요크 베어링의 마찰 및 스틱슬립에 대한 내구성 테스트 결과가 제시되어 있다. 청동과 PTFE 소결제품 베어링은 부품수명 주기 동안 마찰 값을 상당히 증가시키지만, NORGLIDE® 솔루션은 일관된 마찰 및 스틱 슬립 값을 유지해준다.
베어링을 생산하는 부품사 가운데 대표적인 기업으로는 프랑스의 ‘생고뱅 (Saint-Gobain)’ 이 있다. 생고뱅은 NORGLIDE® 베어링과 RENCOL® 톨러런스 링 제조업체로 전 세계 15개 생산 공장과 6곳의 R&D 센터를 통해 자동차 분야 뿐만 아니라 레저, 에너지, 전자, 산업 등의 여러 분야 내 대규모 글로벌 제조업체에 가공 부품을 공급하고 있다.
특히, 생고뱅은 고객사와의 커뮤니케이션을 통해 표준형/맞춤형 솔루션을 제공하 제공하고 있다. 이를 통해 제조업체는 경량화 및 공간 활용이라는 과제를 해결하고 제품 메커니즘을 보다 스마트하게 설계할 수 있다. 진동과 딱딱함을 줄여주는 생고뱅의 부품들은 무소음 솔루션을 실현하며, 우수한 마찰 제어와 내마모성, 그리고 내온도성을 통해 메커니즘의 수명 연장과 효율성을 높이는데 도움을 준다.
생고뱅의 엔지니어는 고객과의 긴밀한 협력을 통해 고객이 맞춤형 솔루션을 사용할 때 직면하는 문제를 해결할 수 있도록 지원할 수 있으며, 다양한 테스트를 통해 구매 부품에 대한 확신을 줄 수 있다.
* 이 기사는 생고뱅의 지원으로 작성된 기사입니다
Copyright © Global Auto News