Saint-Gobain Performance Plastics, “EPAS 장점 개선”

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2010-06-14 09:45

브리스톨 영국--(뉴스와이어)--전동 파워 스티어링(EPAS: Electric Power Assisted Steering)의 인기가 상승 중이다. 그 이유는 비용 절감 및 차량 중량 감소 효과뿐만이 아니다. 그러나 Saint-Gobain Performance Plastics의 크리스 니즈(Chris Needes)에 따르면 대다수의 EPAS 시스템 생산업체들이 자사 시스템의 장점을 극대화시킬 기회를 놓치고 있다.

오늘날 자동차 생산업체들이 안전 다음으로 가장 중요하게 생각하는 것은 차량 중량이다. 중량이 가벼우면 연료 소비를 줄일 수 있고 환경 보호 성능이 개선되기 때문이다. 중량 감소 방법을 찾기 위한 노력으로 인해 기존 유압식 파워 스티어링 시스템이 보다 가볍고 비용 효율적인 EPAS 시스템으로 대체되고 있다.

현 세대의 EPAS 시스템은 의심할 여지 없이 상당한 중량 감소 효과를 제공하며 또한 양호한 운전자 인터페이스와 낮은 소음 수준을 구현하고 있다. 그러나 이러한 장점을 더욱 개선할 수 있는 기회가 존재한다. 예를 들어, 톨러런스 링과 자체 윤활 저마찰 플레인 베어링을 더 크고, 무겁고 비용이 많이 드는 부품들 대신 여러 EPAS 시스템에 사용할 수 있다.

톨러런스 링은 방사형 스프링 형태의 강철 링으로 예를 들어 모터 샤프트와 테이크오프 풀리와 같이 두 개의 접촉 부품 사이에 압착 장착된다. 톨러런스 링은 열 팽창을 보상하고 소음과 진동을 줄여주고 예측 및 반복 가능한 슬립 기능을 제공하고 또한 과부하 보호 기능을 제공해 줄 수 있는 스프링 패스너이다.

EPAS 시스템에는 톨러런스 링을 사용할 수 있는 여러 응용 분야가 있다. 일부 생산업체들은 이미 톨러런스 링을 스티어링 칼럼 잠금장치의 습동 요소로 활용하여 잠금장치가 고내구성으로 구성되지 않고도 유럽 법규에 정해진 100 Nm의 힘을 견뎌낼 수 있게 해 준다.

칼럼 장착 EPAS의 드라이브 기어를 장착하는 데 사용하는 톨러런스 링은 ‘퓨즈’로서 작용을 함으로써 효과적인 토크 제어 기능을 제공하며, 스티어링 칼럼에 내장된 톨러런스 링은 차량 충돌 사고가 발생했을 경우 칼럼을 통제된 상태대로 붕괴되도록 하는 데 필요한 축방향 저항을 제공한다.

톨러런스 링은 EPAS 시스템에서 사용되는 모든 베어링, 기어 및 풀리를 간단하고 효과적으로 장착할 수 있게 해준다. 그러나 잘 알려져 있지 않은 응용 분야 중 하나는 센서 장착에 사용하는 것이다. 기존의 압착 장착 방식은 파손율이 높으며 접착제를 사용할 경우 정확한 위치 확보와 정렬이 어려웠다. 자석을 에워싸는 톨러런스 링이 해결책이 될 수 있으며 어셈블리를 손상 없이 압착할 수 있게 해준다. 이는 장착력이 구성부품의 저항이 아닌 링 설계 자체에 의해 제어가 되기 때문이다.

EPAS 시스템에서 자체 윤활 플레인 베어링은 톨러런스 링을 보완하는 역할을 한다. 이러한 유형의 베어링은 기존의 플레인 및 롤러 베어링이 사용되는 거의 모든 EPAS 응용 분야에 사용될 수 있으며 비용 및 중량 감소 효과 외에 공간 절약, 소음 및 진동 감소, 높은 부하 감당 능력 및 긴 사용 수명 등의 장점을 제공한다.

예를 들어 자체 윤활 플레인 베어링이 스티어링 요크 내부의 라이너로 사용될 경우, 마찰력이 적은 속성 때문에 스티어링 시스템이 더 부드러운 느낌을 준다. 중량을 줄이기 위해, 현재 대부분의 스티어링 요크가 알루미늄으로 제작된다. 이는 일반 강철 베어링을 사용할 경우 알루미늄과 강철 간의 열팽창율의 차이를 수용하기 위해서는 간극이 커야 한다는 것을 의미한다. 그러나 자체 윤활 플레인 베어링은 알루미늄 베이스와 함께 공급될 수 있어 팽창 차이를 제거할 수 있다. 그 결과, 훨씬 간극을 줄일 수 있어 진동과 소음을 줄일 수 있다.

자체 윤활 플레인 베어링을 사용할 수 있는 다른 EPAS 관련 응용 분야로는 피니언 기어, 웜 드라이브 및 카르단 조인트 내에서 니들 베어링을 대체하는 것과 스티어링 칼럼 높이 조절을 위해 스티어링 칼럼 내에 저마찰 표면을 제공하는 것 등이 있다. 자체 윤활 플레인 베어링은 롤링 엘리먼트 베어링보다 훨씬 높은 부하를 처리할 수 있으며 마찰이 적기 때문에 EPAS 시스템에서 사용되는 지원 모터의 크기를 줄일 수 있어 중량과 비용 절감에 또 한번 도움을 줄 수 있다.

물론 사용되는 시스템의 수명이나 신뢰성을 손상시킨다면 새로운 구성부품은 존재 가치가 없다. 그러나 톨러런스 링과 자체 윤활 플레인 베어링은 최소한 대체할 기존 구성부품만큼 내구성이 뛰어나며, Saint-Gobian Performance Plastics가 자사의 Rencol 톨러런스 링과 Norglide 자체 윤활 플레인 베어링에 대해 시뮬레이션을 통한 내구성 테스트 결과, 이들 제품의 수명은 넉넉히 20년을 초과할 것으로 예상할 수 있다.

EPAS 시스템은 보다 효율적이고 친환경적이며 운전하기에 편한 차량 개발에 상당한 공헌을 하고 있다. 그러나 EPAS 시스템에서 최대의 효과를 얻기 위해서는 세밀한 설계와 세심한 구성부품 선택이 필요하다. 기존 고정 시스템 및 베어링도 역할을 해낼 수 있으나, 우리가 살펴본 것처럼 톨러런스 링과 자체 윤활 플레인 베어링과 같은 혁신적인 제품을 통해 얻을 수 있는 효과가 상당한다.

Saint-Gobain Performance Plastics 개요
Saint-Gobain은 고품질의 산업용 소재를 설계, 생산, 유통하는 글로벌 리더 기업이다.

웹사이트: http://www.plastics.saint-gobain.com