고속회전하는 원환 쉘 형태 토크컨버터의 내압 팽창변형에 미치는 최적 단면형상과 비드의 영향 (The Influences of an Optimum Cross-section and Beads on the Expansion of a Torque Converter Toroidal Shell Under Internal Pressure and Rotation)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 A / 42권 / 3호 / 271 ~ 277페이지
· 저자명 : 박창민, 김철, 김정준, 홍순석

초록

내압과 고속회전 하에 있는 원환 쉘 형상의 신형 토크컨버터 구조의 경량화, 팽창변형의 최소화, 구조 강성 증대를 위하여 유체 동압 등 정확한 각종 하중의 유도, 프론트커버의 단면형상 최적설계, 비드의 생성에 관하여 FEM 해석하고, 또한 시제품의 제작 및 시험으로 해석의 정확도를 검증하였다. 내압에 의한 팽창변형에 취약한 반지름 방향 곡률을 가진 원판 구조형태의 프론트커버의 단면의 두께와 곡률형상을 형상최적화를 통하여 구하였고, 추가적으로 프론트커버의 강성을 증가시키기 위해서 비드의 크기, 위치, 성형 방향에 관하여 연구하였다. 최적의 단면 형상과 비드를 성형한 토크컨버터의 해석결과, 기준 모델 대비 변형량은 10 %, 두께는 0.5 mm, 최대 등가응력은 33 % 감소하여서 본 연구를 통하여 구조물의 강성이 증강된 것을 확인하였다. 이러한 연구결과를 기초로 신형 토크컨버터 시제작품을 제작하여 가압시험을 하였으며, 해석결과와 3 % 오차를 보였다.

영어초록

A new torque converter structure that looks like a toroidal shell under a high pressure and rotation has been analyzed in order to reduce weight and ballooning deformations, and to increase the stiffness of the structure by using the finite element analysis, shape optimization of a front cover structure, and creation of beads with accurate loadings, such as a dynamic pressure. The curved cross-sectional shape of the circular front cover structure, which produces large ballooning, has been calculated by the FEM-based shape optimization. The creation of beads on a front cover was studied to further increase the structural stiffness.
The sizes and locations of the beads were also investigated using FEM. The new model with beads and an optimum cross-section shows 10% less ballooning, 0.5 mm less thickness, and 33% less von Mises stress, compared to a model without beads and optimization because of the enhanced stiffness. A prototype torque converter was fabricated and tested for ballooning under pressurization and high-speed rotation. A good correlation was achieved, judging from the 3% gap between experiment and analysis.

참고자료

· 없음