서스펜션 볼 힌지 최적화 Design_HINGE knowledge_tallsen

서스펜션 볼 힌지는 ZF 섀시 기술 구성 요소 부서의 핵심 제품이며, 구조 설계는 부서의 핵심 기술입니다. 자동차 산업이 계속 발전함에 따라 볼 힌지 제품에 대한 요구 사항도 증가하고 있습니다. 현재 시장은보다 엄격한 시뮬레이션 환경, 복잡한 작업 부하 및 보행자 보호 및 청산 후 실패와 같은 새로운 규제 요구 사항 준수를 요구합니다. 이러한 요구를 충족시키기 위해 볼 조인트의 기술적 최적화가 중요합니다.

볼 조인트는 주로 전면 서스펜션에 사용되며로드와 스티어링 너클 사이의 연결 역할을합니다. 이 연결은 두 번째 휠의 자유도를 제공하여 조향을 허용합니다. 더 높은 고객 요구 사항을 충족하려면 볼 조인트의 밀봉 성능 및 피로 마모 성능을 향상시켜야합니다.

이 기사는 ZF의 대량 생산의 국내 OEM 프로젝트 (Dongfeng Liuzhou B20 Project)에 대한 서스펜션 볼 힌지 구조의 최적화에 중점을 둡니다. 처음 에이 계획은 현재 대량 생산 부품을 계속 사용하는 것이 었습니다. 그러나 DV 테스트의 첫 번째 라운드 후, 물 누출 및 조기 마모를 포함한 위험이 관련되어 있음이 밝혀졌습니다. 추가 분석에 따르면 현재 테스트 요구 사항을 충족하기 위해 설계를 개선해야 할 필요성이 밝혀졌습니다.

다른 국내 OEM 프로젝트의 분석을 통해 많은 OEM이 볼 힌지에 대한 특정 사양을 공식화하여 설계 요구 사항을 크게 높이는 것으로 밝혀졌습니다. Global OEM은 또한 볼 힌지에 대한 사양을 지속적으로 업데이트하고 있습니다. 이는 ZF 제품이 가혹한 환경 조건,보다 복잡한 작업 조건 및보다 자세한 충돌 보호 요구 사항을 견딜 수 있어야 함을 의미합니다. 따라서 새로운 사양을 연구하고 분석하여 저렴한 비용으로 성능 요구 사항을 충족시킬 수있는 합리적인 최적화 계획을 개발해야합니다.

볼 힌지에:

볼 힌지는 메커니즘 체인 사이의 지속적인 접촉과 상대 운동을 유지합니다. 이러한 움직임이 발생하는 관절을 볼 힌지라고합니다. 볼 힌지에는 2 가지 유형의 볼 힌지가 있습니다 : 방사형로드 된 힌지 (가이드 볼 힌지)와 축 방향 으로드 힌지 (로드 볼 조인트). 볼 조인트의 주요 연결 요소는 볼 스터드와 볼 소켓입니다. 볼 조인트의 작업 성능뿐만 아니라 재료, 크기, 표면 품질, 부하 운반 용량 및 윤활과 같은 다른 특성이 모두 중요한 고려 사항입니다.

볼 힌지의 기능 및 기술 요구 사항:

볼 힌지의 기능은로드를 스티어링 너클과 연결하여 힘과 모션 전송을 위해 3 도의 자유도를 제공하는 것입니다. 휠 박동 및 조향에는 2 도의 자유도가 사용되는 반면, 3 차 자유도는 휠의 엘라 스토 키마 틱 변화를 허용합니다. 볼 조인트는 불편 함을 피하고 운전자 평가에 영향을 미치기 위해 정상적인 작동 조건에서 최소 탄성 변위를 가져야합니다. 또한, 볼 힌지의 작동하는 토크는 조기 마모와 소음을 방지하기 위해 허용 값보다 낮지 않아야합니다.

원래 설계 실패 모드 분석:

B20 프로젝트의 초기 단계에서 밀봉 성능 테스트는 물 누설 및 녹과 같은 실패 모드를 나타 냈습니다. 추가 분석에 따르면 볼 힌지와 스티어링 너클이 제대로 맞지 않아 2.5mm 간격이 발생하여 물 누설 및 밀봉 시스템 고장이 발생했습니다. 볼 힌지의 분해는 조향 너클로 결합 표면에 심한 부식을 나타냈다. 현재 방진 시스템이 설계 요구 사항을 충족시키지 못했고 개선이 필요하다고 결론을 내 렸습니다.

볼 힌지를위한 최적의 디자인 체계:

밀봉 테스트 실패의 잠재적 기여자로서 두 가지 주요 요인이 칼라의 조립 품질 및 크기 선택, 먼지 덮개의 설계 실패로 확인되었습니다. 어셈블리 문제를 해결하기 위해 칼라의 설치 크기는 IPS (내부 프로세스 사양)에 정의되었습니다. 이 사양은 칼라 어셈블리에 대한 지침을 제공하여 설계 요구 사항을 충족하도록합니다. 또한 먼지 덮개 및 볼 핀 디자인은 밀봉 성능을 향상시키기 위해 최적화되었습니다. 먼지 덮개 설계는 예상 콘 각도와 일치하도록 수정되었으며, 먼지 덮개로 접촉 영역을 증가시키기 위해 볼 핀 스텝을 재 설계했습니다.

최적의 설계 테스트 검증:

최적화 된 설계 체계에 기초하여 샘플을 생성하고 밀봉 성능 테스트를 수행 하였다. 결과는 볼 핀 및 볼 쉘 끝에서 수분 함량이 0.1% 내지 0.2% 범위에서 상당한 개선을 보여 주었다. 테스트는 성공했으며 최적화 된 디자인의 부식 상황은 원래 디자인에 비해 상당히 더 좋았습니다.

B20 프로젝트에서 볼 힌지에 대한 최적화 된 설계 체계는 개선 된 밀봉 성능을 보여 주었다. 더 나은 성능의 가능성이 있지만, 현재 솔루션은 프로젝트의 시간 제약 내에서 효과적인 것으로 입증되었습니다. 이 프로젝트는 프로덕션을 시작하기 전에 고객 요구 사항을 철저히 분석하고 포괄적 인 레이아웃을 개발하는 것의 중요성을 강조했습니다. ZF는 최적화 된 설계를 구현함으로써 OEM 프로젝트의 요구를 충족시키고 볼 힌지의 밀봉 성능을 향상시킬 수있었습니다.