작성자: Dustin Waller, R&D 프로젝트 엔지니어, Donaldson 통합 벤팅솔루션 부문
파워트레인은 차량의 근육과도 같습니다. 차량이 정상적으로 주행할 때 차축, 트랜스미션 및 트랜스퍼 케이스와 같은 구성요소는 급격한 차동 압력 변화를 겪게 되고 이로 인해 보호 인클로저의 씰과 개스킷에 응력이 가해질 수 있습니다. 이러한 하우징에는 윤활유를 오염시키고 중요한 금속 부품을 부식시킬 수 있는 물, 오염물 및 잔해가 유입되는 것을 방지해 주면서 외부와 공기를 교환할 수 있는 장치가 필요합니다.
파워트레인 벤팅 시스템은 이러한 두 가지 기능을 수행합니다. 오염물의 유입을 막고 밀봉된 인클로저 내부와 근처의 기압을 균일화합니다. 벤팅 시스템은 드라이브트레인의 수명을 연장할 수 있도록 설계되었습니다.
최근 몇 년간 벤팅 기술이 크게 향상되었습니다. Donaldson Company가 파워트레인을 위해 특별히 개발한 새롭고 혁신적인 멤브레인 벤트는 다음과 같은 중요한 이점을 제공할 수 있도록 설계되었습니다.
- 설치 인력, 시간 및 복잡성을 줄여 주는 소형 표준 크기
- 벤트 성능을 높이고 기능 수명을 연장해 주는 오일 코얼레싱 프리 필터
- 광범위한 제조 요건을 충족해 주는 다양한 부착 옵션
- 맞춤화된 적용을 위해 최적화할 수 있는 코어 기술
여기서는 모든 향상된 기능과 그 이점에 대해 설명합니다.
차동 압력의 과제
먼저, 차동 압력이 드라이브트레인에 지속적인 위협이 되는 이유를 나열해 보겠습니다. 온도가 변화하면 차축 또는 트랜스퍼 케이스 근처의 밀봉된 인클로저 내부에서 공기가 팽창 및 수축합니다. 일반적인 차량의 경우 이러한 현상이 하루에 여러 차례 발생합니다. 예를 들어, 추운 날 아침에 차에 시동을 걸고 운전을 시작하면 드라이브트레인의 마찰로 인해 급격하게 열이 발생해 밀봉된 구성요소 내부의 공기가 팽창하게 됩니다. 반대로, 가열된 차량이 차가운 도로 환경과 만나면 가열된 공기가 빠르게 냉각되어 수축합니다(삽화 1).
차동 압력은 하우징을 변형시키거나, 씰을 손상시키거나, 오염물을 유입시키거나, 원치 않는 유체 누출을 유발할 수 있을 만큼 강한 힘을 갖고 있습니다. 이론적으로는 하우징에 개구부 하나만 있다면 압력을 줄일 것이고, 멤브레인 벤트가 보호 장벽을 제공하여 구성요소 하우징이 "숨을" 쉴 수 있게 됩니다.
기존의 벤트 설계
수십 년간 일반적으로 사용되어 온 파워트레인 벤팅 방법은 구성 요소의 고무 또는 플라스틱 벤트 브리더 튜브를 도하 라인을 넘는 높이로 통과시키고 지글 캡으로 튜브의 끝을 막는 것이었습니다. 반밀폐 튜브는 스노클과 매우 유사한 방식으로 공기가 들어오고 나갈 수 있게 해 줍니다.
이 솔루션의 중대한 단점은 튜브 길이와 설치의 복잡성입니다. 클립, 클램프, 와이어 하니스, 프레임 부재, 길이가 최대 3 m/10 ft.인 튜브가 필요하며, 제조 및 서비스 과정에서 라우팅 작업에 상당한 시간과 노력이 들어갑니다. 올바르게 설치하기가 힘들 수 있으며, 다양한 차량 모델에 대해 표준화하기가 어려울 수 있습니다. 튜브 벤트 캡을 제대로 닫지 않으면 오일 에어로졸이 배출구와 근처의 표면에 쌓여 차고 바닥과 주차장에 떨어질 수 있습니다.
간단한 직접 부착용 벤트
파워트레인 벤팅을 위한 브리더 튜브의 새로운 대안으로 각광받고 있는 것은 직접 부착용 벤트입니다. Donaldson은 드라이브트레인 구성요소에 잘 맞는 새로운 파워트레인 벤트(PTV) 2가지를 발표했습니다. 이들은 호스핏 PTV와 스크루 핏 PTV입니다. 호스 핏 PTV는 벤트 튜브, 또는 호스 끝에 적용하며, 스크루 핏 PTV는 파워트레인 구성요소에 돌려서 끼워 편평한 프로필을 제공합니다.
이러한 벤트는 단순한 플라스틱 캡과 모양이 비슷하지만, 내부는 먼지, 잔해, 액체 오염물을 여과할 수 있는 공법이 적용된 첨단 ePTFE 멤브레인으로 되어 있습니다(삽화 3). 멤브레인 벤트는 IP69K 인그레스 보호 등급을 충족합니다. Donaldson 벤트는 발수성이 있으므로 차량이 주행 중에 도하 라인을 넘었을 때 파워트레인에 물이 유입되는 것을 방지해 줍니다.
Donaldson PTV가 벤팅 호스의 길이를 3 m에서 5 cm(10 ft.에서 2 in.) 이하로 줄여 주므로 설치 시 라우팅 단계가 간소화됩니다. 호스 핏 PTV는 기존의 벤트 튜브 커넥터와 호환되므로 변경할 필요가 없습니다. 또 다른 나사형 스크루 핏 PTV는 하우징에 직접 장착하므로 짧은 벤트 튜브도 사용할 필요가 없습니다.
Donaldson의 호스 핏 파워트레인 벤트와 스크루 핏 파워트레인 벤트 모두 내구성이 뛰어난 전장급(automotive-grade) 구조를 갖고 있으며(삽화 3), 보안 캡을 사용하므로 빠르고 안전하게 조립할 수 있습니다. 이러한 설계 방식으로 여러 차량 모델에 표준화된 방식으로 설치할 수 있습니다. 사용자의 피드백을 바탕으로 표준화된 벤트는 린 제조 원칙을 따르며, 기존 튜브 작업에 비해 조립 시 실수할 가능성이 적습니다.
멤브레인 보호 프리 필터의 중요성
최적의 성능을 발휘하려면 직접 부착용 파워트레인 벤트 멤브레인에 오일 잔여물이 남아 있지 않아야 합니다. 벤팅에 가장 큰 위협이 되는 것은 윤활유에 심하게 노출되는 경우입니다. 이로 인해 오일막이 쌓여 침투성이 저하될 수 있습니다. 따라서 오일 오염으로부터 주요 멤브레인을 보호할 수 있도록 코얼레싱 프리 필터를 벤트에 설계해 넣는 것이 매우 중요합니다.
다른 벤트 제조업체들은 이 코얼레싱 프리 필터에 흡수형 필터 여과재를 사용해 왔습니다. Donaldson은 독점적인 소유성 Synteq™ 여과재를 도입하여 기능적으로 다른 접근 방식을 채택했습니다. 흡수형 필터 여과재는 오일을 흡수하고 포화시키는 것으로 알려져 있으며, Synteq 여과재는 오일을 차단하여 실제로 AATCC 188-1992**에 따른 최대 8의 발유 등급을 충족합니다(삽화 4).
Donaldson의 독점적인 프리 필터 여과재는 코얼레싱 단계에서 남는 오일을 최대한 포집하고 파워트레인 구성요소로 다시 떨어뜨려 뛰어난 멤브레인 벤트 성능을 제공하고 수명을 연장해 줍니다. Synteq는 중장비 엔진 산업에 맞게 가공된 Donaldson의 Blue® 윤활유 필터에 사용된 기술과 동일한 기술입니다. Donaldson은 까다로운 차량 필트레이션 부문에서 100년이 넘는 경험을 보유하고 있습니다.
오일 흡수의 효과와 시간
맞춤형 설계 및 통합
전적으로 똑같은 파워트레인 벤팅 요건이란 없습니다. Donaldson은 더 다양한 용도로 사용할 수 있도록 벤트 튜브 또는 호스에 장착하는 호스 핏 PTV와 파워트레인 구성요소에 돌려서 끼우는 스크루 핏 PTV이라는 두 가지 직접 부착용 벤트를 최초로 제공하고 있습니다. 두 가지 벤트 모두 대부분의 파워트레인 구성에 쉽게 통합할 수 있습니다.
또한 Donaldson은 원하는 용도에 맞게 코어 벤팅 기술을 주기적으로 최적화하고 있으며, 최근에는 이를 위해 업계 최고의 차량(Automotive) 및 오프로드 OEM과 함께 협력하고 있습니다. 하우징 크기, 색상 및 통합 방법뿐 아니라 침투성과 방수 수준이 각기 다른 여러 멤브레인 옵션을 맞춤 구성할 수 있습니다. Donaldson의 협력적인 엔지니어와 프로젝트 관리자들이 고도로 전문화된 고객 요구사항을 충족하기 위해 최선을 다하고 있으며, 설계, 테스트 및 구현 프로세스 전반에서 OEM 팀과 긴밀하게 협력하고 있습니다.
결론
파워트레인 벤팅 시스템은 차량의 성능과 안정성에 매우 중요합니다. 벤트는 혹독한 환경으로부터 구성요소를 보호하고 하우징 씰과 개스킷에 응력을 유발할 수 있는 압력 변화를 조절할 수 있습니다. 견고한 소유성 코얼레싱 프리 필터는 주요 멤브레인 벤트의 수명과 성능에 직접적인 영향을 미칩니다(삽화 5).
이제 윤활유 및 차량 필트레이션 분야의 선도 기업으로 인정받는 Donaldson에서 첨단 파워트레인 벤트 디자인을 공급합니다. 이 벤트는 원하는 용도에 맞게 수정할 수 있도록 소형 직접 부착형 디자인으로 제공됩니다.
파워트레인의 장기적인 성능뿐 아니라 제조 원가를 관리하기 위해서는 첨단 벤팅 기술을 파워트레인 시스템의 설계에 매끄럽게 통합할 수 있는 필트레이션 전문 파트너와 협력하는 것이 중요합니다.
참고 자료
