세계적 최고 수준의 전달 효율로 자동차 연비 및 전비 향상에 공헌

NTN 주식회사(이하 'NTN')는 세계 최고 수준의 전달 효율을 갖춘 고효율 고정 등속 조인트인 「CFJ^*1」의 자동차 메이커 몇 곳으로부터 양산 수주를 받았습니다. 세계 최소, 최경량 고정 등속 조인트「EBJ」의 기본 특성을 유지하면서 토크 손실률을 50 % 이상 저감한 제품입니다.

탈탄소 사회화를 배경으로 자동차 산업은 CO2 배출량의 삭감이나 연비 및 전비 성능을 향상시키기 위한 대처가 진행되고 있으며, 엔진이나 모터 등의 파워트레인 유니트의 동력(토크)을 타이어로 전달하는 드라이브 샤프트의 구성 부품인 등속 조인트(CVJ)의 고효율에 대한 요구가 그 어느 때보다 높아지고 있습니다.

「CVJ」가 토크를 전달할 때 내부 부품인 볼이 케이지를 밀어내는 힘은 단방향으로 치우쳐 있으므로, 부품 사이에 마찰을 일으켜 토크 손실이 발생됩니다. 또한 CVJ의 조립 각도가 증가함에 따라 볼이 케이지를 밀어내는 힘도 증가하여 토크 손실률이 증가합니다. 「CFJ」는 당사의 독자적인「스페리컬 크로스 그루브 구조*²」를 사용하여 인접한 볼이 케이지를 누르는 힘의 방향이 교대가 됨으로써 힘의 치우침을 억제하고 기존 제품[igy4] 에 비해 토크 손실률을 50% 이상 저감하고 있습니다. 또한 독자적인 구조로 인해 CVJ의 장착 각도를 높이더라도 토크 손실률의 증가를 대폭 억제할 수 있습니다.

이번 「CFJ」의 고효율성에 가세해 조립 각도가 큰 경우에 있어서도 토크 손실률의 저감이 높은 평가를 받아 양산으로 이어졌습니다.

「CFJ」는 최근 글로벌에서 인기를 끌고 있는 SUV뿐만 아니라 빠르게 보급이 진행되는 EV 및 HEV에 최적의 제품입니다. EV에 대해서는 대용량 배터리의 탑재나 실내 공간 확대, 충돌 안전성 등을 고려해 파워트레인 유니트가 차량 가장 자리에 위치하는 경향이 있어 CVJ의 조립 각도가 커지게 됩니다. 조립 각도가 큰 경우에도 고효율을 발휘하는「CFJ」를 적용하는 것으로 차량 레이아웃의 자유도를 향상시키고 전비 성능 향상에 공헌합니다. 또한 EV와 HEV에는 차량이 감속할 때 에너지를 이용해 모터를 돌려 전력으로 저장하는 회생 브레이킹 시스템이 탑재되어 있습니다. 「CFJ」는 이런 독자적인 구조로 인해 주행 시 역방향으로 회생 토크가 입력될 때도 토크 손실률을 저감시키기 때문에 회생 에너지를 이용한 발전 효율도 향상시키는 것이 가능합니다.

덧붙여 「EBJ」에서 「CFJ」로의 교체에 의한 연비의 개선 효과를 JAPIA LCI 산출 가이드 라인^*3에 근거해 내연기관 차량으로 시산 했을 경우^*4, 연비는 0.62%의 개선, CO2 배출량은 0.96g/km의 삭감 효과가 전망되어, CO2 배출량의 규제가 엄격화 되는 가운데 이러한 높은 환경 성능에 대해서도 자동차 메이커 등으로부터 높은 평가를 받고 있습니다.

NTN은 드라이브 샤프트 1위 업체로서 이번에 양산 수주한 'CFJ'를 비롯한 고기능 제품 개발 및 제공을 통해 앞으로도 업계를 선도하는 동시에 자동차 연비·전비를 개선시켜 환경부하 저감에 공헌할 것입니다.:

*1) 2012년 5월 7일 프레스 릴리즈:
   고효율 고정식 등속조인트 「CFJ」 개발
    https://www.ntn.co.jp/japan/news/new_products/news201200031.html

*2) 볼이 지나가는 전동 홈을 내륜·외륜으로 서로 교차시킨 구조. 이웃하는 전동홈을 서로 다르게 경사지게 함으로써 볼이 내부 부품을 누르는 힘의 방향을 교대로 나누어 서로 상쇄시킨다.
*3) 일반 사단 법인 일본 자동차 부품 공업회가 정하는 자동차의 제조, 사용 단계에서의 효율적인 라이프사이클 환경 부하량 산출방법
*4) 차중 1,467kg 연비 17.6km/L 차량을 가정하여 WLTP조건으로 주행시킨 경우 (CVJ 조립 각도: 9도)

특징(기존 제품(EBJ)과 비교)

고효율	토크 손실률을 기존 제품 대비 50% 이상 저감 (세계 최고 수준)
소형・경량	기존 제품과 동등 (세계 최고 수준)
작동 각도	기존 제품과 동등 (최대 47°)

 

제품 사진

 

사용 부위

 

기존 제품(EBJ)과 CFJ의 구조 비교

작동 각도가 높을 때의 효율 특성

 

・CFJ는 EBJ에 비해 토크 손실률을 50% 이상 줄입니다.

・CFJ의 토크 손실률은 각도 증가의 영향을 덜 받습니다.

・CFJ의 회생 주행 시의 토크 손실률은 통상 주행만큼 적습니다.

 

EV 차량 레이아웃

・EV 에서는 대용량 배터리 탑재, 실내 공간 확대, 충돌 안전성을 고려해 파워트레인 유니트는 차량 가장 자리에 배치되는 추세이며 드라이브 샤프트 탑재 각도(CVJ 조립 각도)는 커지는 추세다.

EV 드라이브 샤프트 레이아웃 이미지