안녕하세요. Stargazer입니다.

1월에 실컷 놀다가 오랜만에 글을 쓰게 되니 손에 잡히지를 않습니다. ^^
기술적인 글을 써도 이해하시는 분들도 적은 것 같고, 기존 지식에 의존하여 변화된 환경에 적응하지 못하시는 분들도 많은 것 같아서 조사된 내용을 공개하는 것도 불편한 점도 있고, 적으면 적고 많으면 많다고 할 수 있는 자금을 들여서 자료수집 하고 분석하고 짧은 지식을 쥐어짜서 원인파악과 결과분석 한 것을 공개하는 것도 아깝다는 이기적인 생각도 해 봅니다.
물론 이기적인 사용자들이 많기에 저도 이기적인 모습으로 돌아 선 것도 한 몫 한다고 할 수 있겠죠. ^^

지난 번 스페이서 Set를 제작하면서 과연 스페이서를 제작 한 것이 적정한 것인가를 검토하기 위해 휠 허브 측정 가능한 측정기기를 구입하였고, 허브 실측 결과에 대한 내용과 실측하면서 알게 된 각종 허브의 상태를 자료로 남기게 되었습니다.

대체로 사용자들이 선호하는 MPC 휠과 메타 휠을 대상으로 검토 작업을 하게 되었고, 그 중 계절적인 요인으로 인해 메타 휠 보다는 MPC 휠의 검토 기회가 많았으며, 사용자의 이해 부족으로 인해 사용자 휠 실측 작업이 상당히 어려운 상태로 진행되어 자료로 남겨진 것은 많지는 않습니다.
자료로 남지는 않았지만, 직접 작업하면서 확인한 결과를 가지고 휠 허브 상태에 따른 스페이서 선택에 대해 간단하게 알아보겠습니다.

사용 측정기기는 Sheet Metal Micrometer를 사용하였고, 정밀도는 ± 0.02mm이며 사용 스페이서는 아래 사진과 같은 제품을 사용하여 스페이서 치수 확인 작업을 하였습니다.



아래는 이번에 실측한 허브 측정 데이터입니다.



기존에 M사에서 발표한 치수와 거의 같은 것도 있고 다르게 나타나는 것도 있습니다.
이는 휠 허브의 스페이서 길이가 늘 한결 같지 않음을 보여주고 있는 것이라 할 수 있습니다.

휠 허브는 금형을 제작하여 사출작업을 통하여 제품이 나오게 됩니다. (휠 허브 제작기술 참조.)
금형 하나로 휠이 단종 될 때 까지 제작하는 것이 아니라 금형도 수명이 있어 일정 수량을 제작하면 금형을 새로 제작해야 하며, 새로 제작 했을 경우 혹은 같이 제작된 금형이라도 케비티 별로 다른 치수의 스페이서 길이가 형성 될 수 있습니다. (금형의 수명은 그리 길지 않습니다.)

위 결과로 보면 MPC 휠이나 메타 휠의 경우 기존 스페이서를 사용 할 경우 문제 발생여지가 많습니다.
(와블링 관련자료 참조.)

스페이서 치수가 줄어들게 된 것은 휠의 경량화와 어느 정도 관계가 있는 듯합니다.
휠 제조사의 설계 의도에 따라서 조금씩 차이가 나기도하고, 금형제작 조건에 따라 차이가 나게 됩니다.

위 데이터를 보면 MPC 휠의 경우 10.00mm ~ 10.18mm의 스페이서가 사용되고, 메타 휠의 경우 실측 데이터는 10.00mm 부근에 분포를 하고 있으나 사용되는 스페이서는 조금 다른 점이 보입니다.
이는 휠 허브 제작조건에 의해 변형되는 것으로 보이며 아래 글을 참조 바랍니다.

매장 제품 휠 측정 데이터 중 스타그립 제품의 경우 휠 크기 별로 다르며 측정된 길이보다 작은 치수의 스페이서가 사용 될 수 있다는 것도 보입니다.
이 또한 허브 금형 제작조건에 따른 상태로 보시면 됩니다.



여기서 왜 같은 휠에 각기 다른 스페이서가 적용되어야 하는지 알아보도록 하겠습니다.
이는 당연히 금형제작 조건과 베어링 제작조건에 따른 영향으로 봅니다.



위 그림 1을 보면 금형 제작조건 중 각 부분에 구배(기울기)를 주어야 한다는 것입니다.
이 구배 각이 스페이서 길이의 변화를 유발 시키는 것이며, 또한 허브 금형이 하나로 이루어진 것이 아니라 하나의 금형에 4 cavity가 들어가 각자 다른 치수의 제품이 제작되기 때문으로 봅니다.

또한 베어링 외륜 모서리의 모따기 크기에 따라 그림 1의 B 치수만큼 크기의 변화가 있을 수 있습니다.
따라서 그림과 같이 실제 측정치수와 베어링 제조사의 조건에 따라 같은 휠에서도 다른 스페이서가 사용 될 수 있습니다.

휠 제조사에 따라서 구배 각이 작은 제품은 비교적 일정한 분포를 갖는 스페이서가 사용되지만, 구배각이 큰 제품에서는 베어링 혹은 사용자의 사용 형태에 따라서 스페이서 크기의 기복은 커지게 됩니다.

메타 휠 측정 데이터를 보면 실측치수와 사용 스페이서의 크기가 상당한 차이를 보입니다.
이는 허브의 제작 공법이 디스크 휠이고 허브 접착공법을 사용하면서 발생하는 것으로 보이며, 충분히 발생될 수 있는 상황으로 분석됩니다. (자세한 내용은 제외함.)

그림 2의 경우 메타 휠에서 발생될 수 있는 상황을 도시한 것으로, 허브 측정치수는 녹색 부분이나 허브의 뒤틀림으로 인하여 실제 사용되는 스페이서는 붉은색 치수의 제품이 사용되게 됩니다.
또한 접착한 허브가 깨지면서 허브가 늘어나서 발생 할 수도 있습니다.(와블링 관련자료 참조.)
이때 휠의 흔들림은 필연적이며 사용자가 인위적으로 흔들림을 제거 할 수 없습니다.
다만, 적정 스페이서를 사용하여 휠 흔들림을 줄여 나갈 수는 있습니다.

그림 3의 형태는 MPC 휠 허브의 상태로 MPC 휠의 경우 3점식 허브를 채용하고 허브 부위에 2단 단층을 주어 허브와 베어링간의 접촉점을 줄여 각 부품 간 간섭을 최대한 줄이려는 목적으로 설계된 것으로 보입니다. 아이디어는 상당히 참신하고 좋은 상태로 보여 집니다.
그러나 3점식 2단 단층의 허브는 스페이서 길이가 최상의 상태를 유지한다면 아주 좋은 상태에서 사용이 가능하나 스페이서 길이가 긴 경우 휠이 베어링 외륜을 따라 좌우로 움직이며, 허브에 충격이 가해져 접촉면이 적은 프라스틱 허브를 점차적으로 수축하게 만드는 결과를 가져와 시간이 흐를수록 휠 흔들림이 점진적으로 심화되는 결과가 따를 수 있습니다.
또한 그림 3과 같은 R 형상의 접촉면에 의해 베어링 외륜 조건과 맞물려 스페이서 크기가 일정한 상태를 유지하지 못하고 베어링 상태에 따라서 각기 다른 스페이서 크기를 유지하게 됩니다.

위와 같은 실측결과와 휠 허브조건 등에 따라서 기존의 스페이서로는 현재 생산되는 휠을 최적의 상태로 사용 할 수 없음을 알 수 있습니다.


여기서 휠 와블링과 관련한 기존 글과 함께 휠 흔들림의 조건에 대해 알아보겠습니다.

위 데이터를 기준으로 메타 휠의 경우 스페이서 길이가 10.21mm를 넘을 경우 허브 불량으로 보아도 무관 할 듯 하며, 와블링은 필수이며 사용자가 감수해야 할 사항으로 보입니다.
물론 허브 불량으로 반품 교환 할 수 있으며,(이때 정확한 근거가 있어야 하겠죠?!) 사용자가 정상제품을 구입 할 수 있는 확률은 복불복으로 보시면 되겠습니다. ^^

MPC 신형 투명 휠의 경우 눈썰미가 있거나 휠에 관심 있는 분들은 휠 흔들림이 발생될 수 있는 조건의 제품을 선별할 수 있는 조건의 상태에 대해 알 수 있었을 것입니다.
MPC 휠의 경우 이중 밀도를 갖는 우레탄을 사용하고 저 경도의 우레탄에 휠 제품에 대한 내용을 기록하며 색깔을 달리하여 제작하므로 투명한 휠 안에 각기 다른 색깔의 우레탄을 볼 수 있습니다.
이때 아래 그림과 같은 조건의 여러 가지 제품을 볼 수 있습니다.



좌측의 그림은 저 경도 우레탄이 휠 중심에 정확히 위치한 제품이고 우측으로 갈수록 바깥의 우레탄을 입힐 때 안쪽의 우레탄이 뒤틀리게 되는 것을 볼 수 있습니다.

이중 밀도의 우레탄을 사용하므로 중앙의 저 밀도 우레탄이 휠 중심선에 고르게 유지된 제품은 휠 흔들림이 거의 없을 수 있으나 안쪽의 우레탄이 좌우로 휘어져 있다면 좌우의 밀도 차이에 의해 휠 흔들림이 충분히 발생 될 수 있다고 봅니다.

위 상황은 MPC 제조사에서 알고 제작을 했는지, 모르고 했는지는 모르나 아는 상태에서 제작이 되었다면 MPC 제조사의 제품에 대한 자신감과 배짱이 대단하다고 할 수 있다 봅니다.

이상의 조건으로 휠 흔들림의 크기가 어느 정도 발생될 수 있을지 추정 해 보도록 하겠습니다.

휠 불량에 의하여 tan세타 만큼 허브 혹은 우레탄의 휠 떨림 각도가 발생되었을 경우 휠 외경 중심선을 기점으로 변형 발생지점의 위치에 따라서 와블링 심화도가 다르게 나타날 것입니다.

MPC 휠의 경우 허브의 치수보다 큰 스페이서를 사용 할 경우 허브에서 발생하는 흔들림과 우레탄 부위에서 발생하는 흔들림과 중첩되면서 휠 중간 부분인 허브와 우레탄의 접합부분에 와블링에 의한 압력 혹은 하중이 집중 될 여지가 많을 듯합니다.
또한 스페이서에서 발생하는 흔들림과 우레탄에서 발생하는 흔들림의 사이클의 주기가 같아지는 경우가 있을 경우 공진현상에 의해 상당한 악영향을 받을 것으로 보입니다.

MPC 휠의 스페이서 크기 분포는 약간 있어도 적정한 스페이서를 사용 할 경우 허브에서 발생하는 휠 흔들림을 제거 할 수 있으므로 우레탄의 밀도 차이에 의한 흔들림 영향만 받게 되어 와블링 발생 지점이 허브와 우레탄의 경계면부터 시작되므로 휠 우레탄이 불량이더라도 와블링 영향을 반감 시킬 수 있습니다.

메타 휠의 경우 허브 불량인 제품을 사용 할 경우 와블링 발생기점이 베어링 취부 부위에서부터 발생되므로 tan세타의 영향을 고스란히 받게 되어 있고, 허브보다 큰 스페이서를 사용 할 경우 허브보다 커진 만큼 와블링 현상이 가중되게 됩니다.
또한 허브가 뒤틀린 상태의 제품에 뒤틀린 상태에 알맞은 스페이서를 적용하더라도 기본적인 Gap을 제거 시킬 수 없으므로 큰 스페이서를 사용 할 때 보다 와블링 영향을 줄일 수 있지만, tan세타의 각도 영향은 줄일 수 없으므로 MPC 휠 보다는 더 많은 와블링 영향을 받을 듯합니다.

메타 휠은 디스크 허브의 형상이 사출 변형과 허브 접합변형, 우레탄작업에 의한 변형 등의 영향을 많이 받을 수 있는 굴곡형상을 갖고 있기에 변형에 대비한 적정 제작공정을 찾지 못한다면 현재의 와블링 현상을 개선시키기 어려울 듯합니다.
더구나 신형 경량 휠의 경우 허브의 크기가 커지고 우레탄 부위의 크기가 작아지므로 인해 변형에 대한 영향력이 더욱 커진 결과가 발생되어 허브의 스페이서 크기를 일정하게 유지시키기 어려울 것으로 보입니다.

또한 첫 번째 실측데이터 도표 중 세 번째 표는 사용자가 실측 의뢰하여 측정한 데이터이며 이 자료를 분석한 결과 메터 휠이 경량화를 추진하면서 허브의 두께를 얇게 하므로 인해 유연한 허브를 갖게 되었으며 사용자가 스페이서를 취부하면서 압력을 가할 때 허브의 유연성에 의해 압력을 가한 반대편 베어링이 밖으로 밀리면서 적정한 스페이서보다 더 큰 치수의 스페이서를 요구하게 되었다고 봅니다.
다양한 치수의 스페이서를 확보한 상태에서 베어링 프레스를 사용 할 경우 적정 크기의 스페이서를 사용하게 될 확률이 높으며, 수작업으로 할 경우 사용자의 작업 숙련도가 높아져야 할 것으로 봅니다.
위 분석결과는 표본이 적어 신뢰성은 떨어지지만, 메터 휠 사용자를 직접 찾아다니면서 적정 스페이서를 교환 해 준 경험상 충분히 있을 수 있는 현상이라고 보입니다.

분석결과를 작성하다보니 MPC 휠과 메타 휠 위주로 작성되게 되었습니다.
대세가 위 두 휠에 집중되다보니 그렇기도 하지만, 두 휠 이외의 제품의 경우 허브의 분포는 제작 공정에 의해 어느 정도 발생 될 수 있지만, MPC 와 메타 휠과 같이 심각한 문제를 발생하는 경우가 적을 것으로 생각되어 두 휠을 중점적으로 분석하게 되었음을 이해 바랍니다.

더욱 자세한 내용을 기록하고 싶지만, 제가 알고 있는 지식도 짧고, 너무 어려워 질 수도 있는 부분이 있고 내용을 이해하지 못 할 부분도 있고, 알리고 싶지 않은 내용도 있기에 어느 정도의 내용은 적절히 제거하고 작성되었습니다.

본 내용이 잘 못 되었거나, 단어의 선택이 잘 못 되었거나 이해가 안 되는 부분이 있으시면 망설이지 마시고 알려주시기 바랍니다.
특히 기술적으로 제가 이해 할 수 있는 내용을 알려주시면 대단히 고맙게 생각하겠습니다.

흠집을 내려는 의도의 글은 사양합니다.
가끔은 짜증이 날 정도의 허섭스러운 딴지성 글에 자료 분석에 대한 의욕도 상실하게 됩니다.

긴 글 읽어 주신 것 감사합니다.

실수를 인정하고
기술로 승화시키는
J&T
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