KR100774346B1 - 4륜구동용 트랜스퍼의 트랜스퍼 커버구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유한요소 해석을 통하여 보조리브를 추가 구성함으로써 트랜스퍼 커버의 형상을 최적화하여 하이포이드 기어의 소음을 저감할 수 있도록 하는 4륜구동용 트랜스퍼의 트랜스퍼 커버구조를 제공한다.

트랜스퍼 커버, 리브, 4WD, 4륜구동, 하이포이드 기어, 보강리브

Description

4륜구동용 트랜스퍼의 트랜스퍼 커버구조{TRANSFER COVER STRUCTURE FOR 4WD TRANSFER}

도 1은 일반적인 4륜구동 트랜스퍼의 단면 구성도이다.

도 2와 도 3은 종래 기술에 따른 트랜스퍼 커버의 내측 및 외측 정면도이다.

도 4는 종래 기술에 따른 트랜스퍼 커버의 유한요소 해석모델을 도시한 도면이다.

도 5는 종래 기술에 따른 트랜스퍼 커버의 유한요소 해석에 의한 하중 작용시의 전체 및 각 방향별 변형량을 도시한 해석도이다.

도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 트랜스퍼 커버의 내측 및 외측 정면도이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 트랜스퍼 커버의 유한요소 해석모델을 도시한 도면이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 트랜스퍼 커버의 유한요소 해석에 의한 하중 작용시의 전체 및 각 방향별 변형량을 도시한 해석도이다.

본 발명은 4륜구동용 트랜스퍼의 트랜스퍼 커버구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유한요소 해석을 통하여 보조리브를 추가 구성함으로써 트랜스퍼 커버의 형상을 최적화하여 하이포이드 기어의 소음을 저감할 수 있도록 하는 4륜구동용 트랜스퍼의 트랜스퍼 커버구조에 관한 것이다.

일반적으로 4륜구동 방식의 차량에 적용되는 트랜스퍼는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 트랜스퍼 케이스(1) 내부에 트랜스퍼 드라이브 기어(3)와 하이포이드 드리븐 기어(5), 하이포이드 드라이브 기어(7) 및 피니언 기어(9)가 구성된다.

즉, 상기 트랜스퍼 드라이브 기어(3)는 트랜스퍼 케이스(1) 내부에서 상기 하이포이드 드리븐 기어(5)와 치합되며, 그 트랜스퍼 회전축(S1) 일단은 변속기측 디프렌셜 케이스(미도시)와 스플라인 결합되고, 상기 하이포이드 드라이브 기어(7)는 상기 피니언 기어(9)와 치합된다.

또한, 상기 피니언 기어(9)는 그 단부의 플랜지부(F)를 통하여 프로펠러 샤프트(미도시)와 연결되어 후륜측에 동력 전달이 가능하도록 연결된다.

이러한 트랜스퍼 케이스(1) 내부의 트랜스퍼 회전축(S1)과 하이포이드 회전축(S2)은 각각의 양단이 트랜스퍼 케이스(1)와 트랜스퍼 커버(100) 사이에 베어링(B)을 통하여 회전 가능하게 지지된다.

이러한 구성의 트랜스퍼에서, 구동력을 전달하는 각 기어와 회전축의 축방향 및 반경방향 반력을 지지하는 부품이 베어링인 바, 상기 트랜스퍼 커버(100)는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 그 내부면에 상기 베어링에 전달되는 반력을 최종적으로 지지하는 부분인 트랜스퍼 회전축(S1)의 베어링 장착부(101)와 하이포이드 회전 축(S2)의 베어링 장착부(103) 둘레를 따라 제1원형리브(R1)와 제2원형리브(R2)를 형성하고, 상기 제1원형리브(R1)와 제2원형리브(R2)는 각각 트랜스퍼 케이스(1)에 볼트 체결하기 위한 각 볼트홀(105)과의 사이에 다수개의 크로스 리브(CR1)를 형성한다.

그리고, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 트랜스퍼 커버(100)의 외부면에는 상기 하이포이드 회전축(S2)의 베어링 장착부(103)의 단면상에 제3원형리브(R3)를 형성하고, 상기 제3원형리브(R3)와 상기 트랜스퍼 회전축(S1)의 베어링 장착부(101) 둘레로부터 상기 각 볼트홀(105)을 연결하는 다수개의 크로스 리브(CR2)를 형성하여 그 내구수명을 유지하도록 구성된다.

이러한 구성의 종래 트랜스퍼 커버(100)의 유한요소 해석에 의한 하중 작용시의 전체 및 각 방향별 변형량을 살펴보면, 먼저, 도 4에서와 같이, 종래 기술에 따른 트랜스퍼 커버의 유한요소 해석모델을 선정한다.

즉, 상기 해석모델은 트랜스퍼 커버(100)의 각 볼트홀(105)을 모두 완전구속하고, 도 4에서와 같이, 트랜스퍼 회전축(S1)의 베어링과 하이포이드 회전축(S2)의 베어링의 각 회전중심의 위치를 진위치(Brg.A1, Brg.B1)로 설정하며, 그 경계조건으로는 각 베어링의 지점별 작용하중을 표 1에서와 같이 설정한다.

그리고 유한요소 해석을 위한 NO OF NODE(즉, 유한요소 해석을 위한 MESH 생성시 만들어지는 POINT) 및 NO OF ELEMENT(즉, MESH의 개수)를 표 2에서와 같이 설정한다.

그리고 소재의 물성치 및 중량은 표 3에서와 같이 설정한다.

여기서, E는 Young's Modulus의 영률, 즉 탄성계수를 의미하며, v는 kinematic viscosity, 점성계수를 지칭한다.

이러한 트랜스퍼 커버의 유한요소 해석을 위한 해석모델와 경계조건 하에서, 종래 트랜스퍼 커버(100)의 유한요소 해석에 의한 하중 작용시의 전체 및 각 방향별 변형량은, 도 5에서 도시한 바와 같이, x, y, z 방향의 변형량(Sx),(Sy),(Sz) 및 전체 변형량(S)을 나타낸다.

즉, 하중작용 시, 각 방향별 총 변형량은, 표 4에서 도시한 바와 같으며, 각 베어링 회전중심의 진위치 변화량은 표 5에서 도시한 바와 같이, 나타난다.

이러한 종래 기술에 따른 유한요소 해석에 따른 결과는 트랜스퍼 커버(100)에 하중 작용시 각 방향별 총 변형량 및 각 베어링 회전중심의 진위치 변화량이 다소 크게 나타나며, 하이포이드 기어유닛의 치물림 패턴에 악영향을 미칠 소자가 다분하다는 문제점이 있다.

즉, 하이포이드 기어유닛의 치물림 패턴은 기어물림 시, 발생하는 소음과 진동특성 및 기어 수명을 결정하는 인자로서, 이 치물림 패턴이 정상적으로 유지가 안될 경우는, 소음 및 진동이 과다하고, 기어 수명을 저감시킬 수도 있다는 점에서, 종래의 트랜스퍼 커버의 형상 최적화를 통한 보강이 필요한 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점의 해소와 트랜스퍼 커버의 형상 최적화를 통한 보강이 필요에 의해 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 유한요소 해석을 통하여 보조리브를 추가 구성함으로써 트랜스퍼 커버의 형상을 최적화하여 하이포이드 기어의 소음을 저감할 수 있도록 하는 4륜구동용 트랜스퍼의 트랜스퍼 커버구조를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 4륜구동용 트랜스퍼의 트랜스퍼 커버구조는 트랜스퍼 커버의 내부면에는 트랜스퍼 회전축의 베어링 장착부와 하이포이드 회전축의 베어링 장착부 둘레를 따라 제1원형리브와 제2원형리브를 각각 형성하고, 상기 제1원형리브와 제2원형리브는 각각 볼트홀과의 사이에 다수개의 크로스 리브를 형성하며, 상기 트랜스퍼 커버의 외부면에는 상기 하이포이드 회전축의 베어링 장착부의 단면상에 제3원형리브를 형성하고, 상기 제3원형리브와 상기 트랜스퍼 회전축의 베어링 장착부 둘레로부터 상기 각 볼트홀을 연결하는 다수개의 크로스 리브를 형성하는 4륜구동용 트랜스퍼의 트랜스퍼 커버구조에 있어서,

상기 트랜스퍼 커버의 내부면에는 상기 제1원형리브와 제2원형리브의 하부를 상호 연결하는 제1보강리브와, 상기 제1원형리브의 상부 일측과 일측 볼트홀을 연결하는 제2보강리브를 추가 형성하며, 상기 트랜스퍼 커버의 외부면에는 상기 하이포이드 회전축의 베어링 장착부와 상기 트랜스퍼 회전축의 베어링 장착부 외측 둘레를 따라 제3보강리브를 추가 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 제1보강리브는 직선형 리브로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 제2보강리브는 직선형 리브로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 제3보강리브는 2개의 원형 리브를 서로 겹쳐서 일체로 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

단, 본 발명의 구성의 설명에서, 종래 구성의 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.

도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 트랜스퍼 커버의 내측 및 외측 정면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 4륜구동용 트랜스퍼의 트랜스퍼 커버(10)는 기본적으로, 도 6에서 도시한 바와 같이, 그 내부면에 상기 베어링에 전달되는 반력을 최종적으로 지지하는 부분인 트랜스퍼 회전축(S1)의 베어링 장착부(101)와 하이포이드 회전축(S2)의 베어링 장착부(103) 둘레를 따라 제1원형리브(R1)와 제2원형리브(R2)를 형성하고, 상기 제1원형리브(R1)와 제2원형리브(R2)는 각각 트랜스퍼 케이스(1)에 볼트 체결하기 위한 각 볼트홀(105)과의 사이에 다수개의 크로스 리브(CR1)를 형성한다.

그리고, 도 7에서 도시한 바와 같이, 상기 트랜스퍼 커버(10)의 외부면에는 상기 하이포이드 회전축(S2)의 베어링 장착부(103)의 단면상에 제3원형리브(R3)를 형성하고, 상기 제3원형리브(R3)와 상기 트랜스퍼 회전축(S1)의 베어링 장착부(101) 둘레로부터 상기 각 볼트홀(105)을 연결하는 다수개의 크로스 리브(CR2)를 형성하여 그 내구수명을 유지하도록 구성된다.

이러한 구성의 트랜스퍼 커버(10)에서, 본 실시예에 따른 트랜스퍼 커버의 구조는 상기 트랜스퍼 커버(10)의 내부면에 상기 제1원형리브(R1)와 제2원형리브(R2)의 하부를 상호 연결하는 제1보강리브(BR1)가 추가 형성되고, 상기 제1원형리브(R1)의 상부 일측과 일측 볼트홀(105)을 연결하는 제2보강리브(BR2)를 추가 형성하여 구성된다.

그리고 상기 트랜스퍼 커버(10)의 외부면에는 상기 하이포이드 회전축(S2)의 베어링 장착부(103)와 상기 트랜스퍼 회전축(S1)의 베어링 장착부(101) 외측 둘레를 따라 제3보강리브(BR3)를 추가 형성하여 이루어진다.

여기서, 상기 제1보강리브(BR)와 제2보강리브(BR2)는 각각 직선형 리브로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 제3보강리브(BR3)는 2개의 원형 리브를 서로 겹쳐서 일체로 형성되는 형상을 갖는다.

이러한 구성의 본 실시예에 따른 트랜스퍼 커버(10)의 유한요소 해석에 의한 하중 작용시의 전체 및 각 방향별 변형량을 살펴보면, 먼저, 도 8에서와 같이, 본 실시예에 따른 트랜스퍼 커버(10)의 유한요소 해석모델을 선정한다.

즉, 상기 해석모델은 트랜스퍼 커버(10)의 각 볼트홀(105)을 모두 완전구속하고, 도 8에서와 같이, 트랜스퍼 회전축(S1)의 베어링과 하이포이드 회전축(S2)의 베어링의 각 회전중심의 위치를 진위치(Brg.A2, Brg.B2)로 설정하며, 그 경계조건으로는 각 베어링의 지점별 작용하중을 표 1에서와 같이 동일하게 설정한다.

그리고 유한요소 해석을 위한 NO OF NODE(즉, 유한요소 해석을 위한 MESH 생성시 만들어지는 POINT) 및 NO OF ELEMENT(즉, MESH의 개수)를 표 6에서와 같이 설정한다.

그리고 소재의 물성치 및 중량은 표 7에서와 같이 설정된다.

여기서, E는 Young's Modulus의 영률, 즉 탄성계수를 의미하며, v는 kinematic viscosity, 점성계수를 지칭한다.

이러한 본 실시예의 트랜스퍼 커버(10)의 유한요소 해석을 위한 해석모델와 경계조건 하에서, 본 실시예의 트랜스퍼 커버(10)의 유한요소 해석에 의한 하중 작용시의 전체 및 각 방향별 변형량은, 도 9에서 도시한 바와 같이, x, y, z 방향의 변형량(Sx),(Sy),(Sz) 및 전체 변형량(S)을 나타낸다.

즉, 하중작용 시, 각 방향별 총 변형량은, 표 8에서 도시한 바와 같으며, 각 베어링 회전중심의 진위치 변화량은 표 9에서 도시한 바와 같이, 나타난다.

이러한 본 실시예에 따른 트랜스퍼 커버(10)의 유한요소 해석에 따른 결과는 트랜스퍼 커버(10)에 하중 작용시 각 방향별 총 변형량 및 각 베어링 회전중심의 진위치 변화량이 종래에 비하여 감소한 것으로 나타나며, 이러한 결과는 하이포이드 기어유닛의 치물림 패턴에 미칠 영향을 최소화하게 된다.

즉, 전체적인 변형량의 크기는 본 실시예의 트랜스퍼 커버(10)가 종래에 비하여 x방향: 18%, y 방향: 15%, z방향: 12% 정도 감소하는 것으로 나타나며, 진위치 변화량은 본 실시예에 의한 트랜스퍼 커버(10)가 종래에 비하여 약 38% 감소하는 것으로 나타난다.

이러한 트랜스퍼 커버(10)의 유한요소 해석에 따른 결과를 얻기 위해서 각 리브들의 두께를 조정하는 과정이 생략되었으나, 이는 본 발명의 구조변경과 함께, 다소간의 유한요소 해석결과에 영향을 미칠 것이다.

따라서 본 실시예에 따른 트랜스퍼 커버(10)는 초기 하이포이드 기어유닛 및 베어링 조립 시에도 안정적으로 전체적인 변형량 및 진위치도 변형량을 유지함으로 품질 향상에 기여하게 되며, 내구 열화도에 따라도 초기의 하이포이드 기어유닛의 소음수준을 유지함으로써 상품성을 향상하는 효과가 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 4륜구동용 트랜스퍼의 트랜스퍼 커버구조에 의하면, 유한요소 해석을 통하여 보조리브를 추가 구성함으로써 트랜스퍼 커버의 형상을 최적화하여 하이포이드 기어의 소음을 저감과 함께, 그 내구성능을 지속적으로 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 트랜스퍼 커버의 내부면에는 트랜스퍼 회전축의 베어링 장착부와 하이포이드 회전축의 베어링 장착부 둘레를 따라 제1원형리브와 제2원형리브를 각각 형성하고, 상기 제1원형리브와 제2원형리브는 각각 볼트홀과의 사이에 다수개의 크로스 리브를 형성하며, 상기 트랜스퍼 커버의 외부면에는 상기 하이포이드 회전축의 베어링 장착부의 단면상에 제3원형리브를 형성하고, 상기 제3원형리브와 상기 트랜스퍼 회전축의 베어링 장착부 둘레로부터 상기 각 볼트홀을 연결하는 다수개의 크로스 리브를 형성하는 4륜구동용 트랜스퍼의 트랜스퍼 커버구조에 있어서,

   상기 트랜스퍼 커버의 내부면에는 상기 제1원형리브와 제2원형리브의 하부를 상호 연결하는 제1보강리브와, 상기 제1원형리브의 상부 일측과 일측 볼트홀을 연결하는 제2보강리브를 추가 형성하며,

   상기 트랜스퍼 커버의 외부면에는 상기 하이포이드 회전축의 베어링 장착부와 상기 트랜스퍼 회전축의 베어링 장착부 외측 둘레를 따라 제3보강리브를 추가 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 4륜구동용 트랜스퍼의 트랜스퍼 커버구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1보강리브는 직선형 리브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 4륜구동용 트랜스퍼의 트랜스퍼 커버구조.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제2보강리브는 직선형 리브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 4륜구동용 트랜스퍼의 트랜스퍼 커버구조.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제3보강리브는 2개의 원형 리브를 서로 겹쳐서 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 4륜구동용 트랜스퍼의 트랜스퍼 커버구조.

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