KR100822574B1 - Hypoid gear improved assembly structure with shaft - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 하이포이드 기어와 샤프트의 결합 상태를 도시한 도면.1 is a view showing a coupling state of a conventional hypoid gear and a shaft.
도 2는 도 1에 따른 하이포이드 기어의 압입 공정에서의 오차 발생 상태를 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view showing an error occurrence state in the press-fit process of the hypoid gear according to FIG.
도 3은 본 발명의 변속시스템 및 하이포이드 기어와 샤프트의 구성을 도시한 모식도.Figure 3 is a schematic diagram showing the configuration of the transmission system and hypoid gear and the shaft of the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 하이포이드 기어와 샤프트의 결합 과정을 도시한 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view showing a coupling process of the hypoid gear and the shaft according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10 : 하이포이드 기어 100 : 샤프트10: hypoid gear 100: shaft
110 : 결합부 120 : 테이퍼110: coupling portion 120: taper
200 : 기어부 210 : 수용부200: gear portion 210: receiving portion
212 : 직선부 214 : 경사부212: straight portion 214: inclined portion
본 발명은 샤프트와의 결합 구조가 개선된 하이포이드 기어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 샤프트와 하이포이드 기어가 결합되는 부분의 상부 및 하부를 모두 용접할 수 있는 샤프트와의 결합 구조가 개선된 하이포이드 기어에 관한 것이다.The present invention relates to a hypoid gear having an improved coupling structure with a shaft. More particularly, a hypoid gear having an improved coupling structure with a shaft capable of welding both the upper and lower portions of a portion where the shaft and the hypoid gear are engaged can be welded. It is about the id gear.
엔진에서 발생한 동력은 클러치를 지나 변속기에서 증감되어 추진축에 전달되고, 다시 최종 감속기에서 감속된 뒤 차동장치를 거쳐 각각의 휠(wheel)로 전달된다. 4륜 구동 자동차의 경우 엔진의 동력은 변속기를 통해 프런트 휠에 전달되고, 부변속기와 후차축을 거쳐 리어 휠에 전달된다. 이때 엔진의 동력전달 방향과 부변속기와 후차축에서의 동력 전달 방향이 직각이기 때문에 방향 전환을 위해 감속 장치로 베벨 기어(bevel gear) 또는 하이포이드 기어(hypoid gear)를 사용하게 된다.The power generated by the engine is transmitted to the propulsion shaft through the clutch, increased and decreased in the transmission, and then decelerated in the final reducer, and then transmitted to each wheel through a differential device. In a four-wheel drive car, engine power is transmitted to the front wheels through the transmission, and to the rear wheels through the sub- and rear axles. At this time, since the direction of power transmission of the engine and the direction of power transmission from the sub-transmission and the rear axle are perpendicular to each other, a bevel gear or a hypoid gear is used as the speed reduction device to change the direction.
첨부된 도 1은 종래의 하이포이드 기어와 샤프트의 결합 상태를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 따른 하이포이드 기어의 압입 공정에서의 오차 발생 상태를 도시한 단면도이다.1 is a view illustrating a conventional coupling state of a hypoid gear and a shaft, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an error occurrence state in a pressing process of the hypoid gear according to FIG. 1.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 하이포이드 기어(1)와 하이포이드 축(3)을 개별적으로 가공한 후 하이포이드 기어(1)의 중앙에 원통형으로 구멍을 형성하고 원통형으로 가공된 하이포이드 축(3)에 압입하여 결합한다. 그 후 직선 용접 부위인 압입 접합면(5)의 하부, 즉 하이포이드 기어(1)의 하부만을 전자빔 용접기(7)를 이용해 용접하게 된다.As shown in FIG. 1, conventionally, the
그런데 이러한 용접 결합의 경우 하이포이드 기어의 하부만을 용접하므로 도 1에 도시된 바와 같이 구동 하중이 작용하면 축 방향의 힘인 축력이 작용하여 하이포이드 기어를 뒤로 밀게 되므로 압입 접합면의 상부가 벌어지는 문제가 발생한다. 이러한 벌어짐 현상은 기어 변형을 증대시켜 소음 및 진동의 원인이 된다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 하이포이드 기어의 윗면도 용접하는 것이 바람직하나, 종래의 기어 결합 방식에서는 다른 부품과의 간섭 때문에 기어의 윗면을 용접하는 것이 어려운 실정이다.However, in the case of such a welding coupling, only the lower portion of the hypoid gear is welded, and as shown in FIG. 1, when a driving load is applied, an axial force acting as an axial force acts to push the hypoid gear backward so that the upper part of the indentation joint surface opens. Occurs. This spreading phenomenon increases gear deformation and causes noise and vibration. Therefore, in order to solve this problem, it is preferable to weld the upper surface of the hypoid gear, but in the conventional gear coupling method, it is difficult to weld the upper surface of the gear due to interference with other components.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이 하이포이드 기어(1)와 하이포이드 축(3)의 압입 접합면(5)이 직선형 실린더 형태로 결합되기 때문에 압입 과정에서 축 방향의 고정 위치를 정확하게 설정하기 어려워 축 방향 위치 오차가 발생할 우려가 있다. 이러한 축 방향 위치 설정의 오차 역시 소음 및 진동의 원인이 될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 2, since the press-
본 발명의 목적은 샤프트와 하이포이드 기어가 결합되는 부분의 상부 및 하부를 모두 용접함으로써 결합 강성을 향상시켜 진동 및 소음을 감소시킬 수 있는 하이포이드 기어를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a hypoid gear that can reduce the vibration and noise by improving the coupling rigidity by welding both the upper and lower portions of the shaft and the hypoid gear coupling portion.
또한, 본 발명의 다른 목적은 샤프트와 하이포이드 기어의 압입 결합시 하이포이드 기어의 위치 설정의 정확도를 향상시키는 것이다.In addition, another object of the present invention is to improve the accuracy of positioning of the hypoid gear when the shaft and the hypoid gear are press-fitted.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 샤프트와, 상기 샤프트에 압입 결합되는 기어부로 구성되어 엔진 구동력의 전달 방향을 직각으로 변경하는 하이포이드 기어에 있어서, 상기 샤프트는 상기 기어부와 결합되는 원통형의 결합부 와, 상기 결합부의 상부에 돌출 형성되되 상기 기어부의 삽입 방향 상부에 형성되며 상기 결합부의 외측을 향해 경사지게 형성된 테이퍼를 포함하며, 상기 기어부는 상기 결합부 및 테이퍼를 수용하되 상기 결합부 및 테이퍼의 형상에 대응하여 직선부 및 경사부로 구성된 수용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트와의 결합 구조가 개선된 하이포이드 기어를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises a shaft and a gear portion press-fitted to the shaft, the hypoid gear for changing the transmission direction of the engine driving force to a right angle, the shaft is coupled to the gear portion cylindrical And a taper protruding from the upper portion of the coupling portion, the taper being formed at an upper portion of the gear portion in an insertion direction and inclined toward the outside of the coupling portion, wherein the gear portion accommodates the coupling portion and the taper, Provided is an improved hypoid gear with an engagement structure with a shaft, characterized in that it comprises a receiving portion composed of a straight portion and an inclined portion corresponding to the shape of the taper.
상기 기어부는 상기 샤프트와 결합된 상태에서 상기 직선부의 하부 및 경사부의 상부가 용접 고정되는 것을 특징으로 한다.The gear part is characterized in that the lower portion of the straight portion and the upper portion of the inclined portion is welded fixed in the state coupled to the shaft.
상기 테이퍼는 주변 부품과의 간섭 회피를 위한 최소 각도인 20도에서 결합 강도를 유지할 수 있는 최대 각도인 45도 사이의 경사도를 갖는 것을 특징으로 한다.The taper is characterized in that it has a slope between 45 degrees, the maximum angle that can maintain the bond strength at 20 degrees, the minimum angle for avoiding interference with the surrounding components.
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 샤프트와의 결합 구조가 개선된 하이포이드 기어에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 단, 종래기술과 동일한 구성 요소에 한해서는 동일한 참조번호를 사용하기로 한다.Hereinafter, a hypoid gear having an improved coupling structure with a shaft according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the same reference numerals will be used for the same components as the prior art.
첨부된 도 3은 본 발명의 변속시스템 및 하이포이드 기어와 샤프트의 구성을 도시한 모식도이고, 도 4는 본 발명에 따른 하이포이드 기어와 샤프트의 결합 과정을 도시한 단면도이다.3 is a schematic diagram showing the configuration of the transmission system and the hypoid gear and the shaft of the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view showing a coupling process of the hypoid gear and the shaft according to the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 4륜 구동 자동차의 경우 엔진(20)에서 발생된 동력은 변속기(30)를 통해 프런트 휠(40)에 전달되고, 부변속기(60)를 통해 후차축(70)으로 전달된 동력은 리어 휠(50)로 전달된다.As shown in FIG. 3, in the case of a four-wheel drive vehicle, power generated in the
이때 변속기(30)로 전달되는 엔진(20)의 동력전달 방향과 부변속기(60)로 전 달되는 엔진(20)의 동력전달 방향이 서로 90도를 이루므로, 동력전달 방향을 직각으로 전환하기 위해 본 발명의 하이포이드 기어(10)가 사용된다.At this time, since the power transmission direction of the
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하이포이드 기어(10)는 샤프트(100)와 기어부(200)의 결합으로 이루어지며, 상호 압입 결합된 후 전자빔 용접기(7)에 의해 용접되어 서로 고정된다.As shown in Figure 4, the
샤프트(100)는 하부에 원통형으로 결합부(110)가 형성되며, 결합부(110)의 상부에 테이퍼(120)가 형성된다.
테이퍼(120)는 기어부(200)의 삽입 방향 상측에 형성되며, 결합부(110)의 외측으로 돌출 형성된다. 테이퍼(120)의 경사는 결합부(110)로부터 외측으로 경사지게 형성되되, 경사진 방향은 기어부(200)의 삽입 방향을 따라 외측으로 경사진다.The
테이퍼(120)는 20~45도 범위의 경사도를 갖도록 형성된다. 경사도가 너무 작으면 주변 부품과의 간섭 회피 기능이 저하되고, 경사도가 너무 크면 테이퍼(120) 자체의 강도가 저하되어 결합시 구조 강도가 약해진다. 기어 강성(구동 하중에 의한 기어의 변형 특성)은 소음 및 진동 측면에서 매우 중요한 요소이며, 구동 하중이 작용할 때 결합 부위에 많은 하중이 가해지므로, 결합 부위의 강도를 유지하는 것은 매우 중요하다.The
본 발명에서 주변 부품과의 간섭을 회피할 수 있는 회피 기능이 저하되지 않는 최소 경사도는 20도이고 테이퍼(120) 부분에서 구조 강도가 약해지지 않는 최대 경사도는 45도이므로 테이퍼(120)의 경사도는 20~45도 범위 내에서 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 수치는 실험에 의해 얻어진 수치이며, 하이포이드 기어(10)의 크기나 주변 부품과의 간섭 정도에 따라 달라질 수 있다.In the present invention, the minimum inclination which does not degrade the avoidance function that can avoid the interference with the peripheral components is 20 degrees and the maximum inclination in which the structural strength is not weakened in the
결합부(110)의 상부에 테이퍼(120)가 형성되므로 기어부(200)의 결합시 테이퍼(120)가 기어부(200)의 위치 설정을 위한 기준면이 될 수 있다. 따라서 직선 구조의 압입 접합면(5)을 갖는 종래의 하이포이드 기어(10)에 비해 정확한 위치 설정이 가능하다.Since the
마찬가지로 도 4에 도시된 바와 같이, 기어부(200)는 내측 중앙부분에 수용부(210)가 형성되어 샤프트(100)와 압입 결합된다. Similarly, as shown in FIG. 4, the
수용부(210)는 결합부(110)의 형상에 대응하는 직선부(212)와, 테이퍼(120)의 형상에 대응하는 경사부(214)로 구성된다. 이렇게 수용부(210)와 결합부(110)의 형상이 단순한 원통형이 아닌 서로 맞물리는 구조로 되어 있으므로, 샤프트(100)와 기어부(200)의 결합시 위치 설정이 용이하며 결합 강성이 향상된다.The
샤프트(100)와 기어부(200)가 서로 압입 결합된 후 전자빔 용접기(7)를 이용해 테이퍼(120)와 경사부(214)가 접한 부분의 외측에 전자빔을 조사하여 일정 깊이로 용융한 후 접합시킨다. 같은 방법으로 직선부(212)와 결합부(110)가 접한 부분의 외측을 용접한다. 이때 테이퍼(120)의 형상에 의해 주변 부품과의 간섭 없이 결합 부위의 상부를 용접할 수 있다.After the
도 4에 도시된 바와 같이, 결합된 부분의 상부 및 하부를 동시에 용접 고정하므로 샤프트(100)와 기어부(200)의 결합이 견고해져 하이포이드 기어(10)의 전체적인 구조 강성이 향상되는 효과가 있다.As shown in FIG. 4, the upper and lower portions of the coupled portion are welded and fixed at the same time, so that the coupling between the
한편 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구 된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변형 실시할 수 있는 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.Meanwhile, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various modifications without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims set forth.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 샤프트와의 결합 구조가 개선된 하이포이드 기어는 샤프트와 결합되는 부분의 하부를 용접함과 동시에 상부에 테이퍼를 형성하여 용접함으로써 결합 강성이 향상되고, 결합 강성의 약화에 따른 진동 및 소음을 감소시킬 수 있다. 테이퍼의 형상에 의해 주변 부품과의 간섭을 피해 샤프트와 결합되는 하이포이드 기어의 상부 용접이 가능하므로 종래기술 대비 결합 강도 향상 효과가 크다.As described above, the hypoid gear having an improved coupling structure with the shaft according to an embodiment of the present invention is improved in coupling rigidity by welding a lower portion of the portion engaged with the shaft and forming a taper on the upper portion. In addition, vibration and noise due to weakening of the coupling rigidity can be reduced. Due to the taper shape, the upper welding of the hypoid gear coupled to the shaft can be avoided by avoiding interference with peripheral components, and thus the coupling strength improvement effect is large compared to the prior art.
또한, 용접 부위의 테이퍼가 하이포이드 기어와 샤프트의 압입 결합시 기준면 역할을 하여 샤프트의 축방향 위치 설정 정확도를 향상시키는 효과가 있다.In addition, the tapered portion of the welding portion serves as a reference plane when the hypoid gear and the shaft are press-fitted, thereby improving the axial positioning accuracy of the shaft.
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