유성기어장치를 활용한 4-WD 구동변환장치 개발

국문 초록 (Abstract)

캠핑과 같은 레저인구의 증가로 인해 RV나 SUV와 같은 차량에 대한 수요가 증대되면서 자동차의 구동력을 향상시키기 위한 방법으로 4륜 구동을 적용한 자동차의 보급이 확대되고 있다. 4-WD로 변환하는 방법은 여러 가지가 존재하지만 본 연구에서는 선택적 4-WD를 기준으로 버튼을 조작하여 2-WD에서 4-WD로 변환되는 Transfer case를 기반으로 연구를 진행하였다. 구동변환시 버튼을 조작하게 되면 Transfer case에 구성된 기어가 연결되면서 전륜에 구동력을 전달하게 된다. 이때 Transfer case 내부의 기어를 작동시켜 주기 위한 엑추에이터의 토크가 작게 되면 해당기어의 원활한 작용이 어렵기 때문에 엑츄에이터의 적절한 토크확보가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 엑추에이터 출력부 끝단에 유성기어형태의 감속기를 적용하여 엑추에이터 내부에서 Transfer case 구동에 필요한 감속비를 설정하고 1차 감속을 진행하다. 이렇게 향상된 토크를 Transfer case에 연결하여 4-WD변환이원활하게 될 수 있도록 기어치형의 설계를 진행하였다.
입력축과 출력출이 동일선상에서 동력이 전달될 수 있도록 압력각은 모두 20°로 동일하게 설정하고 선기어 잇수 11, 유성기어 잇수 19, 링기어잇수 49로 설정하여 유성기어 출력시 감속비 약5.5로 설정하여 유성기어 설계하였다. 설계된 기어를 토대로 안전성을 검증하기 위하여 면압강도와 굽힙강도를 계산식을 통해 검증하였다. 최종적으로 엑추에이터 출력을 약4m-kgf로 증대시켜 4-WD로 변환 시 필요한 구동력을 확보하였다.