KR101905309B1

KR101905309B1 - Manufacturing method for transfer case

Info

Publication number: KR101905309B1
Application number: KR1020170030358A
Authority: KR
Inventors: 김인자; 전영태
Original assignee: 김인자
Priority date: 2017-03-10
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2018-10-05
Anticipated expiration: 2037-03-10
Also published as: KR20180103426A

Abstract

본 발명은 중량을 감소시켜 제조비용을 절감시키고 연비를 향상시킬 수 있으며 기계적 물성 및 내구성이 뛰어난 트랜스퍼 케이스 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 트랜스퍼 케이스 제조방법은 알루미늄 합금을 700℃ 이상의 온도에서 용융시키는 멜팅단계와, 용융된 알루미늄 합금을 한 쌍의 금형에 각각 투입하여 바디케이스와 커버케이스를 중력주조하는 주조단계와, 상기 바디케이스와 커버케이스를 지그에 고정하고 다수 개의 베어링홀 및 체결홀을 형성하는 가공단계와, 단조 방식으로 제조된 다수 개의 기어유닛을 상기 바디케이스 내측에 장착하고 상기 커버케이스를 결합하는 조립단계 및 상기 조립이 완료된 트랜스퍼 케이스를 구동시키는 시운전단계를 포함한다.The present invention relates to a transfer case manufacturing method capable of reducing manufacturing cost and improving fuel economy, and having excellent mechanical properties and durability by reducing weight.
The method of manufacturing a transfer case according to the present invention includes a melting step of melting an aluminum alloy at a temperature of 700 ° C or higher, a casting step of gravity casting the body case and the cover case by injecting molten aluminum alloy into a pair of molds, A step of fixing the body case and the cover case to a jig to form a plurality of bearing holes and a fastening hole; mounting a plurality of gear units manufactured by a forging method inside the body case and coupling the cover case; And a trial operation step of driving the transfer case in which the assembly is completed.

Description

{Manufacturing method for transfer case}

본 발명은 중량을 감소시켜 제조비용을 절감시키고 연비를 향상시킬 수 있으며 기계적 물성 및 내구성이 뛰어난 트랜스퍼 케이스 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a transfer case manufacturing method capable of reducing manufacturing cost and improving fuel economy, and having excellent mechanical properties and durability by reducing weight.

일반적으로 트럭, 버스, 밴 등의 상용차(商用車)에는 전륜 구동 방식(4x4)이 적용되며, 후륜 구동 방식(4x2)이 적용된 상용차에 비해 차량 전체의 구동력 및 효율이 효율이 우수하고 비포장도로, 험로 등에서의 주행이 원활한 장점이 있다.In general, commercial vehicles such as trucks, buses, and vans are equipped with a 4x4 front wheel drive system. Compared with commercial vehicles equipped with a rear wheel drive system (4x2), the efficiency and driving efficiency of the entire vehicle are excellent. There is a good advantage of running in rough roads.

이러한 전륜 구동 방식은 제설차, 산불소방차 등의 특장차 및 군수 차량뿐만 아니라 도로사정이 좋지 않은 지역에서는 민수용으로 제작되어 판매되고 있다.These front wheel drive systems are manufactured and sold for civilian use in areas where road conditions are not good as well as specially equipped vehicles such as snow plow, forest fire truck, and military vehicles.

전륜 구동 방식을 적용하기 위해서는 조향 구동형 앞차축(FAA), 더블카단 프로펠러 샤프트(DCPS) 및 트랜스퍼 케이스(TC)가 기본 모듈로 구성된다.In order to apply the front-wheel drive system, a steering-driven front axle (FAA), a double cardan propeller shaft (DCPS) and a transfer case (TC)

조향 구동형 앞차축(FAA)은 전륜 구동 방식의 차량에 장착된 앞차축으로, 엔진으로부터 시작된 동력이 트랜스미션, 트랜스퍼 케이스, 더블카단 프로펠러 샤프트를 통해 앞차축으로 전달되며, 주행시 주행 안전성을 담당하는 주행기능을 복합적으로 할 수 있도록 구성된다.The steering-driven front axle (FAA) is a front axle mounted on a front-wheel-drive vehicle. Power from the engine is transmitted to the front axle via a transmission, a transfer case, and a double-cardan propeller shaft. Functions can be combined with each other.

더블카단 프로펠러 샤프트는 변속기로부터 전달받은 엔진의 구동력을 차축에 전달시키는 핵심 구동축으로서 주행 중 차축 및 엔진, 변속기의 운동 변위로 회전 축심이 임의의 각도로 교차되어 회전하더라도 원활한 동력 전달이 가능하다.The double cardan propeller shaft is a core drive shaft that transmits the driving force of the engine received from the transmission to the axle. It can transmit smooth power even if the axis of rotation intersects at an arbitrary angle due to the displacement of the axle, engine, and transmission during driving.

상용차에 적용되는 더블카단 프로펠러 샤프트는 변속기로부터 전달받은 동력이 트랜스퍼 케이스에서 분배된 후 분배된 동력을 앞차축, 뒤차축에 전달하는 기능을 수행하는 핵심 부품이다. 더블카단 프로펠러 샤프트의 주요부품인 유니버셜조인트는 입력측 요크(Yoke)가 전달받은 하중을 십자축(spider)을 통해 출력측 요크로 동력을 전달한다.The double cardan propeller shaft, which is applied to commercial vehicle, is a core part that performs the function of delivering the distributed power to the front axle and the rear axle after the power received from the transmission is distributed from the transfer case. The universal joint, which is the main component of the double cardan propeller shaft, transmits power from the input yoke to the output yoke through a spider.

트랜스퍼 케이스는 도 1 및 도 2와 같이 2축 이상의 차축을 구동시키거나 총륜 구동(All wheel drive) 방식에서 변속기로부터 전달받은 회전토크를 해당 차축에 분배하는 장치이다. 이러한 트랜스퍼 케이스 내에는 차동제한장치, 차동장치 등이 구비되며, 도 3과 같이 앞차축과 뒤차축의 토크 분배율이 상이하다.The transfer case is a device for distributing the rotational torque, which is transmitted from the transmission in the all wheel drive mode, to the corresponding axle, as shown in FIGS. 1 and 2. In this transfer case, a differential limiting device, a differential device and the like are provided, and the torque distribution ratios of the front axle and the rear axle are different as shown in Fig.

그러나 종래의 트랜스퍼 케이스는 강도를 높이기 위해 스틸(steel)을 주재료로 하여 제작하기 때문에 제조비용 상승의 원인이 되었고, 재질의 특성상 중량이 매우 무거워 상용차의 연비를 감소시키는 원인이 되었다.However, since the conventional transfer case is made of steel as a main material in order to increase the strength, it causes a rise in the manufacturing cost, and due to the nature of the material, the weight is very heavy, which causes the fuel consumption of the commercial vehicle to be reduced.

본 발명의 실시예는, 중량을 감소시켜 제조비용을 절감시키고 연비를 향상시킬 수 있으며 기계적 물성 및 내구성이 뛰어난 트랜스퍼 케이스 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a transfer case manufacturing method which can reduce manufacturing cost and improve fuel economy by reducing weight, and is excellent in mechanical properties and durability.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 트랜스퍼 케이스 제조방법은 알루미늄 합금을 700℃ 이상의 온도에서 용융시키는 멜팅단계와, 용융된 알루미늄 합금을 한 쌍의 금형에 각각 투입하여 바디케이스와 커버케이스를 중력주조하는 주조단계와, 상기 바디케이스와 커버케이스를 지그에 고정하고 다수 개의 베어링홀 및 체결홀을 형성하는 가공단계와, 단조 방식으로 제조된 다수 개의 기어유닛을 상기 바디케이스 내측에 장착하고 상기 커버케이스를 결합하는 조립단계 및 상기 조립이 완료된 트랜스퍼 케이스를 구동시키는 시운전단계를 포함한다.In order to achieve the above object, there is provided a method of manufacturing a transfer case according to the present invention, comprising the steps of: melting an aluminum alloy at a temperature of 700 ° C or higher; injecting a molten aluminum alloy into a pair of molds, A step of fixing the body case and the cover case to a jig and forming a plurality of bearing holes and a fastening hole; mounting a plurality of gear units manufactured by the forging method on the inside of the body case; And a trial operation step of driving the transfer case in which the assembly is completed.

본 발명은 트랜스퍼 케이스의 제조비용 및 중량을 획기적으로 감소시킬 수 있으며, 기존 철 재질 대비 유사한 기계적 물성을 얻을 수 있다.The present invention can drastically reduce the manufacturing cost and weight of the transfer case, and obtain similar mechanical properties as compared with conventional iron materials.

도 1은 일반적인 트랜스퍼 케이스의 설치 위치를 나타낸 도면이다.
도 2는 일반적인 트랜스퍼 케이스의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 일반적인 트랜스퍼 케이스의 동력 분배/전달을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 트랜스퍼 케이스 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따라 제조된 트랜스퍼 케이스의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따라 제조된 바디케이스 및 커버케이스의 실제 제품 사진이다.1 is a view showing a mounting position of a general transfer case.
2 is a view showing a structure of a general transfer case.
Figure 3 is a diagram illustrating the power distribution / delivery of a typical transfer case.
4 is a flowchart sequentially illustrating a method of manufacturing a transfer case according to the present invention.
5 and 6 are views showing the structure of a transfer case manufactured according to the present invention.
7 and 8 are photographs of actual products of the body case and the cover case manufactured according to the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명하며, 배경기술 및 이미 설명한 구성의 도면번호는 특별한 언급이 없다면 동일하게 적용된다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, and the same reference numerals are given to the background art and the constituent elements of the constitution which have already been described.

또한, 본 발명의 트랜스퍼 케이스 제조방법에 관한 설명은 바람직한 실시예로서, 그 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현할 수 있으며, 각 구성에 대한 형상 및 크기 등은 대표적인 실시예를 나타낸 것일 뿐 고정된 것이 아니고, 동일/유사한 효과를 구현할 수 있다면 다양하게 변경 가능하다.In addition, the description of the transfer case manufacturing method of the present invention is not intended to limit the present invention to the preferred embodiments. The present invention can be embodied in various forms, and the shapes, sizes, But can be varied in various ways if the same / similar effect can be realized.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스퍼 케이스 제조방법은, 멜팅단계(S100), 주조단계(S200), 가공단계(S300), 강화단계(S400), 조립단계(S500) 및 시운전단계(S600)를 포함한다.4, a transfer case manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes a melting step S100, a casting step S200, a machining step S300, an enforcing step S400, an assembling step S500 And a start-up step S600.

멜팅단계(S100)는 알루미늄 합금을 700℃이상의 온도에서 용융시키는 단계로, 본 발명에서는 철이 아닌 알루미늄 합금을 이용하여 트랜스퍼 케이스(1)의 외형을 형성한다.In the melting step (S100), the aluminum alloy is melted at a temperature of 700 DEG C or higher. In the present invention, the outer shape of the transfer case (1) is formed by using an aluminum alloy other than iron.

종래에 트랜스퍼 케이스(1)의 주재료로 사용되던 철은 7.86의 비중값을 가지는데 반해, 알루미늄 합금의 경우 2.7의 비중값을 갖는다. 소재의 무게는 체적과 비중의 곱으로 계산되기 때문에 비중이 클수록 동일한 체적일 때 그 무게가 커지게 된다.Conventionally, the iron used as the main material of the transfer case 1 has a specific gravity value of 7.86, while the aluminum alloy has a specific gravity value of 2.7. Since the weight of a material is calculated as a product of volume and specific gravity, the larger the specific gravity, the larger the weight of the same volume.

즉, 알루미늄 합금을 이용하여 트랜스퍼 케이스(1)를 제조할 경우 기존의 철 재질 트랜스퍼 케이스(1)에 비해 약 1/3 수준의 중량을 가지도록 하는 것이 가능하다.That is, when the transfer case 1 is manufactured using the aluminum alloy, it is possible to have a weight of about 1/3 of that of the conventional iron material transfer case 1.

또한, 철의 경우 녹는점이 약 1535℃이기 때문에 주조를 할 때 약 1600℃ 이상의 열을 가해 녹여야하므로 제조비용이 증가하는 것을 피할 수 없었다. 그러나 알루미늄 합금의 경우 녹는점이 약 660℃이기 때문에 700℃ 이상의 온도에서도 쉽게 용융 가능하여 제조비용을 획기적으로 절감시킬 수 있다.Further, in the case of iron, since the melting point is about 1535 ° C, it is necessary to dissolve the cast iron at a temperature of about 1600 ° C or more when casting, so that the manufacturing cost can not be avoided. However, since the melting point of the aluminum alloy is about 660 ° C, it can be easily melted at a temperature of 700 ° C or higher, which can drastically reduce the manufacturing cost.

본 발명은 이러한 점을 인지하고 트랜스퍼 케이스(1)의 재료로 알루미늄 합금을 선택하였으며, 기존 철 대비 유사한 기계적 물성을 확보하기 위해 알루미늄 합금의 종류 중 AC4C와 AC4C-T6 중 하나를 적용하였다.In recognition of this fact, the present invention selected an aluminum alloy as the material of the transfer case 1, and one of AC4C and AC4C-T6 among the aluminum alloys was applied in order to secure similar mechanical properties to conventional iron.

AC4C는 주조성이 뛰어난 Al-Si-Mg 계의 알루미늄 합금이며, Cu를 포함하지 않기 때문에 내식성 및 내압성이 뛰어나고 열처리를 통해 AC4C-T6로 만들어 강도 및 내구성을 더욱 향상시키는 것도 가능하다. AC4C-T6는 220N/mm² 이상의 인장강도를 가지며 약 85 이상의 브리넬경도 값을 가진다.AC4C is an Al-Si-Mg based aluminum alloy with excellent castability. Since it does not contain Cu, it is excellent in corrosion resistance and pressure resistance and can be made into AC4C-T6 through heat treatment to further improve strength and durability. AC4C-T6 having a tensile strength of at least 220N / mm ² has a Brinell Hardness value of about 85 or more.

주조단계(S200)는 용융된 알루미늄 합금을 한 쌍의 금형에 각각 투입하여 도 5 및 도 6과 같은 바디케이스(210)와 커버케이스(220)를 중력주조하는 단계이다. 바디케이스(210)와 커버케이스(220)는 후술하는 조립단계(S500)를 통해 서로 결합되어 트랜스퍼 케이스(1)의 전체적인 외형을 이루게 되며, 주조단계(S200)를 통해 주조된 바디케이스(210)와 커버케이스(220)는 추가 가공이 필요하다.The casting step (S200) is a step of gravity casting the body case (210) and the cover case (220) as shown in Figs. 5 and 6 by injecting the molten aluminum alloy into a pair of dies. The body case 210 and the cover case 220 are coupled to each other through an assembling step S500 to be described later to form the entire outer shape of the transfer case 1. The body case 210 molded through the molding step S200, And the cover case 220 require further processing.

본 발명의 주조단계(S200)는 중력주조를 적용함으로써 대량생산이 가능하며, 주조와 동시에 냉각 응고시켜 정밀한 형상의 주물을 만들어 낼 수 있다.The casting step (S200) of the present invention can be mass-produced by applying gravity casting and cooling coagulation simultaneously with casting can produce a precise casting.

또한, 도 7 및 도 8과 같이 주조단계(S200)를 통해 형성된 커버케이스(220) 및 바디케이스(210)의 외측에는 다수 개의 걸림돌기(230)가 형성된다. 걸림돌기(230)는 후술하는 가공단계(S300) 및 조립단계(S500)시 커버케이스(220)와 바디케이스(210)를 특정 위치에 고정시키거나 이동시키기 위해 필요한 구성으로, 조립단계(S500)가 완료된 후 별도의 추가가공을 통해 제거한다.7 and 8, a plurality of locking protrusions 230 are formed on the outer sides of the cover case 220 and the body case 210 formed through the molding step S200. The engaging protrusion 230 is a component necessary to fix or move the cover case 220 and the body case 210 to a specific position in the machining step S300 and the assembling step S500, After completion of the process, it is removed by additional processing.

이렇게 중력주조를 통해 제조된 커버케이스(220)와 바디케이스(210)는 주조의 용이함을 위해 기어유닛(510)이 결합되기 위한 베어링홀(310)과, 바디케이스(210)와 커버케이스(220)를 고정시키기 위한 체결홀(320)이 형성되어 있지 않다.The cover case 220 and the body case 210 manufactured through gravity casting have a bearing hole 310 for coupling the gear unit 510 for easy casting and a bearing hole 310 for coupling the body case 210 and the cover case 220 The fastening holes 320 are not formed.

가공단계(S300)는 바디케이스(210)와 커버케이스(220)를 별도의 지그에 고정하고 가공도구를 이용해 다수 개의 베어링홀(310) 및 체결홀(320)을 형성하는 단계이다.The processing step S300 is a step of fixing the body case 210 and the cover case 220 to separate jigs and forming a plurality of bearing holes 310 and fastening holes 320 using a processing tool.

강화단계(S400)는 바디케이스(210)의 내측에 장착될 기어유닛(510)을 고주파 열처리를 통해 강화시키는 단계이다. 바디케이스(210) 내측에 위치한 다수 개의 기어유닛(510)은 서로 치결합되어 회전하게 되는데, 맞물려 회전되는 부분에 최대 응력이 집중되어 안정성어 떨어지게 된다.The reinforcing step S400 is a step of strengthening the gear unit 510 to be mounted on the inner side of the body case 210 through high frequency heat treatment. The plurality of gear units 510 located inside the body case 210 are engaged with each other to be rotated, so that the maximum stress is concentrated on the rotating parts to be engaged and the stabilized gears are dropped.

따라서 고주파 열처리를 실시하여 강도 값을 향상시키는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 약 2,010Mpa 정도의 강도 값을 확보하였다. 본 발명에서 실시한 고주파 열처리는 유도가열을 이용한 열처리 방식으로, 가열 시간이 짧아 소재의 변형이 거의 없고 필요한 부분만 국부 열처리가 용이하여 응력이 집중되는 기어유닛(510)의 일부분에 실시하기 적합하다.Therefore, it is preferable to perform the high-frequency heat treatment to improve the strength value, and in the present invention, the strength value of about 2,010 Mpa is secured. The high-frequency heat treatment according to the present invention is suitable for a part of the gear unit 510 in which the stress is concentrated due to a heat treatment method using induction heating, the material is not deformed due to a short heating time,

조립단계(S500)는 단조 방식으로 제조된 다수 개의 기어유닛(510)을 바디케이스(210) 내측에 장착하고 커버케이스(220)를 결합하는 단계이다. 기어유닛(510)의 경우 상용차의 작동에 따라 지속적으로 회전하며 응력이 가해지는 부품이기 때문에 밀도와 조직을 치밀화 시키기 위해 단조 방식으로 제조하는 것이 바람직하다.The assembling step S500 is a step of mounting a plurality of gear units 510 manufactured by the forging method inside the body case 210 and joining the cover case 220. In the case of the gear unit 510, it is preferable to manufacture the gear unit 510 by a forging method in order to densify the density and the structure because the gear unit 510 is continuously rotated and stressed according to the operation of the commercial vehicle.

바디유닛의 내측에 장착되는 기어유닛(510)은 후륜출력샤프트(520;Output-rear shaft), 전륜출력샤프트(530;Output-front shaft), 아이들샤프트(540;Idle shaft), 입력샤프트(550;Input shaft)를 포함하며, 전륜 또는 후륜에 동력을 분배한다.The gear unit 510 mounted on the inside of the body unit includes an output-rear shaft 520, an output-front shaft 530, an idle shaft 540, an input shaft 550 An input shaft, and distributes the power to the front or rear wheels.

시운전단계(S600)는 조립이 완료된 트랜스퍼 케이스(1)를 구동시키는 단계로, 소음, 진동 등을 테스트하여 제품의 정상 여부를 판별한다.The commissioning step S600 is a step of driving the assembled transfer case 1 to determine whether the commodity is normal by testing noise, vibration and the like.

S100 : 멜팅단계 S200 : 주조단계
S300 : 가공단계 S400 : 강화단계
S500 : 조립단계 S600 : 시운전단계
1 : 트랜스퍼 케이스 210 : 바디케이스
220 : 커버케이스 230 : 걸림돌기
310 : 베어링홀 320 : 체결홀
510 : 기어유닛 520 : 후륜출력샤프트
530 : 전륜출력샤프트 540 : 아이들샤프트
550 : 입력샤프트S100: Melting step S200: Casting step
S300: Processing step S400: Strengthening step
S500: Assembly step S600: Commissioning step
1: Transfer case 210: Body case
220: cover case 230:
310: bearing hole 320: fastening hole
510: gear unit 520: rear output shaft
530: front wheel output shaft 540: idle shaft
550: input shaft

Claims

delete

A melting step of melting the aluminum alloy at a temperature of 700 DEG C or higher,
A casting step of gravity casting a body case and a cover case in which molten aluminum alloy is injected into a pair of dies to form a plurality of outwardly projecting locking projections,
A processing step of fixing the body case and the cover case to specific positions of the jig using the locking protrusion and forming a plurality of bearing holes and a coupling hole,
A strengthening step of high-frequency heat treatment of the gear unit manufactured by the forging method,
An assembling step of mounting a plurality of high frequency heat treated gear units on the inside of a body case fixed to a specific position by a locking projection and engaging the cover case,
A step of further machining and removing a plurality of locking projections formed on the body case and the cover case,
And a trial operation step of driving the transfer case in which the assembly is completed.

3. The method of claim 2,
Wherein the aluminum alloy is AC4C.

3. The method of claim 2,
Wherein the aluminum alloy is AC4C-T6.