KR101309912B1

KR101309912B1 - 차량 자동변속기의 디프렌셜 케이스 재생방법

Info

Publication number: KR101309912B1
Application number: KR1020110136056A
Authority: KR
Inventors: 김효종
Original assignee: 김효종
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-09-17
Also published as: KR20130068723A

Abstract

본 발명은 장기간 운행으로 인해 수명을 다한 디프렌셜 케이스에 있어서의 평기어가 형성되어 있는 보스부를 절단하여 제거한 후 새롭게 가공된 보스부를 일체형으로 접합시킬 수 있도록 함에 따라 디프렌셜 케이스 자체를 재활용 할 수 있는 차량 자동변속기의 디프렌셜 케이스 재생방법에 관한 것이다.
본 발명은 폐기되어야 할 차량의 자동변속기로부터 디프렌셜 케이스를 분해하여 재생하기 위한 방법으로서, 연계부품이 완전 분해된 디프렌셜 케이스의 본체로부터 폐기용 보스부를 절단하여 제거한 후 그 끝단 테두리부에 암형 단턱 및 면취부를 절삭 가공하는 단계와, 원통 소재의 내, 외경부를 절삭한 후 일측 테두리부에 숫형 단턱을 가공하고 내경부에 브로우칭 머신에 의한 평기어를 성형하여 재생용 보스부를 제작하는 단계와, 클램핑 치구를 이용하여 본체의 암형 단턱 상에 재생용 보스부의 숫형 단턱을 끼워 고정시킨 후 모터 구동에 의해 저속으로 회전하는 받침판 상에서 접속부분의 외면 둘레부를 용접하는 단계와, 재생용 보스부가 일체화 된 본체를 선반에 장착하여 진원도를 측정한 후 고속 회전시키면서 용접부분의 외면을 최종 가공하는 단계로 이루어진다.

Description

차량 자동변속기의 디프렌셜 케이스 재생방법{REMANUFACTURING METHOD FOR DIFFERENFIAL CASE OF AUTOMATIC TRANSMISSION}

본 발명은 차량의 자동변속기(Automatic Transmission)에 장착되는 통상의 디프렌셜 케이스(Differenfial Case)를 재생하기 위한 방법에 관한 것으로서, 장기간 운행으로 인해 수명을 다한 디프렌셜 케이스에 있어서의 평기어가 형성되어 있는 보스부를 절단하여 제거한 후 새롭게 가공된 보스부를 일체형으로 접합시킬 수 있도록 함에 따라 디프렌셜 케이스 자체를 재활용 할 수 있는 차량 자동변속기의 디프렌셜 케이스 재생방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동변속기를 구비하고 있는 차량은 그 주행 속도에 따라 설정되어 있는 변속범위 내에서 유압을 제어하여 자동으로 목표 변속단의 변속기어가 동작될 수 있도록 구성됨으로써, 엔진(Engine)의 출력에 의해 토크 컨버터(Torque Converter)를 동작시켜 유체의 회전력을 제어함과 동시에 변속장치로부터 인가되는 제어신호로써 해당 밸브로 유압이 작용하여 변속동작이 이루어지는 것이다.

이와 같이, 유압에 의해 동작 상태가 제어되는 자동변속기는, 변속기어를 가변시키기 위해 엔진과의 동력을 차단하는 클러치 페달(Clutch Pedal)의 동작을 필요로 하지 않기 때문에 운전자의 피로도를 경감시킬 수 있고, 주행 도중에 운전자의 오동작이나 운전미숙 등으로 인한 엔진 스톨(Engine Stall)이 발생하지 않으므로 제반 운전 동작을 용이하게 행할 수 있다.

한편, 자동변속기의 구성요소로서 적용되고 있는 디프렌셜 장치는, 디프렌셜 케이스의 내, 외부에 정밀 가공된 피니언이나 피니언축, 사이드 기어나 베벨기어, 링기어, 베어링 등이 조립되어 차량의 좌우측 바퀴의 회전수 변화를 가능케 함으로써 울퉁불퉁한 도로는 물론 코너를 선회할 때 원활한 주행이 이루어지도록 하기 위한 통상의 장치이다.

즉, 차량이 평탄한 도로를 직진할 경우에는 좌우 구동바퀴의 회전저항이 동일하기 때문에 디프렌셜 기어 전체가 한 덩어리가 되어 회전하게 되지만 차량이 선회할 때에는 내측 바퀴에 저항력이 발생하여 외측 바퀴보다 회전수가 감소됨과 동시에 그 감소량 만큼 피니언이 회전하여 바깥쪽 바퀴를 증속시키게 되는 것이다.

이러한 자동변속기의 디프렌셜 장치와 관련된 기술로서, 국내 공개특허 제2007-0120294호 공보에는 일정한 기하형상으로 구성되어 그 강도를 유지하면서 중량을 절감할 수 있도록 하기 위하여, 중앙에 피니언이 설치되는 공간부 및 이를 관통하여 피니언축이 설치되는 관통홀이 형성됨과 동시에 그 배면에는 차체와 연결하기 위한 원형의 플랜지부에 8개의 볼트홀을 연결하는 곡면들의 연결형상을 갖도록 구성한 디프렌셜 케이스의 플랜지 구조에 대해 개시되어 있다.

또한, 공개특허 제2001-0028665호 공보에는 피니언 기어 셋트의 배치를 사선 구조로 배열함과 동시에 전, 후측 사이드 기어의 반경도 각각 상이하게 구성함에 따라 높은 차동 제한력을 확보함은 물론 전, 후륜의 접지력에 대한 밸런스를 맞추어 기본 구동 토크를 배분할 수 있도록 한 센터 디프렌셜에 대해 개시되어 있고, 또 등록특허 제0341752호 공보에는 디프렌셜 록 상태로 주행중인 차량이 일정속도 이상으로 주행시 디프렌셜 록을 자동으로 해제시켜 타이어의 이상마모 및 후방 동력전달장치 등의 파손을 방지할 수 있도록 한 디프렌셜 록 자동해제장치에 대해 개시되어 있다.

상기한 바와 같은 자동변속기의 디프렌셜 장치에 있어서의 각종 구동부품을 수용하기 위한 케이스의 경우, 통상의 주물 작업에 의해 일체형으로 성형한 상태에서 구동부품과의 조립부분 및 연동기어의 접속부분을 선반(lathe)이나 브로우칭 머신(Broaching Machine) 등을 이용하여 정밀 제작하고 있다.

따라서, 차량의 장기간에 걸친 주행으로 인해 보스부의 내면에 형성되어 있는 기어가 마모되거나 변형됨에 따라 디프렌셜 작동시의 유격에 의한 연계동작을 원할하게 수행하지 못하게 됨은 물론 상기 케이스의 기어부분에서 떨어져 나간 이물질이 변속기의 내부기어나 등속조인트 측으로 침투하여 차량 고장을 일으키는 원인이 되고 있다.

이로 인해, 정비업체에서 자동변속기 자체를 탈거한 상태에서 새로운 디프렌셜 케이스로 교체해야만 하기 때문에 자원의 낭비를 초래하게 됨은 물론 소비자에게 고가의 비용을 부담시키고 있는 실정이었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제들을 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 차량 자동변속기의 노후로 인해 디프렌셜 케이스가 수명을 다한 경우, 연동기어가 일체로 형성되어 있는 폐기용 보스부를 절단하여 제거함과 동시에 새롭게 가공된 재생용 보스부를 접합시킬 수 있도록 함으로써 디프렌셜 케이스의 재 활용이 가능토록 함에 따라 소비자의 부담을 크게 경감시킬 수 있는 차량 자동변속기의 디프렌셜 케이스 재생방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 폐기되어야 할 차량의 자동변속기로부터 디프렌셜 케이스를 분해하여 재생하기 위한 방법으로서, 연계부품이 완전 분해된 디프렌셜 케이스의 본체로부터 폐기용 보스부를 절단하여 제거한 후 끝단 테두리부에 암형 단턱 및 면취부를 절삭 가공하는 단계와, 원통 소재의 내, 외경부를 절삭한 후 일측 테두리부에 숫형 단턱을 가공하고 내경부에 브로우칭 머신에 의한 평기어를 성형하여 재생용 보스부를 제작하는 단계와, 클램핑 치구를 이용하여 본체의 암형 단턱 상에 재생용 보스부의 숫형 단턱을 끼워 고정시킨 후 모터 구동에 의해 회전하는 받침판 상에서 접속부분의 외면 둘레부를 용접하는 단계와, 재생용 보스부가 일체화 된 본체를 선반에 장착하여 진원도를 측정한 후 용접부분의 외면을 최종 가공하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 원통 소재의 일측 테두리부에 숫형 단턱을 가공한 상태에서 면취부를 가공하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 본체와 재생용 보스부의 접합부분을 최종 마무리 가공한 후 내면의 평기어를 미세 가공하여 용접에 의한 수축부분을 재 가공하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 본체 상의 재생용 보스부를 750∼950℃ 범위의 온도하에서 2∼5초간 고주파 열처리를 행하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 차량 자동변속기의 디프렌셜 케이스 재생방법에 의하면, 디프렌셜 케이스가 수명을 다하여 폐기되는 경우에 이 케이스로부터 폐기부분을 절단하여 제거한 상태에서 다시 새롭게 제작된 재생용 보스부를 일체형으로 접합시킬 수 있도록 하였기 때문에 종전에는 전량 폐기될 수 밖에 없었던 디프렌셜 케이스를 작동 성능에 전혀 지장을 주지 않고 재 활용할 수 있어 소재의 낭비는 물론 소비자 부담을 크게 줄일 수 있는 것이다.

도 1은 일반적인 디프렌셜 케이스를 나타낸 정면도,
도 2는 도1의 단면 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 디프렌셜 케이스의 재생방법을 나타낸 공정도,
도 4는 폐기용 보스부의 컷팅 포인트를 나타낸 개략도,
도 5는 재생용 보스부의 제작과정을 나타낸 도면,
도 6은 디프렌셜 케이스의 용접과정을 나타낸 개략 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

우선, 도 1 및 도 2는 현대차의 4륜 구동형 베라쿠르즈(모델명)에 적용되고 있는 일반적인 디프렌셜 케이스(10)를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이 디프렌셜 케이스(10)는 차종에 따라 그 형상이나 구조가 약간 차이가 있을 수 있지만 통상의 주물 작업에 의해 외형을 일체형으로 성형한 상태에서 각종 연계부품과의 조립부분 및 연동기어의 접속부분을 선반이나 브로우칭 머신 등을 이용하여 정밀 제작하는 것이다.

즉, 상기 디프렌셜 케이스(10)를 구성하는 본체(11)의 상, 하단부에 보스부 (12A)와 다수의 볼트구멍(13)을 갖는 체결부(12B)가 각각 마련되어 있으며, 상기 보스부(12A)의 내, 외측에는 단차부(14A)를 포함하여 타 구동축(도시생략)에 맞물리는 평기어(14B)가 구비됨과 동시에 체결부(12B)를 통해 도시하지 않은 연계부품에 접속시킬 수 있게 된다.

상기 디프렌셜 케이스(10)는 장기간 차량의 주행이나 부속 결함으로 인해 본체(11) 상단의 보스부(12A) 내면에 형성되어 있는 평기어(14B)가 마모되거나 변형되어 차량의 주행 자체가 불가능한 상태로 되기 때문에 반드시 교체를 해 주어야만 하는 일종의 소모품이다.

본 발명은 수명이 다되어 폐기되어야 할 디프렌셜 케이스를 재생하기 위한 방법으로서, 도 3 내지 도 6에 도시되어 있는 도면을 참조로 상세하게 설명한다.

먼저, 여러 차량 정비업체에서 수거한 자동변속기로부터 연계부품들을 모두 분해한 다음 디프렌셜 케이스(10)를 선반의 척(Chuck)에 물리고 진원도를 체크하면서 도 4에서와 같이 수명이 다되어 폐기되어야 할 평기어(14B)가 형성되어 있는 폐기용 보스부(12A)의 컷팅 포인트(P)를 절단하여 제거함과 동시에 그 끝단 테두리부에 암형 단턱(15A) 및 45°가량의 면취부(15B)를 가공한다.

그 후, 도 5에서와 같이, CNC 자동선반을 이용하여 원통 소재(20)에 드릴로 구멍을 천공한 상태에서 내경 및 외경을 바이트로 1차 황삭 가공한 후에 정해진 치수로 2차 정밀 가공하면서 양 단부에 단차부(21) 및 숫형 단턱(22A)을 형성하고, 이 숫형 단턱(22A)의 외측 가장자리로 이어지는 모서리부분을 가공하여 면취부 (22B)를 형성한다.

이어서, 브로우칭 머신의 다이에 원통 소재(20)를 장착하여 고정시킨 후 통상의 부로우칭 가공, 즉 다수의 날이 순차적으로 배열된 절삭공구를 원통 소재(20)의 내경측으로 통과시킴에 따라 평기어(23)를 형성하고 정밀하게 연마하여 재생용 보스부(24)를 가공한다.

다음에, 도 6에서와 같이, 클램핑 치구(30)를 이용하여 폐기용 보스부(12A)가 제거된 본체(11) 상단부의 암형 단턱(15A) 상에 재생용 보스부(24)의 숫형 단턱 (22A)을 끼워 맞춤시킴과 동시에 소정 압력을 가해 본래의 디프렌셜 케이스(10)의 형태를 이루게 된다.

즉, 상기 클램핑 치구(30)는 상, 하부 고정편(31A,31B)과 체결볼트(32)로 구성됨과 동시에 모터(33) 구동에 의해 이들을 저속으로 회전시키기 위한 받침판(34)을 구비하고 있으며, 상기 상부 고정편(31A)의 경우 재생용 보스부(24)의 평기어 (23)에 끼워지는 기어열(도시생략)이 형성됨에 따라 중심이 일치한 상태로 본체(11) 상에 재생용 보스부(24)를 탑재하여 체결볼트(32)로 고정시킬 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 본체(11)와 재생용 보스부(24)의 접속부위에는 양측 면취부 (15B,22B)에 의해 V자홈을 형성하게 되고, 상기 클램핑 치구(30)의 받침판(34)을 모터(33)에 의해 저속으로 회전시키면서 V자홈 부분에 120°간격으로 3곳의 포인트를 1차로 가 용접하여 접합시킴과 동시에 다시 전체 둘레부에 대한 2차 아르곤 용접을 행한다.

다음에, 상기 재생용 보스부(24)가 일체형으로 접합된 본체(11)를 선반의 척에 물리고 인디게이터로 진원도를 확인하면서 V자홈의 외면쪽으로 돌출되어 있는 용접부분을 최종적으로 절삭 가공한다.

한편, 본 발명에 있어서는 상기 본체(11)와 재생용 보스부(24)의 접합부분을 최종 연마한 상태에서 아르곤 용접시의 열에 의해 재생용 보스부(24)의 평기어(23)가 미세하게 수축할 염려가 있기 때문에 이를 보상하기 위하여 용접부분의 선반 가공시에 평기어(23)의 내면을 바이트로 가공을 하면서 최종 칫수로 설정할 수 있는 것이다.

상기 평기어(23)의 경우, 다수열의 절삭날이 형성된 브로우칭 공구(도시생략)를 이용하여 수축되었던 부분의 미세 가공을 행하여 정밀 칫수를 유지할 수도 있다.

또한, 상기와 같이 본체(11)와 재생용 보스부(24)를 일체형으로 용접한 상태에서 재생용 보스부(24)의 내면에 형성된 평기어(23)를 750∼950℃ 범위의 온도하에서 2∼5초간에 걸쳐 고주파 열처리를 행함으로써 평기어(23)의 강도를 한층 강화시킬 수 있다.

상술한 바와 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제가 달성되는 것이며, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 여기에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것임은 물론이다.

10: 디프렌셜 케이스 11: 본체
12A: 폐기용 보스부 12B: 체결부
13: 볼트구멍 14A: 단차부
14B: 평기어 15A: 암형 단턱
15B: 면취부 20: 원통 소재
21: 단차부 22A: 숫형 단턱
22B: 면취부 23: 평기어
24: 재생용 보스부 30: 클램프 치구
31A: 상부 고정판 31B: 하부 고정판
32: 체결볼트 33: 모터
34: 받침판

Claims

폐기되어야 할 차량의 자동변속기로부터 디프렌셜 케이스를 분해하여 재생하기 위한 방법으로서,
연계부품이 완전 분해된 디프렌셜 케이스(10)의 본체(11)로부터 폐기용 보스부(12A)를 절단하여 제거한 후 끝단 테두리부에 암형 단턱(15A) 및 면취부(15B)를 절삭 가공하는 단계와,
원통 소재(20)의 내, 외경부를 절삭한 후 일측 테두리부에 숫형 단턱(22A)을 가공하고 내경부에 브로우칭 머신에 의한 평기어(23)를 성형하여 재생용 보스부 (24)를 제작하는 단계와,
클램핑 치구(30)를 이용하여 본체(11)의 암형 단턱(15A) 상에 재생용 보스부 (24)의 숫형 단턱(22A)을 끼워 고정시킨 후 모터(33) 구동에 의해 회전하는 받침판(34) 상에서 접속부분의 외면 둘레부를 용접하는 단계와,
재생용 보스부(24)가 일체화 된 본체(11)를 선반에 장착하여 진원도를 측정한 후 용접부분의 외면을 최종 가공하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 자동변속기의 디프렌셜 케이스 재생방법.
제1항에 있어서, 상기 원통 소재(20)의 일측 테두리부에 숫형 단턱(22A)을 가공한 상태에서 면취부(22B)를 가공하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 차량 자동변속기의 디프렌셜 케이스 재생방법.
제1항에 있어서, 상기 본체(11)와 재생용 보스부(24)의 접합부분을 최종 마무리 가공한 후 내면의 평기어(23)를 미세 가공하여 용접에 의한 수축부분을 재 가공하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 차량 자동변속기의 디프렌셜 케이스 재생방법.
제3항에 있어서, 상기 본체(11) 상의 재생용 보스부(24)를 750∼950℃ 범위의 온도하에서 2∼5초간 고주파 열처리를 행하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 차량 자동변속기의 디프렌셜 케이스 재생방법.