KR101658636B1 - 트라이포드 등속조인트의 조립방법 - Google Patents

트라이포드 등속조인트의 조립방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하우징과 플랜지의 접합부 용접시 고열 및 용접 비드때문에 플랜지의 체결홀이 변형, 협소해지는 것을 방지할 수 있으며, 레이저 용접을 사용할 수 있으며, 하우징과 플랜지의 재질 선택 폭을 넓히는 것이 기술적 과제이다. 이를 위해 본 발명의 트라이포드 등속조인트의 조립방법은 트라이포드 형상의 하우징을 플랜지의 용접홀에 끼우는 가조립단계 및, 상기 하우징과 플랜지의 복수의 접합부를 각각 용접하는 용접단계를 포함하며; 상기 용접단계에서 각 접합부의 용접경로는 상기 용접홀의 둘레방향을 따라 상기 접합부를 향해 이동하면서 상기 플랜지로부터 상기 접합부를 향해 접근하는 제1경로 및, 상기 용접홀의 둘레방향을 따라 상기 접합부로부터 이격되면서 상기 접합부로부터 상기 플랜지 측으로 후퇴하는 제2경로를 포함한다.

Description

트라이포드 등속조인트의 조립방법{Assembling method for Tripod type constant velocity joint}
본 발명은 자동차의 동력전달라인 등에 사용되는 트라이포드 등속조인트의 조립방법에 관한 것이다.
등속조인트는 구동축과 피동축의 접점이 교차각의 이등분선 상에 있게 함으로써 등속으로 동력을 전달하는 특성을 가진다. 이와 같은 등속조인트는 특히 전륜구동 자동차에서 종감속장치에 연결된 구동 차축에 설치되어 구동바퀴에 동력을 전달하는데 사용된다.
도 1은 종래기술에 따른 트라이포드 등속조인트가 사용되는 자동차의 동력전달요소 일부를 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 동력을 전달하는 변속기 출력요소에는 인보드 조인트(inboard joint; 10)가 결합되고, 구동바퀴 측에는 아웃보드 조인트(outboard joint; 20)가 결합되며, 인보드 조인트(10)와 아웃보드 조인트(20)는 샤프트(shaft; 30)로 연결된다. 이중 인보드 조인트(10)로는 트라이포드 등속조인트가 사용된다.
트라이포드 등속조인트는 외관상 구성을 보면, 내부에 조인트 동작기능을 위한 작동기구가 설치된 하우징(12)과, 하우징(12)과 샤프트(30)를 둘러싸는 부트(boot; 14)와, 하우징(12)에 구비되며 변속기 출력요소와 체결을 위한 체결홀이 복수 형성된 플랜지(16)를 포함한다.
도 2는 종래기술에 따른 트라이포드 등속조인트의 하우징과 플랜지의 조립 과정을 보여주는 정면도이다.
하우징(12)의 정면은 둘레방향을 따라 3개의 돌출부를 갖는 트라이포드(tripod) 형상이며, 플랜지(16)의 용접홀(16a)은 대략 하우징(12)의 최외곽 반경에 대응하는 원형이다. 이와 같은 하우징(12)과 플랜지(16)의 조립과정을 살펴보면, 먼저 하우징(12)이 플랜지(16)의 용접홀(16a)에 삽입되고, 다음 하우징(12)과 플랜지(16)의 접합부(W)가 용접된다.
그러나 종래기술의 경우, 플랜지(16)의 체결홀(16b)은 용접시 발생되는 고열 및 용접비드(bid)의 침범으로 인해 변형, 협소해지기 때문에 체결공간이 확보되지 못해 많은 불량이 발생하고 있으며, 후처리 공정이 요구되는 문제점이 있다. 또한 이러한 문제점 때문에 에너지 밀도가 높은 레이저용접을 사용하기 곤란하며, 따라서 하우징(12)과 플랜지(16)의 재질 선택에 있어 제한이 있다.
한국 공개특허공보 10-2013-0077356 (발명의 명칭: 트라이포드 타입 등속조인트용 부트, 공개일자: 2013년 7월 9일)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 하우징과 플랜지의 접합부 용접시 고열 및 용접 비드때문에 플랜지의 체결홀이 변형, 협소해지는 것을 방지하며, 레이저 용접이 사용될 수 있고, 하우징과 플랜지의 재질 선택 폭이 넓은 트라이포드 등속조인트의 조립방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 트라이포드 등속조인트의 조립방법은, 트라이포드 형상의 하우징을 플랜지의 용접홀에 끼우는 가조립단계 및, 상기 하우징과 플랜지의 복수의 접합부를 각각 용접하는 용접단계를 포함하며; 상기 플랜지는 체결홀이 형성되는 체결홀 부분을 포함하고 상기 체결홀 부분은 상기 용접홀의 안쪽으로 돌출되어 형성되며, 상기 체결홀 부분의 돌출된 영역이 상기 하우징과 접착하는 접착부를 형성한다. 상기 용접단계에서 각 접합부의 용접경로는 상기 용접홀의 둘레방향을 따라 상기 접합부를 향해 이동하면서 상기 플랜지로부터 상기 접합부를 향해 접근하는 제1경로, 상기 용접홀의 둘레방향을 따라 상기 접합부로부터 이격되면서 상기 접합부로부터 상기 플랜지 측으로 후퇴하는 제2경로, 상기 용접홀의 둘레방향을 따라 상기 제1경로를 향해 이동하면서 상기 하우징으로부터 상기 플랜지를 향하는 제3경로, 그리고 상기 제2경로로부터 상기 용접홀의 둘레방향을 따라 이동하면서 상기 플랜지로부터 상기 하우징을 향하는 제4경로를 포함한다. 상기 용접경로는 상기 접합부를 중심으로 대칭으로 형성되며, 상기 제1 용접 경로와 상기 제2 용접 경로가 만나는 부분이 상기 체결홀 부분의 내측 끝단에 위치하고 상기 제1 용접 경로와 상기 제2 용접 경로의 나머지 부분은 상기 플랜지의 내측 끝단으로부터 외측으로 후퇴하여 위치한다.
삭제
상기 용접경로의 제1경로 및 제2경로는 곡선으로 형성될 수 있다.
삭제
상기 용접단계에서 레이저 용접이 사용될 수 있다.
상기 용접단계 전에 상기 접합부를 예열하는 예열단계를 더 포함할 수 있다.
상기 하우징과 상기 플랜지는 서로 상이한 재질로 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 하우징과 플랜지의 접합부 용접시 용접경로를 대략 갈매기모양으로 설정함에 따라 용접 비드 및 열변형으로 인한 플랜지의 체결홀 변형이 방지될 수 있으며, 따라서 불량률을 줄일 수 있고 후처리 공정이 간소, 생략될 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 하우징과 플랜지의 접합부 용접시 용접경로를 대략 갈매기모양으로 설정함에 따라 에너지 밀도가 높은 레이저용접을 사용하더라도 크랙발생 및 강도저하가 방지될 수 있으며, 아울러 하우징과 플랜지가 서로 다른 재질이어도 가능하다.
도 1은 종래기술에 따른 트라이포드 등속조인트가 사용되는 자동차의 동력전달요소 일부를 도시한 사시도이다.
도 2는 종래기술에 따른 트라이포드 등속조인트의 하우징과 플랜지의 조립 과정을 보여주는 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트라이포드 등속조인트의 하우징과 플랜지의 조립상태를 보여주는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트라이포드 등속조인트의 하우징과 플랜지의 조립과정시 레이저 용접경로를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 트라이포드 등속조인트의 하우징과 플랜지의 조립과정을 보여주는 순서도이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트라이포드 등속조인트의 하우징과 플랜지의 조립상태를 보여주는 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트라이포드 등속조인트의 하우징과 플랜지의 조립과정시 레이저 용접경로를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 트라이포드 등속조인트의 하우징과 플랜지의 조립과정을 보여주는 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 트라이포드 등속조인트의 조립과정을 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.
먼저, 하우징(100)과 플랜지(110)를 다음과 같이 준비한다(S10). 하우징(100)은 정면에서 보면 둘레방향을 따라 등간격으로 3개의 돌출부(102)가 돌출 형성된 트라이포드 형상으로 형성된다. 플랜지(110)는 전체적으로 링형으로 형성되는데, 중앙에 하우징(100)이 삽입되어 용접되는 용접홀(112)이 형성되며 용접홀(112)의 바깥쪽에 변속기 등과 볼트 등으로 체결되기 위한 체결홀(114)이 복수 형성된다. 플랜지(110)의 용접홀(112)은 대략 하우징(100)의 최외곽 반경에 대응하는 원형이며, 플랜지(110)의 체결홀 부분(116)이 플랜지(110)의 용접홀(112) 안쪽으로 볼록하게 돌출될 수 있다. 상기 하우징(100)과 플랜지(110)는 동일 재질로 형성될 수 있으나, 서로 상이한 재질로 형성되는 것이 최근 기술 동향이다.
위와 같이 하우징(100)과 플랜지(110)가 준비되고 나면, 하우징(100)을 플랜지(110)의 용접홀(112)에 끼워 가조립한다(S20). 이때 하우징(100)의 돌출부(102)와 플랜지(110)의 체결홀 부분(116)이 서로 맞접되어 상기 하우징(100)과 플랜지(110)의 용접부분인 접합부를 이루는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예와 같이 플랜지(110)의 체결홀(114)을 6개 형성하는 경우, 하우징(100)과 플랜지(110)의 접합부는 총 6군데가 될 수 있다.
다음, 위와 같이 가조립된 하우징(100)과 플랜지(110)의 각각의 접합부를 다음과 같이 계획된 용접경로(150)를 따라 용접한다(S40). 각 접합부의 용접경로(150)는 플랜지(110)의 용접홀(112)의 둘레방향을 따라 각 접합부를 향해 이동함과 아울러 플랜지(110)로부터 접합부를 향해 접근하는 제1경로(152)와, 플랜지(110)의 용접홀(112)의 둘레방향을 따라 접합부로부터 이격되면서 접합부로부터 플랜지(110) 측으로 후퇴하는 제2경로(154)를 포함할 수 있다. 이와 같이 제1경로(152)와 제2경로(154)로 이루어진 용접경로(150)는 플랜지(110)로부터 접합부를 향해 볼록한 궤적을 형성하게 된다. 이때 제1경로(152)와 제2경로(154)는 용접이 매끄럽게 이루어질 수 있도록 직선보다는 곡선으로 형성됨이 보다 유리하다 할 수 있다. 따라서 하우징(100)과 플랜지(110)의 접합부만 직접적으로 용접에 의한 접합이 이루어지고 하우징(100)과 플랜지(110)의 접합부의 주변부분의 용융, 접합이 방지될 수 있기 때문에 과도한 용접 비드 형성 및 열적 변형이 방지될 수 있어 플랜지(110)의 체결홀(114)이 유지,보존될 수 있다. 또한 하우징(100)과 플랜지(110)가 이종 재질인 경우, 하우징(100)과 플랜지(110)의 접합부 주변에서는 용접경로(150)가 플랜지(110)에만 형성되어 열변형률 및 응고 수축율 차이가 생기지 않기 때문에 크랙(crack) 발생 및 강도 저하가 방지될 수 있다.
나아가 용접경로(150)는 제1경로(152)에 진입하기 전 경로로서 플랜지(110)의 용접홀(112)의 둘레방향을 따라 제1경로(152)를 향해 이동하면서 하우징(100)으로부터 플랜지(110)를 향하는 제3경로(156)와, 제2경로(154) 뒤에 연결되는 경로로서 제2경로(154)로부터 플랜지(110)의 용접홀(112)의 둘레방향을 따라 이동하면서 플랜지(110)로부터 하우징(100)을 향하는 제4경로(158)를 더 포함할 수 있다. 따라서 플랜지(110) 및 하우징(100)의 열적변형 및 강도에 크게 영향을 주지 않으면서 플랜지(110)의 용접홀(112)의 둘레방향을 따라 충분한 용접경로(150)가 확보될 수 있다.
위와 같은 용접경로(150)는 대략 갈매기 형상 모형으로 형성되며, 강도 및 외관상 하우징(100)과 플랜지(110)의 접합부를 중심으로 대칭으로 형성되는 것이 보다 바람직하다 할 수 있다.
그리고 용접방법은 하우징(100) 및 플랜지(110)의 재질 특성, 구조 형상 등에 따라 아르곤(argon)이나 프로젝션(projection) 용접방법이 사용되며, 특히 본 발명의 실시예와 같이 하우징(100)과 플랜지(110)가 고융점의 이종 재질이며 하우징(100)과 플랜지(110)가 부분 접합되는 경우 레이저 용접을 사용하는 것이 보다 유리하다. 즉 레이저 용접은 유도방사에 의한 빛의 증폭에서 얻어진 접속성이 강한 단색광선을 출력시켜 용접하는 방식으로서, 에너지 밀도가 매우 높으며 크기가 작고 접근이 곤란한 물체의 정밀 용접이 가능하다. 다만 레이저 용접은 고열에 의해 고속으로 진행되기 때문에 이종 재질의 접합시 크랙 및 강도저하 방지가 큰 관건인데, 본 발명의 경우 위와 같이 용접경로(150)가 형성됨에 따라 크랙 발생 및 강도 저하 염려없이 레이저 용접을 사용할 수 있다.
한편 위와 같이 하우징(100)과 플랜지(110)가 서로 재질이 상이한 경우, 재질 특성에 따라 용접단계 전에 하우징(100)과 플랜지(110)의 접합부를 예열하는 예열단계가 먼저 진행될 수 있다(S30). 예열단계에서 예열온도는 재질 특성에 따라 결정할 수 있다. 본 발명의 실시예와 같이 자동차의 동력전달 라인 상에 사용되는 트라이포드 등속조인트의 경우, 대략 200도 내지 600도 범위 내 예열온도로 예열함이 바람직하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 하우징 102: 돌출부
110: 플랜지 112: 용접홀
114: 체결홀 150: 용접경로

Claims (7)

  1. 트라이포드 형상의 하우징을 플랜지의 용접홀에 끼우는 가조립단계, 그리고 상기 하우징과 플랜지의 복수의 접합부를 각각 용접하는 용접단계를 포함하며;
    상기 플랜지는 체결홀이 형성되는 체결홀 부분을 포함하고 상기 체결홀 부분은 상기 용접홀의 안쪽으로 돌출되어 형성되며,
    상기 체결홀 부분의 돌출된 영역이 상기 하우징과 접착하는 접착부를 형성하고,
    상기 용접단계에서 상기 각 접합부의 용접경로는 상기 용접홀의 둘레방향을 따라 상기 접합부를 향해 이동하면서 상기 플랜지로부터 상기 접합부를 향해 접근하는 제1경로, 상기 용접홀의 둘레방향을 따라 상기 접합부로부터 이격되면서 상기 접합부로부터 상기 플랜지 측으로 후퇴하는 제2경로, 상기 용접홀의 둘레방향을 따라 상기 제1경로를 향해 이동하면서 상기 하우징으로부터 상기 플랜지를 향하는 제3경로, 그리고 상기 제2경로로부터 상기 용접홀의 둘레방향을 따라 이동하면서 상기 플랜지로부터 상기 하우징을 향하는 제4경로를 포함하고,
    상기 용접경로는 상기 접합부를 중심으로 대칭으로 형성되며,
    상기 제1 용접 경로와 상기 제2 용접 경로가 만나는 부분이 상기 체결홀 부분의 내측 끝단에 위치하고 상기 제1 용접 경로와 상기 제2 용접 경로의 나머지 부분은 상기 플랜지의 내측 끝단으로부터 외측으로 후퇴하여 위치하는 트라이포드 등속조인트의 조립방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 용접경로의 제1경로 및 제2경로는 곡선으로 형성되는 트라이포드 등속조인트의 조립방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용접단계에서 레이저 용접이 사용되는 트라이포드 등속조인트의 조립방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 용접단계 전에 상기 접합부를 예열하는 예열단계를 더 포함하는 트라이포드 등속조인트의 조립방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하우징과 상기 플랜지는 서로 상이한 재질로 형성되는 트라이포드 등속조인트의 조립방법.
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