KR102281982B1 - Manufacturing method of drive shaft assembly for vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리 제조방법은, 드라이브 샤프트의 단부 내측에 요크 부재의 단부를 삽입하여 직경 방향으로 중첩시키는 배치과정; 상기 드라이브 샤프트와 상기 요크 부재의 중첩 부위의 외측에 배치된 전극에 전류를 인가하고, 상기 전극으로부터 발생되는 전자기력에 의해 셀프 피어싱 리벳(Self-Piercing Rivet, SPR)을 가속하여 상기 드라이브 샤프트를 관통하여 상기 요크 부재에 삽입시킴으로써 상기 드라이브 샤프트와 상기 요크 부재를 결합시키는 리벳팅과정; 및 상기 드라이브 샤프트의 단부와 상기 요크 부재가 맞닿는 부위를 마찰 교반 용접(Friction Stir Welding, FSW)하는 용접과정;을 포함한다.A method of manufacturing a drive shaft assembly for a vehicle according to an embodiment of the present invention includes a disposing process of inserting an end of a yoke member inside an end of a drive shaft to overlap in a radial direction; A current is applied to an electrode disposed outside the overlapping portion of the drive shaft and the yoke member, and a self-piercing rivet (SPR) is accelerated by electromagnetic force generated from the electrode to pass through the drive shaft. a riveting process for coupling the drive shaft and the yoke member by inserting them into the yoke member; and a welding process of friction stir welding (FSW) between an end portion of the drive shaft and a portion where the yoke member abuts.

Description

차량용 드라이브 샤프트 어셈블리 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF DRIVE SHAFT ASSEMBLY FOR VEHICLE}Manufacturing method of drive shaft assembly for vehicle {MANUFACTURING METHOD OF DRIVE SHAFT ASSEMBLY FOR VEHICLE}

이 발명은 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리 제조방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 차량의 동력을 바퀴에 전달하는 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a drive shaft assembly for a vehicle, and more particularly, to a method of manufacturing a drive shaft assembly for a vehicle that transmits vehicle power to wheels.

드라이브 샤프트는 엔진에서 발생된 동력을 바퀴에 전달하기 위한 수단으로서, 예를 들어 프로펠러 샤프트, 액슬 샤프트 등이 있다.The drive shaft is a means for transmitting power generated by the engine to the wheels, and for example, a propeller shaft, an axle shaft, or the like.

종래에 드라이브 샤프트는 통상적으로 스틸 재질로 제조되었지만, 스틸 재질의 특성상 비중이 높아 경량화에 불리하였고, 드라이브 샤프트의 고유진동수와 회전수가 공명을 일으킴으로써 진동이 발생하거나 파손되는 문제가 있었다.Conventionally, the drive shaft is usually made of a steel material, but due to the characteristic of the steel material, the specific gravity is high, which is disadvantageous in weight reduction, and there is a problem in that vibration occurs or is damaged because the natural frequency and rotation speed of the drive shaft cause resonance.

따라서, 위와 같은 문제를 해결하기 위해 알루미늄 합금 재질의 드라이브 샤프트가 도입되었지만, 이러한 알루미늄 샤프트는 비강도가 낮기 때문에, 필요 강도를 유지하기 위해서는 종래의 드라이브 샤프트에 비해 크기가 커지거나, 두께가 두꺼워지는 등의 조정을 가할 필요가 있어, 경량화에 한계가 있었다.Therefore, a drive shaft made of an aluminum alloy material has been introduced to solve the above problem, but since this aluminum shaft has low specific strength, in order to maintain the required strength, the size or thickness is increased compared to the conventional drive shaft. It was necessary to adjust the back, etc., and there was a limit to weight reduction.

또한, 드라이브 샤프트와 그 양단에 결합되는 요크 부재의 재질이 서로 상이할 경우, 용접시 국부적으로 강도가 저하되어 쉽게 파손되는 문제가 있었다.In addition, when the materials of the drive shaft and the yoke member coupled to both ends thereof are different from each other, there is a problem in that the strength is locally lowered during welding and easily broken.

따라서, 충분한 강도를 나타내면서 고유진동수에 의한 파손을 방지할 수 있고, 이종 재질의 요크 부재와 접속이 가능하면서, 경량화를 달성할 수 있는 새로운 구조의 드라이브 샤프트 어셈블리가 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is a demand for a drive shaft assembly having a new structure that can prevent damage due to natural frequency while exhibiting sufficient strength, can be connected to a yoke member of different materials, and achieve weight reduction.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.The matters described as the above background art are only for improving the understanding of the background of the present invention, and should not be taken as acknowledging that they correspond to the prior art already known to those of ordinary skill in the art.

KR 10-1588846 B1 (2016.01.20)KR 10-1588846 B1 (2016.01.20)

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 충분한 강도를 나타내면서 고유진동수에 의한 파손을 방지할 수 있고, 이종 재질의 요크 부재와 접속이 가능하면서, 경량화를 달성할 수 있는 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention is intended to solve the above problems, and an object of the present invention is to prevent damage due to natural frequency while exhibiting sufficient strength, connectable with yoke members of different materials, and achieve weight reduction for vehicles To provide a method for manufacturing a drive shaft assembly.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리 제조방법은, 드라이브 샤프트의 단부 내측에 요크 부재의 단부를 삽입하여 직경 방향으로 중첩시키는 배치과정; 상기 드라이브 샤프트와 상기 요크 부재의 중첩 부위의 외측에 배치된 전극에 전류를 인가하고, 상기 전극으로부터 발생되는 전자기력에 의해 셀프 피어싱 리벳(Self-Piercing Rivet, SPR)을 가속하여 상기 드라이브 샤프트를 관통하여 상기 요크 부재에 삽입시킴으로써 상기 드라이브 샤프트와 상기 요크 부재를 결합시키는 리벳팅과정; 및 상기 드라이브 샤프트의 단부와 상기 요크 부재가 맞닿는 부위를 마찰 교반 용접(Friction Stir Welding, FSW)하는 용접과정;을 포함한다.A method of manufacturing a drive shaft assembly for a vehicle according to an embodiment of the present invention includes a disposing process of inserting an end of a yoke member inside an end of a drive shaft to overlap in a radial direction; A current is applied to an electrode disposed outside the overlapping portion of the drive shaft and the yoke member, and a self-piercing rivet (SPR) is accelerated by electromagnetic force generated from the electrode to pass through the drive shaft. a riveting process for coupling the drive shaft and the yoke member by inserting them into the yoke member; and a welding process of friction stir welding (FSW) between an end portion of the drive shaft and a portion where the yoke member abuts.

상기 요크 부재는, 상기 드라이브 샤프트의 내경과 대응되는 크기의 외경을 갖는 제1부분과, 상기 제1부분에서 연장되어 상기 드라이브 샤프트의 외경과 대응되는 크기의 외경을 갖는 제2부분을 포함하는 형상으로 마련되고, 상기 리벳팅 과정은, 상기 드라이브 샤프트와 상기 요크 부재의 제1부분이 직경 방향으로 중첩된 부위에 상기 셀프 피어싱 리벳을 삽입하여 수행되며, 상기 용접과정은, 상기 드라이브 샤프트와 상기 요크 부재의 제2부분이 맞닿은 외주면을 따라 수행될 수 있다.The yoke member includes a first portion having an outer diameter corresponding to the inner diameter of the drive shaft, and a second portion extending from the first portion and having an outer diameter corresponding to the outer diameter of the drive shaft. The riveting process is performed by inserting the self-piercing rivet into a portion where the drive shaft and the first part of the yoke member overlap in a radial direction, and the welding process is performed between the drive shaft and the yoke member. The second portion of the member may be performed along the abutting outer circumferential surface.

상기 리벳팅과정은, 상기 드라이브 샤프트의 외측면에 설치된 섬유강화 플라스틱(Fiber Reinforced Plastic, FRP) 재질의 보강층과, 상기 드라이브 샤프트와, 상기 요크 부재의 제1부분이 직경 방향으로 중첩된 부위에 상기 셀프 피어싱 리벳을 삽입하여, 상기 보강층, 상기 드라이브 샤프트 및 상기 요크 부재의 제1부분을 결합시킬 수 있다.In the riveting process, a reinforcing layer made of a fiber reinforced plastic (FRP) material installed on the outer surface of the drive shaft, the drive shaft, and the first portion of the yoke member overlap in the radial direction. A self-piercing rivet may be inserted to couple the reinforcing layer, the drive shaft, and the first portion of the yoke member.

상기 리벳팅과정은, 상기 전극에서 발생하는 로렌츠힘의 방향을 상기 드라이브 샤프트 외주면에 수직한 방향으로 부여하여, 상기 셀프 피어싱 리벳이 상기 드라이브 샤프트에 수직으로 충돌하도록 제어할 수 있다.In the riveting process, the direction of the Lorentz force generated from the electrode may be applied in a direction perpendicular to the outer circumferential surface of the drive shaft, so that the self-piercing rivet may vertically collide with the drive shaft.

상기 리벳팅과정은, 상기 전극을 중첩 부위의 외측을 따라 동일 간격 이격된 3~10개소에 배치하고, 복수 개의 상기 셀프 피어싱 리벳을 이용하여 상기 드라이브 샤프트와 상기 요크 부재를 결합시킬 수 있다.In the riveting process, the electrodes may be disposed at 3 to 10 locations spaced apart at the same distance along the outer side of the overlapping portion, and the drive shaft and the yoke member may be coupled using a plurality of the self-piercing rivets.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리는, 파이프 형상의 드라이브 샤프트; 상기 드라이브 샤프트의 내경과 대응되는 크기의 외경을 갖는 제1부분과, 상기 제1부분에서 연장되어 상기 드라이브 샤프트의 외경과 대응되는 크기의 외경을 갖는 제2부분을 포함하고, 상기 제1부분이 상기 드라이브 샤프트의 내측에 삽입되어 직경 방향으로 중첩되는 중첩부위를 형성하는 요크 부재; 상기 중첩부위에 복수 개소 삽입되어 상기 드라이브 샤프트와 상기 요크 부재의 제1부분을 결합시키는 셀프 피어싱 리벳; 및 상기 드라이브 샤프트와 상기 요크 부재의 제2부분이 맞닿는 외주면을 따라 마찰 교반 용접을 통해 형성된 용접부;를 포함한다.On the other hand, the drive shaft assembly for a vehicle according to an embodiment of the present invention, a pipe-shaped drive shaft; a first portion having an outer diameter corresponding to the inner diameter of the drive shaft, and a second portion extending from the first portion and having an outer diameter corresponding to the outer diameter of the drive shaft, wherein the first portion comprises: a yoke member inserted into the drive shaft to form an overlapping portion overlapping in a radial direction; a self-piercing rivet inserted into the overlapping portion at a plurality of places to couple the drive shaft and the first portion of the yoke member; and a welding portion formed through friction stir welding along an outer circumferential surface where the drive shaft and the second portion of the yoke member contact each other.

상기 드라이브 샤프트의 외주면에 설치된 섬유강화 플라스틱(Fiber Reinforced Plastic, FRP) 재질의 보강층;을 더 포함하고, 상기 셀프 피어싱 리벳은, 상기 보강층, 상기 드라이브 샤프트 및 상기 요크 부재의 제1부분을 결합시킬 수 있다.Further comprising; a reinforcing layer made of a fiber reinforced plastic (FRP) material installed on the outer circumferential surface of the drive shaft, wherein the self-piercing rivet may couple the reinforcing layer, the drive shaft, and the first portion of the yoke member there is.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리 제조방법에 따르면, 이종 재질인 드라이브 샤프트와 요크 부재를 견고하고 신속하게 결합시킬 수 있고, 드라이브 샤프트에 복합재층을 부착하여 강도를 향상시키면서 경량화가 가능하며, 공진을 방지하여 드라이브 샤프트의 진동 및 파손을 억제할 수 있는 효과가 있다.According to the method for manufacturing a drive shaft assembly for a vehicle according to an embodiment of the present invention, the drive shaft and the yoke member, which are different materials, can be firmly and quickly coupled, and the weight can be reduced while improving the strength by attaching a composite material layer to the drive shaft. It has the effect of preventing vibration and damage of the drive shaft by preventing resonance.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리 제조방법의 배치과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리 제조방법의 리벳팅과정을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리 제조방법의 용접과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리 제조방법의 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리의 사시도이다.
도 8는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리의 단면도이다.1 is a perspective view of a drive shaft assembly for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a drive shaft assembly for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing an arrangement process of a method for manufacturing a drive shaft assembly for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating a riveting process of a method for manufacturing a drive shaft assembly for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating a welding process of a method of manufacturing a drive shaft assembly for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a method of manufacturing a drive shaft assembly for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
7 is a perspective view of a drive shaft assembly for a vehicle according to another embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view of a drive shaft assembly for a vehicle according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리 제조방법에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 본 발명은 이하에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 이하의 설명은 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, a method of manufacturing a drive shaft assembly for a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be implemented in various different forms, and the following description is provided to completely inform the scope of the invention.

도 1은 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리의 사시도이고, 도 2는 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리의 단면도이고, 도 3은 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리 제조방법의 배치과정을 나타낸 도면이고, 도 4는 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리 제조방법의 리벳팅과정을 나타낸 도면이고, 도 5는 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리 제조방법의 용접과정을 나타낸 도면이고, 도 6은 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리 제조방법의 순서도이다.1 is a perspective view of a vehicle drive shaft assembly, FIG. 2 is a cross-sectional view of the vehicle drive shaft assembly, FIG. 3 is a view showing an arrangement process of a vehicle drive shaft assembly manufacturing method, and FIG. 4 is a rivet of the vehicle drive shaft assembly manufacturing method It is a view showing a welding process, FIG. 5 is a view showing a welding process of a method of manufacturing a drive shaft assembly for a vehicle, and FIG. 6 is a flowchart of a method of manufacturing a drive shaft assembly for a vehicle.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리 제조방법은, 드라이브 샤프트(10)의 단부 내측에 요크 부재(20)의 단부를 삽입하여 직경 방향으로 중첩시키는 배치과정(S100), 드라이브 샤프트(10)와 요크 부재(20)의 중첩 부위의 외측에 배치된 전극(31)에 전류를 인가하고, 전극(31)으로부터 발생되는 전자기력에 의해 셀프 피어싱 리벳(100)(Self-Piercing Rivet, SPR)을 가속하여 드라이브 샤프트(10)를 관통하여 요크 부재(20)에 삽입시킴으로써 드라이브 샤프트(10)와 요크 부재를 결합시키는 리벳팅과정(S200) 및 드라이브 샤프트(10)의 단부와 요크 부재가 맞닿는 부위를 마찰 교반 용접(Friction Stir Welding, FSW)하는 용접과정(S300)을 포함하여 구성된다.1 to 6 , in the method for manufacturing the drive shaft assembly for a vehicle according to the first embodiment of the present invention, the end of the yoke member 20 is inserted inside the end of the drive shaft 10 in the radial direction. In the overlapping arrangement process (S100), a current is applied to the electrode 31 disposed on the outside of the overlapping portion of the drive shaft 10 and the yoke member 20, and the self-piercing rivet by electromagnetic force generated from the electrode 31 (100) (Self-Piercing Rivet, SPR) is accelerated and penetrated through the drive shaft 10 and inserted into the yoke member 20 to combine the drive shaft 10 and the yoke member (S200) and the drive shaft It is configured including a welding process (S300) of friction stir welding (Friction Stir Welding, FSW) the end portion of (10) and the yoke member abutting.

배치과정(S100)은 드라이브 샤프트(10)의 단부에 요크 부재(20)를 기계적으로 결합시키는 과정으로서, 요크 부재(20)의 단부를 드라이브 샤프트(10)의 내측 방향으로 삽입시키게 된다.The arrangement process ( S100 ) is a process of mechanically coupling the yoke member 20 to the end of the drive shaft 10 , and the end of the yoke member 20 is inserted in the inner direction of the drive shaft 10 .

드라이브 샤프트(10)와 요크 부재(20)는 적어도 그들이 결합되는 단부 부분이 파이프 형상으로 형성되고, 이러한 두 파이프형 부재가 직경 방향으로 중첩되어 이중관 형태를 나타내는 영역을 갖게 된다.The drive shaft 10 and the yoke member 20 have at least an end portion to which they are coupled in a pipe shape, and have a region where these two pipe-like members overlap in a diametrical direction to represent a double pipe shape.

이때, 요크 부재(20)의 단부에는 두께가 얇아지는 소정의 단차가 형성되어 있는 바, 이에 따라 요크 부재(20)의 단부는 드라이브 샤프트(10)의 내측에 삽입될 수 있으며, 요크 부재(20)의 단부를 제외한 나머지 부분은 드라이브 샤프트(10)의 외경과 동일한 외경을 갖도록 형성되어 외측면에서 볼 때 단차가 없도록 결합될 수 있다.At this time, a predetermined step is formed at the end of the yoke member 20 to reduce the thickness. Accordingly, the end of the yoke member 20 may be inserted into the drive shaft 10 , and the yoke member 20 ) except for the end portion is formed to have the same outer diameter as the outer diameter of the drive shaft 10 can be coupled so that there is no step difference when viewed from the outer surface.

이렇게 드라이브 샤프트(10)의 내측에 삽입되는 요크 부재(20)의 단부는 제1부분(21)으로, 드라이브 샤프트(10)의 외경과 동일한 외경을 갖는 부분은 제2부분(22)으로 각각 구분할 수 있다.Thus, the end of the yoke member 20 inserted into the inner side of the drive shaft 10 is divided into a first portion 21, and a portion having the same outer diameter as the outer diameter of the drive shaft 10 is divided into a second portion 22, respectively. can

제1부분(21)의 외경은 드라이브 샤프트(10)의 내경과 일치하도록 형성시키고, 제2부분(22)의 외경은 드라이브 샤프트(10)의 외경과 일치하도록 형성시킴으로써, 제1부분(21)이 드라이브 샤프트(10)의 내경에 정확하게 맞물리고, 드라이브 샤프트(10)와 제2부분(22)의 외측면이 연속적인 형상을 나타낼 수 있다.The outer diameter of the first portion 21 is formed to coincide with the inner diameter of the drive shaft 10, and the outer diameter of the second portion 22 is formed to coincide with the outer diameter of the drive shaft 10, whereby the first portion 21 It is precisely engaged with the inner diameter of the drive shaft 10 , and the outer surfaces of the drive shaft 10 and the second part 22 may exhibit a continuous shape.

리벳팅과정(S200)은, 드라이브 샤프트(10)와 요크 부재(20)의 제1부분(21)이 직경 방향으로 중첩된 부위에 셀프 피어싱 리벳(100)을 삽입하여 수행된다.The riveting process ( S200 ) is performed by inserting the self-piercing rivet 100 into a portion where the drive shaft 10 and the first part 21 of the yoke member 20 overlap in the radial direction.

셀프 피어싱 리벳(100)은 평판 형상의 헤드 아래쪽으로 원통형의 핀(110)이 연장된 형상으로 형성되고, 드라이브 샤프트(10)를 관통하여 요크 부재(20)에 삽입되는 과정에서 핀(110)의 입구가 확관되어 원뿔대와 유사한 형상으로 변형된다.The self-piercing rivet 100 is formed in a shape in which a cylindrical pin 110 is extended below the flat head, penetrates the drive shaft 10 and is inserted into the yoke member 20 of the pin 110 in the process of being inserted into the yoke member 20 . The entrance is expanded and transformed into a shape similar to a truncated cone.

이렇게 변형된 셀프 피어싱 리벳(101)은 드라이브 샤프트(10)와 요크 부재(20)를 기계적으로 강하게 결속시킬 수 있고, 특히 후술할 마찰교반용접 수행시에 드라이브 샤프트(10)와 요크 부재(20)간의 상대적 위치가 어긋나는 것을 방지하면서, 마찰교반용접에 의해 결합되어 상대적으로 강도가 저하되는 부분을 보강하는 역할을 수행한다.The self-piercing rivet 101 thus deformed can mechanically strongly bond the drive shaft 10 and the yoke member 20, and in particular, the drive shaft 10 and the yoke member 20 when performing friction stir welding to be described later. While preventing the displacement of the relative position of the liver, it serves to reinforce the portion where the strength is relatively reduced by bonding by friction stir welding.

리벳팅과정(S200)을 좀 더 자세히 설명하면, 우선 셀프 피어싱 리벳(100)을 내측에 수용하는 가이드(32)를 드라이브 샤프트(10)와 요크 부재(20)의 제1부분(21)이 중첩된 위치의 외측면에 배치한 후, 그 외측에 배치된 전극(31)에 전류를 인가하여 강력한 로렌츠 힘(lorentz force)을 발생시킴으로써, 셀프 피어싱 리벳(100)을 드라이브 샤프트(10)의 외측면에 수직한 방향으로 빠르게 가속시킨다.When the riveting process (S200) is described in more detail, first, the first part 21 of the drive shaft 10 and the yoke member 20 overlaps the guide 32 for accommodating the self-piercing rivet 100 inside. After arranging on the outer surface of the designated position, the self-piercing rivet 100 is attached to the outer surface of the drive shaft 10 by applying a current to the electrode 31 arranged on the outer side to generate a strong Lorentz force. accelerate in a direction perpendicular to

이렇게 가속된 셀프 피어싱 리벳(100)은 드라이브 샤프트(10)의 외측면에 충돌하고, 이후 드라이브 샤프트(10)를 관통하여 요크 부재(20)의 제1부분(21)에 삽입되는 바, 공정 시간이 매우 짧으면서 견고한 결속을 이룰 수 있다.The accelerated self-piercing rivet 100 collides with the outer surface of the drive shaft 10 , and then passes through the drive shaft 10 and is inserted into the first portion 21 of the yoke member 20 , the process time This very short and strong bond can be achieved.

이때, 셀프 피어싱 리벳(100)은 드라이브 샤프트(10)의 외주면을 따라 동일 간격으로 이격된 3~10개소에 배치되어 3~10개소를 결합시키게 된다.At this time, the self-piercing rivet 100 is disposed at 3 to 10 places spaced apart at the same distance along the outer circumferential surface of the drive shaft 10 to couple the 3 to 10 places.

결합력을 균등하게 분배하기 위해서는 최소한 3개소의 결합이 요구되고, 10개소를 초과하면 셀프 피어싱 리벳(100)간의 간격이 지나치게 좁아져 장비 설계가 복잡해질 뿐만 아니라 결합 강도의 향상 정도가 미미해지므로, 셀프 피어싱 리벳(100)의 개수는 3~10개, 더 바람직하게는 4~6개 설치하는 것이 좋다.In order to evenly distribute the bonding force, bonding of at least 3 places is required, and if it exceeds 10 places, the interval between the self-piercing rivets 100 becomes too narrow, complicating the equipment design and improving the bonding strength. The number of piercing rivets 100 is 3 to 10, more preferably 4 to 6 is good to install.

도시되어 있지는 않지만, 상술한 리벳팅과정(S200) 중에 요크 부재(20)의 제1부분(21) 내측면에는 소정의 금형이 설치되어, 셀프 피어싱 리벳(100)의 삽입에 의해 변형되는 제1부분(21)의 변형량이나 형상을 제어할 수 있다. 이러한 금형은 각각의 셀프 피어싱 리벳(100)을 삽입시키는 위치마다 개별적으로 설치되거나, 외측면에 홈이 형성된 일종의 맨드릴 형상으로 형성되어 복수 개의 셀프 피어싱 리벳(100)을 동시에 설치할 수 있다.Although not shown, a predetermined mold is installed on the inner surface of the first part 21 of the yoke member 20 during the above-described riveting process (S200), the first deformed by the insertion of the self-piercing rivet 100 The deformation amount and shape of the portion 21 can be controlled. Such a mold may be individually installed at each position at which each self-piercing rivet 100 is inserted, or may be formed in a mandrel shape with a groove formed on the outer surface to install a plurality of self-piercing rivets 100 at the same time.

용접과정(S300)은, 드라이브 샤프트(10)와 요크 부재(20)의 제2부분(22)이 맞닿은 외주면을 따라 수행된다.The welding process ( S300 ) is performed along the outer peripheral surface of the drive shaft 10 and the second part 22 of the yoke member 20 abutting.

이때, 드라이브 샤프트(10)의 단부와 요크 부재(20)의 제2부분(22)이 맞닿은 결합면은 직경 방향에 평행하도록 마련되고, 이 결합면에 교반용접장치의 툴(40)이 회전하면서 삽입되어, 드라이브 샤프트(10)와 요크 부재(20)의 제2부분(22)을 마찰교반용접하게 된다.At this time, the coupling surface where the end of the drive shaft 10 and the second part 22 of the yoke member 20 abut is provided to be parallel to the radial direction, and the tool 40 of the stir welding apparatus rotates on this coupling surface Inserted, the drive shaft 10 and the second part 22 of the yoke member 20 are friction stir welded.

툴(40)이 삽입된 이후에는, 드라이브 샤프트(10) 및 요크 부재(20)의 결합체를 축을 따라 회전시키거나, 툴(40)이 드라이브 샤프트(10) 및 요크 부재(20)가 맞물린 외주면을 따라 이동시킴으로써, 용접부(200)가 외주면을 따라 연속적으로 형성될 수 있다.After the tool 40 is inserted, the assembly of the drive shaft 10 and the yoke member 20 is rotated along the axis, or the tool 40 rotates the outer peripheral surface where the drive shaft 10 and the yoke member 20 are engaged. By moving along, the welding part 200 may be continuously formed along the outer circumferential surface.

이렇게 마찰교반용접을 이용한 고상 결합을 수행함으로써, 드라이브 샤프트(10)와 요크 부재(20)가 서로 상이한 이종 재질로 이루어져 있더라도, 열응력 발생, 금속간 화합물에 의한 취약부 형성과 같은 문제를 방지할 수 있다.By performing solid-state bonding using friction stir welding in this way, even if the drive shaft 10 and the yoke member 20 are made of different materials, it is possible to prevent problems such as generation of thermal stress and formation of weak parts due to intermetallic compounds. there is.

또한, 마찰교반용접에 의해 부분적으로 강도가 저하되는 부분이 발생하더라도, 이를 셀프 피어싱 리벳(100)에 의한 결합이 보완하므로, 드라이브 샤프트(10)와 요크 부재(20)의 결합력을 최대화시킬 수 있다.In addition, even if a part in which the strength is partially reduced by friction stir welding occurs, the coupling by the self-piercing rivet 100 compensates for this, so the coupling force between the drive shaft 10 and the yoke member 20 can be maximized. .

도 7은 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리의 제2실시예에 관한 사시도이고, 도 8는 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리의 제2실시예에 관한 단면도이다.7 is a perspective view of a second embodiment of a drive shaft assembly for a vehicle, and FIG. 8 is a cross-sectional view of a second embodiment of a drive shaft assembly for a vehicle.

도 3 내지 도 5를 참조하여 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리 제조방법의 제2실시예는, 드라이브 샤프트(10)의 외측면에 섬유강화 플라스틱(Fiber Reinforced Plastic, FRP) 재질의 보강층(50)을 설치한 후, 보강층(50), 드라이브 샤프트(10) 및 요크 부재(20)의 제1부분(21)을 셀프 피어싱 리벳(100)을 이용하여 결합시키도록 구성된다.As shown in FIGS. 7 and 8 with reference to FIGS. 3 to 5 , a second embodiment of the method for manufacturing a drive shaft assembly for a vehicle according to the present invention is provided on the outer surface of the drive shaft 10 with fiber-reinforced plastic (Fiber After installing the reinforcing layer 50 made of Reinforced Plastic, FRP), the reinforcing layer 50, the drive shaft 10, and the first part 21 of the yoke member 20 are combined using a self-piercing rivet 100 configured to do

즉, 드라이브 샤프트(10)의 외측면에 추가적으로 보강층(50)이 부착된 상태로 배치과정(S100)을 수행한 후, 리벳팅과정(S200)에서 셀프 피어싱 리벳(100)이 보강층(50) 및 드라이브 샤프트(10)를 관통하여 요크 부재(20)의 제1부분(21)에 삽입되도록 하는 것이다.That is, after performing the arrangement process (S100) in a state in which the reinforcing layer 50 is additionally attached to the outer surface of the drive shaft 10, the self-piercing rivet 100 in the riveting process (S200) uses the reinforcing layer 50 and It is to be inserted into the first portion 21 of the yoke member 20 through the drive shaft (10).

이를 통해, 드라이브 샤프트(10)와 보강층(50)이 기계적으로 결합되므로 결합력이 향상될 수 있고, 드라이브 샤프트(10)의 강도를 보강층(50)이 보완하기 때문에, 드라이브 샤프트(10)의 두께나 직경을 감소시키는 등의 경량화가 가능해진다.Through this, since the drive shaft 10 and the reinforcing layer 50 are mechanically coupled, the coupling force can be improved, and since the reinforcing layer 50 supplements the strength of the drive shaft 10, the thickness of the drive shaft 10 or Weight reduction, such as reducing a diameter, becomes possible.

상술한 보강층(50)의 설치 유무와, 셀프 피어싱 리벳(100)이 보강층(50)을 추가로 관통하는 구성 이외에는 상술한 제1실시예와 동일하므로, 여기에서는 중복되는 설명을 생략하도록 한다.Except for the presence or absence of the above-described reinforcing layer 50 and the configuration in which the self-piercing rivet 100 additionally penetrates the reinforcing layer 50, it is the same as the above-described first embodiment, and thus the overlapping description will be omitted.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리의 제1실시예는, 파이프 형상의 드라이브 샤프트(10), 드라이브 샤프트(10)의 내경과 대응되는 크기의 외경을 갖는 제1부분(21)과, 제1부분(21)에서 연장되어 드라이브 샤프트(10)의 외경과 대응되는 크기의 외경을 갖는 제2부분(22)을 포함하고, 제1부분(21)이 드라이브 샤프트(10)의 내측에 삽입되어 직경 방향으로 중첩되는 중첩부위를 형성하는 요크 부재(20), 중첩부위에 복수 개소 삽입되어 드라이브 샤프트(10)와 요크 부재(20)의 제1부분(21)을 결합시키는 셀프 피어싱 리벳(101) 및 드라이브 샤프트(10)와 요크 부재(20)의 제2부분(22)이 맞닿는 외주면을 따라 마찰 교반 용접을 통해 형성된 용접부(200)를 포함한다.Meanwhile, as shown in FIGS. 1 and 2 , the first embodiment of the drive shaft assembly for a vehicle includes a pipe-shaped drive shaft 10 and a first first having an outer diameter corresponding to the inner diameter of the drive shaft 10 . A portion 21 and a second portion 22 extending from the first portion 21 and having an outer diameter corresponding to the outer diameter of the drive shaft 10, the first portion 21 is the drive shaft ( 10) is inserted inside the yoke member 20 to form an overlapping portion overlapping in the radial direction, and a plurality of places are inserted into the overlapping portion to combine the drive shaft 10 and the first portion 21 of the yoke member 20 The self-piercing rivet 101 and the drive shaft 10 and the second portion 22 of the yoke member 20 abutting the second portion 22 along the outer peripheral surface includes a welding portion 200 formed through friction stir welding.

이때, 드라이브 샤프트(10)를 관통하여 요크 부재(20)의 제1부분(21)에 삽입되는 셀프 피어싱 리벳(101)과, 드라이브 샤프트(10)과 요크 부재(20)의 제2부분(22)의 경계면에 형성된 용접부(200)는 드라이브 샤프트(10)의 길이방향을 따라 소정 간격 이격되어 형성된다.At this time, the self-piercing rivet 101 is inserted into the first part 21 of the yoke member 20 through the drive shaft 10 , and the second part 22 of the drive shaft 10 and the yoke member 20 . ) The welded portion 200 formed on the interface is formed spaced apart a predetermined distance along the longitudinal direction of the drive shaft (10).

이를 통해, 셀프 피어싱 리벳(101)에 의해 복수 개소 점결합된 드라이브 샤프트(10)와 요크 부재(20)를 마찰교반용접에 의해 추가적으로 선결합시킬 수 있다.Through this, the drive shaft 10 and the yoke member 20, which are point-coupled at a plurality of points by the self-piercing rivet 101, can be additionally pre-coupled by friction stir welding.

한편, 예를 들어 드라이브 샤프트(10)는 스틸 재질로 형성되고, 요크 부재(20)는 알루미늄 합금 재질로 형성되는 등 두 부재가 이종 재질로 이루어지라도, 마찰교반용접을 통한 고상 결합을 이용하여 견고한 이종 결합을 이룰 수 있다.On the other hand, for example, the drive shaft 10 is formed of a steel material, the yoke member 20 is formed of an aluminum alloy material, etc. Even if the two members are made of different materials, using solid-state bonding through friction stir welding heterogeneous bonds can be formed.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리의 제2실시예는, 상술한 제1실시예에 더해 드라이브 샤프트(10)의 외주면에 설치된 섬유강화 플라스틱(Fiber Reinforced Plastic, FRP) 재질의 보강층(50)을 더 포함하고, 셀프 피어싱 리벳(101)은, 보강층(50) 및 드라이브 샤프트(10)를 관통하여 요크 부재(20)의 제1부분(21)에 삽입됨으로써, 보강층(50), 드라이브 샤프트(10) 및 요크 부재(20)의 제1부분(21)을 결합시킬 수 있다.7 and 8 , the second embodiment of the vehicle drive shaft assembly is made of a fiber reinforced plastic (FRP) material installed on the outer circumferential surface of the drive shaft 10 in addition to the first embodiment described above. The reinforcing layer 50 of the self-piercing rivet 101 is inserted into the first portion 21 of the yoke member 20 through the reinforcing layer 50 and the drive shaft 10, whereby the reinforcing layer 50 ), the drive shaft 10 and the first part 21 of the yoke member 20 may be coupled.

즉, 드라이브 샤프트(10)의 강도를 보강하면서 드라이브 샤프트(10)의 공진에 의해 진동 및 파손이 발생하는 문제를 해결할 수 있도록, 드라이브 샤프트(10)의 외주면에 보강층(50)을 설치한 이후, 보강층(50), 드라이브 샤프트(10) 및 요크 부재(20)의 제1부분(21)을 셀프 피어싱 리벳(101)을 이용하여 기계적으로 결합시키는 것이다.That is, after installing the reinforcing layer 50 on the outer circumferential surface of the drive shaft 10 to solve the problem of vibration and damage caused by resonance of the drive shaft 10 while reinforcing the strength of the drive shaft 10, The reinforcing layer 50 , the drive shaft 10 , and the first part 21 of the yoke member 20 are mechanically coupled using the self-piercing rivet 101 .

이를 통해, 드라이브 샤프트(10)의 두께 및 직경을 감소시켜 경량화를 달성하면서 보강층(50)에 의해 강도를 유지할 수 있고, 셀프 피어싱 리벳(101)에 의한 기계적 결합을 통해 드라이브 샤프트(10)와 보강층(50) 사이의 결합력을 향상시킬 수 있다.Through this, the strength can be maintained by the reinforcing layer 50 while achieving weight reduction by reducing the thickness and diameter of the drive shaft 10 , and the drive shaft 10 and the reinforcing layer are mechanically coupled by the self-piercing rivet 101 . (50) can improve the bonding force between.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can realize that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. you will be able to understand

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. .

10: 드라이브 샤프트 20: 요크 부재
21: 제1부분 22: 제2부분
31: 전극 32: 가이드
40: 툴 50: 보강층
100: 셀프 피어싱 리벳 110: 핀
101: 변형된 셀프 피어싱 리벳 200: 용접부
S100: 배치과정 S200: 리벳팅과정
S300: 용접과정10: drive shaft 20: yoke member
21: first part 22: second part
31: electrode 32: guide
40: tool 50: reinforcing layer
100: self-piercing rivet 110: pin
101: deformed self-piercing rivet 200: weld
S100: Batch process S200: Riveting process
S300: welding process

Claims (7)

드라이브 샤프트의 단부 내측에 상기 드라이브 샤프트의 내경과 대응되는 크기의 외경을 갖는 제1부분과 상기 제1부분에서 연장되어 상기 드라이브 샤프트의 외경과 대응되는 크기의 외경을 갖는 제2부분을 포함하는 형상으로 마련된 요크 부재의 제1부분을 삽입하여 직경 방향으로 중첩시키고, 상기 드라이브 샤프트의 외측면에 섬유강화 플라스틱(Fiber Reinforced Plastic, FRP) 재질의 보강층을 설치하되, 상기 보강층의 단부는 상기 드라이브 샤프트와 상기 요크 부재의 제1부분이 중첩된 영역에 위치하면서 상기 드라이브 샤프트의 단부와 이격되도록 설치하는 배치과정;
상기 드라이브 샤프트와 상기 요크 부재의 중첩 부위의 외측에 배치된 전극에 전류를 인가하고, 상기 전극으로부터 발생되는 전자기력에 의해 셀프 피어싱 리벳(Self-Piercing Rivet, SPR)을 가속하여 상기 드라이브 샤프트를 관통하여 상기 요크 부재에 삽입시킴으로써 상기 드라이브 샤프트와 상기 요크 부재를 결합시키는 리벳팅과정; 및
상기 드라이브 샤프트의 단부와 상기 요크 부재의 제2부분이 맞닿은 외주면을 따라 마찰 교반 용접(Friction Stir Welding, FSW)하는 용접과정;을 포함하고,
상기 리벳팅과정은, 상기 보강층과, 상기 드라이브 샤프트와, 상기 요크 부재의 제1부분이 직경 방향으로 중첩된 부위에 상기 셀프 피어싱 리벳을 삽입하여, 상기 보강층, 상기 드라이브 샤프트 및 상기 요크 부재의 제1부분을 결합시키는 것을 특징으로 하는, 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리 제조방법.
A shape including a first portion having an outer diameter corresponding to the inner diameter of the drive shaft inside the end of the drive shaft and a second portion extending from the first portion and having an outer diameter corresponding to the outer diameter of the drive shaft Insert the first portion of the yoke member provided as a yoke member to overlap in the radial direction, and install a reinforcing layer made of a fiber reinforced plastic (FRP) material on the outer surface of the drive shaft, the end of the reinforcing layer is the drive shaft and an arrangement process of installing the first portion of the yoke member to be spaced apart from an end of the drive shaft while being positioned in an overlapping area;
A current is applied to an electrode disposed outside an overlapping portion of the drive shaft and the yoke member, and a self-piercing rivet (SPR) is accelerated by electromagnetic force generated from the electrode to pass through the drive shaft. a riveting process for coupling the drive shaft and the yoke member by inserting them into the yoke member; and
A welding process of friction stir welding (FSW) along an outer circumferential surface where the end of the drive shaft and the second part of the yoke member are in contact with each other;
In the riveting process, the reinforcing layer, the drive shaft and the yoke member are manufactured by inserting the self-piercing rivet into a region where the reinforcing layer, the drive shaft, and the first portion of the yoke member overlap in a radial direction. A method of manufacturing a drive shaft assembly for a vehicle, characterized in that one part is coupled.
 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 리벳팅과정은, 상기 전극에서 발생하는 로렌츠힘의 방향을 상기 드라이브 샤프트 외주면에 수직한 방향으로 부여하여, 상기 셀프 피어싱 리벳이 상기 드라이브 샤프트에 수직으로 충돌하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리 제조방법.
The method according to claim 1,
In the riveting process, the direction of the Lorentz force generated from the electrode is applied in a direction perpendicular to the outer circumferential surface of the drive shaft to control the self-piercing rivet to collide vertically with the drive shaft. Shaft assembly manufacturing method.
 청구항 1에 있어서,
상기 리벳팅과정은, 상기 전극을 중첩 부위의 외측을 따라 동일 간격 이격된 3~10개소에 배치하고, 복수 개의 상기 셀프 피어싱 리벳을 이용하여 상기 드라이브 샤프트와 상기 요크 부재를 결합시키는 것을 특징으로 하는, 차량용 드라이브 샤프트 어셈블리 제조방법.
The method according to claim 1,
The riveting process is characterized in that the electrodes are arranged in 3 to 10 places spaced apart at the same distance along the outer side of the overlapping portion, and the drive shaft and the yoke member are coupled using a plurality of the self-piercing rivets. , a method of manufacturing a drive shaft assembly for a vehicle.
 삭제delete 삭제delete
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