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KR940010618B1 - 리어액슬 케이스 및 그 제조방법 - Google Patents

리어액슬 케이스 및 그 제조방법 Download PDF

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KR940010618B1
KR940010618B1 KR1019870014762A KR870014762A KR940010618B1 KR 940010618 B1 KR940010618 B1 KR 940010618B1 KR 1019870014762 A KR1019870014762 A KR 1019870014762A KR 870014762 A KR870014762 A KR 870014762A KR 940010618 B1 KR940010618 B1 KR 940010618B1
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KR
South Korea
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mold
housing
casting
tube portion
rear axle
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도오루 구와하라
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이스즈 지도오샤 가부시기가이샤
도비야바 가즈오
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Abstract

내용 없음.

Description

리어액슬 케이스 및 그 제조방법
제 1 도는 본 발명의 리어액슬 케이스의 한 실시예를 나타내는 요부측면도.
제 2 도는 본 발명의 리어액슬 케이스의 제조방법을 나타내는 설명도.
제 3 도는 리어액슬 케이스의 설계방식을 나타내는 설명도.
제 4 도는 인장시험의 테스트피이스 채집위치를 나타내는 설명도.
제 5 도는 열처리 위치를 나타내는 설명도.
제 6 도는 열처리 결과를 나타내는 그래프.
제 7 도는 제 1 의 종래예를 나타내는 요부측면도.
제 8 도는 제 3 의 종래예를 나타내는 요부측면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21 : 차동기어하우징 22 : 차축하우징
23 : 브래킷 24 : 스프링시이트
25 : 토르크로드브래킷 26 : 엔드루우브부
27 : 브레이크 프랜지 28 : 경화조직부
본 발명은 리어액슬 케이스 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 전체를 구상(救狀) 흑연주철로 주조성형한 차축하우징의 엔드튜우브부의 재질을 개량한 리어액슬 케이스에 관한 것이다.
종래 자동차의 차동기어 및 여기서 양쪽에 연장된 차축을 수용하는 리어액스 케이스에는 이하와 같은 구조가 채용되어 있다.
제 7 도는 제 1 의 종래예를 나타내는 것이다.
도시하는 바와 같이 리어액슬 케이스(1)는 주로 차동기어하우징(2)과 차축하우징(3)으로 구성되어 있다. 차축하우징(3)은 차동기어하우징(2)으로부터 양쪽으로 각각 신장되게 형성되어 있다. 이들, 차축하우징(3)의 신장단부에는 각각 엔드튜우브부(4)가 형성되어 있다. 이 엔드튜우브부(4)의 차동기어하우징(2) 측에는 브레이크 프랜지(5)가 각각 형성되어 있다. 상기 차동기어하우징(2)의 상부에는 브래킷(6)이 형성되어 있다. 또, 상기 차축하우징(3)의 상부에는 스프링시이트(7)가 각각 형성되고, 하부에는 토오크로드브래킷(8)이 형성되어 있다.
상기 차축하우징(3)의 엔드튜우브부(4)는 기계적 성질이 우수한 단조품으로 형성되어 있고, 그외 대부분은 프레스품으로 형성되어, 이들의 부품은 용접으로 조립되어 있었다.
이 제 1 의 종래예에 있어서는 복수의 부품을 용접으로 조립하고 있다. 그로 인하여서 생산성이 나쁘고, 강도상 용접부가 결함이 된다. 이 용접부가 강도부족인 경우에는 기본치수를 크게 하여서 부품형상을 변경하지 않으면 대응되지 않는다는 문제가 있었다. 또, 프레스형의 제작코스트가 높기 때문에 다종 소량생산에는 적합하지 않는다는 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 제 2 의 종래예에 있어서는 상기 복수의 부품을 전부 주강으로서 일체적으로 주조성형하는 구조 또는 차동기어하우징(2)및 차축하우징(3)을 주강으로 일체적으로 주조성형하는 구조 또는 차동기어하우징(2)및 차축하우징(3)을 주강으로 일체적으로 주조성형하여 브래킷(6)류만이 보울트조임 또는 용접으로 조립되는 구조를 생각하게 되었다. 그러나, 주강은 주조온도가 높고, 기공이 생기기 쉬운 등 매우 주조성이 나쁘고, 그로 인하여 주형의 제약이 심하여 제조코스트가 높아진다는 문제가 있다. 또, 주조성이 나빠서 두께를 얇게 하기가 곤란하고 중량을 가볍게 하기도 곤란하다는 문제가 있다. 그래서 제 8 도에서 나타낸 것과 같은 제 3 의 종래예를 생각하게 되었다.
도시하는 바와 같이 제 3 의 종래예에 있어서는 강인성을 필요로 하는 차축하우징(3)의 엔드튜우브부(4)가 기계적 성질이 우수한 단조품으로 성형되어 있다. 또, 강도를 그 치수형상에서 보강하는 차축하우징(3)의 앤드튜우브부(4)이외의 부분 및 차동기어하우징(2)이 구상흑연주철로 일체적으로 주조성형되고 있다. 이들 단조품과 구상흑연주철제의 주조품이란, 보울트조임으로 조립되어 있다. 그런데, 단조품과 구상흑연주철제의 주조품을 용접으로 접합하는 것은 현재의 용접기술로서는 매우 곤란하고 강도상 문제가 있다. 그래서 단조품으로 성형된 차축하우징(3)의 엔드튜우브부(4)와 구상흑연주철제의 주조품으로 성형된 차축하우징(3), 엔드튜우브부(4)이외의 부분 및 차동기어하우징(2)을 보울트조임으로 조립하고 있지만, 이 구조는 제조코스트가 높아진다는 문제가 있다.
상술한 문제점에 비추어, 본 발명의 제 1 목적은 전체적으로 경도가 부드럽고 유연성을 보유하고, 노면의 돌기물과 접촉하여 변형하여도 파괴되는 일이 없는 리어액슬 케이스를 제공하는 것이다.
제 2 의 목적은 차축하우징의 엔드튜우브부의 경도를 다른 부분보다도 높이고, 강인성을 갖게 하여서 차축에 관한 응력에 의하여 파손되지 않은 리어액슬 케이스를 제공하는 것이다.
제 3 의 목적은 주조성이 좋고 차동기어하우징과 차축하우징을 일체적으로 주조성형하고, 또 용접과 보울트조임으로 조립작업이 필요가 없고 제조코스트가 저렴한 리어액슬 케이스를 제공하는 것이다.
이하 본 발명의 리어액슬 케이스의 실시예를 첨부도면에 따라 설명한다.
제 1 도에서 표시한 바와 같이 리어액슬 케이스(20)는 주로 차동기어를 수용하는 거의 구형상의 차동기어하우징(21)과 이 차동기어하우징(21)에서 양쪽으로 신장되어 차축을 수용하는 원통상의 차축하우징(22)으로 되어 있다. 이러한 차동기어하우징 (21)과 차축하우징 (22)은 구상흑연주철로 일체적으로 주조성형되고 있다.
상기 차동기어하우징(21)의 상부에는 브래킷(23)이 형성되어 있다. 또, 상기 차축하우징(22)의 상부에는 스프링시이브(24)가 각각 형성되어, 하부에는 토오크로드브래킷(25)이 각각 형성되어 있다. 이들 브래킷(23), 스프링시이트(24)및 토오크로드브래킷(25)은 본 실시예에 있어서는 상기 차동기어하우징(21)과 차축하우징(22)과 동시에 구상흑연주철로 일체적으로 주조성형되어 있다. 그러나, 이들 부품은 보울트조임으로서 부착하도록 하여도 좋다. 상기 차축하우징(22)의 신장단부에는 엔드튜우브부(26)가 각각 형성되어, 이들 엔드튜우브부(26)의 차동기어하우징(21)쪽에는 브레이크 프랜지(27)가 각각 형성되어 있다. 상기 차축하우징 (22)의 엔드튜우브부(26)에는 경화조직부(28)가 형성되어 있다.
본 실시예에 있어서는 이 경화조직부(28)는 차축하우징(22)의 엔드튜우브부(26)전체 (도면중 A) 조직의 냉각속도를 서둘러서 강화하므로서 형성되어 있다. 냉각속도는 차축하우징(22)의 엔드튜우브부(26) 전체를 다른 부분보다도 빨리 대기(大氣)에 내어 놓아서 자연냉각시키거나 또는 강제냉각시키므로서 빨라지고 있다. 그위에 상기 차축하우징(22)의 엔드튜우브부(26)이외의 부분과 차동기어하우징 (21)의 부분이 유연성이 있는 조직으로 형성되어 있다. 이 유연성이 있는 조직은 상기 차축하우징(22)의 엔드튜우브부(26)이외의 부분과 차동기어하우징(21)의 부분을 모래주형내에 방치하여서 냉각하므로서 형성하고 있다. 또, 본 실시예에 있어서는 상기 경화조직부(28)에 위치하는 엔드튜우브부(26)기초부에 고주파 담금질함과 동시에 리어액슬 케이스(20) 전체에 어니일링처리(annealing)가 되어 있다.
상기 담금질처리가 어니일링처리보다도 먼저 행하여지는 경우에는 담금질처리는 970-980℃부근의 온도로 처리되고, 어니일링처리는 A. 변태점(trans formation point)(약720℃)미만의 온도에서 처리된다. 이러한 열처리에 의하여 상기 엔드튜우브부(26)기초부의 조직(도면중 사선부)은 템퍼어링 마르텐사이트(martensite)조직으로 형성되고, 다른 부분은 유연성이 있는 퍼얼라이드 조직으로 형성되어 있다. 이들 담금질처리 및 어니일링처리는 채용하는 구상흑연주철의 종류와 소망의 설계강도등에 의하여 필요에 따라 행하여지는 것이다. 즉, 본 실시예에 있어서는 리어액슬 케이스(20)를 주철성형후, 전체에 유연성이 있는 조직으로 하는 것과 동시에, 상기 차축하우징(22)의 엔드튜우브부(26)에만 경화처리을 하여 경화조직부(28)를 형성하고 있다.
또, 어니일링처리가 담금질처리보다 먼저 행하여지는 경우에는 어니일링처리는 약 800℃부근의 온도로 처리되고. 담금질처리는 970 - 980℃부근의 온도로 처리된다. 이러한 열처리에 의하여 상기 엔드튜우브부(26)의 기초부의 조직(도면중 사선부)은 마르텐사이트 조직으로 형성되고, 다른 부분은 유연성이 있는 퍼얼라이트 조직으로 형성되어 있다.
다음에 본 발명의 리어액슬 케이스의 제조방법을 기술한다.
제 2 도에서 표시한 바와 같이 차동기어하우징 (21)과 차축하우징 (22)을 일체적으로 주조성형하도록 이들의 모래주형(砂型)(30)을 형성한다.
본 실시예에 있어서는 브래킷(23)류도 동일한 모래주형을 가지고 일체적으로 주조성형한다. 그리고, 식물받이(31)내에 용융된 구상흑연주철의 용탕(32)을 상기 모래주형(30)내에 주입한다. 주조성형후, 상기 차축하우징 (22)의 엔드튜우브부(26)전체(도면중 A부)의 모래주형 (33)을 먼저 분할하여, 이 엔드튜우브부(26)를 자연냉각 또는 강제냉각시켜서 결정립을 미세화하여 인성을 향상시켜서 강화한다. 차축하우징(22)의 엔드튜우브부(26)이외의 부분, 차동기어하우징(21)및 브래킷(23)류는 모래주형(30)내에 방치하여서 냉각하여 유연성을 가지게 한다.
다음에, 상기 차축하우징(22)의 엔드튜우브부(26)의 기초부에 고주파 담금질장치(34)에 의하여 970-980℃부근의 온도로 고주파 담금질을 하고, 마르텐사이트 조직화하여 경도를 높여서 강인성을 갖도록 한다. 그후, 상기 차축하우징 (22)의 엔드튜우브부(26)이외의 부분을 차동기어하우징 (21)과의 모래주형 (30)을 분할하여서, 유연성이 있는 재료로 하기 위하여 전체적으로 A1변태점 미만의 온도로 어니일링처리를 한다. 이러한 열처리에 의하여 상기 엔드튜우브부(26)기초부의 조직은 템퍼어링 마르텐사이트조직으로 형성되고, 다른 부분은 유연성이 있는 퍼얼라이트 조직으로 형성되는 것이다.
상기 열처리는 주조성형후, 전체적으로 어니일링처리를 한 후, 고주파 담금질을 하여도 좋다. 이 경우에는 어니일링처리는 약 800℃부근의 온도로 행하고 고주파 담금질은970-980℃부근의 온도로 행한다. 이러한 열처리로 상기 엔드튜우브부(26) 기초부의 조직은 마르텐사이트조직으로 형성되고, 다른 부분은 유연성이 있는 퍼얼라이트 조직으로 형성되는 것이다.
이상과 같이 차축에 걸린 응력의 집중하는 상기 엔드튜우브부(26) 기초부가 파손되는 일은 없다. 또, 상기 엔드튜우브부(26)이외의 부분은 퍼얼라이트 조직이 되기 때문에 경도가 HB=150전후의 낮은 값이 되고, 신장이 향상된 기계적 성질을 얻을 수가 있다. 이로 인해, 노면의 돌기물과 접촉하여도 변형시키므로서 파괴가 방지되는 것이다.
또, 상기 고주파 담금질처리 및 어니일링처리는 채용하는 구상흑연주철의 종류와 소망의 설계강도등에 의하여 필요에 따라 행하여지는 것이다.
또, 차동기어하우징(21)과 차축하우징(22)을 일체적으로 주조 성형하도록 구상흑연주철을 채용하였기 때문에 주조성이 좋다. 그래서, 두께를 얇게할 수가 있고, 가볍게 할 수가 있다. 그리고, 용접이나 보울트 조임으로 조립작업이 필요없는 리어액슬 케이스(20)를 싼값으로 제조할 수가 있다. 다음에 본 발명의 구체적 실시예를 기술한다.
제 3 도에 나타냄과 같은 설계방법으로 리어액슬 케이스(20)를 실제로 제조하여서 그 실체경도를 측정하였다. 구상흑연주철은 표 1 에 나타낸 화학성분을 갖는 ASTM A536- 84상당품을 채용하였다
[표 1] 화학성분
Figure kpo00001
도시와 같이 설계조건은 차동기어하우징 (21)을 60-40-18로 차축하우징(22)의 엔드튜우브부(26)이외의 부분은 65-45-12로, 엔드튜우브부(26)를 100-70-03으로 하였다. 이 리어액슬 케이스(20)에는 담금질처리 및 어니일링 처리는 하지 않았다. 경도측정은 브리넬경도계를 사용하고, 제 3 도에서 나타낸 a-h의 측정위치에서 표면의 실체경도를 측정하였다.
그 결과를 아래표 2에 나타낸다.
[표 2] 경도측정결과
Figure kpo00002
상기 경도측정결과에서 각 제품에 있어서의 차축하우징(22)의 엔드튜우브부(26)의 경도는 ASTM A536-84 100-70-03의 경도범위가 HB=241-311을 채우고 있고, 담금질처리를 하지 않아도 설계사용을 충분히 만족한 것을 알았다.
상기 차동기어하우징(21)에 대하여는 ψ4의 스몰테스트피이스를 작성하여서 만응시험기를 의한 인장시험을 하였다. 제 4 도는 테스트피이스의 채취위치(T.P)를 나타낸 것이다. 그 결과 인장강도 56kg/㎟ 신장 23%의 값을 얻을 수가 없었고, 유연성이 확보되는 있는 것을 알았다.
더욱이 제 5 도에 나타낸 차축하우징(22)의 엔드튜우브부(26) 기초부(도면중 B부)에 담금질처리경도 HRC 5O이상, 담금질의 깊이 2mm이상의 담금질하는 방법으로 고주파 담금질처리를 하였다. 담금질조건은 반원주 코일에 의한 일회전 담금질방법으로 970-980℃에서 5.5초 가열하여, 물로 100초 냉각하고 있다. 그후 A1변태점 이하의 200℃에서 어니일링하였다.
제 6 도는 담금질결과를 나타낸 것이고, i-l의 측정위치에서 록웰경도계로 측정한 실체경도를 그래프에 표시한 것이다. 이 그래프에서 HRC50 이상의 경도는 표면에서 2㎜이상의 깊이에서도 측정되고, 충분하게 마르텐사이트 조직화되어 있음을 알았다.

Claims (23)

  1. 차동기어하우징, 차축하우징 및 이 차축하우징의 외측단에 엔드튜우브부를 각각 포함하는 리어액슬 케이스에 있어서, 상기 차동기어하우징, 상기 차축하우징 및 상기 엔드튜우브부를 구상흑연주철의 단일주조에 의하여 일체적으로 형성되고, 상기 차동기어하우징과 상기 차축하우징을 주조성형하는 부분은 근본적으로 유연성 조직으로 형성되고, 상기 엔드튜우브부는 주조의 다른 부분에 비해 증가된 구조경도를 지닌 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 리어액슬 케이스.
  2. 제 1 항에 있어서, 차동기어하우징과 차축하우징을 포함하는 주조의 부분은 유연성 퍼얼라이트 조직으로 형성하는 리어액슬 케이스.
  3. 제 2 항에 있어서, 증가된 구조경도를 지닌 엔드튜우브부는 템퍼어링 마르텐사이트 조직으로 형성하는 리어액슬 케이스.
  4. 제 2 항에 있어서, 차동기어하우징과 차축하우징을 포함하고, 유연성 퍼얼라이트 조직으로 형성된 주조의 부분은 그 표면경도가 브리넬경도계로 대략 150의 값인 리어액슬 케이스.
  5. 제 4 항에 있어서, 증가된 구조경도를 엔드튜우브부는 그 표면경도가 브리넬경도계로 241-311의 값인 리어액슬 케이스.
  6. 제 1 항에 있어서, 증가된 구조경도를 지는 엔드튜우브부는 그 표면경도가 브리넬경도계로 대략 241-311의 값인 리어액슬 케이스.
  7. (가) 엔드튜우브부를 각각 지닌 차동기어하우징과 차축하우징을 일체적으로 주조성형하는 주형을 형성하는 단계와, (나) 상기 주형내에 구상흑연주철을 주입하는 단계와, (다) 상기 (나)단계를 행한 후에 엔드튜우브부를 제외한 주조의 다른 부분이 주형내에 있는 동안 차축하우징의 엔드튜우브부를 경화처리하는 단계를 포함하는 리어액슬 케이스의 제조방법 .
  8. 제 7 항에 있어서, (다)의 관계는 고주파 담금질을 행하는 리어액슬 케이스의 제조방법.
  9. (가) 엔드튜우브부를 각각 지닌 차동기어하우징과 차축하우징을 일체적으로 주조성형하는 주형을 형성하는 단계와, (나) 상기 주형내에 구상흑연주철을 주입하는 단계와, (다) 상기 (나)단계를 행한 후에 주조의 엔드튜우브부를 제외한 주조의 다른 부분에 주형내에 있는 동안에 엔드튜우브부를 담금질처리하는 단계와, (라) 그후에, 전체주조에 어니일링처리를 하는 단계를 포함하는 리어액슬 케이스의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 어니일링처리는 A1변태점 미만의 온도로 처리하는 리어액슬 케이스의 제조방법.
  11. (가) 엔드튜우브부를 각각 지닌 차동기어하우징과 차축하우징을 일체적으로 주조성형하는 주형을 형성하는 단계와, (나) 상기 주형내에 구상흑연주철을 주입하는 단계와, (다) 그후에 전체주조에 어니일링처리하는 단계와, (라) 그후에 주조의 다른 부분이 주형내에 있는 동안에 차축하우징의 엔드튜우브부에 담금질처리하는 단계를 포함하는 리어액슬 케이스의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서, (다)단계는 엔드튜우브부의 각 기초부가 약 970- 980℃온도의 고주파 담금질의 단계 (마)를 포함하는 리어액슬 케이스의 제조방법.
  13. 제 9 항에 있어서. (라)단계는 엔드튜우브부의 기초부는 마르텐사이트 조직으로 형성되고, 차축하우징의 다른 부분은 퍼얼라이트 조직으로 형성하는 리어액슬 케이스의 제조방법.
  14. 제 11 항에 있어서, (다)단계의 어니일링처리는 약 800℃온도로 처리하는 리어액슬 케이스의 제조방법.
  15. 제 11 항에 있어서, (라)단계의 담금질은 970 - 980℃의 고주파 담금질인 리어액슬 케이스의 제조방법.
  16. (가) 엔드튜우브부를 각각 지닌 차동기어하우징과 차축하우징을 일체적으로 주조성형하는 주형을 형성하는 단계와, (나) 상기 구형내에 구상흑연주철을 주입하는 단계와, (다) 그후에 상기 차축하우징의 엔드튜우브부에 경화처리를 하는 단계를 포함하는 리어액슬 케이스의 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서, (다)단계는 엔드튜우브부 주조를 사용한 주형의 이들 부분을 분할하여서 엔드튜우브부를 냉각하고, 일체적으로 주조의 다른 부분을 주형내에서 냉각하게 하는 리어액슬 케이스의 제조방법.
  18. 제 16 항에 있어서, (다)단계는 고주파 담금질을 하는 리어액슬 케이스의 제조방법.
  19. (가) 엔드튜우브부를 각각 지닌 차동기어하우징와 차축하우징을 일체적으로 주조성형하는 주형을 형성하는 단계와, (나) 상기 주형내에 구상흑연주철을 주입하는 단계와, (다) 상기 (나)단계를 행한 후에 엔드튜우브부를 담금질처리하는 단계와, (라) 그후에 전체주조에 어니일링처리를 하는 단계를 포함하는 리어액슬 케이스의 제조방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 어니일링처리를 A1변태점 이하의 온도로 처리하는 리어액슬 케이스의 제조방법.
  21. (가) 엔드튜우브부를 각각 지닌 차동기어하우징과 차동기어하우징을 일체적으로 주조성형하는 주형을 형성하는 단계와, (나) 상기 주형내에 구상흑연주철을 주입하는 단계와, (다) 그후에, 전체주조에 어니일링처리를 하는 단계와, (라) 그후에, 상기 차동기어하우징의 엔드튜우브부에 담금질처리하는 단계를 포함하는 리어액슬 케이스의 제조방법.
  22. (가) 엔드튜우브부를 각각 지닌 차동기어하우징과 차축하우징을 일체적으로 주조성형하는 주형을 형성하는 단계와, (나) 상기 주형내에 구상흑연주철을 주입하는 단계와, (다) 상기 차축하우징의 엔드튜우브부와 상기 주조의 나머지부분의 각각을 동시에 2개의 다른 경화처리를 하는 단계를 포함하는 리어액슬 케이스의 제조방법.
  23. (가) 엔드튜우브부를 각각 지닌 차동기어하우징과 차축하우징을 일체적으로 주조성형하는 주형을 형성하는 단계와, (나) 상기 주형내에 구상흑연주철을 주입하는 단계와, (다) 상기 차축하우징의 엔드튜우브부를 경화처리한 후에 상기 엔드튜우브부에서 주조에 사용된 주형의 이들 부분을 분할하여서 앤드튜우브부를 냉각하고, 일체적으로 주조의 다른 부분을 주형내에서 냉각하게 하는 단계를 포함하는 리어액슬 케이스의 제조방법.
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