KR100448531B1 - 자동차용 크로스맴버의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 크로스맴버에 관한 것으로서, 종래의 크로스맴버는 2개의 부재를 겹친 다음 그 양단을 용접하여 제작함에 따라 제작성이 용이하지 못하고 비용이 많이 소모되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 돌기(212)가 구비된 끼움부(211)가 양측으로 구성되어 있는 제1하부금형(210)에 원형파이프 형상의 소재(110)를 올려놓고 저면 양측에 누름부(221)가 구비된 제1상부금형(320)으로 프레싱을 하여 원형파이프 형상의 소재 (110) 양단 일부분을 프레싱하는 제1공정을 수행하고, 이후 1차 가공된 소재(120)의 양단 단면형상과 상응한 모양을 가지며 일정한 길이를 가지는 코아(330)를 상기 1차 가공된 소재(120)의 양단에 끼워넣은 다음 양측으로 끼움부(311)가 구비된 제2하부금형(310)에 1차 가공된 소재(120)를 90도 회전시킨 상태로 올려놓고 저면 중앙부위에 누름부(321)가 구비된 제2상부금형(320)으로 프레싱하여 1차 가공된 소재 (120)의 몸체부(121)가 프레싱되도록 한 제2공정으로 크로스맴버(100)를 제작함에 따라 크로스맴버(100)의 제작성을 향상시키고 제조비용을 절감시킬 수 있으며 강도 및 강성을 더욱 향상시킬 수 있는 것이다.

Description

자동차용 크로스맴버의 제조방법{Manufacturing process of cross member for vehicle}

본 발명은 자동차의 골격을 이루는 크로스맴버에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 소재인 원형파이프를 2차에 걸친 프레스가공을 통해 크로스맴버로 제작함에 따라 크로스맴버의 제작성을 용이하게 하고 제조비용을 절감시킬 수 있으며, 강도와 강성을 크게 향상시킬 수 있도록 한 자동차용 크로스맴버의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 프레임은 자동차가 주행중에 노면으로부터의 충격이나 화물의 하중 등에 의하여 생기는 굽음, 비틀림, 인장 및 진동 등에 충분히 견딜 수 있는 강도와 강성을 지녀야 하며 또한 가벼워야 한다.

중,소형 승용차에서는 거의 대부분이 차의 무게를 가볍게 하고 충돌할 때 충격을 흡수하여 승차인의 보호 및 다른 차와의 충격을 최소화하기 위해 일체 구조로 된 것이 많이 사용되며, 일체 구조형은 독립된 프레임을 사용하지 않고 특별히 강성을 크게 한 차체에 직접적으로 기관, 동력전달장치, 주행장치 등을 부착하는 방식으로 구성하므로서 차의 무게를 줄일 수 있고 또한 유효 공간을 넓힐 수 있다.

이러한 프레임의 종류를 보면 보통 프레임과 특수 프레임과 프레임 일체 구조형으로 구분할 수 있으며, 보통 프레임은 H형 프레임과 X형 프레임으로 다시 구분될 수 있는데, H형 프레임은 버스나 트럭에 많이 사용되며 2개의 사이드맴버 (side member)에 여러 개의 크로스맴버(cross member)를 접합하여 사다리꼴 모양을하고 있는 간단한 구조이고, 그 단면은 "ㄴ" 형 "ㄷ"형 "ㅁ" 형의 것이 많이 사용된다.

그리고 X형 프레임은 승용차에 주로 사용되며 굽음이나 비틀임에 효과적으로 견디고 프레임 전체의 비틀림 강성을 높일 수 있는 구조로 만든 것이다.

또한 특수 프레임은 자동차의 무게를 가볍게 하고 차의 중심을 낮추기 위한 프레임으로서, 백본형, 플랫폼형, 트러스형이 있으며, 일체 구조형은 프레임과 차체를 일체로 구성한 것이고 차체 전체로서 하중이 분담되도록 한 것이다.

한편 도 1 은 차체에 설치된 크로스맴버를 예시한 것으로서, 크로스맴버 (100)는 언더바디에 사용되는 골격으로 강도나 강성을 높이가 위하여 사용되고 있으며, 차체의 비틀림이나 휘어짐을 방지하는 역할을 한다.

이러한 크로스맴버(10)는 2개의 부재(11)(12)로서 이루어진다. 즉 상측에 제1부재(11)와 하측의 제2부재(12)를 겹친 상태에서 그 양단을 용접하여 하나의 크로스맴버(10)로 구성하게 되는 것이다.

따라서 상기와 같이 제작되는 크로스맴버(10)는 2개의 부재(11)(12)를 개별적으로 구비해야 하며 2개의 부재(11)(12)를 겹쳐놓고 그 양단을 용접해야 하는 등 작업공정이 복잡하여 크로스맴버의 제작성이 용이하지 못하고, 제조원가가 많이 소모되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하나의 소재를 2차에 걸친 프레스 가공을 통해 크로스맴버로 제작될 수 있도록 하므로서, 크로스맴버의 제작성을 용이하게 하고 제조원가의 절감은 물론 크로스맴버의 강도와 강성을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 자동차용 크로스맴버의 제조방법을 제공하는데 있다.

이와 같은 본 발명의 목적은 일측과 타측에 각각 끼움부가 형성되고 상기 끼움부의 양측 내면에는 서로 대향된 돌기가 형성된 제1하부금형에 원형파이프 형상의 소재 올려놓아 원형파이프 형상의 소재 양측 일부분이 상기 끼움부에 놓이도록 하고, 저면의 일측과 타측에 상기 끼움부와 상응하는 누름부가 구비된 제1상부금형으로 상기 소재의 양단 일부분을 프레싱하는 제1공정과;

상기 제1공정에 의해 1차 가공된 소재의 양단과 동일한 형상과 일정한 길이를 가지는 코아를 구비하여 상기 1차 가공된 소재의 양단에 각각 끼워넣은 다음 1차 가공된 소재를 90도 회전시킨 상태에서 제2하부금형의 양측 끼움부에 양단을 위치시킨 후 저면에 누름부가 형성된 제2상부금형으로 상기 1차 가공된 소재의 몸체부를 프레싱하는 제2공정에 의해 크로스맴버를 형성하므로서 달성되는 것이다.

이러한 본 발명은 하나의 소재를 2차의 공정을 통해 크로스맴버로 구성함에 따라 적은 공정으로 크로스맴버에 제작성을 향상시킬 수 있고, 용접과 같은 작업이 필요없게 되어 제조비용을 절감시킬 수 있으며, 크로스맴버의 강도 및 강성을 더욱 크게할 수 있으므로 상기 목적을 달성할 수 있는 것이다.

도 1 은 종래 크로스맴버의 설치상태를 도시한 요부 사시도.

도 2 는 종래 크로스맴버의 단면도.

도 3 는 본 발명에 따른 크로스맴버의 설치상태를 예시한 요부 사시도.

도 4a, 4b, 4c, 4d 는 본 발명에 따른 크로스맴버의 제작과정을 공정별로 예시한 요부 사시도.

도 4e 는 본 발명에 따른 제작공정에 의해 완성된 크로스맴버를 예시한 사시도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 크로스맴버 110 : 원형파이프 형상의 소재

120 : 1차 가공된 소재 121 : 몸체부

210 : 제1하부금형 211,311 : 끼움부

212 : 돌기 220 : 제1상부금형

221,321 : 누름부 310 : 제2하부금형

330 : 코아

이하, 본 발명의 특징을 효과적으로 달성할 수 있는 바람직한 실시 예로서 그 기술구성 및 작용효과를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 3 은 본 발명에 따라 제작된 크로스맴버의 설치상태를 예시한 요부 사시도이며, 도 4a 와 도 4b 는 본 발명에 따른 크로스맴버의 1차가공을 예시한 사시도이고, 도 4c 와 도 4d 는 본 발명에 따른 크로스맴버의 2차가공을 예시한 사시도이며, 도 4e 는 본 발명에 따른 1차,2차 가공에 의해 완성된 크로스맴버를 예시한 사시도이다.

이에 예시한 바와 같이 본 발명은 자동차의 프레임을 구성하는 크로스맴버를 구성함에 있어서,

양측에 끼움부(211)가 형성되고 상기 끼움부(211)의 양측 내면에는 서로 대향된 돌기(212)가 형성되어 있는 제1하부금형(210)에 원형파이프 형상의 소재(110)를 올려놓아 소재(110)의 양단 일부분이 상기 끼움부(211)에 놓이도록 하고, 저면에 상기 끼움부(211)와 상응하도록 누름부(221)가 구비되어 있는 제1상부금형(220)으로 상기 소재(110)의 양단 일부분을 프레싱하는 제1공정과;

상기 1차 가공된 소재(120)의 양단과 상응한 형상을 가지며 일정한 길이를 가지는 코아(330)를 구비하여 상기 소재(120)의 양단에 각각 끼워넣은 다음 소재 (120)를 90도 회전시킨 상태에서 제2하부금형(310)의 양측 끼움부(311)에 상기 소재(120)의 양단을 올려놓은 후 저면 중앙부위에 누름부(321)가 형성된 제2상부금형 (320)으로 소재(120)의 몸체부(121)를 프레싱하는 제2공정;

을 통해 크로스맴버(100)가 제작될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.

도면중 미설명 부호(111)은 원형파이프 형상의 소재(110)가 제1공정을 통해 가공되는 과정에서 소재(110)의 양측면에 형성되는 눌림홈이고, (121)은 1차 가공된 소재(120)의 몸체부이다.

이러한 본 발명은 자동차의 프레임을 구성하고 있는 크로스맴버를 구성함에 있어서, 하나의 소재를 2차에 걸친 프레스 가공을 통해 크로스맴버(100)로 제작될 수 있도록 함에 따라 크로스맴버(100)의 제작성을 용이하게 하고 용접등의 공정을 없앨 수 있으므로 제조비용을 절감시킬 수 있는 것이며, 2개의 부재로 구성되던 종래에 비하여 강도와 강성을 더욱 향상시킬 수 있는 것이다.

즉, 도 3 은 본 발명에 따라 제작된 크로스맴버의 설치상태를 예시한 것이며, 도 4a 와 도 4b 와 도 4c 와 도4d 와 도 4e 는 본 발명에 따른 크로스맴버의 제조방법을 공정별로 예시한 것으로서, 우선 원형파이프 형상의 소재(110)를 제1하부금형(210)에 올려놓은 다음 상기 제1하부금형(210)의 상부에 위치되는 제1상부금형(220)으로 상기 소재(110)의 양단을 프레싱하는 제1공정이 수행되는 것이다.

여기서 상기 제1하부금형(210)은 일측과 타측에 각각 소재(110)의 양단이 안착될 수 있도록 끼움부(211)가 형성되며, 상기 끼움부(211)의 내면 양측에는 서로 대향된 상태로 돌출되어 있는 돌기(212)가 형성되는데, 이때 상기 돌기(212)는 소재(110)의 중앙부위에 위치될 수 있도록 한 것이다.

또한 상기 제1상부금형(220)은 저면 양측에 각각 상기 끼움부(211)와 상응하도록 누름부(221)가 형성되어 있어 제1하부금형(210)의 끼움부(211)에 소재(110)의양단이 올려진 상태에서 제1상부금형(220)이 제1하부금형(210)으로 프레싱이 되면 누름부(221)에 의해 소재(110) 양단의 상면과 저면이 눌려지면서 사각형의 형상을 가지게 되는 것이며, 이때 상기 끼움부(211)의 내면 양측에 돌기(212)가 형성되어 있으므로 양단의 단면형상이 사각형상으로 변형되는 과정에서 양쪽 측면에는 상기 돌기(212)의 형상과 크기에 상응하는 눌림홈(111)이 형성되는 것이다.

그리고 상기와 같은 제1공정이 완료된 후에는 양단 상하면은 눌려있고 그 양측면에는 눌림홈(111)이 형성되어 있는 1차 가공된 소재(120)를 90도 회전시킨 상태에서 제2하부금형(310)에 올려놓고 제2하부금형(310)의 상측으로부터 1차 가공된 소재(120)의 몸체부(121)를 프레싱하는 제2공정이 수행되는 것이다.

여기서 상기 제2하부금형(310)의 일측과 타측에는 끼움부(311)가 형성되어 있어 1차 가공된 소재(120)의 양단이 안착될 수 있도록 한 것이며, 제2상부금형 (320)의 저면에는 상기 제2하부금형(310)의 양측 끼움부(311) 사이에 위치하는 누름부(321)가 형성되어 상기 누름부(321)에 의해 1차 가공된 소재(120)의 몸체부 (121)가 프레싱이 되도록 한 것이다.

또한 상기와 같이 1차 가공된 소재(120)의 몸체부(121)가 제2하부금형(310)과 제2상부금형(320)에 의해 프레싱이 되는 과정에서 1차 가공된 소재(120)의 양단이 변형될 수 있으므로 제2하부금형(310)과 제2상부금형(320)을 이용하여 프레싱을 하기 전에 1차 가공된 소재(120)의 양단에 코아(330)를 끼워넣어 제2공정에 의해 1차 가공된 소재(120)의 몸체부(121)가 아닌 양단이 변형되는 것을 방지토록 한 것이다.

여기서 상기 코아(330)는 1차 가공된 소재(120)의 양단에 끼워질수 있도록 형상은 1차 가공된 소재(120) 양단의 단면형상과 동일하며, 1차 가공된 소재(120)의 양단에서 프레싱된 범위만큼의 길이를 가지도록 하여 코아(330)가 1차 가공된 소재(120)의 양단에 어느 정도의 깊이로 끼워질 수 있도록 한 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 자동차의 프레임을 구성하는 크로스맴버를 구성함에 있어서, 하나의 소재를 2차의 공정으로 제작함에 따라 크로스맴버의 제작성을 향상시키고 용접등의 작업이 필요없게 되어 제작비용을 절감시킬 수 있으며, 하나의 소재로 크로스맴버가 구성됨에 따라 강도 및 강성을 더욱 향상시킬 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 자동차용 크로스맴버의 제조방법에 있어서,

   일측과 타측에 각각 끼움부(211)가 형성되고 상기 끼움부(211)의 양측 내면에는 서로 대향된 돌기(212)가 형성되어 있는 제1하부금형(210)에 원형파이프 형상의 소재(110)를 올려놓아 소재(110)의 양단 일부분이 상기 끼움부(211)에 놓이도록 하고, 저면에 상기 끼움부(211)와 상응하도록 누름부(221)가 구비된 제1상부금형 (220)으로 상기 소재(110)의 양단 일부분을 프레싱하는 제1공정과;

   상기 1차 가공된 소재(120)의 양단과 동일한 단면형상을 가지며 일정한 길이를 가지는 코아(330)를 구비하여 상기 소재(120)의 양단에 각각 끼워넣은 다음 소재(120)를 90도 회전시킨 상태에서 제2하부금형(310)의 양측 끼움부(311)에 상기 소재(120)의 양단을 올려놓은 후 저면 중앙부위에 누름부(321)가 형성된 제2상부금형(320)으로 소재(120)의 몸체부(121)를 프레싱하는 제2공정;

   을 포함하여 이루어지는 자동차용 크로스맴버의 제조방법.