KR100554310B1 - 자동차 후륜 현가계용 토션빔의 빔 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 후륜 현가계용 토션빔의 빔 제조장치에 관한 것으로, 프레스기에 장착되는 상,하금형(2)(4) 양측에 유압실린더(6)(8)에 의해 작동하는 상,하패드금형(10)(12)을 갖도록 하고 파이프(14)의 성형시 갖는 양측 중심선 상에는 내면형상유지를 담당하는 캠(20)을 갖도록 하여 먼저 상,하패드금형(10)(12)이 파이프(14)의 양측을 가압하여 빔(24)의 양측부를 구성하는 사각단면부(24b)를 성형하고 뒤이어 좌우 캠(20)이 파이프(14)의 양측 내부에 진입하도록 한 상태에서 상부금형(2)의 움직임으로 나머지 "U"형 내지는 "V"형단면부(24a)와 연장단면부(24c)를 가압성형하도록 하므로서 부위별 단면형상이 상이한 빔(24)의 제조시 단공정으로도 전체적인 뒤틀림이나 주름발생우려없이 또 내면이 비접촉되는 사각단면부(24b)와 연장단면부(24c)의 형상까지도 좌우대칭된 완전한 형상을 얻을 수 있도록 한 것이다.

Description

자동차 후륜 현가계용 토션빔의 빔 제조장치{Beam manufacturing device of torsion beam for an automobile rear wheel suspension system}

도 1 : 본 발명의 성형전을 나타낸 일부단면구성도

도 2 : 본 발명의 성형시를 나타낸 일부단면구성도

도 3 : 본 발명의 성형전을 나타낸 횡단면구성도

도 4 : 본 발명의 성형시를 나타낸 횡단면구성도

도 5 : 본 발명의 밀대를 나타낸 횡단면구성도

도 6 : 본 발명 패드금형의 성형전 일부단면구성도

도 7 : 본 발명 패드금형의 성형시 일부단면구성도

도 8 : 본 발명에 의해 제조된 빔의 사시도

도 9 : 빔의 "U"형 내지는 "V"형단면부를 나타낸 단면구성도

도 10 : 빔의 사각단면부를 나타낸 단면구성도

도 11 : 빔의 연장단면부를 나타낸 단면구성도

도 12 : 토션빔의 사시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(A)--토션빔 (2)--상부금형

(4)--하부금형 (6)(8)(16)(28)--유압실린더

(10)--상부패드금형 (12)--하부패드금형

(14)--파이프 (20)--캠

(24)--빔 (26)--밀대

본 발명은 자동차의 후륜 현가계를 구성하는 토션빔 중 빔을 제조하는 빔 제조장치에 관한 것이다.

자동차 후륜 현가계의 토션빔은 크게 빔과 상기 빔 양측에 갖는 트레일링암으로 구성되어 차량의 선회시 작용하는 원심력에 대한 빔의 비틀림으로 자세를 유지하도록 하는 기능을 담당하는 것으로서, 강한 비틀림강성과 벤딩강성이 요구된다.

초기에는 철판을 단면"U"형 내지는 "V"형으로 구부려서 빔을 구성하고 그 내측에는 토션바를 갖도록 하여 보강하며, 트레일링암과는 별도의 보강판을 통한 용접으로 비틀림강성과 벤딩강성을 갖도록 하였다.

상기한 구조의 토션빔은 강도가 보강된만큼 비틀림강성과 벤딩강성은 충분히 만족할 수가 있으나 토션바와 보강판등 늘어난 부품수와 조립 및 용접공정수 등으로 인하여 현저한 생산성 저하를 가져오게 되고 또 용접공정시 공차관리의 어려움으로 불량발생율이 매우 높으며 제품의 무게가중으로 차량의 연비를 저하시키는 한 원인을 제공하는 등의 문제점들이 지적되고 있었다.

이에 근래에는 본건출원인의 실용신안등록 제278494호에서 볼 수 있는 바와 같이 원통형 파이프를 프레스 가압성형하여 중앙부는 비틀림강성을 위하여 두겹의 "U"형 내지는 "V"형 단면을 갖도록 하고 양측부는 트레일링암과의 넓은 용접면 확보와 벤딩강성을 위하여 "ㅁ"형 단면을 갖도록 한 빔이 이용되고 있으며, 이는 토션빔의 빔으로서 비틀림과 벤딩에 대한 충분한 강성을 지니면서 부품수와 조립 및 용접공정수를 줄일 수 있어 종래에 비해 생산성 향상과 불량발생율 감소 및 경량화로 차량의 연비를 개선해 줄 수 있는 것으로 평가받고 있다.

다만 상기와 같이 부위별 단면형상을 달리하는 빔을 얻도록 함에 있어서는 그 공정수가 늘어날수록 생산성저하는 물론 제조단가의 상승으로 가격경쟁력이 떨어지게 되는바, 바람직하게는 최소공정으로 완성된 형태의 빔을 얻는 것이다.

미국특허 제6,119,501호는 원통형 파이프를 가압성형하여 단면 "U"형 내지는 "V"형 제품을 제조함에 있어, 하형의 형태를 달리하는 두조의 금형을 이용하거나 상형과 서로를 향하여 움직이는 여러개의 하형으로 구성된 한조의 금형을 이용하여 완제품을 얻을 수 있는 방법과 도구를 제공하고 있다.

상기에서 두조의 금형을 이용한 공정은 맨드릴(mandrel)을 이용하여 초기파이프를 단단히 고정한 상태에서 진행되는 1차프리폼(preform) 성형공정과 2차정밀성형공정으로 이루어지도록 한 것이고, 한조의 금형을 이용한 공정은 선반형태의 상형과 하나의 중간조 및 두개의 측면조로 나뉘어져 상형간이나 서로간에 갖는 경사면의 안내로 서로를 향하여 움직이는 하형을 통하여 이루어지도록 한 것으로서, 각각 전체적으로 단면 "U"형 내지는 "V"형으로 이루어진 제품은 충분히 얻을 수 있 을 것으로 예상되며, 더나아가 자동차 후륜 현가계의 토션빔을 구성하는 빔과 같이 부위별 단면형상이 상이할 경우에도 최소공정으로 완제품을 얻을 수는 있을 것으로 예상된다.

그러나 토션빔의 빔과 같이 부위별 단면형상이 상이할 경우 외부금형을 통하여 주어지는 외력만으로는 파이프의 급격한 형태변화시 주어지는 심한 뒤틀림이나 주름등은 전혀 방지해 줄 수가 없어 좌우완전한 대칭을 이룰수가 없게 된다.

이와 같이 빔이 좌우완전한 대칭을 이루지 못할 경우 제품별 불균일한 스프링강성값으로 품질저하를 가져오게 되고 또 빔 양측에 용접형성되는 트레일링암의 위치가 틀어져 차체와 타이어휠간의 조립을 어렵게 하는 불량이 발생되며, 차량의 선회시 균일한 비틀림이 주어질 수가 없어 핸들의 조정성능이 떨어질 뿐 아니라 어느 일측으로 편중된 강한 비틀림으로 내구수명이 떨어지게 되므로 빔의 제조시에는 전혀 이용될 수가 없는 것이다.

따라서 토션빔의 빔과 같이 부위별 단면형상이 상이하고 또 뒤틀림이나 주름발생없이 좌우완전한 대칭이 요구되는 제품의 제조시 파이프가 이용될 경우 이제껏 고전적인 2차이상의 다단공정을 통한 점차적인 성형으로 완제품을 얻도록 하므로서 추가적인 금형의 제작비용과 제조공정수의 증가로 생산성저하를 가져오게 되고 또 제조단가의 상승으로 제품의 가격경쟁력이 떨어지게 되는 등의 문제점들이 지적되고 있는 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점들을 감안하여 원통형 파이프 를 이용한 빔의 제조시 단공정으로도 뒤틀림이나 주름없이 좌우완전한 대칭을 이루도록 제작해 줄 수가 있는 토션빔의 빔 제조장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 빔 제조장치는 얻고자 하는 토션빔의 빔이 갖는 단면형상을 기준으로 볼 때 중앙부에 갖는 "U"형 내지는 "V"형단면부 및 사각단면부와의 사이에 갖는 연장단면부의 성형을 담당하는 상,하금형과, 상기 상,하금형 양측에 독립적으로 작동하도록 설치되며 상,하금형에 의한 성형에 앞서 양측의 사각단면부를 성형하는 상,하패드금형과, 상기 상,하패드금형을 통한 사각단면부의 성형후 정지상태에서 파이프의 양측 내부에 진입하여 상,하금형에 의한 가압성형시 사각단면부와 연장단면부의 내부형태유지를 담당하는 좌우캠으로 구성함을 특징으로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일부단면구성도로서, 본 발명은 프레스기에 장착되는 상,하금형(2)(4)과, 상기 상,하금형 양측에 각기 상,하금형(2)(4)을 연결하는 금형틀로부터 유압실린더(6)(8)에 의해 작동하도록 설치되는 상,하패드금형(10)(12)과, 공급된 파이프(14)의 양측으로부터 유압실린더(16)의 작동으로 파이프(A)내에 진입되는 좌우캠(20)으로 구성된다.

상기에서 상,하금형(2)(4)은 얻고자 하는 빔(24)의 단면형상을 기준으로 볼 때 빔 중앙부에 갖는 "U"형 내지는 "V"형 단면부(24a) 및 상기 "U"형 내지는 "V"형 단면부와 양측의 사각단면부(24b)를 연장하는 연장단면부(24c)의 성형을 담당할 수 있는 길이와 형태로서, 고정된 하부금형(4)으로부터 상부금형(2)의 움직임으로 성 형이 이루어지도록 구성된다.

또한 하부금형(4)은 그 끝단이 금형의 일부를 담당할 수 있는 형태로서 가압성형된 빔(24)의 탈형을 원활하게 하는 두개이상의 밀대(26)를 좌우균형된 위치에 유압실린더(28)등과 같이 큰 힘에 의해 출몰하도록 설치되며 그 최대돌출폭은 하부금형(4) 및 작동전 하부패드금형(12)이 갖는 돌출폭에 비해 크게 하여 초기공급된 파이프(14)가 밀대(26)상에 공급되게 하는 것이 바람직하다.

한편 좌우 캠(20)은 각각 얻고자 하는 빔(24)의 사각단면부(24b)와 연장단면부(24c)가 갖는 내면형상과 같은 형상으로서 상,하금형(2)(4)에 의한 파이프(14)의 성형시 상기 파이프(14)가 갖는 좌우중심선 상에 위치하도록 설치되는데, 주어진 위치에 미리 대기하도록 할 수도 있고 또 상부금형과 움직임을 같이 하도록 할 수도 있을 것이다.

본 발명은 공급된 원통형 파이프(14)를 단공정으로 가압성형하여 부위별 단면형상이 상이한 토션빔(A)의 빔(24)을 얻을 수 있도록 한 것이나, 순차적인 작동이 이루어지도록 하는 것으로 만족한 결과를 얻게 되는데 이러한 순차적인 작동은 제어기를 통한 간단한 제어로 만족할 수가 있게 된다.

빔(24)의 성형은 상,하금형(2)(4) 사이에 원통형 파이프(14)를 공급해 주는 것으로 시작되는데 이때 원통형 파이프(14)는 하부금형(4)이 갖는 밀대(26)의 성형홈 상에 안치되어 상시 일정하고 안정된 자세를 취하게 된다.

파이프(14)의 공급후에는 유압실린더(6)(8)에 의한 상,하패드금형(10)(12)의 작동으로 파이프(14)의 양측부를 단면사각형상으로 가압성형해 주게 되고, 상,하패 드금형(10)(12)이 서로 접촉하는 성형완료시점이 되면 파이프(14)는 밀대(26)의 후퇴로 하부금형(4) 상에 안치되어 양측 캠(20)과 같은 중심선 상에 위치하게 되며, 이상태에서 모든 작동은 일시정지되고, 양측에 갖는 캠(20)이 유압실린더(16)에 의한 작동으로 파이프(14)의 양측 내부로 진입하게 된다.

파이프(14)에 대한 캠(20)의 완전한 진입시 파이프(14)는 상,하패드금형(10)(12)과 캠(20)이 좌우에서 견고히 지지고정해 주게 되고, 이후 상부금형(2)의 움직임으로 기성형된 양측의 사각단면부(24b)를 제외한 나머지 부분을 가압성형해 주게 된다.

상부금형(2)의 움직임에 의한 가압성형은 상기 상부금형의 가압력으로 파이프(14) 중앙부의 내측 표면이 접촉하여 얻고자 하는 "U"형 내지는 "V"형단면을 이루기까지 계속되는데 이과정에서 기성형된 사각단면부(24b)와 연장단면부(24c)는 외부금형에 의한 외력으로 급격한 형태변화가 주어지게 되나 상부금형(2)의 최대움직임에 의한 성형완료시점이 되면 사각단면부와 연장단면부의 내면은 그 내부에 삽입된 캠(20)과의 접촉으로 뒤틀림이나 주름없이 상기 캠(20)을 통하여 주어지는 완전한 형상을 이루게 되므로 좌우대칭된 형상을 갖게 된다.

성형완료후 상부금형(2)은 상승하게 되고, 상,하패드금형(10)(12)이 벌어지기 앞서 일시정지상태에서 캠(20)은 후퇴하여 성형된 빔(24)으로부터 이탈하게 되고, 뒤이어 상,하패드금형(10)(12)이 후퇴하고 하부금형(4)이 갖는 밀대(26)의 작동으로 빔(24)이 탈형되게 하는 것으로 작업완료되어 좌우대칭된 완전한 형상의 빔(24)을 얻게 된다.

그리고 본 발명은 자동차 후륜 현가계의 토션빔을 구성하는 빔의 제조시를 예로서 설명하고 있으나, 이러한 빔과 같이 파이프를 가압성형하여 복합 단면구조의 제품을 얻도록 하는 데에는 모두 이용될 수가 있는바, 그 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 당업자에 의해 다양하게 실시될 가능성이 있는 것이면 모두 동일기술범주 내에 속하는 것임은 자명하다 할 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 부위별 단면형상이 상이한 토션빔의 빔 성형시 단공정으로도 뒤틀림이나 주름없이 좌우완전한 대칭을 이룰 수 있도록 성형제작해 줄 수가 있어 필요로 하는 금형수와 제조공정수가 줄어든만큼 현저한 생산성 향상을 가져올 수가 있고 또 제품의 가격경쟁력에서 우위를 점할 수가 있는 등의 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 프레스기에 장착되며 파이프를 이용하여 얻고자 하는 빔의 단면형상을 기준으로 중앙부의 "U"형 내지는 "V"형 단면부 및 상기 단면부와 양측의 사각단면부 사이에 갖는 연장단면부의 성형을 담당하는 상,하금형과;

   상기 상,하금형 양측에 유압실린더에 의해 독립적인 작동이 가능하도록 설치되며 사각단면부의 성형을 담당하는 상,하패드금형과;

   파이프의 성형시 갖는 양측 중심선 상에 유압실린더에 의해 작동하도록 설치되며 파이프의 양측 내부에 삽입되어 빔의 내면형상유지를 담당하는 좌우캠과;

   이들을 제어하는 제어부로 구성함을 특징으로 하는 자동차 후륜 현가계용 토션빔의 빔 제조장치.
2. 청구항 1에 있어서, 좌우캠은 각각 빔의 사각단면부와 연장단면부의 내면형상과 같은 외형을 갖도록 구성함을 특징으로 하는 자동차 후륜 현가계용 토션빔의 빔 제조장치.

Images