KR100591261B1 - method for forming torsion beam and apparatus for forming tortion beam - Google Patents

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Abstract

본 발명은 토션 빔식 현가 장치의 토션빔 성형방법 및 토션빔 성형장치에 관한 것으로서, U자형의 속이 빈 개방고리 단면을 갖는 토션빔을 성형하는 방법에 있어서, (a) 소정두께의 원형 단면 파이프(P)를 하부금형의 중앙부(48)의 상면에 놓고, 상부금형(40)의 중앙에 위치한 상부펀치(44)로 고정하는 단계, (b) 측면금형(52, 52')을 하부펀치(46)의 측면에 접촉시키고, 상부금형 본체(40)와 상부펀치(44)를 하강시켜 상기 파이프(P)를 타원형으로 성형하는 단계, (c) 상기 파이프(P)의 양끝단을 피딩펀치(56, 56')로 밀봉하고, 피딩펀치의 중앙에 형성된 구멍을 통해 유체를 주입하여 상기 파이프(P)에 내압을 가하는 단계, (d) 상부펀치(44)를 하강시킴과 동시에 하부펀치(46)를 상승시키는 단계를 포함하되, 상기 상부펀치(44)는 U자형 개방고리의 안쪽면의 U자형에 대응하는 U자형 볼록부를 가지며, 상기 하부금형의 중앙부(48)의 상면은 U자형 개방고리의 바깥면의 U자형 볼록부에 대응하는 오목부를 갖고, 상기 하부펀치(46)의 상부측면은 상기 중앙부(48)의 오목부와 연결되어 U자형 개방고리의 바깥면을 성형하도록 부분적인 U자형 오목부를 형성하는, U자형의 개방고리 단면을 갖는 토션빔을 성형하는 방법 및 이러한 토션빔을 성형하는 장치에 관한 것이다. 본 발명에서 토션 빔(24)의 성형은 파이프 내부에 고압의 유체를 공급하고 동시에 금형을 작동시켜 이루어지므로, 토션 빔 액슬에 반드시 함께 조립되는 토션바와 보강재가 없이도 높은 비틀림 강성과 벤딩 강성 및 내구 강도를 얻을 수 있어, 부품수를 감소할 수 있을 뿐만 아 니라 중량 저감의 효과를 얻을 수 있고 토션빔의 성형공정을 단순화하여 성형을 용이하게 할 수 있다. The present invention relates to a torsion beam forming method and a torsion beam forming apparatus of a torsion beam suspension device, comprising: (a) a circular cross-section pipe having a predetermined thickness P) is placed on the upper surface of the central portion 48 of the lower mold, and fixed with the upper punch 44 located in the center of the upper mold 40, (b) the side molds 52, 52 'are lower punch 46 A lower side of the upper mold body 40 and the upper punch 44 to form the pipe P into an oval shape, and (c) both ends of the pipe P are fed to the feeding punch 56. 56 '), and injecting fluid through a hole formed in the center of the feeding punch to apply internal pressure to the pipe P, (d) lowering the upper punch 44 and at the same time the lower punch 46 Including the step of raising, wherein the upper punch 44 corresponds to the U-shape of the inner surface of the U-shaped opening ring It has a U-shaped convex portion, the upper surface of the central portion 48 of the lower mold has a concave portion corresponding to the U-shaped convex portion of the outer surface of the U-shaped opening ring, the upper side surface of the lower punch 46 is the central portion 48 And a device for forming a torsion beam having a U-shaped open ring cross section, which is connected to a recess of a shape so as to form a partial U-shaped recess to form an outer surface of the U-shaped open ring. will be. In the present invention, the shaping of the torsion beam 24 is performed by supplying a high pressure fluid to the inside of the pipe and simultaneously operating the mold, so that the high torsional rigidity, the bending rigidity and the endurance strength are not required without the torsion bar and the reinforcement that are necessarily assembled together in the torsion beam axle. In addition, the number of parts can be reduced, the weight reduction effect can be obtained, and the molding process of the torsion beam can be simplified to facilitate molding.

Description

토션 빔식 현가장치의 토션빔 성형방법 및 토션빔 성형장치 {method for forming torsion beam and apparatus for forming tortion beam} Torsion beam forming method and torsion beam forming apparatus of torsion beam suspension device {method for forming torsion beam and apparatus for forming tortion beam}

도1은 일반적인 토션 빔식 현가장치를 나타내는 사시도,1 is a perspective view showing a conventional torsion beam suspension device;

도2는 본 발명에 의한 토션 빔식 현가장치의 토션 빔 액슬을 나타내는 사시도,2 is a perspective view showing a torsion beam axle of a torsion beam suspension according to the present invention;

도3은 도2의 토션 빔을 나타내는 사시도,3 is a perspective view illustrating the torsion beam of FIG. 2;

도4는 도3에서 화살표 A-A선에 따른 단면도,4 is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. 3;

도5는 도3에서 화살표 B-B선에 따른 단면도,5 is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG. 3;

도6은 도3에서 화살표 C-C선에 따른 단면도,6 is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG.

도7은 본 발명에 의한 토션 빔식 현가장치의 토션 빔을 성형하는 상태도이다. 7 is a state diagram for shaping a torsion beam of the torsion beam suspension device according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

22, 22` : 트레일링 아암 24 : 토션 빔22, 22`: trailing arm 24: torsion beam

26, 26` : 조인트 28, 28' : 스핀들 브라켓26, 26`: Joint 28, 28 ': Spindle bracket

32, 32' : 스프링 시트 32, 32 ': spring seat

본 발명은 토션 빔식 현가장치의 토션빔 성형방법 및 토션빔 성형장치에 관한 것이다.The present invention relates to a torsion beam forming method and a torsion beam forming apparatus of a torsion beam suspension system.

자동차의 현가장치는 차체와 바퀴를 연결하는 장치로서, 주행중 노면으로부터 받는 충격이나 진동을 흡수하여 승차감과 자동차의 안정성을 향상시키는 장치이다. 이러한 현가장치는 크게 좌우의 바퀴를 차축으로 연결한 일체식과 좌우 바퀴가 따로 작동하는 독립식으로 구분되며, 노면으로부터의 충격을 흡수하는 스프링과, 스프링의 자유진동을 억제하여 승차감을 향상시키는 쇽 업쇼버(shock absorber) 및 바퀴의 작동을 제어하는 암이나 링크 등으로 구성된다. Suspension of a vehicle is a device that connects the vehicle body and the wheel, and absorbs the shock or vibration received from the road surface while driving to improve the ride comfort and stability of the vehicle. These suspensions are largely divided into one-piece in which the left and right wheels are connected to the axle and the independent type in which the left and right wheels operate separately. It consists of a shock absorber and an arm or a link that controls the operation of the wheel.

이중에서 일체식과 독립식의 절충형인 토션 빔식 현가장치는 좌우의 트레일링 아암을 토션 빔 또는 크로스 빔이라 불리는 한 개의 부재로 결합한 것으로서, 스트럿트 식이나 더블 윗시본식에 비해 링크 길이가 길고 또한 요동축이 되는 러버부쉬의 수가 적은 특징이 있으며 서스펜션 스트로크 때의 프릭션 히스테리시스(friction hysteresis)가 적고 수준 높은 매끄러운 승차감을 만들 수 있고, 단순한 부품으로 인하여 설계 성능 영역이 높지 않음에도 불구하고 낮은 생산 단가와 낮은 질량에 비해 상대적으로 높은 주행 안정성으로 수십년에 걸쳐서 주로 경차 및 준준형 후륜현가장치에 사용되어 왔다.The integrated and independent torsion beam suspension is a combination of left and right trailing arms in one piece called torsion beam or cross beam, which has longer link length and oscillation shaft than strut or double upper body. It has a low number of rubber bushes, low friction hysteresis in suspension stroke, high level of smooth ride, and low production cost and low price, even though the design performance range is not high due to simple components. It has been used in light and quasi-rear suspensions for decades with relatively high running stability relative to mass.

종래 토션 빔식 현가장치는 도1에 도시한 바와 같이, 좌, 우 한쌍의 트레일링 아암(2, 2')이 토션 빔(4)에 의해 연결되고, 상기 트레일링 아암(2, 2`)의 앞단부는 러버부쉬를 가진 조인트(6, 6`)에 의해 차체(도시안됨)를 피봇식으로 지지하 며, 상기 트레일링 아암(2, 2')의 뒷단부에는 휠(8, 8`)이 결합된 구조이다. 또한, 상기 트레일링 아암(2, 2')과 차체 사이에는 현가 스프링(10. 10`)이 설치되고, 상기 트레일링 아암(2, 2')의 뒷단부에는 쇽업소버(12, 12`)가 연결되어 있다.In the conventional torsion beam suspension device, as shown in FIG. 1, a pair of left and right trailing arms 2 and 2 'are connected by the torsion beam 4, and the trailing arms 2 and 2' are separated from each other. The front end pivotally supports the car body (not shown) by the joints 6 and 6` with the rubber bush, and the wheels 8 and 8` are provided at the rear end of the trailing arms 2 and 2 '. It is a combined structure. In addition, a suspension spring (10.10 ') is provided between the trailing arms (2, 2') and the vehicle body, and shock absorbers (12, 12 ') are provided at the rear end of the trailing arms (2, 2'). Is connected.

이와 같이 구성된 토션 빔식 현가장치는 토션 빔(4)의 토션 변형 특성으로 인하여 휠(8, 8`)의 변형이 이루어지는 특징이 있으며, 토션 변형 및 트레일링 아암의 위치 및 부싱 특성에 의해 범프(bump)시 토우인(toe-in : 바퀴를 윗쪽에서 내려다 본 경우에 양 바퀴의 앞쪽 사이거리가 뒤쪽 사이거리보다 작은 상태)으로 유도가 가능한 특징이 있다.The torsion beam suspension configured as described above is characterized in that the wheels 8 and 8` are deformed due to the torsional deformation characteristics of the torsion beam 4, and the torsion beam suspension and the position of the trailing arm and the bushing characteristics are bumped. Toe-in: When looking down from the top of the wheel, the distance between the front of the two wheels is smaller than the rear distance.

토션 빔식 현가장치에서, 트레일링 아암과 토션 빔은 용접으로 연결되는 데, 이를 '토션 빔 액슬'이라 한다. 상기 토션 빔 액슬은 좌/우 휠이 서로 역방향으로 스트로크 했을 때에는 일부분 혹은 전부가 비틀어지게 되며 이 비틀림은 현가장치에 크게 영향을 미치며 차량 성능을 좌우하는 중요한 인자가 되는데 이를 적극적으로 서스펜션 기능에 이용한다. 따라서, 토션 빔은 차량 롤링 시 이에 대한 높은 비틀림 강성과 차량 선회 시 타이어를 통하여 유입되는 횡력에 대한 벤딩 강성을 가져야 한다.In a torsion beam suspension, the trailing arm and the torsion beam are connected by welding, which is called a 'torsion beam axle'. The torsion beam axle is partially or completely twisted when the left and right wheels stroke in the opposite direction, and this torsion greatly affects the suspension system and is an important factor in determining the vehicle performance, which is actively used for the suspension function. Therefore, the torsion beam must have a high torsional rigidity against it when rolling the vehicle and a bending rigidity against the lateral force introduced through the tire when the vehicle is turning.

그런데, 종래 토션 빔은 도1에 도시한 바와 같이 4 ~ 5 mm 정도의 두꺼운 철판을 이용하여 ⊃, ∧, ∩자 등의 단면(개방형 단면)으로 프레스 성형하여 제조한 빔으로 되어 있다. 이와 같은 종래의 토션 빔은 비틀림 강성이나 벤딩 강성 및 내구강도가 부족하므로, 비틀림 강성이나 벤딩 강성을 만족시키기 위한 토션바와 내 구강도를 만족시키기 위한 보강재를 토션빔에 별도로 용접하게 된다. By the way, the conventional torsion beam is a beam manufactured by press-molding the cross section (open cross section), such as X, Y, and U, using a thick iron plate of about 4-5 mm as shown in FIG. Since the conventional torsion beam lacks the torsional rigidity, the bending rigidity, and the oral cavity, the torsion bar for satisfying the torsional rigidity or the bending rigidity and the reinforcing material for satisfying the oral cavity are separately welded to the torsion beam.

그러나, 이런 형태의 종래의 토션 빔은 부품수 증가에 따른 조립공수가 늘어나고 제품 중량이 증가한다는 문제점이 있었다.However, this type of conventional torsion beam has a problem in that the number of assembly increases according to the increase in the number of parts and the weight of the product increases.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 토션바나 보강재와 같은 추가부품의 결합 없이도 높은 비틀림 강성과 벤딩강성 및 내구 강도를 얻을 수 있는 토션 빔식 현가장치의 토션빔 성형방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and provides a torsion beam forming method of a torsion beam suspension device that can obtain high torsional rigidity, bending stiffness, and endurance strength without combining additional parts such as torsion bars or reinforcement materials. have.

본 발명의 다른 목적은 토션 빔을 용이하게 성형할 수 있는 토션 빔식 현가장치의 토션빔 성형방법을 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a torsion beam forming method of a torsion beam suspension device capable of easily forming a torsion beam.

본 발명의 다른 목적은 토션 빔을 용이하게 성형할 수 있는 토션 빔 성형장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a torsion beam forming apparatus that can easily form a torsion beam.

상기 본 발명에 의한 토션 빔식 현가장치는, 좌, 우 한쌍의 트레일링 아암이 토션 빔에 의해 연결되고, 상기 트레일링 아암의 앞단부가 조인트에 의해 차체를 마운팅하는 토션 빔식 현가장치에 있어서, 상기 토션 빔은, 소정 두께의 파이프가 전 길이에 걸쳐 가압 성형되어 이루어지되, 그 양단부의 소정구간은 속이 빈 타원형 단면이고, 그 중앙부의 소정구간은 속이 빈 개방고리 단면이며, 그 중앙부과 양단부 사이의 소정구간은 상기 중앙부 보다 내부 공간이 큰 개방고리 단면으로 되어 있는 것을 특징으로 한다.The torsion beam suspension according to the present invention is a torsion beam suspension device, in which a pair of left and right trailing arms are connected by a torsion beam, and the front end of the trailing arm mounts the vehicle body by a joint. The beam is formed by pressing a pipe of a predetermined thickness over the entire length, and a predetermined section at both ends is a hollow oval cross section, and a predetermined section at the center is a hollow open ring section, and a predetermined distance between the center and both ends. The section is characterized in that the open ring cross section is larger than the central portion of the inner space.

상기 토션 빔의 개방고리는, 도7의 (a,b,c)와 같이 원형 파이프를 하부 금형(42)의 중앙부(48)에 얹고, 상부금형(40)의 상부펀치(44)로 파이프를 고정한 후, 도7(e)와 같이 피딩펀치(56,56')로 파이프의 양끝단을 고정한 다음에 피딩펀치(56,56')의 중앙에 있는 구멍(57)을 통해 유체를 주입하여 파이프 내부 벽면을 가압한 후, 상부금형(40)과 상부펀치(44), 측면금형(52,52') 및 하부펀치(46)와 중앙부(48)를 순차적으로 작동시켜 성형한다.The opening ring of the torsion beam, as shown in Fig. 7 (a, b, c) is a circular pipe on the center 48 of the lower mold 42, the pipe by the upper punch 44 of the upper mold 40 After fixing, both ends of the pipe are fixed by the feeding punches 56 and 56 'as shown in FIG. 7 (e), and then the fluid is injected through the hole 57 in the center of the feeding punches 56 and 56'. After pressurizing the inner wall, the upper mold 40, the upper punch 44, the side mold (52, 52 ') and the lower punch 46 and the central portion 48 is formed by operating in sequence.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

도2에 도시한 바와 같이, 좌, 우 한쌍의 트레일링 아암(22, 22')이 토션 빔(24)에 의해 연결되고, 상기 트레일링 아암(22, 22`)의 앞단부는 러버부쉬을 가진 조인트(26, 26`)에 의해 차체(도시안됨)를 피봇식으로 지지하며, 상기 트레일링 아암(22, 22')의 뒷단부에는 휠이 결합되도록 스핀들 브라켓(28, 28')이 용착되며, 상기 트레일링 아암(22, 22')에서 상기 조인트와 상기 스핀들 브라켓 사이 부분에는 현가 스프링이 장착되도록 스프링 시트(32, 32')가 용착되어 있다. 그리고, 휠, 현가 스프링, 쇽업소버 등의 구성은 도1의 구성과 동일하다.As shown in Fig. 2, a pair of left and right trailing arms 22 and 22 'are connected by a torsion beam 24, and the front ends of the trailing arms 22 and 22' are jointed with rubber bushes. (26, 26 ') pivotally supports the vehicle body (not shown), and the spindle brackets 28, 28' are welded to the rear ends of the trailing arms 22, 22 'to engage the wheels, Spring seats 32, 32 'are welded on the trailing arms 22, 22' between the joint and the spindle bracket so that suspension springs are mounted. The wheels, suspension springs, shock absorbers, and the like are the same as those in FIG.

상기 트레일링 아암(22, 22')은 구부려진 파이프 형태로 되어 있다.The trailing arms 22, 22 'are in the form of curved pipes.

상기 토션 빔(24)은, 소정 두께의 파이프가 전 길이에 걸쳐 가압 성형되어 이루어지는데, 도3의 사시도와 도4 내지 도6의 단면도로 표시한 바와 같이 그 양단부의 소정구간(c)은 속이 빈 타원형(또는 베개형) 단면(도6)이고, 그 중앙부의 소정구간(a)은 속이 빈 개방고리 단면(도4)이며, 그 중앙부과 양단부 사이의 소정구간(b)은 상기 중앙부보다 내부 공간이 큰 개방고리 단면(도5)으로 된 튜블러(tubular) 토션 빔이다.The torsion beam 24 is formed by pressure-molding a pipe having a predetermined thickness over its entire length. As shown in the perspective view of FIG. 3 and the cross-sectional views of FIGS. It is an empty oval (or pillow-shaped) cross section (Fig. 6), and a predetermined section (a) at the center thereof is a hollow open ring cross section (Fig. 4), and a predetermined section (b) between the central section and both ends is more inside than the central section. It is a tubular torsion beam having a large open ring cross section (Fig. 5).

도4 및 도5에 도시한 개방고리 단면은 소정 두께의 외측부(24a)와 내측부(24b)를 가진 단면형상으로서, ∧, ∩등의 다양한 형태로 이루어 질 수 있 다. 이러한 단면형상은 큰 단면 2차 모멘트와 극관성모멘트를 가지게 되어 높은 벤딩 강성과 비틀림 강성을 가지게 된다.4 and 5 are cross-sectional shapes having an outer portion 24a and an inner portion 24b having a predetermined thickness, and may be formed in various forms such as ∧ and ∩. This cross-sectional shape has a large cross-sectional secondary moment and an inertia moment, and thus has high bending rigidity and torsional rigidity.

상기 토션 빔(24)은 양단은 상기 트레일링 아암(22, 22')의 외주면에 밀착하여 용착되도록 파여서 가공된다.Both ends of the torsion beam 24 are drilled to be welded in close contact with the outer circumferential surfaces of the trailing arms 22 and 22 '.

상기 스프링 시트(32, 32')는, 그 일단부(32a, 32'a)는 상기 토션 빔(24)의 b, c 구간(도3에 표시)의 상 외면에 용착되어 있고, 그 타단부는 상기 트레일링 아암(22, 22')의 스핀들 브라켓 측에 용착되어 있다. One end portion 32a, 32'a of the spring sheet 32, 32 'is welded to the upper outer surface of the b and c sections (shown in FIG. 3) of the torsion beam 24, and the other end thereof. Is deposited on the spindle bracket side of the trailing arms 22, 22 '.

상기 튜블러 토션 빔(24)은 종래 토션 빔과 보강재 및 토션 바가 지지하던 하중을 단독으로 지지할 수 있도록 충분한 자체 강도를 가지며 피로한도가 높은 재질로 되어 있다. 따라서 튜블러 토션 빔(24)의 항복강도 및 인장강도가 높아 제품의 성형이 어려우므로 도7의 (a) 내지 (e)에 도시한 바와 같은 파이프 내부에 유체를 주입하여 내부 벽면을 가압한 후 성형한다.The tubular torsion beam 24 is made of a material having a high fatigue limit and sufficient strength so as to independently support the load supported by the conventional torsion beam, the reinforcement and the torsion bar. Therefore, since the yield strength and tensile strength of the tubular torsion beam 24 are high, it is difficult to form the product, and then pressurizes the inner wall by injecting fluid into the pipe as shown in FIGS. 7A to 7E. Mold.

먼저, 파이프(P)를 하부금형(42)의 중앙부위를 구성하며 상부가 U자형으로 오목하게 파인 중앙부(48)에 안착시킨다. 상기 중앙부(48)의 상부면에 형성된 오목부는 개방고리의 U자형 외관과 일치한다. 다음에, 상부금형(40)의 상부펀치(44)로 파이프(P)를 고정한다. 상부펀치(44)는 개방고리의 U자형 내부를 성형하기 위하여 볼록한 형상을 하고 있으며, 상부금형(40) 본체의 중심부에 형성된 슬릇에 삽입되어 상부금형(40)이 하강할 때 같이 하강하도록 돌출부(45)가 형성되어있다. First, the pipe P forms a central portion of the lower mold 42 and is seated on the central portion 48 whose upper portion is concavely recessed in a U shape. The recess formed in the upper surface of the central portion 48 corresponds to the U-shaped appearance of the open ring. Next, the pipe P is fixed with the upper punch 44 of the upper mold 40. The upper punch 44 has a convex shape in order to mold the U-shaped interior of the open ring, and is inserted into a bowl formed at the center of the upper mold 40 body so that the lower protrusion 40 descends as the upper mold 40 descends. 45) are formed.

다음에, 측면금형(52, 52')을 이동시켜 하부금형(42)의 하부펀치(46)의 측면에 밀착시킨 후, 상부 금형(40)본체를 아래로 가압하여 하강시키면, 도7(b)와 같이, 원형 파이프가 타원형으로 성형된다. 도3의 c구간 성형은 이 단계에서 마무리 된다. 이 경우 타원의 높이(타원의 제일 작은 직경)는 원형 파이프 직경의 0.5 내지 0.7 배가 적당하다. 도7(b)와 같이, 상부금형(40)본체의 내부 홈의 곡면(47), 상부펀치(44)의 볼록부, 측면금형(52)의 내측면, 하부펀치(46)의 상면 및 하부금형(42)의 중앙부(48)의 상면은 각각 타원형을 성형하기 위하여 사용되며, 타원형을 정의한다. 도7(b)와 같이 측면금형(52, 52')의 상부면은 상부금형(40)의 하부에 형성된 홈(49)에 정합하며, 이에 의해 측면금형(52, 52')은 벌어지지 않도록 고정된다. 이렇게 U자형 개방고리를 형성하기에 앞서 파이프를 타원으로 성형함으로써 파손부가 없는 개방고리를 형성하는 것이 가능하다. Next, the side molds 52 and 52 'are moved to be in close contact with the side surface of the lower punch 46 of the lower mold 42, and then the upper mold 40 is pushed down to lower the body. The circular pipe is shaped into an oval. Section c forming in Fig. 3 is finished at this stage. In this case, the height of the ellipse (the smallest diameter of the ellipse) is appropriately 0.5 to 0.7 times the diameter of the circular pipe. As shown in Fig. 7 (b), the curved surface 47 of the inner groove of the upper mold 40 main body, the convex portion of the upper punch 44, the inner surface of the side mold 52, the upper and lower surfaces of the lower punch 46 are formed. The top surface of the central portion 48 of the mold 42 is used to form an ellipse, respectively, and defines an ellipse. As shown in Figure 7 (b), the upper surface of the side mold (52, 52 ') is matched with the groove 49 formed in the lower portion of the upper mold 40, whereby the side mold (52, 52') so as not to open It is fixed. Thus, before forming the U-shaped open ring, it is possible to form an open ring without breakage by molding the pipe into an ellipse.

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이어, 파이프(P)의 양끝단을 도7(e)와 같이, 피딩펀치(56,56')로 고정한 후 피딩펀치의 중앙에 있는 구멍(57)을 통해 유체를 주입하여 파이프의 내면을 가압한다. 상기 유체는 비압축성 유체이며, 물, 오일 등이 사용될 수 있다. 파이프의 내압은 파이프의 재질 및 두께에 따라서 조절하며, 4MPA 내지 12MPA가 적당하다. 파이프의 성형이 진행함에 따라 파이프의 내부 공간이 변하므로 유체를 공급하는 라인 중에 서보 밸브(도시되지 않음)를 설치하고 이를 통해 성형과정 동안에 파이프의 내압을 일정하게 유지시키는 것이 중요하다. 이렇게 하면, 아래와 같이 상부펀치(44) 및 하부펀치(46)에 의한 성형시 파이프의 성형부가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
다음에 하부펀치(46)의 중앙부위로 위치된 중앙부(48), 측면금형(52, 52') 및 상부금형(40)본체를 고정하고, 파이프 양끝단의 피딩펀치(56, 56')를 양끝단에서 파이프 중앙부로 축방향으로 가압한 상태에서, 상부펀치(44)를 하강시키고 동시에 하부 펀치(46)을 상승시켜 토션 빔의 외측부(24a) 및 내측부(24b)를 성형한다. 하부펀치(46)의 상부측면은 U자형의 외부에 대응하는 형상을 하고 있으며, 중앙부(48)의 상면과 연결되어 완전한 U자를 형성한다. 피딩펀치(56, 56')는 축방향으로 가압하는 것에 의해 파손부가 없는 U자형 개방고리를 성형하는 것이 가능하며, 특히, 도3에서 각 구간 a, b, c의 연결부가 매끈하게 형성된다.
예를 들어, 직경 90mm 및 길이 1,100mm의 파이프를 사용하여 시험한 결과, 이러한 피딩펀치(56, 56')의 축방향 가압 및 파이프 내부의 유체에 의한 가압에 의해 도7의 단계(c)의 완료 후에 파이프의 길이가 12mm 줄어들었다. 성형시에 피딩펀치(56, 56')는 축방향으로만 가압되고, 축방향의 상하좌우로는 움직이지 않도록 고정되어야 한다. 상부펀치(44) 및 하부펀치(46)는 각각 도3의 구간 a, b, c를 한 번에 성형할 수 있도록 일체형으로 되어 있는 것일 수 있다.
Then, both ends of the pipe P are fixed with the feeding punches 56 and 56 ', as shown in Fig. 7E, and then fluid is injected through the hole 57 in the center of the feeding punch to pressurize the inner surface of the pipe. do. The fluid is an incompressible fluid, and water, oil, and the like can be used. The internal pressure of the pipe is adjusted according to the material and thickness of the pipe, and 4MPA to 12MPA is suitable. Since the inner space of the pipe changes as the forming of the pipe proceeds, it is important to install a servovalve (not shown) in the line for supplying the fluid to thereby maintain the internal pressure of the pipe during the forming process. In this case, it is possible to prevent the molded part of the pipe from being broken during the molding by the upper punch 44 and the lower punch 46 as follows.
Next, the central part 48, the side molds 52 and 52 'and the upper mold 40 body, which are positioned at the center of the lower punch 46, are fixed, and the feeding punches 56 and 56' at both ends of the pipe are fixed at both ends. At the stage, the upper punch 44 is lowered and the lower punch 46 is raised at the same time in the axial direction to the pipe center to form the outer portion 24a and the inner portion 24b of the torsion beam. The upper side surface of the lower punch 46 has a shape corresponding to the outside of the U-shape, and is connected to the upper surface of the central portion 48 to form a complete U-shape. The feeding punches 56 and 56 'can be formed into a U-shaped open ring without any breakage by pressing in the axial direction. In particular, in Fig. 3, the connecting portions of the sections a, b and c are smoothly formed.
For example, as a result of testing using a pipe having a diameter of 90 mm and a length of 1,100 mm, the axial pressurization of such feeding punches 56 and 56 'and the pressurization by the fluid inside the pipe resulted in the step (c) of FIG. After completion the length of the pipe was reduced by 12 mm. During molding, the feeding punches 56 and 56 'are pressurized only in the axial direction and should be fixed so as not to move up, down, left, and right in the axial direction. The upper punch 44 and the lower punch 46 may be integrally formed to form sections a, b, and c of FIG. 3 at one time.

도7(d)는 도7(a), (b), (c)의 성형과정을 모두 도시한 것이며, 화살표는 각 금형에 가해지는 힘을 표시한다. 도7(c)의 완료 후에 상부펀치(44)는 상부로 제거되고, 하부펀치(46)는 아래로 후퇴한다. 이 경우 상부금형 본체의 곡선부(47) 및 하부금형의 중앙부(48)은 리젝터의 역할을 하여, 성형된 U자형 파이프가 용이하게 금형으로부터 분리된다.Fig. 7 (d) shows all the molding processes of Figs. 7 (a), (b) and (c), and arrows indicate the force applied to each mold. After completion of Fig. 7 (c), the upper punch 44 is removed to the top, and the lower punch 46 is retracted downward. In this case, the curved portion 47 of the upper mold body and the central portion 48 of the lower mold serve as a rejector so that the formed U-shaped pipe is easily separated from the mold.

본 발명에 의한 토션빔 성형방법에 의하면, 토션 빔을 속이 빈 공간을 가진 개방고리 형태 및 타원형 단면을 가진 튜블러(tubular) 토션 빔으로 대체함으로써 토션 빔이 큰 단면 2차 모멘트와 극관성모멘트를 가지게 되어 높은 벤딩 강성과 비 틀림 강성을 가지게 된다. 따라서, 종래 토션 빔 액슬에 반드시 함께 조립되는 토션바와 보강재가 없이도 높은 비틀림 강성과 벤딩강성 및 내구 강도를 얻을 수 있으므로, 부품수를 감소할 수 있을 뿐만 아니라 중량 저감의 효과를 얻을 수 있다. According to the torsion beam shaping method according to the present invention, by replacing the torsion beam with a tubular torsion beam having an open ring shape and an elliptical cross section having a hollow space, the torsion beam has a large cross section secondary moment and polar moment of inertia. It has high bending stiffness and non- rigidity stiffness. Therefore, high torsional rigidity, bending rigidity, and endurance strength can be obtained without the torsion bar and the reinforcement that are necessarily assembled together in the conventional torsion beam axle, thereby reducing the number of parts and reducing the weight.

그리고, 토션빔은 전술한 성형방법 및 성형장치에 의해 한 번의 연속적인 공정으로 완전하게 성형될 수 있고 특히, 먼저 파이프를 타원형으로 성형한 후, 파이프(P)를 내부에서 유체로 가압하고, 피딩펀치(56, 56')를 축방향으로 가압하면서 U자형으로 성형함으로써 함몰부나 파손부가 없이 성형하는 것이 가능하다.Then, the torsion beam can be completely formed in one continuous process by the above-described forming method and forming apparatus, and in particular, first forming the pipe into an elliptical shape, and then pressurizing the pipe P with a fluid therein and feeding By forming the U-shape while pressing the punches 56 and 56 'in the axial direction, it is possible to form without depressions or breakage portions.

본 발명은 상기에서 특정한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 변형례는 청구범위에 포함되는 한, 본발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.   Although the present invention has been described above with reference to specific embodiments, it should be construed that modifications of the present invention fall within the scope of the present invention as long as they are included in the claims.

Claims (7)

U자형의 속이 빈 개방고리 단면을 갖는 토션빔을 성형하는 방법에 있어서,In the method for forming a torsion beam having a hollow U-shaped cross section, (a) 소정두께의 원형 단면 파이프(P)를 하부금형의 중앙부(48)의 상면에 놓고, 상부금형(40)의 중앙에 위치한 상부펀치(44)로 고정하는 단계,(a) placing a circular cross-section pipe (P) of a predetermined thickness on the upper surface of the central portion 48 of the lower mold and fixing it with an upper punch 44 located in the center of the upper mold 40, (b) 측면금형(52, 52')을 하부펀치(46)의 측면에 접촉시키고, 상부금형 본체(40)와 상부펀치(44)를 하강시켜 상기 파이프(P)를 타원형으로 성형하는 단계,(b) contacting the side molds 52 and 52 'with the side of the lower punch 46 and lowering the upper mold body 40 and the upper punch 44 to form the pipe P in an elliptical shape, (c) 상기 파이프(P)의 양끝단을 피딩펀치(56, 56')로 밀봉하고, 피딩펀치의 중앙에 형성된 구멍을 통해 유체를 주입하여 상기 파이프(P)에 내압을 가하는 단계,(c) sealing both ends of the pipe (P) with feeding punches (56, 56 ') and injecting fluid through a hole formed in the center of the feeding punch to apply internal pressure to the pipe (P), (d) 상부펀치(44)를 하강시킴과 동시에 하부펀치(46)를 상승시키는 단계를 포함하되,(d) lowering the upper punch 44 and raising the lower punch 46 at the same time, 상기 상부펀치(44)는 U자형 개방고리의 안쪽면의 U자형에 대응하는 U자형 볼록부를 가지며, 상기 하부금형의 중앙부(48)의 상면은 U자형 개방고리의 바깥면의 U자형 볼록부에 대응하는 오목부를 갖고, 상기 하부펀치(46)의 상부측면은 상기 중앙부(48)의 오목부와 연결되어 U자형 개방고리의 바깥면을 성형하도록 부분적인 U자형 오목부를 형성하는, U자형의 개방고리 단면을 갖는 토션빔을 성형하는 방법 The upper punch 44 has a U-shaped convex portion corresponding to the U-shape of the inner surface of the U-shaped opening ring, the upper surface of the central portion 48 of the lower mold U-shaped convex portion of the outer surface of the U-shaped opening ring A U-shaped opening, having a corresponding recess, wherein the upper side of the lower punch 46 is connected to the recess of the central portion 48 to form a partial U-shaped recess to form the outer surface of the U-shaped opening ring. Method for forming torsion beam with ring cross section 제1항에 있어서, 상기 단계 (c) 후에, 상기 피딩펀치(56, 56')를 파이프(P)의 축방향을 따라 파이프의 양끝에서 파이프의 중앙부로 가압하는 단계를 추가로 포함하는 토션빔을 성형하는 방법 The torsion beam of claim 1, further comprising, after step (c), pressing the feeding punches 56, 56 ′ from both ends of the pipe along the axial direction of the pipe P to the center of the pipe. How to mold 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단계 (c)에서 상기 파이프의 내압은 4MPA 내지 12MPA인 토션빔의 성형방법The shaping method according to claim 1 or 2, wherein the internal pressure of the pipe in step (c) is 4 MPA to 12 MPA. 제3항에 있어서, 상기 파이프의 내압은 서보밸브에 의해 내압이 일정하게 유지되는 토션빔의 성형방법The method of claim 3, wherein the internal pressure of the pipe is maintained at a constant internal pressure by a servovalve. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 상기 타원형으로 성형된 파이프의 제일 작은 직경은 상기 원형 파이프 직경의 0.5 내지 0.7배인 토션빔의 성형방법3. The method of claim 1 or 2, wherein the smallest diameter of the oval shaped pipe in step (b) is 0.5 to 0.7 times the diameter of the circular pipe. 원형의 파이프(P)를 U자형의 속이 빈 개방고리 단면을 갖는 토션빔을 성형하는 장치에 있어서, In the apparatus for forming a torsion beam having a circular open section of U-shaped hollow pipe (P), 중심부에 슬릿에 형성된 상부금형의 본체(40),Body 40 of the upper mold formed in the slit in the center, 상기 상부금형의 본체(40)의 중심부의 슬릿에 삽입되며, U자형 개방고리의 안쪽면의 U자형에 대응하는 U자형 볼록부를 가지는 상부펀치(44),An upper punch 44 inserted into a slit in the center of the upper mold main body 40 and having a U-shaped convex portion corresponding to the U-shaped shape of the inner surface of the U-shaped opening ring; 상부면이 U자형 개방고리의 바깥면의 U자형 볼록부에 대응하는 오목부를 갖는 하부금형의 중앙부(48),The central portion 48 of the lower mold having a concave portion whose upper surface corresponds to the U-shaped convex portion of the outer surface of the U-shaped opening ring, 상기 하부금형의 중앙부(48)의 양측면을 따라 상하로 작동하고, 상기 중앙부(48)의 오목부와 연결되어 U자형 개방고리의 바깥면을 성형하도록 부분적인 U자형 오목부를 갖는 하부펀치(46), A lower punch 46 which is operated up and down along both sides of the central portion 48 of the lower mold, and has a partial U-shaped recess to be connected to the recess of the central portion 48 to form an outer surface of the U-shaped opening; , 상기 하부펀치(46)의 양측면에 위치하여 상기 파이프가 타원형으로 성형될 때 타원형의 긴 직경의 외측면을 지지하는 측면금형(52, 52')를 포함하고,Located on both sides of the lower punch 46 and includes side molds (52, 52 ') for supporting the outer surface of the long diameter of the elliptical when the pipe is formed into an elliptical, 상기 상부금형의 본체(40)에는 상기 파이프를 타원형으로 성형하기 위한 내부 곡면(47) 및 결합시에 상기 측면금형(52, 52')의 상부를 고정하기 위한 홈(49)이 형성되어 있는 토션빔의 성형장치 Torsion is formed in the upper mold body 40 has an inner curved surface 47 for forming the pipe in an elliptical shape and a groove 49 for fixing the upper portions of the side molds 52 and 52 'at the time of joining. Beam forming equipment 제6항에 있어서, 상기 상부펀치(44)에는 상기 상부금형의 본체가 하강할 때 같이 하강할 수 있도록 돌출부(45)가 형성된 토션빔을 성형하는 장치  7. The apparatus of claim 6, wherein the upper punch 44 forms a torsion beam having a protrusion 45 formed thereon so that the main body of the upper mold descends.
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