KR100656010B1 - 센터서포트 일체형 마그네슘 카울크로스바 주조 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 센터서포트 일체형 마그네슘 카울크로스바 주조 금형에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존 마그네슘 카울크로스바에서는 센터서포트를 제외한 빔 부분만 제조하거나 제한적으로 일체화되던 것을 용탕 주입 방안을 고안하고 센터서포트 형상을 용탕의 흐름이 용이한 구조로 개선하여, 주조적결함을 최소화할 수 있도록 한 센터서포트 일체형 마그네슘 카울크로스바 주조 금형에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 상기 센터서포트는 카울크로스바의 중앙부에 수직방향으로 평행하게 형성된 제1 및 제2수직부재와, 이 제1 및 제2수직부재 사이에 수평하게 형성된 연결부재를 포함하여 구성되며, 이 센터서포트는 차체마운팅 부분까지 상기 카울크로스바에 일체화를 극대화한 센터서포트 일체형 마그네슘 카울크로스바를 주조하는 금형을 제공한다.

카울크로스바, 센터서포트, 수직부재, 연결부재

Description

센터서포트 일체형 마그네슘 카울크로스바 주조 금형{Foundry metallic mould of magnesium cowl cross bar with center support integrated}

도 1a는 종래의 마그네슘 카울크로스바의 구조를 나타내는 배면사시도.

도 1b는 종래의 마그네슘 카울크로스바의 다른 구조를 나타내는 사시도.

도 2는 종래의 마그네슘 카울크로스바에 용탕을 주입하는 모습을 나타내는 이미지.

도 3은 본 발명에 따른 센터서포트 일체형 마그네슘 카울크로스바의 구조를 나타내는 사시도.

도 4a는 도 1의 "A"부를 나타내는 사시도.

도 4b는 도 1의 "A"부의 배면사시도.

도 5은 본 발명에 따른 센터서포트 일체형 마그네슘 카울크로스바를 제조하기 위해 사용된 금형을 나타내는 사진.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 카울크로스바 12 : 센터서포트

12a : 제1수직부재 12' : 보강부재

12" : 리브 12a' : 이중격판

12b : 제2수직부재 12c : 연결부재

14 : 스티어링 컬럼 고정부 16 : 카울크로스바 마운팅 브라켓

18 : 차체마운팅 부분 20 : 용탕주입구

본 발명은 센터서포트 일체형 마그네슘 카울크로스바 주조 금형에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존 마그네슘 카울크로스바에서는 센터서포트를 제외한 빔 부분만 제조하거나 제한적으로 일체화되던 것을 용탕 주입 방안을 고안하고 센터서포트 형상을 용탕의 흐름이 용이한 구조로 개선하여, 주조적결함을 최소화할 수 있도록 한 센터서포트 일체형 마그네슘 카울크로스바를 주조하는 금형에 관한 것이다.

최근 자동차의 경량화가 요구됨에 따라 경량재료인 마그네슘 합금을 이용한 부품 개발이 활발히 진행되고 있다.

한편, 해외선진업체들은 기존에 스틸 튜브와 판재 용접으로 제조된 카울크로스바를 마그네슘 합금으로 대체 적용 중에 있으며, 현재 약 500만대에 적용 생산하고 있는 것으로 추정된다.

특히, 카울크로스바를 마그네슘 합금으로 제조할 경우 경량화뿐 만 아니라, 부품 일체화에 따른 부품수 감소량이 매우 크며 용접 공수도 없어지게 된다.

또한, NVH(Noise Vibration Harshness) 특성을 높일 수 있는 설계 자유도가 크기에 노하우가 축적된 경우 확대 적용이 용이하다.

기존 스틸 카울크로스바는 40여개의 스틸품을 용접하여 제조하였으나, 90년대 중반 이후에는 마그네슘 주조품으로 점차 대체되기 시작하였다. 초기 마그네슘 카울크로스바는 두께가 4.5 mm 정도이며 중량도 9 kg 이상이었다.

그러나, 설계 노하우가 축적됨에 따라 2세대 마그네슘 카울크로스바는 두께가 3 mm 정도로 감소했고 중량도 6 kg 내외가 되었다.

따라서, 마그네슘 카울크로스바는 길이가 약 1.4 m 정도로 대형 주조품이기에 제한적인 장비를 이용하여 제조해야만 하는 단점을 갖고 있다.

또한, 한 방향으로 긴 구조를 갖고 있기 때문에 용탕 주입이 전체적으로 균일하게 되어야 하며, 이에 따라 센터서포트 부분은 일체화를 시키지 못 하거나 제한적으로 할 수 밖에 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 기존 마그네슘 카울크로스바에서는 센터서포트를 제외한 빔 부분만 제조하거나 제한적으로 일체화되던 것을 용탕 주입 방안을 고안하고 센터서포트 형상을 용탕의 흐름이 용이한 구조로 개선하여, 주조적결함을 최소화할 수 있도록 한 센터서포트 일체형 마그네슘 카울크로스바 주조 금형을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 센터서포트를 포함하여 구성된 카울크로스바의 구조에 있어서,

상기 센터서포트는 카울크로스바의 중앙부에 수직방향으로 평행하게 형성된 제1 및 제2수직부재와, 이 제1 및 제2수직부재 사이에 수평하게 형성된 연결부재를 포함하여 구성되며, 이 센터서포트는 차체마운팅 부분까지 상기 카울크로스바에 일체화를 극대화한 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 제1수직부재의 전단부에서 제1수직부재보다 두께가 얇은 보강부재가 연장형성되고, 이 보강부재에 다수개의 리브가 일정간격으로 수직하게 형성된 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 제1수직부재의 뒤부분은 이중격판으로 형성되고, 이 이중격판 사이에는 다수개의 리브가 일정한 간격으로 평행하게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 주조에 의해 제조하는 센터서포트 일체형 마그네슘 카울크로스바의 주조금형에 있어서,

카울크로스바의 가운데 부분에서 용탕 주입이 시작되도록 다수개의 용탕주입구가 부채꼴 형상으로 인접하게 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1a 내지 1b는 종래의 마그네슘 카울크로스바의 구조를 나타내는 사시도이고, 도 2는 종래의 마그네슘 카울크로스바에 용탕을 주입하는 모습을 나타내는 이미지이며, 도 3은 본 발명에 따른 센터서포트 일체형 마그네슘 카울크로스바의 구조를 나타내는 사시도이다.

본 발명은 카울크로스바(10)에 용탕 주입 방안을 고안하고, 적절한 형상 설계를 통해 센터서포트(12) 부분도 일체화 할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

일반적으로, 자동차용 카울 패널은 전면글래스와 후드 상단 사이에 공간을 마련하기 위하여 설치되는 패널로서, 이 카울 패널로써 마련된 공간에는 각종 편의 장치 및 조향 장치가 장착되어 있으며, 이러한 인스투르먼트 패널 내부에는 전체를 지지해 주는 카울크로스바(10)가 설치된다.

이때, 상기 카울크로스바(cowl cross bar)(10)는 마그네슘합금 재질로 하여 중공의 파이프 형상으로 제조된 것으로서, 운전석 및 조수석 전방에서 차체 좌우 횡방향으로 배치되며, 그 양단에 일체로 형성된 카울크로스바 마운팅 브라켓(16)에 의해 차체, 좀 더 명확히는 프론트 필러 인너 패널에 고정 장착된다.

또한, 상기 카울크로스바(10)는 중앙에 위치한 센터서포트(12)에 의해 전방의 차체 일측에 고정 지지되고, 운적석 부분이 위치하는 카울크로스바(10)에는 스티어링 칼럼 고정부(14)가 일체로 형성되어 있다.

이때, 상기 센터서포트(12)는 카울크로스바(10)를 전방의 차체 일측에 견고히 고정하기 위한 것이며, 그 후단부가 상기 카울크로스바(10)와 수직하게 전방의 차체로부터 후방으로 길게 돌출되어 있다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 종래의 카울크로스바(100)는 긴 막대기 모양의 카울크로스빔 부분만으로 구성되어 있거나, 도1b에 도시한 바와 같이 센터서포트(210)가 부분적으로 일체화되었거나 짧게 설계한 것이 특징이다.

도 2는 도 1b에서 보여주는 형상을 갖고 있는 마그네슘 카울크로스바(200)를 제조할 때 흔히 사용된 용탕 주입 방법을 나타내는 이미지로서, 약 1.4 m 길이를 갖고 있는 대형 주조품에 결함이 없도록 하기 위해서 용탕 주입을 가운데 2개로 하고, 양쪽 끝 부분으로 5개로 배열하고 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명은 카울크로스바(10)에 일체화한 센터서포트(12)의 구조를 보여주고 있는데, 차체 마운팅 부분(18)까지 마그네슘 주조를 하여 부품 일체화를 극대화하였다.

보다 상세하게는, 상기 센터서포트(12)는 근사 "H"형상으로 카울크로스바의 수직방향으로 세운 제1 및 제2수직부재(12a,12b)와, 이 수직부재(12a,12b)의 사이를 수평하게 연결하는 연결부재(12c)로 구성되어 있다. 이때, 상기 제1수직부재(12a)는 운전석 방향으로 배치되고, 제2수직부재(12b)는 조수석 방향으로 배치된다.

도 4a는 운전석에서 바라본 센터서포트를 확대한 발췌사시도이고, 도 2b는 도 4a의 배면사시도이다.

여기서, 센터서포트(12)의 제1수직부재(12a)는 운전석 부분에 위치하여, 충돌이나 NVH(Noise Vibration Harshness) 특성의 중요한 역할을 하기 때문에 강성보강이 잘 이루어져야 한다.

따라서, 하나의 단면보다는 이중살 구조가 큰 강성을 갖고 있어 이를 적용해 야 하지만, 제조방법이 주조이므로 결함을 없애기 위해서는 용탕의 흐름이 중요한데, 이중살 구조는 용탕 흐름을 길고 복잡하게 하는 단점을 가지고 있다.

따라서, 본 발명에서 제시한 센터서포트(12)의 이중살 구조는 제1수직부재(12a)의 뒤부분에만 적용하고, 앞부분에서는 판형상의 보강부재(12')의 일측면에 리브(12")만을 보강한 구조를 채택하여 상호 보완적인 구조를 갖는다.

즉, 상기 제1수직부재(12a)는 연결부재(12c)의 전후방으로 수직하게 돌출형성되고, 제1수직부재(12a)의 전단부에서 제1수직부재보다 두께가 얇은 보강부재(12')가 전방으로 연장되며, 이 보강부재(12')에 삼각형의 리브(rib)(12")가 수직방향으로 다수개 고정되어 있다.

또한, 상기 제1수직부재(12a)의 뒤부분에는 이중격판(12a')이 형성되고, 이 이중격판 사이에는 다수개의 리브(12")가 평행하게 형성되어 있다.

도 5는 본 발명에 따른 센터서포트 일체형 마그네슘 카울크로스바를 제조하기 위해 사용된 금형을 나타내는 사진이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 상기 금형은 주조에 의해 카울크로스바(10)와, 스티어링 컬럼 고정부(14) 및 센터서포트(12) 등 카울크로스바의 주변부품을 일체화하도록 제조된다.

여기서, 상기 카울크로스바(10)의 중앙부 위쪽에 다수개의 용탕 주입구(20)가 부채꼴 형상으로 각각 인접하여 형성된다. 이때, 상기 용탕 주입구(20)는 센터서포트(12)로 직접 흐르는 방향으로 1개, 운전석 방향으로 2개, 조수석 방향으로 1개 형성되어 있다.

이는 일체화가 극대화되어 있어 길이가 긴 센터서포트(12) 부분의 결함을 최소화하기 위해 카울크로스바(10)의 중앙부에서 용탕 주입이 시작되도록 고안된 것이다. 운전석 부분은 스티어링 컬럼 고정부(14)가 있으므로 2개의 용탕 주입구(20)를 설치한다.

본 발명은 이와 같은 금형에 마그네슘 합금 용액을 부어 주조함으로써, 센터서포트(12)를 카울크로스바(10)에 일체화시켜 세 방향으로 긴 대형 주조품을 주조적 결함없이 제조할 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 센터서포트 일체형 마그네슘 카울크로스바 주조 금형에 의하면, 센터서포트의 운전석에 위치한 제1수직부재의 앞부분에는 보강부재면에 다수개의 리브를 보강하고, 제1수직부재의 뒤부분에는 이중살 구조를 적용함으로써, 충돌이나 NVH 특성에 중요한 역할을 하는 제1수직부재의 강성을 보강하고, 상기 주조금형에서 센터서포트가 위치한 카울크로스바의 상부에 다수개의 용탕주입구를 인접하게 형성함으로써, 일체화가 극대화되어 있어 길이가 긴 센터서포트의 주조적 결함을 최소화 할 수 있다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 주조에 의해 제조하는 센터서포트 일체형 마그네슘 카울크로스바 주조 금형에 있어서,

   카울크로스바의 가운데 부분에서 용탕 주입이 시작되도록 다수개의 용탕주입구가 부채꼴 형상으로 인접하게 형성된 것을 특징으로 하는 센터서포트 일체형 마그네슘 카울크로스바 주조 금형.

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