KR100790319B1 - 로터리 스웨징을 이용한 자동차용 카울크로스바의 가공방법 및 그 자동차용 카울크로스바 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 카울크로스바에 관한 것으로서, 자동차용 카울크로스바의 가공방법에 있어서, 자동차용 카울크로스바를 형성하는 두개의 축관 중 큰직경의 축관(2)을 클램프(4)에 고정시키고 이송기(6)에 의해 축관(2)을 이송시켜 이송된 축관(2)을 회전체(18)내에 끼워진 넥킹툴부(8)의 다이스(12)에 삽입하되, 넥킹툴부(8)의 헤드부(10) 상부측에 입구부가 좁은 요홈(10b)을 형성하여 요홈(10b)에 베어링(10a)이 일부 돌출되도록 삽입구성하고, 회전체(18)가 모터(16)에 의해 회전되어 넥킹툴부(8) 헤드부(10)가 넥킹툴부(8)의 외측에 설치된 다수 해머롤러(20)들의 단부를 순차반복적으로 지나게 되면 헤드부(10)가 원심방향으로 수직왕복작동하게 되며, 헤드부(10)의 원심방향 수직왕복작동에 의해 헤드부(10)에 연결설치된 다이스(12)가 수직왕복작동하게 되면 클램프(4)에 의해 공급된 축관(2)의 단부에 가공유를 분사하면서 연속적으로 타격단조하여 매끄러운 넥킹부(2b)를 형성한 다음, 상기 넥킹부(2b)에 작은직경의 축관을 결합시켜 자동차용 카울크로스바로 사용하도록 함으로써 축관 외면에 스크래치를 발생시키지 않고 내주면이 정확한 원을 형성하여 카울크로스바를 형성하는 양축관의 결합 및 용접을 용이하도록 한 것이다.

카울크로스, 스웨징, 축관, 넥킹툴

Description

로터리 스웨징을 이용한 자동차용 카울크로스바의 가공방법 및 그 자동차용 카울크로스바{METHOD FOR PROCESSING AUTOMOBILE COWL CROSS BAR USING ROTARY SWAGING AND THE AUTOMOBILE COWL CROSS BAR}

도 1은 종래 발명의 축관과 넥킹툴부 사시도,

도 2는 도 1의 넥킹툴부를 이용한 넥킹부 형성과정을 알 수 있는 공정순서도,

도 3은 도 2의 과정을 통해 제조된 카울크로스바의 사시도,

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 로터리 스웨징을 이용한 자동차용 카울크로스바를 형성하는 축관의 제조 단계 정면개략구성도,

도 5는 넥킹툴부의 분해 사시도,

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 로터리 스웨징부의 구성도,

도 7은 로터리 스웨징부에서 넥킹툴부의 헤드부와 해머롤러간의 접촉으로 인한 다이스의 개폐상태를 알 수 있는 그래프,

도 8은 넥킹툴부의 다이스와 축관의 결합상태를 알 수 있는 사시도,

도 9는 도 8을 좀 더 상세히 알 수 있는 단면구성도,

도 10은 넥킹툴부의 다이스에 의해 단조형성된 축관의 사시도,

도 11은 단조형성된 축관과 작은직경의 축관이 결합된 카울크로스바의 예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(A)--공급부 (B)--로터리 스웨징부

(2)--축관 (2a)--본체부

(2b)--넥킹부 (4)--클램프

(4a)--클램프실린더 (6)--이송기

(6a)--이송기실린더 (8)--넥킹툴부

(10)--헤드부 (10a)--베어링

(10b)--요홈 (12)--다이스

(14)--치수조절구 (16)--모터

(18)--회전체 (20)--해머롤러

(22)--작은직경의 축관

본 발명은 자동차용 카울크로스바에 관한 것으로, 특히 카울크로스바의 넥킹을 단일공정으로 정확한 원이 형성되도록 한 로터리 스웨징을 이용한 자동차용 카울크로스바의 가공방법 및 그 자동차용 카울크로스바에 관한 것이다.

카울크로스바(COWL CROSS BAR)는 대쉬 보드 내측에 조립되어 차체의 좌,우방향의 비틀림이나 휘어짐을 방지하고 강성을 높이기 위하여 쓰이는 골격으로서, 스티어링과 인스트루먼트 판넬이 장착되는 안내면을 제공하고 충돌시 탑승자 보호를 하기 위해 구조강도를 유지해 주는 차체의 주요 골격이다.

일반적으로 카울크로스바는 진동성능의 향상과 이로 인한 축관의 변형을 방지하기 위해 전체적으로 강한 구조의 동일한 직경의 일체구조로 형성되어 졌으나, 변형율이 크지 않은 부위도 불필요하게 큰 강성을 나타내고 있어 중량이 크게 나가는 문제점으로 인해 근래에는 카울크로스바의 중량을 절감시켜 중량의 최적화를 실현하기 위하여 큰직경의 축관과 작은직경의 축관을 양측으로 분리형성하여 이를 다시 용접 등으로 결합하여 사용하고 있다.

이하 큰직경의 축관은 축관L로, 작은직경의 축관은 축관S로 정의한다.

축관L(102)과 축관S(104)를 결합하기 위해 도 1과 같이 여로등분된 형상의 넥킹툴부(106)(NECKING TOOL)를 도 2에서와 같이 순차적으로 가압작동시키면 축관L(102)의 본체부(102a)에 넥킹부(102b)가 형성된다.

넥킹부(102b)가 형성된 축관L(102)을 도 3에서와 같이 축관S(104)와 결합하면 자동차용 카울크로스바가 완성된다.

하지만 도 1 내지 도 2에서와 같이 여러등분된 형상의 넥킹툴부(106)를 이용하여 넥킹부(102b)를 형성하면 도 3에서와 같이 넥킹부(102b)에 넥킹툴부(106) 물림자국의 스크래치(SCRACH)가 발생하고, 외면 조도 역시 매끄럽지 못하게 되며, 정확한 원이 형성되는 않는다.

이로 인해 축관L(102)과 축관S(104)의 중심동축간에 편심이 발생하여 동축이 일치하지 않게 되므로 끼움과 용접시 어려움이 따르게 된다.

또한 넥킹시 넥킹부(102b)의 두께가 두꺼워지게 되고, 넥킹부(102b) 소성한계에 의한 터짐, 겹침, 주름 발생으로 오는 내부관리비가 상승 될뿐 아니라 3차에 걸친 넥킹공정 실시로 생산성이 저하 되는 등의 단점이 있는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 카울크로스바를 형성하는 축관의 외면에 스크래치 발생을 없애면서 정확한 원이 형성되도록 하여 양축관간에 동축을 일치시킬수 있는 획기적인 단일공정으로 단조가공이 가능하도록 한 로터리 스웨징을 이용한 자동차용 카울크로스바의 가공방법 및 그 자동차용 카울크로스바를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 자동차용 카울크로스바의 가공방법에 있어서, 자동차용 카울크로스바를 형성하는 두개의 축관 중 큰직경의 축관(2)을 클램프(4)에 고정시키고 이송기(6)에 의해 축관(2)을 이송시켜 이송된 축관(2)을 회전체(18)내에 끼워진 넥킹툴부(8)의 다이스(12)에 삽입하되, 넥킹툴부(8)의 헤드부(10) 상부측에 입구부가 좁은 요홈(10b)을 형성하여 요홈(10b)에 베어링(10a)이 일부 돌출되도록 삽입구성하고, 회전체(18)가 모터(16)에 의해 회전되어 넥킹툴부(8) 헤드부(10)가 넥킹툴부(8)의 외측에 설치된 다수 해머롤러(20)들의 단부를 순차반복적으로 지나게 되면 헤드부(10)가 원심방향으로 수직왕복작동하게 되며, 헤드부(10)의 원심방향 수직왕복작동에 의해 헤드부(10)에 연결설치된 다이스(12)가 수직왕복작동하게 되면 클램프(4)에 의해 공급된 축관(2)의 단부에 가공유를 분사하면서 연속적으로 타격단조하여 매끄러운 넥킹부(2b)를 형성한 다음, 상기 넥킹부(2b)에 작은직경의 축관을 결합시켜 자동차용 카울크로스바로 사용하도록 함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 로터리 스웨징을 이용한 자동차용 카울크로스바 제조 단계 정면개략구성도이고, 도 5는 넥킹툴부의 분해 사시도이며, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 로터리 스웨징부의 구성도이다. 그리고 도 7은 로터리 스웨징부에서 넥킹툴부의 헤드부와 해머롤러간의 접촉으로 인한 다이스의 개폐상태를 알 수 있는 그래프이고, 도 8은 넥킹툴부의 다이스와 축관의 결합상태를 알 수 있는 사시도이며, 도 9는 도 8을 좀 더 상세히 알 수 있는 단면구성도이다.

도 4a 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 로터리 스웨징을 이용한 자동차용 카울크로스바의 가공장치는, 먼저 카울크로스바를 구성하는 축관(2)을 고정시키는 클램프(4)를 설치하고, 클램프(4)가 전후이동가능하도록 이송기(6)를 설치하여 공급부(A)를 구성한다.

축관(2)은 전체외형이 직관이거나 필요에 따라 절곡부를 갖는 곡관형상이므로 클램프(4)를 축관(2)의 형상에 맞게 구성해야 한다.

클램프(4)는 클램프실린더(4a)에 의해 상부클램프가 수직작동하여 축관(2)을 고정시키고, 이송기(6)는 이송기실린더(6a)에 의해 수평작동하여 클램프(4)에서 축 관(2)을 고정시키면 이송기(6)가 축관(2)을 전후방향으로 이송시키게 된다.

한편 공급부(A)의 공급측에 공급된 축관(2)의 일측을 단조성형하는 넥킹툴부(8)가 장착된 로터리 스웨징부(B)를 구성한다.

넥킹툴부(8)는 헤드부(10)와 다이스(12)로 분리형성되고, 축관(2)과 접촉하는 다이스(12)의 내면형상에 의해 축관(2)의 형상 및 크기가 결정된다.

헤드부(10)는 일체로 형성하여도 무방하나 상부측에 요홈(10b)을 형성하여 베어링(10a)을 삽입하여 사용하면 넥킹툴부(8)의 외측에 설치된 해머롤러(20)와의 상호접촉하면서 마찰을 감소시켜 마모를 줄일 수 있게 되고, 교체시 마모된 해머롤러(20)와 베어링(10a)만을 교체하면 된다.

요홈(10b)은 입구를 좁게 형성하여 헤드부(10)의 측면으로 결합된 베어링(10a) 단부의 일부가 입구 위로 일부 돌출되도록 구성하여 베어링(10a)의 회전으로 인해 해머롤러(20)와의 마찰을 감소시키도록 한다.

넥킹툴부(8)의 헤드부(10)와 다이스(12)간에는 치수조절구(14)를 끼워 사용하면 치수조절구(14)의 두께에 의해 축관(2)의 세밀한 크기를 조절할 수 있다.

넥킹툴부(8)의 구성요소인 헤드부(10), 베어링(10a), 다이스(12) 및 치수조절구(14)는 금속재 중에서도 열간금형용 합금공구강(SKD61)을 사용하는 것이 바람직하다.

열간금형용 합금공구강(SKD61)은 JIS규격의 강으로 고온강도, 인성의 균형에 있어 우수하고, 절삭성이 양호하며, 열처리변형이 적어 주로 알루미늄, 아연의 다이캐스팅용 금형소재로 사용되어 지고 있다.

넥킹툴부(8)는 수개로 구성되나 통상 3∼5개로 구성하는 것이 좋다. 넥킹툴부(8)간에는 모터(16)에 의해 회전되는 수개의 회전체(18)를 구성하고 각각의 회전체(18)간에 넥킹툴부(8)를 삽입하여 회전체(18)의 회전에 의해 넥킹툴부(8)가 회전되도록 구성한다.

도 6a 및 도 6b에서와 같이 넥킹툴부(8)의 외측으로는 다수개의 해머롤로(20)를 설치하고 넥킹툴부(8)의 헤드부(10) 상부를 만곡지게 형성하며, 헤드부(10)의 상부측에는 요홈(10b)을 형성하고 베어링(10a)을 삽입하여 도 6a에서처럼 회전체(18)에 의해 회전되는 넥킹툴부(8)의 베어링(10a)의 단부가 해머롤러(20)의 단부에 닿으면서 원심방향으로 수직하강되게하고, 도 6b에서처럼 베어링(10a)의 단부가 다음 해머롤러(20)의 단부에 다다를때까지는 원심력에 의해 원심방향으로 수직상승되게 한다. 이때 헤드부(10)의 베어링(10a)이 두개의 해머롤러(20) 사이에 위치할 때 다이스(12)가 최대한 개방되고(도 7의 t2), 이때 축관(2)이 공급되게 한다.

상기와 같이 넥킹툴부(8)를 수직하강상승시키는 왕복작동이 해머롤러(20)들을 지날때마다 반복적으로 됨으로써 공급된 축관(2)의 일측을 타격하면서 단조하게 된다.

축관(2)의 단조과정에서 회전마찰시 발생되는 넥킹툴부(8) 주위에 발열을 감소시키기 위하여 마찰타격시 가공유분사기(미도시됨)를 설치 분사시키면 마찰열 발생을 줄일 수 있다.

도 5에서처럼 넥킹툴부(8)는 헤드부(10), 베어링(10a), 다이스(12) 및 치수 조절구(14)로 분리구성되므로 관리나 교체시 유리하다.

상기와 같은 구성의 자동차용 카울크로스바는 축관(2)을 클램프(4)에 고정시키고 이송기(6)에 의해 축관(2)을 이송하고, 이송된 축관(2)을 회전체(18)내에 끼워진 넥킹툴부(8)의 다이스(12)에 삽입하고, 회전체(18)가 회전하면서 넥킹툴부(8) 헤드부(10)가 넥킹툴부(8)의 외측에 설치된 해머롤러(20)들의 단부를 지나면서 원심방향으로 수직왕복작동하고, 넥킹툴부(8) 헤드부(10)의 원심방향 수직왕복작동에 의해 넥킹툴부(8) 다이스(12)가 상호작동하면서 공급된 축관(2)을 연속적으로 타격단조하여 넥킹부(2b)를 형성하는 과정으로 이루어져 형성된다.

상기한 구성의 로터리 스웨징부(B)로 축관(2)을 단조하여 넥킹부(2b)를 형성하면 도 8 및 도 9에서처럼 작업면 즉, 소재의 축간 단면을 효과적으로 잡고 최소한의 축 하중이 가해지므로 작은 힘으로도 성형이 용이하다.

또한 도 10에서처럼 직관이거나 곡관형태를 가진 축관(2) 본체부(2a)의 일측에 형성된 넥킹부(2b) 외면을 굴곡지지 않고 내주면이 정확한 원으로 형성시키면 축관(2)과 작은직경의 축관(22)의 중심동축이 일치하게되므로 결합시 이격이 발생되지 않아 결합이 견고하면서도 용접이 용이하게 된다.

상기와 같이 넥킹부(2b)를 갖는 축관(2)과 작은직경의 축관(22)이 결합하여 카울크로스바가 완성되면 차체의 대쉬 보드 내측에 조립되어 차체의 좌,우 방향의 비틀림이나 휘어짐을 방지하게 된다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 회전하는 넥킹툴부을 해머롤로 타격단조하도록 구성된 로터리 스웨징 장치에 의해 카울크로스바를 형성하는 축관의 일측을 외경이 작게 절곡형성하여 넥킹부를 형성하도록 함으로써 넥킹핑거에 의한 물림자국 등의 스크래치가 발생시키지 않으면서 외면 조도를 매끄럽게 단조할 수 있는 것이다.

또한 축관이 타격단조되면 정확한 내주면을 갖게 되어 결합되는 양축관의 중심동축이 일치하게 되므로 견고한 결합과 용접이 가능해 진다.

더 나아가 축관 넥킹부의 소성한계로 인한 터짐, 겹침, 주름 발생으로 오는 내부관리비의 부담을 줄일 수 있고, 수차례에 걸친 넥킹공정을 획기적인 단일공정으로 단조가공이 가능하도록 함으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 등의 장점이 있는 것이다.

Claims (4)

1. 자동차용 카울크로스바의 가공방법에 있어서,

   자동차용 카울크로스바를 형성하는 두개의 축관 중 큰직경의 축관(2)을 클램프(4)에 고정시키고 이송기(6)에 의해 축관(2)을 이송시켜 이송된 축관(2)을 회전체(18)내에 끼워진 넥킹툴부(8)의 다이스(12)에 삽입하되, 넥킹툴부(8)의 헤드부(10) 상부측에 입구부가 좁은 요홈(10b)을 형성하여 요홈(10b)에 베어링(10a)이 일부 돌출되도록 삽입구성하고, 회전체(18)가 모터(16)에 의해 회전되어 넥킹툴부(8) 헤드부(10)가 넥킹툴부(8)의 외측에 설치된 다수 해머롤러(20)들의 단부를 순차반복적으로 지나게 되면 헤드부(10)가 원심방향으로 수직왕복작동하게 되며, 헤드부(10)의 원심방향 수직왕복작동에 의해 헤드부(10)에 연결설치된 다이스(12)가 수직왕복작동하게 되면 클램프(4)에 의해 공급된 축관(2)의 단부에 가공유를 분사하면서 연속적으로 타격단조하여 매끄러운 넥킹부(2b)를 형성한 다음, 상기 넥킹부(2b)에 작은직경의 축관을 결합시켜 자동차용 카울크로스바로 사용하도록 함을 특징으로 하는 로터리 스웨징을 이용한 자동차용 카울크로스바의 가공방법.
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