KR100854539B1 - 이종재질로 구성된 차량용 샤시 프레임 조인트 캐스팅 구조및 그의 제작방법 - Google Patents

이종재질로 구성된 차량용 샤시 프레임 조인트 캐스팅 구조및 그의 제작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 샤시 프레임 금형틀 내에 스틸재나 알루미늄으로 제작한 연결 소켓을 미리 삽입한 후 알루미늄으로 캐스팅하여 이종재질간의 접합이 가능한 차량용 샤시 프레임 제작에 관한 것으로, 스틸재나 알루미늄으로 제작한 사이드 연결 소켓과 크로스 연결 소켓을 조인트 캐스팅 금형틀 내에 내설하고 알루미늄 캐스팅으로 제작하여 이종재질이 일체로 형성된 조인트 캐스팅을 제작하는 것이 특징이며, 이종재질로 샤시 프레임을 구성하여 접합성 향상, 강도유지, 신뢰성 확보 및 중량절감 등의 조건을 만족하는 차량용 샤시 프레임을 구성할 수 있다. 즉 이종재질로 구성된 샤시 프레임은 각각 동일한 재질의 요소끼리 결합하게 되므로 접합성 및 신뢰성이 향상된다. 또한 강도유지가 중요한 부분은 스틸재로 구성하고, 중량절감이 중요한 부분은 알루미늄으로 구성하여 강도유지와 중량절감의 효과를 동시에 이룰 수 있다. 또한 용접 등의 결합 방법이 사용되지 않고 일체로 캐스팅하여 제작하기 때문에 외부로부터의 압력에도 강하고, 일일이 결합하는 시간을 따로 할애할 필요가 없어 제작 시간이 단축된다.
Figure R1020070047120
차량용 샤시 프레임, 이종재질, 알루미늄 캐스팅, 접합성, 중량절감

Description

이종재질로 구성된 차량용 샤시 프레임 조인트 캐스팅 구조 및 그의 제작방법 {Chassis frame joint casting structure with Different materials for vehicles and manufacturing method of the same}
도 1a는 일반적인 차량용 샤시 프레임 사시도.
도 1b는 도 1a에 도시된 A의 확대 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제작된 이종재질로 구성된 차량용 샤시 프레임 조인트 캐스팅 구조 완성도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제작된 이종재질로 구성된 차량용 샤시 프레임 조인트 캐스팅 구조 분해도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제작된 차량용 조인트 캐스팅 구조에 사이드 부재와 크로스 부재가 결합된 상태도.
도 5은 도 4에 도시된 A-A의 단면을 전방에서 도시한 단면도.
도 6은 도 4에 도시된 B-B의 단면을 좌측에서 도시한 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 캐스팅 구조를 성형하기 위한 금형틀 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 조인트 캐스팅 110 : 조인팅 하우징
112 : 돌출부 114A, 114B : 소켓 삽입 요홈
116, 126 : 사이드 부재 118, 128, 138 : 용접부
120 : 사이드 연결 소켓 122, 132 : 공간부
130 : 크로스 연결 소켓 136 : 크로스 부재
150 : 이종재질의 샤시 프레임 200 : 조인트 캐스팅 금형틀
본 발명은 차량용 샤시 프레임에 관한 것으로, 특히 차량용 샤시 프레임 금형틀 내에 스틸재나 알루미늄으로 제작한 연결 소켓을 내설하고 알루미늄으로 캐스팅한 이종재질로 구성된 차량용 샤시 프레임 조인트 캐스팅 구조 및 그의 제작방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 프레임은 샤시를 구성하는 장치들이 조립되며, 보디를 장착하는 골격을 이루고 있다. 따라서 이러한 프레임은 각종 장치와, 보디에서 전달되는 하중과, 앞,뒤 액슬로부터의 반력을 지지할 수 있어야 하며, 주행 중 노면으로부터의 충격과, 적재하중에 의해 발생하는 굽힘, 비틀림, 인장, 그리고 진동에 충분히 견딜 수 있는 강도와 강성을 가지고 있어야 한다. 이러한 프레임은 사다리형 프레임 또는 박스형 프레임이라고도 하며, 이것은 사이드 멤버와 여러 개의 크로스 멤버를 리벳, 볼트 또는 용접 이음 등의 방법으로 직각이 되도록 조립한 것으로, 그 전방측은 엔진룸이 위치하고, 후방측은 트렁크가 장착된다.
최근 자동차 산업은 단일 소재끼리의 접합은 높은 강도유지와 경량화를 동시 에 이룰 수 없기 때문에 여러 소재의 접합방법이 논의되고 있으나 지금까지는 이종재질 간의 접합방법의 개발이 원활하게 개발되지 못하고 있다.
도 1a는 일반적인 차량용 샤시 프레임 사시도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 A의 확대 사시도이다.
도 1a 또는 도 1b에 도시된 바와 같이, 일반적인 차량용 샤시 프레임(10)은 알루미늄 또는 스틸 등 단일재질로 제작된다. 즉 동일재질의 사이드 멤버(12)와 크로스 멤버(14)는 CO₂용접부(16)를 형성하며 결합된다. 그러나 여러 멤버들을 CO₂용접하게 되면 용접시 발생되는 용접열로 인해서 재질이 변하거나 균열이 생길 수 있고, 용접부에 집중응력이 발생될 뿐아니라 품질검사가 어렵게 된다.
스틸재로 프레임을 제작하면 스틸재의 무게로 인하여 제작된 차량의 무게가 크게 증가한다.
또한 알루미늄으로 프레임을 제작하면 프레임 요소간의 접합성을 높이고 중량을 절감할 수 있으나, 강도가 약하기 때문에 충돌시 충격을 흡수하여 승차 인원의 생명을 보호하기 어렵고, 스틸재로 프레임을 제작하면 프레임 요소간의 접합성을 높이고 강도를 크게 유지할 수 있으나, 알루미늄보다 무겁기 때문에 경량화를 목표로 하는 자동차 산업 추세에 역행하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로, 스틸재의 사이드 연결 소켓과 스틸재의 크로스 연결 소켓이 내설된 상태에서 알루미늄 캐스팅으로 제작하여 이종재질간의 접합이 가능한 차량용 샤시 프레임을 제작하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,
일측이 개구된 공간부를 갖고 사이드 부재와 접합시키는데 사용되는 스틸재의 사이드 연결 소켓과; 일측이 개구된 공간부를 갖고 크로스 부재와 접합시키는데 사용되는 스틸재의 크로스 연결 소켓; 일측에 사이드 부재를 접합시키는데 사용되는 돌출부와, 타측에 구성되어 사이드 연결 소켓이 조립되는 요홈과, 요홈이 형성된 면과 직각을 이루는 면에 크로스 연결 소켓이 조립되는 요홈을 갖는 알루미늄 재질의 조인팅 하우징으로 구성된 것이 특징이다.
또한 조인팅 하우징은 사이드 연결 소켓과 크로스 연결 소켓이 내설된 상태에서 알루미늄 캐스팅으로 제작된 것이 특징이다.
또한 사이드 연결 소켓은 사이드 부재와 동일한 재질로 구성된 것이 특징이다.
또한 크로스 연결 소켓은 크로스 부재와 동일한 재질로 구성된 것이 특징이다.
또한 스틸재의 사이드 연결 소켓과 스틸재의 크로스 연결 소켓을 미리 제작하고, 사이드 연결 소켓과 크로스 연결 소켓이 내설될 수 있도록 공간이 형성된 조인트 캐스팅 금형틀을 준비하는 단계와 사이드 연결 소켓과 크로스 연결 소켓을 조인트 캐스팅 금형틀 내에 위치시키는 단계와 조인트 캐스팅 금형틀에 알루미늄을 주입하는 단계와 조인트 캐스팅 금형틀을 탈형하여, 조인팅 하우징과 사이드 연결 소켓과 크로스 연결 소켓이 일체로 제작되는 것이 특징이다.
본 발명의 그밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 사용한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
우선 본 발명의 사용 실시예를 설명하기에 앞서 본 명세서에서 사용하는 용어를 다음과 같이 정의한다. 본 명세서에 사용하는 "조인팅 하우징(110)의 타측으로 요홈(114A)이 형성된 면과 직각을 이루는 면"이란 상기 조인팅 하우징(110)을 전방에서 도시할 때 전면부를 의미한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제작된 이종재질로 구성된 차량용 샤시 프레임 조인트 캐스팅 구조 완성도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제작된 이종재질로 구성된 차량용 샤시 프레임 조인트 캐스팅 구조 분해도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제작된 차량용 조인트 캐스팅 구조에 사이드 부재와 크로스 부재가 결합된 상태도이고, 도 5은 도 4에 도시된 A-A의 단면을 전방에서 도시한 단면도이고, 도 6은 도 4에 도시된 B-B의 단면을 좌측에서 도시한 단면도이다.
본 발명인 조인트 캐스팅(100)은 조인팅 하우징(110)과 사이드 연결 소켓(130)과 크로스 연결 소켓(120)을 포함하여 구성된다.
조인팅 하우징(110)은 일측에 돌출부(112)와, 타측에 사이드 연결 소켓(120)을 포함할 수 있도록 형성된 요홈(114A)과, 상기 요홈(114A)이 형성된 면에 직각을 이루는 면에 크로스 연결 소켓(130)을 포함할 수 있도록 형성된 요홈(114B)으로 구성된다.
사이드 연결 소켓(120)은 공간부(122)를 갖도록 일측이 개구되고, 조인팅 하우징(110)의 타측에 구성된 요홈(114A)에 일체로 결합된다.
크로스 연결 소켓(130)은 공간부(132)를 갖도록 일측이 개구되고, 조인팅 하우징(110)의 타측에 구성된 요홈(114A)이 포함된 면과 직각을 이루는 면에 구성된 요홈(114B)에 일체로 결합된다.
본 발명은 도 2, 도 3, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 조인트 캐스팅(100)은 돌출부(112) 및 요홈(114A, 114B)을 갖는 조인팅 하우징(110)과 상기 요홈(114A, 114B)에 일체로 결합되는 사이드 연결 소켓(120)과 크로스 연결 소켓(130)으로 구성된다.
도 7은 본 발명에 따른 캐스팅 구조를 성형하기 위한 금형틀 평면도이다.
본 발명인 조인트 캐스팅(100) 제작방법은 도 7에 도시된 바와 같이 한 면이 개구되고 공간부가 형성되며 스틸 재질로 구성된 사이드 연결 소켓(120)과 스틸 재질로 구성된 크로스 연결 소켓(130)을 제작하여 준비한다. 또한 상기 사이드 연결 소켓(120)과 상기 크로스 연결 소켓(130)이 내설될 수 있도록 공간이 형성된 조인 트 캐스팅 금형틀(200)을 준비한다.
상기 단계 다음으로 사이드 연결 소켓(120)은 개구된 면이 조인팅 하우징(110)에 포함되지 않고 조인팅 하우징(110)의 타측에 구성된 요홈(114A)에 결합되도록 조인트 캐스팅 금형틀(200)내에 내설하고, 크로스 연결 소켓(130)은 개구된 면이 조인팅 하우징(110)에 포함되지 않고 조인팅 하우징(110)의 전면부에 위치한 요홈(114B)에 결합되도록 조인트 캐스팅 금형틀(200)내에 내설한다.
상기 조인트 캐스팅 금형틀(200)에 알루미늄을 주입한다.
알루미늄을 주입한 조인트 캐스팅 금형틀(200)을 탈형하여, 조인팅 하우징(110)과 사이드 연결 소켓(120)과 크로스 연결 소켓(130)이 일체로 된 조인트 캐스팅(100)이 제작된다. 상기와 같은 방법으로 조인트 캐스팅(100)을 제작하면 조인팅 하우징(110)과 사이드 연결 소켓(120)과 크로스 연결 소켓(130)이 일체로 구성되기 때문에 각 요소끼리 용접 등의 방법으로 결합하는 것보다 외부로부터의 압력을 견디는 힘이 강해지고, 또한 결합력도 뛰어나다.
이하 본 발명의 사용 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 완성된 조인트 캐스팅(100)은 알루미늄으로 구성된 조인팅 하우징(110)과 스틸재로 구성된 사이드 연결 소켓(120)과 스틸재로 구성된 크로스 연결 소켓(130)이 일체로 결합된다.
알루미늄으로 구성된 돌출부(112)는 알루미늄으로 구성된 사이드 부재(116)와 슬라이딩 결합하고, 스틸재로 구성된 사이드 연결 소켓(120)은 스틸재로 구성된 사이드 부재(126)와 슬라이딩 결합하며, 스틸재로 구성된 크로스 연결 소켓(130)은 스틸재로 구성된 크로스 부재(136)와 슬라이딩 결합하여 이종재질의 샤시 프레임(150)을 완성한다.
돌출부(112)와 사이드 부재(116)는 슬라이딩 결합하여 용접부(118)를 갖도록 용접한다. 또한 사이드 연결 소켓(120)과 사이드 부재(126)는 슬라이딩 결합하여 용접부(128)을 갖도록 용접한다. 또한 크로스 연결 소켓(130)과 크로스 부재(136)는 슬라이딩 결합하여 용접부(138)를 갖도록 용접한다. 즉 알루미늄은 알루미늄과 결합하여 용접하고, 스틸재는 스틸재와 결합하여 용접한다. 이종재질로 구성된 샤시 프레임은 각각 동일한 재질의 요소끼리 결합되므로 접합성 및 신뢰성이 향상된다. 또한 강도유지가 중요한 부분은 스틸재로 구성하고, 중량절감이 중요한 부분은 알루미늄으로 구성하여 강도유지와 중량절감의 효과를 동시에 이룰 수 있다. 아울러 결합방법은 리벳, 볼트 또는 용접 이음 등의 방법을 사용한다.
또한 조인트 캐스팅(100)이 사용되는 부분에 따라서 사이드 연결 소켓(120)과 크로스 연결 소켓(130)을 모두 스틸재로 제작하여 조인트 캐스팅(100)을 제작할 수 있고, 사이드 연결 소켓(120)과 크로스 연결 소켓(130) 중 어느 하나를 알루미늄으로 제작하여 조인트 캐스팅(100)을 제작할 수도 있다.
또한 사이드 연결 소켓(120)과 크로스 연결 소켓(130)의 접합성과 신뢰성 향상을 위해 동일한 재질로 구성된 사이드 부재(126)와 크로스 부재(136)를 사용하여 결합한다. 즉 스틸재로 사이드 연결 소켓(120)과 크로스 연결 소켓(130)을 구성하면 사이드 부재(126)와 크로스 부재(136) 또한 스틸재로 구성하고, 사이드 연결 소켓(120)은 알루미늄으로 구성하고 크로스 연결 소켓(130)은 스틸재로 구성하면 사 이드 부재(126)는 알루미늄으로 구성하고 크로스 부재(136)는 스틸재로 구성한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기존의 단일재질로 구성하던 차량용 샤시 프레임을 이종재질로 구성할 수 있게 된다. 이로써 단일재질로 샤시 프레임을 구성시에는 접합성 향상, 강도유지, 신뢰성 확보 및 중량절감 등의 조건을 모두 만족할 수 없었지만, 이종재질로 샤시 프레임을 구성하면 상기 조건을 모두 만족하는 차량용 샤시 프레임을 구성할 수 있다. 즉, 이종재질로 구성된 샤시 프레임은 각각 동일한 재질의 요소끼리 결합하게 되므로 접합성 및 신뢰성이 향상된다. 또한 강도유지가 중요한 부분은 스틸재로 구성하고, 중량절감이 중요한 부분은 알루미늄으로 구성하여 강도유지와 중량절감의 효과를 동시에 이룰 수 있다. 또한 용접 등의 결합 방법이 사용되지 않고 일체로 캐스팅하여 제작하기 때문에 외부로부터의 압력에도 강하고, 일일이 결합하는 시간을 따로 할애할 필요가 없어 제작 시간이 단축된다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

Claims (5)

  1. 사이드 부재(116, 126)와, 크로스 부재(136)를 접합시키기 위해 사용되는 자동차용 샤시 프레임 조인트 캐스팅(100)에 있어서,
    일측이 개구된 공간부(122)를 갖고 상기 사이드 부재(126)와 접합시키는데 사용되는 스틸재의 사이드 연결 소켓(120)과;
    일측이 개구된 공간부(132)를 갖고 상기 크로스 부재(136)와 접합시키는데 사용되는 스틸재의 크로스 연결 소켓(130)과;
    일측에 상기 사이드 부재(116)를 접합시키는데 사용되는 돌출부(112)와, 타측에 상기 사이드 연결 소켓(120)이 조립되는 요홈(114A)과, 상기 요홈(114A)이 형성된 면과 직각을 이루는 면에 상기 크로스 연결 소켓(130)이 조립되는 요홈(114B)을 갖는 알루미늄 재질의 조인팅 하우징(110)으로 구성된 것을 특징으로 하는 이종재질로 구성된 차량용 샤시 프레임 조인트 캐스팅 구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 조인팅 하우징(110)은 상기 사이드 연결 소켓(120)과 상기 크로스 연결 소켓(130)이 내설된 상태에서 알루미늄 캐스팅으로 제작된 것을 특징으로 하는 이종재질로 구성된 차량용 샤시 프레임 조인트 캐스팅 구조.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 사이드 연결 소켓(120)은 상기 사이드 부재(126)와 동일한 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 이종재질로 구성된 차량용 샤시 프레임 조인트 캐스팅 구조.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 크로스 연결 소켓(130)은 상기 크로스 부재(136)와 동일한 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 이종재질로 구성된 차량용 샤시 프레임 조인트 캐스팅 구조.
  5. 삭제
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