KR101009494B1 - 자동차의 크로스멤버용 컵의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제조공정을 단순화하기 위한 자동차의 크로스멤버용 컵의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 평판 형태의 철판을 파이프 형태로 조관하는 제 1 단계와, 상기 파이프를 일정 길이로 컷팅하는 제 2 단계와, 컷팅된 상기 파이프를 지면과 수직하게 세워서 하부 홀더에 끼움 고정하는 제 3 단계와, 상기 파이프를 상부 펀치로 눌러서 상기 파이프의 상단을 반경방향 안쪽으로 만곡시키는 제 4 단계와, 상기 하부 홀더를 제거하고 상기 파이프를 하부 받침대에 안착시키는 제 5 단계와, 상기 파이프의 상단을 상, 하부 펀치에 형성된 관통홀 형성수단으로 절곡하는 제 6 단계와, 상기 파이프의 하단을 반경방향 바깥쪽으로 절곡해서 플랜지를 형성하기 위해 상기 하부 받침대를 수직 상승시키는 제 7단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 크로스멤버용 컵의 제조방법을 제공한다. 따라서 본 발명에 의하면 원자재가 낭비되지 않고 제조공정이 단순화되므로 생산원가를 절감할 수 있고, 정밀도를 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

Description

자동차의 크로스멤버용 컵의 제조방법{Manufacturing method of cup used in cross member for vehicle}

본 발명은 차량용 부품 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 차체현가장치에 설치되는 크로스멤버용 컵의 제조방법에 관한 것이다.

차체 현가장치의 하중이 집중되는 부분에는 크로스멤버가 설치되는데, 현가장치의 많은 부품들을 지지하면서 차체로 전달되는 하중을 감당하도록 차량의 전, 후방에 설치되는 것이 일반적이다.

이러한 크로스멤버는 통상적으로 차체의 폭 방향으로 길게 연장 형성되는 멤버부재들이 서로 겹쳐진 상태로 용접되어 내부 폐 공간을 형성하면서 볼트와 너트 및 고무 부시로 이루어진 마운팅 부시 구조를 이용하여 차체 쪽으로 체결되어진다.

이때, 상기 크로스멤버를 차체 쪽으로 체결하는 마운팅 부시는 크로스멤버에 홀을 뚫어 관통시키는 방식을 이용하거나, 상기 크로크멤버의 끝단부위에서 용접되는 방식을 이용하게 된다.

그리고, 상기 고무 부시가 컵에 삽입되어 크로스멤버의 끝단부위에 용접되게 된다.

상기 컵은 “U"자를 엎어 놓은 형상이고, 상단에는 관통홀이 형성되고, 하단의 테두리에는 플랜지가 원주방향으로 형성되며, 컵의 내부에는 고무부시가 삽입되게 된다.

종래에는 평판 형태의 철판을 일정 직경으로 전단하고, 프레싱 공정과 트리밍 공정을 통해 컵을 제조했으나 이와 같이 제조할 경우 일정 직경의 철판만 사용되고 나머지 철판은 버려지게 되므로 원자재의 낭비가 많았고, 또한, 나머지 철판 재활용하는 것도 별도의 비용이 투입되어야 하기 때문에 용이하지 않았다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명은 원자재의 낭비를 줄일 수 있는 자동차의 크로스멤버용 컵의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제조공정을 단순화할 수 있는 자동차의 크로스멤버용 컵의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 우수한 정밀도를 가지는 자동차의 크로스멤버용 컵의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 평판 형태의 철판을 파이프 형태로 조관하는 제 1 단계와, 상기 파이프를 일정 길이로 컷팅하는 제 2 단계와, 컷팅된 상기 파이프를 지면과 수직하게 세워서 하부 홀더에 끼움 고정하는 제 3 단계와, 상기 파이프를 상부 펀치로 눌러서 상기 파이프의 상단을 반경방향 안쪽으로 만곡시키는 제 4 단계와, 상기 하부 홀더를 제거하고 상기 파이프를 하부 받침대에 안착시키는 제 5 단계와, 상기 파이프의 상단을 상, 하부 펀치에 형성된 관통홀 형성수단으로 절곡하는 제 6 단계와, 상기 파이프의 하단을 반경방향 바깥쪽으로 절곡해서 플랜지를 형성하기 위해 상기 하부 받침대를 수직 상승시키는 제 7단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 크로스멤버용 컵의 제조방법을 제공한다.

상기 관통홀 형성수단은 상부 펀치에 형성된 돌기와, 하부 펀치에 형성된 수용홈으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 하부 받침대에는 플랜지홈이 형성되는 것이 바람직하다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 자동차의 크로스멤버용 컵의 제조방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 본 발명에 의하면 원자재의 낭비를 줄이고, 제조공정을 단순화함으로써 생산원가를 절감할 수 있다는 이점이 있다.

둘째, 본 발명에 의하면 크로스멤버용 컵의 정밀도를 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 크로스멤버용 컵의 사시도로서, 도 1a 내지 도 1d는 제조공정 단계별로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 크로스멤버용 컵의 단면도로서, 도 2a는 A-A부분의 단면도이고, 도 2b는 B-B부분의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 크로스멤버용 컵의 1차 성형과정을 나타내고 있는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 크로스멤버용 컵의 2차 성형과정을 나타내고 있는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 제조공정을 나타내는 순서도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 자동차의 크로스멤버용 컵의 제조방법의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 크로스멤버용 컵의 사시도로서, 도 1a 내지 도 1d는 제조공정 단계별로 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 크로스멤버용 컵의 단면도로서, 도 2a는 A-A부분의 단면도이고, 도 2b는 B-B부분의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 크로스멤버용 컵의 1차 성형과정을 나타내고 있는 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 크로스멤버용 컵의 2차 성형과정을 나타내고 있는 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 제조공정을 나타내는 순서도이다.

본 발명은 평판 형태의 철판을 파이프(100) 형태로 조관하는 제 1 단계(S100)와, 상기 파이프(100)를 일정 길이로 컷팅하는 제 2 단계(S200)와, 컷팅된 상기 파이프(100)를 지면과 수직하게 세워서 하부 홀더(200)에 끼움 고정하는 제 3 단계(S300)와, 상기 파이프(100)를 상부 펀치(300)로 눌러서 상기 파이프(100)의 상단을 반경방향 안쪽으로 만곡시키는 제 4 단계(S400)와, 상기 하부 홀더(200)를 제거하고 상기 파이프(100)를 하부 받침대(600)에 안착시키는 제 5 단계(S500)와, 상기 파이프(100)의 상단을 상, 하부 펀치(300, 400)에 형성된 관통홀 형성수단(310)으로 절곡하는 제 6 단계(S600)와, 상기 파이프(100)의 하단을 반경방향 바깥쪽으로 절곡해서 플랜지(20)를 형성하기 위해 상기 하부 받침대(600)를 수직 상승시키는 제 7단계(S700)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 크로스멤버용 컵의 제조방법을 제공한다.

종래에는 평판 형태의 철판을 일정 직경을 갖도록 원형으로 전단하고 이를 가공해서 크로스멤버용 컵을 제조했으나, 이는 원자재의 낭비가 심해서 제조원가의 상승을 초래한다는 문제가 있었다.

전술한 문제를 해결하기 위해 도 1a에 도시된 바와 같이, 평판 형태의 철판을 둥글게 파이프(100) 형태로 말아서 조관하는 제 1 단계(S100)를 거친다. 조관공정에서는 주로 자동용접이 사용되며, 이는 종래와 동일한 구성이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 파이프(100)를 일정 길이로 컷팅하는 제 2 단계(S200)를 거친다. 이때, 일정 길이는 컵의 규격에 따라 정해지며 상기 파이프(100)의 상, 하단에 형성될 관통홀(10)의 직경과 플랜지(20)의 길이를 고려하여 정하는 것이 바람직하다.

상기 파이프(100)의 상, 하단에 관통홀(10)과 플랜지(20)가 형성되는데, 상기 관통홀(10)과 플랜지(20)를 동시에 형성하는 것은 바람직하지 못할 수 있다.

상기 파이프(100)의 상, 하단에 하중이 가해지고, 이러한 하중으로 인해 상기 파이프(100)의 상, 하단이 변형되면서 상기 관통홀(10)과 플랜지(20)가 형성되는데, 만일 상, 하단에 가해지는 하중의 크기가 동일하지 않으면 상기 파이프(100)가 하중이 작은 쪽으로 치우치는 현상이 발생할 수 있다. 그리고 이로 인해 상기 관통홀(10)의 직경이나 상기 플랜지(20)의 길이가 설계한 것과 다르게 되는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은 전술한 문제가 발생하는 것을 방지하기 위해 상기 관통홀(10)과 플랜지(20)를 동시에 형성하지 않고, 먼저 상기 관통홀(10)을 형성하고, 이 후에 상기 플랜지(20)를 형성한다.

이를 위해 컷팅된 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 파이프(100)를 지면과 수직하게 세워서 하부 홀더(200)에 끼움 고정하는 제 3 단계(S300)를 거친다. 이와 같이 상기 파이프(100)가 끼움 고정되면 상기 파이프(100) 상단에 하중이 가해져도 상기 파이프(100)가 하향 이동하는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 파이프(100)를 상부 펀치(300)로 눌러서 상기 파이프(100)의 상단을 반경방향 안쪽으로 만곡시키는 제 4 단계(S400)를 거친다. 이는 상기 파이프(100)의 1차 성형과정이다. 상기 파이프(100)의 상단에 상기 관통홀(10)을 형성할 때 상기 관통홀(10)이 완전하게 형성될 수 있도록 상기 파이프(100)의 상단을 한 번에 절곡하는 것은 바람직하지 못할 수 있다.

상기 관통홀(10)을 형성하기 위해서는 상기 파이프(10)의 상단이 압축 변형되도록 하중이 가해져야 한다. 이는 상기 관통홀(10)을 구성하고 있는 상기 파이프(100)의 둘레 길이가 상기 파이프(100)에 하중이 가해지기 전의 둘레 길이보다 짧아져야 하기 때문이다. 이러한 압축 변형력이 크게 작용하게 되면 변형되지 않아야 할 부분에서 변형이 일어나게 되고, 이로 인해 컵의 정밀도가 감소하게 된다.

따라서 도 1c와 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 파이프(100)의 상단이 반경방향 안쪽으로 만곡되도록 적당한 힘을 가하는 것이 바람직하다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 파이프(100)의 상단을 반경방향 안쪽으로 절곡시켜서 상기 관통홀(10)을 형성하고 하단을 반경방향 바깥쪽으로 절곡시켜서 상기 플랜지(20)를 형성하기 위해서 상기 하부 홀더(200)를 제거하고 상기 파이프(100)를 하부 받침대(600)에 안착시키는 제 5 단계(S500)를 거친다.

상기 파이프(100)의 상단을 상, 하부 펀치(300, 400)에 형성된 관통홀 형성수단(310)으로 절곡하는 제 6 단계(S600)를 거친다. 상기 제 5 단계까지 거치면서 도 1d와 도 2b에 도시된 바와 같이, 반경방향 안쪽으로 만곡된 상기 파이프(100)의 상단을 직각으로 절곡한다. 이때, 상기 하부 펀치(400)는 상기 파이프(100)의 상단을 지지하며, 상기 상부 펀치(300)가 하강하면서 상기 파이프(100)의 상단을 절곡시킨다.

종래에는 상기 파이프(100)의 상단을 절곡시킨 후에 상기 관통홀(10)을 가공하는 별도의 트리밍 공정을 거쳐야 했다. 상기 파이프(100)의 상단을 절곡하는 과정에서 상기 관통홀(10)이 원(중심에서부터 동일한 거리에 있는 점들의 집합)형으로 생기지 않거나 상기 관통홀(10)의 직경이 규정된 치수와 달라질 수 있기 때문이다.

하지만 본 발명에서는 상기 상, 하부 펀치(300, 400)에 관통홀 형성수단(310)을 형성해서 별도의 트리밍 공정을 거치지 않도록 하고 있다. 관통홀 형성수단(310)은 상기 관통홀(10)의 내부에 인입되어 상기 관통홀(10)의 형상이 규정된 치수의 원형으로 형성되도록 다져주는 역할을 수행한다. 이러한 다짐작업은 상기 파이프(100)의 재질이 연성을 지닌 금속재질이기 때문에 가능한 것이다. 이와 같이 구성함으로써 트리밍 공정을 삭제할 수 있고 이를 통해 생산원가를 절감하고 생산에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다는 이점이 있다.

전술한 공정을 통해 상기 관통홀(10)을 형성함과 동시에 상기 하부 받침대(600)를 수직 상승시켜서 상기 파이프(100)의 하단을 반경방향 바깥쪽으로 절곡시키는 제 7 단계(S700)를 거친다.

상기 상, 하부 펀치(300, 400)가 상기 파이프(100)의 상단을 고정하고 있는 동안 상기 하부 받침대(600)는 수직으로 상승하게 된다. 이때, 상기 파이프(100)의 외주면 둘레는 상부 받침대(500)가 지지하고 있으며, 하부 받침대(600)가 수직으로 상승하게 되면 상기 파이프(100)의 하단이 하부 받침대(600)의 형상으로 절곡되면서 상기 플랜지(20)가 형성된다.

상기 플랜지(20)는 한번에 절곡시켜서 형성하는 것이 가능하다. 상기 플랜지(20)는 상기 파이프(100)의 하단을 팽창시켜서 형성하게 되는데, 이와 같이 팽창 변형력이 가해질 경우에는 상기 파이프(100)의 다른 부분에서 변형을 일으키지 않기 때문이다.

또한, 상기 관통홀(10)과 플랜지(20)가 형성되는 동안 상기 파이프(100)의 외주면 둘레는 상기 상부 받침대(500)와 하부 펀치(400)에 의해 지지되기 때문에 변형이 일어나지 않는다.

상기 제 6 단계(S600)와 제 7 단계(S700)는 2차 성형과정이다.

도 5에는 이와 같은 단계가 순서대로 나열되어 있으며, 이를 통해 자동차의 현가장치에 사용되는 크로스멤버용 컵을 제조할 수 있다.

상기 관통홀 형성수단(310)은 상부 펀치(300)에 형성된 돌기(311)와, 하부 펀치(400)에 형성된 수용홈(312)으로 구성되는 것이 바람직하다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 상부 펀치(300)에는 돌기(311)가 형성되어 있다. 상기 돌기(311)는 규정된 치수의 원형으로 형성되어 있으며 상기 파이프(100)의 상단을 절곡시킬 때 상기 관통홀(10) 내부로 인입되게 된다. 절곡과정이 계속 진행되면서 상기 돌기(311)는 상기 관통홀(10)을 형성하는 상기 파이프(100)의 상단을 다져주게 되고, 이를 통해 상기 관통홀(10)의 형태가 원형이 아니거나 상기 관통홀(10)의 크기가 규정된 치수보다 크게 형성되는 것을 사전에 방지할 수 있다는 이점이 있다.

상기 하부 펀치(400)에는 상기 돌기(311)가 인입될 수 있는 수용홈(312)이 형성된다. 만일 상기 수용홈(312)이 없다면 상기 돌기(311)가 상기 관통홀(10)을 관통해서 상기 하부 펀치(400)를 밀어내는 상황이 발생할 수 있는데, 이로 인해 상기 하부 펀치(400)는 상기 파이프(100)의 상단을 지지할 수 없게 될 것이다.

따라서 이를 방지하기 위해 상기 하부 펀치(400)에 상기 돌기(311)를 수용할 수 있는 상기 수용홈(312)을 형성하는 것이 바람직하고, 이를 통해 상기 관통홀(10)을 형성하고 있는 상기 파이프(100)의 상단부분을 효과적으로 지지할 수 있다.

상기 수용홈(312)의 크기는 상기 돌기(311)의 크기에 대응하도록 형성되는 것이 바람직하다. 수용홈(312)의 크기가 상기 돌기(311)보다 크게 형성되면 상기 파이프(100)의 상단을 효과적으로 지지할 수 없기 때문이다.

상기 하부 받침대(600)에는 플랜지홈(610)이 형성되는 것이 바람직하다.

도 4에 도시된 바와 같이 상기 하부 받침대(600)에 상기 플랜지홈(610)을 형성하게 되면 상기 플랜지(20)가 규격 치수보다 크게 형성되거나 원형으로 형성되지 않는 것을 사전에 방지할 수 있고, 이를 통해 별도의 트리밍 공정이 필요하지 않게 되므로 생산원가를 절감하고 제조시간을 단축시킬 수 있게 되는 것이다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

10 : 관통홀 20 : 플랜지
100 : 파이프 200 : 하부 홀더
300 : 상부 펀치 400 : 하부 펀치
500 : 상부 받침대 600 : 하부 받침대

Claims (3)

1. 평판 형태의 철판을 파이프 형태로 조관하는 제 1 단계;
   상기 파이프를 일정 길이로 컷팅하는 제 2 단계;
   컷팅된 상기 파이프를 지면과 수직하게 세워서 하부 홀더에 끼움 고정하는 제 3 단계;
   상기 파이프를 상부 펀치로 눌러서 상기 파이프의 상단을 반경방향 안쪽으로 만곡시키는 제 4 단계;
   상기 하부 홀더를 제거하고 상기 파이프를 하부 받침대에 안착시키는 제 5 단계;
   상기 파이프의 상단을 상, 하부 펀치에 형성된 관통홀 형성수단으로 절곡하는 제 6 단계;
   상기 파이프의 하단을 반경방향 바깥쪽으로 절곡해서 플랜지를 형성하기 위해 상기 하부 받침대를 수직 상승시키는 제 7단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 크로스멤버용 컵의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 관통홀 형성수단은 상부 펀치에 형성된 돌기와, 하부 펀치에 형성된 수용홈으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 크로스멤버용 컵의 제조방법.
   
3. 제2항에 있어서
   상기 하부 받침대에는 플랜지홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 크로스멤버용 컵의 제조방법.
   
   
   
   

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