KR101449190B1 - 일체형 고강도 자동차 부품의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복잡한 형상을 갖는 자동차 부품을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 공정을 이용하여 일체형의 자동차 부품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

일체형 고강도 자동차 부품의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING ONE BODY TYPE HIGH STRENGTH VEHICLE PARTS USING MD-RF PROCESS}

본 발명은 자동차용 부품 예를 들어, 카울 탑(COWL TOP)과 같이 복잡한 형상을 갖는 자동차 부품을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 한번의 공정을 이용하여 일체형의 자동차 부품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근 연비향상 및 이산화탄소 배출 저감을 목적으로 고강도 강재를 이용한 자동차 부품의 사용이 점차 확대되고 있는 실정이다. 이와 함께, 고강도 강재를 이용하여 자동차 부품을 제조하기 위해서, 열간 프레스 성형(Hot Press Forming), 하이드로 포밍(Hydro Forimg) 등과 같이 다양한 성형 방법이 제안되고 있다.

그러나, 카울 탑(Cowl Top)과 같이 복잡한 구조의 자동차 부품을 성형함에 있어서 기존의 방법에 의한 성형 방법에 어려움이 계속하여 지적되어 왔다. 상기 카울 탑(Cowl Top)은 자동차의 글라스와 후드를 지지하는 역할을 하는 동시에 보행자와 충동시에 에너지를 흡수하여 보행자의 부상을 최소화하는 역할을 한다.

최근 보행자 보호에 대한 관심이 높아지면서, 효과적인 에너지 흡수를 위해서 카울 탑은 단면이 열린 "ㅁ" 형태를 갖는 구조로 제작되고 있다. 도 1은 종래의 카울 탑 부품을 제조하는 방법의 일예를 나타낸 것으로, 상기 카울 탑(Cowl Top)을 제조하기 위해서는 통상적으로, 2개의 서로 다른 부품을 제작한 후, 조립하여 제조하고 있다.

차체의 경량화를 위해서는 2개의 부품을 일체화하는 것이 효율적이나, 스탬핑 공정이나 프레스 성형, 일반적인 롤성형 방법의 경우에는 상기와 같이 열린 "ㅁ"자 형태의 단면을 구현하는 것이 불가능할 뿐만 아니라, 설사 구현한다고 하더라도 중심부에서 양끝단으로의 단면변화를 구현할 수 없다는 점에서 문제가 있다. 특히, 상기 도 1의 A와 같이, 부품 내부에 비드를 포함하는 복잡한 형상의 경우에는 성형 후에 별도의 내면 비드를 형성하기 위한 공정이 추가되어야 하는 문제가 있다.

즉, 종래와 같이 2 이상의 부품을 제조한 다음, 이를 조립하거나 용접 등을 통해 접합하여 복잡한 형상의 자동차 부품을 제조하는 경우에는 2 이상의 부품을 제조하기 위해서 별도의 설비와 공정이 필요하고, 이를 조립하거나 접합하기 위한 별도의 설비와 공정이 필요하다. 뿐만 아니라, 부품의 내면 비드와 같은 복잡한 구조가 요구되는 경우에는 부품의 성형 후에 복잡한 내면 비드를 형성하기 위해서, 추가적인 별도의 공정처리가 필요하다는 점에서 문제가 있다. 따라서, 카울 탑과 같이, 복잡한 형상의 부품을 제조하는데 많은 노력과 비용이 소모되는 문제가 있다.

따라서, 복잡한 형상을 갖는 자동차 부품을 제조함에 있어서, 보다 용이하고 경제적인 제조방법에 대한 요구가 절실한 실정이다.

본 발명의 일측면은 복잡한 구조를 갖는 고강도 자동차 부품을 제조함에 있어서, MD-RF 공정을 이용하여 일체형의 고강도 자동차 부품을 용이하고 경제적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 2 이상의 가변단면을 갖도록 소재를 성형하는 고강도 자동차 부품의 제조방법으로서,

2이상의 성형롤을 포함하고, 상기 성형롤 스탠드의 위치를 변화시킬 수 있는 MD-RF(Multi Directional Roll forming) 성형 장치를 이용하여 2이상의 가변단면을 형성하는 단계 및

상기 가변단면을 형성하는 과정에서 소재에 하나 이상의 비드를 형성하는 단계를 포함하는 일체형 고강도 자동차 부품의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 복잡한 형상의 자동차 부품을 하나의 공정으로 일체형 부품으로 제조할 수 있다. 이를 통해, 종래 2 이상의 서로 다른 부품을 제작한 다음, 이를 조립 또는 용접하여 접합시켜 제조하는 불편을 해소함으로서, 부품 제조 공정을 단순화 할 수 있으며, 이를 통해 경제적 이익을 확보할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 자동차 부품인 카울 탑(Cowl Top)을 제조하는 방법을 나타낸 모식도임.
도 2는 본 발명에서 가변단면을 형성하는 MD-RF 공정을 나타낸 모식도임.
도 3은 본 발명에서 MD-RF 공정을 이용하여 가변단면이 형성된 부품의 일예를 나타낸 사진임
도 4는 본 발명에서 MD-RF 공정을 이용하여 가변단면이 형성된 부품의 또다른 일예를 나타낸 사진임
도 5는 본 발명에서 부품에 비드를 형성할 수 있는 성형부가 구비된 한 쌍의 회전롤(a)의 일예와 이를 이용하여 형성된 형상(b)을 나타낸 모식도임
도 6은 본 발명에서 부품에 비드를 형성할 수 있는 성형부가 구비된 한 쌍의 회전롤(a)의 또다른 일예와 이를 이용하여 형성된 형상(b)을 나타낸 모식도임
도 7은 본 발명의 제조방법을 이용하여 제조된 카울 탑(Cowl Top)을 나타낸 모식도임.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

자동차 부품을 제조하기 위해서, 롤 포밍(Roll Forming) 공정이 사용된다. 상기 롤 포밍 기술은 치수 정밀도 및 생산성이 우수하며, 초고강도강의 성형이 가능하다는 장점이 있다. 그러나, 통상의 롤 포밍 기술은 위치가 고정된 롤을 사용함으로써, 단면이 일정한 자동차 부품의 제조에만 활용될 수 있다는 한계가 있다.

이에, 본 발명자들은 단면이 열린 "ㅁ" 형태를 갖는 카울 탑(Cowl Top) 등의 복잡한 형상을 갖는 고강도 자동차 부품을 제조함에 있어서, 종래에 2 이상의 부품을 제조한 다음, 별도의 조립이나 접합을 통해 제조하는 것이 아니라, 일체(一體)형으로 제조할 수 있는 방안을 고안하게 되었다.

본 발명은 2 이상의 가변단면을 갖도록 소재를 성형하는 고강도 자동차 부품의 제조방법으로서,

2이상의 롤(roll)을 포함하고, 롤 스탠드의 위치를 변화시킬 수 있는 MD-RF(Multi Directional Roll forming) 성형 장치를 이용하여 소재에 2이상의 가변단면을 형성하는 단계; 및

상기 가변단면을 형성하는 과정에서 소재에 하나 이상의 비드를 형성하는 단계를 포함한다.

상기 MD-RF(Multi Directional Roll forming)은 다른 말로 FRF(Flexible Roll Forming)이라고 하기도 한다. 상기 MD-RF 성형장치는 롤 포밍 기술의 하나이나, 기존 롤 포밍 기술과 차이는 롤 스탠드의 위치를 변화시킬 수 있다는 것이다. 상기 MD-RF 성형 공정을 이용하게 되면, 자동차 프레임, 플랜지부 등 다양한 자동차 부품 특히 복잡한 형상을 갖는 자동차 부품도 일체화로 제작이 가능하다. 따라서, 롤 포밍 제품 제작으로도 설계를 자유롭게 할 수 있는 장점이 있으므로, 설계자유도가 확대되며, 롤 포밍으로 제조된 부품의 적용영역이 확대될 수 있다.

본 발명에서는 상기 가변 단면을 형성하는 과정에서 성형품에 하나 이상의 비드를 형성하는 단계를 포함한다. 상기 하나 이상의 비드는 소재의 양면을 압박하여 사이로 진행시키도록 서로 마주보면서 회전하는 한쌍의 회전롤 및 상기 소재를 성형하도록 상기 회전롤 외면에 스탬핑 구조가 적용된 성형부를 포함하는 성형장치를 통해 형성되는 것이 바람직하다.

상기 성형부는 상기 한 쌍의 회전롤 중 하나의 회전롤의 외면에 원주를 따라 가변 폭을 가진 음각과 나머지 하나의 상기 회전롤의 외면에 상기 음각과 대응되는 양각으로 구성되는 것이 사용될 수 있다.

또다른 형태로는 소재의 홈부를 형성하기 위해, 상기 한 쌍의 회전롤 중 하나의 회전롤의 외면에 형성된 음각과 나머지 하나의 회전롤에 상기 음각에 대응되는 양각으로 구성되는 것이 사용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 하기 도면은 본 발명의 이해를 위한 것이며, 도면에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명에서 사용되는 MD-RF(Multi Directional Roll forming) 성형 장치의 일예와 이를 통해 제조되는 성형품을 나타낸 모식도이다. 즉, 소재(10)가 성형롤 스탠드의 직선 또는 회전운동에 의해 변화되는 하나 이상의 성형롤(41)에 의해 성형되면서, 하나 이상의 가변 단면을 가지도록 성형된다. 이때 성형되는 가변 단면은 요구되는 부품의 종류에 따라서 성형롤의 위치가 변화하면서 성형된다.

한편, 도 3 및 4는 다양한 형태의 가변 단면을 갖는 성형품의 일예를 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명에서 비드를 형성하는 단계의 일예를 나타낸 것이다. 도 5(a)는 비드를 형성하기 위한 한 쌍의 회전롤(101, 102)), 상기 회전롤(a)의 외면에 원주를 따라 가변 폭을 가진 음각(210)과 상기 음각에 대응되는 양각(220)을 포함하는 성형부를 포함한다. 한편, 도 5(b)는 상기 회전롤과 성형부에 의해 소재가 성형되는 과정을 나타낸 모식도(b)이다. 상기 도 5에 나타난 바와 같이, 소재가 상기 회전롤을 통과하는 과정에서 소재에 굴곡진 형태의 비드를 형성할 수 있다.

한편, 도 6은 본 발명에서 비드를 형성하는 단계의 또다른 예를 나타낸 것이다. 도 6(a)는 비드를 형성하기 위한 한 쌍의 회전롤(101, 102)), 상기 회전롤(a)의 외면에 홈부를 형성할 수 있도록 돌출된 음각(310)과 상기 음각에 대응되는 양각(320)을 포함하는 성형부를 포함한다. 한편, 도 6(b)는 상기 회전롤과 성형부에 의해 소재가 성형되는 과정을 나타낸 모식도이다. 상기 도 6에 나타난 바와 같이, 소재가 상기 회전롤을 통과하는 과정에서 소재에 홈부가 형성될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 부품의 일예를 나타낸 것이다. 도 7의 부품에서 가변단면은 MD-RF(Multi Directional Roll forming) 성형 장치를 이용하여 성형되었으며, B1과 같은 비드는 상기 도 5(a)의 회전롤을 이용하여 제조된 것이고, B2와 같은 비드는 도 6(a)의 회전롤을 통해 제조된 것을 나타낸다.

본 발명의 제조방법에 의하면, 가변단면을 가지면서, 내부에 비드가 형성된 복잡한 형상의 부품을 추가적인 공정 없이 하나의 방법에 의해 형성할 수 있는 기술적 효과가 있다.

10, 12, 13..... 소재
101, 102..... 회전롤
210, 310..... 음각
220, 320..... 양각
A, B1, B2..... 비드(내면 비드)

Claims (5)

1. 2 이상의 가변단면을 갖도록 소재를 성형하는 고강도 자동차 부품의 제조방법으로서,
   2이상의 성형롤을 포함하고, 상기 성형롤 스탠드의 위치를 변화시킬 수 있는 MD-RF(Multi Directional Roll forming) 성형 장치를 이용하여 2이상의 가변단면을 형성하는 단계 및
   상기 가변단면을 형성하는 과정에서 소재에 두개 이상의 비드를 형성하는 단계를 포함하고,
   상기 비드 중 적어도 하나는 한 쌍의 회전롤 중 하나의 회전롤의 외면에 형성된 음각과 나머지 하나의 회전롤에 상기 음각에 대응되는 양각으로 구성되는 홈부를 형성하기 위한 성형부에 의해서 형성되고,
   나머지 비드는 또 다른 한 쌍의 회전롤 중 하나의 회전롤의 외면에 원주를 따라 가변 폭을 가진 음각과 나머지 하나의 상기 회전롤의 외면에 상기 음각과 대응되는 양각으로 구성되는 성형부에 의해서 형성되는 일체형 고강도 자동차 부품의 제조방법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 2이상의 가변단면은 상기 성형롤 스탠드의 직선 또는 회전운동을 통해 형성되는 일체형 고강도 자동차 부품의 제조방법.

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