KR101569825B1 - 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임 및 그 제조방법 - Google Patents

마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임 및 그 제조방법 Download PDF

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KR101569825B1 KR1020150035004A KR20150035004A KR101569825B1 KR 101569825 B1 KR101569825 B1 KR 101569825B1 KR 1020150035004 A KR1020150035004 A KR 1020150035004A KR 20150035004 A KR20150035004 A KR 20150035004A KR 101569825 B1 KR101569825 B1 KR 101569825B1
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황한영
윤지숙
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서진산업 주식회사
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Abstract

본 발명은 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 횡방향으로 길게 형성되는 프론트멤버와, 상기 프론트멤버의 좌측과 우측에 각각 종방향으로 길게 연결되는 한 쌍의 사이드멤버와, 일단이 좌측의 상기 사이드멤버에 연결되고 타단이 우측의 상기 사이드멤버에 연결되는 리어멤버를 포함하되, 상기 프론트멤버와 한 쌍의 상기 사이드멤버에는 마찰교반용접을 위한 플랜지부가 각각 형성되는 것을 특징으로 하여, 마찰교반용접을 적용할 수 있는 구조의 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임 및 그 제조방법{Frame for automobile using friction stir welding and manufacturing method thereof}
본 발명은 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임 및 그 제조방법에 관한 것이다.
보다 상세하게는 프론트멤버와 한 쌍의 사이드멤버에 마찰교반용접을 위한 플랜지부가 형성되어 있는 구조의 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 비틀림이나 휘어짐을 방지하기 위하여 자동차용 프레임이 설치된다.
이러한 종래의 자동차용 프레임은 대한민국 등록특허공보 제1326517호에 게재된 것이 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 자동차용 프레임은 실차 적용시 차량의 전후방향으로 이격 배치되는 전방 크로스멤버(11)와 후방 크로스멤버(12) 그리고 차량의 좌우방향으로 이격 배치되는 양측의 사이드멤버(13,14)로 구성되며, 각 크로스멤버(11,12)가 차량의 횡방향으로 길게 배치되고 각 사이드멤버(13,14)가 차량의 종방향으로 길게 배치되어 井 형상으로 결착 구성된다.
하지만, 이러한 종래의 자동차용 프레임은 통상 스틸재질로 제작되어 자동차의 하중이 높아진다는 문제점이 있다.
또한, 이러한 종래의 자동차용 프레임은 상하로 분할된 이종 소재의 두 부재로 전방 크로스멤버(11)가 이루어질 경우에 선접촉하는 상기 두 부재의 구조(C)상 마찰교반용접을 적용할 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 이러한 종래의 자동차용 프레임은 박스 타입의 양측 사이드멤버(13,14) 외면에 전방 크로스멤버(11)와 후방 크로스멤버(12)의 양단부를 접촉시켜 용접해야하는 구조(D)이므로 마찰교반용접을 적용할 수 없다는 문제점이 있다.
KR 1326517 B1
본 발명은 프론트멤버와 한 쌍의 사이드멤버에 플랜지부가 형성되어 마찰교반용접을 적용할 수 있는 구조의 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임은, 횡방향으로 길게 형성되는 프론트멤버와, 상기 프론트멤버의 좌측과 우측에 각각 종방향으로 길게 연결되는 한 쌍의 사이드멤버와, 일단이 좌측의 상기 사이드멤버에 연결되고 타단이 우측의 상기 사이드멤버에 연결되는 리어멤버를 포함하되, 상기 프론트멤버와 한 쌍의 상기 사이드멤버에는 마찰교반용접을 위한 플랜지부가 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프론트멤버는 상부프론트멤버와 상기 상부프론트멤버의 하부에 배치되는 하부프론트멤버로 이루어지고, 한 쌍의 상기 사이드멤버는 각각 상부사이드멤버와 상기 상부사이드멤버의 하부에 배치되는 하부사이드멤버로 이루어지되, 상기 상부프론트멤버와 상기 상부사이드멤버는 알루미늄재질이고, 상기 하부프론트멤버와 상기 하부사이드멤버와 상기 리어멤버는 스틸재질인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플랜지부는 상기 상부프론트멤버에 형성된 제1플랜지부와 상기 하부프론트멤버에 형성된 제2플랜지부와 상기 상부사이드멤버에 형성된 제3플랜지부와 상기 하부사이드멤버에 형성된 제4플랜지부를 포함하되, 상기 제1플랜지부와 상기 제2플랜지부는 서로 마주하게 배치되어 마찰교반용접되고, 상기 제3플랜지부와 상기 제4플랜지부는 서로 마주하게 배치되어 마찰교반용접되는 것을 특징으로 한다.
또한, 한 쌍의 상기 사이드멤버에는 상기 리어멤버의 양단이 삽입되어 마찰교반용접되는 설치공이 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임 제조방법은, 상부프론트멤버와 상기 상부프론트멤버의 하부에 배치되는 하부프론트멤버로 이루어져 횡방향으로 길게 형성되는 프론트멤버와, 상부사이드멤버와 상기 상부사이드멤버의 하부에 배치되는 하부사이드멤버로 이루어져 상기 프론트멤버의 좌측과 우측에 각각 종방향으로 길게 연결되는 한 쌍의 사이드멤버와, 일단이 좌측의 상기 사이드멤버에 연결되고 타단이 우측의 상기 사이드멤버에 연결되는 리어멤버를 포함하되, 상기 프론트멤버와 한 쌍의 상기 사이드멤버에는 마찰교반용접을 위한 플랜지부가 각각 형성되는 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임에 있어서, 상기 리어멤버의 양단에 각각 상기 상부사이드멤버를 마찰교반용접하는 단계와, 상기 하부프론트멤버의 좌측과 우측에 상기 하부사이드멤버를 각각 CO₂아크용접하는 단계와, 상기 하부프론트멤버와 상기 상부프론트멤버를 마찰교반용접하는 단계와, 각각의 상기 하부사이드멤버에 상기 상부사이드멤버를 각각 마찰교반용접하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임 및 그 제조방법은 다음과 같은 장점이 있다.
본 발명에 따른 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임 및 그 제조방법은 프론트멤버와 한 쌍의 사이드멤버에 플랜지부가 형성되어 마찰교반용접을 적용할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임 및 그 제조방법은 이종 소재인 스틸과 알루미늄을 사용하여 자동차를 경량화할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임 및 그 제조방법은 자동차를 경량화할 수 있으므로 연비개선의 장점이 있다.
본 발명에 따른 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임 및 그 제조방법은 마찰교반용접을 적용하여 이종 소재 간의 용접강도를 높일 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 자동차용 프레임을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임을 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임을 도시한 분해사시도.
도 4는 도 2의 A-A 부분을 절취하여 도시한 단면도.
도 5는 도 2의 B-B 부분을 절취하여 도시한 단면도.
도 6은 도 2에서 하부사이드멤버를 제거한 C-C 부분을 절취하여 도시한 단면도.
도 7은 도 2의 D-D 부분을 절취하여 도시한 단면도.
도 8은 도 2의 E-E 부분을 절취하여 도시한 단면도.
도 9는 도 2의 F-F 부분을 절취하여 도시한 단면도.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임 제조방법을 도시한 순서도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
참고적으로 이하에서 설명될 본 발명의 구성들 중 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 전술한 종래기술을 참조하기로 하고 별도의 상세한 설명은 생략한다.
또한, 이하의 설명에서 방향을 지칭하는 전후좌우 중 전방측은 도 2 및 도 3에서 12시 방향, 후방측은 6시 방향, 좌측은 9시 방향, 우측은 3시 방향을 기준으로 하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임을 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임을 도시한 분해사시도이고, 도 4는 도 2의 A-A 부분을 절취하여 도시한 단면도이고, 도 5는 도 2의 B-B 부분을 절취하여 도시한 단면도이고, 도 6은 도 2에서 하부사이드멤버를 제거한 C-C 부분을 절취하여 도시한 단면도이고, 도 7은 도 2의 D-D 부분을 절취하여 도시한 단면도이고, 도 8은 도 2의 E-E 부분을 절취하여 도시한 단면도이고, 도 9는 도 2의 F-F 부분을 절취하여 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임은, 횡방향으로 길게 형성되는 프론트멤버(100)와, 프론트멤버(100)의 좌측과 우측에 각각 종방향으로 길게 연결되는 한 쌍의 사이드멤버(200)와, 일단이 좌측의 사이드멤버(200)에 연결되고 타단이 우측의 사이드멤버(200)에 연결되는 리어멤버(300)를 포함하되, 프론트멤버(100)와 한 쌍의 사이드멤버(200)에는 마찰교반용접을 위한 플랜지부(112,122,212,222)가 각각 형성되는 것을 포함한다.
프론트멤버(100)는 차량의 폭 방향을 따라 설치되는 것으로 횡방향(좌우방향)으로 길게 형성된다.
프론트멤버(100)는 후방 측으로 볼록하게 라운드진 형태로 형성된다.
프론트멤버(100)의 내부에는 좌우 방향으로 관통된 공간이 형성되어 있다.
프론트멤버(100)의 좌측단과 우측단은 각각 부시컵(미도시)을 수용하기 위해 내측으로 오목하게 형성되어 있다.
프론트멤버(100)는 상부프론트멤버(110)와 상부프론트멤버(110)의 하부에 배치되는 하부프론트멤버(120)로 이루어진다.
상부프론트멤버(110)와 하부프론트멤버(120)는 서로 상하 대칭되도록 배치된다.
프론트멤버(100)는 이종소재로 제작된다.
즉, 프론트멤버(100)의 상부프론트멤버(110)는 알루미늄재질로 제작되는 것이 바람직하고, 프론트멤버(100)의 하부프론트멤버(120)는 스틸재질로 제작되는 것이 바람직하다.
프론트멤버(100)와 후술할 한 쌍의 사이드멤버(200)에는 마찰교반용접을 위한 플랜지부(112,122,212,222)가 형성된다.
보다 구체적으로 플랜지부(112,122,212,222)는 상부프론트멤버(110)에 형성된 제1플랜지부(112)와 하부프론트멤버(120)에 형성된 제2플랜지부(122)와 후술할 상부사이드멤버(210)에 형성된 제3플랜지부(212)와 후술할 하부사이드멤버(220)에 형성된 제4플랜지부(222)를 포함하며, 프론트멤버(100)에는 제1플랜지부(112)와 제2플랜지부(122)가 형성되어 있다.
프론트멤버(100)의 상부프론트멤버(110)에는 제1플랜지부(112)가 형성된다.
제1플랜지부(112)는 상부프론트멤버(110)의 전방면 하단과 후방면 하단에 각각 좌우방향으로 길게 형성된다.
상부프론트멤버(110)의 전방면 하단에 위치한 제1플랜지부(112)는 상부프론트멤버(110)의 전방면 하단에서 전방측으로 절곡되어 형성된다.
또한, 상부프론트멤버(110)의 후방면 하단에 위치한 제1플랜지부(112)는 상부프론트멤버(110)의 후방면 하단에서 후방측으로 절곡되어 형성된다.
이로 인해 상부프론트멤버(110)는 제1플랜지부(112)를 기준으로 상측으로 볼록한 형상을 가진다.
프론트멤버(100)의 하부프론트멤버(120)에는 제2플랜지부(122)가 형성된다.
제2플랜지부(122)는 하부프론트멤버(120)의 전방면 상단과 후방면 상단에 각각 좌우방향으로 길게 형성된다.
하부프론트멤버(120)의 전방면 상단에 위치한 제2플랜지부(122)는 하부프론트멤버(120)의 전방면 상단에서 전방측으로 절곡되어 형성된다.
또한, 하부프론트멤버(120)의 후방면 상단에 위치한 제2플랜지부(122)는 하부프론트멤버(120)의 후방면 상단에서 후방측으로 절곡되어 형성된다.
이로 인해 하부프론트멤버(120)는 제2플랜지부(122)를 기준으로 하측으로 볼록한 형상을 가진다.
제1플랜지부(112)의 하면과 제2플랜지부(122)의 상면은 서로 마주하게 배치된다.
보다 구체적으로 상부프론트멤버(110)의 전방측 하단에 위치한 제1플랜지부(112)의 하면과 하부프론트멤버(120)의 전방측 상단에 위치한 제2플랜지부(122)의 상면은 서로 마주하여 접촉하도록 배치되어 제1플랜지부(112) 및 제2플랜지부(122)의 길이방향을 따라 마찰교반용접되고, 상부프론트멤버(110)의 후방측 하단에 위치한 제1플랜지부(112)의 하면과 하부프론트멤버(120)의 후방측 상단에 위치한 제2플랜지부(122)의 상면은 서로 마주하여 접촉하도록 배치되어 제1플랜지부(112) 및 제2플랜지부(122)의 길이방향을 따라 마찰교반용접되는 것이다.
즉, 마찰교반용접을 적용하기 위해 제1플랜지부(112)와 제2플랜지부(122)는 서로 면접촉하게 되는 것이다.
프론트멤버(100)의 좌측과 우측에는 각각 종방향으로 길게 연결되는 한 쌍의 사이드멤버(200)가 설치된다.
사이드멤버(200)는 차량의 길이 방향을 따라 설치되는 것으로 종방향(전후방향)으로 길게 형성된다.
사이드멤버(200)는 프론트멤버(100)의 후방면 좌측과 프론트멤버(100)의 후방면 우측에 각각 하나씩 연결되어 프론트멤버(100)의 후방면에서 후방측으로 길게 설치된다.
사이드멤버(200)는 이종소재로 제작된다.
프론트멤버(100)의 후방면 좌측과 프론트멤버(100)의 후방면 우측에 각각 설치된 사이드멤버(200)는 서로 이격되어 있다.
보다 구체적으로 사이드멤버(200)는 상부프론트멤버(110)의 후방면 좌우측에 후술할 상부사이드멤버(210)가 각각 CO₂아크용접되고, 하부프론트멤버(120)의 후방면 좌우측에 후술할 하부사이드멤버(220)가 각각 CO₂아크용접되며, 각각의 하부사이드멤버(220)에 상부사이드멤버(210)가 각각 마찰교반용접되는 것에 따라 프론트멤버(100)에 설치된다.
프론트멤버(100)의 후방면 좌측에 설치된 사이드멤버(200)와 프론트멤버(100)의 후방면 우측에 설치된 사이드멤버(200)는 서로 좌우 대칭되도록 배치된다.
프론트멤버(100)의 후방면 좌측에 설치된 사이드멤버(200)와 프론트멤버(100)의 후방면 우측에 설치된 사이드멤버(200) 사이의 간격은 후방 측으로 갈수록 점점 커진다.
사이드멤버(200)의 내부에는 전후 방향으로 관통된 공간이 형성되어 있다.
사이드멤버(200)의 후방 단부는 부시컵(미도시)을 수용하기 위해 내측으로 오목하게 형성되어 있다.
사이드멤버(200)는 상부사이드멤버(210)와 상부사이드멤버(210)의 하부에 배치되는 하부사이드멤버(220)로 이루어진다.
상부사이드멤버(210)와 하부사이드멤버(220)는 서로 상하 대칭되도록 배치된다.
사이드멤버(200)의 상부사이드멤버(210)는 알루미늄재질로 제작되는 것이 바람직하고, 사이드멤버(200)의 하부사이드멤버(220)는 스틸재질로 제작되는 것이 바람직하다.
사이드멤버(200)에는 마찰교반용접을 위한 플랜지부(212,222)가 형성된다.
보다 구체적으로 사이드멤버(200)에는 제3플랜지부(212)와 제4플랜지부(222)가 형성되어 있다.
사이드멤버(200)의 상부사이드멤버(210)에는 제3플랜지부(212)가 형성된다.
제3플랜지부(212)는 상부프론트멤버(110)의 좌측면 하단과 우측면 하단에 각각 전후방향으로 길게 형성된다.
상부사이드멤버(210)의 좌측면 하단에 위치한 제3플랜지부(212)는 상부사이드멤버(210)의 좌측면 하단에서 좌측으로 절곡되어 형성된다.
또한, 상부사이드멤버(210)의 우측면 하단에 위치한 제3플랜지부(212)는 상부사이드멤버(210)의 우측면 하단에서 우측으로 절곡되어 형성된다.
이로 인해 상부사이드멤버(210)는 제3플랜지부(212)를 기준으로 상측으로 볼록한 형상을 가진다.
사이드멤버(200)의 하부사이드멤버(220)에는 제4플랜지부(222)가 형성된다.
제4플랜지부(222)는 하부사이드멤버(220)의 좌측면 상단과 우측면 상단에 각각 전후방향으로 길게 형성된다.
하부사이드멤버(220)의 좌측면 상단에 위치한 제4플랜지부(222)는 하부사이드멤버(220)의 좌측면 상단에서 좌측으로 절곡되어 형성된다.
또한, 하부사이드멤버(220)의 우측면 상단에 위치한 제4플랜지부(222)는 하부사이드멤버(220)의 우측면 상단에서 우측으로 절곡되어 형성된다.
이로 인해 하부사이드멤버(220)는 제4플랜지부(222)를 기준으로 하측으로 볼록한 형상을 가진다.
제3플랜지부(212)의 하면과 제4플랜지부(222)의 상면은 서로 마주하게 배치된다.
보다 구체적으로 상부사이드멤버(210)의 좌측면 하단에 위치한 제3플랜지부(212)의 하면과 하부사이드멤버(220)의 좌측면 상단에 위치한 제4플랜지부(222)의 상면은 서로 마주하여 접촉하도록 배치되어 제3플랜지부(212) 및 제4플랜지부(222)의 길이방향을 따라 마찰교반용접되고, 상부사이드멤버(210)의 우측면 하단에 위치한 제3플랜지부(212)의 하면과 하부사이드멤버(220)의 우측면 상단에 위치한 제4플랜지부(222)의 상면은 서로 마주하여 접촉하도록 배치되어 제3플랜지부(212) 및 제4플랜지부(222)의 길이방향을 따라 마찰교반용접되는 것이다.
즉, 마찰교반용접을 적용하기 위해 제3플랜지부(212)와 제4플랜지부(222)는 서로 면접촉하게 되는 것이다.
한 쌍의 사이드멤버(200)에는 설치공(205a,205b)이 각각 형성된다.
설치공(205a,205b)은 프론트멤버(100)의 후방면 좌측에 설치된 사이드멤버(200)의 우측과 프론트멤버(100)의 후방면 우측에 설치된 사이드멤버(200)의 좌측에 각각 형성된다.
설치공(205a,205b)은 상부사이드멤버(210)와 하부사이드멤버(220)에 걸쳐서 형성되며, 전체적으로 사각형의 형상이다.
설치공(205a,205b)에는 후술할 리어멤버(300)가 삽입되어 사이드멤버(200)와 후술할 리어멤버(300)가 마찰교반용접된다.
프론트멤버(100)의 후방 좌측에 설치된 사이드멤버(200)와 프론트멤버(100)의 후방 우측에 설치된 사이드멤버(200) 사이에는 리어멤버(300)가 설치된다.
본 실시예에서 리어멤버(300)는 스틸재질의 별도의 제1부재(302)와 제2부재(304)가 CO₂아크용접 등으로 용접되어 제작되지만, 스틸재질의 단일 부재로 제작될 수도 있다.
리어멤버(300)는 제1부재(302)와 제2부재(304)의 결합강도를 높이기 위해 형성된 제1결합부(302a)와 제2결합부(304a)가 위치하는 중앙 일부분을 제외한 하부가 개방되어 있다.
이는 경량화를 위한 것이다.
제1결합부(302a)와 제2결합부(304a)는 서로 이어져 CO₂아크용접 등으로 용접된다.
리어멤버(300)는 도 9에서와 같이 제1결합부(302a)와 제2결합부(304a)가 형성된 부분에서 폐단면을 가진다.
리어멤버(300)는 차량의 폭 방향을 따라 설치되는 것으로 횡방향(좌우방향)으로 길게 형성된다.
리어멤버(300)의 전방면과 후방면의 중앙 좌우측 각각에는 하측으로 볼록한 볼록부(3021,3041)가 형성된다.
볼록부(3021,3041)는 리어멤버(300)의 전방면과 리어멤버(300)의 후방면에 각각 두 개씩 형성된다.
도 8에서와 같이, 각각의 볼록부(3021,3041)의 하단부는 외측으로 절곡 형성된다.
다시 말해서, 리어멤버(300)의 전방면에 형성된 볼록부(3021)의 하단부는 전방 측으로 절곡되어 있고, 리어멤버(300)의 후방면에 형성된 볼록부(3021)의 하단부는 후방 측으로 절곡되어 있다.
리어멤버(300)의 후방면에 형성된 볼록부(3021)는 리어멤버(300)의 전방면에 형성된 볼록부(3021)보다 하측으로 더 많이 돌출되어 있다.
리어멤버(300)는 좌측단이 프론트멤버(100)의 후방 좌측에 설치된 사이드멤버(200)에 연결되고, 우측단이 프론트멤버(100)의 후방 우측에 설치된 사이드멤버(200)에 연결된다.
리어멤버(300)의 좌측단과 우측단에는 각각 설치부(310)가 형성된다.
리어멤버(300)의 좌측단에 설치된 설치부(310)와 리어멤버(300)의 우측단에 설치된 설치부(310)는 서로 대칭되는 형상이다.
설치부(310)는 도 7에서와 같이 전면(312)과 후면(314)과 상면(316)과 절곡면(318)으로 이루어진다.
전면(312)과 후면(314)은 서로 이격되어 마주보게 형성된다.
상면(316)은 일단이 전면(312)의 상단에 연결되고, 타단이 후면(314)의 상단에 연결되어 전면(312)과 후면(314) 사이를 이어주도록 형성된다.
절곡면(318)은 전면(312)과 후면(314)에 각각 하나씩 형성된다.
전면(312)에 형성된 절곡면(318)은 전면(312)의 하단에서 후방측으로 절곡된 형상이고, 후면(314)에 형성된 절곡면(318)은 후면(312)의 하단에서 전방측으로 절곡된 형상이다.
전면(312)에 형성된 절곡면(318)과 후면(312)에 형성된 절곡면(318)은 서로 이격되어 있다.
전면(312)에 형성된 절곡면(318)의 후방측 단부와 후면(312)에 형성된 절곡면(318)의 전방측 단부는 서로 이격되어 있다.
설치부(310)의 종단면 형상은 전체적으로 하면 일부분이 개방된 사각형 형상이다.
설치부(310)는 상부사이드멤버(210)에 형성된 설치공(205a) 내에 삽입되어 설치공(205a)을 둘러싼 상부사이드멤버(210)의 내면과 설치부(310)의 외면이 접촉하도록 배치되어 마찰교반용접된다.
보다 구체적으로 설치부(310)의 전면(312) 상부 일부분, 설치부(310)의 후면(314) 상부 일부분 및 설치부(310)의 상면(316)은 상부사이드멤버(210)의 설치공(205a)을 둘러싼 상부사이드멤버(210)의 내면에 접촉하도록 배치되고, 이 중 설치부(310)의 상면(316)과 상부사이드멤버(210)에서 설치부(310)의 상면(316)에 접촉된 부분이 마찰교반용접된다.
이때, 상부사이드멤버(210)의 하부에는 하부사이드멤버(220)가 마찰교반용접되기 전인 것이 바람직하다.
이는 상부사이드멤버(210)의 하부에 하부사이드멤버(220)가 결합된 상태일 경우, 마찰교반용접을 적용하여 사이드멤버(200)와 리어멤버(300)를 결합시킬 수 없기 때문이다.
설치부(310)의 전면(312)과 설치부(310)의 후면(314)에서 상부사이드멤버(210)의 내면에 접촉하지 않는 부분과 절곡면(318)은 하부사이드멤버(220)에 형성된 설치공(205b) 내에 삽입되어 하부사이드멤버(220)의 설치공(205b)을 둘러싼 하부사이드멤버(220)의 내면에 접촉하도록 배치되어 CO₂아크용접되는 것이 바람직하다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임 제조방법을 설명한다.
이하 각 구성들의 부호는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임을 설명함에 있어서 기재된 부호와 동일한 부호를 사용하며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임 제조방법은, 상부프론트멤버(110)와 상부프론트멤버(110)의 하부에 배치되는 하부프론트멤버(120)로 이루어져 횡방향으로 길게 형성되는 프론트멤버(100)와, 상부사이드멤버(210)와 상부사이드멤버(210)의 하부에 배치되는 하부사이드멤버(220)로 이루어져 프론트멤버(100)의 좌측과 우측에 각각 종방향으로 길게 연결되는 한 쌍의 사이드멤버(200)와, 일단이 좌측의 사이드멤버(200)에 연결되고 타단이 우측의 사이드멤버(200)에 연결되는 리어멤버(300)를 포함하되, 프론트멤버(100)와 한 쌍의 사이드멤버(200)에는 마찰교반용접을 위한 플랜지부(112,122,212,222)가 각각 형성되는 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임에 있어서, 리어멤버(300)의 양단에 각각 상부사이드멤버(210)를 마찰교반용접하는 단계와, 하부프론트멤버(120)의 좌측과 우측에 하부사이드멤버(220)를 각각 CO₂아크용접하는 단계와, 하부프론트멤버(120)와 상부프론트멤버(110)를 마찰교반용접하는 단계와, 각각의 하부사이드멤버(220)에 상부사이드멤버(210)를 각각 마찰교반용접하는 단계를 포함한다.
먼저, 리어멤버(300)의 양단에 각각 상부사이드멤버(210)를 마찰교반용접한다(S10).
보다 구체적으로 리어멤버(300)의 좌측단에 형성된 설치부(310)를 좌측에 위치하는 상부사이드멤버(210)에 형성된 설치공(205a) 내에 삽입하고, 리어멤버(300)의 우측단에 형성된 설치부(310)를 우측에 위치하는 상부사이드멤버(210)에 형성된 설치공(205a) 내에 삽입하여 설치부(310)의 상면(316)과 상부사이드멤버(210)에서 설치부(310)의 상면(316)에 접촉된 부분을 마찰교반용접한다.
이때, 마찰교반용접을 적용하는 이유는 상부사이드멤버(210)와 리어멤버(300)가 각각 이종소재인 알루미늄과 스틸로 이루어지므로 이종소재의 용접 시 용접강도를 높일 수 있는 마찰교반용접을 적용하는 것이다.
다음, 하부프론트멤버(120)의 좌측과 우측에 하부사이드멤버(220)를 각각 CO₂아크용접한다(S20).
보다 구체적으로 하부프론트멤버(120)의 후방 좌측 하면에 하나의 하부사이드멤버(220)의 전방측 단부 상면을 접촉시켜 CO₂아크용접하고, 하부프론트멤버(120)의 후방 우측 하면에 다른 하나의 하부사이드멤버(220)의 전방측 단부 상면을 접촉시켜 CO₂아크용접한다.
이때, CO₂아크용접을 적용하는 이유는 하부프론트멤버(120)와 하부사이드멤버(220)가 동일한 소재인 스틸로 이루어지므로 CO₂아크용접을 적용하는 것이다.
다음, 하부프론트멤버(120)와 상부프론트멤버(110)를 마찰교반용접한다(S30).
여기서 하루프론트멤버(100)의 좌측과 우측에는 각각 하부사이드멤버(220)가 결합되어 있는 상태이다.
보다 구체적으로 상부프론트멤버(110)의 전방면 하단에 위치한 제1플랜지부(112)의 하면과 좌우측에 각각 하부사이드멤버(220)가 결합된 하부프론트멤버(120)의 전방면 상단에 위치한 제2플랜지부(122)의 상면을 서로 마주하여 접촉하도록 배치하고, 상부프론트멤버(110)의 후방면 하단에 위치한 제1플랜지부(112)의 하면과 좌우측에 각각 하부사이드멤버(220)가 결합된 하부프론트멤버(120)의 후방면 상단에 위치한 제2플랜지부(122)의 상면을 서로 마주하여 접촉하도록 배치하여 제1플랜지부(112)와 제2플랜지부(122)의 접촉 부위를 좌우 길이방향을 따라 마찰교반용접한다.
이때, 마찰교반용접을 적용하는 이유는 상부프론트멤버(110)와 하부프론트멤버(120)가 각각 이종소재인 알루미늄과 스틸로 이루어지므로 이종소재의 용접 시 용접강도를 높일 수 있는 마찰교반용접을 적용하는 것이다.
다음, 각각의 하부사이드멤버(220)에 상부사이드멤버(210)를 각각 마찰교반용접한다(S40).
여기서, 좌우 각각의 하부사이드멤버(220)는 하부프론트멤버(120)에 결합되어 있는 상태이고, 상부프론트멤버(110)는 하부프론트멤버(120)에 결합되어 있는 상태이며, 좌우 각각의 상부사이드멤버(210)는 리어멤버(300)와 결합되어 있는 상태이다.
보다 구체적으로 리어멤버(300)와 결합된 좌우 각각의 상부사이드멤버(210)의 좌측면 하단에 위치한 제3플랜지부(212)의 하면과 상부프론트멤버(110)와 하부프론트멤버(120)에 결합된 좌우 각각의 하부사이드멤버(220)의 좌측면 상단에 위치한 제4플랜지부(222)의 상면을 서로 마주하여 접촉하도록 배치하고, 리어멤버와 결합된 좌우 각각의 상부사이드멤버(210)의 우측면 하단에 위치한 제3플랜지부(212)의 하면과 상부프론트멤버(110)와 하부프론트멤버(120)에 결합된 좌우 각각의 하부사이드멤버(220)의 우측면 상단에 위치한 제4플랜지부(222)의 상면을 서로 마주하여 접촉하도록 배치하여 제3플랜지부(212)와 제4플랜지부(222)의 접촉 부위를 전후 길이방향을 따라 마찰교반용접한다.
여기서, 제3플랜지부(212)와 제4플랜지부(222)의 접촉 부위는 전체적으로 마찰교반용접할 수도 있고, 일부분만을 마찰교반용접할 수도 있다.
또한, 리어멤버(300)와 결합된 좌우 각각의 상부사이드멤버(210)의 전방측 단부와 이에 접촉하는 상부프론트멤버(110)의 후방면을 서로 CO₂아크용접할 수도 있다.
이때, 마찰교반용접을 적용하는 이유는 상부사이드멤버(210)와 하부사이드멤버(220)가 각각 이종소재인 알루미늄과 스틸로 이루어지므로 이종소재의 용접 시 용접강도를 높일 수 있는 마찰교반용접을 적용하는 것이다.
이상, 이와 같은 순서로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임이 제조된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
100 : 프론트멤버 110 : 상부프론트멤버
112 : 제1플랜지부 120 : 하부프론트멤버
122 : 제2플랜지부 200 : 사이드멤버
205a, 205b : 설치공 210 : 상부사이드멤버
212 : 제3플랜지부 220 : 하부사이드멤버
222 : 제4플랜지부 300 : 리어멤버
302 : 제1부재 302a : 제1결합부
3021, 3041 : 볼록부 304 : 제2부재
304a : 제2결합부 310 : 설치부
312 : 전면 314 : 후면
316 : 상면 318 : 절곡면

Claims (5)

  1. 알루미늄재질의 상부프론트멤버와 상기 상부프론트멤버의 하부에 배치되는 스틸재질의 하부프론트멤버로 이루어져 횡방향으로 길게 형성되는 프론트멤버;
    설치공이 형성되며 알루미늄재질의 상부사이드멤버와 상기 상부사이드멤버의 하부에 배치되는 스틸재질의 하부사이드멤버로 이루어져 상기 프론트멤버의 좌측과 우측에 각각 종방향으로 길게 연결되는 한 쌍의 사이드멤버;
    양단에 각각 설치부가 형성되어 일단이 좌측의 상기 사이드멤버에 연결되고 타단이 우측의 상기 사이드멤버에 연결되는 스틸재질의 리어멤버;를 포함하되,
    상기 프론트멤버와 한 쌍의 상기 사이드멤버에는 마찰교반용접을 위한 플랜지부가 각각 형성되고,
    상기 설치부는 상기 설치공 내에 삽입되며,
    상기 상부사이드멤버의 하부에 상기 하부사이드멤버가 마찰교반용접되기 전에 상기 설치부의 상면과 상기 상부사이드멤버에서 상기 설치부의 상기 상면에 접촉된 부분이 마찰교반용접되는 것을 특징으로 하는 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 플랜지부는 상기 상부프론트멤버에 형성된 제1플랜지부와 상기 하부프론트멤버에 형성된 제2플랜지부와 상기 상부사이드멤버에 형성된 제3플랜지부와 상기 하부사이드멤버에 형성된 제4플랜지부를 포함하되,
    상기 제1플랜지부와 상기 제2플랜지부는 서로 마주하게 배치되어 마찰교반용접되고,
    상기 제3플랜지부와 상기 제4플랜지부는 서로 마주하게 배치되어 마찰교반용접되는 것을 특징으로 하는 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임.
  4. 삭제
  5. 알루미늄재질의 상부프론트멤버와 상기 상부프론트멤버의 하부에 배치되는 스틸재질의 하부프론트멤버로 이루어져 횡방향으로 길게 형성되는 프론트멤버와, 설치공이 형성되며 알루미늄재질의 상부사이드멤버와 상기 상부사이드멤버의 하부에 배치되는 스틸재질의 하부사이드멤버로 이루어져 상기 프론트멤버의 좌측과 우측에 각각 종방향으로 길게 연결되는 한 쌍의 사이드멤버와, 양단에 각각 설치부가 형성되어 일단이 좌측의 상기 사이드멤버에 연결되고 타단이 우측의 상기 사이드멤버에 연결되는 스틸재질의 리어멤버를 포함하되, 상기 프론트멤버와 한 쌍의 상기 사이드멤버에는 마찰교반용접을 위한 플랜지부가 각각 형성되고, 상기 설치부는 상기 설치공 내에 삽입되며, 상기 상부사이드멤버의 하부에 상기 하부사이드멤버가 마찰교반용접되기 전에 상기 설치부의 상면과 상기 상부사이드멤버에서 상기 설치부의 상기 상면에 접촉된 부분이 마찰교반용접되는 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임에 있어서,
    상기 리어멤버의 양단에 각각 상기 상부사이드멤버를 마찰교반용접하는 단계;
    상기 하부프론트멤버의 좌측과 우측에 상기 하부사이드멤버를 각각 CO₂아크용접하는 단계;
    상기 하부프론트멤버와 상기 상부프론트멤버를 마찰교반용접하는 단계;
    각각의 상기 하부사이드멤버에 상기 상부사이드멤버를 각각 마찰교반용접하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰교반용접을 적용한 자동차용 프레임 제조방법.
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