KR101637166B1

KR101637166B1 - 맞춤형 스테빌라이저 및 이의 재가공방법

Info

Publication number: KR101637166B1
Application number: KR1020160049870A
Authority: KR
Inventors: 박준석
Original assignee: 박준석
Priority date: 2016-04-25
Filing date: 2016-04-25
Publication date: 2016-07-07

Abstract

본 발명은 차체의 기울어짐을 줄이기 위하여 부착되는 스테빌라이저의 재가공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기 장착된 스테빌라이저를 2차적으로 재차 열처리하여 인장강도와 항복점을 소비자의 요구에 따라 설정하고 가공할 수 있으며, 차종의 특성에 맞는 물성을 최적화할 수 있는 맞춤형 스테빌라이저 및 이의 재가공방법에 관한 것이다.

Description

맞춤형 스테빌라이저 및 이의 재가공방법{Customized Stabilizer and Reprocessing method thereof}

일반적으로 스태빌라이저는 차체의 기울어짐을 줄이기 위하여 부착되는 '비틀림 본 스프링(일명 "토션 바"라고 함)"으로 앞뒤 바퀴 모두에 사용되며, 이와 같은 스테빌라이저의 양끝은 좌우의 서스팬션(보통은 로 암)에 부착하고, 좌우 바퀴의 움직임에 차이가 있을 때만 작용한다.

예를 들어 코너링을 할 때 바깥쪽 바퀴가 부딪히거나 안쪽 바퀴가 튀어오르는데 이때 좌우 바퀴의 움직임을 같게 하는 작용을 하여 차제의 기울기를 줄여 주거나, 좌우 바퀴가 동시에 퉁격 또는 리바운드할 때는 작동하지 않으며, 앞바퀴에 스테빌라이저를 부착하면 언더 스티어를 증가시키고, 뒷바퀴에 부착하면 오버 스티어의 경향을 가지게 되며, 앤티롤 바 또는 스웨이 바라고도 한다.

상기와 같은 스태빌라이저를 구성하고 있는 요소 중 스테빌라이저는 통상 환봉 형상의 속이 꽉 찬 소재를 사용하여 제작하고 있는데, 이 경우 그 중량이 많이 나갈 뿐만 아니라 제작비용이 상승된다는 문제점이 있어 최근에는 중량을 대폭 감소시키고 제작비용을 절감하기 위하여 중공 형상의 파이프를 사용하여 스테빌라이저를 제작하고 있는 실정이다.

이와 같이 중공 형상의 파이프를 사용하여 스테빌라이저를 제작할 경우 기계적 성질을 증대시키고 피로강도를 높이기 위한 일련의 표면처리공정을 실시하고 있다.

종래의 자동차용 중공 스테빌라이저 표면처리방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 중공 스테빌라이저를 일정온도로 가열시키는 열처리 공정과; 상기와 같이 열 처리된 중공 스테빌라이저의 내부 잔류 응력을 제거하기 위해 실시되는 뜨임(tempering) 공정과; 중공 스테빌라이저를 쇼트 피닝기에 넣고 원심력 또는 압축 공기로 조그마한 강철 구슬을 중공 스테빌라이저의 표면에 충돌시켜 피로강도를 높이고 기계적 성질을 향상시켜 주는 쇼트 피닝(shot peening) 공정과; 중공 스테빌라이저의 표면에 도장을 실시하는 도장 공정;으로 이루어졌다.

그런데 이와 같은 공정을 거쳐 자동차용 중공 스테빌라이저의 표면처리를 실시할 경우 쇼트 피닝 공정에서 중공 스테빌라이저의 물성을 최대로 증대시킬 수 없다.

이러한 문제를 해결하기 위해 대한민국 등록특허 10-1081054에는 자동차용 중공 스테빌라이저의 표면처리방법에 있어서, 일정온도(T1 ℃)를 갖는 가열장치를 통과시켜 주며 중공 스테빌라이저를 가열시켜 주는 열처리 공정과; 이어서 중공 스테빌라이저를 일정온도(T2 ℃)를 갖는 로에 넣고 일정시간(t2) 동안 뜨임을 실시하여 중공 스테빌라이저의 내부 잔류 응력을 제거하는 뜨임 공정과; 일정온도(T3 ℃)를 유지하는 가열로에 중공 스테빌라이저를 일정시간(t3) 동안 통과시키며 가열시켜 주는 가열 공정과; 쇼트 피닝기 속에 일정온도(T4 ℃)를 갖는 중공 스테빌라이저를 넣고 중공 스테빌라이저 바에 쇼트 와이어를 일정시간(t4) 동안 표면에 충돌시켜 피로강도를 높이고 기계적 성질을 향상시켜 주는 핫 쇼트 피닝 공정과; 핫 쇼트 피닝 공정 후 냉각이 완료된 중공 스테빌라이저의 표면에 도장을 실시하는 도장 공정;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 중공 스테빌라이저의 표면처리방법이 개시되어 있다.

다만, 상기 대한민국 등록특허는 피로강도를 최대화하는 데 촛점이 맞추어 있기 때문에, 이미 1차적으로 열처리 된 스테빌라이저를 사용자의 요구 및 해당 차종에 따라 최적화된 스테빌라이저를 재가공하는 방법에 대해서는 개발이 필요한 실정이다.

1. 대한민국 등록특허 10-1081054 '자동차용 중공 스테빌라이저의 표면처리방법' 2. 대한민국 등록특허 10-158286 '중공형 스테빌라이저 바 제조방법 및 이에 따라 제조된 스테빌라이저 바' 3. 대한민국 등록특허 10-1093881 '중공 스태빌라이저 바의 제작방법' 4. 대한민국 등록특허 10-0245031 '비조질강을 이용한 자동차용 스테빌라이저 바의 제조방법'

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 자동차 제조사에서 제작한 차량에 장착된 스테빌라이저를 2차적으로 재차 열처리하여 인장강도와 항복점을 소비자의 요구에 따라 설정하고 가공할 수 있으며, 차종의 특성에 맞는 물성을 최적화할 수 있는 맞춤형 스테빌라이저 및 이의 재가공방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 맞춤형 스테빌라이저의 재가공방법은 차량에 기 장착된 스테빌라이저를 재열처리하여 차종에 따라 인장강도와 항복점을 재설정하는 방법으로서, 차량에 기 장착된 스테빌라이저를 분리하여 피트가열로에 넣고 가열하는 S1단계와; 상기 가열된 스테빌라이저를 냉각하는 S2단계와; 상기 냉각된 스테빌라이저를 제거하는 S3단계와; 상기 페인트가 제거된 재가열하는 S4단계와; 상기 가열된 스테빌라이저를 급냉하는 S5단계와; 상기 급냉된 스테빌라이저를 템퍼링로에 넣고 템퍼링하되, 템퍼링 온도와 시간을 차종에 따라 설정하는 S6단계와; 상기 템퍼링된 스테빌라이저를 서냉시키는 S7단계와; 상기 서냉된 스테빌라이저를 도색 또는 도금하여 재도색하는 S8단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 맞춤형 스테빌라이저의 재가공방법에 있어서 S1단계는 상기 스테빌라이저를 피트가열로에 넣고 550~650℃에서 50~70분 동안 가열하며, 상기 S2단계는 상기 스테빌라이저를 190~210℃로 냉각하고, 상기 S3단계는 상기 S2단계에서 냉각된 스테빌라이저를 쇼트피닝 공정을 통해 페인트를 제거하며, 상기 S4단계는 상기 페인트가 제거된 스테빌라이저를 고주파유도가열장치 또는 중주파가열유도장치를 통해 850~950℃로 가열하고, 상기 S7단계는 상기 템퍼링된 스테빌라이저를 20~25시간 동안 공냉 방식으로 냉각시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 맞춤형 스테빌라이저의 재가공방법에 있어서 S6단계에서 차종마다 설정되는 템퍼링 온도와 시간은 SUV의 경우, 300±5℃ 및 4시간±10분이며, 세단은 310±5℃ 및 5시간±10분이고, 스포츠카는 320±5℃ 및 6시간±10분인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 맞춤형 스테빌라이저는 재가공하지 않은 스테빌라이저에 비해 인장강도 및 항복점이 적어도 15% 증가한 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 맞춤형 스테빌라이저 및 이의 재가공방법은 자동차 제조사에서 제작한 차량에 장착된 스테빌라이저를 2차적으로 재차 열처리하여 인장강도와 항복점을 소비자의 요구에 따라 설정하고 가공할 수 있으며, 차종의 특성에 맞는 물성을 최적화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 맞춤형 스테빌라이저 재가공방법의 각 공정을 도시하는 공정도이다.
도 2a 내지 도 3c는 본 발명의 맞춤형 스테빌라이저의 작용 내지 효과를 확인하기 위한 시험성적서이다.
도 4는 도 2a 내지 도 3c에서 사용한 시편을 촬영한 사진이다.

이하, 첨부된 도면들 및 후술 되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어 지는 것이다.

그리고 본 발명의 설명에서 동일 또는 유사한 구성요소는 동일 또는 유사한 도면번호를 부여하고, 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 맞춤형 스테빌라이저 재가공방법의 각 공정을 도시하는 공정도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 맞춤형 스테빌라이저 재가공방법은 차량에 기 장착된 스테빌라이저를 재열처리하여 차종에 따라 인장강도와 항복점을 재설정하는 것으로서, 크게 S1단계 내지 S8단계로 이루어진다.

본 발명에 따른 맞춤형 스테빌라이저 재가공방법은 1차적으로 차량에 장착되고 표면처리된 스테빌라이저를 차량의 특성에 맞추어 재가공하는 것이다.

기존의 스테빌라이저는 온도로 가열시키는 열처리 공정과, 상기와 같이 열 처리된 중공 스테빌라이저의 내부 잔류 응력을 제거하기 위해 실시되는 뜨임(tempering) 공정과, 중공 스테빌라이저를 쇼트 피닝기에 넣고 원심력 또는 압축 공기로 조그마한 강철 구슬을 중공 스테빌라이저의 표면에 충돌시켜 피로강도를 높이고 기계적 성질을 향상시켜 주는 쇼트 피닝(shot peening) 공정과, 중공 스테빌라이저의 표면에 도장을 실시하는 도장 공정으로 이루어지는데, 이와 같이 표면처리된 스테빌라이저는 피로강도를 최대로 증대시킬 수 없을 뿐만 아니라, 차종에 따라 최적의 인장강도와 항복점을 가지지 못하고 있었다. 본 발명에서는 이와 같은 실정을 반영하여 2차적으로 신차에 장착된 스테빌라이저를 추가적으로 재가공하여 인장강도와 항복점을 재설정하는 것을 주요 기술적 특징으로 한다.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 맞춤형 스테빌라이저 재가공방법은 량에 기 장착된 스테빌라이저를 분리하여 피트가열로에 넣고 가열하는 S1단계와, 상기 가열된 스테빌라이저를 냉각하는 S2단계와, 상기 냉각된 스테빌라이저에서 페인트를 제거하는 S3단계와, 상기 페인트가 제거된 재가열하는 S4단계와, 상기 가열된 스테빌라이저를 급냉하는 S5단계와, 상기 급냉된 스테빌라이저를 템퍼링로에 넣고 템퍼링하되, 템퍼링 온도와 시간을 차종에 따라 설정하는 S6단계와, 상기 템퍼링된 스테빌라이저를 서냉시키는 S7단계와, 상기 서냉된 스테빌라이저를 도색 또는 도금하여 재도색하는 S8단계를 포함할 수 있다.

상기 S1단계 내지 S2단계는 분리한 스테빌라이저에서 페인트를 제거하기 위한 예비단계에 해당한다.

구체적으로, 상기 S1단계는, 시험에 따르면 상기 스테빌라이저를 피트가열로에 넣고 550~650℃에서 50~70분 동안 가열하여 이루어지고 상기 S2단계는 상기 스테빌라이저를 190~210℃로 냉각하는 것이 바람직하다.

상기 S1단계에서 550℃ 및 50분 미만으로 가열하게 되면 후술할 S3단계에서 쇼트피닝을 통한 페인트 제거 효율이 급격히 저하되고, 650℃ 및 70분을 초과하게 되더라도 쇼트피닝을 통한 페인트 제거 효율의 증가율은 크지 않고 오히려 열 효율만 저하되므로, 상술한 온도 및 시간 범위로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 S2단계는 상기 S1단계와 마찬가지 이유로 상기 스테빌라이저를 190~210℃로 냉각하는 것이 바람직한데, 190℃도 미만으로 냉각시키는 경우에는 페인트 제거 효율이 급격히 저하되고, 열 효율이 저하되므로 상술한 온도 및 시간 범위로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 S3단계는 상기 S2단계에서 180~220℃냉각된 스테빌라이저를 쇼트피닝 공정을 통해 페인트를 제거하는 것을 예시할 수 있다.

상기 S4단계는 상기 페인트가 제거된 스테빌라이저를 고주파유도가열장치 또는 중주파가열유도장치를 통해 850~950℃로 가열하는 것이 바람직한데, 850℃ 미만으로 가열하는 경우에는 인장강도를 극대화하기 어렵고, 950℃를 초과하는 경우에는 오히려 항복점이 저하되고 인장강도의 추가적인 증가도 미미하므로 상기 온도범위로 제한하는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 S5단계에서 가열된 스테빌라이저를 급냉하게 되면 경도가 최고치에 오르게 된다.

그 다음으로, 상기 S6단계에서 상기 급냉된 스테빌라이저를 템퍼링로에 넣고 템퍼링하되, 템퍼링 온도와 시간을 차종에 따라 설정하게 된다.

이는 차량의 중량과 운행 형태에 따라 정해질 수 있는데, 시험에 따르면 템퍼링 온도와 시간은 아래와 같다.

- SUV의 경우, 300±5℃ 및 4시간±10분

- 세단은 310±5℃ 및 5시간±10분

- 스포츠카는 320±5℃ 및 6시간±10분

그 다음으로, 상기 S7단계는 상기 템퍼링된 스테빌라이저를 20~25시간 동안 공냉 방식으로 냉각시키는 것을 예시할 수 있다.

이와 같은 공정으로 이루어진 본 발명에 따른 맞춤형 스테빌라이저 재가공방법에 대한 작용 내지 효과를 확인하기 위해 도 2a 내지 도 2d 및 도 3a 내지 도 3d에서 확인할 수 있듯이, 한국건설생활환경시험연구원에 스테빌라이저의 물성 변화를 의뢰하였다.

*** 시험방법

(1) KS B 0806:2000

(2) KS B 0802:2003

SUV 차량 앞의 스테빌라이저를 해체하여 500℃에서 50~70분 동안 가열하는 S1단계와, 상기 가열된 스테빌라이저를 200℃로 냉각하는 S2단계와, 냉각된 스테빌라이저에서 페인트를 쇼트피닝 공정을 통해 제거하는 S3단계와, 상기 페인트가 제거된 스테빌라이저를 900℃로 재가열하는 S4단계와, 상기 가열된 스테빌라이저를 수냉하는 S5단계와, 상기 수냉된 스테빌라이저를 템퍼링로에 넣고 300℃ 및 4시간 동안 템퍼링하는 S5,6단계와, 상기 템퍼링된 스테빌라이저를 서냉시키는 S7단계를 거친 스테빌라이저를 마련한다.

상기 실시예 1에서 SUV 차량 뒤의 스테빌라이저를 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 재가공하였다.

상기 실시예 1에서 스포츠카의 앞 스테빌라이저를 사용하고, 300℃ 및 6시간동안 템퍼링한 것을 제외하고 동일한 방법으로 재가공하였다.

[ 시험예 1]

시험예 1에서는 SUV 차량에 장착된 스테빌라이저를 분리하여 1) 로크웰경도, 2) 인장강도, 3) 항복점, 4) 연신율을 측정하였으며, 그 시험결과는 아래와 같다.

비교예 1의 스테빌라이저의 로크웰경도, 인장강도, 항복점, 연신율(이하, 단위는 생략함)은 도 2a와 같이 각각 40, 1,297, 1,118, 12인 반면, 실시예 1에 따라 재가공한 스테빌라이저(실시예 1)는 도 2b와 같이 54, 1,581, 1,388, 9인 것을 확인할 수 있다.

[ 시험예 2]

비교예 2의 로크웰경도, 인장강도, 항복점, 연신율은 도 2c와 같이 각각 41, 1,238, 1,099, 16인 반면, 실시예 2에 따라 재가공한 스테빌라이저(실시예 2)는 도 2d와 같이 46, 1,441, 1,342, 4인 것을 확인할 수 있다.

[ 시험예 3]

비교예 3의 로크웰경도, 인장강도, 항복점, 연신율(이하, 단위는 생략함)은 도 3a와 같이 각각 41, 1,361, 1,209, 11인 반면, 실시예 3에 따라 재가공한 스테빌라이저는 도 3b와 같이 52, 1,480, 1,350, 6인 것을 확인할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 맞춤형 스테빌라이저 재가공방법에 따르면, 재가공하지 않은 스테빌라이저에 비해 인장강도 및 항복점이 적어도 15% 증가하도록 하며, 차종에 따라 인장강도와 항복점을 재설정할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims

차량에 기 장착된 스테빌라이저를 재열처리하여 차종에 따라 인장강도와 항복점을 재설정하는 맞춤형 스테빌라이저 재가공방법에 있어서,
차량에 기 장착된 스테빌라이저를 분리하여 피트가열로에 넣고 가열하는 S1단계와;
상기 가열된 스테빌라이저를 냉각하는 S2단계와;
상기 냉각된 스테빌라이저에서 페인트를 제거하는 S3단계와;
상기 페인트가 제거된 스테빌라이저를 재가열하는 S4단계와;
상기 가열된 스테빌라이저를 급냉하는 S5단계와;
상기 급냉된 스테빌라이저를 템퍼링로에 넣고 템퍼링하되, 템퍼링 온도와 시간을 차종에 따라 설정하는 S6단계와;
상기 템퍼링된 스테빌라이저를 서냉시키는 S7단계와;
상기 서냉된 스테빌라이저를 도색 또는 도금하여 재도색하는 S8단계;를 포함하되,
상기 S1단계는 상기 스테빌라이저를 피트가열로에 넣고 550~650℃에서 50~70분 동안 가열하며,
상기 S2단계는 상기 스테빌라이저를 190~210℃로 냉각하고,
상기 S3단계는 상기 S2단계에서 냉각된 스테빌라이저를 쇼트피닝 공정을 통해 페인트를 제거하며,
상기 S4단계는 상기 페인트가 제거된 스테빌라이저를 고주파유도가열장치 또는 중주파가열유도장치를 통해 850~950℃로 가열하고,
상기 S7단계는 상기 템퍼링된 스테빌라이저를 20~25시간 동안 공냉 방식으로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 맞춤형 스테빌라이저 재가공방법.
제1항에 있어서,
상기 S6단계에서 차종마다 설정되는 템퍼링 온도와 시간은 SUV의 경우, 300±5℃ 및 4시간±10분이며, 세단은 310±5℃ 및 5시간±10분이고, 스포츠카는 320±5℃ 및 6시간±10분인 것을 특징으로 하는 맞춤형 스테빌라이저 재가공방법.
청구항 2의 방법에 의해 재가공되되,
재가공하지 않은 스테빌라이저에 비해 인장강도 및 항복점이 적어도 15% 증가한 것을 특징으로 하는 맞춤형 스테빌라이저.
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