KR101794809B1 - 토션빔 액슬용 튜블라빔의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 토션빔 액슬용 튜블라빔의 제조방법에 있어서, 강관 내부로 열전도관을 끼워넣는 단계; 및 상기 강관과 열전도관을 상형과 하형 사이에서 가압하여 튜블라빔으로 포밍하는 단계;를 포함하되, 상기 열전도관은 강관 보다 열전도율이 더 높은 재질로 이뤄진 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은, 갭의 발생이 억제되거나 최소화되어 튜블라빔의 전 부분에서 거의 균일한 강도를 얻을 수 있으며 강도 저하를 방지할 수 있다.

Description

토션빔 액슬용 튜블라빔의 제조방법{Manufacturing method of tubular-beam for Torsion Beam Axle}

본 발명은 토션빔 액슬용 튜블라빔의 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 윗쪽 부분과 아랫쪽 부분 사이에 형성된 갭(gap)을 제거하여 경도를 증가시키고 각 부분의 인장강도 편차를 억제할 수 있는 토션빔 액슬용 튜블라빔의 제조방법에 관한 것이다.

세계적으로 유가가 상승하고 CO₂ 발생량이 법적으로 규제됨에 따라, 차량 개발에 있어 연비향상 및 친환경 문제는 핵심항목이 되었으며, 이에 따라 연비향상을 위해 차량의 무게를 줄이기 위한 노력이 계속되고 있다.

이러한 노력의 일환으로써, 차량의 후륜샤시 부품인 커플드 토션빔 액슬(CTBA: Coupled Torsion Beam Axle)은 중량은 감소되되 강성은 향상되도록 핫스탬핑(Hot stamping) 공법에 의해 제조되고 있다.

참고적으로, 토션빔 액슬은 구조상 롤강성이 높으며 부품 갯수가 적고 조립이 용이하기 때문에 일반적으로 소형 전륜 구동차의 후륜에 채용되는 서스팬션장치로서, 토션빔(튜블라빔)의 양측에 트레일링링크가 각각 접합되어 구성되는 것을 기본으로 한다. 상기 토션빔 액슬은 방식은 장착구조에 따라 액슬빔식과 피봇빔식 및 커플드토션빔식으로 구분되며, 이중 커플드 토션빔은 액슬빔식과 피봇빔식의 장점만 취하여 결합한 방식으로서 소형 차량의 후륜 서스펜션으로서 널리 사용되고 있다.

본 발명의 튜블라빔은 토션빔 액슬 방식의 서스팬션에서 트레일링링크들 사이에서 차량의 요동에 따라 비틀려지는 토션빔으로서 "V" 자 모양으로 횡단면이 형성된 구간을 갖는다.

종래의 구조에서 "V" 자 모양을 갖는 토션빔은 단순히 강판을 길이방향을 따라 가운데를 절곡하여 제조되었으나, 더 높은 경도(강도)를 얻기위해 구성된 튜블라빔은 원형 관(tube) 모양의 강관을 내주면이 밀착되도록 금형 내에서 가압시켜 제조되었다. 이와 같이 제조되는 튜블라빔 또한 경량화 및 경도 향상을 위하여 금형 내에서 급속냉각이 이뤄지는 핫스템핑 공법으로 이뤄졌다.

즉, 도 1a 에 도시된 바와 같이, 원통형의 강관(10)은 상형(2)과 하형(1)사이에서 상하방향으로 가압되어 성형(포밍)되되 양측으로는 슬라이드코어(3)가 각각 삽입되어 도 1b 와 같은 형상을 갖도록 성형된다.

하지만, 종래의 방식으로 성형된 튜블라빔은 급속냉각시 윗쪽 부분(10a)과 아랫쪽 부분(10b) 사이에 냉각속도 차이가 발생하여 그 사이에 도 1b 에 도시된 바와 같이 갭이 발생하는 문제가 있었다. 즉, 이러한 갭은 윗쪽 부분(10a)과 아랫쪽 부분(10b)의 (냉각속도에 기인한) 수축량의 차이로 인해 발생하였으며, 이러한 갭의 발생은 튜블라빔의 경도를 저하시키는 주요한 원인이 되었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 발명된 것으로서 (상형에 밀착가압되는) 윗쪽 부분(10a)과 (하형에 밀착가압되는) 아랫쪽 부분(10b) 사이의 열교환이 원활히 이뤄져 갭발생이 억제되는 토션빔 액슬용 튜블라빔의 제조방법을 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 토션빔 액슬용 튜블라빔의 제조방법에 있어서, 강관 내부로 열전도관을 끼워넣는 단계; 및 구부러진 모양의 단면이 형성되도록 상기 강관과 열전도관을 상형과 하형 사이에서 가압하여 튜블라빔으로 포밍하는 단계;를 포함하되, 상기 열전도관은 강관 보다 열전도율이 더 높은 재질로 이뤄진 것을 특징으로 한다.

상기 강관과 열전도관 각각은 원형관으로 형성되되, 상기 열전도관의 외주면이 강관의 내주면에 밀착되도록 끼워진다.

그리고, 상기 강관과 열전도관은 가열된 상태로 상형과 하형 사이에서 포밍된 후, 상기 상형과 하형 사이에서 급속냉각이 이뤄지는 핫스템핑 공법으로 포밍된다.

본 발명의 상기 열전도관의 재질은 구리(Cu) 및/또는 은(Ag)을 포함한다.

상기와 같은 구성의 본 발명은, 갭의 발생이 억제되거나 최소화되어 튜블라빔의 전 부분에서 거의 균일한 강도를 얻을 수 있으며 강도 저하를 방지할 수 있다.

상기 열전도관은 강관 내에 끼워지는 원형관으로 형성되어 별도의 금형(상형, 하형)의 수정 없이도 종래의 공정에서 적용될 수 있다.

본 발명의 방법은 금형 내에서 급속냉각이 이뤄지는 핫스템핑 공법에서 더욱 효율적이나, 금형에서 취출된 후 냉각이 이뤄지는 공법에서도 활용이 가능하다.

도 1a 는 상형과 하형 사이에 강관이 삽입된 모습을 도시한 사시도 및 상기 강관의 정면 모습을 도시한 도면,
도 1b 는 종래의 방식에 따라 강관에서 성형된 튜블라빔의 사시도와 각 부분에서의 단면 모습 및 "V" 모양을 이루는 구간의 단면모습을 확대하여 도시한 도면,
도 2 는 열전도관이 끼워진 강관이 상형과 하형 사이에 삽입된 모습을 도시한 사시도 및 상기 열전도관과 강관의 정면 모습을 도시한 도면,
도 3 은 본 발명에 따라 제조된 튜블라빔에서 "V" 모양을 이루는 구간의 단면모습을 도시한 도면,
도 4 는 본 발명에 따라 제조된 튜블라빔과 종래의 방식으로 제조된 튜블라빔의 강도를 비교한 그래프(파란색이 진해질수록 강도가 저하된 부분을 나타냄).

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명은 튜블라빔은 종래의 방식과 같이 하형(1)과 상형(2) 사이에 강관(10)이 놓이면 양측에서 슬라이드코어(3)가 삽입되고 상형(2)과 하형(1)이 닫혀지며 도 1b 에 도시된 모양 즉, "V"(또는 "U") 모양의 단면모양을 갖도록 포밍되되, 상기 강관(10)에는 열전도관(20)이 끼워진 상태로 성형된다.

상기 열전도관(20)은 강관(10) 보다 열전도율이 더 높은 재질 즉, 강(steel) 보다 열전도율이 더 높은 재질인 구리(Cu) 또는/및 알루미늄(Al)을 포함하는 재질이다. 그리고, 본 발명의 실시예에서 상기 열전도관(20)은 은(Ag)을 포함할 수도 있다.

본 발명에서 상기 강관(10)과 열전도관(20) 각각은 소정의 길이 및 직경을 갖는 원형관으로 각각 형성되되, 상기 열전도관(20)은 외주면이 강관(10)의 내주면에 밀착되도록 끼워진다.

그리고, 본 발명에서 상기 강관(10)과 열전도관(20)은 재결정온도 부근까지(또는 초과한) 가열된 상태로 상형(2)과 하형(1) 사이에서 포밍된 후, 상기 상형(2)과 하형(1) 사이에서 급속냉각이 이뤄지는 핫스템핑(hot stamping) 공법으로 성형된다.

상기와 같은 방식으로 제조된 튜블라빔은 도 3 에 도시된 바와 같이, 강관(10)의 윗쪽부분(10a)과 아래쪽부분(10b)의 열교환이 더욱 원활히 이뤄짐으로서 급속냉각 시에도 (윗쪽부분과 아래쪽부분의) 수축량 차이에 의한 갭 발생을 억제할 수 있다.

도 4 에는 종래의 방식으로 제조된 튜블라빔과 본 발명에 따른 방법으로 제조된 튜블라빔의 강도시험을 한 결과가 도시되어 있다. 도 4 에서는 파란색이 진하게 표기될수록 (갭이 형성되어) 강도가 약화된 것을 나타낸다.

즉, 본 발명의 제조방법을 통해 제조된 튜블라빔은 종래의 튜블라빔과 대비하여 경도가 향상되며 경도가 낮은 부분과 높은 부분의 편차가 작게 형성되는 것을 확인할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 열전도관(20)은 구리로 제조되되 상기 구리가 중량% 대비 90% 이상을 포함하도록 제조된다.

이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

1 : 하형
2 : 상형
10 : 강관
20 : 열전도관

Claims (5)

1. 토션빔 액슬용 튜블라빔의 제조방법에 있어서,
   강관 내부로 열전도관을 끼워넣는 단계; 및
   상기 강관과 열전도관을 상형과 하형 사이에서 가압하여 튜블라빔으로 포밍하는 단계;를 포함하되,
   상기 열전도관은 강관 보다 열전도율이 더 높은 재질로 이뤄진 것을 특징으로 하는 토션빔 액슬용 튜블라빔의 제조방법.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 강관과 열전도관 각각은 원형관으로 형성되되, 상기 열전도관의 외주면이 강관의 내주면에 밀착되도록 끼워지는 것을 특징으로 하는 토션빔 액슬용 튜블라빔의 제조방법.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 강관과 열전도관은 가열된 상태로 상형과 하형 사이에서 포밍된 후, 상기 상형과 하형 사이에서 급속냉각이 이뤄지는 핫스템핑 공법으로 포밍되는 것을 특징으로 하는 토션빔 액슬용 튜블라빔의 제조방법.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 열전도관의 재질은 구리(Cu)를 포함하는 것을 특징으로 하는 토션빔 액슬용 튜블라빔의 제조방법.
   
5. 제 3 항에 있어서, 상기 열전도관의 재질은 은(Ag)을 포함하는 것을 특징으로 하는 토션빔 액슬용 튜블라빔의 제조방법.

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