KR101827819B1 - 이종재질 결합을 통한 차량용 프론트 허브의 제조방법 - Google Patents

이종재질 결합을 통한 차량용 프론트 허브의 제조방법 Download PDF

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Abstract

이종재질 결합을 통한 차량용 프론트 허브의 제조방법에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 이종재질 결합을 통한 차량용 프론트 허브의 제조방법은: 제1 금형의 제1 공간부 둘레의 안착부에 프리프레그가 적층되는 단계; 제1 공간부에 인서트의 일측이 삽입되고, 인서트에 일체로 형성된 전단강도 보강리브가 프리프레그에 적층되는 단계; 전단강도 보강리브에 프리프레그가 적층되는 단계; 제1 금형의 안착부에 형성된 커버 통과홀부에 허브 볼트와 볼트 커버부가 삽입되는 단계; 인서트, 전단강도 보강리브 및 허브 볼트가 프리프레그에 일체로 고정되도록 제1 금형과 제2 금형이 프리프레그를 압착하고, 프리프레그에 열을 가하여 프리프레그를 가열하는 단계: 및 프리프레그를 냉각 및 경화시킴에 따라 인서트에 허브 바디를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이종재질 결합을 통한 차량용 프론트 허브의 제조방법{METHOD MANUFACTURING FRONT HUB FOR VEHICLE ATTACHING DIFFERENT MATERIALS}
본 발명은 이종재질 결합을 통한 차량용 프론트 허브의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량용 프론트 허브의 중량을 감소시킬 수 있는 이종재질 결합을 통한 차량용 프론트 허브의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 액슬의 드라이브 샤프트에 의해 차륜에 구동력을 전달한다. 드라이브 샤프트에는 프론트 허브가 결합되고, 프론트 허브는 허브 볼트에 의해 차륜의 휠에 체결된다. 프론트 허브는 차륜의 충격에 파손되거나 변형되지 않도록 높은 강성을 확보해야 한다. 따라서, 프론트 허브는 일정한 강성을 갖는 금속재질로 형성된다.
그러나, 종래에는 프론트 허브가 금속재질로 형성되므로, 차량을 경량화하는데 한계가 있다. 또한, 이산화탄소 규제나 환경 규제를 충족시키는데 제한적일 수밖에 없다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2012-0079372호(2012. 07. 12 공개, 발명의 명칭: 자동차용 휠의 허브 및 드럼 체결장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 차량용 프론트 허브의 중량을 감소시킬 수 있는 이종재질 결합을 통한 차량용 프론트 허브의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 이종재질 결합을 통한 차량용 프론트 허브의 제조방법은: 제1 금형의 제1 공간부 둘레의 안착부에 프리프레그가 적층되는 단계; 상기 제1 공간부에 상기 인서트의 일측이 삽입되고, 상기 인서트에 일체로 형성된 전단강도 보강리브가 상기 프리프레그에 적층되는 단계; 상기 전단강도 보강리브에 상기 프리프레그가 적층되는 단계; 상기 제1 금형의 상기 안착부에 형성된 커버 통과홀부에 허브 볼트와 볼트 커버부가 삽입되는 단계; 상기 인서트, 상기 전단강도 보강리브 및 상기 허브 볼트가 상기 프리프레그에 일체로 고정되도록 상기 제1 금형과 제2 금형이 상기 프리프레그를 압착하고, 상기 프리프레그에 열을 가하여 상기 프리프레그를 가열하는 단계: 및 상기 프리프레그를 냉각 및 경화시킴에 따라 상기 인서트에 허브 바디를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전단강도 보강리브는 상기 인서트의 외측면에 방사상으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 허브 바디가 프리프레그의 압착 및 경화에 의해 인서트의 외측면에 형성되므로, 프론트 허브의 강성을 증대시키면서도 프론트 허브의 중량을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 인서트의 외측면에 전단강도 보강리브가 일체로 형성되고, 전단강도 보강리브가 프리프레그에 의해 형성된 허브 바디의 내부에 매립되므로, 인서트와 허브 바디의 접촉부에서 전단강도가 현저히 증가될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 인서트의 외측면에 다각형태의 아이들 방지부가 형성되므로, 인서트가 허브 바디의 접촉부에서 슬립되는 것을 방지한다.
또한, 본 발명에 따르면, 슬립 방지부가 허브 볼트의 외측면에 다각형태로 형성되므로, 허브 바디에서 허브 볼트가 슬립되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 허브 제조장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 허브 제조장치의 제1 금형과 인서트를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 허브 제조장치의 제1 금형의 하측을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 허브 제조장치의 제1 금형의 하측을 도시한 배면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 금형에 삽입되는 인서트에 허브 바디가 형성되기 이전의 프론트 허브의 구조를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 금형에 삽입되는 인서트에 허브 바디가 형성되기 이전의 프론트 허브의 구조를 도시한 배면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 금형에 삽입되는 인서트에 허브 바디가 형성되기 이전의 프론트 허브의 구조를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 허브 제조장치에서 볼트 커버부에 허브 볼트가 삽입되는 구조를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종재질 결합을 통한 프론트 허브의 제조방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 금형의 안착부에 프리프레그가 적층된 상태를 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 금형의 프리프레그에 전단강도 보강리브가 적층된 상태를 도시한 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 금형의 전단강도 보강리브에 프리프레그가 적층된 상태를 도시한 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 금형에 프리프레그를 관통하여 허브 볼트가 설치된 상태를 도시한 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 금형에 프리프레그를 관통하여 허브 볼트가 설치된 상태에서 제2 금형이 제1 금형 측으로 이동되는 상태를 도시한 단면도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 금형과 제2 금형에 의해 프리프레그가 압착 및 가열되는 상태를 도시한 단면도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종재질 결합을 통한 차량용 프론트 허브 제조방법에 의해 제조된 프론트 허브를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 이종재질 결합을 통한 차량용 프론트 허브의 제조방법의 일 실시예를 설명한다. 차량용 프론트 허브의 제조방법을 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 허브 제조장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 허브 제조장치의 제1 금형과 인서트를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 허브 제조장치의 제1 금형의 하측을 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 허브 제조장치의 제1 금형의 하측을 도시한 배면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 허브 제조장치는 제1 금형(110)과 제2 금형(120)을 포함한다.
제1 금형(110)의 중심부에는 제1 공간부(111)가 형성된다. 제1 공간부(111)는 인서트(151)의 일측이 삽입되는 부분이다. 제1 공간부(111)는 인서트(151)의 외측면이 접촉되도록 인서트(151)의 외측면과 동일한 형태로 형성된다. 예를 들면, 인서트(151)의 일측의 외측면이 원통형인 경우, 제1 공간부(111)는 원형으로 형성된다.
제1 금형(110)의 일측에는 제1 공간부(111)의 둘레에 안착부(112)가 형성된다. 안착부(112)는 환형으로 형성된다. 안착부(112)는 프리프레그(156)(prepreg)가 적층되는 부분이다. 안착부(112)에는 안착부(112)의 원주방향을 따라 복수의 커버 통과홀부(113)가 형성된다. 커버 통과홀부(113)에는 볼트 커버부(140)가 삽입되고, 볼트 커버부(140)의 내부에는 허브 볼트(155)가 삽입된다.
제1 금형(110)의 안착부(112)의 둘레에는 제1 가이드홈부(115)가 형성된다. 제1 가이드홈부(115)는 안착부(112)의 둘레에 2개 이상 설치된다. 제1 금형(110)에는 안착부(112)의 둘레를 따라 오링(114)이 설치된다. 오링(114)은 프리프레그(156)의 압착시 안착부(112)의 둘레에서 프리프레그(156)가 누출되는 것을 방지한다.
제1 금형(110)의 타측(도 1의 하측)에는 제1 수용홈부(116)가 형성된다. 제1 수용홈부(116)는 커버 통과홀부(113)와 연통되게 형성된다. 제1 수용홈부(116)는 안착부(112)의 외주면보다 큰 직경을 갖도록 원형으로 형성된다. 커버 통과홀부(113)에는 볼트 커버부(140)가 삽입되고, 볼트 커버부(140)를 구속하도록 구속 플레이트(118)가 제1 수용홈부(116)에 설치된다. 볼트 커버부(140)의 커버 헤드부(141)는 서포터(117)에 삽입된다. 서포터(117)는 링형태로 형성된다.
제2 금형(120)은 제1 금형(110)의 일측에 대향되도록 배치된다. 제2 금형(120)에는 제1 금형(110)의 안착부(112)를 둘러싸도록 제2 챔버부(121)가 함몰되게 형성된다. 제2 챔버부(121)의 직경은 안착부(112)의 외경과 거의 동일한 크기로 형성된다. 제2 챔버부(121)는 원형홈 형태로 형성된다. 제2 챔버부(121)는 제1 금형(110)의 안착부(112)에 적층된 프리프레그(156)를 가압할 때에 프리프레그(156)가 안착부(112)의 외측으로 유동되는 것을 방지한다.
제2 챔버부(121)의 중심부에는 제2 챔버부(121)보다 깊게 함몰되는 제2 공간부(122)가 형성된다. 제2 공간부(122)는 인서트(151)의 타측(도 2의 상측)이 삽입되는 부분이다. 제2 공간부(122)는 리세스부(1233)의 외측면을 둘러싸도록 원형으로 형성된다.
제2 챔버부(121)의 내측면에는 커버 통과홀부(113)에 일대일 대응되도록 리세스부(123)가 형성된다. 리세스부(123)는 제2 챔버부(121)의 원주방향을 따라 배치된다. 리세스부(123)는 허브 볼트(155)의 볼트 헤드부(155a)가 수용되는 부분이다.
제2 챔버부(121)의 둘레에는 제1 금형(110)의 오링(114)에 대응되도록 실링홈부(124)가 설치된다. 제1 금형(110)의 오링(114)이 제2 금형(120)의 실링홈부(124)에 삽입됨에 따라 제2 챔버부(121)와 안착부(112)의 둘레를 밀봉한다. 따라서, 프리프레그(156)의 압착시 프리프레그(156)가 제2 챔버부(121)와 안착부(112)의 외측으로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
제2 금형(120)에서 제2 챔버부(121)의 둘레에는 제1 가이드홈부(115)에 일대일 대응되도록 제2 가이드핀부(125)가 형성된다. 제2 가이드핀부(125)는 제1 가이드홈부(115)에 삽입되어 제1 금형(110)의 커버 통과홀부(113)와 제2 금형(120)의 리세스부(117)가 서로 대향되도록 안내한다.
제1 금형(110)의 내부에는 프리프레그(156)를 가열하도록 제1 히터부(미도시)가 설치되고, 제2 금형(120)의 내부에는 프리프레그(156)를 가열하도록 제2 히터부(미도시)가 설치된다. 또한, 제1 금형(110)과 제2 금형(120)에 제1 히터부와 제2 히터부를 설치하지 않고, 외부의 가열장치(미도시)에서 제1 금형(110)과 제2 금형(120)에 열을 공급하여 프리프레그(156)를 가열할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 금형에 삽입되는 인서트에 허브 바디가 형성되기 이전의 프론트 허브의 구조를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 금형에 삽입되는 인서트에 허브 바디가 형성되기 이전의 프론트 허브의 구조를 도시한 배면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 금형에 삽입되는 인서트에 허브 바디가 형성되기 이전의 프론트 허브의 구조를 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 프론트 허브(150)는 인서트(151)와 전단강도 보강리브(154)에 프리프레그(156)를 경화시킴에 따라 형성된다.
인서트(151)는 원통형으로 형성된다. 인서트(151)의 내부에는 액슬(미도시)의 드라이브 샤프트(미도시)에 결합되도록 스플라인부(151a)가 형성된다. 인서트(151)의 외측면에는 플랜지부(152)가 형성된다. 플랜지부(152)는 링형태로 형성된다.
전단강도 보강리브(154)는 인서트(151)의 외측면에 방사상으로 돌출되게 형성된다. 전단강도 보강리브(154)는 인서트(151)의 외측면에 일체로 형성된다. 이때, 전단강도 보강리브(154)는 아이들 방지부(153)의 외측면에 아이들 방지부(153)의 둘레를 따라 복수개 형성된다. 전단강도 보강리브(154)에는 연통홀부(154a)가 형성된다. 전단강도 보강리브(154)에 연통홀부(154a)가 형성되므로, 프론트 허브(150)의 무게를 감소시키도록 형성된다.
인서트(151)의 외측면에는 허브 바디(157)에 밀착되도록 다각형태의 아이들 방지부(153)가 형성된다. 아이들 방지부(153)는 6각형 형태로 형성될 수 있다.
상기한 프론트 허브에 관해서는 아래에서 상세히 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 허브 제조장치에서 볼트 커버부에 허브 볼트가 삽입되는 구조를 도시한 사시도이다.
도 8을 참조하면, 허브 볼트(155)는 볼트 헤드부(155a)와, 슬립 방지부(155b) 및 나선 로드부(155c)를 포함한다.
볼트 헤드부(155a)의 직경은 슬립 방지부(155b)와 나선 로드부(155c)의 직경보다 크게 형성된다. 슬립 방지부(155b)는 볼트 헤드부(155a)에서 연장된다. 슬립 방지부(155b)의 외측면은 프리프레그(156)에 고정되었을 때에 회전되는 것을 방지하도록 다각 형태로 형성된다. 물론, 슬립 방지부(155b)의 외측면은 프리프레그(156)에서 회전되지 않는 한 다양한 형태로 형성될 수 있다. 나선 로드부(155c)는 슬립 방지부(155b)에서 연장된다. 나선 로드부(155c)의 외측면에는 나사부(미도시)가 형성된다. 나선 로드부(155c)는 프론트 허브(150)를 휠(미도시)에 체결하기 위한 체결부이다.
볼트 커버부(140)는 커버 헤드부(141), 커버 바디부(143) 및 걸림부(145)를 포함한다.
커버 헤드부(141)의 외경은 커버 바디부(143)의 외경보다 크게 형성된다. 커버 바디부(143)는 커버 헤드부(141)에서 연장된다. 커버 바디부(143)의 내부에는 허브 볼트(155)의 나선 로드부(155c)가 삽입되도록 커버홀부(143a)가 형성된다. 커버홀부(143a)의 깊이는 허브 볼트(155)의 나선 로드부(155c)의 길이와 동일한 길이로 형성된다. 허브 볼트(155)의 슬립 방지부(155b)는 프리프레그(156)에 접합되도록 커버홀부(143a)에 삽입되지 않는다. 걸림부(145)는 커버 헤드부(141)에서 커버 바디부(143)의 반대편으로 연장된다. 걸림부(145)는 커버 헤드부(141)의 직경방향으로 길게 형성되고, 걸림부(145)의 양측은 라운드지게 형성된다. 걸림부(145)의 길이는 커버 헤드부(141)의 직경보다 약간 짧게 형성된다.
볼트 커버부(140)의 커버 헤드부(141)는 서포터부(117)에 삽입된다. 서포터부(117)는 링형태로 형성된다. 서포터부(117)에는 체결부재가 삽입되도록 서포터홀부(미도시)가 형성된다. 서포터홀부에 체결부재(미도시)를 삽입하여 서포터부(117)를 커버 통과홀부(113)의 둘레에 고정한다.
구속 플레이트(118)는 제2 금형(120)의 제1 수용홈부(116)에 설치된다. 구속 플레이트(118)는 원판 형태로 형성된다. 구속 플레이트(118)에는 볼트 커버부(140)의 걸림부(145)가 삽입되도록 복수의 구속홀부(118a)가 형성된다. 구속홀부(118a)는 구속 플레이트(118)의 원주방향을 따라 복수개 배치된다. 구속홀부(118a)는 걸림부(145)의 회전을 방지하도록 걸림부(145)의 길이와 거의 동일한 길이로 형성된다. 구속홀부(118a)는 구속 플레이트(118)의 반경방향과 경사지게 형성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종재질 결합을 통한 차량용 프론트 허브의 제조방법에 관해 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종재질 결합을 통한 프론트 허브의 제조방법을 도시한 플로우 차트이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 금형의 안착부에 프리프레그가 적층된 상태를 도시한 사시도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 금형의 프리프레그에 전단강도 보강리브가 적층된 상태를 도시한 사시도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 금형의 전단강도 보강리브에 프리프레그가 적층된 상태를 도시한 사시도이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 금형에 프리프레그를 관통하여 허브 볼트가 설치된 상태를 도시한 사시도이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 금형에 프리프레그를 관통하여 허브 볼트가 설치된 상태에서 제2 금형이 제1 금형 측으로 이동되는 상태를 도시한 단면도이고, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 금형과 제2 금형에 의해 프리프레그가 압착 및 가열되는 상태를 도시한 단면도이다.
도 9 내지 도 15를 참조하면, 제1 금형(110)과 제2 금형(120)을 액체 왁스 처리한다(S11). 예를 들면, 제1 금형(110)의 제1 공간부(111), 안착부(112) 및 커버 통과홀부(113)에 프리프레그(156)가 용이하게 분리되도록 액체 왁스 처리를 수행한다. 또한, 제2 금형(120)의 제2 챔버부(121), 제2 공간부(122) 및 리세스부(123) 역시 액체 왁스 처리를 수행한다. 액체 왁스는 프리프레그(156)가 제1 공간부(111), 안착부(112) 및 커버 통과홀부(113)에 부착되는 것을 방지한다.
제1 금형(110)의 제1 공간부(111) 둘레에 배치된 안착부(112)에 프리프레그(156)가 적층된다(S12). 프리프레그(156)는 복수의 프리프레그 시트(미도시)를 접착제로 부착하여 형성한다. 이때, 프리프레그(156)의 중심부에는 제1 금형(110)의 제1 공간부(111)에 대응되도록 중앙홀부(156a)가 형성된다. 중앙홀부(156a)의 둘레에는 안착부(112)의 커버 통과홀부(113)에 일대일 대응되도록 주변홀부(156b)가 형성된다.
프리프레그(156)는 탄소섬유복합소재(CFRP: carbon-fiber reinforced polymer)에 열경화성수지를 함침하여 제조한다. 탄소섬유복합소재는 고강도, 고탄성을 갖는 경량 구조체이다. 이러한 프리프레그(156)를 이용하여 충분한 강도와 탄성을 구비하면서 경량화되는 프론트 허브(150)를 제조할 수 있다.
제1 금형(110)의 안착부(112)에 프리프레그(156)의 적층이 완료되면, 인서트(151)의 일측을 제1 금형(110)의 제1 공간부(111)에 삽입한다. 인서트(151)가 제1 공간부(111)에 삽입됨에 따라 프리프레그(156)의 상면에 인서트(151)에 형성된 전단강도 보강리브(154)가 적층된다(S13). 전단강도 보강리브(154)의 외측 단부는 커버 통과홀부(113)보다 안쪽에 위치된다.
전단강도 보강리브(154)의 상면에 프리프레그(156)가 적층된다(S14). 따라서, 전단강보 보강리브(155)의 양측에 프리프레그(156)가 배치된다. 프리프레그(156)의 전체 두께는 전단강도 보강리브(154)의 두께와 프론트 허브의 강도를 감안하여 적절하게 결정될 수 있다.
전단강도 보강리브(154)에 프리프레그(156)가 적층된 후 허브 볼트(155)를 프리프레그의 주변홀부(156b), 전단강도 보강리브(154)의 연통홀부(154a), 커버 통과홀부(113)에 삽입한다(S15). 허브 볼트(155)에 볼트 커버부(140)가 결합된다(S16). 이때, 프리프레그(153)의 적층 두께는 압착 경화된 허브 바디(157)의 두께보다 두껍게 형성되므로, 허브 볼트(155), 전단강도 보강리브(154) 및 인서트(151)는 제1 금형(110)에서 약간 들떠있는 상태가 된다.
볼트 커버부(140)는 허브 볼트(155)의 외측면을 커버한다. 볼트 커버부(140)의 커버 헤드부(141)를 지지하도록 서포터(117)를 결합한다(S17). 이어, 볼트 커버부(140)의 걸림부(145)가 구속 플레이트(118)의 구속홀부(118a)에 삽입되도록 구속 플레이트(118)를 제1 금형(110)의 제1 수용홈부(116)에 설치한다(S18). 또한, 구속 플레이트(118)와 서포터부(117)가 커버 헤드부(141)를 지지하므로, 볼트 커버부(140)가 커버 통과홀부(113)에서 빠지는 것을 방지할 수 있다.
제2 금형(120)이 제1 금형(110) 측으로 이동된다(S19). 이때, 제1 금형(110)의 제1 가이드홈부(115)에 제2 금형(120)의 제2 가이드핀부(125)가 삽입됨에 따라 제1 금형(110)의 커버 통과홀부(113)에 제2 금형(120)의 리세스부(123)가 일대일 대응된다.
제1 금형(110)과 제2 금형(120)의 가압시 허브 볼트(155)의 볼트 헤드부(155a)가 제2 금형(120)의 리세스부(123)에 삽입된다. 볼트 헤드부(155a)가 제2 금형(120)의 리세스부(123)에 삽입되므로, 프리프레그(156)의 압착시 프리프레그(156)가 볼트 헤드부(155a)의 표면에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
인서트(151) 및 전단강도 보강리브(154)가 프리프레그(156)에 일체로 고정되도록 제1 금형(110)과 제2 금형(120)이 프리프레그(156)를 압착하고(S19), 프리프레그(156)에 열을 가하여 프리프레그(156)를 가열한다(S20). 프리프레그(156)가 압착됨에 따라 프리프레그(156)가 유동되면서 인서트(151), 전단강도 보강리브(154) 및 허브 볼트(155) 사이의 틈새를 모두 메우게 된다. 또한, 프리프레그(156)가 인서트(151)의 외측면, 전단강도 보강리브(154)의 표면 및 허브 볼트(155)의 슬립 방지부(155b)와 밀착된다. 프리프레그(156)가 가열되면, 프리프레그(156)가 경화될 수 있도록 화학적으로 변성된다.
이때, 프리프레그(156)는 대략 90℃ 정도의 온도에서 대략 90분 동안 가열된 후 130-140℃의 온도에서 대략 120분을 가열한다. 프리프레그(156)가 가열된 후 60℃ 정도의 온도로 하강되면 제2 금형(120)을 상승시킨다.
제2 금형(120)이 제1 금형(110)으로부터 상승되어 제1 금형(110)의 상측을 개방시킨다(S21). 프리프레그(156)를 냉각 및 경화시킴에 따라 인서트(151)에 허브 바디(157)를 형성한다(S22). 허브 바디(157)가 형성된 프론트 허브(150)를 제1 금형(110)에서 분리한다(S23).
이때, 허브 바디(157)에는 인서트(151)의 아이들 방지부(153), 전단강도 보강리브(154) 및 허브 볼트(155)의 슬립 방지부(155b)가 고정된다. 허브 볼트(155)는 프리프레그(156)의 강성에 의해 회전되지 않도록 프리프레그(156)에 고정된다. 허브 바디(157)가 프리프레그(156)에 의해 형성되므로, 프론트 허브(150)의 중량이 감소될 수 있다. 또한, 프론트 허브(150)의 중량이 감소됨에 따라 차량의 경량화에 기여할 수 있다.
이때, 전단강도 보강리브(154)는 인서트(151)의 외측면에 방사상으로 형성되므로, 프론트 허브(150)의 인서트(151)와 프리프레그(156)의 접촉부 사이에 전단강도를 보강할 수 있다. 여기서, 전단강도는 프론트 허브(150)의 회전시 인서트(151)의 원주방향을 따라 가해지는 전단압력에 견디는 강도를 의미한다.
또한, 인서트(151)의 외측면에는 프리프레그(156)에 밀착되도록 다각형태의 아이들 방지부(153)가 형성되므로, 인서트(151)가 프론트 허브(150)의 접촉부에서 슬립되는 것을 방지할 수 있다. 아이들 방지부(153) 역시 인서트(151)와 프리프레그(156)의 접촉부에서 전단강도를 증가시킨다.
또한, 허브 볼트(155)의 외측면에는 프리프레그(156)에 밀착되도록 다각형태의 슬립 방지부(155b)가 형성되므로, 허브 볼트(155)가 경화된 프리프레그(156)에서 슬립되는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같은 제조방법에 의해 제조되는 차량용 프론트 허브에 관해 설명하기로 한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종재질 결합을 통한 프론트 허브 제조방법에 의해 제조된 프론트 허브를 도시한 사시도이다.
도 16을 참조하면, 차량용 프론트 허브(150)는 인서트(151), 전단강도 보강리브(154), 복수의 허브 볼트(155) 및 허브 바디(157)를 포함한다.
인서트(151)는 원통형으로 형성된다. 인서트(151)의 내부에는 액슬(미도시)의 드라이브 샤프트(미도시)에 결합되도록 스플라인부(151a)가 형성된다. 인서트(151)의 외측면에는 플랜지부(152)가 형성된다. 플랜지부(152)는 링형태로 형성된다. 플랜지부(152)는 프리프레그(156)를 경화시켜 형성하는 허브 바디(157)의 일측면에 접촉되어 허브 바디(157)가 인서트(151)의 길이방향으로 슬립되는 것을 방지한다.
전단강도 보강리브(154)는 인서트(151)의 외측면에 방사상으로 돌출되게 형성된다. 전단강도 보강리브(154)는 인서트(151)의 외측면에 일체로 형성된다. 이때, 전단강도 보강리브(154)는 아이들 방지부(153)의 외측면에 아이들 방지부(153)의 둘레를 따라 복수개 형성된다. 전단강도 보강리브(154)에는 연통홀부(154a)가 형성된다. 전단강도 보강리브(154)에 연통홀부(154a)가 형성되므로, 프론트 허브(150)의 무게를 감소시키도록 형성된다. 또한, 프리프레그(156)의 압착시 전단강도 보강리브(154)의 연통홀부(154a)에 프리프레그(156)의 유동물질이 유입되므로, 다른 재질인 프리프레그(156)와 전단강도 보강리브(154)의 부착력을 보다 증가시킬 수 있다.
허브 볼트(155)는 전단강도 보강리브(154)의 둘레에 전단강도 보강리브(154)와 이격되게 배치된다. 허브 볼트(155)는 인서트(151)의 원주방향을 따라 복수개 배치된다.
허브 바디(157)는 인서트(151)와 전단강도 보강리브(154)가 일체로 고정되도록 프리프레그(156)를 압착 및 경화하여 형성한다. 허브 바디(157)가 프리프레그(156)의 압착 및 경화에 의해 인서트(151)의 외측면에 형성되므로, 프론트 허브(150)의 강성을 증대시키면서도 프론트 허브(150)의 중량을 감소시킬 수 있다. 또한, 프리프레그(156) 재질의 허브 바디(157)가 프론트 허브(150)에 적용되는 경우, 35-53% 정도의 경량화를 달성할 수 있다. 프론트 허브(150)의 중량이 감소됨에 따라 차량을 경량화시킬 수 있다.
또한, 인서트(151)의 외측면에 전단강도 보강리브(154)가 일체로 형성되고 전단강도 보강리브(154)가 프리프레그(156)에 의해 형성된 허브 바디(157)의 내부에 매립되므로, 인서트(151)와 허브 바디(157)의 접촉부에서 전단강도가 현저히 증가될 수 있다.
프리프레그(156)에는 인서트(151)와 허브 볼트(155)가 관통되고, 전단강도 보강리브(154)가 내부에 매립된다. 이때, 인서트(151)는 프리프레그(156)의 중심부에 배치되고, 허브 볼트(155)는 프리프레그(156)의 둘레부를 따라 배치되고, 전단강도 보강리브(154)는 프리프레그(156)의 수평방향과 나란하게 배치된다.
인서트(151)의 외측면에는 허브 바디(157)에 밀착되도록 다각형태의 아이들 방지부(153)가 형성된다. 예를 들면, 아이들 방지부(153)는 6각형 형태로 형성될 수 있다. 아이들 방지부(153)의 길이는 프리프레그(156)의 두께와 동일하거나 거의 동일하게 형성된다. 아이들 방지부(153)는 전단강도 보강리브(154)의 양측에 형성된다. 아이들 방지부(153)가 다각형태로 형성되므로, 인서트(151)가 허브 바디(157)에 일체로 고정되었을 때에 허브 바디(157)의 접촉부와 슬립되는 것을 방지한다. 아이들 방지부(153)는 허브 바디(157)와 슬립되는 것을 방지하는 한 다양한 형태로 형성될 수 있다.
허브 볼트(155)의 외측면에는 허브 바디(157)에 밀착되도록 다각형태의 슬립 방지부(155b)가 형성된다. 슬립 방지부(155b)가 허브 볼트(155)의 외측면에 다각형태로 형성되므로, 허브 바디(157)에서 허브 볼트(155)가 슬립되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 허브 볼트(155)의 지지력이 증가될 수 있다.
전단강보 보강리브를 인서트(151)에 일체로 형성하고, 전단강도 보강리브(154)와 아이들 방지부(153)에 프리프레그(156) 재질의 허브 바디(157)를 형성하여 차량용 프론트 허브(150)를 제조한다. 이러한 차량용 프론트 허브(150)는 대략 4200Nm까지 하중강하 없이 견딜 수 있는 전단강도를 갖는다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100: 프론트 허브 110: 제1 금형
111: 제1 공간부 112: 안착부
113: 커버 통과홀부 114: 오링
115: 가이드홈부 116: 제1 수용홈부
117: 서포터부 118: 구속 플레이트
118a: 구속홀부 120: 제2 금형
121: 제2 챔버부 122: 제2 공간부
123: 리세스부 124: 실링홈부
125: 제2 가이드핀부 140: 볼트 커버부
141: 커버 헤드부 143: 커버 바디부
143a: 커버홀부 145: 걸림부
150: 프론트 허브 151: 인서트
151a: 스플라인부 152: 플랜지부
153: 아이들 방지부 154: 전단강도 보강리브
154a: 연통홀부 155: 허브 볼트
155a: 볼트 헤드부 155b: 슬립 방지부
155c: 나선 로드부 156: 프리프레그
157: 허브 바디

Claims (2)

  1. 제1 금형의 제1 공간부 둘레의 안착부에 프리프레그가 적층되는 단계;
    상기 제1 공간부에 인서트의 일측이 삽입되고, 상기 인서트에 일체로 형성된 전단강도 보강리브가 상기 프리프레그에 적층되는 단계;
    상기 전단강도 보강리브에 프리프레그가 적층되는 단계;
    상기 제1 금형의 상기 안착부에 형성된 커버 통과홀부에 허브 볼트와 볼트 커버부가 삽입되는 단계;
    상기 인서트, 상기 전단강도 보강리브 및 상기 허브 볼트가 상기 프리프레그에 일체로 고정되도록 상기 제1 금형과 제2 금형이 상기 프리프레그를 압착하고, 상기 프리프레그에 열을 가하여 상기 프리프레그를 가열하는 단계: 및
    상기 프리프레그를 냉각 및 경화시킴에 따라 상기 인서트에 허브 바디를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 인서트의 외측면에는 다각형태의 아이들 방지부가 형성되고,
    상기 허브 볼트는 볼트 헤드부와, 외측면이 다각형 형태로 상기 볼트 헤드부에서 연장형성되며, 상기 프리프레그가 밀착되는 슬립 방지부와, 상기 슬립 방지부에서 연장형성되며, 외측면에 나사부가 형성되는 나선 로드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종재질 결합을 통한 차량용 프론트 허브의 제조방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전단강도 보강리브는 상기 인서트의 외측면에 방사상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이종재질 결합을 통한 차량용 프론트 허브의 제조방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003334836A (ja) * 2002-05-20 2003-11-25 Toho Tenax Co Ltd 中空成形品の製法
JP2009113635A (ja) * 2007-11-06 2009-05-28 Ntn Corp 車輪用軸受装置

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