KR101830705B1 - 자동차용 복합소재 리어 캐리어 제조방법 및 이에 의한 리어 캐리어 - Google Patents
자동차용 복합소재 리어 캐리어 제조방법 및 이에 의한 리어 캐리어 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 재단된 프리프레그의 시트를 적층한 후 가압하여 리어 캐리어를 성형함과 동시에 각종 부싱을 일체로 설치되게 성형하여 이루어진 리어 캐리어를 제조하기 위한 자동차용 복합소재 리어 캐리어 제조방법 및 이에 의한 리어 캐리어에 관한 것이다.
Description
본 발명은 씨에프알피(CFRP : Carbon Fiber Reinforced Plastics)가 함침된 프리프레그(prepreg)의 시트를 이용하되, 리어 캐리어를 이루는 여러 겹의 단층 구조와 상응한 크기를 갖도록 재단한 시트를 적층하여 가압 성형함으로써, 일체형의 리어 캐리어를 제조할 수 있도록 한 자동차용 복합소재 리어 캐리어 제조방법 및 이에 의한 리어 캐리어에 관한 기술이다.
자동차용 캐리어 제조에 관련된 기술로는,
대한민국특허등록 제10-1471045호(2014.12.03.등록) 『차량용 프론트너클 가공방법』이 제시되어 있는바,
자동차의 급제동시 정지거리 단축 및 차체 쏠림 완화작용을 하는 ABS가 장착되는 ABS장착홀, 자동차 쇽업소버와 바퀴를 지지하는 로워암이 장착되는 로워암장착부, 브레이크 패드를 장착하는 캘리퍼가 장착되는 캘리퍼장착부, 자동차 충격흡수 장치인 쇽업소버와 체결하여 바퀴를 지지하는 댐퍼가 장착되는 댐퍼장착부, 자동차의 조향장치와 연결되어 핸들 조작시 원하는 방향으로 차량이 진행되게 하는 타이로드가 장착되는 타이로드장착부, 차륜이 회전가능하게 결합되는 보스에 형성된 베어링삽입홀 및 자동차 주행 시 바퀴의 브레이크 디스크를 보호하는 더스트커버가 장착되는 더스트탭을 구비한 너클을 가공하는 방법에 있어서,
선반작업공정과, 머시닝작업공정 및 마무리공정을 하나의 자동 공구 교환 장치가 구비된 CNC공작기게에서 이루어지되,
상기 선반작업공정은 선반을 이용하여 이루어지는 공정으로 상기 베어링삽입홀과 상기 베어링삽입홀에 장착된 베어링이 이탈하는 것을 방지하기 위한 키홈 형상의 글루브를 가공하는 과정이고,
상기 머시닝작업공정은 머니싱센터를 이용하여 이루어지는 공정으로
1) 밀링을 이용하여 ABS홀이 형성되는 면을 면취 작업 후, 스탭드릴(srtep drill)로 ABS홀을 천공한 후, 탭핑(tapping) 작업을 통해 나사산을 형성하는 ABS 장착홀성형단계;
2) 밀링을 이용하여 로워암장착부가 형성되는 부분을 면취 작업 후, 스탭드릴을 이용하여 천공하여 볼트구멍을 형성하는 로워암장착부 성형단계;
3) 밀링을 이용하여 캘리퍼장착부가 형성되는 부분의 외면을 면취한 후, 스탭드릴을 이용하여 천공하여 볼트구멍을 형성하는 캘리퍼장착부 성형단계;
4) 밀링을 이용하여 댐퍼장착부가 형성되는 부분을 면취한 후, 스탭드릴을 이용하여 축방향으로 천공하여 볼트구멍을 형성하는 댐퍼장착부 성형단계;
5) 밀링을 이용하여 타이로드장착부가 형성되는 부분을 면취한 후, 스탭드릴을 이용하여 고정홀을 형성하는 타이로드장착부 성형단계로 이루어지고,
상기 마무리공정은 너클을 구성하는 각 부분이 완성된 후, 드릴을 이용하여 고정홀을 형성한 후, 천공된 고정홀에 나사 탭을 형성하고, 고압의 에어블로워로 이물질을 불어내도록 구성한 기술이다.
본 발명은 바텀금형, 다수의 미들금형, 탑금형 간의 공유되는 캐비티를 형성한 후, 이 캐비티 내에 재단된 시트들을 적층하면서 순서에 맞게 각 미들금형을 장착하고, 최종적으로 탑금형을 장착하여 가압함으로써, 최종 성형물품인 리어 캐리어를 제조할 수 있도록 한 자동차용 복합소재 리어 캐리어 제조방법 및 이에 의한 리어 캐리어를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 해결 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 자동차용 복합소재 리어 캐리어 제조방법은,
리어 액슬(rear axle) 샤프트 장착용 중공부(中空部)와 이의 주변에 허브 장착용 네 볼트공을 갖는 캐리어바디,
상기 캐리어바디 좌측면에서 전방 측 모서리 중앙 영역에 연결되고 로워암(lower arm) 장착을 위한 전후 관통형 장착공을 갖는 코너플랜지,
상기 캐리어바디 전면(前面)에서 상부 측으로 치우치게 연결되고 캘리퍼 장착을 위한 상하 관통형 장착공을 각각 가지면서 좌우로 배치되는 두 프론트플랜지,
상기 캐리어바디 후면(後面)에서 하부 측으로 치우치게 연결되고 트레일링암(trailing arm) 장착을 위한 상하 관통형 장착공을 각각 가지면서 좌우로 배치되는 세 리어플랜지,
상기 캐리어바디 좌측면에서 하부 측으로 치우치게 연결되고 어시스트암(assist arm) 장착을 위한 전후 관통형 장착공을 각각 가지면서 전후로 배치되는 두 레프트플랜지, 그리고
상기 캐리어바디 우측면에서 중앙 영역에 연결되고 어퍼암(upper arm) 장착을 위한 전후 관통형 장착공을 각각 가지면서 전후로 배치되는 두 라이트플랜지
로 이루어진 자동차용 리어 캐리어에 있어,
상기 캐리어바디 성형을 위한 이너코어와, 이의 상부면 중앙 영역에 하방 요입되게 형성되는 센터캐비티와, 상기 두 레프트플랜지 전부(全部) 중 하부 측 일부 성형을 위한 레프트바텀캐비티와, 상기 세 리어플랜지 전부(全部) 중 하부 측 일부 성형을 위한 리어바텀캐비티를 갖는 바텀금형 준비단계;
상기 코너플랜지의 장착공 성형을 위한 코너샤프트코어를 갖는 제1미들금형 준비단계;
상기 코너플랜지 전부(全部) 중 하부 측 일부 성형을 위한 코너바텀캐비티를 갖는 제2미들금형 준비단계;
상기 두 레프트플랜지 전부(全部) 중 상부 측 나머지 일부 성형을 위한 레프트탑캐비티를 갖는 제3미들금형 준비단계;
상기 두 라이트플랜지 성형을 위한 라이트캐비티를 갖는 제4미들금형 준비단계;
상기 세 리어플랜지 전부(全部) 중 상부 측 나머지 일부 성형을 위한 리어탑캐비티를 갖는 제5미들금형 준비단계;
상기 두 프론트플랜지 성형을 위한 프론트캐비티와, 상기 코너플랜지 전부(全部) 중 상부 측 나머지 일부 성형을 위한 코너탑캐비티와, 상기 이너코어가 수용되고 상기 캐리어바디 성형을 위한 이너캐비티를 갖는 탑금형 준비단계;
씨에프알피(CFRP : Carbon Fiber Reinforced Plastics)가 함침된 시트들 준비단계;
상기 캐리어에 대한 상하로의 수평 단층 구조와 상응한 크기를 갖도록 상기 시트들 재단단계;
접착제가 도포된 상기 시트들을 이용하여 상기 바텀금형 상부 측에 적층하되 상기 캐리어에 대한 하부 측 수평 단층 구조를 갖는 시트부터 상부 측 수평 단층 구조를 갖는 시트까지 순서대로 적층하는 단계;
상기 적층 단계에서 시트들 적층 시, 상기 캐리어를 이루는 캐리어바디 및 각 플랜지가 성형될 수 있도록 상기 제1, 2, 3, 4, 5 미들금형을 순차적으로 상기 바텀금형에 장착하고 최종적으로 상기 탑금형을 상기 미들금형들 상부에 장착하는 단계;
프레스 장치를 이용해 상기 탑금형을 상기 바텀금형 측으로 가압하는 단계;
가압된 중간 성형물품이 경화되도록 자연 또는 강제 냉각시키는 단계; 및
상기 바텀금형으로부터 상기 탑 및 각 미들금형을 분리하고, 최종 성형물품인 리어 캐리어를 탈거하는 단계;
를 포함하여 이루어진다.
한편, 본 발명에 따른 자동차용 복합소재 리어 캐리어는,
씨에프알피가 함침된 시트들을 이용한 상기 제조방법에 의해 캐리어바디와 각 플랜지가 일체로 형성된 구조로 이루어진다.
본 발명에 따른 자동차용 복합소재 리어 캐리어 제조방법 및 이에 의한 리어 캐리어는,
바텀금형, 다수의 미들금형, 탑금형 간의 공유되는 캐비티에 수용된 시트들의 응집력 및 내구성을 향상시킨 비금속의 리어 캐리어를 성형함과 동시에 금속의 부싱 등을 일체로 설치되게 성형함으로써, 제조가 용이하고 경량화 된 리어 캐리어를 제공할 수 있는 가장 큰 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차용 복합소재 리어 캐리어를 나타낸 입체 구성도,
도 2는 도 1의 평면 구성도
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 복합소재 리어 캐리어에서 각 금형들을 나타낸 입체 구성도,
도 4는 각 금형 중 탑금형을 분리한 상태를 나타낸 입체 구성도,
도 5는 각 금형 중 각 미들금형을 분리한 상태를 나타낸 입체 구성도,
도 6은 바텀금형을 나타낸 입체 구성도,
도 7은 도 6의 평면 구성도,
도 8은 각 미들금형 중 제1미들금형을 보여주기 위한 입체 구성도,
도 9는 각 미들금형 중 제2미들금형을 보여주기 위한 입체 구성도,
도 10은 각 미들금형 중 제3미들금형을 보여주기 위한 입체 구성도,
도 11은 각 미들금형 중 제4미들금형을 보여주기 위한 입체 구성도,
도 12는 제4미들금형의 각 분체금형을 보여주기 위한 입체 구성도,
도 13은 각 미들금형 중 제5미들금형을 보여주기 위한 입체 구성도,
도 14는 각 미들금형이 하나의 뭉치를 이루고 있는 것을 보여주기 위한 저면 입체 구성도,
도 15는 탑금형의 저면 입체 구성도,
도 16은 캐리어를 이루기 위해 적층되는 시트의 형상을 대략적으로 보여주기 위한 도면.
도 2는 도 1의 평면 구성도
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 복합소재 리어 캐리어에서 각 금형들을 나타낸 입체 구성도,
도 4는 각 금형 중 탑금형을 분리한 상태를 나타낸 입체 구성도,
도 5는 각 금형 중 각 미들금형을 분리한 상태를 나타낸 입체 구성도,
도 6은 바텀금형을 나타낸 입체 구성도,
도 7은 도 6의 평면 구성도,
도 8은 각 미들금형 중 제1미들금형을 보여주기 위한 입체 구성도,
도 9는 각 미들금형 중 제2미들금형을 보여주기 위한 입체 구성도,
도 10은 각 미들금형 중 제3미들금형을 보여주기 위한 입체 구성도,
도 11은 각 미들금형 중 제4미들금형을 보여주기 위한 입체 구성도,
도 12는 제4미들금형의 각 분체금형을 보여주기 위한 입체 구성도,
도 13은 각 미들금형 중 제5미들금형을 보여주기 위한 입체 구성도,
도 14는 각 미들금형이 하나의 뭉치를 이루고 있는 것을 보여주기 위한 저면 입체 구성도,
도 15는 탑금형의 저면 입체 구성도,
도 16은 캐리어를 이루기 위해 적층되는 시트의 형상을 대략적으로 보여주기 위한 도면.
이하 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2를 기준으로 프론트플랜지 측을 전부(前部) 또는 전방, 리어플랜지 측을 후부(後部) 또는 후방, 레프트플랜지 측을 좌부(左部) 또는 좌방, 라이트플랜지 측을 우부(右部) 또는 우방이라고 방향을 특정하기로 한다.
우선, 도 1 및 도 2에서와 같이 본 발명에 따른 자동차용 리어 캐리어(100)는
리어 액슬(rear axle) 샤프트 장착용 중공부(中空部)(101a)와 이의 주변에 허브 장착용 네 볼트공(101b)을 갖는 캐리어바디(101),
상기 캐리어바디(101) 좌측면에서 전방 측 모서리 중앙 영역에 연결되고 로워암(lower arm) 장착을 위한 전후 관통형 장착공(H)을 갖는 코너플랜지(102),
상기 캐리어바디(101) 전면(前面)에서 상부 측으로 치우치게 연결되고 캘리퍼 장착을 위한 상하 관통형 장착공(H)을 각각 가지면서 좌우로 배치되는 두 프론트플랜지(103),
상기 캐리어바디(101) 후면(後面)에서 하부 측으로 치우치게 연결되고 트레일링암(trailing arm) 장착을 위한 상하 관통형 장착공(H)을 각각 가지면서 좌우로 배치되는 세 리어플랜지(104),
상기 캐리어바디(101) 좌측면에서 하부 측으로 치우치게 연결되고 어시스트암(assist arm) 장착을 위한 전후 관통형 장착공(H)을 각각 가지면서 전후로 배치되는 두 레프트플랜지(105), 그리고
상기 캐리어바디(101) 우측면에서 중앙 영역에 연결되고 어퍼암(upper arm) 장착을 위한 전후 관통형 장착공(H)을 각각 가지면서 전후로 배치되는 두 라이트플랜지(106)
로 이루어진다.
도 1 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 복합소재 리어 캐리어 제조방법은,
크게 바텀금형 준비단계, 제1, 2, 3, 4, 5 미들금형 준비단계, 탑금형 준비단계, 시트들 준비단계, 시트들 재단단계, 시트들 적층단계, 금형들 결합단계, 탑금형 가압단계, 중간 성형물품 냉각단계, 최종 성형물품 탈거단계로 이루어진다.
각 단계별로 살펴보면,
바텀금형 준비단계는
도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이,
상기 캐리어바디(101) 성형을 위한 이너코어(11),
상기 이너코어(11) 상부면 중앙 영역에 하방 요입되게 형성되는 원형의 센터캐비티(12),
상기 두 레프트플랜지(105) 전부(全部) 중 하부 측 일부 성형을 위한 레프트바텀캐비티(13), 그리고
상기 세 리어플랜지(104) 전부(全部) 중 하부 측 일부 성형을 위한 리어바텀캐비티(14)
를 포함하여 이루어진 바텀금형(10)을 준비하는 단계이다.
이때 상기 바텀금형(10)은 이의 하부 측에 배치되어 상기 바텀금형(10)과 이의 상부 측에 장착되는 상기 각 미들금형(20, 30, 40, 50, 60)을 지지하게 되는 사각의 서포트플레이트(15)를 더 포함한다.
그리고 도 6 및 도 7에서와 같이, 상기 바텀금형(10)은 상기 이너코어(11) 상부면 네 모서리 영역에 하방 요입되게 형성되는 네 헤드홈(16)과, 상기 헤드홈(16) 각각에 헤드가 안착되게 세워져 상기 캐리어바디(101)의 각 볼트공(101b) 성형을 위한 네 커버볼트(17)와, 상기 각 커버볼트(17)에 끼워져 성형 시 상기 각 볼트공(101b)에 고정 성형되는 네 볼트부싱(18)을 더 포함한다.
그리고 도 6에서와 같이, 상기 바텀금형(10)은 상기 각 커버볼트(17)를 고정되게 지지하기 위하여 상기 각 커버볼트(17)가 수용되는 구멍이 형성된 홀딩플레이트(18a)를 더 포함한다.
그리고 도 6에서와 같이, 상기 바텀금형(10)은 상기 센터캐비티(12)에 안착되게 세워져 상기 캐리어바디(101)의 중공부(101a)성형을 위한 센터샤프트코어(19)와, 상기 센터샤프트코어(19)에 끼워져 성형 시 상기 중공부(101a)에 고정 성형되는 센터부싱(19a)을 더 포함한다.
따라서 후술할 단계를 거쳐 성형이 완료되면, 상기 각 커버볼트(17), 홀딩플레이트(18a), 센터샤프트코어(19)가 분리됨으로써, 최종 성형물품이 완성되는 것이다.
제1미들금형 준비단계는
도 4 및 도 5, 특히 도 8에 도시된 바와 같이,
상기 코너플랜지(102)의 장착공(H) 성형을 위한 코너샤프트코어(21)를 갖는 제1미들금형(20)을 준비하는 단계이다.
이때 상기 코너샤프트코어(21)는 상기 제1미들금형(20)에 전후로 관통 형성되는 끼움공(22)에 삽입되며, 금형 탈거 시 상기 제1미들금형(20) 탈거 전에 상기 코너샤프트코어(21)를 상기 끼움공(22)으로부터 빼내어 분리한 후 상기 바텀금형(10)으로부터 상기 제1미들금형(20)을 탈거하게 된다.
제2미들금형 준비단계는
도 4 및 도 5, 특히 도 9에 도시된 바와 같이,
상기 코너플랜지(102) 전부(全部) 중 하부 측 일부 성형을 위한 코너바텀캐비티(31)를 갖는 제2미들금형(30)을 준비하는 단계이다.
제3미들금형 준비단계는
도 4 및 도 5, 특히 도 10에 도시된 바와 같이,
상기 두 레프트플랜지(104) 전부(全部) 중 상부 측 나머지 일부 성형을 위한 레프트탑캐비티(41)를 갖는 제3미들금형(40)을 준비하는 단계이다.
결국 상기 제3미들금형(40)이 상기 바텀금형(10) 상부에 장착되면서 상기 바텀금형(10)의 레프트바텀캐비티(13)와 상기 제3미들금형(40)의 레프트탑캐비티(41)가 하나의 공간을 이루면서 이 공간에 적층되어 충진된 시트(80) 부분이 상기 두 레프트플랜지(104)로 성형되는 것이다.
제4미들금형 준비단계는
도 4 및 도 5, 특히 도 11에 도시된 바와 같이,
상기 두 라이트플랜지(106) 성형을 위한 라이트캐비티(51)를 갖는 제4미들금형(50)을 준비하는 단계이다.
이때 도 12에서와 같이, 상기 제4미들금형(50)은 전후로 배치되어 각각 서로 분리되는 세 개의 분체금형(50A)으로 이루어지는 것이 바람직하다.
제5미들금형 준비단계는
도 4 및 도 5, 특히 도 13에 도시된 바와 같이,
상기 세 리어플랜지(104) 전부(全部) 중 상부 측 나머지 일부 성형을 위한 리어탑캐비티(61)를 갖는 제5미들금형(60)을 준비하는 단계이다.
결국 상기 제5미들금형(60)이 상기 바텀금형(10) 상부에 장착되면서 상기 바텀금형(10)의 리어바텀캐비티(14)와 상기 제5미들금형(60)의 리어탑캐비티(61)가 하나의 공간을 이루면서 이 공간에 적층되어 충진된 시트(80) 부분이 상기 세 리어플랜지(104)로 성형되는 것이다.
탑금형 준비단계는
도 15에 도시된 바와 같이,
상기 두 프론트플랜지(103) 성형을 위한 프론트캐비티(71),
상기 코너플랜지(102) 전부(全部) 중 상부 측 나머지 일부 성형을 위한 코너탑캐비티(72), 그리고
상기 이너코어(11)가 수용되고 상기 캐리어바디(101) 성형을 위한 이너캐비티(73)
를 포함하여 이루어진 탑금형(70)을 준비하는 단계이다.
이때 상기 탑금형(70)이 상기 각 미들금형(20, 30, 40, 50, 60) 상부에 장착되면서 상기 바텀금형(10)의 코너탑캐비티(72)와 상기 제2미들금형(30)의 코너바텀캐비티(31)가 하나의 공간을 이루면서 이 공간에 적층되어 충진된 시트(80) 부분이 상기 코터플랜지(102)로 성형되는 것이다.
또한 상기 탑금형(70)이 상기 각 미들금형(20, 30, 40, 50, 60) 상부에 장착되면서 상기 바텀금형(10)의 이너캐비티(73) 내로 상기 이너코어(11)가 수용되면서 형성되는 공간에 적층되어 충진된 시트(80) 부분이 상기 캐리어바디(101)로 성형되는 것이다.
시트들 준비단계는
씨에프알피(CFRP : Carbon Fiber Reinforced Plastics)가 함침된 시트(80)들을 준비하는 단계이다.
이때 상기 씨에프알피는 카본섬유를 강화재로 하는 고강도, 고탄성의 경량 구조재로, 비강도(比强度)는 철강의 6배, GFRP의 2배, 비탄성률(比彈性率)은 철강의 3배, GFRP의 4배로 되어 있다. 또 정적(靜的) 강도 뿐만 아니라 뛰어난 피로특성(疲勞特性)을 갖고 있으며, 내마찰(耐摩擦)ㆍ마모성이 뛰어나다.
상기 시트(80)는 상기 씨에프알피가 함침된 프리프레그(prepreg)이다.
시트들 재단단계는
도 16에 도시된 바와 같이,
상기 캐리어(100)에 대한 상하로의 수평 단층 구조와 상응한 크기를 갖도록 상기 시트(80)들을 재단하는 단계이다.
다시 말해, 상기 캐리어(100)를 수평 방향으로 일정 두께로 여러 겹으로 자른 여러 단층 구조와 상응한 크기를 갖도록 미리 설계된 재단기를 이용해 상기 시트(80)들을 재단하게 되는 것이다.
시트들 적층단계는
접착제가 도포된 상기 시트(80)들을 이용하여 상기 바텀금형(10) 상부 측에 적층하되 상기 캐리어(100)에 대한 하부 측 수평 단층 구조를 갖는 시트(80)부터 상부 측 수평 단층 구조를 갖는 시트(80)까지 순서대로 적층하는 단계이다.
다시 말해, 상기 재단단계에서 미리 설계된 재단기를 통해 재단된 시트(80)들 중, 캐리어(100)의 최하단 측 단층 구조와 상응한 크기를 갖는 시트(80)부터 시작해서 최상단 측 단층 구조와 상응한 크기를 갖는 시트(80)까지 순차적으로 적층하게 되는 것이다.
금형들 결합단계는
도 3에 도시된 바와 같이,
상기 적층단계에서 시트(80)들 적층 시, 상기 캐리어(100)를 이루는 캐리어바디(101) 및 각 플랜지(102, 103, 104, 105, 106)가 성형될 수 있도록 상기 제1, 2, 3, 4, 5 미들금형(20, 30, 40, 50, 60)을 순차적으로 상기 바텀금형(10)에 장착하고 최종적으로 상기 탑금형(70)을 상기 미들금형(20, 30, 40, 50, 60)들 상부에 장착하는 단계이다.
결국 상기 바텀금형(10) 상부 측에 접착제가 도포되고 재단된 시트(80)들을 순차적으로 적층하면서 이와 함께 상기 제1미들금형(20)부터 제5미들금형(60)까지 순차적으로 상기 바텀금형(10)에 장착하면서 적층 공정이 이루어지게 되는 것이다.
탑금형 가압단계는
상기 각 캐비티들에 적층된 시트(80)들의 응집력을 높이기 위해 프레스 장치를 이용해 상기 탑금형(70)을 상기 바텀금형(10) 측으로 가압하는 단계이다.
이때 상기 가압단계에서는 상기 바텀, 각 미들금형 및 탑 금형에 내장되어 있는 열선이 외부로부터 전원을 공급받아 발열하게 되면서 각 캐비티에 수용된 시트(80)들을 가열하거나, 또는 별도의 열원공급장치로부터 공급된 고온의 열을 이용해 시트(80)들을 가열하는 것이 바람직하다.
이를 위해서 상기 가압단계에서는 제1 및 제2 유지단계를 더 포함하는데,
우선, 제1 유지단계는 가압 시 80도에서 60분 동안 가열 유지를 하여 시트(80)들 내의 기포가 외부로 유출되도록 하면서 시트(80)들이 자리를 정확히 잡을 수 있도록 유지하는 단계이다.
제2 유지단계는 1차 유지단계를 거친 후 125도에서 100분 동안 가열 유지를 하여 성형 완성도를 높인다.
그리고 상기 바텀금형(10) 상부 측에 시트(80)들 적층 전에 시트(80)의 경화 시작점을 고려하여 적정온도로의 예열이 바람직한데, 본 발명에서는 바텀금형(10)의 온도를 30~40도로 예열시켜 주는 것이 바람직하다.
그리고 상기 탑금형(70) 가압단계 전에 상기 바텀금형(10)에 각 미들금형(20, 30, 40, 50, 60)이 배치된 상태에서 별도의 고정플레이트(90)와 볼트 등을 이용해 상호 결합시키게 된다.
중간 성형물품 냉각단계는
가압된 중간 성형물품이 경화되도록 자연 또는 강제 냉각시키는 단계이다.
중간 성형물품이 경화될 때까지 일정 시간동안, 대략 60도 이하로 유지될 때까지 자연 냉각되도록 하거나, 또는 송풍기 등을 이용해 강제 냉각되도록 한다.
최종 성형물품 탈거단계는
상기 바텀금형(10)으로부터 상기 탑금형(70)과 각 미들금형(20, 30, 40, 50, 60)을 분리하고, 최종 성형물품인 리어 캐리어(100)를 탈거하는 단계이다.
성형 완료된 캐리어(100)는 면처리 등의 후가공이 이루어진다.
그리고 최종 성형물품인 리어 캐리어(100)에서 상기 프론트, 리어, 레프트 및 라이트 플랜지(103, 104, 105, 106)는 후가공을 통해 이들의 각 장착공(H)이 형성되며, 각 장착공(H)에는 접착제 등을 이용해 별도의 부싱이 고정 결합될 수 있다.
이상의 단계별로 이루어진 본 발명에 따른 자동차용 복합소재 리어 캐리어(100)는
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이,
중앙에 중공부(101a)와 이의 주변에 네 볼트공(101b)이 배열되고, 상기 중공부(101a)에 센터부싱(19a)이 구비되며, 상기 각 볼트공(101b)에 볼트부싱(18)이 구비되고, 모서리 영역 및 전후좌우 영역에 각각의 플랜지(102, 103, 104, 105, 106)가 배열되는 구조를 갖고, 씨에프알피가 함침되고 캐리어(100)에서 여러 겹의 단층 구조와 상응한 크기를 갖는 여러 장의 시트(40)를 이용한 제조방법에 의해 이루어진다.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "자동차용 복합소재 리어 캐리어 제조방법 및 이에 의한 리어 캐리어"를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 캐리어
101 : 캐리어바디
101a : 중공부
101b : 볼트공
102 : 코너플랜지
103 : 프론트플랜지
104 : 리어플랜지
105 : 레프트플랜지
106 : 라이트플랜지
H : 장착공
10 : 바텀금형
11 : 이너코어
12 : 센터캐비티
13 : 레프트바텀캐비티
14 : 리어바텀캐비티
15 : 서포트플레이트
16 : 헤드홈
17 : 커버볼트
18 : 볼트부싱
18a : 홀딩플레이트
19 : 센터샤프트코어
19a : 센터부싱
20 : 제1미들금형
21 : 코너샤프트코어
22 : 끼움공
30 : 제2미들금형
31 : 코너바텀캐비티
40 : 제3미들금형
41 : 레프트탑캐비티
50 : 제4미들금형
50A : 분체금형
51 : 라이트캐비티
60 : 제5미들금형
61 : 리어탑캐비티
70 : 탑금형
71 : 프론트캐비티
72 : 코너탑캐비티
73 : 이너캐비티
80 : 시트
90 : 고정플레이트
101 : 캐리어바디
101a : 중공부
101b : 볼트공
102 : 코너플랜지
103 : 프론트플랜지
104 : 리어플랜지
105 : 레프트플랜지
106 : 라이트플랜지
H : 장착공
10 : 바텀금형
11 : 이너코어
12 : 센터캐비티
13 : 레프트바텀캐비티
14 : 리어바텀캐비티
15 : 서포트플레이트
16 : 헤드홈
17 : 커버볼트
18 : 볼트부싱
18a : 홀딩플레이트
19 : 센터샤프트코어
19a : 센터부싱
20 : 제1미들금형
21 : 코너샤프트코어
22 : 끼움공
30 : 제2미들금형
31 : 코너바텀캐비티
40 : 제3미들금형
41 : 레프트탑캐비티
50 : 제4미들금형
50A : 분체금형
51 : 라이트캐비티
60 : 제5미들금형
61 : 리어탑캐비티
70 : 탑금형
71 : 프론트캐비티
72 : 코너탑캐비티
73 : 이너캐비티
80 : 시트
90 : 고정플레이트
Claims (6)
- 리어 액슬(rear axle) 샤프트 장착용 중공부(中空部)(101a)와 이의 주변에 허브 장착용 네 볼트공(101b)을 갖는 캐리어바디(101),
상기 캐리어바디(101) 좌측면에서 전방 측 모서리 중앙 영역에 연결되고 로워암(lower arm) 장착을 위한 전후 관통형 장착공(H)을 갖는 코너플랜지(102),
상기 캐리어바디(101) 전면(前面)에서 상부 측으로 치우치게 연결되고 캘리퍼 장착을 위한 상하 관통형 장착공(H)을 각각 가지면서 좌우로 배치되는 두 프론트플랜지(103),
상기 캐리어바디(101) 후면(後面)에서 하부 측으로 치우치게 연결되고 트레일링암(trailing arm) 장착을 위한 상하 관통형 장착공(H)을 각각 가지면서 좌우로 배치되는 세 리어플랜지(104),
상기 캐리어바디(101) 좌측면에서 하부 측으로 치우치게 연결되고 어시스트암(assist arm) 장착을 위한 전후 관통형 장착공(H)을 각각 가지면서 전후로 배치되는 두 레프트플랜지(105), 그리고
상기 캐리어바디(101) 우측면에서 중앙 영역에 연결되고 어퍼암(upper arm) 장착을 위한 전후 관통형 장착공(H)을 각각 가지면서 전후로 배치되는 두 라이트플랜지(106)
로 이루어진 자동차용 리어 캐리어(100)에 있어,
상기 캐리어바디(101) 성형을 위한 이너코어(11)와, 이의 상부면 중앙 영역에 하방 요입되게 형성되는 센터캐비티(12)와, 상기 두 레프트플랜지(105) 전부(全部) 중 하부 측 일부 성형을 위한 레프트바텀캐비티(13)와, 상기 세 리어플랜지(104) 전부(全部) 중 하부 측 일부 성형을 위한 리어바텀캐비티(14)를 갖는 바텀금형(10) 준비단계;
상기 코너플랜지(102)의 장착공(H) 성형을 위한 코너샤프트코어(21)를 갖는 제1미들금형(20) 준비단계;
상기 코너플랜지(102) 전부(全部) 중 하부 측 일부 성형을 위한 코너바텀캐비티(31)를 갖는 제2미들금형(30) 준비단계;
상기 두 레프트플랜지 전부(全部) 중 상부 측 나머지 일부 성형을 위한 레프트탑캐비티(41)를 갖는 제3미들금형(40) 준비단계;
상기 두 라이트플랜지(106) 성형을 위한 라이트캐비티(51)를 갖는 제4미들금형(50) 준비단계;
상기 세 리어플랜지(104) 전부(全部) 중 상부 측 나머지 일부 성형을 위한 리어탑캐비티(61)를 갖는 제5미들금형(60) 준비단계;
상기 두 프론트플랜지(103) 성형을 위한 프론트캐비티(71)와, 상기 코너플랜지(102) 전부(全部) 중 상부 측 나머지 일부 성형을 위한 코너탑캐비티(72)와, 상기 이너코어(11)가 수용되고 상기 캐리어바디(101) 성형을 위한 이너캐비티(73)를 갖는 탑금형(70) 준비단계;
씨에프알피(CFRP : Carbon Fiber Reinforced Plastics)가 함침된 시트(80)들 준비단계;
상기 캐리어(100)에 대한 상하로의 수평 단층 구조와 상응한 크기를 갖도록 상기 시트(80)들 재단단계;
접착제가 도포된 상기 시트(80)들을 이용하여 상기 바텀금형(10) 상부 측에 적층하되 상기 캐리어(100)에 대한 하부 측 수평 단층 구조를 갖는 시트(80)부터 상부 측 수평 단층 구조를 갖는 시트(80)까지 순서대로 적층하는 단계;
상기 적층 단계에서 시트(80)들 적층 시, 상기 캐리어(100)를 이루는 캐리어바디(101) 및 각 플랜지(102, 103, 104, 105, 106)가 성형될 수 있도록 상기 제1, 2, 3, 4, 5 미들금형(20, 30, 40, 50, 60)을 순차적으로 상기 바텀금형(10)에 장착하고 최종적으로 상기 탑금형(70)을 상기 미들금형(20, 30, 40, 50, 60)들 상부에 장착하는 단계;
프레스 장치를 이용해 상기 탑금형(70)을 상기 바텀금형(10) 측으로 가압하는 단계;
가압된 중간 성형물품이 경화되도록 자연 또는 강제 냉각시키는 단계; 및
상기 바텀금형(10)으로부터 상기 탑 및 각 미들금형(70, 20, 30, 40, 50, 60)을 분리하고, 최종 성형물품인 리어 캐리어(100)를 탈거하는 단계;
를 포함하여 이루어지되,
상기 바텀금형(10)은 상기 이너코어(11) 상부면 네 모서리 영역에 하방 요입되게 형성되는 네 헤드홈(16)과, 상기 네 헤드홈(16) 각각에 헤드가 안착되게 세워져 상기 캐리어바디(101)의 각 볼트공(101b) 성형을 위한 네 커버볼트(17)와, 상기 각 커버볼트(17)에 끼워져 성형 시 상기 각 볼트공(101b)에 고정 성형되는 네 볼트부싱(18)을 더 포함하고,
상기 바텀금형(10)은 상기 각 커버볼트(17)를 고정되게 지지하기 위한 홀딩플레이트(18a)를 더 포함하며,
상기 바텀금형(10)은 상기 센터캐비티(12)에 안착되게 세워져 상기 캐리어바디(101)의 중공부(101a) 성형을 위한 센터샤프트코어(19)와, 상기 센터샤프트코어(19)에 끼워져 성형 시 상기 중공부(101a)에 고정 성형되는 센터부싱(19a)을 더 포함하고,
최종 성형물품인 리어 캐리어(100)에서 상기 프론트, 리어, 레프트 및 라이트 플랜지(103, 104, 105, 106)는 후가공을 통해 이들의 각 장착공(H)이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 복합소재 리어 캐리어 제조방법.
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- 제1항에 따른 제조방법에 의한 자동차용 복합소재 리어 캐리어.
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| KR1020160074968A KR101830705B1 (ko) | 2016-06-16 | 2016-06-16 | 자동차용 복합소재 리어 캐리어 제조방법 및 이에 의한 리어 캐리어 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160074968A KR101830705B1 (ko) | 2016-06-16 | 2016-06-16 | 자동차용 복합소재 리어 캐리어 제조방법 및 이에 의한 리어 캐리어 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170141937A KR20170141937A (ko) | 2017-12-27 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160074968A KR101830705B1 (ko) | 2016-06-16 | 2016-06-16 | 자동차용 복합소재 리어 캐리어 제조방법 및 이에 의한 리어 캐리어 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101830705B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102100198B1 (ko) * | 2018-12-14 | 2020-05-19 | 주식회사 일진 | 압축 성형용 금형 및 이를 이용한 차량용 부품의 제조 방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012035568A (ja) * | 2010-08-10 | 2012-02-23 | Tanaka Seimitsu Kanagata:Kk | 繊維強化プラスチック成形物、その成形方法、それを成形するための成形型および繊維強化プラスチック製車両用ホイール |
| JP2012176605A (ja) | 2011-01-31 | 2012-09-13 | Muzzi Juan Carlos Calabrese | リサイクル可能ポリマーで作られた自転車フレームを得るための鋳型およびプロセス |
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- 2016-06-16 KR KR1020160074968A patent/KR101830705B1/ko active IP Right Grant
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| KR102100198B1 (ko) * | 2018-12-14 | 2020-05-19 | 주식회사 일진 | 압축 성형용 금형 및 이를 이용한 차량용 부품의 제조 방법 |
| WO2020122296A1 (ko) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | 주식회사 일진 | 압축 성형용 금형 및 이를 이용한 차량용 부품의 제조 방법 |
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