KR101881928B1 - the composite shaft manufacturing system with braider for vehicle and the manufacturing method of composite shaft for vehicle and the composite shaft for vehicle thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 브레이딩기를 포함하는 자동차용 복합재 샤프트 제조 시스템 및 자동차용 복합재 샤프트 제조 방법 및 그 제조 방법에 의해 제조된 자동차용 복합재 샤프트에 관한 것으로, 보빈에 감긴 섬유의 상호 교차로 브레이드를 편성하는 브레이딩기; 맨드릴을 상하좌우로 이동하는 이송수단이 포함되어, 상기 맨드릴이 이송수단에 의해 이동하면서 브레이딩기에 의해 맨드릴에 프리폼을 편성하는 이송부; 맨드릴에 편성된 프리폼을 열성형하여 내부가 빈 복합재 튜브를 만드는 성형기; 성형기에 만든 복합재 튜브와 맨드릴을 수거하고 복합재 튜브에서 맨드릴을 제거하는 수거 및 탈형부; 탈형한 복합재 튜브의 설계된 치수에 맞게 정리하는 정리부; 복합재 튜브의 일단이나 양단에 바인더를 도포하여 연결구를 조립하는 조립부를 포함하는 자동차용 복합재 샤프트의 제조 시스템을 구성하고, 맨드릴의 프리폼을 수지와 열성형 및 경화한 복합재 튜브의 일단이나 양단에 연결구를 바인더로 결합한 복합재 샤프트가 구성되어, 그 복합재 샤프트를 자동차의 프로펠러 샤프트, 드라이브 샤프트로 적용함에 따라, 가벼우면서도 강도가 우수하고, 비틀림과 토크에 강하며, 길이 방향과 원주 방향에 따라 물성이 균일하므로 고속 회전에 따른 편심을 방지할 수 있는 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automotive composite shaft manufacturing system including a braiding machine and a method for manufacturing a composite shaft for an automobile and a composite shaft for an automobile manufactured by the manufacturing method, ; A conveying unit including conveying means for moving the mandrel up and down and left and right, the mandrel being moved by the conveying means and knitting the preform in the mandrel by the baling machine; A molding machine for thermally forming a preform knitted in a mandrel to make hollow internal composite tubes; A collection and de-molding section for collecting the composite tube and mandrel made in the molding machine and removing the mandrel from the composite tube; A rearrangement unit arranged to fit the designed dimensions of the demolded composite tube; A manufacturing system for an automotive composite shaft including an assembling portion for applying a binder to one end or both ends of a composite tube to assemble a connecting port is constructed and a connecting tube is formed at one end or both ends of a composite tube in which a preform of a mandrel is thermoformed and cured By using the composite shaft as a binder and applying the composite shaft to a propeller shaft and a drive shaft of an automobile, it is light in weight, strong in strength, resistant to twisting and torque, and uniform in physical properties in the longitudinal direction and circumferential direction Eccentricity due to high-speed rotation can be prevented.
Description
본 발명은 브레이딩기를 포함하는 자동차용 복합재 샤프트 제조 시스템 및 자동차용 복합재 샤프트 제조 방법 및 그 제조 방법에 의해 제조된 자동차용 복합재 샤프트에 관한 것으로, 브레이딩기로 맨드릴에 프리폼을 편성하고, 그 맨드릴을 성형기의 성형몰드에 결합하여 프리폼이 수지와 열성형 및 경화한 복합재 튜브를 제조하며, 그 복합재 튜브의 일단이나 양단에 연결구를 바인더로 결합한 복합재 샤프트를 구성하여, 그 복합재 샤프트를 자동차의 프로펠러 샤프트, 드라이브 샤프트로 적용함에 따라, 가벼우면서도 강도가 우수하고, 비틀림과 토크에 강하며, 길이 방향과 원주 방향에 따라 물성이 균일하므로 고속 회전에 따른 편심을 방지할 수 있는 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 자동차는 다양한 부품으로 구성되고, 그 중에서 자동차의 샤프트는 엔진의 동력을 바퀴로 전달하는 기능을 가지고 있으며, 자동차에 적용되는 샤프트로는 프로펠러 샤프트, 드라이브 샤프트 등이 있고, 그 중에서 프로펠러 샤프트는 변속기(트랜스미션)에서 구동축으로 동력을 전달하면서 강한 비틀림을 받는 샤프트이며, 일반적인 프로펠러 샤프트는 변속기 쪽의 샤프트와 디퍼렌셜기어(차동기어) 쪽의 샤프트가 분리 구성되어, 그 분리된 두 샤프트가 조인트(유니버셜 조인트)로 연결된 구조에 의해 주행 중의 상하 위치 변화에 대응하고 있으며, 드라이브 샤프트는 디퍼렌셜 기어(파이널 드라이브)에서 바퀴에 동력을 전달하는 샤프트로, 드라이브 샤프트는 등속조인트와 스플라인 등에 의해 회전 속도나 토크의 변동없이 동력전달이 일정하게 전달되도록 한다.Generally, automobiles are composed of various parts. Among them, a shaft of an automobile has a function of transmitting the power of an engine to a wheel, and a shaft applied to an automobile includes a propeller shaft and a drive shaft. Among them, a propeller shaft The shaft of the general propeller shaft and the shaft of the differential gear (differential gear) are separated from each other, and the separated two shafts are connected to each other through a joint The drive shaft is a shaft that transmits power from the differential gear (final drive) to the wheels. The drive shaft is driven by a constant velocity joint and a spline or the like at a rotational speed or torque Power transmission without schedule .
이렇게 프로펠러 샤프트, 드라이브 샤프트 등과 같은 자동차용 샤프트는 내부가 빈 중공축으로 만들어지고, 자동차용 샤프트의 양단은 연결을 위해서 등속조인트, 유니버셜조인트, 스플라인 등과 같은 다양한 연결구가 구성된다.The shaft for an automobile such as a propeller shaft, a drive shaft, and the like is made of hollow hollow shaft. The both ends of the shaft of the automobile are constituted by various connecting members such as a constant velocity joint, a universal joint, and a spline.
한편, 이러한 자동차용 샤프트의 재료는 주로 강관이 사용되었으나, 최근에는 다양한 복합소재를 적용하고 있으며, 예를 들어, 대한민국특허출원 2002-0040874호에는 복합재료튜브와 금속재연결부 간의 결합 방식을 열간 압입 방식을 적용하는 내용의 ‘자동차용 복합재료 프로펠러 샤프트의 결합 방법’에 대한 내용이 게시되어 있다.Recently, a variety of composite materials have been applied. For example, Korean Patent Application No. 2002-0040874 discloses a method of joining a composite material tube and a metal material connection portion by a hot press-fitting method , The contents of which are incorporated herein by reference.
또, 대한민국특허출원 2007-0081060호에는 보조심축과 주심축을 준비하고, 주심축의 양단에 인볼루트 스플라인에 결합하며, 그 외경면에 접착제, 직물형 섬유강화 복합재료, 레진, 직물형 탄소섬유 복합재료 사용하여 복합재료를 구성한 다음, 보조심축과 주심축을 제거하여 드라이브 샤프트를 제조하는 내용의 ‘복합재료 드라이브 샤프트의 제조 방법’에 대한 내용이 게시되어 있다.In Korean Patent Application No. 2007-0081060, auxiliary coaxial and eccentric shafts are prepared, joined to the involute spline at both ends of the eccentric shaft, and bonded to the outer surface thereof with an adhesive, a woven fiber reinforced composite material, a resin, And a manufacturing method of a composite drive shaft is described in which a composite shaft is manufactured by using a composite material and then an auxiliary shaft and an eccentric shaft are removed to manufacture a drive shaft.
또한, 대한민국특허출원 2010-0109432호에는 열경화성 수지를 함침시킨 유리섬유 다발을 맨드릴 양끝단에 와인딩하여 튜브 양끝단을 성형하고, 맨드릴 전체에 열경화성 수지를 함침시킨 탄소섬유 다발을 와인딩하고 경화하여 제조하는 내용의 ‘자동차용 프로펠러 샤프트 및 그 제조 방법’에 대한 내용이 게시되어 있다.Korean Patent Application No. 2010-0109432 discloses a method of winding a glass fiber bundle impregnated with a thermosetting resin on both ends of a mandrel to form both ends of the tube and winding and curing a bundle of carbon fibers impregnated with a thermosetting resin throughout the mandrel The contents of 'Propeller shaft for automobile and its manufacturing method' are posted.
앞서 예시한 발명과 같이, 자용차용 샤프트의 재료가 복합재료(중공축 부분)이더라도 연결구는 기존의 재료 및 구성품을 적용하고 있으므로, 연결구와 샤프트의 일체화가 중요하며, 샤프트에 연결구를 일체화하는 구조를 살펴보면, 앞서 첫 번째로 예시한 발명에서처럼 열간 압입 방법을 적용하거나, 또는, 두 번째와 세 번째로 예시한 발명에서처럼, 연결구의 일정 부분에 복합재료를 같이 감아서 형성하는 방법을 사용하고 있다.Even if the material of the automotive vehicle shaft is a composite material (hollow shaft portion) as in the above-described invention, since the conventional materials and components are applied to the connecting port, integration of the connecting port and the shaft is important. As described above, a hot press method is applied as in the first embodiment, or a composite material is wound around a certain portion of the connector as in the second and third embodiments.
그러나 자동차용 샤프트는 주행 중에 고속 회전하고, 자동차용 샤프트는 반복적이고도 지속적인 비틀림(토크)를 받기 때문에, 그 비틀림에 의해서 샤프트와 연결구는 연결구와 샤프트는 분리될 우려가 높았다.However, since the automobile shaft rotates at high speed while the automobile shaft is repeatedly and continuously subjected to twisting (torque), there is a high possibility that the joint and the shaft are separated from each other due to the twist.
또한, 두 번째와 세 번째 발명의 샤프트는 유리섬유나 탄소섬유를 감고, 열경화 수지의 경화로 복합재료의 샤프트를 제조하는데, 유리섬유나 탄소섬유를 감는 방법(방향)은 여러 가지가 있겠지만, 설계된 폭으로 한 번에 감거나 섬유나 좁은 폭의 띠 섬유로 여러 회 감는 과정에 의해서 샤프트는 원주 방향이나 길이 방향에 따라 복합재료의 두께가 균일하지 못한 문제점이 있고, 이러한 문제점은 회전에 따른 편심 또는 약한 부분의 크랙이나 파손이 발생할 우려가 높았다.In addition, the shafts of the second and third inventions wind the glass fiber or the carbon fiber and manufacture the shaft of the composite material by hardening the thermosetting resin. There are various ways (directions) of winding the glass fiber or the carbon fiber, As a result, the thickness of the composite material in the circumferential direction or the longitudinal direction of the shaft is not uniform due to the winding process at a designed width or multiple turns of the fiber or narrow band material. Or a crack or breakage of a weak part is likely to occur.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자, 보빈에 감긴 섬유의 상호 교차로 브레이드를 편성하는 브레이딩기; 축 형상의 맨드릴과 그 맨드릴을 상하좌우로 이동하는 이송수단이 포함되어, 상기 맨드릴이 이송수단에 의해 이동하면서 브레이딩기에 의해 맨드릴에 프리폼을 편성하는 이송부; 맨드릴에 편성된 프리폼을 열성형하여 내부가 빈 복합재 튜브를 만드는 성형기; 성형기에 만든 복합재 튜브와 맨드릴을 수거하고 복합재 튜브에서 맨드릴을 제거하는 수거 및 탈형부; 탈형한 복합재 튜브의 설계된 치수에 맞게 정리하는 정리부; 복합재 튜브의 일단이나 양단에 바인더를 도포하여 연결구를 조립하는 조립부를 포함하는 자동차용 복합재 샤프트의 제조 시스템이 구성되어, 프리폼을 성형한 복합재 튜브에 연결구가 일체된 구조의 자동차용 복합재 샤프트를 제조하여, 그 복합재 샤프트를 자동차의 프로펠러 샤프트, 드라이브 샤프트로 적용함에 따라, 가벼우면서도 강도가 우수하고, 비틀림과 토크에 강하며, 길이 방향과 원주 방향에 따라 물성이 균일하므로 고속 회전에 따른 편심을 방지하도록 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a bending machine for forming a braid by mutual crossing of fibers wound on a bobbin. A shaft-shaped mandrel and conveying means for moving the mandrel upward, downward, leftward and rightward, the conveying portion knitting the mandrel by the baling machine while the mandrel is moved by the conveying means; A molding machine for thermally forming a preform knitted in a mandrel to make hollow internal composite tubes; A collection and de-molding section for collecting the composite tube and mandrel made in the molding machine and removing the mandrel from the composite tube; A rearrangement unit arranged to fit the designed dimensions of the demolded composite tube; A manufacturing system of a composite material shaft for an automobile including a composite part shaft for applying a binder to one end or both ends of the composite material tube and assembling a connecting port is constituted to manufacture an automotive composite material shaft having a structure in which a connector is integrally formed with a composite material tube in which a preform is formed , The composite shaft is applied to a propeller shaft and a drive shaft of an automobile, it is lightweight, has excellent strength, is resistant to twisting and torque, and has uniform physical properties along its length and circumferential direction. do.
또, 복합재 튜브는 길이 방향을 따라 원형의 단면으로 구성하고, 그 복합재 튜브의 일단이나 양단에는 키자리를 형성하며, 연결구의 표면에는 복합재 튜브가 끼움되는 끼움홈을 형성하고, 그 끼움홈에는 키를 일체로 구성하며, 복합재 튜브 내부로 연결구의 끼움홈을 억지 끼워 맞춤하여, 키와 키자리의 결합으로 복합재 샤프트가 일체화되어, 복합재 샤프트의 고속 회전에도 복합재 튜브와 연결구의 슬립 발생을 방지하도록 한다.In addition, the composite tube has a circular cross-section along the longitudinal direction, a key seat is formed at one end or both ends of the composite tube, and a fitting groove is formed in the surface of the coupling hole so that the composite tube is inserted. So that the fitting groove of the connecting hole is forcedly fitted into the composite tube and the composite shaft is integrated by the combination of the key and the key seat so that the composite tube and the connecting hole are prevented from slipping even when the composite shaft is rotated at a high speed .
또는, 복합재 튜브는 원형의 단면을 가지는 본체와 그 본체 양단의 연결돌기로 구성하되, 연결돌기는 다각형 단면으로 형성하고, 연결구에는 복합재 튜브의 연결돌기의 단면에 대응하는 끼움홈을 형성하며, 복합재 튜브의 연결돌기가 연결구의 끼움홈에 끼워지는 결합으로 복합재 샤프트가 일체화되어, 복합재 샤프트의 고속 회전에도 복합재 튜브와 연결구의 슬립 발생을 방지하도록 한다.Alternatively, the composite tube may be formed of a body having a circular cross section and a coupling protrusion at both ends of the main body, wherein the coupling protrusion is formed in a polygonal cross section, the coupling groove is formed with a fitting groove corresponding to the cross- The composite shaft is integrated with the coupling of the tube connecting protrusions into the fitting grooves of the connector so that slippage of the composite tube and connector is prevented even at high speed rotation of the composite shaft.
이와 같이 본 발명은, 브레이딩기로 맨드릴에 프리폼을 편성하고, 그 맨드릴을 성형기의 성형몰드에 결합하여 프리폼이 수지와 열성형 및 경화한 복합재 튜브를 제조하며, 그 복합재 튜브의 일단이나 양단에 연결구를 바인더로 결합한 복합재 샤프트를 구성하여, 그 복합재 샤프트를 자동차의 프로펠러 샤프트, 드라이브 샤프트로 적용함에 따라, 가벼우면서도 강도가 우수하고, 비틀림과 토크에 강하며, 길이 방향과 원주 방향에 따라 물성이 균일하므로 고속 회전에 따른 편심을 방지할 수 있는 것이다.As described above, according to the present invention, a preform is knitted with a braiding machine and a mandrel is bonded to a molding die of a molding machine to produce a composite tube in which a preform is thermoformed and hardened with a resin. At one end or both ends of the composite tube, And the composite shaft is used as a propeller shaft and a drive shaft of an automobile. Therefore, the composite shaft is lightweight, has excellent strength, is resistant to twisting and torque, and has uniform physical properties along the longitudinal and circumferential directions Therefore, eccentricity due to high-speed rotation can be prevented.
또한, 복합재 샤프트의 복합재 튜브와 연결구는 억지 끼움 맞춤으로 결합하되, 복합재 튜브의 키와 연결구의 키와 결합으로, 복합재 샤프트의 고속회전에도 슬립 발생을 방지하는 효과가 있다.In addition, the composite tube and the coupling hole of the composite shaft are coupled with each other by interference fit, and the combination of the key of the composite tube and the key of the coupling has an effect of preventing slip occurrence even at high speed rotation of the composite shaft.
또는, 복합재 샤프트의 복합재 튜브에 일단이나 양단에 다각형의 연결돌기를 구성하고, 연결구에는 연결돌기에 대응하는 끼움홈이 형성되어, 복합재 튜브의 연결부재와 연결구의 끼움홈의 결합으로, 복합재 샤프트의 고속회전에도 슬립 발생을 방지하는 효과가 있다.Alternatively, a polygonal connection protrusion may be formed at one end or both ends of the composite tube of the composite shaft, and a fitting groove corresponding to the coupling protrusion may be formed in the coupling hole. By the coupling of the coupling member of the composite tube and the fitting groove of the coupling shaft, There is an effect of preventing slip occurrence even at high speed rotation.
도 1은 본 발명의 브레이딩기를 포함하는 자동차용 복합재 샤프트 제조 시스템에 따른 브레이딩기, 이송부, 성형기를 보여주는 개략적인 측면도.
도 2는 본 발명의 브레이딩기를 포함하는 자동차용 복합재 샤프트 제조 시스템에 따른 이송부, 성형기를 보여주는 개략적인 측면도.
도 3의 (A)와 (B)는 본 발명에 따른 브레이딩기를 포함하는 자동차용 복합재 샤프트 제조 시스템의 성형기의 작동 상태를 보여주는 정면도.
도 4의 (C)와 (D)는 본 발명의 브레이딩기를 포함하는 자동차용 복합재 샤프트 제조 시스템에 따른 성형기의 일정형 복합재 튜브를 성형하는 상태를 보여주는 단면도.
도 5의 (E)와 (F)는 본 발명의 브레이딩기를 포함하는 자동차용 복합재 샤프트 제조 시스템에 따른 성형기의 다단형 복합재 튜브를 성형하는 상태를 보여주는 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 자동차용 복합재 샤프트의 다단형 복합재 튜브와 내부형 연결구의 결합 상태를 보여주는 조립 사시도.
도 7의 (G)와 (H)는 본 발명에 따른 자동차용 복합재 샤프트의 일정형 복합재 튜브와 외부형 연결구의 결합 상태를 보여주는 조립 사시도와 단면도.
도 8의 (M)와 (N)는 본 발명에 따른 복합재 샤프트를 보여주는 사시도.
도 9는 본 발명의 자동차용 복합재 샤프트 제조 방법에 따른 순서도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic side view showing a braiding machine, a conveying unit, and a molding machine according to an automotive composite material manufacturing system including a braiding machine of the present invention. FIG.
Fig. 2 is a schematic side view showing a conveying portion and a molding machine according to an automotive composite material manufacturing system including a braiding machine of the present invention. Fig.
3 (A) and 3 (B) are front views showing an operating state of a molding machine of an automotive composite shaft manufacturing system including a braiding machine according to the present invention.
FIGS. 4C and 4D are cross-sectional views showing a state in which a constant-type composite tube of a molding machine is molded according to an automotive composite shaft manufacturing system including a braiding machine of the present invention. FIG.
5 (E) and 5 (F) are sectional views showing a state of molding a multistage composite tube of a molding machine according to an automotive composite shaft manufacturing system including a braiding machine of the present invention.
FIG. 6 is an assembled perspective view showing a combined state of the multi-end composite tube and the internal connector of the automotive composite shaft according to the present invention. FIG.
7 (G) and 7 (H) are an assembled perspective view and a cross-sectional view showing a state in which a composite composite tube of an automotive composite shaft according to the present invention is coupled to an external connector.
8 (M) and 8 (N) are perspective views showing a composite shaft according to the present invention.
9 is a flowchart according to a method of manufacturing an automotive composite shaft of the present invention.
본 발명은 브레이딩기를 포함하는 자동차용 복합재 샤프트 제조 시스템 및 자동차용 복합재 샤프트 제조 방법 및 그 제조 방법에 의해 제조된 자동차용 복합재 샤프트에 관한 것으로, 브레이딩기로 맨드릴에 프리폼을 편성하고, 그 맨드릴을 성형기의 성형몰드에 결합하여 프리폼이 수지와 열성형 및 경화한 복합재 튜브를 제조하며, 그 복합재 튜브의 일단이나 양단에 연결구를 바인더로 결합한 복합재 샤프트를 구성하여, 그 복합재 샤프트를 자동차의 프로펠러 샤프트, 드라이브 샤프트로 적용함에 따라, 가벼우면서도 강도가 우수하고, 비틀림과 토크에 강하며, 길이 방향과 원주 방향에 따라 물성이 균일하므로 고속 회전에 따른 편심을 방지할 수 있는 것이다.BACKGROUND OF THE
본 발명에 따른 브레이딩기를 포함하는 자동차용 복합재 샤프트 제조 시스템을 우선 설명하고, 자동차용 복합재 샤프트 제조 방법을 설명하기로 하며, 먼저, 브레이딩기를 포함하는 자동차용 복합재 샤프트 제조 시스템은 브레이딩기(100), 이송부, 성형기(400), 수거 및 탈형부, 정리부, 조립부로 구성하며, 자동차용 복합재 샤프트의 제조 시스템을 설명하면서 자동차용 복합재 샤프트의 제조 과정을 같이 설명한다.First, an automotive composite shaft manufacturing system including a braiding machine according to the present invention will be described first, and a method for manufacturing an automotive composite shaft will be described. First, an automotive composite shaft manufacturing system including a braiding machine includes a
먼저, 도1에 도시한 바와 같이, 브레이딩기(100)(braiding machine, braider)는 다수의 캐리어(110)(또는, 얀캐리어, 섬유 공급 장치, 섬유가 감긴 보빈을 포함하면서, 실이 풀릴 때 적절한 장력을 조절하는 장치이다)를 배열하고, 그 캐리어(110)를 장착한 슬라이더(130)(한편으로는, 캐리어와 슬라이더를 별도로 구분하지 않고, 슬라이더에 얀캐리어가 장착된 것을 캐리어라고도 한다)는 트랙을 따라 규칙적인 방향으로 안내하도록 하여, 각 보빈(120)에 감긴 섬유(121)의 상호 꼬임으로, 표면이 일정한 각도를 가지는 사선 형태의 브레이드(braid, 또는, 브레이디드 슬리브, braided sleeve)를 편성(제직)하며, 이러한 브레이딩기(100)의 종류로는 바이엑셀 브레이딩기(2차원 브레이딩기)와 3차원 브레이딩기가 있다.First, as shown in FIG. 1, a braiding machine (braider) 100 includes a plurality of carriers 110 (or a yarn carrier, a fiber feeder, a fiber wound bobbin, And a
더욱 구체적으로, 바이엑셀 브레이딩기(biaxial braiding machine)는 섬유가 사선으로 교차되어 브레이드를 편성하는 브레이딩기이며, 3차원 브레이딩기(three dimensional braiding machine)는 다수의 캐리어를 다수의 행렬을 가지는 사각의 매트릭스 구조로 배열한 것이 있고, 또는, 다수의 캐리어를 원형으로 다중 배열한 레디알(오버) 브레이딩기, 인터록 브레이딩기 등이 있는데, 이러한 3차원 브레이딩기는 다수의 섬유가 입체적으로 일체화된 구조(여러 개의 레이어)로 편성되는 브레이드를 제조한다.More specifically, a biaxial braiding machine is a braiding machine in which fibers are crossed with diagonal lines to knit a braid, and a three dimensional braiding machine is a braille machine in which a plurality of carriers are arranged in a square (Over) braiding machine, an interlock braiding machine, or the like in which a plurality of carriers are arrayed in a circle, and the like. Such a three-dimensional braiding machine has a structure in which a plurality of fibers are integrally formed in three dimensions Blade layer).
한편, 브레이딩기(100)의 브레이드가 제직(편성)되어 나오는 형태에 따른 브레이딩기(100)의 종류를 더 살펴보면, 캐리어가 바닥에 대해 수평하게 배열되는 구조에 의해서, 제직되는 브레이드가 수직 상부 방향으로 제직되는 수직 브레이딩기가 있고, 또, 도1에 도시한 바와 같이, 캐리어(110)가 바닥에 대해 수직하게 배열되는 구조에 의해서, 제직되는 브레이드가 바닥과 평행하게 수평 방향으로 제직되는 수평 브레이딩기가 있다.The type of the
그리고 브레이딩기(100)는 섬유(121)가 교차하는 방향(축)의 종류에 따라 기본적으로 두 개의 섬유(121)가 일정한 각도를 가지고 교차하는 꼬임으로 구성하면서, 섬유(121)의 방향에 따라 기본으로 2개의 축을 형성하고, 또한, 도1에 도시한 바와 같이, 트리엑셀 브레이딩기(100)는 교차하는 2개의 섬유(121)의 중심을 통과하는 엑셀얀의 섬유(141)가 추가되어 제직되는 섬유(121)(141)가 3개의 축을 형성한다.The
위와 같이 예시한 다양한 브레이딩기(100)가 본 발명에 따른 자동차용 복합재 샤프트 제조 시스템에 적용될 수 있으며, 이러한 브레이딩기(100)에 관한 내용과 설명은 일반적인 것으로 더 이상의 구체적인 내용은 생략하기로 한다.The
한편, 브레이딩기(100)에 적용하는 섬유(121)(141)의 종류는 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유 등의 고강도 섬유를 적용하고, 또는, 고강도 섬유에 수지가 함침된 토 프리프레그(토우 프리프레그, tow prepreg)를 적용한다.On the other hand, the types of the
다음으로, 도2 및 도3을 참고하여 이송부를 설명하면, 이송부는 맨드릴(200), 이송수단(300)을 포함하며, 맨드릴(200)은 브레이딩으로 편성되는 프리폼(500)을 제조하는데 필요한 몰드로, 맨드릴(200)의 외부 형태는 길이 방향을 따라 일정한 단면을 형성하되, 맨드릴(200)의 단면은 원형으로 하거나, 그 외에도 다양한 형태가 적용될 수 있는데, 맨드릴(200)의 외부 단면 크기는 프리폼(500)을 성형하여 제작되는 복합재 튜브(600)(600′)의 제일 작은 내부 직경보다 같거나 작게 형성하여, 프리폼(500)의 성형 후에 탈형이 용이하도록 한다.2 and 3, the conveying portion includes a
또, 도3 및 도4에 도시한 바와 같이, 맨드릴(200)의 일단에는 커넥터(210)가 구성되며, 이 커넥터(210)는 후에 설명하는 이송수단(300)이 맨드릴(200)을 잡고 다른 곳으로 이송하고 해제하는 것을 용이하게 하고 맨드릴(200)로의 공기 주입을 용이하게 한다.3 and 4, a
그래서 맨드릴(200)은 공기를 주입받아 원주 방향으로 공기를 배출하는 구조를 가지며, 이를 위해서 맨드릴(200)은 길이 방향을 따라 내부가 빈 공기통로(200a)를 형성하고, 외부에서 공기통로(200a)로 이어지는 배출공(200c)을 다수 형성하며, 또, 맨드릴(200)의 일단에는 공기가 주입되는 공기주입구(200b)를 형성하는데, 공기주입구(200b)는 커넥터(210)와의 연결을 통해서, 커넥터(210)를 통한 맨드릴(200)의 공기 주입과 배출이 용이하도록 하고, 이러한 구조의 맨드릴(200)을 이용한 블로우 성형(블로잉 성형)을 위한 것으로, 블로우 성형에 대해서는 성형부에서 자세히 설명하기로 한다.Therefore, the
또한, 이송수단(300)은 맨드릴(200)을 이동(이송)하는 장치로, 이송수단(300)이 맨드릴(200)을 직접 잡아 이동하기보다는, 맨드릴(200)의 커넥터(210)를 잡아 이동시키며, 이송수단(200)은 모터나 실린더 등에 의해 맨드릴(200) 이동하는 구조로 구성하거나, 또는, 도1 및 도2에 도시한 바와 같이, 이송수단(300)으로써 로봇(다관절 로봇)을 구성하여, 로봇팔이 커넥터(210)를 잡아 맨드릴(200)을 이동하도록 구성할 수 있다.The conveying means 300 is a device for moving the
한편, 이송수단(300)을 로봇으로 구성하면 맨드릴(200)의 이송에 따른 간섭을 최소화하면서, 브레이딩된 맨드릴(200)의 수거, 브레이딩의 성형기(400)로의 이송, 성형기(400)에서 성형된 맨드릴(200)의 수거 등이 용이한 특징이 있다.If the conveying means 300 is configured as a robot, collecting the braided
따라서, 브레이딩기(100), 이송부에 의한 프리폼(500)의 제조(제직, 편성)를 간단히 설명하면, 이송수단(300)에 의해 지지되는 맨드릴(200)을 브레이딩기(100)에 위치하고, 브레이딩기(100)에 의해 맨드릴(200) 표면에 브레이드를 편성하고, 이송수단(300)은 브레이드를 편성하는 속도에 따라 맨드릴(200)을 밀어내거나 당겨내며, 설계된 길이로 브레이드의 편성이 끝나면, 맨드릴(200)에 연결된 섬유(121)(141)를 절단(작업자가 수동으로 절단하거나, 섬유의 절단을 위해 별도의 자동 커터를 구성한다)으로 프리폼(500)이 제조되고, 프리폼(500)이 구성된 맨드릴(200)은 이송수단(300)에 의해 다음의 성형기(400)로 전달된다.Briefly describing the production (weaving, knitting) of the
다음으로, 성형기(400)는 프리폼(500)이 구성된 맨드릴(200)을 받아서 복합재 튜브(600)(600′)를 성형하는 장치로, 성형기(400)는 분리 및 결합되는 구조의 성형몰드(410)(420)로 구성하며, 결합된 성형몰드(410)(420)의 내부는 제조하는 복합재 튜브(600)(600′)의 외부 형상을 가진다.Next, the
한편, 제조하려는 복합재 튜브(600)(600′)는 길이 방향을 따라 내부가 빈 구조로 구성하고, 복합재 튜브(600)(600′)는 그 구조에 따라 일정형 복합재 튜브(600′)와 다단형 복합재 튜브(600)로 구성할 수 있으며, 도7에 도시한 바와 같이, 일정형 복합재 튜브(600′)는 길이 방향을 따라 단면이 원형으로 일정하게 형성한다.Meanwhile, the
또한, 도6에 도시한 바와 같이, 다단형 복합재 튜브(600)는 본체와 그 양단의 연결돌기(610)로 구성하며, 본체는 축(원통형)의 형상이고, 연결돌기(610)는 원형, 다각형(사각형, 육각형, 팔각형 등)의 단면으로 제조하되, 연결돌기(610)는 길이 방향을 따라 같은 크기의 단면으로 구성하거나, 연결돌기(610)는 본체보다 크거나 작은 단면의 크기로 구성할 수 있으며, 또한, 연결돌기(610)는 본체에서 끝으로 갈수록 커지는 단면으로 구성하거나, 또는, 도6과 같이, 연결돌기(610)는 본체에서 끝으로 갈수록 작아지는 단면을 형성한다.6, the multi-stage
그래서 도3 내지 도5에 도시한 바와 같이, 프리폼(500)을 포함하는 맨드릴(200)을 성형기(400)의 성형몰드(410)(420) 내부에 위치하고, 성형몰드(410)(420)를 결합한 다음 성형하는데, 맨드릴(200)로 공기를 주입하여 블로우 성형(블로잉 성형)을 진행하면서 RTM(Resin Transfer Molding) 성형이나 오토클래이브(Autoclave) 성형한다.3 to 5, the
참고로, RTM(Resin Transfer Molding) 성형은 성형 과정에서 성형몰드(410)(420) 내부로 열경화성 수지나 열가소성 수지를 주입하고 열경화하고, 또, 오토클래이브(Autoclave) 성형은 토우 프리프레그(토 프리프레그)로 편성된 프리폼(500)을 적용하여, 맨드릴(200)이 포함된 성형몰드(410)(420)를 가열해서 열성형한다.In the RTM (Resin Transfer Molding) molding, a thermosetting resin or a thermoplastic resin is injected into the molding dies 410 and 420 to thermally cure the
그리고 블로우 성형에 의해서, 맨드릴(200)로 주입된 공기는 프리폼(500)을 성형몰드(410)(420) 내부면에 밀착시켜 복합재 튜브(600)(600′) 구조의 형태로 성형하고, 열성형에 의해서 경화한 복합재 튜브(600)(600′)를 구성한다.The air injected into the
그리고 수거 및 탈형부(미도시)는 성형기에서 성형된 복합재 튜브(600)(600′)를 수거하고 탈형하는 것으로, 수동(작업자가 직접 수거 및 탈형)이나 자동화 기기(로봇)에 의해서 맨드릴(200)과 성형된 복합재 튜브(600)(600′)를 같이 별도의 위치에 수거한 다음, 복합재 튜브(600)(600′)의 일단으로 맨드릴(200)을 빼내면서 맨드릴(200)을 제거하여 탈형하거나, 또는, 성형기(400)의 맨드릴(200)을 먼저 제거하면서 수거하고, 별도로 복합재 튜브(600)(600′)를 수거하는 방법으로 복합재 튜브(600)(600′)의 수거와 탈형을 할 수 있다.The collection and disassembling unit (not shown) collects the
한편, 탈형한 복합재 튜브(600)(600′)는 내부가 빈 튜브 구조이고, 복합재 튜브(600)(600′)는 성형된 형태에 따라, 일정형 복합재 튜브(600′)와 다단형 복합재 튜브(600)가 있으며, 일정형 복합재 튜브(600′)는 길이 방향을 따라 일정한 원형의 단면을 형성하고, 다단형 복합재 튜브(600)는 축 형상의 본체와 그 양단에 본체보다 작거나 큰 단면을 가지는 연결돌기(610)로 구성한다.The
또한, 정리부(미도시)는 탈형한 복합재 튜브(600)(600′)의 양단을 치수에 맞게 정리하고, 필요에 따라 복합재 튜브(600)(600′) 일단이나 양단에 키자리(620)를 형성하는 것으로, 설계된 치수에 따라 복합재 튜브(600)(600′)의 양단을 절단하고 가장자리나 표면을 정리하며, 필요에 따라 복합재 튜브(600)(600′)의 양단에는 키자리(620)를 형성하는데, 복합재 튜브(600)(600′)의 일단이나 양단이 원형 단면인 경우에는 반드시 키자리(620)를 형성한다.The rear ends of the
마지막으로, 조립부(미도시)는 제조한 복합재 튜브(600)(600′)와 연결구(700)를 조립하여 복합재 샤프트(800)를 제조하는 것이다.Finally, the assembly part (not shown) assembles the composite tube 600 (600 ') and the
한편, 연결구(700)는 자동차용 샤프트의 양단에 구성되는 등속조인트, 유니버셜조인트(요크), 스플라인 등과 같은 연결용으로 사용되는 부품으로, 연결구(700)는 금속으로 제조되고, 일단에 끼움홈이 형성하되, 끼움홈은 형성 위치에 따라, 연결구(700)의 중앙에 끼움홈을 형성한 내부형 끼움홈(710), 연결구(700) 외부(외주연)에 끼움홈을 형성한 외부형 끼움홈(720)으로 구분할 수 있다.On the other hand, the
먼저, 도6에 도시한 바와 같이, 내부형 끼움홈(710)은 연결구(700)의 일단 중앙 부분에 형성한 끼움홈으로, 그 끼움홈은 다단형 복합재 튜브(600)의 연결돌기(610)가 끼움되도록 구성하며, 연결돌기(610)에 키자리(620)가 형성된 경우에는, 끼움홈의 내부에는 내측으로 돌출된 키(내부형 끼움홈에 일체된 키는 미도시함)를 일체로 형성한다.6, the inner
또, 도6에 도시한 바와 같이, 외부형 끼움홈(720)은 연결구(700)의 일단 외부에 형성하는 홈으로, 외부형 끼움홈(720)의 단면은 일정형 복합재 튜브(600′)의 내부 단면과 동일하도록 구성하며, 일정형 복합재 튜브(600′)에 키자리(620)가 형성된 경우에는, 외부형 끼움홈(720)에는 바깥으로 돌출된 키(730)를 일체로 형성한다.6, the external
이렇게 복합재 튜브(600)(600′)와 연결구(700)를 준비하고, 조립부에서는 연결구(700)의 끼움홈에 바인더(접착제)를 도포하고, 이 끼움홈에 대응하는 복합재 튜브(600)(600′)의 일단이나 양단에 바인더(접착제)를 도포하며, 바인더(접착제)를 도포된 복합재 튜브(600)(600′)와 연결구(700)를 조립하고, 바인더의 경화로 복합재 샤프트(800)의 제조를 완료한다.The
더욱 구체적으로는, 내부형 끼움홈(710)의 연결구(700)의 경우에는, 다단형 복합재 튜브(600)의 연결돌기(610)가 연결구(700)의 내부형 끼움홈(710) 안쪽으로 끼워지면서 조립되고, 외부형 끼움홈(720)의 연결구(700)의 경우에는, 일정형 복합재 튜브(600′)의 끝 안쪽으로 외부형 끼움홈(720) 바깥쪽이 끼워지면서 조립되며, 일정형 복합재 튜브(600′)에 키자리(620)가 형성된 경우에는, 키(730)가 일체된 연결구(700)가 사용되어 키자리(620)에 키(730)가 조립되도록 조립한다.The
참고로, 다단형 일정형 복합재 튜브(600)의 양단에는 내부형 끼움홈(710)의 연결구(700)를 구성할 수 있고, 일정형 복합재 튜브(600′)의 양단에는 외부형 끼움홈(720)의 연결구(700)를 구성할 수 있으며, 또는, 하나의 복합재 튜브(600)(600′) 양단을 다단형이나 일정형으로 각각 다르게 구성하고, 그 양단에 구조가 다른 내부형 끼움홈(710)의 연결구(700)와 외부형 끼움홈(720)의 연결구(700)를 각각 구성할 수도 있으며, 또한, 연결구의 외부형 끼움홈(720)을 다각형 단면으로 구성하여, 다단형 복합재 튜브(600)의 일단이나 양단 내부로 다각형 단면을 가지는 외부형 끼움홈(720)의 연결구(700)를 조립 및 결합할 수 있으며, 이렇게 복합재 튜브(600)(600′)와 연결구(700)의 조립은 단면 구조와 키 결합에 따라 다양하게 구성할 수 있는 것이다.For example, a connecting
이렇게 브레이딩기(100), 이송부, 성형기(400), 수거 및 탈형부, 정리부, 조립부로 브레이딩기(100)를 포함하는 복합재 샤프트 제조 시스템을 구성한다.The composite shaft manufacturing system including the
다음으로, 자동차용 복합재 샤프트 제조 방법을 도9의 순서도를 참고하여 설명하면, 먼저, 재료 준비 단계(S1)는 자용차용 복합재 샤프트(800)의 재료를 준비하는 단계로, 자용차용 복합재 샤프트(800)의 재료는 연결구(700)와 복합재 튜브(600)(600′)이며, 먼저, 연결구(700)는 자동차의 프로펠러 샤프트, 드라이브 샤프트의 양단에 연결용으로 구성하는 등속 조인트, 유니버셜조인트(요크), 스플라인 등을 말한다.9, the material preparing step S1 is a step of preparing a material for the composite vehicle shaft for a
한편, 이 연결구(700)는 스틸과 같은 금속으로 제조되고, 연결구(700)에는 끼움홈을 형성하는데, 도6 및 도7에 도시한 바와 같이, 연결구(700)는 연결구(700)의 중앙에 끼움홈을 형성한 내부형 끼움홈(710) 또는 연결구(700) 외주연에 끼움홈을 형성한 외부형 끼움홈(720)으로 구분하며, 우선, 내부형 끼움홈(710)은 연결구(700)의 일단 중앙 부분에 형성한 끼움홈으로, 그 내부형 끼움홈(710)은 다단형 복합재 튜브(600)의 연결돌기(610)가 끼움되도록 구성하며, 연결돌기(610)에 키자리(미도시)가 형성된 경우에는, 내부형 끼움홈(710)의 내부에는 내측으로 돌출된 키(미도시)를 일체로 형성한다.6 and 7, the
그리고 외부형 끼움홈(720)은 연결구(700)의 일단 외부(외주연)에 형성하는 홈으로, 외부형 끼움홈(720)의 단면은 복합재 튜브(600)(600′)의 일단이나 양단 내부 단면과 동일하도록 구성하며, 복합재 튜브(600)에 키자리(620)가 형성된 경우에는, 외부형 끼움홈(720)에는 바깥으로 돌출된 키(730)를 일체로 형성한다.The outer
그리고 복합재 튜브(600)는 길이 방향을 따라 내부가 빈 복합 재료의 튜브이고, 복합재 튜브(600)는 그 구조에 따라 일정형 복합재 튜브(600′)와 다단형 복합재 튜브(600)로 구분되며, 일정형 복합재 튜브(600′)는 길이 방향을 따라 원형의 단면으로 일정하게 형성하며, 이 일정형 복합재 튜브(600′)에는 외부형 끼움홈(720)을 형성하는 연결구(700)를 결합하는데, 일정형 복합재 튜브(600′)와 연결구(700)의 결합은 억지 끼워 맞춤으로 조립할 수 있도록 치수(단면 크기)를 맞추는 것이 바람직하다.The
또한, 다단형 복합재 튜브(600)는 본체와 그 양단의 연결돌기(610)로 구성하며, 본체는 축(원통형)의 형상이고, 연결돌기(610)는 원형, 다각형(사각형, 육각형, 팔각형 등)의 단면으로 제조하되, 연결돌기(610)는 길이 방향을 따라 같은 크기의 단면으로 구성하거나, 연결돌기(610)는 본체보다 크거나 작은 단면의 크기로 구성할 수 있으며, 또한, 연결돌기(610)는 본체에서 끝으로 갈수록 커지는 단면으로 구성하거나, 또는, 도6과 같이, 연결돌기(610)는 본체에서 끝으로 갈수록 작아지는 단면을 형성하며, 이 다단형 복합재 튜브(600)는 내부형 끼움홈(710)을 형성하는 연결구(700)를 결합한다.The multi-stage
참고로, 복합재 튜브(600)의 일단 또는 양단에는 키자리(620)를 하나 이상 구성하되, 일정형 복합재 튜브(600′)나 원형 단면을 가지는 연결돌기(610)의 다단형 복합재 튜브(600) 경우에는 키자리(620)를 필수로 구성하며, 다단형 복합재 튜브(600)의 연결돌기(610)는 사각형 단면, 육각형 단면, 팔각형 단면 등의 다각형 단면으로 구성하며, 다각형의 단면인 연결돌기(610)에도 키자리(미도시)를 구성할 수 있다.For reference, the
한편, 복합재 튜브(600)(600′)는 브레이딩과 성형으로 제작되는데, 그 복합재 튜브(600)(600′)의 제조 방법을 설명하면, 먼저, 맨드릴 준비 단계(G1)는 브레이딩으로 브레이드가 편성(제직)되어 프리폼(500)을 구성하는 몰드, 즉, 맨드릴(200)을 준비하는 단계로, 맨드릴(200)은 축이나 막대 형태로 구성하되, 그 맨드릴(200)의 단면은 복합재 튜브(600)(600′)를 구성하는 제일 작은 단면과 같거나 작게 형성한다.The method for manufacturing the
또, 맨드릴(200)은 브레이드가 편성되는 몰드의 역할도 하지만, 필요에 따라 블로우 성형에도 같이 사용될 수 있으므로, 도3 및 도4에 도시한 바와 같이, 맨드릴(200)의 일단에서 길이 방향을 따라 내부가 빈 공기통로(200a)를 형성하고, 외부에서 공기통로(200a)로 이어지는 배출공(200c)을 다수 형성하며, 또, 맨드릴(200)의 일단에는 공기가 주입되는 공기주입구(200b)를 형성하여, 맨드릴(200)의 공기주입구(200b)에서 공기통로(200a) 공기를 주입하여 배출공(200c)로 빠져나오면서, 배출공(200c)을 빠져나오는 공기(공기압)가 프리폼(500)을 밀어서 블로잉 성형이 이루어지도록 한다.3 and 4, the
참고로, 맨드릴(200)은 성형에도 이용되므로, 필요에 따라 브레이딩 전에 이형제를 도포하여 성형 후에 탈형을 용이하게 한다.For reference, the
그리고 브레이딩 단계(G2)는 맨드릴(200)의 표면을 따라 브레이드를 편성(제직)하여 프리폼(500)을 구성하는 것으로, 브레이드의 편성을 위해서 브레이딩기(100)(브레이더)를 적용하며, 브레이딩기(100)는 복합재 튜브(600)(600′)의 요구되는 강도에 따라 2차원 브레이딩기(바이엑셀 브레이딩기), 3차원 브레이딩기(레디얼 브레이딩기, 인터록 브레이딩기) 등을 적용할 수 있으며, 브레이딩에 적용하는 섬유(121)(141)는 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유 등의 고강도 섬유를 적용하고, 고강도 섬유를 적용하거나, 또는, 고강도 섬유에 수지가 함침된 토 프리프레그(토우 프리프레그, tow prepreg)를 적용한다.In the braiding step G2, the
또한, 맨드릴(200)에 편성되는 브레이드는 제조하려는 복합재 튜브(600)(600′)의 길이보다 길게 편성하는 것이 바람직하며, 이렇게 맨드릴(200)에 일정 길이로 편성된 브레이드로 프리폼(500)을 구성한다.The braid knitted to the
다음으로, 성형 및 탈형 단계(G3)는 프리폼(500)을 성형하여 복합재 튜브(600)(600′)를 구성하는 것으로, 프리폼(500)이 포함된 맨드릴(200)을 성형기(400)에 적용하되, 도2와 같이, 성형기(400)는 분리 및 결합되는 성형몰드(410)(420)의 내부는 복합재 튜브(600)(600′)의 외부(외관) 형상으로 구성하고, 프리폼(500)이 편성된 맨드릴(200)을 성형몰드(410)(420) 내부에 위치한다.Next, the molding and demolding step G3 forms the composite tube 600 (600 ') by molding the
그리고 맨드릴(200)과 성형몰드(410)(420)를 결합하면 성형몰드(410)(420) 내부로 열경화성 수지나 열가소성 수지를 주입하여 경화하는 RTM(Resin Transfer Molding) 성형 방법으로 제품을 성형하거나, 또는, 토 프리프레그(토우 프리프레그)가 적용된 프리폼(500)은 몰드가 포함된 성형몰드(410)(420)를 가열해서 열성형하는 오토클래이브(Autoclave) 성형 방법을 적용하는데, 도3 및 도4에 도시한 바와 같이, 복합재 튜브(600)(600′)의 형상 성형을 위해서 맨드릴(200)로 공기를 주입하여 프리폼(500)을 성형몰드(410)(420) 내부면으로 밀착하면서 복합재 튜브(600)(600′) 구조의 형태로 성형하는 블로우 성형(블로잉 성형)을 진행하며, 열성형에 의해서 프리폼(500)이 경화된 복합재 튜브(600)(600′)를 구성하며, 이렇게 성형몰드(410)(420)에서 제조한 복합재 튜브(600)(600′)를 성형몰드(410)(420)에서 분리하여 탈형한다.The product is molded by an RTM (Resin Transfer Molding) molding method in which a thermosetting resin or a thermoplastic resin is injected into the molding dies 410 and 420 by combining the
또한, 앞서 설명한 대로 복합재 튜브(600)(600′)는 두 가지 형태로 성형할 수 있는데, 도4에 도시한 바와 같이, 내부의 구조가 길이 방향을 따라 일정한 원형의 단면으로 형성한 성형몰드(410)(420)를 적용하면, 길이 방향을 따라 단면이 원형으로 형성한 일정형 복합재 튜브(600′)를 성형하고, 도5에 도시한 바와 같이, 내부의 구조가 길이 방향의 양쪽에 더 작은 단면이나 더 큰 단면을 형성한 성형몰드(410)(420)를 적용하면, 본체와 그 양단의 연결돌기(610)로 구성하는 다단형 복합재 튜브(600′)를 성형한다.As described above, the
한편, 맨드릴 준비 단계(G1) 내지 성형 및 탈형 단계(G3)로 복합재 튜브(600)(600′)를 제조하며, 이 성형된 복합재 튜브(600)(600′)는 정리 단계(G4), 가공 단계(G5)가 추가될 수 있으며, 먼저, 정리 단계(G4)는 성형한 복합재 튜브(600)(600′)의 양단을 설계된 치수로 절단하고 가장자리나 표면을 정리하는 단계로, 앞의 브레이딩 단계(G2)와 성형 및 탈형 단계(G3)로 설계된 복합재 튜브(600)(600′)의 길이로 성형하기보다는, 브레이딩 단계(G2)에서 복합재 튜브(600)(600′)보다 더 길게 브레이딩한 프리폼(500)을 구성하고, 성형 및 탈형 단계(G3)에서 설계된 길이보다 조금 더 긴 복합재 튜브(600)(600′)를 성형하여, 정리 단계(G4)에서는 성형한 복합재 튜브(600)(600′)의 양단을 설계된 치수에 맞게 절단하고, 절단된 면을 정리하고, 그 외에도 성형된 복합재 튜브(600)(600′)의 표면이나 외부면을 정리한다.The
다음의 가공 단계(G5)는 복합재 튜브(600)(600′)의 일단 또는 양단 또는 연결돌기(610)에 키자리(620)가 필요한 경우 하나 이상의 키자리(620)를 형성하는 것으로, 복합재 튜브(600)(600′)의 양단 구조나 복합재 튜브(600)(600′)에 조립되는 연결구(700)에 따라서, 복합재 튜브(600)(600′)의 일단 또는 양단 또는 연결돌기(610)에 키자리(620)를 일정 길이로 형성하며, 이렇게 맨드릴 준비 단계(G1) 내지 성형 및 정리 단계(G4)로 복합재 튜브(600)(600′)를 제조하며, 필요에 따라, 맨드릴 준비 단계(G1) 내지 가공 단계(G5)로 복합재 튜브(600)(600′)를 제조한다.The next processing step G5 is to form one or more
또한, 자동차용 복합재 샤프트를 제조하기 위한, 바인더 도포 단계(S2)는 준비한 복합재 튜브(600)(600′) 또는 연결구(700)에 바인더를 도포하는 단계로, 접착제인 바인더는 연결구(700)의 끼움홈 부분에 도포하고, 이와 결합될 복합재 튜브(600)(600′) 부위, 즉 복합재 튜브(600)(600′) 양단 또는 일단에 도포하는데, 연결구(700)의 끼움홈의 종류에 따라, 복합재 튜브(600)(600′)의 겉면이나 안쪽면에 바인더를 도포한다.The binder applying step S2 for manufacturing the automotive composite shaft is a step of applying a binder to the prepared
이어지는 조립 단계(S3)는 복합재 튜브(600)에 연결구(700)를 조립하는 단계로, 연결구(700)와 복합재 튜브(600)(600′)와 결합을 보면, 외부형 끼움홈(720)을 가지는 연결구(700)는 일정형 복합재 튜브(600′)의 일단이나 양단 안쪽으로 억지 끼워 맞춤으로 결합하고, 키(730)와 키자리(620)도 서로 맞추어 조립한다.The subsequent assembling step S3 is a step of assembling the
그리고 내부형 끼움홈(710)을 가지는 연결구(700)는 다단형 복합재 튜브(600)의 연결돌기(610)와 결합하되, 다단형 복합재 튜브(600)의 연결돌기(610)가 내부형 끼움홈(710) 안쪽으로 끼워져 결합하며, 키(미도시)와 키자리(미도시)가 형성된 경우 키와 키자리를 맞추어 조립한다.The connecting
이렇게 조립 단계(S3)에서는 복합재 튜브(600)(600′)에 연결구(700)를 조립하되, 복합재 튜브(600)(600′)의 종류에 따라 선택한 연결구(700)를 복합재 튜브(600)(600′)에 조립하여 일체화한다.In the assembling step S3, the
참고로, 도면에서는 하나의 복합재 튜브(600)(600′)의 구조에서, 다단형 일정형 복합재 튜브(600)의 양단에는 내부형 끼움홈(710)의 연결구(700)를 구성하고, 일정형 복합재 튜브(600′)의 양단에는 외부형 끼움홈(720)의 연결구(700)를 구성하고 있는데, 이와 다르게, 하나의 복합재 튜브(600)(600′) 양단을 다단형이나 일정형으로 각각 다르게 구성하고, 그 양단에 구조가 다른 내부형 끼움홈(710)의 연결구(700)와 외부형 끼움홈(720)의 연결구(700)를 각각 구성할 수도 있다.For reference, in the structure of one composite tube 600 (600 '), a connecting
이외에도, 앞의 설명에서는 다단형 복합재 튜브(600)의 연결돌기(610)는 내부형 끼움홈(710)의 연결구(700)와 조립하지만, 필요에 따라서, 다단형 일정형 복합재 튜브(600)와 외부형 끼움홈(720)의 연결구(700)를 조립할 수 있는데, 다시 말하면, 연결구의 외부형 끼움홈(720)을 다각형 단면으로 구성하면, 다단형 복합재 튜브(600)의 안쪽에 다각형 단면을 가지는 외부형 끼움홈(720)의 연결구(700)를 조립 및 결합할 수 있으며, 이렇게 복합재 튜브(600)(600′)와 연결구(700)의 조립은 단면 구조와 키 결합에 따라 다양하게 구성할 수 있는 것이다.In addition, in the above description, the
마지막으로, 경화 단계(S4)는 조립된 복합재 튜브(600)(600′)와 연결구(700)에 도포된 바인더를 경화하는 단계로, 일체된 복합재 튜브(600)(600′)와 연결구(700)에 도포되어 있는 바인더는 일정 시간을 두어 경화하고, 도8에 도시한 바와 같이, 바인더를 완전히 경화하면 복합재 튜브(600)(600′)에 연결구(700)가 조립된 복합재 샤프트(800)의 제조가 완료된다.Finally, the curing step S4 is a step of curing the assembled composite tube 600 (600 ') and the binder applied to the
이렇게 제조한 복합재 샤프트(800)는 자동차의 프로펠러 샤프트나 드라이브 샤프트 등에 적용되어 사용할 수 있으며, 이러한 복합재 샤프트(800)는 연결구(700)를 제외하고는 경량의 복합재료가 사용되므로 차체 무게를 경감할 수 있고, 복합 재료에 의해 강도가 우수하며, 비틀림과 토크에도 우수하고, 브레이딩으로 편성된 프리폼(500)을 사용하여 원주 방향과 길이 방향을 따라 균일한 물성을 가지므로 회전에 따른 편심이 없는 특징이 있다.The
또한, 기존의 프로펠러 샤프트는 2개가 분리 구성되는데, 맨드릴(200)의 조건에 따라 프리폼(500)의 길이를 설계하는 대로 적용할 수 있으므로, 기존에 2개로 분리 구성되는 프로펠러 샤프트를 하나로 구성하여 적용할 수 있는 특징이 있다.In addition, since two conventional propeller shafts are separated from each other, the length of the
그리고 복합재 튜브(600)(600′)와 연결구(700)는 바인더에 의해 접착되는 것은 물론, 억지 끼워 맞춤과 키 결합(키와 키자리 결합)으로 결합하거나, 또는, 다각형의 연결돌기(610)가 그와 대응되는 내부형 끼움홈(710)에 결합하므로, 복합재 샤프트(800)의 고속 회전에도 연결구(700)와 연결돌기(610)의 결합이 견고하고 슬립(원주 방향으로의 미끄럼)이 방지되며, 다단형 복합재 튜브(600)의 연결돌기(610)는 브레이딩된 프리폼(500)의 성형으로 다각형 단면 구조로 제작되므로, 연결구(700)와의 조립이 용이하고, 회전에도 연결구(700)와의 미끄럼(슬립)이 방지되는 특징이 있다.In addition, the
100: 브레이딩기 110: 캐리어 120: 보빈
121: 섬유 130: 슬라이더
140:: 보빈 141: 섬유
200: 맨드릴 210: 커넥터 200a : 공기통로
200b: 공기주입구 200c: 배출공
300: 이송수단
400: 성형기 410, 420: 성형몰드
500: 프리폼 600, 600′: 복합재 튜브
610: 연결돌기 620: 키자리
700: 연결구 710: 내부형 끼움홈
720: 외부형 끼움홈 730: 키
800: 복합재 샤프트100: Braiding machine 110: Carrier 120: Bobbin
121: fiber 130: slider
140 :: Bobbin 141: Fiber
200: mandrel 210:
200b:
300: conveying means
400: Molding
500:
610: connection protrusion 620: key seat
700: Connector 710: Inner fit-in groove
720: outer type fitting groove 730: key
800: composite shaft
Claims (7)
맨드릴과 그 맨드릴을 상하좌우로 이동하는 이송수단이 포함되어, 이송수단이 맨드릴을 이동하면서 브레이딩기에 의해 맨드릴에 브레이드를 편성하면서 프리폼을 구성하는 이송부;
이송부의 맨드릴에 편성된 브레이드의 프리폼을 열성형하여 길이 방향을 따라 내부가 빈 복합재 튜브를 만드는 성형기로, 성형기의 성형몰드는 적어도 두 개로 분리 및 결합되도록 구성하고, 복합재 튜브는 원형의 단면을 가지는 본체와 그 본체 양단의 연결돌기가 일체된 구조로 구성하되, 그 연결돌기는 다각형의 단면으로 형성하도록 블로잉 성형하는 성형기;
성형기의 복합재 튜브와 맨드릴을 수거하고 복합재 튜브에서 맨드릴을 제거하는 수거 및 탈형부;
탈형한 복합재 튜브의 길이를 맞추고, 가장자리와 표면을 정리하는 정리부;
복합재 튜브의 연결돌기와 대응되는 끼움홈이 형성된 연결구를 구비하고, 복합재 튜브의 연결돌기에 바인더를 도포하여 연결구를 끼워 조립하는 조립부를 포함하는 자동차용 복합재 샤프트의 제조 시스템이 구성되어,
프리폼을 성형한 복합재 튜브에 연결구가 일체된 구조의 자동차용 복합재 샤프트를 제조함을 특징으로 하는 브레이딩기를 포함하는 자동차용 복합재 샤프트 제조 시스템.
A braiding machine for knitting a braid by mutual intersection of fibers;
A conveying unit that includes a mandrel and conveying means for moving the mandrel up and down and left and right so that the conveying unit forms the preform while knitting the braid on the mandrel by the baling machine while moving the mandrel;
A molding machine for thermally forming a preform of a braid knitted in a mandrel of a transfer part and making an interior hollow hollow tube along the longitudinal direction, wherein the molding die of the molding machine is configured to be separated and joined to at least two, A molding machine for blow molding so that the main body and the connecting protrusions at both ends of the main body are integrally formed, the connecting protrusions being formed into a polygonal cross section;
A collecting and demolding unit for collecting the composite tube and the mandrel of the molding machine and removing the mandrel from the composite tube;
A trimming part for aligning the length of the demolded composite tube and arranging edges and surfaces;
A manufacturing system for a composite material shaft for an automobile including a coupling portion having a fitting groove corresponding to a coupling projection of the composite tube and an assembly portion for applying a binder to the coupling projection of the composite tube and assembling the coupling portion by fitting the coupling hole,
Wherein a composite material shaft of a structure in which a connector is integrally formed with a composite tube formed with a preform is manufactured.
연결돌기는 다각형의 단면으로 형성하며, 연결구의 끼움홈은 복합재 튜브의 연결돌기의 단면에 대응되게 형성하는 재료 준비 단계(S1);
복합재 튜브의 일단이나 양단에 바인더를 도포하고, 연결구의 끼움홈에 바인더를 도포하는 바인더 도포 단계(S2);
복합재 튜브의 연결돌기를 연결구의 끼움홈으로 끼워 결합하는 조립 단계(S3);
바인더를 경화하는 경화 단계(S4)로 복합재 튜브에 연결구가 일체된 구조의 자동차용 복합재 샤프트를 제조함을 특징으로 하는 자동차용 복합재 샤프트 제조 방법.
A composite tube in which a preform knitted by braiding is thermoformed while blowing together with a resin and a coupling port of a shaft for a vehicle for use in which a fitting groove is formed at one end is prepared. The composite tube has a body having a circular cross section, The connecting protrusions formed integrally with one another,
A material preparation step (S1) of forming a connecting projection in the form of a polygonal section, the fitting groove of the connecting port corresponding to the cross-section of the connecting projection of the composite tube;
A binder applying step (S2) of applying a binder to one end or both ends of the composite tube and applying a binder to the fitting groove of the connector;
An assembling step (S3) of fitting the connecting protrusion of the composite tube into the fitting groove of the connector;
Wherein the automotive composite shaft is manufactured in such a manner that the connector is integrated with the composite tube in the curing step (S4) for curing the binder.
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