KR101928917B1 - 차량용 암 부품의 제조 방법 및 차량용 암 부품 - Google Patents
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Abstract
[과제] 소정 이하의 비틀림 강성을 가지면서 원주 방향 전체에 걸쳐 충분한 인장 강도를 갖는 차량용 암 부품의 제조 방법을 제공한다.
[해결수단] X 방향 및 Y 방향이 이루는 XY 평면으로 연장하는 평판인 피 가공재(W) 대해 X 및 Z 방향이 이루는 XZ 평면에서 피 가공재의 두 측면 W1, W2이 틈새 G를 사이에 두고 대향하도록 피 가공재를 단계적으로 프레스 가공하여 제조되는 개방 단면의 중공 형상을 갖는 차량용 암 부품 1을 제조하기 위한 차량용 암 부품의 제조 방법으로서, 리스트라이크 금형(110)에 X 방향으로 연장 하여 형성된 돌기부(113)를 대향하는 두 측면 사이의 틈새에 배치하고 두 측면을 돌기부에 접촉시키면서 피 가공재를 외주에서 내주로 가압 성형하는 리스트 라이크 공정을 포함한다.
[해결수단] X 방향 및 Y 방향이 이루는 XY 평면으로 연장하는 평판인 피 가공재(W) 대해 X 및 Z 방향이 이루는 XZ 평면에서 피 가공재의 두 측면 W1, W2이 틈새 G를 사이에 두고 대향하도록 피 가공재를 단계적으로 프레스 가공하여 제조되는 개방 단면의 중공 형상을 갖는 차량용 암 부품 1을 제조하기 위한 차량용 암 부품의 제조 방법으로서, 리스트라이크 금형(110)에 X 방향으로 연장 하여 형성된 돌기부(113)를 대향하는 두 측면 사이의 틈새에 배치하고 두 측면을 돌기부에 접촉시키면서 피 가공재를 외주에서 내주로 가압 성형하는 리스트 라이크 공정을 포함한다.
Description
본 발명은 차량용 암 부품의 제조 방법 및 차량용 암 부품에 관한 것이다.
차량용 암 부품으로는 차체와 바퀴를 연결하는 서스펜션 암과 서브 프레임과 바퀴를 연결하는 라디우스 로드 등과 같은 것이 있다. 이러한 차량용 암 부품은 차량 주행시 혹은 제동시에 작용하는 큰 인장력에 대항하도록 충분한 인장 강도를 가질 필요가 있다.
한편, 위의 조건을 충족하면서 외력 입력시 진동을 운전자에게 직접 전달 않고, 진동을 돌려보내거나 (푸는 것) 것에 의해 승차감을 향상시키는 것이 바람직하다. 진동을 돌려보내기 위해서는 외부 입력시 차량용 암 부품의 변위량을 크게하는 (휘게 하는) 것에 의해 차량용 암 부품에서 진동을 흡수하는 것이 필요하며, 차량용 암 부품의 강성을 적당히 낮추는 것이 중요하다.
강성을 낮추기 위하여는 차량용 암 부품의 두께를 낮추고, 차량용 암 부품의 축부를 개폐면으로 하는 것이 효과적이며, 예를 들면 아래의 특허 문헌 1에는 축 방향으로 개구 하는 개구부가 원주 방향의 일부에 설치되는 서스펜션 암이 개시되어있다. 이와 같이 구성된 서스펜션 암에 따르면 차량용 암 부품의 축부가 개방 단면 형상으로 되기 때문에 비틀림 강성을 낮게 할 수 있다. 따라서 외부 입력시 서스펜션 암의 변위량을 크게 할 수 있고, 외부 입력시 진동을 돌려보낼 수 있고, 승차감이 향상된다.
그러나 특허 문헌 1에 기재된 서스펜션 암은 인장 강도가 재질 본래의 인장 강도에 의존하게 되고, 인장 강도를 향상시키기 위해서는 두께를 증가시켜야 하며 무게 및 제조 비용이 증가한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 발명된 것으로, 비틀림 강성을 소정 이하로 하면서, 두께를 증가시키지 않고 인장 강도를 향상시킬 수 있는 차량용 암 부품의 제조 방법 및 차량용 암 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하는 본 발명에 따른 차량용 암 부품의 제조 방법은 제 1 방향 및 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향이 이루는 제 1 평면으로 연장하는 평판인 피 가공재에 대해 상기 제 1 방향과 상기 제 1 평면에 직교하는 제 3 방향이 이루는 제 2 평면에서 상기 피 가공재의 두 측면이 틈새를 통해 대향 하도록 상기 피 가공재를 단계적으로 프레스 가공하여 제조되는 개방 단면의 중공 형상을 갖는 차량용 암 부품을 제조하기 위한 차량용 암 부품의 제조 방법이며,
리스트라이크 금형에 상기 제 1 방향으로 연장해 형성된 돌기부를 대향하는 상기 2 측면 사이의 상기 틈새에 배치하고, 상기 두 측면을 상기 돌기부에 접촉시키면서 상기 피 가공재를 외주에서 내주로 가압 성형하는 리스트라이크 공정을 포함한다.
상기 차량용 암 부품의 제조 방법에 의해 제조되는 차량용 암 부품이면 개방 단면의 중공 형상을 가지므로 비틀림 강성을 소정 이하로 할 수 있다. 또한, 두 측면 사이의 틈새에 돌기부를 배치하고 두 측면을 돌기부에 접촉시키면서 피 가공재를 외주에서 내주에 가압 성형하기 때문에 피 가공재의 원주 방향으로 균일하게 압축 하중을 부여할 수 있다. 따라서 원주 방향으로 재료가 압축되어 원주 방향으로 균일하게 가공 경화가 발생하고 원주 방향 전체에 걸쳐 재질이 가지는 인장 강도 이상의 인장 강도를 가질 수 있고, 두께 증가 없이 인장 강도를 향상시킬 수 있다. 따라서 비틀림 강성을 소정 이하로 하면서 두께를 증가시키지 않으면서 인장 강도를 향상시킬 수 있는 차량용 암 부품을 제공할 수 있다.
[도 1] 본 발명의 실시 예에 따른 서스펜션 암을 나타내는 사시도이다.
[도 2] 도 2 (A)는 서스펜션 암을 나타낸 정면도이고, 도 2 (B)는 서스펜션 암을 나타내는 평면도이다.
[도 3] 도 2의 3-3선에 따른 단면도이다.
[도 4] 본 실시 예에 따른 서스펜션 암의 프레스 가공 전의 평판인 피 가공재를 나타내는 사시도이다.
[도 5] 본 실시 예에 따른 서스펜션 암의 제조 방법 트리밍 공정을 나타내는 도이다.
[도 6] 트리밍 공정 종료시의 피 가공재의 사시도이다.
[도 7] 본 실시 예에 따른 서스펜션 암의 제조 방법의 성형 공정을 나타내는 X 축에 직교하는 단면이다.
[도 8] 본 실시 예에 따른 서스펜션 암의 제조 방법의 예비 공정을 나타내는 X 축에 직교하는 단면이다.
[도 9] 본 실시 예에 따른 서스펜션 암의 제조 방법의 제 1 절곡 공정을 나타내는 X 축에 직교하는 단면이다.
[도 10] 본 실시 예에 따른 서스펜션 암의 제조 방법의 제 2 절곡 공정을 나타내는 X 축에 직교하는 단면이다.
[도 11] 본 실시 예에 따른 서스펜션 암의 제조 방법의 제 3 절곡 공정을 나타내는 X 축에 직교하는 단면이다.
[도 12] 본 실시 예에 따른 서스펜션 암의 제조 방법의 리스트라이크 공정을 나타내는 X 축에 직교하는 단면이다.
[도 13] 리스트라이크 공정 종료시의 피 가공재의 사시도이다.
[도 14] 본 실시 예에 따른 서스펜션 암의 제조 방법의 절단 공정을 나타내는 X 축에 직교하는 X 방향의 양단의 단면도이다.
[도 15] 절단 공정 종료시의 피 가공재의 사시도이다.
[도 16] 노치 공정 종료시의 피 가공재의 사시도이다.
[도 17] 개공 공정 종료시의 피 가공재의 사시도이다.
[도 18] 서스펜션 암의 원주 방향의 인장 강도를 나타내는 그래프이다.
[도 2] 도 2 (A)는 서스펜션 암을 나타낸 정면도이고, 도 2 (B)는 서스펜션 암을 나타내는 평면도이다.
[도 3] 도 2의 3-3선에 따른 단면도이다.
[도 4] 본 실시 예에 따른 서스펜션 암의 프레스 가공 전의 평판인 피 가공재를 나타내는 사시도이다.
[도 5] 본 실시 예에 따른 서스펜션 암의 제조 방법 트리밍 공정을 나타내는 도이다.
[도 6] 트리밍 공정 종료시의 피 가공재의 사시도이다.
[도 7] 본 실시 예에 따른 서스펜션 암의 제조 방법의 성형 공정을 나타내는 X 축에 직교하는 단면이다.
[도 8] 본 실시 예에 따른 서스펜션 암의 제조 방법의 예비 공정을 나타내는 X 축에 직교하는 단면이다.
[도 9] 본 실시 예에 따른 서스펜션 암의 제조 방법의 제 1 절곡 공정을 나타내는 X 축에 직교하는 단면이다.
[도 10] 본 실시 예에 따른 서스펜션 암의 제조 방법의 제 2 절곡 공정을 나타내는 X 축에 직교하는 단면이다.
[도 11] 본 실시 예에 따른 서스펜션 암의 제조 방법의 제 3 절곡 공정을 나타내는 X 축에 직교하는 단면이다.
[도 12] 본 실시 예에 따른 서스펜션 암의 제조 방법의 리스트라이크 공정을 나타내는 X 축에 직교하는 단면이다.
[도 13] 리스트라이크 공정 종료시의 피 가공재의 사시도이다.
[도 14] 본 실시 예에 따른 서스펜션 암의 제조 방법의 절단 공정을 나타내는 X 축에 직교하는 X 방향의 양단의 단면도이다.
[도 15] 절단 공정 종료시의 피 가공재의 사시도이다.
[도 16] 노치 공정 종료시의 피 가공재의 사시도이다.
[도 17] 개공 공정 종료시의 피 가공재의 사시도이다.
[도 18] 서스펜션 암의 원주 방향의 인장 강도를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 실시 예를 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 실시 예에서 평판이 배치되는 배치면을 XY 평면으로, 평판이 신연하는 방향을 X 방향 (제 1 방향), 배치면에서 X 방향으로 직교하는 방향을 Y 방향 (제 2 방향), XY 평면에 직교하는 방향을 Z 방향 (제 3 방향)으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 서스펜션 암(1)을 나타내는 사시도이다. 도 2 (A)는 서스펜션 암(1)을 나타낸 정면도이고, 도 2 (B)는 서스펜션 암(1)을 나타내는 평면도이다. 도 3은 도 2의 3-3선에 따른 단면도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량용 암 부품은 도 1에 나타낸 바와 같이 차량용 서스펜션 암(1)에 사용되는 것이며, X 방향 및 Y 방향이 이루는 XY 평면으로 연장하는 평판인 피 가공재(W) 대해 XZ 평면에서 피 가공재(W)의 두 측면 W1, W2가 틈새 G를 사이에 두고 대향 하도록 피 가공재(W)를 단계적으로 프레스 가공하여 제조되는, X 방향을 따라 일단으로부터 타단까지 개방 단면의 중공 형상을 갖는 서스펜션 암(1)이다.
서스펜션 암(1)은 도 1 ~ 3과 같이 X 방향의 중앙 부근에 설치되는 중앙부(10), 중앙부(10)의 X 방향 양단에 설치되고 X 방향 외방으로 외주와 내주가 확대하는 브래킷(20), 브래킷(20)에 Y 방향을 따라 대향해 판상으로 형성되고 Y 방향을 따라 대향하는 위치에 관통 공(20H)가 형성된 두 개의 플레이트부 (연결부) (30)를 구비한다. 중앙부(10), 브래킷 (20), 두 개의 플레이트부(30)는 일체적으로 형성된다.
중앙부(10)는 X 방향의 중앙 부근에 설치된다. 중앙부(10)는 도 3과 같이 상부에 틈(G)를 갖는 개방 단면의 중공 형상이며, 틈새 G를 사이에 두고 두 측면 W1, W2가 대향한다. 또한, 중앙부(10)의 단면 형상은 사각형 형상에 한정되지 않고 원형 이어도 좋다.
브래킷(20)은 도 2에서 중앙부(10)의 왼쪽에 마련된 제 1 브래킷(21)과 중앙부(10)의 오른쪽에 설치된 제 2 브래킷(22)을 구비한다.
제 1 브래킷(21)은 도 2 (A), (B)에 나타낸 바와 같이, X 방향 왼쪽을 따라서 Y 방향 및 Z 방향으로 외주와 내주가 확대한다. 제 2 브래킷(22)는 X 방향 오른쪽에 따라서 Z 방향으로만 외주와 내주가 확대한다. 또한, 브래킷(20)의 구성은 X 방향 외방으로 연장되는 구성이면 특별히 한정되지 않는다.
플레이트부(30)는 제 1 브래킷(21)의 왼쪽에 마련된 제 1 플레이트(31)와 제 2 브래킷(22)의 오른쪽에 마련된 제 2 플레이트부(32)를 가진다.
제 1 플레이트(31)는 Y 방향을 따라 대향하여 설치되고, Y 방향을 따라 대향하는 위치에 제 1 관통 공(21H)가 형성된 두 개의 플레이트(31A, 31B)를 갖는다.
제 2 플레이트(32)는 Y 방향을 따라 대향하여 설치되고, Y 방향을 따라 대향하는 위치에 제 2 관통 공(22H)가 형성된 두 개의 플레이트(32A, 32B)를 갖는다. 제 2 관통 공(22H)은 Y 방향 내방으로 향하는 버링 가공에 의해 형성된다.
제 1 관통 공(21H)의 구경은 제 2 관통 공(22H)의 구경보다 작게 형성된다.
제 1 관통 공(21H)은 내부에 바퀴 측에서 볼트 (도시하지 않음)가 삽입되고 너트 (도시하지 않음)에 의해 바퀴 (도시하지 않음)와 연결된다.
제 2 관통 공(22H)은 내부에 부시가 압입되어 고무 등의 탄성 재를 통해 차체 측으로부터 돌출되어있는 축 부재 (도시하지 않음)와 연결된다.
다음으로, 본 실시 예에 따른 서스펜션 암(1)의 제조 방법을 설명한다.
도 4는 본 실시 예에 따른 서스펜션 암(1)의 프레스 가공 전의 금속 평판 인 피 가공재(W)를 나타내는 도면이다.
우선, Y 방향 양단을, X 방향 중앙 부근이 폭이 좁게 X 방향 외방을 따라 폭이 넓게 되도록 피 가공재(W)의 불필요한 부분을 트리밍한다(트리밍 공정).
도 5는 본 실시 예에 따른 서스펜션 암(1)의 제조 방법 트리밍 공정을 나타내는 도이다. 도 6은 트리밍 공정 종료시의 피 가공재(W)의 평면도이다.
평판인 피 가공재(W)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 제 1 금형(50)에 의해 트리밍된다. 제 1 금형(50)는 제 1 상형(51)과 제 1 하형(52)을 갖는다. 제 1 하형(52)은 제 1 상형(51)과 대향하는 면의 외주단에 하형 절단 칼날(53)이 형성되어 있다. 제 1 상형(51)에는 제 1 하형(52)과 대향하여 설치되는 동시에 배면에 스프링이 설치되어 제 2 하형(52)으로 향하는 방향으로 가압 된 홀더(54)와 홀더(54)의 외주에 설치되어 하형 절단 칼날(53)과 쌍을 이루는 상형 절단 칼날 (55)이 설치된다.
트리밍 공정에서는 우선 평판의 피 가공재(W)를 설치하고 제 1 상형(51)과 제 1 하형(52)을 근접시킨다. 제 1 상형(51)의 홀더(54)와 제 2 하형(52) 사이에 피 가공재(W)를 끼우면 홀더(54)가 스프링에 의해 가압되고 후퇴한다. 홀더(54)가 후퇴하면 상형 절단 칼날(55)과 하형 절단 칼날(53) 사이에 피 가공재(W)가 끼어 도 5에 도시된 바와 같이, 피 가공재(W)의 외주부(W')가 잘 리게 된다. 이 후, 제 1 상형(51)과 제 1 하형(52)을 이격시키면 스프링의 반동력에 의해 제 1 상형(51)에서 피 가공재(W)가 배출된다.
이와 같이, 트리밍 공정은 도 6에 나타낸 바와 같이, 피 가공재(W)의 불필요한 부분이 잘리고 Y 방향을 따라 두 측면(W1, W2)이 형성된다.
다음, 피 가공재(W)를 프레스 가공하여 YZ 평면에서 Y 방향의 중앙 부근에 소정의 폭의 기부(基部)(B)를 남기면서 기부(B)의 양단에서 서로 멀어지면서 아래쪽 (Z 방향)으로 연장하는 한 쌍의 제 1 연장부(E1), 제 1 연장부(E1)의 기부(B)가 설치되는 측과 반대측의 단부에서 서로 멀어지면서 위쪽으로 연장되는 한 쌍의 제 2 연장부(E2) 및 제 2 연장부(E2)에서 제 1 연장부(E1)가 설치되는 측과 반대측의 단부에서 서로 멀어지면서 Y 방향 외방으로 연장하는 한 쌍의 플랜지부(鍔部)(T)를 형성한다(성형(forming) 공정).
도 7은 본 실시 예에 따른 서스펜션 암(1)의 제조 방법의 성형 공정을 나타내는 X 축에 직교하는 단면이다.
트리밍 공정에서 제 1 금형(50)에 의해 트리밍된 피 가공재(W)는 도 7에 나타낸 바와 같이 제 2 금형(60)에 의해 제 1 연장부(E1), 제 2 연장부(E2), 플랜지부(T)가 형성된다. 제 2 금형(60)는 제 2 상형(61), 제 2 상형(61)과 마주보고 설치되는 제 2 하형(62), 돌출부(63)를 갖는다. 제 2 상형(61)은 제 2 하형(62)을 향해 돌출하는 두 개의 볼록부(64)가 형성되고, 제 2 하형(62)에는 제 2 상형(61)의 두 개의 볼록부(64)에 대응하여 패인 두 개의 홈부(65)가 형성되어 있다.
성형 공정에서는 우선 제 2 금형(60) 내에 트리밍된 피 가공재(W)를 설치하고, 제 2 상형(61)을 제 2 하형(62)에 근접시킨다. 이 결과, 제 2 상형(61)의 두 개의 볼록부(64) 및 제 2 하형(62)의 두 개의 홈부(65)에 대응하여 피 가공재(W)는 기부(B)를 남기면서 한 쌍의 제 1 연장부(E1), 한 쌍의 제 2 연장부(E2) 및 한 쌍의 플랜지부(T)가 형성된다. 그리고 제 2 금형(60)에 의해 성형된 피 가공재(W)는 돌출부(63)에 의해 돌출된다.
다음, 성형 공정에 의해 제 1 연장부(E1), 제 2 연장부(E2) 및 플랜지부(T)가 형성된 피 가공재(W)의 제 2 연장부(E2)를, 제 1 연장부(E1)가 연장하는 방향으로 절곡하면서 플랜지부(T)를 아래쪽 (Z 방향)으로 절곡한다(예비 공정).
도 8은 본 실시 예에 따른 서스펜션 암(1)의 제조 방법의 예비 공정을 나타내는 X 축에 직교하는 단면이다.
성형 공정에 있어서 제 2 금형(60)에 의해 프레스 가공된 피 가공재(W)는 도 8에 나타낸 바와 같이 제 3 금형(70)에 따라 예비 공정이 수행된다. 제 3 금형(70)은 제 3 상형(71), 제 3 상형(71)과 마주보고 설치되는 제 3 하형(72), 돌출부(73)를 갖는다. 제 3 상형(71)의 Y 방향의 양단에는 Z 방향 아래쪽으로 돌출하는 볼록부(74)가 형성된다.
예비 공정에서는 우선 제 3 금형(70) 내에 피 가공재(W)를 설치하고 제 3 상형(71)을 제 3 하형(72)에 근접시킨다. 이 결과, 제 3 상형(71)의 형상에 따라, 피 가공재(W)의 제 2 연장부(E2)가 제 1 연장부(E1)의 연장하는 방향으로 절곡되고 플랜지부(T)가 아래로 절곡된다. 그리고 제 3 금형(70)에 의해 성형 된 피 가공재(W)는 돌출부(73)에 의해 돌출된다.
다음 예비 공정에 의해 프레스된 피 가공재(W)의 제 2 연장부(E2)를 제 1 연장부(E1)에 평행이 되도록 절곡하면서 제 1 연장부(E1) 및 제 2 연장부(E2)를 아래쪽으로 절곡해 플랜지부(T)를 서로 마주 보게 한다(절곡 공정).
절곡 공정은 다음과 같이 제 1 절곡 공정, 제 2 절곡 공정 및 제 3 절곡 공정이 있다.
제 1 절곡 공정은 예비 공정에 의해 프레스된 피 가공재(W)의 제 2 연장부(E2)를 제 1 연장부(E1)에 대해 평행이 되도록 절곡하면서 제 1 연장부(E1) 및 제 2 연장부(E2)가 기부(B)에 대해 45도가 되도록 절곡한다.
도 9는 본 실시 예에 따른 서스펜션 암(1)의 제조 방법의 제 1 절곡 공정을 나타내는 X 축에 직교하는 단면이다.
예비 공정에 있어서 제 3 금형(70)에 의해 프레스 가공된 피 가공재(W)는 도 9에 나타낸 바와 같이, 제 4 금형(80)에 의해 제 1 절곡 공정이 수행된다. 제 4 금형(80)은 제 4 상형(81), 제 4 상형(81)과 마주보고 설치되는 제 4 하형(82), 돌출부(83)를 갖는다. 제 4 상형(81)은 Y 방향에 대해 45도 경사진 상형 테이퍼부(84)를 가지며, 제 4 하형(82)은 상형 테이퍼부(84)에 대응하고 경사진 하형 테이퍼부(85)를 갖는다. 또한, 상형 테이퍼부(84)는 제 1 연장부(E1) 및 제 2 연장부(E2)를 덮도록 연장하고 있다.
제 1 절곡 공정에서는 우선 제 4 금형(80) 내에 피 가공재(W)를 설치하고 제 4 상형(81)을 제 4 하형(82)에 근접시킨다. 이 결과, 제 2 연장부(E2)가 제 1 연장부(E1)에 평행이 되도록 절곡하면서 제 1 연장부(E1) 및 제 2 연장부(E2)가 기부(B)에 45도의 경사를 갖도록 절곡된다. 그리고 제 4 금형(80)에 의해 성형된 피 가공재(W)는 돌출부(83)에 의해 돌출된다.
다음으로, 제 1 절곡 공정에서 프레스된 피 가공재(W)의 제 1 연장부(E1) 및 제 2 연장부(E2)를 기부(B)에 대해 70도의 경사를 갖도록 절곡한다 (제 2 절곡 공정).
도 10은 본 실시 예에 따른 서스펜션 암(1)의 제조 방법의 제 2 절곡 공정을 나타내는 X 축에 직교하는 단면이다.
제 1 절곡 공정에서 제 4 금형(80)에 의해 프레스 가공된 피 가공재(W)는 도 10에 나타낸 바와 같이, 제 5 금형(90)에 의해 제 2 절곡 공정이 수행된다. 제 5 금형(90)은 제 5 상형(91), 제 5 상형(91)과 마주보고 설치되는 제 5 하형(92), 돌출부(93)를 구비한다. 제 5 상형(91)은 Y 방향에 대해 70도 경사진 상형 테이퍼부(94)를 가지며, 제 5 하형(92)은 상형 테이퍼부(94)에 대응하고 경사진 하형 테이퍼부(95)를 갖는다. 또한, 상형 테이퍼부(94)는 제 1 연장부(E1) 및 제 2 연장부(E2)를 덮도록 연장하고 있다.
제 2 절곡 공정에서는 우선 5 금형(90) 내에 피 가공재(W)를 설치하여 제 5 상형(91)을 제 5 하형(92)에 근접시킨다. 이 결과, 제 1 연장부(E1) 및 제 2 연장부(E2)가 기부(B)에 대해 70도의 경사를 갖도록 절곡된다. 그리고 제 5 금형(90)에 의해 성형된 피 가공재(W)는 돌출부(93)에 의해 돌출된다.
다음으로, 제 2 절곡 공정에서 프레스된 피 가공재(W)의 제 1 연장부(E1) 및 제 2 연장부(E2)를 기부(B)에 대해 90도의 경사를 갖도록 바꾸어 말하면, Z 방향의 아래쪽이 되도록 절곡한다(제 3 절곡 공정).
도 11은 본 실시 예에 따른 서스펜션 암(1)의 제조 방법의 제 3 절곡 공정을 나타내는 X 축에 직교하는 단면이다.
제 2 절곡 공정에서 제 5 금형(90)에 의해 프레스 가공된 피 가공재(W)는 도 11에 나타낸 바와 같이, 제 6 금형(100)에 의해 제 3 절곡 공정이 수행된다. 제 6 금형(100)은 제 6 상형(101), 제 6 상형(101)과 마주보고 설치되는 제 6 하형(102)을 가진다. 제 6 상형(101)은 Z 방향 아래쪽으로 돌출하는 볼록부(104)를 가진다. 볼록부(104)는 제 1 연장부(E1) 및 제 2 연장부(E2)를 덮도록 연장하고 있다.
제 3 절곡 공정에서는 우선 제 6 금형(100) 내에 피 가공재(W)를 설치하여 제 6 상형(101)을 제 6 하형(102)에 근접시킨다. 이 결과, 제 1 연장부(E1) 및 제 2 연장부(E2)가 기부(B)에 대해 90도의 경사를 갖도록 절곡된다. 바꾸어 말하면, 제 1 연장부(E1) 및 제 2 연장부(E2)는 Z 방향 아래쪽으로 향하고, 결과적으로 플랜지부(T)는 서로 마주하게 된다.
다음으로, 제 3 절곡 공정에서 프레스된 피 가공재(W)의 두 측면(W1, W2) 사이의 틈새(G)에 제 7 금형 (리스트라이크 금형)(110)에 X 방향으로 연장 설치 된 돌기부(113)를 배치하고 두 측면(W1, W2)을 돌기부(113)에 접촉시키면서 피 가공재(W)를 외주에서 내주로 가압 성형한다 (리스트라이크(restrike) 공정).
도 12는 본 실시 예에 따른 서스펜션 암(1)의 제조 방법의 리스트라이크 공정을 나타내는 X 축에 직교하는 단면이다. 도 13은 리스트라이크 공정 종료시의 피 가공재(W)의 사시도이며, 틈(G)가 상부가 되도록 배치 한 도이다.
제 3 절곡 공정에서 제 6 금형(100)에 의해 프레스 가공된 피 가공재(W)는 도 12에 나타낸 바와 같이, 제 7 금형(110)에 의해 리스트라이크 공정이 수행된다. 제 7 금형(110)은 제 7 상형(111), 제 7 상형(111)과 마주보고 설치되는 제 7 하형(112)을 갖는다. 제 7 하형(112)은 X 방향으로 연장해서 형성되는 돌기부(113)를 가진다. 돌기부(113)의 Y 방향의 폭은 제 3 절곡 공정에서 성형 된 피 가공재(W)의 두 측면(W1, W2)의 틈새 이하로 설정된다. 또한, 돌기부(113)는 X 방향으로 연장되는 틈새(G)의 X 방향과 같은 거리 또는 그것을 초과하게 설치된다.
리스트라이크 공정에서는 우선 제 7 금형(110) 내에 피 가공재(W)를 설치하여 제 7 상형(111)을 제 7 하형(112)에 근접시킨다. 이 결과 두 측면(W1, W2)이 돌기부(113)에 접촉하면서 피 가공재(W)가 외주에서 내주로 가압 성형된다. 따라서 피 가공재(W)의 원주 방향으로 균일하게 압축 하중을 부여할 수 있다 (화살표 A 참조). 따라서 원주 방향으로 재료가 압축되어 원주 방향으로 균일하게 가공 경화가 생겨 원주 방향에 걸쳐 충분한 인장 강도를 가질 수 있다.
이렇게 리스트라이크 공정은 도 13에 나타난 바와 같이, 피 가공재(W)의 두 측면(W1, W2)이 틈새(G)를 사이에 두고 대향하는 개방 단면의 중공 형상이 형성된다. 또한, 돌기부(113)가 X 방향으로 연장되는 틈새(G)의 X 방향과 같은 거리 또는 넘도록 설치되기 때문에 X 방향을 따라 일단에서 타단까지 개방 단면의 중공 형상이 형성된다.
다음은 X 방향의 양단에 설치되는, Z 방향의 두 측부의 일부(F1, F2)를 절단한다 (절단 공정).
도 14는 본 실시 예에 따른 서스펜션 암(1)의 절단 공정을 나타내는 X 축에 직교하는 X 방향의 양단의 단면도이다. 도 16은 절단 공정 종료시의 피 가공재(W)의 사시도이다.
리스트라이크 공정에서 제 7 금형(110)에 의해 가압 성형 된 피 가공재(W)는 도 14에 나타낸 바와 같이, Z 방향으로 관통 공(NH)가 마련된 코어(N1)를 X 방향의 단부(W4)에 배치한 후 제 8 금형(120)에 의해 단부(W4)의 Z 방향의 두 측부의 일부(F1, F2)가 순차적으로 절단된다. 도 14는 단부(W4)의 Z 방향의 두 측부 중 한 측부의 일부(F1)가 절단되는 모습을 보여준다. 제 8 금형(120)은 Z 방향 하단 절단 칼날(123)이 형성된 제 8 상형(121), 제 8 상형(121)과 마주하고 피 가공재(W)가 끼이는 홈부(124)가 형성된 제 8 하형(122)을 갖는다. 제 8 상형(121)은 볼록부(125)를 가지며, 볼록부(125)의 폭은 코어(N1)의 관통 공(NH)의 폭보다 작게 형성되기 때문에 서로 간섭하지 않고 절단이 가능하다.
절단 공정에서는, 우선 피 가공재(W)의 X 방향의 양단에 코어(N1)를 배치 한 후, 제 8 하형(122)의 홈부(124)에 피 가공재(W)를 끼운다. 그리고 제 8 상형(121)을 제 8 하형(122) 쪽으로 이동시키면, 제 8 상형(120)의 절단 칼날 (123)이 단부(W4)의 Z 방향의 양 측부 중 한 측부의 일부(F1)가 절단되어 코어(N1)의 관통 공(NH) 내에 절단 조각으로 낙하한다. 마찬가지로, 단부(W4)의 Z 방향의 양 측부 중 한 측부의 일부(F2)가 절단된다.
이와 같이, 절단 공정은 도 15에 나타낸 바와 같이, X 방향의 양단에 형성된 단부(W4)의 Z 방향의 양 측부의 일부(F1, F2)가 절단된다.
다음은 Z 방향의 양 측부의 일부(F1, F2)가 절단된 단부(W4)를 노치 가공하여 Y 방향에 따라 두 개의 플레이트부(30)를 형성한다(노치 공정).
도 16은 노치 공정 종료시의 피 가공재(W)의 사시도이다. 또한, 도 16에서는, 피 가공재(W)의 X 방향의 일단만을 나타낸다.
노치 공정에서는, 도 16에 도시 된 바와 같이, 제 1 노치 가공 기계 (도시하지 않음)에 의해 피 가공재(W)의 X 방향의 일단이 노치 가공되고 불필요한 부분(30N)이 절단조각으로 절단된 두 개의 플레이트(31A, 31B)가 형성된다. 마찬가지로, 피 가공재(W)의 X 방향의 타단이 노치 가공되고 두 개의 플레이트(32A, 32B)가 형성된다. 두 개의 플레이트(31A, 31B) 및 두 개의 플레이트(32A, 32B)는 두 개의 플레이트부(30)를 구성한다.
두 개의 플레이트부(30)가 형성된 단부(W4)를 개공(開孔) 가공하여 두 개의 플레이트부(30)의 Y 방향을 따라 대향하는 위치에 관통 공(20H)를 형성한다 (개공 공정).
도 17은 개공 공정 종료시의 피 가공재(W)의 사시도이다. 또한, 도 17에서는 피 가공재(W)의 X 방향의 일단만을 나타낸다.
개공 공정에서는, 도 17에 도시 된 바와 같이, 개공 가공 기계 (도시하지 않음)에 의해 피 가공재(W)의 X 방향의 일단이 개공 가공되어 불필요한 부분(20N)이 절단 조각으로 절단되고, Y 방향을 따라 대향하는 위치에 관통 공(21H)이 형성된다. 보다 구체적으로는 피어스(pierce) 가공에 의해 관통 공(21H)이 형성된다. 또한, 피 가공재(W)의 X 방향의 타단부가 개공 가공되어 Y 방향을 따라 대향하는 위치에 관통 공(22H)이 형성된다. 보다 구체적으로는 버링 가공에 의해 관통 공(22H)이 형성된다. 관통 공(21H) 및 관통 공(22H)는 관통 공(20H)을 구성한다.
이상의 공정에 의해 서스펜션 암(1)이 제조된다.
다음, 상술 한 제조 방법에 의해 제조된 서스펜션 암의 효과를 설명한다. 본 실시 예에서, 성형 전의 피 가공재(W)는 약 590MPa의 인장 강도를 가진다.
도 18 (A)는 외주에서 내주로 가압 성형된 후의 서스펜션 암(1)의 원주 방향의 인장 강도를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 18 (A)의 횡축의 수치는 도 18 (B)에 기재된 수치에 대응하고, 도 18 (A)의 종축의 인장 강도는 도 18 (B)에서 수치가 기재된 근방의 인장 강도를 나타내고 있다.
도 18 (A)에 나타낸 바와 같이, 외주에서 내주로 가압 성형하여 원주 방향 전체에 걸쳐, 780MPa 이상의 인장 강도를 갖는 것을 알 수 있다. 즉, 590MPa의 인장 강도를 가지고 있던 피 가공재(W)는 리스트라이크 공정을 수행하는 것에 의해 780MPa의 인장 강도를 가지게 되고, 재질 본래의 인장 강도에 대해 약 32% 향상된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 예에 따른 서스펜션 암(1)의 제조 방법은 XY 평면으로 연장하는 평판인 피 가공재(W) 대해 XZ 평면에서 피 가공재(W)의 두 측면(W1, W2)이 틈새(G)를 사이에 두고 대향하도록 피 가공재(W)를 단계적으로 프레스 가공하여 제조되는 개방 단면의 중공 형상을 갖는 서스펜션 암(1)의 제조 방법이다. 서스펜션 암(1)의 제조 방법은 제 7 금형(110)에 X 방향으로 연장하여 형성된 돌기부(113)를 대향하는 두 측면(W1, W2) 사이의 틈새(G)에 배치하고 두 측면(W1, W2)을 돌기부(113)에 접촉시키면서 피 가공재(W)를 외주에서 내주로 가압 성형하는 리스트라이크 공정을 포함한다. 이 제조 방법에 의하며, 서스펜션 암(1)은 개방 단면의 중공 형상을 가지므로 비틀림 강성을 소정 이하로 할 수 있다. 또한, 두 측면(W1, W2) 사이의 틈새(G)에 돌기부(113)를 배치하고 두 측면(W1, W2)을 돌기부(113)에 접촉시키면서 피 가공재(W)를 외주에서 내주로 가압 성형 시키기 때문에, 가공재(W)의 원주 방향으로 균일하게 압축 하중을 부여할 수 있다. 따라서 원주 방향으로 재료가 압축되어 원주 방향으로 균일하게 가공 경화가 생겨 원주 방향 전체에 걸쳐 재질이 가지는 인장 강도 이상의 인장 강도를 가질 수 있고, 두께 증가 없이 인장 강도를 향상시킬 수 있다. 따라서 비틀림 강성을 소정 이하로 하면서 두께를 증가시키지 않으면서 인장 강도를 향상할 수 있는 서스펜션 암(1)을 제공할 수 있다.
또한, 리스트라이크 공정에서 X 방향으로 연장되는 틈새(G)의 X 방향과 같은 거리 또는 넘도록 설치되는 돌기부(113)를 틈(G)에 배치해 가압성형이 이루어진다. 따라서 X 방향을 따라 일단에서 타단까지 개방 단면의 중공 형상이 형성된다. 따라서, 사용하는 재료를 절감할 수 있는 비용 절감을 도모할 수 있다.
또한, 리스트라이크 공정 전에 YZ 평면에서 평면인 피 가공재(W)를 프레스하여 Y 방향의 중앙 부근에 소정의 폭의 기부(B)를 남기면서 기부(B)의 양단에서 서로 멀어지면서 Z 방향 아래쪽으로 연장하는 한 쌍의 제 1 연장부(E1), 제 1 연장부(E1)의 기부(B)가 설치되는 측과 반대측의 단부에서 서로 멀어지면서 Z 방향 위쪽으로 연장되는 한 쌍의 제 2 연장부(E2) 및 제 2 연장부(E2)에서 제 1 연장부(E1)가 설치되는 측과 반대측의 단부에서 서로 멀어지면서 Y 방향 외방으로 연장하는 한 쌍 플랜지부(T)를 형성하는 성형 공정과, 제 2 연장부(E2)를 제 1 연장부(E1)가 연장되는 방향으로 절곡하면서 플랜지부(T)를 Z 방향 아래쪽으로 절곡하는 예비 공정과, 제 2 연장부(E2)를 제 1 연장부(E1)에 대해 평행이 되도록 절곡하면서 제 1 연장부(E1) 및 제 2 연장부(E2)를 Z 방향 아래쪽으로 절곡하고 플랜지부(T)를 서로 마주 보게 하는 절곡 공정을 가진다. 이 제조 방법에 의하면 리스트라이크 공정에서 두 측면(W1, W2)이 돌기부(113)에 접촉할 때 미리 두 측면(W1, W2)이 마주하고 있기 때문에 두 측면(W1, W2)은 돌기부(113)에 대하여 접촉되어, 돌기부(113) 또는 두 측면(W1, W2)에 손상이 생길 가능성이 낮아진다. 또한, 이 제조 방법에 의하면, 제 2 연장부(E2)를 Z 방향에서 제 1 연장부(E1)가 연장되는 방향과 반대 방향으로 절곡하기 때문에 재료의 변형이 용이해 져, 여분 공정 이후 프레스 성형이 용이해 진다.
또한, 절곡 공정에서 제 1 연장부(E1) 및 제 2 연장부(E2)를 여러 번 프레스 가공함으로써 제 1 연장부(E1) 및 제 2 연장부(E2)를 Z 방향 아래쪽으로 접는다. 따라서 제조 도중에 생기는 응력이 낮아 안전성이 향상된다.
또한, 바퀴 또는 축 부재와 연결하는 두 개의 플레이트부(30)가 일체적으로 형성된다. 이 때문에 한 장의 판재로 제조 가능하며 제조 비용과 생산 시간을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 상술 한 실시 예에 한정되는 것이 아니고 특허 청구 범위 내에서 다양한 변형 할 수 있다.
예를 들어, 상술 한 실시 형태에서는, 성형 공정에 있어서 제 2 연장부(E2)를 Z 방향에서 제 1 연장부(E1)가 연장되는 방향과 반대 방향으로 절곡하면서 플랜지부(30)를 형성 한 후, 두 측면(W1, W2)이 대향하도록 프레스 가공했다. 그러나 성형 공정을 실시하지 않고 평판에서 단순히 두 측면(W1, W2)이 대향하도록 단계적으로 프레스 가공하는 공정 이어도 좋다.
또한, 절곡 공정은 제 1 절곡 공정, 제 2 절곡 공정 및 제 3 절곡 공정의 3 개의 공정이 있었다 이에 한정되지 않고, 1 단계, 2 단계 또는 4 단계 이상으로 있을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 서스펜션 암(1)으로 사용되었지만, 페달 암, 디우스 로드 또는 트레일 링 암 등과 같은 긴 팔 모양을 한 차량용 부품에도 동일하게 적용 가능하다.
1 서스펜션 암
110 제 7 금형 (리스트라이크 금형)
113 돌기부
B 기부
E1 제 1 연장부
E2 제 2 연장부
T 플랜지부
G 틈새
W 피 가공 재료
W1, W2 두 측면
W4 단부
110 제 7 금형 (리스트라이크 금형)
113 돌기부
B 기부
E1 제 1 연장부
E2 제 2 연장부
T 플랜지부
G 틈새
W 피 가공 재료
W1, W2 두 측면
W4 단부
Claims (6)
- 제 1 방향 및 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향이 이루는 제 1 평면으로 연장하는 평판인 피 가공재에 대해 상기 제 1 방향과 상기 제 1 평면에 직교하는 제 3 방향이 이루는 제 2 평면에서 상기 피 가공재의 두 측면이 틈새를 사이에 두고 대향하도록 상기 피 가공 재료를 단계적으로 프레스 가공하여 제조되는 개방 단면의 중공 형상을 갖는 차량용 암 부품을 생산하는 위한 차량용 암 부품의 제조 방법으로서,
플랜지부를 서로 마주보게 하여, 상기 마주보는 두 측면이 대향하도록 구부린 후, 리스트라이크 금형에 상기 제 1 방향으로 연장해 형성된 돌기부를, 대향한 상기 두 측면 사이의 상기 틈새에 배치하고, 상기 두 측면을 상기 돌기부의 측면에 직교하도록 면접촉시키면서 상기 피 가공 재료를 외주에서 내주로 가압 성형하는 리스트라이크 공정을 포함하는 차량용 암 부품의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 리스트라이크 공정에 있어서, 상기 제 1 방향으로 연장되는 상기 틈새의 상기 제 1 방향과 같은 거리로 또는 넘도록 설치되는 상기 돌기부를 상기 틈새에 배치해 가압 성형이 이루어지는 차량용 암 부품의 제조 방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 리스트라이크 공정 전에
상기 제 2 방향 및 상기 제 3 방향이 이루는 제 3 평면에서 평면인 상기 피 가공 재료를 프레스하고, 상기 제 2 방향의 중앙 부근에 소정의 폭의 기부를 남기면서 상기 기부의 양단에서 서로 멀어지면서 상기 제 3 방향으로 연장되는 한 쌍의 제 1 연장부, 상기 제 1 연장부의 상기 기부가 설치되는 측과 반대측의 단부에서 서로 멀어지면서 상기 제 3 방향의 제 1 연장부가 연장되는 방향과 반대 방향으로 연장되는 한 쌍의 제 2 연장부 및 상기 제 2 연장부에서 상기 제 1 연장부가 설치되는 측과 반대측의 단부에서 서로 멀어지면서 상기 제 2 방향 외방으로 연장하는 한 쌍 플랜지부를 형성하는 성형 공정과,
상기 제 2 연장부를 상기 제 1 연장부가 연장되는 방향으로 절곡하고, 상기 플랜지부를 상기 제 3 방향으로 절곡하는 예비 단계와,
상기 제 2 연장부를 상기 제 1 연장부에 대하여 평행이 되도록 절곡하고, 상기 제 1 연장부 및 상기 제 2 연장부를 상기 제 3 방향으로 절곡해 상기 플랜지부를 서로 마주 보게 절곡하는 절곡 공정을 포함하는 차량용 암 부품의 제조 방법. - 청구항 3항에 있어서,
상기 절곡 공정에 있어서, 상기 제 1 연장부 및 상기 제 2 연장부를 복수 회 프레스 가공하여 상기 제 1 연장부 및 상기 제 2 연장부를 상기 제 3 방향으로 절곡하는 차량용 암 부품의 제조 방법. - 청구항 1 항에 기재된 차량용 암 부품의 제조 방법에 의해 제조된 차량용 암 부품이며,
상기 제 1 방향을 따라 일단에서 타단까지 개방 단면의 중공 형상인 차량용 암 부품. - 청구항 5에 있어서,
바퀴 또는 축 부재와 연결하는 연결부가 일체적으로 형성되는 차량용 암 부품.
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