KR101974916B1 - Control arm constituting vehicle's suspension system and method for manufacturing the control arm - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량 현가장치를 구성하는 컨트롤 암 및 상기 컨트롤 암의 제조 방법에 관한 것으로서, 기본 강성을 유지하기 위하여 고장력 강판 재질을 갖는 스틸 플레이트를 내부에 배치한 상태에서, 상기 스틸 플레이트의 외면을 덮도록 플라스틱 수지와 유리 섬유를 포함하는 복합재를 이용하여 결합한 형태의 컨트롤 암 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a control arm constituting a vehicle suspension device and a method of manufacturing the control arm. In order to maintain the basic rigidity, a steel plate having a high-strength steel plate material is disposed inside, The present invention relates to a control arm technique in which a composite material containing a plastic resin and a glass fiber is used in combination.
주행 중 차체의 진동 현상을 방지하는 현가 장치는 스프링, 쇽업소버 및 스테빌라이져 등을 포함한 상태에서 차량의 승차감과 안정성을 개선하는 역할을 한다.Suspension devices that prevent the vehicle body from vibrating during driving can improve ride comfort and stability of the vehicle including the spring, the shock absorber, and the stabilizer.
컨트롤 암은 차량 휠의 움직임을 조절하는 역할을 하는 부재로서, 볼 조인트, 필로 볼·고무 부시 등에 의하여 보디 또는 차축에 부착된다. 컨트롤 암은 A자 모양의 A암, I자 모양의 I암 등이 있으며, 강판을 압축하여 만든 것이 대다수이지만, 단조를 이용하여 생산되는 경우도 있다. 컨트롤 암의 종류 중에서, 상하 한 쌍으로 되어 있는 암에서 상부에 있는 것을 어퍼 암이라고 하고 하부에 있는 것을 로어 암이라고 한다.The control arm is a member that controls the movement of the vehicle wheel, and is attached to the body or the axle by a ball joint, a pillow ball, a rubber bush or the like. The control arm is A-shaped A-arm and I-shaped I-arm. Most of the control arms are made by pressing steel plates, but they are sometimes produced by forging. Among the kinds of control arms, upper and lower pairs of arms are called upper arms and lower ones are called lower arms.
컨트롤 암은 차량 조립 시에 일측 부위는 볼 조인트를 매개로 조향 너클에 연결되고 타측 부위는 부시와 함께 축을 매개로 하여 프레임에 연결되고, 상기의 조립 구조를 갖는 컨트롤 암은 자동차의 주행 시에 바퀴로부터 여러 방향으로 동시에 힘이 전달되어져 내구성이 요구된다.The control arm is connected to the steering knuckle via a ball joint at one side during assembly of the vehicle, and the other side is connected to the frame via a shaft together with the bush. The control arm having the above- So that durability is required.
기존의 한국공개특허 제10-2004-0106110호(현가장치의 컨트롤 암 구조)를 참조하면, 컨트롤 암의 중량을 절감할 수 있는 현가장치의 컨트롤 암 구조로서 차축과 차체를 연결하고, 주행 중에 노면의 진동과 충격을 흡수하여 승차감과 선회 안정성을 높이기 위한 기술적 내용을 제공하지만, 기존의 강판에 플라스틱 재질 등을 부가하여 전체적인 중량을 저감한 상태의 컨트롤 암을 제공하는 방안에 대해서는 구체적으로는 개시하지 않는다는 점에서 한계가 있다.In the conventional Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2004-0106110 (control arm structure of the suspension device), the control arm structure of the suspension device capable of reducing the weight of the control arm is connected to the axle and the vehicle body, The present invention provides a technical content for enhancing the ride comfort and the turning stability by absorbing vibration and impact of the steel plate. However, a method of providing a control arm in which the overall weight is reduced by adding a plastic material or the like to the existing steel plate is specifically disclosed There is a limit in that it does not.
(특허문헌 1) KR 10-2004-0106110 A(Patent Document 1) KR 10-2004-0106110 A
본 발명에서는 기본 강성을 유지하기 위하여 고장력 강판 재질을 갖는 스틸 플레이트를 내부에 배치한 상태에서, 상기 스틸 플레이트의 외면을 덮도록 플라스틱 수지와 유리 섬유를 포함하는 복합재를 이용하여 하이브리드 방식으로 결합한 형태의 컨트롤 암을 제공하는 것을 목적으로 한다.In the present invention, in order to maintain the basic rigidity, a steel plate having a high-strength steel plate material is disposed inside the steel plate, and a composite material containing plastic resin and glass fiber is used to cover the outer surface of the steel plate. And to provide a control arm.
또한, 본 발명에서는 고장력 강판 재질을 갖는 스틸 플레이트를 몰드 내에 인서트 형식으로 배치한 상태에서, 상기 스틸 플레이트 상에 복합재를 사출 성형하는 방식으로 제작하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a composite material by injection molding on a steel plate in a state in which a steel plate having a high-strength steel plate material is arranged in an insert form in a mold.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 차량 현가장치를 구성하는 하이브리드 형태의 컨트롤 암은 기본 강성을 유지하기 위한 금속 재질의 플레이트; 및 상기 플레이트의 전체 외부면을 덮도록 플라스틱 수지와 유리 섬유로 이루어진 복합재;를 포함하고, 상기 컨트롤 암은 금형 내에 상기 플레이트가 인서트된 상태에서 상기 복합재를 사출 성형 방식으로 결합하고, 상기 플레이트와 복합재의 결합면 사이에는 표면 처리를 통해 형성된 기공을 통해 결합력이 증대된다.In order to accomplish the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided a hybrid control apparatus for a vehicle suspension, comprising: a metal plate for maintaining basic rigidity; And a composite material made of plastic resin and glass fiber so as to cover the entire outer surface of the plate, wherein the control arm couples the composite material in an injection molding manner while the plate is inserted in the mold, The bonding force is increased through the pores formed through the surface treatment.
상기 플레이트의 내측면 상에는 상기 복합재를 통해 다수의 리브가 격자 모양 또는 곡선 형태로 배열되어져 응력 집중을 방지한다.On the inner side of the plate, a plurality of ribs are arranged in a grid or curved shape through the composite material to prevent stress concentration.
상기 플레이트는, 상기 플레이트의 기본적인 골격을 이루는 플레이트 바디(110), 상기 플레이트 바디(110)의 양측 가장자리에서 수직한 방향으로 연장되는 플레이트 날개(120), 상기 플레이트 바디(110)의 내측면 상에 볼록하게 형성되는 플레이트 코어(130), 상기 플레이트 바디(110)의 일측단 상에 배치되는 제1 볼 조인트(140), 상기 플레이트 바디(110)의 측부 상에 배치되는 제2 볼 조인트(150), 상기 플레이트 바디(110)의 타측단 상에 배치되는 제3 볼 조인트(160) 및 상기 제1,2,3 볼 조인트(140,150,160) 상에 각각 결합되는 복수의 부시(170,180,190)를 포함한다.The plate includes a
상기 플레이트 바디(110)는 상기 플레이트 바디(110)의 길이 방향을 따라서 그 상하면을 관통하도록 형성되는 복수의 중량 저감홀(111) 및 상기 복수의 중량 저감홀(111)과 플레이트 코어(130) 사이에 형성되는 복합재 결합홀(113)을 포함한다.The
상기 복합재는, 상기 플레이트 바디(110)의 상하면 상에 결합되는 메인 복합재(210), 상기 플레이트 날개(120)를 감싸는 동시에 상기 메인 복합재(210)에 연결되는 서브 복합재(220), 상기 메인 복합재(210) 상에서 마주보는 한쌍의 서브 복합재(220) 간을 상호 연결하는 구조의 제1 리브 복합재(240), 및 상기 제1,2,3 볼 조인트(140,150,160) 중 어느 하나의 볼 조인트와 상기 한쌍의 서브 복합재(220) 중 하나의 서브 복합재 간을 상호 연결하는 구조의 제2 리브 복합재(250)를 포함한다.The composite material includes a main
상기 제1,2,3 볼 조인트(140,150,160)를 이루는 관통된 내면은 상기 복합재가 미포도된 상태로 노출된다.The penetrating inner surfaces of the first, second and
상기 플레이트와 복합재의 결합면 사이에서 진행되는 표면 처리는 MPA 방식으로 진행된다.The surface treatment progressing between the coupling surface of the plate and the composite material proceeds in the MPA manner.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 관점에 따른 컨트롤 암을 제조하는 방법은, 기본 강성을 유지하기 위하여 고장력 강판인 플레이트를 준비하는 단계; 상기 플레이트에 대한 세척을 진행하는 단계; 세척이 진행된 상기 플레이트에 대하여 표면 처리를 통해 기공을 형성하는 단계; 상기 플레이트를 금형 상에 인서트한 상태에서 복합재를 사출 형성 방식으로 공급하여 인서트 사출을 진행하는 단계; 및 상기 플레이트를 이루는 복수의 볼 조인트(140,150,160) 상에 복수의 부시(170,180,190)를 각각 결합하는 단계;를 포함하고, 상기 인서트 사출 진행 단계는, 스틸로 이루어진 플레이트의 전체 외부면을 덮도록 플라스틱 수지와 유리 섬유로 이루어진 복합재를 결합하여 하이브리드 접합 방식으로 제작한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a control arm, the method comprising: preparing a high strength steel plate to maintain a basic rigidity; Proceeding to wash the plate; Forming pores through surface treatment on the plate having been cleaned; Feeding the composite material in an injection molding manner in a state where the plate is inserted on a mold, thereby advancing insert injection; And joining a plurality of bushes (170,180,190) on a plurality of ball joints (140,150,160) constituting the plate, wherein the step of advancing the insert comprises the steps of: And a composite material made of glass fiber are combined to produce a hybrid bonding method.
상기 복합재는 PA66 또는 POM+G/F 이다.The composite material is PA66 or POM + G / F.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 차량 현가장치를 구성하는 컨트롤 암은 고장력 강판 재질을 갖는 스틸 플레이트를 내부에 배치하여 기본 강성을 유지하게 하는 동시에, 상기 스틸 플레이트를 금형 내에 배치한 상태에서 인서트 몰딩 방식으로 플라스틱 수지와 유리 섬유를 포함하는 복합재를 상기 스틸 플레이트의 외면에 하이브리드 방식으로 결합하는 방식을 통해 전체적으로 무게를 감소시켜 경량화를 기하게 하고, 간이한 생산 방식을 가능하게 한다.The control arm constituting the vehicle suspension device according to the present invention as described above has a structure in which a steel plate having a high-strength steel plate material is disposed therein to maintain the basic rigidity, and in the state where the steel plate is disposed in the mold, The composite material including the plastic resin and the glass fiber is bonded to the outer surface of the steel plate in a hybrid manner, so that the weight is reduced as a whole to make it lightweight and a simple production method is possible.
본 발명은 차량 하중을 고려하여 스틸 플레이트의 내부면 상에 복합재로 이루어진 다수의 리브가 격자 모양 또는 곡선 형태로 배열되어 있어 응력이 집중되지 않도록 설계되어 있으며, 이는 차량의 하중별로 위치 및 수량이 변경될 수 있다.The present invention is designed such that a plurality of ribs made of a composite material on the inner surface of the steel plate are arranged in a lattice shape or a curved shape so as not to concentrate stress on the inner surface of the steel plate in consideration of the vehicle load, .
본 발명은 스틸 플레이트와 복합재 간의 결합력을 증대시키기 위해서, MPA 표면 처리를 통해 스틸 플레이트 금속면 상에 기공을 생성하여 복합재와 스틸 플레이트 간의 결합력을 증대시킨다.In order to increase the bonding force between the steel plate and the composite material, the present invention generates pores on the steel plate metal surface through the MPA surface treatment to increase the bonding force between the composite material and the steel plate.
본 발명은 스틸 플레이트를 이루는 부싱 결합부 상에 부싱을 결합하는 과정에서, 상기 부싱 결합부의 내면 상에 별도의 복합재를 코팅하지 않은 상태로 유지하게 한다. 즉, 스틸 플레이트 중 부싱이 결합되는 부위는 내측면의 스틸이 노출되도록 복합재를 코팅 성형한다.In the process of coupling the bushing on the bushing joint constituting the steel plate, the composite material is kept uncoated on the inner surface of the bushing joint. That is, the portion of the steel plate where the bushing is coupled is coated with the composite material so that the steel on the inner side is exposed.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 현가장치를 구성하는 컨트롤 암의상부 방향 사시도를 보인다.
도 2는 도 1의 컨트롤 암을 하부 일측 방향에서 바라본 사시도를 보인다.
도 3은 도 1의 컨트롤 암을 하부 타측 방향에서 바라본 사시도를 보인다.
도 4는 본 발명을 이루는 스틸 플레이트의 상부 방향 사시도를 보인다.
도 5는 도 4의 스틸 플레이트를 하부 방향에서 바라본 사시도를 보인다.
도 6은 본 발명을 이용한 하이브리드 타입 컨트롤 암의 실시예들을 보인다.
도 7은 본 발명에 따라 차량 현가장치를 구성하는 컨트롤 암의 제조 방법을 보인다.1 is an upper perspective view of a control arm constituting a vehicle suspension according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of the control arm of FIG. 1 viewed from the lower one side.
FIG. 3 is a perspective view of the control arm of FIG. 1 viewed from the other side of the lower side.
4 is an upper perspective view of a steel plate according to the present invention.
FIG. 5 is a perspective view of the steel plate of FIG. 4 viewed from below.
6 shows an embodiment of a hybrid type control arm using the present invention.
7 shows a method of manufacturing a control arm constituting a vehicle suspension device according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of other various forms of implementation, and that these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know completely. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
본 발명에 따른 차량 현가장치를 구성하는 컨트롤 암은 내부에 기본 강성을 유지하기 위한 자동차용 고장력 강판제의 스틸 플레이트가 삽입되어 있으며, 상기 스틸 플레이트의 전체 외부면을 덮도록 플라스틱 수지와 유리 섬유로 이루어진 복합재가 감싸고 있는 하이브리드 형태의 구조를 제공한다.The control arm constituting the vehicle suspension device according to the present invention has a steel plate made of a high strength steel sheet for automobiles for inserting a basic rigidity therein. The control arm is made of plastic resin and glass fiber so as to cover the entire outer surface of the steel plate. And a hybrid structure in which the composite material is wrapped.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량 현가장치를 구성하는 컨트롤 암을 설명한다. Hereinafter, a control arm constituting a vehicle suspension device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
컨트롤 암은 기본 강성을 유지하기 위한 금속 재질의 플레이트(100) 및 상기 플레이트의 전체 외부면을 덮도록 플라스틱 수지와 유리 섬유로 이루어진 복합재(200)를 포함하는 하이브리드 형태의 구조를 갖는다.The control arm has a hybrid type structure including a
상기 컨트롤 암은 금형 내에 플레이트가 인서트된 상태에서 복합재를 사출 성형 방식으로 결합하고, 플레이트와 복합재의 결합면 사이에는 표면 처리를 통해 형성된 기공을 통해 결합력이 증대된다.The control arm joins the composite material by injection molding in a state where the plate is inserted in the mold, and the coupling force is increased between the coupling surfaces of the plate and the composite material through the pores formed through the surface treatment.
상기 플레이트는 자동차용 열연 고장력 강판(STEEL PLATE)으로서 SAPH 또는 SPFH를 채용한다.The plate employs SAPH or SPFH as a steel hot-rolled steel plate for automobiles.
상기 플레이트 상에 용접 결합되는 부싱 결합부는 STKM 또는 S20C일 수 있다.The bushing joint welded onto the plate may be STKM or S20C.
상기 복합재는 플레이트의 내측면 상에 다수의 리브 형상으로 구현되는데, 구체적으로는 격자 모양 또는 곡선 형태로 배열되어져 응력 집중을 방지한다. 즉,플레이트의 내측면은 차량 하중을 고려하여 다수의 리브가 배열되는데, 상기의 배열은 차량의 하중 별로 위치 및 수량이 변경될 수 있다.The composite material is embodied in a plurality of ribs on the inner surface of the plate, and more specifically, it is arranged in a lattice or curved shape to prevent stress concentration. That is, a plurality of ribs are arranged on the inner side surface of the plate in consideration of the vehicle load, and the arrangement may be changed in position and quantity depending on the load of the vehicle.
상기 복합재는 PA66 + GLASS FIBER 또는 POM+GLASS FIBER 일 수 있다.The composite may be PA66 + GLASS FIBER or POM + GLASS FIBER.
상기 플레이트(100)는, 기본적인 골격을 이루는 플레이트 바디(110), 플레이트 바디(110)의 양측 가장자리에서 수직한 방향으로 연장되는 플레이트 날개(120), 플레이트 바디(110)의 내측면 상에 볼록하게 형성되는 플레이트 코어(130), 플레이트 바디(110)의 일측단 상에 배치되는 제1 볼 조인트(140), 플레이트 바디(110)의 측부 상에 배치되는 제2 볼 조인트(150), 플레이트 바디(110)의 타측단 상에 배치되는 제3 볼 조인트(160) 및 제1,2,3 볼 조인트(140,150,160) 상에 각각 결합되는 복수의 부시(170,180,190)를 포함한다.The
본 발명 상에서 제2 볼 조인트(150) 및 제1 볼 조인트(140)는 각각 프론트 부시 인근 지역 및 리어 부시 인근 지역을 나타내고, 플레이트 코어(130)는 프론트 부시와 리어 부시 사이의 지역에서 내측으로 돌출된 영역을 나타낸다. In the present invention, the
상기 플레이트 바디(110)는 플레이트 바디(110)의 길이 방향을 따라서 그 상하면을 관통하도록 형성되는 복수의 중량 저감홀(111) 및 복수의 중량 저감홀(111)과 플레이트 코어(130) 사이에 형성되는 복합재 결합홀(113)을 포함한다.The
복수의 중량 저감홀(111)은 상기 플레이트 바디(110) 상에서 제3 볼 조인트(160)로부터 순차적으로 이격된다. 예시적으로, 상기 복수의 중량 저감홀(111)은 제3 볼 조인트(160)로부터 제1 거리 이격된 제1 중량 저감홀(111a), 제1 중량 저감홀(111a)에서 제2 거리 이격된 제2 중량 저감홀(111b), 제2 중량 저감홀(111b)에서 제3 거리 이격된 제3 중량 저감홀(111c) 및 제3 중량 저감홀(111c)에서 제4 거리 이격된 제4 중량 저감홀(111d)를 포함할 수 있다. 여기에서, 상기 제1 내지 제4 거리는 동일하거나 상이할 수 있다. The plurality of
상기와 같이, 본 발명은 중량 축소를 위하여 다수의 중량 저감홀을 생성한 위상 최적 설계를 실시한다.As described above, the present invention implements a phase optimum design in which a plurality of weight reduction holes are generated for weight reduction.
한편, 바람직하게는 복수의 중량 저감홀(111)은 제1 중량 저감홀(111a)에서 제4 중량 저감홀(111d)로 갈수록 점점 그 직경이 증가하는 것일 수 있다. 즉, 제3 볼 조인트(160)에서 시작하여 제1 볼 조인트(140) 방향으로 갈수록 점점 중량 저감홀의 직경이 커지는 형태일 수 있다.Preferably, the plurality of
복합재 결합홀(113)은 플레이트 바디(110)의 양면 상에 결합되는 복합재가 완전히 메꾸는 방식을 통해서, 복합재의 안정적인 결합을 가능하게 한다. 상기 복합재 결합홀(113)은 복수의 중량 저감홀(111) 중 임의의 중량 저감홀의 직경보다 작게 형성된다. 즉, 복합재 결합홀(113)은 플레이트 바디(110)의 중량을 줄이는 목적이 아니라 플레이트 코어(130)를 통한 결합재의 결속을 강화하는 기능을 주로 하는 것이다.
상기 복합재는, 플레이트 바디(110)의 상하면 상에 결합되는 메인 복합재(210), 플레이트 날개(120)를 감싸는 동시에 상기 메인 복합재(210)에 연결되는 서브 복합재(220), 메인 복합재(210) 상에서 마주보는 한쌍의 서브 복합재(220) 간을 상호 연결하는 구조의 제1 리브 복합재(240), 제1,2,3 볼 조인트(140,150,160) 중 어느 하나의 볼 조인트와 한쌍의 서브 복합재(220) 중 하나의 서브 복합재 간을 상호 연결하는 구조의 제2 리브 복합재(250) 및 제4 중량 저감홀(111d)과 제2 볼 조인트(150) 간에 배치되는 살빼기 성형부(260)를 포함한다.The composite material includes a main
제1 리브 복합재(240)는 복수의 중량 저감홀(111)을 거치지 않은채 마주보는 한쌍의 서브 복합재(220) 간을 연결하는 직접 연결 리브(241) 및 복수의 중량 저감홀(111)을 거친 채 마주보는 한쌍의 서브 복합재(220) 간을 연결하는 간접 연결 리브(243)를 포함한다.The first
제2 리브 복합재(250)는 플레이트 바디(110)의 길이 방향을 따라 제1 볼 조인트(140)에서 제4 중량 저감홀(111d)에 이르도록 돌출 형성되는 돌출 리브(251) 및 돌출 리브(251)와 마주보는 양측 서브 복합재(220) 중 어느 하나의 서브 복합재 간을 연결하는 보강 리브(253)를 포함한다. The second
상기 돌출 리브(251)는 제1 볼 조인트(140)에서 제4 중량 저감홀(111d)에 이르는 플레이트 바디(110)의 영역을 분리하는 기능을 한다. 즉, 구체적으로는 플레이트 바디(110)의 내측면 상에 볼록하게 형성된 플레이트 코어(130) 상의 영역을 분리한다.The projecting
상기 보강 리브는 전체적으로 지그재그 형상으로 이루어지고, 마주보는 양측 서브 복합재(220) 사이의 영역 중에서 상기 보강 리브(253)가 위치한 영역이 더 크게 형성된다. 즉, 구체적으로는 돌출 리브(251)를 기준으로 일측 상에 보강 리브(253)가 위치하고, 타측 상에는 별도의 리브가 존재하지 않는 구조일 수 있다.The reinforcing ribs are formed in a zigzag shape as a whole, and a region where the reinforcing
상기 제1,2,3 볼 조인트(140,150,160)를 이루는 관통된 내면은 상기 복합재가 미 도포된 상태로 노출된다. 상기 제1,2,3 볼 조인트(140,150,160) 중 제1,2 볼 조인트(140,150)는 원통 형상의 튜브가 용접 결합된 상태를 가지며, 이를 통해 상기 튜브 상에 원통 형상을 갖는 부싱의 결합을 가능하게 한다.The penetrated inner surfaces of the first, second and third ball joints 140, 150 and 160 are exposed while the composite material is not coated. The first and second ball joints 140 and 150 of the first, second and third ball joints 140, 150 and 160 have a cylindrical welded state, through which a bushing having a cylindrical shape can be coupled .
제3 볼 조인트(160)는 플레이트 바디(110)의 끝단부 상에 형성된 안착홈(161) 및 복수의 결합홀(163)을 통해서 볼 스터드를 구비한 볼 조인트의 결합을 가능하게 한다. 안착홈(161)은 플레이트 바디(110)의 끝단부 중앙 지점 상에 반원 형상과 같이 함몰된 형태로 이루어지고, 복수의 결합홀(163)은 상기 안착홈(161)을 기준으로 하여 플레이트 바디(110)의 끝단부 양측에 형성된 한쌍의 결합홀 및 상기 플레이트 바디(110)의 내측 방향을 따라 한 쌍의 결합홀에서 동일한 이격거리를 갖는 결합홀을 포함한다.The third ball joint 160 allows engagement of the ball joint with the ball stud through the
상기 플레이트와 복합재의 결합면 사이에서 진행되는 표면 처리는 MPA 방식으로 진행된다. 상기 표면 처리는 금속과 플라스틱 접합(MPA. Metal & Plastics Adhesion) 기술일 수 있는데, 이는 슬림화 및 경량화가 요구되는 케이스 및 내장 부품 등의 가공 공정을 개선한 것으로 공급된 판재를 프레스하여 플레이트를 생산한 후에 탈지, 처리, 세척의 3단계 MPA 처리를 실시한다. 이는 양면테이프나 본드를 사용하지 않고 금속 재질에 직접 보스나 리브를 형성하게 하며, 기밀 내지 방수 성능이 우수하여 알루미늄 용접을 대체할 수 있어 공정 축소로 인한 생산성 향상 및 제조원가 절감을 기대한다.The surface treatment progressing between the coupling surface of the plate and the composite material proceeds in the MPA manner. The surface treatment may be a metal and plastic bonding (MPA) technique, which is a process improvement of a case and a built-in part which are required to be slim and lightweight, Thereafter, a three-step MPA treatment such as degreasing, treatment and washing is carried out. This allows bosses and ribs to be formed directly on the metal material without using double-sided tape or bond, and it can be replaced with aluminum welding due to its excellent airtightness and waterproof performance, which is expected to improve productivity and reduce manufacturing cost.
도 6은 본 발명을 이용한 하이브리드 타입 컨트롤 암의 실시예들을 보인다.6 shows an embodiment of a hybrid type control arm using the present invention.
Steel 형은 경량화가 진행되지 않은 상태의 종래의 컨트롤 암을 보인다.The steel type shows a conventional control arm without light weight.
한편, 본 발명에 따라 경량화가 진행된 하이브리드 타입의 실시예들을 1차 내지 4차에 걸친 상태를 보인다.Meanwhile, embodiments of the hybrid type in which weight reduction has been carried out according to the present invention are shown from the first to the fourth order.
Hybrid형 1,2차는 제2 볼 조인트(150)와 제1 볼 조인트(140)를 연결하는 영역 사이에서 제2 리브 복합재(250)를 플레이트 날개(120)의 양측 사이를 지그재그 형상으로 연결하도록 한다.The hybrid type first and second plates are configured to connect the second
한편, Hybrid형 3,4차는 제2 볼 조인트(150)와 제1 볼 조인트(140)를 연결하는 영역 사이에서, 플레이트 바디(110)의 길이 방향을 따라 제1 볼 조인트(140)에서 제4 중량 저감홀(111d)에 이르도록 돌출 형성되는 돌출 리브(251) 및 돌출 리브(251)와 마주보는 양측 서브 복합재(220) 중 어느 하나의 서브 복합재 간을 연결하는 보강 리브(253)를 포함하는 구조를 제공함으로써 돌출 리브(251)의 일측에서만 리브 구조를 형성하는 것을 알 수 있다.The third and fourth hybrid assemblies are disposed between the second ball joint 150 and the first ball joint 140 so as to extend from the first ball joint 140 to the fourth ball joint 140 along the longitudinal direction of the
Hybrid형 1,2차의 경우에는 Hybrid형 3,4차의 경우에 비해 더 큰 경량화를 이룬다는 점에서 특징이 있을 수 있지만, 프론트 부시 인근 지역 및 리어 부시 인근 지역, 및 프론트 부시와 리어 부시 사이의 지역에서 가해지는 응력 저감은 Hybrid형 3,4차를 채용한 경우에 더 효과적일 수 있다. 즉, 상기 보강 리브는 전체적으로 지그재그 형상으로 이루어지고, 마주보는 양측 서브 복합재(220) 사이의 영역 중에서 상기 보강 리브(253)가 위치한 영역이 더 크게 형성된다. 즉, 플레이트 바디를 길이 방향을 따라 분리하는 돌출 리브(251)와 돌출 리브(251)의 일측에 배치되는 보강 리브(253)를 통해 중량 저감 및 응력 저감을 가능하게 한다.Hybrid types 1 and 2 may be distinguished in that they are lighter in weight compared to the hybrid type 3 and 4 types. However, in the vicinity of the front bush and the vicinity of the rear bush, and between the front bush and the rear bush The stress reduction applied in the region of the hybrid type can be more effective when the hybrid type 3 or 4 is adopted. That is, the reinforcing ribs are formed in a zigzag shape as a whole, and a region where the reinforcing
이하, 도 7을 참조하여 본 발명인 차량 현가장치를 구성하는 컨트롤 암의 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the control arm constituting the vehicle suspension device of the present invention will be described with reference to FIG.
먼저, 기본 강성을 유지하기 위하여 고장력 강판인 플레이트를 준비한다.First, prepare a high strength steel plate to maintain the basic rigidity.
상기 플레이트에 대한 세척을 진행하고, 세척이 진행된 상기 플레이트에 대하여 표면 처리를 통해 기공을 형성한다.The plate is cleaned, and pores are formed on the plate through the surface treatment.
상기 플레이트를 금형 상에 인서트한 상태에서 복합재를 사출 형성 방식으로 공급하여 인서트 사출을 진행한다.The insert is injected by supplying the composite material in an injection molding manner in a state that the plate is inserted on the mold.
상기 플레이트를 이루는 복수의 볼 조인트(140,150,160) 상에 복수의 부시(170,180,190)를 각각 결합한다.A plurality of bushes (170, 180, 190) are respectively coupled to a plurality of ball joints (140, 150, 160) constituting the plate.
상기 인서트 사출 진행 단계는, 스틸로 이루어진 플레이트의 전체 외부면을 덮도록 플라스틱 수지와 유리 섬유로 이루어진 복합재를 결합하여 하이브리드 접합 방식으로 제작한다.In the step of advancing the insert, a composite material made of plastic resin and glass fiber is combined to cover the entire outer surface of the plate made of steel, thereby fabricating the hybrid joint method.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량 현가장치를 구성하는 컨트롤 암은 고장력 강판 재질을 갖는 스틸 플레이트를 내부에 배치하여 기본 강성을 유지하게 하는 동시에, 상기 스틸 플레이트를 금형 내에 배치한 상태에서 인서트 몰딩 방식으로 플라스틱 수지와 유리 섬유를 포함하는 복합재를 상기 스틸 플레이트의 외면에 하이브리드 방식으로 결합하는 방식을 통해 전체적으로 무게를 감소시켜 경량화를 기하게 하고, 간이한 생산 방식을 가능하게 한다.As described above, the control arm constituting the vehicle suspension apparatus according to the present invention has a structure in which a steel plate having a high-strength steel plate material is disposed therein to maintain the basic rigidity, and in the state where the steel plate is disposed in the mold, The composite material including the plastic resin and the glass fiber is bonded to the outer surface of the steel plate in a hybrid manner, so that the weight is reduced as a whole to make it lightweight and a simple production method is possible.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
Claims (9)
상기 플레이트의 전체 외부면을 덮도록 플라스틱 수지와 유리 섬유로 이루어진 복합재;를 포함하는 하이브리드 형태의 컨트롤 암에 있어서,
상기 플레이트는,
상기 플레이트의 기본적인 골격을 이루는 플레이트 바디(110), 상기 플레이트 바디(110)의 양측 가장자리에서 수직한 방향으로 연장되는 플레이트 날개(120) 및 상기 플레이트 바디(110)의 내측면 상에 볼록하게 형성되는 플레이트 코어(130)를 포함하고,
상기 플레이트 바디(110)는 상기 플레이트 바디(110)의 길이 방향을 따라서 그 상하면을 관통하도록 형성되는 복수의 중량 저감홀(111) 및 상기 복수의 중량 저감홀(111)과 플레이트 코어(130) 사이에 형성되는 복합재 결합홀(113)을 포함하고,
상기 복수의 중량 저감홀(111)은 상기 플레이트 바디(110)의 일측단 상에 배치되는 제1 볼 조인트(140)에 인접 배치된 제1 중량 저감홀(111a)에서 제4 중량 저감홀(111d)로 갈수록 점점 그 직경이 증가하고,
상기 복합재 결합홀(113)은 제1 중량 저감홀(111a)의 직경보다 작게 형성되고,
상기 컨트롤 암은 금형 내에 상기 플레이트가 인서트된 상태에서 상기 복합재를 사출 성형 방식으로 결합하고,
상기 플레이트와 복합재의 결합면 사이에는 표면 처리를 통해 형성된 기공을 통해 결합력이 증대되는,
차량 현가장치를 구성하는 컨트롤 암.
A metal plate for maintaining the basic rigidity; And
And a composite material made of plastic resin and glass fiber to cover the entire outer surface of the plate,
The plate may comprise:
A plate body 110 that forms a basic skeleton of the plate, a plate blade 120 that extends in a direction perpendicular to both edges of the plate body 110, and a plate body 120 that is convexly formed on the inner surface of the plate body 110 Plate core 130,
The plate body 110 includes a plurality of weight reduction holes 111 formed to penetrate the upper and lower surfaces along the longitudinal direction of the plate body 110 and a plurality of weight reduction holes 111 formed between the weight reduction holes 111 and the plate cores 130 And a composite coupling hole (113)
The plurality of weight reduction holes 111 are formed in the first weight reduction hole 111a disposed adjacent to the first ball joint 140 disposed on one end of the plate body 110 and the fourth weight reduction hole 111d ), The diameter gradually increases,
The composite joint hole 113 is formed to be smaller than the diameter of the first weight reduction hole 111a,
Wherein the control arm is formed by combining the composite material by an injection molding method while the plate is inserted in the mold,
Wherein a bonding force between the plate and the bonding surface of the composite is increased through pores formed through surface treatment,
A control arm that constitutes the vehicle suspension.
상기 플레이트의 내측면 상에는 상기 복합재를 통해 다수의 리브가 격자 모양 또는 곡선 형태로 배열되어져 응력 집중을 방지하는,
차량 현가장치를 구성하는 컨트롤 암.
The method according to claim 1,
A plurality of ribs arranged on the inner side surface of the plate through the composite material in a lattice shape or a curved shape to prevent stress concentration,
A control arm that constitutes the vehicle suspension.
상기 플레이트는,
상기 플레이트 바디(110)의 일측단 상에 배치되는 제1 볼 조인트(140), 상기 플레이트 바디(110)의 측부 상에 배치되는 제2 볼 조인트(150), 상기 플레이트 바디(110)의 타측단 상에 배치되는 제3 볼 조인트(160) 및 상기 제1,2,3 볼 조인트(140,150,160) 상에 각각 결합되는 복수의 부시(170,180,190)를 포함하는,
차량 현가장치를 구성하는 컨트롤 암.
The method according to claim 1,
The plate may comprise:
A first ball joint 140 disposed on one side of the plate body 110, a second ball joint 150 disposed on a side of the plate body 110, And a plurality of bushes (170, 180, 190) respectively coupled to the first, second, and third ball joints (140, 150, 160)
A control arm that constitutes the vehicle suspension.
상기 복합재는,
상기 플레이트 바디(110)의 상하면 상에 결합되는 메인 복합재(210),
상기 플레이트 날개(120)를 감싸는 동시에 상기 메인 복합재(210)에 연결되는 서브 복합재(220),
상기 메인 복합재(210) 상에서 마주보는 한쌍의 서브 복합재(220) 간을 상호 연결하는 구조의 제1 리브 복합재(240), 및
상기 제1,2,3 볼 조인트(140,150,160) 중 어느 하나의 볼 조인트와 상기 한쌍의 서브 복합재(220) 중 하나의 서브 복합재 간을 상호 연결하는 구조의 제2 리브 복합재(250)를 포함하는,
차량 현가장치를 구성하는 컨트롤 암.
The method according to claim 1,
The composite material,
A main composite material 210 coupled to the upper and lower surfaces of the plate body 110,
A sub composite material 220 surrounding the plate vane 120 and connected to the main composite material 210,
A first rib composite material 240 having a structure that interconnects a pair of opposed sub-composites 220 on the main composite material 210, and
And a second rib composite material (250) having a structure that interconnects any one of the ball joints of the first, second, and third ball joints (140, 150, 160) and one of the pair of subcomposites (220)
A control arm that constitutes the vehicle suspension.
상기 제1,2,3 볼 조인트(140,150,160)를 이루는 관통된 내면은 상기 복합재가 미도포된 상태로 노출되는,
차량 현가장치를 구성하는 컨트롤 암.
The method of claim 3,
The inner surfaces of the first, second, and third ball joints 140, 150, and 160 are exposed while the composite material is not coated.
A control arm that constitutes the vehicle suspension.
상기 플레이트와 복합재의 결합면 사이에서 진행되는 표면 처리는 MPA 방식으로 진행되는,
차량 현가장치를 구성하는 컨트롤 암.
The method of claim 3,
The surface treatment progressing between the coupling surface of the plate and the composite material is performed by the MPA method,
A control arm that constitutes the vehicle suspension.
기본 강성을 유지하기 위하여 고장력 강판인 플레이트를 준비하는 단계;
상기 플레이트에 대한 세척을 진행하는 단계;
세척이 진행된 상기 플레이트에 대하여 표면 처리를 통해 기공을 형성하는 단계;
상기 플레이트를 금형 상에 인서트한 상태에서 복합재를 사출 형성 방식으로 공급하여 인서트 사출을 진행하는 단계; 및
상기 플레이트를 이루는 복수의 볼 조인트(140,150,160) 상에 복수의 부시(170,180,190)를 각각 결합하는 단계;를 포함하고,
상기 플레이트를 이루는 플레이트 바디(110)는 그 길이 방향을 따라서 그 상하면을 관통하도록 형성되는 복수의 중량 저감홀(111) 및 상기 복수의 중량 저감홀(111)과 플레이트 코어(130) 사이에 형성되는 복합재 결합홀(113)을 포함하고,
상기 복수의 중량 저감홀(111)은 상기 플레이트 바디(110)의 일측단 상에 배치되는 제1 볼 조인트(140)에 인접 배치된 제1 중량 저감홀(111a)에서 제4 중량 저감홀(111d)로 갈수록 점점 그 직경이 증가하고,
상기 복합재 결합홀(113)은 제1 중량 저감홀(111a)의 직경보다 작게 형성되고,
상기 인서트 사출 진행 단계는, 스틸로 이루어진 플레이트의 전체 외부면을 덮도록 플라스틱 수지와 유리 섬유로 이루어진 복합재를 결합하여 하이브리드 접합 방식으로 제작하는,
컨트롤 암의 제조 방법.
A method of manufacturing a control arm according to claim 1,
Preparing a high tensile steel plate to maintain the basic rigidity;
Proceeding to wash the plate;
Forming pores through surface treatment on the plate having been cleaned;
Feeding the composite material in an injection molding manner in a state where the plate is inserted on a mold, thereby advancing insert injection; And
And joining a plurality of bushes (170, 180, 190), respectively, onto a plurality of ball joints (140, 150, 160)
The plate body 110 forming the plate includes a plurality of weight reduction holes 111 formed to penetrate the upper and lower surfaces along the longitudinal direction thereof and a plurality of weight reduction holes 111 formed between the weight reduction holes 111 and the plate core 130 And a composite material coupling hole 113,
The plurality of weight reduction holes 111 are formed in the first weight reduction hole 111a disposed adjacent to the first ball joint 140 disposed on one end of the plate body 110 and the fourth weight reduction hole 111d ), The diameter gradually increases,
The composite joint hole 113 is formed to be smaller than the diameter of the first weight reduction hole 111a,
The insert injection advancing step is a step of joining a composite material made of a plastic resin and a glass fiber so as to cover the entire outer surface of the plate made of steel,
A method of manufacturing a control arm.
상기 복합재는 PA66 또는 POM+G/F 인,
컨트롤 암의 제조 방법.9. The method of claim 8,
The composite is PA66 or POM + G / F,
A method of manufacturing a control arm.
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CN110816184A (en) * | 2019-07-30 | 2020-02-21 | 中国第一汽车股份有限公司 | Thermoplastic composite material control arm and preparation method thereof |
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2017
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |