KR102421314B1 - 리어 어시스트암 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

리어 어시스트암 및 그 제조방법에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 리어 어시스트암은: 적층된 복수의 복합소재시트를 핫프레스 성형함에 의해 형성되는 복합재 인서트부; 복합재 인서트부에 강화플라스틱이 인서트 사출됨에 따라 형성되는 프로텍터부; 및 복합재 인서트부의 양측에 압입되는 부시를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

리어 어시스트암 및 그 제조방법{REAR ASSIST ARM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 리어 어시스트암 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리어 어시스트암을 경량화시키면서도 강도를 향상시키고, 부품수와 조립공수를 감소시키며, 내부식성과 내화학성을 향상시킬 수 있는 리어 어시스트암 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 차체와 서스펜션을 연결하는 서스펜션암이 설치된다. 서스펜션암은 리어 어시스트암을 포함한다. 리어 어시스트암은 차륜의 너크클과 리어크로스멤버를 연결하여 범프 및 리바운스시의 토우 변화를 결정하는 역할을 한다.
리어 어시스트암은 대부분이 외부와 노출되게 설치됨에 따라 주행 중 이물질로 인해 칩핑(chipping)으로 인하여 손상되고, 손상부위에 부식이 발생될 수 있다. 리어 어시스트암은 스틸 로드의 양측에 파이프를 용접한 후 방청도료로 도장하고, 플라스틱 프로텍터를 스틸로드에 결합하여 침핑을 방지한다.
그러나, 종래의 리어 어시스트암은 스틀로드가 스틸 소재롤 제작되므로, 차량의 무게를 증가시키고, 부식에 취약한 문제점이 있었다. 또한, 리어 어시스트암을 제작하기 위해 부품수가 증가되고, 조립공수가 증가되는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2015-0117809호(2015. 10. 21 공개, 발명의 명칭: 자동차용 후륜 어시스트암 부시)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 리어 어시스트암을 경량화시키면서도 강도를 향상시키고, 부품수와 조립공수를 감소시키며, 내부식성과 내화학성을 향상시킬 수 있는 리어 어시스트암 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 리어 어시스트암은: 적층된 복수의 복합소재시트를 핫프레스 성형함에 의해 형성되는 복합재 인서트부; 상기 복합재 인서트부에 강화플라스틱이 인서트 사출됨에 따라 형성되는 프로텍터부; 및 상기 복합재 인서트부의 양측에 압입되는 부시를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 복합재 인서트부는 섬유직조방향이 다른 복수의 복합소재시트를 핫프레스 가공하여 형성할 수 있다.
상기 복합재 인서트부는 밀폐 금형에서 핫프레스 성형될 수 있다.
상기 복합재 인서트부에는 상기 강화플라스틱이 인서트 사출될 때에 상기 강화플라스틱이 통과하도록 복수의 통공부가 형성될 수 있다.
상기 프로텍터부는 상기 밀폐 금형에서 상기 복합재 인서트부에 핫프레스 사출될 수 있다.
본 발명에 따른 리어 어시스트암의 제조방법은: 복수의 복합소재시트를 적층하는 단계; 적층된 복수의 상기 복합소재시트를 핫프레스 성형하여 복합재 인서트부를 제작하는 단계; 상기 복합재 인서트부를 가열로에서 가열하는 단계; 상기 복합재 인서트부에 강화플라스틱을 인서트 사출함에 따라 프로텍터부를 형성하는 단계: 및 상기 복합재 인서트부에 부시를 압입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
복수의 복합소재시트를 적층하는 단계에서는, 섬유직조방향이 다른 복수의 상기 복합소재시트를 적층할 수 있다.
적층된 복수의 상기 복합소재시트를 핫프레스 성형하여 상기 복합재 인서트부를 제작하는 단계에서는, 상기 복합소재시트가 밀폐 금형에서 핫프레스 성형됨에 따라 상기 복합재 인서트부가 제작될 수 있다.
상기 복합재 인서트부에는 상기 강화플라스틱이 인서트 사출될 때에 상기 강화플라스틱이 통과하도록 복수의 통공부가 형성될 수 있다.
상기 복합재 인서트부에 상기 강화플라스틱을 인서트 사출함에 따라 상기 프로텍터부를 형성하는 단계에서는, 상기 강화플라스틱이 상기 밀폐 금형에서 상기 복합재 인서트부에 핫프레스 사출됨에 의해 상기 프로텍터부가 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 복합재 인서트부에 프로텍터부가 핫프레스 사출 성형되므로, 리어 어시스트암을 경량화시키면서도 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 복합재 인서트부와 프로텍터부와 일체로 형성되므로, 부품수와 조립공수를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 복합재 인서트부와 프로텍터부가 강화플라스틱 소재로 형성되므로, 내부식성과 내화학성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리어 어시스트암을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리어 어시스트암에서 부시부가 설치되는 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리어 어시스트암에서 복합재 인서트부가 프로텍터부에 인서트 사출된 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재시트를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 복합소재시트를 핫프레스 가공하는 핫프레스 성형장치를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫프레스 성형장치에서 성형된 복합재 인서트부를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐 금형에서 복합재 인서트부의 외측에 용융된 강화플라스틱을 주입하는 상태를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재 인서트부의 외측에 프로텍터부가 인서트 사출된 상태를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 리어 어시스트암에 부시가 압입되는 상태를 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 리어 어시스트암의 제조방법을 도시한 플로우차트이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 리어 어시스트암 및 그 제조방법의 일 실시예를 설명한다. 리어 어시스트암 및 그 제조방법을 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리어 어시스트암을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리어 어시스트암에서 부시부가 설치되는 구조를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리어 어시스트암에서 복합재 인서트부가 프로텍터부에 인서트 사출된 상태를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재시트를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 복합소재시트를 핫프레스 가공하는 핫프레스 성형장치를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫프레스 성형장치에서 성형된 복합재 인서트부를 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐 금형에서 복합재 인서트부의 외측에 용융된 강화플라스틱을 주입하는 상태를 도시한 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재 인서트부의 외측에 프로텍터부가 인서트 사출된 상태를 도시한 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 리어 어시스트암에 부시가 압입되는 상태를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리어 어시스트암(100)은 복합재 인서트부(120), 프로텍터부(130) 및 부시(140)를 포함한다.
복합재 인서트부(120)는 적층된 복수의 복합소재시트(110)를 핫프레스 성형함에 의해 형성된다.
복수의 복합소재시트(110)는 직조된 섬유(122)에 탄소섬유 강화플라스틱(CFRP: carbon fiber reinforced plastics)나 유리섬유 강화플라스틱(GFRP: glass fiber reinforced plastics)이 함침된 시트를 의미한다. 탄소섬유 강화플라스틱은 인장강도, 굽힘강도 및 내부식성 등이 우수한 소재이다. 유리섬유 강화플라스틱은 인장강도, 굽힘강도, 탄성률 및 내부식성 등이 우수한 소재이다.
복합재 인서트부(120)는 섬유직조방향이 다른 복수의 복합소재시트(110)를 핫프레스 가공하여 형성한다. 예를 들면, 복수의 복합소재시트(110)는 섬유(122)가 한방향으로 나란하게 직조되는 일방향 복합소재시트(110a)(unidirectional sheet)와, 섬유(122)가 직교방향이나 사선방향으로 직조되는 다방향 복합소재시트(110b)(multidirectional sheet)가 적어도 하나 이상씩 적층된다. 일방향 복합소재시트(110a)는 섬유(122)가 일방향으로 직조됨에 따라 일방향 강성이 향상되고, 다방향 복합소재시트(110b)는 섬유(122)가 다방향으로 직조됨에 따라 다방향으로 강성이 향상된다.
이러한 복합소재시트(110)는 리어 어시스트암(100)의 요구 사양이나 필요 강성에 따라 적절한 직조 형태 및 적층 개수로 적층될 수 있다. 복수의 복합소재시트(110)의 섬유직조방향이 서로 다른 방향으로 배치되므로, 복합재 인서트부(120)의 강성을 증가시키면서도 무게를 감소시킬 수 있다.
복합재 인서트부(120)는 복수의 복합소재시트(110)를 포함하는 적층판을 리어 어시스트암(100)의 형태로 절단한 후 밀폐 금형(20)에서 고온고압으로 성형됨에 따라 치밀한 조직으로 제작된다. 이때, 복수의 복합소재시트(110)의 섬유(122)에 함침된 강화플라스틱이 용융 및 혼합되면서 일체로 형성되므로, 복합재 인서트부(120)의 강성이 현저히 증가될 수 있다.
복합재 인서트부(120)에는 강화플라스틱이 인서트 사출될 때에 강화플라스틱이 통과하도록 복수의 통공부(122)가 형성된다. 따라서, 복합재 인서트부(120)의 양측에 사출 성형되는 강화플라스틱 부분이 통공부(122)에 의해 연결되므로, 복합재 인서트부(120)와 프로텍터부(130)의 접합력이 보다 긴밀하게 유지될 수 있다.
복합재 인서트부(120)의 길이방향 양측에는 부시홀부(123)가 형성되고, 부시홀부(123)의 둘레에는 환형의 압입 플랜지부(124)가 형성된다. 또한, 복합재 인서트부(120)의 폭방향 양측에는 사이드 플랜지부(125)가 각각 형성된다. 사이드 플랜지부(125)는 복합재 인서트부(120)의 길이방향을 따라 형성된다. 사이드 플랜지부(125)는 압입 플랜지부(124)와 반대방향으로 돌출되게 형성된다.
프로텍터부(130)는 복합재 인서트부(120)에 강화플라스틱이 인서트 사출됨에 따라 형성된다. 프로텍터부(130)는 복합재 인서트부(120)의 외측면 전체에 성형된다. 복합재 인서트부(120)와 프로텍터부(130)가 모두 강화플라스틱 소재로 형성되므로, 복합재 인서트부(120)와 프로텍터부(130)가 긴밀하게 접합 및 일체화될 수 있다. 또한, 복합재 인서트부(120)와 프로텍터부(130)의 냉각시 복합재 인서트부(120)와 프로텍터부(130)의 수축률이 거의 동일하므로, 복합재 인서트부(120)와 프로텍터부(130)의 접합면이 들뜨는 것을 방지할 수 있다.
프로텍터부(130)는 밀폐 금형(20)에서 복합재 인서트부(120)에 핫프레스 사출된다. 이때, 프로텍터부(130)와 복합재 인서트부(120)가 강화플라스틱 소재에 의해 일체로 형성되므로, 복합재 인서트부(120)와 프로텍터부(130)의 접합력이 현저히 증가될 수 있다.
또한, 복합재 인서트부(120)에 압입 플랜지부(124)와 사이드 플랜지부(125)가 형성되므로, 복합재 인서트부(120)와 프로텍터부(130)의 접합 강도가 현저히 증가될 수 있다.
복합재 인서트부(120)의 외측면에 프로텍터부(130)가 핫프레스 사출 성형되므로, 리어 어시스트암(100)을 경량화시키면서도 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 복합재 인서트부(120)와 프로텍터부(130)와 일체로 형성되므로, 부품수와 조립공수를 감소시킬 수 있다. 또한, 복합재 인서트부(120)와 프로텍터부(130)가 강화플라스틱 소재로 형성되므로, 내부식성과 내화학성을 향상시킬 수 있다.
프로텍터부(130)의 외측면에는 복수의 보강리브(131)와 단차부(132)가 형성된다. 따라서, 리어 어시스트암(100)의 강성을 보강할 수 있다. 복수의 보강리브(131)와 단차부(132)는 다양한 형태로 형성될 수 있다.
부시(140)는 복합재 인서트부(120)의 길이방향 양측에 압입된다. 부시(140)는 압입 플랜지부(124)의 내부에 압입된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 리어 어시스트암의 제조방법에 관해 설명하기로 한다.
도 10을 참조하면, 복수의 복합소재시트(110)를 적층한다(S11). 복수의 복합소재시트(110)에는 직조된 섬유(122)에 탄소섬유(122) 강화플라스틱나 유리섬유(122) 강화플라스틱이 함침된다.
적층된 복수의 복합소재시트(110)를 핫프레스 성형하여 복합재 인서트부(120)를 제작한다(S12). 핫프레스 성형장치(10)는 하부 금형(11)과 상부 금형(15)을 포함한다. 상부 금형(15)이 하강됨에 따라 복합소재시트(110)를 핫프레스 성형하여 복합재 인서트부(120)를 제작한다.
복합재 인서트부(120)는 섬유직조방향이 다른 복수의 복합소재시트(110)를 핫프레스 가공하여 형성한다. 예를 들면, 복수의 복합소재시트(110)는 섬유(122)가 한방향으로 나란하게 직조되는 일방향 복합소재시트(110a)와, 섬유(122)가 직교방향이나 사선방향으로 직조되는 다방향 복합소재시트(110b)가 적어도 하나 이상씩 적층된다. 일방향 복합소재시트(110a)는 섬유(122)가 일방향으로 직조됨에 따라 일방향 강성이 향상되고, 다방향 복합소재시트(110b)는 섬유(122)가 다방향으로 직조됨에 따라 다방향으로 강성이 향상된다.
이러한 복합소재시트(110)는 리어 어시스트암(100)의 요구 사양이나 필요 강성에 따라 적절한 직조 형태 및 적층 개수로 적층될 수 있다. 복수의 복합소재시트(110)의 섬유직조방향이 서로 다른 방향으로 배치되므로, 복합재 인서트부(120)의 강성을 증가시키면서도 무게를 감소시킬 수 있다.
밀폐 금형(20)은 고정 금형(21)과 이동 금형(25)을 포함한다. 고정 금형(21)에는 용융된 강화플라스틱을 고정 금형(21)과 이동 금형(25) 사이의 고압챔버(미도시)에 공급하도록 공급유로부(22)가 형성된다.
복합재 인서트부(120)는 복수의 복합소재시트(110)의 적층판을 리어 어시스트암(100)의 형태로 절단한 후 밀폐 금형(20)에서 고온고압으로 성형됨에 따라 치밀한 조직으로 제작된다. 이때, 복수의 복합소재시트(110)의 섬유(122)에 함침된 강화플라스틱이 용융 및 혼합되면서 일체로 형성되므로, 복합재 인서트부(120)의 강성이 현저히 증가될 수 있다.
복합재 인서트부(120)에는 강화플라스틱이 인서트 사출될 때에 강화플라스틱이 통과하도록 복수의 통공부(122)가 형성된다. 따라서, 복합재 인서트부(120)의 양측에 사출 성형되는 강화플라스틱 부분이 통공부(122)에 의해 연결되므로, 복합재 인서트부(120)와 프로텍터부(130)의 접합력이 보다 긴밀하게 유지될 수 있다.
복합재 인서트부(120)를 가열로에서 가열한다(S13). 이때, 복합재 인서트부(120)의 가열 온도는 복합소재시트(110)의 종류에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
복합재 인서트부(120)에 강화플라스틱을 인서트 사출함에 따라 프로텍터부(130)를 형성한다(S14). 프로텍터부(130)는 복합재 인서트부(120)의 외측면 전체에 성형된다. 복합재 인서트부(120)와 프로텍터부(130)가 모두 강화플라스틱 소재로 형성되므로, 복합재 인서트부(120)와 프로텍터부(130)가 긴밀하게 접합 및 일체화될 수 있다. 또한, 복합재 인서트부(120)가 가열로에서 가열된 상태에서 인서트 사출되므로, 복합재 인서트부(120)의 표면에서 연성이 증가됨에 따라 강화플라스틱과 복합재 인서트부(120)의 접합력이 보다 향상될 수 있다. 또한, 복합재 인서트부(120)와 프로텍터부(130)의 냉각시 복합재 인서트부(120)와 프로텍터부(130)의 수축률이 거의 동일하므로, 복합재 인서트부(120)와 프로텍터부(130)의 접합면이 들뜨는 것을 방지할 수 있다.
프로텍터부(130)는 밀폐 금형(20)에서 복합재 인서트부(120)에 핫프레스 사출된다. 이때, 프로텍터부(130)와 강화플라스틱이 일체로 형성되므로, 복합재 인서트부(120)와 프로텍터부(130)의 접합력이 현저히 증가될 수 있다.
또한, 복합재 인서트부(120)에 압입 플랜지부(124)와 사이드 플랜지부(125)가 형성되므로, 복합재 인서트부(120)와 프로텍터부(130)의 접합 강도가 현저히 증가될 수 있다.
복합재 인서트부(120)의 외측면에 프로텍터부(130)가 핫프레스 사출 성형되므로, 리어 어시스트암(100)을 경량화시키면서도 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 복합재 인서트부(120)와 프로텍터부(130)와 일체로 형성되므로, 부품수와 조립공수를 감소시킬 수 있다. 또한, 복합재 인서트부(120)와 프로텍터부(130)가 강화플라스틱 소재로 형성되므로, 내부식성과 내화학성을 향상시킬 수 있다.
복합재 인서트부(120)의 길이방향 양측에 부시(140)를 압입한다(S15). 부시(140)는 복합재 인서트부(120)의 길이방향 양측에 압입된다. 부시(140)는 압입 플랜지부(124)의 내부에 압입된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
110: 핫프레스 성형장치 11: 하부 금형
15: 상부 금형 20: 밀폐 금형
21: 고정 금형 22: 공급유로부
25: 이동 금형 100: 리어 어시스트암
110: 복합소재시트 110a: 일방향 복합소재시트
110b: 다방향 복합소재시트 112: 섬유
120: 복합재 인서트부 122: 통공부
123: 부시홀부 124: 압입 플랜지부
125: 사이드 플랜지부 130: 프로텍터부
131: 보강리브 132: 단차부
140: 부시

Claims (10)

  1. 적층된 복수의 복합소재시트를 핫프레스 성형함에 의해 형성되는 복합재 인서트부;
    상기 복합재 인서트부에 강화플라스틱이 인서트 사출됨에 따라 형성되는 프로텍터부; 및
    상기 복합재 인서트부의 양측에 압입되는 부시를 포함하고,
    상기 복합재 인서트부는 밀폐 금형에서 핫프레스 성형되고,
    상기 프로텍터부는 상기 밀폐 금형에서 상기 복합재 인서트부에 핫프레스 사출되고,
    상기 프로텍터부는,
    외측면으로 돌출 형성되는 복수의 보강리브; 및
    상기 보강리브에서 단차지게 형성되는 단차부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리어 어시스트암.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복합재 인서트부는 섬유직조방향이 다른 복수의 복합소재시트를 핫프레스 가공하여 형성하는 것을 특징으로 하는 리어 어시스트암.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복합재 인서트부에는 상기 강화플라스틱이 인서트 사출될 때에 상기 강화플라스틱이 통과하도록 복수의 통공부가 형성되는 것을 특징으로 하는 리어 어시스트암.
  5. 삭제
  6. 복수의 복합소재시트를 적층하는 단계;
    적층된 복수의 상기 복합소재시트를 핫프레스 성형하여 복합재 인서트부를 제작하는 단계;
    상기 복합재 인서트부를 가열로에서 가열하는 단계;
    상기 복합재 인서트부에 강화플라스틱을 인서트 사출함에 따라 프로텍터부를 형성하는 단계; 및
    상기 복합재 인서트부에 부시를 압입하는 단계를 포함하고,
    적층된 복수의 상기 복합소재시트를 핫프레스 성형하여 상기 복합재 인서트부를 제작하는 단계에서는,
    상기 복합소재시트가 밀폐 금형에서 핫프레스 성형됨에 따라 상기 복합재 인서트부가 제작되고,
    상기 복합재 인서트부에 상기 강화플라스틱을 인서트 사출함에 따라 상기 프로텍터부를 형성하는 단계에서는,
    상기 강화플라스틱이 상기 밀폐 금형에서 상기 복합재 인서트부에 핫프레스 사출됨에 의해 상기 프로텍터부가 형성되고,
    상기 프로텍터부에는, 외측면으로 복수의 보강리브가 돌출 형성되고, 보강리브에서 단차지게 단차부가 형성되는 것을 특징으로 하는 리어 어시스트암의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    복수의 복합소재시트를 적층하는 단계에서는,
    섬유직조방향이 다른 복수의 상기 복합소재시트를 적층하는 것을 특징으로 하는 리어 어시스트암의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 복합재 인서트부에는 상기 강화플라스틱이 인서트 사출될 때에 상기 강화플라스틱이 통과하도록 복수의 통공부가 형성되는 것을 특징으로 하는 리어 어시스트암의 제조방법.
  10. 삭제
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