KR102446931B1

KR102446931B1 - 소음저감 중공부 형성 및 플로우 포밍을 위한 수평 형상 롤러 및 이를 이용한 차량용 휠 제조 방법

Info

Publication number: KR102446931B1
Application number: KR1020200057059A
Authority: KR
Inventors: 김영식; 박병옥; 강민아; 이수연
Original assignee: 핸즈코퍼레이션 주식회사
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2020-05-13
Publication date: 2022-09-23
Also published as: KR20210065020A; KR102446931B9

Abstract

소음저감 중공부 형성 및 플로우 포밍을 위한 수평 형상 롤러 및 이를 이용한 차량용 휠 제조 방법을 개시한다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 차량용 휠을 플로우 포밍(flow forming)하기 위한 롤러로서, 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 구성된 회전 바디; 및 회전 바디의 외주면으로부터 회전축의 반경방향으로 돌출되는 가공 돌기로서, 휠의 림부를 플로우 포밍하도록 구성된 가공 돌기를 포함하되, 가공 돌기의 적어도 일부는 휠의 축방향에 수직한 수평 절곡면(horizontal bending surface)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 형상 롤러를 제공한다.

Description

소음저감 중공부 형성 및 플로우 포밍을 위한 수평 형상 롤러 및 이를 이용한 차량용 휠 제조 방법{Horizontal Roller for Noise Reduction Hollow Portion Formation and Flow Forming and Manufacturing Method Using the Same}

본 개시는 소음저감 중공부 형성 및 플로우 포밍을 위한 수평 형상 롤러 및 이를 이용한 차량용 휠 제조 방법에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

일반적으로, 차량용 휠은, 그 구조에 따라, 원피스(One piece), 투피스(Two piece), 및 쓰리피스(Three piece) 휠로 구분될 수 있다.

원피스 휠은, 림(Rim)과 디스크(Disc)를 한 덩어리로 몰드를 통해 주조하여 제조된다. 원피스 휠은 제조가 용이하고 강성을 확보하기 쉬워서 품질의 편차가 적은 장점이 있다.

투피스 휠은 림과 디스크를 따로 만들거나, 아우터 림(Outer Rim)만을 따로 만들어 용접 또는 볼트로 고정 결합하여 제조된다. 투피스 휠은, 일부 구성을 분리하여 제조하기 때문에, 각각의 부분에 여러 가지 소재와 제조 방법을 적용할 수 있다. 따라서, 투피스 휠은 다양한 디자인과 경량화가 가능하다.

쓰리피스 휠은 아우터 림, 이너 림(Inner Rim), 디스크를 각각 따로 만들어서 볼트로 체결, 조립하여 제조된다. 쓰리피스 휠은, 조립방법에 따라 샌드위치 타입, 오버핸드 타입, 언더핸드 타입 등으로 나뉘어질 수 있다. 쓰리피스 휠은 림이나 디스크의 교체가 가능하므로 많은 차종에 장착할 수 있으며 세련되고 다양한 디자인과 경량화가 가능하다.

그러나, 투피스 휠 및 쓰리피스 휠은 림부, 디스크부 등을 별도로 제작한 후, 별도로 제작된 구성을 이어 붙여야 하므로, 원피스 휠과 비교하여, 제조 공정상의 단점이 있다.

한편, 종래의 투피스 휠 및 쓰리피스 휠은, 디스크부와 림부 사이에 플랜지부 중공부를 형성하여, 그 중공부가 공명기 기능을 수행하도록 하는 기술이 개시되어 있다.

한편, 종래의 차량용 휠 제조 공정에 있어서, 이러한 중공부를 형성하기 위한 가플랜지 절곡 공정 및 림부의 플로우 포밍(flow forming) 공정은 서로 다른 롤러를 가지고 이루어졌다. 이에 따라, 차량용 휠의 제조에 소요되는 시간이 길어지고 공수가 늘어나서 차량용 휠의 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

이에, 본 개시는 플로우 포밍을 수행하고, 아울러, 소음저감 중공부를 형성할 수 있는 수평 형상 롤러를 제공하는 데 주된 목적이 있다.

본 개시의 일 실시예에 의하면, 차량용 휠을 플로우 포밍(flow forming)하기 위한 롤러로서, 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 구성된 회전 바디; 및 회전 바디의 외주면으로부터 회전축의 반경방향으로 돌출되는 가공 돌기로서, 휠의 림부를 플로우 포밍하도록 구성된 가공 돌기를 포함하되, 가공 돌기의 적어도 일부는 휠의 축방향에 수직한 수평 절곡면(horizontal bending surface)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 형상 롤러를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 수평 형상 롤러를 통해 소음저감을 위한 중공부 형성 및 플로우 포밍을 모두 수행할 수 있으며, 이를 통해, 차량용 휠의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 소음 저감을 위한 중공 구조를 가지는 원피스 휠을 제조하는 방법에 대한 설명도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 소음 저감을 위한 중공 구조를 가지는 원피스 휠을 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 림부 플로우 포밍 단계를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 마찰교반접합단계를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 수평 형상 롤러의 측단면도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 수평 형상 롤러를 이용한 차량용 휠 제조 과정을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 수평 형상 롤러의 측면도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 수평 형상 롤러를 이용한 차량용 휠 제조 과정을 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 수평 형상 롤러를 이용한 차량용 휠 제조 방법의 순서도이다.

이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 개시에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 소음 저감을 위한 중공 구조를 가지는 원피스 휠을 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.

도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 중공부 형성단계(S20)를 도시한 단면도이다.

도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 림부 플로우 포밍 단계(S30)를 도시한 단면도이다.

도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 마찰교반 접합단계를 도시한 단면도이다.

본 개시는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 일체형 주물제작단계(S10), 중공부 형성단계(S20), 중공부 형성 단계(S20), 림부 플로우 포밍 단계(S30)와, 마찰교반 접합단계(S40)와, 공명홀 형성단계(S50)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

첫째, 일체형 주물제작단계(S10)는, 중력주조공법을 통해, 일체형 주물을 생성하는 단계이다. 일체형 주물은 디스크부(10), 림부(20), 및 림부(20)의 반경방향으로 돌출된 가플랜지(26)를 포함할 수 있다.

디스크부(10)는 차량의 차체에 결합되는 허브(11) 및 허브(11)의 반경방향으로 이격된 플랜지(15) 및 허브(11)와 플랜지(15)를 연결하는 스포크(13)를 포함할 수 있다.

스포크(13)는 허브(11)의 원주방향을 따라 등 간격으로 배치될 수 있으나 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.

림부(20)의 구성된 가플랜지(26)는 플로우 포밍 공정에서 절곡될 수 있으며, 이를 통해, 중공부(30)를 형성할 수 있다.

일체형 주물은 저압주조법 도는 중력주조법을 통해 제조되는 것이 바람직하다.

구체적으로, 저압주조법은, 가스체를 통해 용탕면에 비교적 작은 압력(0.05~0.8kg/cm2)을 가하여, 급탕관을 통하여 중력 방향과 반대방향으로 쇳물을 밀어올려 그 쇳물을 급탕관 위에 밀착 형성된 주형에 주탕하는 주조공법이다.

저압주조법으로 일체형 주물을 제작할 경우, 그 일체형 주물은 비교적 주름이 적으며, 슬래그(slag)의 혼입이 없어 치밀하고 미려한 외형을 가질 수 있다는 장점이 있다.

중력주조법은, 용탕 주입시, 금형을 90도 틸팅(tilting)하여 중력 방향으로 용탕을 주입하고, 이를 통해, 주물을 만드는 주조공법이다.

중력주조법으로 일체형 주물을 제작할 경우, 지향성 응고 설계가 가능하여 휠 스포크 배면부의 경량 설계 방안을 보다 용이하게 적용할 수 있고, 이를 통해, 휠의 경량화에 유리한 장점이 있다.

또한, 중력주조법을 이용할 경우, 디스크부의 빠른 냉각을 통해 주물의 기계적 성질을 향상시켜 고내구의 주물제작이 가능하다는 장점이 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 중공 구조를 가지는 원피스 휠 제조방법은 디스크부(10) 및 림부(20)가 일체형으로 제작되는 일체형 주조물을 이용하는 점에 기술적 특징이 있다.

이러한 일체형 주조물은, 2피스 내지 3피스 중공휠 제조 공정과 대비하여, 주조공정, 가공공정, 접합공정 등을 생략 내지 간소화할 수 있으며, 이로써, 제조비용을 낮추고 제조시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 공정단순화를 통해, 불량율을 감소시킬 수 있는 효과도 있다.

한편, 일체형 주물을 제조에서 사용되는 금형은 상부 금형, 하부 금형, 및 사이드 금형을 포함할 수 있다. 이 경우, 사이드 금형은 90도를 간격으로 이격된 4개의 슬라이드 사이드를 포함할 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.

둘째, 중공부 형성단계(S20)는 일체형 주물의 림부의 반경방향으로 돌출된 가플랜지(26)를 절곡하여 절곡부(28)를 형성하고, 디스크부(10)의 일측과 절곡부(28)를 통해 중공부(30)를 형성하는 단계이다.

구체적으로, 일체형 주물을 주조기로부터 분리한 이후, 수평 형상 롤러(도 5의60)를 이용하여, 플로우 포밍을 통해 가플랜지(26)를 절곡하여 중공부 및 절곡부(28)를 형성할 수 있다.

셋째, 림부 플로우 포밍 단계(S30)는 주물 제작이 완료된 일체형 주물의 림부(20)의 형상가공과 더불어, 림부(20)의 강도를 더욱 증진시키기 위해 수행하는 단계이다.

이러한 림부의 플로우 포밍은, 중공부의 형상을 가공한 이후에 이루어지는 것이 바람직하지만 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 림부의 플로우 포밍 이후에 중공부 형성을 위한 플로우 포밍이 수행될 수도 있다.

상술한 단계(S20, S30)에서의 플로우 포밍은, 맨드릴과, 회전 가압척, 및 스프닝 롤러 등을 이용하여 림부(20)를 연속적으로 포밍하는 공지된 방법이 사용될 수 있다.

한편, 본 개시의 일 실시예에 따른 휠 제조 방법은, 수평 절곡면(도 5의 642)을 가지는 가공 돌기(도 5의 64)를 포함하는 수평 형상 롤러(도 5의 60)를 이용하여, 중공부 및 절곡부(28) 형성과 림부의 플로우 포밍 모두를 수행하는 것에 기술적 특징이 있다. 이와 관련된 상세한 설명은 도 5 및 도 6과 관련하여 기술된다.

한편, 상술한 플로우 포밍 단계(S20, S30) 이전에, 플로우 포밍이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록, 플로우 포밍이 이루어지는 영역을 예열하는 공정이 수행될 수 있다.

또한, 림부(20)의 내측면 치수를 정밀하게 하기 위해, 림부(20)의 내측면을 예비 가공하는 공정이 수행될 수 있다.

넷째, 마찰교반 접합단계(S40)는 가플랜지(26)의 절곡을 통하여 중공부(30)가 형성되도록 한 후, 서로 밀착되어 접하고 있는 디스크부(10)와 절곡부(28)의 외주를 마찰교반접합공구(50)를 이용하여 각각 마찰교반접합할 수 있다.

구체적으로, 절곡부(28)의 일단이 디스크부(10)의 일측에 접합되도록 마찰교반접합할 수 있다.

마찰교반접합공구(50)는 회전 작동하는 접합툴(51) 및 접합툴(51)의 중심에 결합되어 하측으로 돌출 형성되는 승강핀(55)으로 구성되는 것이 바람직하다. 승강핀(55)은 통상의 실린더(미도시)를 통해 승하강 동작하도록 구성될 수 있다.

디스크부(10)의 일측과 절곡부(28) 일단 사이의 마찰교반 접합을 위해, 고속으로 회전하는 접합툴(51)을 이동시켜 승강핀(55)의 끝단을 디스크부(10)와 절곡부(28)를 접합시킬 접합면에 강제 밀착시킬 수 있다.

이 경우, 접합툴(51)에 결합된 승강핀(55)이 접합면에 삽입된 상태로 회동하게 되며, 접합면에서, 마찰열에 의한 재료의 소성유동이 일어나면서 디스크부(10)와 절곡부(28)의 고상접합이 이루어진다.

이후, 디스크부(10)와 절곡부(28)의 회전에 따라, 마찰교반접합공구(50)에 의한 접합은 접합계면을 따라 자동으로 이루어질 수 있다.

디스크부(10)와 절곡부(28)가 360도 회전하는 지점에서 마찰교반이 완료될 수 있다. 이때, 승강핀(55)의 상승 동작을 통해, 마찰교반이 완료되는 지점에서 승강핀(55)(20)을 접합면으로부터 이격시킬 수 있다.

이를 통해, 디스크부(10)와 절곡부(28)가 서로 접합되는 접합면에 엔드홀이 형성되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라, 열에 의한 영향부가 최소화되어 휠의 내구 신뢰성이 확보되는 효과가 있다.

더불어, 마찰교반 접합단계(S40)를 이룬 다음에는, 제작된 휠을 차체에 결합하기 위한 러그홀(미도시) 형성, 열처리, 도장 및 검사를 수행할 수 있다.

열처리, 도장 및 검사의 각 단계 사이에는, 디스크부(10)의 전면을 가공하는 작업이 추가로 수행될 수도 있다.

다섯째, 공명홀 형성단계(S50)는, 제조되는 휠의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 즉, 로드 노이즈 개선을 위해, 림부(20)의 접합부(27)에 공명홀(29)을 복수로 관통 형성하는 단계이다.

공명홀(29)은, 중공부(30)의 체적을 조절하여 넓은 범위의 공명 주파수 대역에서 소음 저감 효과를 얻을 수 있도록, 다양한 개수로 형성될 수 있다.

예를 들어, 공명홀(29)은 4개가 등 간격으로 형성될 수 있다. 중공부에 형성되는 4개의 공명홀(29)은, 우수한 소음 저감 효과를 얻을 수 있도록, 각각의 중공부(30)의 중간 지점에 1개씩 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 공명홀(29)이 4개인 경우, 중공부(30)는 림부(20)의 원주방향을 따라 4분할된 형상을 가지고, 각 중공부(30)가 하나의 공명홀(29)을 가지도록 구성될 수 있다.

림부(20)는 중공부(30)와 이웃하는 중공부(30)의 경계를 구획하는 구획돌부(미도시)를 포함할 수 있다. 구획돌부는 접합부(27)에 밀착되어 용이하게 중공부(30)를 구획할 수 있다.

중공부(30)를 복수 개로 형성하기 위한 구획돌부는, 구획돌부에 의해 구획된 각각의 중공부(30)가 서로 다른 체적을 가지도록 연결부(17)의 외주에 서로 다른 간격으로 배치되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 각각의 중공부(30)는 서로 다른 체적을 가짐으로써 서로 다른 공명 주파수를 가질 수 있고, 이에 따라, 보다 넓은 공명 주파수 대역에서 소음의 저감 효과를 거둘 수 있다.

공명홀 형성단계(S50)를 통해, 중공부(30) 및 공명홀(29)은 하나의 헬름홀츠 공명기로서 기능할 수 있다. 이로써, 본 개시에 따른 중공 구조를 가지는 원피스 휠은, 소음 저감을 위한 별도의 장치를 구비하지 않고도, 로드 노이즈를 효과적으로 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1에서는 마찰교반 접합단계(S40) 이후에 공명홀 형성단계(S50)를 수행하는 것으로 도시되어 있으나 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 마찰교반 접합단계(S40)는 공명홀 형성단계(S50) 이후에 수행될 수도 있다.

본 개시에 따른 중공 구조를 가지는 원피스 휠 제조방법, 종래의 레이저 용접 방식이 아닌, 마찰교반접합 방식을 채용하므로, 디스크부(10)와 림부(20) 사이의 용접부에 열영향이 최소화되며, 이에 따라, 용접부의 내구신뢰성이 확보되는 장점이 있다.

도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 수평 형상 롤러(60)의 측면도이다.

도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 수평 형상 롤러(60)를 이용한 차량용 휠 제조 과정을 나타낸 예시도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 수평 형상 롤러(60)는 회전 바디(62) 및 가공 돌기(64)를 포함할 수 있다.

회전 바디(62)는 회전축(ax1)을 중심으로 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 수평 형상 롤러(60)는, 회전 바디(62)는 고속으로 회전하는 상태에서, 가공 돌기(62)를 휠에 접근시킴으로써, 중공부 형성 및 플로우 포밍을 수행할 수 있다.

회전축(ax1)은 휠의 축방향에 대해 경사를 가질 수 있다. 바람직하게는, 회전축(ax1)과 휠의 축방향이 이루는 각도는 15 내지 25도일 수 있다. 그러나 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.

본 개시의 일 실시예에 따른 수평 형상 롤러(60)의 회전축(ax1)은 휠의 축방향에 대해 경사를 가지도록 구성함으로써, 림부(20)의 플로우 포밍시, 수평 형상 롤러(60), 구체적으로, 가공 팁(644)에 가해지는 부하를 감소시킬 수 있다.

림부(20)는 상부에서 하부로 갈수록 직경이 커지는 형상을 가질 수 있다. 이러한 림부(20)의 형상을 형성할 때, 스프닝 롤러가 휠의 축방향과 평행한 회전축을 중심으로 회전하도록 구성하는 경우, 림부(20)의 표면과 스프닝 롤러의 가공 팁이 이루는 각도가 작아지게 되어, 가공 팁에 걸리는 부하가 커질 수 있다.

그러한 측면에서, 본 개시의 일 실시예에 따른 수평 형상 롤러(60)는 회전축(ax1)이 휠의 축방향에 대하여 경사를 가지도록 구성함으로써, 림부(20)의 표면과 가공 팁이 이루는 각도가 커지게 할 수 있으며, 이로써, 가공 팁(644)에 걸리는 부하를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

회전 바디(62)는 휠의 축방향과 평행한 방향 및 휠의 축방향과 수직한 방향을 따라 이동 가능할 수 있다. 즉, 회전 바디(62)는 휠을 기준으로 수직방향 내지 수평방향으로 이동할 수 있다.

구체적으로, 회전 바디(62)는 프레임(72)에 고정될 수 있다. 프레임(72)은 휠을 기준으로 수직방향 내지 수평방향으로 이동할 수 있다. 따라서, 프레임(72)의 움직임을 통해, 수평 형상 롤러(60)는 수직방향 내지 수평방향으로 이동할 수 있으다.

이를 통해, 수평 형상 롤러(60)는 자유롭게 휠에 접근하거나 휠로부터 멀어질 수 있으며, 중공부(30)를 형성하거나 림부(20)를 플로우 포밍할 수 있다.

가공 돌기(64)는 회전 바디(62)의 외주면으로부터 회전축(ax1)의 반경방향으로 돌출될 수 있다.

회전 바디(62)가 고속 회전하는 상태에서, 가공 돌기(64)는 가플랜지(26)에 접촉할 수 있으며, 이를 통해, 중공부(30)를 형성할 수 있다. 또한, 회전 바디(62)가 고속 회전하는 상태에서, 가공 돌기(64)는 휠의 림부(20)에 접촉할 수 있으며, 이를 통해, 림부(20)를 플로우 포밍할 수 있다.

가공 돌기(64)의 적어도 일부는 휠의 축방향에 실질적으로 수직한 수평 절곡면 (horizontal bending surface, 642)을 포함할 수 있다. 수평 절곡면(642)은 가공 돌기(64)의 상면에 형성될 수 있다.

수평 절곡면(642)은 가플랜지(26)의 적어도 일부를 절곡하여 절곡부(28)를 형성하도록 구성될 수 있다. 절곡부(28)의 적어도 일부와 디스크부(10)의 적어도 일부는 소음 저감을 위한 중공부(30)를 정의하도록 구성될 수 있다.

수평 절곡면(642)이 휠의 축방향에 대해 실질적으로 수직한 면을 가지므로, 수평 형상 롤러(60)가 수직이동을 통해 가플랜지(26)의 하부로부터 가플랜지(26)를 상향 가압하는 경우, 가플랜지(26)는 실질적으로 휠의 축방향과 평행한 방향으로 가압될 수 있다.

따라서 본 개시의 일 실시예에 따른 수평 형상 롤러(60)가 다소 경사를 가진 회전축(ax1)을 중심으로 회전함에도 불구하고, 가플랜지(26)는, 휠의 축방향과 평행한 방향으로 가압됨으로써, 손쉽게 절곡되어, 중공부(30)를 형성할 수 있다.

가공 돌기(64)는 가공 돌기(64)의 일단에 형성된 가공 팁(644)을 포함할 수 있으며, 가공 팁(644)은 라운드진 형상을 가질 수 있다.

가공 팁(644)이 라운드진 형상을 가짐으로써, 가공 팁(644)과 림부(20) 사이의 접촉 면적을 넓힐 수 있으며, 이를 통해, 플로우 포밍시 가공 팁(644)에 가해지는 부하를 효과적으로 감소시킬 수 있다.

한편, 수평 형상 롤러(60)는 제1롤러(60A), 제2롤러(60B), 및 제3(60C)롤러를 포함할 수 있다. 제1롤러, 제2롤러, 및 제3롤러는 휠의 원주방향을 따라 등 간격으로 배치될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 수평 형상 롤러(60)는 세 개의 롤러(60A, 60B, 60C)를 이용하여 플로우 포밍을 함으로써, 단일 롤러를 이용하는 경우와 비교하여, 림부(20)에 가해지는 충격을 감소시킬 수 있으며, 이로써, 림부(20)의 파손 발생을 최소화하는 효과가 있다.

도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 수평 형상 롤러(60)를 이용한 차량용 휠 제조 방법의 순서도이다.

도 7을 참조하면, 우선, 수평 형상 롤러(60)는 림부(20)와 인접하도록 배치될 수 있다(S71).

이후, 수평 형상 롤러(60)는, 가공 돌기(64)가 가플랜지(26)에 접근하도록 이동할 수 있다(S72). 구체적으로, 수평 형상 롤러(60)는, 휠의 축방향을 따라, 아래에서 위로 이동할 수 있다.

이후, 가공 돌기(64)의 수평 절곡면(642)은 가플랜지(26)의 적어도 일부를 가압함으로써 가플랜지(26)의 적어도 일부를 절곡할 수 있으며, 이를 통해, 절곡부(28)를 형성할 수 있다(S73).

이후, 수평 형상 롤러(60)는, 가공 돌기(64)가 림부(20)에 접근하도록 이동할 수 있다. 구체적으로, 수평 형상 롤러(60)는 위에서 아래로 이동하면서 림부(20)를 향해 이동할 수 있다(S74).

이후, 림부(20)는, 가공 돌기(64)의 가공 팁(644)에 의해, 플로우 포밍될 수 있다(S75).

본 개시의 일 실시예에 따른 수평 형상 롤러(60)는, 그 회전축(ax1)이 휠의 축방향과 경사를 가지도록 구성함으로써 림부(20)를 플로우 포밍할 수 있으며, 동시에, 가공 돌기(64)가 휠의 축방향과 평행한 수평 절곡면(642)를 포함하도록 구성함으로써 가플랜지(26)를 절곡할 수 있도록 구성한 것에 기술적 특징이 있다.

따라서, 본 개시의 일 실시예에 따른 수평 형상 롤러(60)를 이용한 차량용 휠의 제조 방법은, 하나의 부재(수평 형상 롤러)를 통해, 중공부 형성 및 플로우 포밍을 수행할 수 있으며, 이로써, 그 생산성이 형상될 수 있는 효과가 있다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 디스크부 11: 허브
13: 스포크 15: 플랜지
17: 연결부 20: 림부
26: 가플랜지 27: 접합부
28: 절곡부 29: 공명홀
30: 중공부 50: 마찰교반접합공구
60: 수평 형상 롤러 62: 회전 바디
72: 프레임 64: 가공 돌기
642: 수평 절곡면 644: 가공 팁
ax1: 회전축

Claims

차량용 휠을 플로우 포밍(flow forming)하기 위한 롤러로서,
회전축을 중심으로 회전 가능하도록 구성된 회전 바디;
상기 회전 바디의 외주면으로부터 상기 회전축의 반경방향으로 돌출되는 가공 돌기로서, 상기 휠의 림부를 플로우 포밍하도록 구성된 가공 돌기를 포함하되,
상기 휠은 디스크부 및 상기 디스크부의 일측으로부터 상기 휠의 축방향을 따라 연장되는 상기 림부를 포함하고,
상기 림부는 상기 림부의 외주면으로부터 상기 휠의 반경방향으로 돌출되는 가플랜지를 포함하고,
상기 가공 돌기의 적어도 일부는 상면에, 상기 가플랜지의 적어도 일부를 절곡하여 절곡부를 형성하도록 구성되는 수평 절곡면(horizontal bending surface)으로서, 상기 절곡부 형성 시 상기 휠의 축방향에 수직하도록 형성된 수평 절곡면을 포함하고,
상기 회전 바디는 상기 휠의 축방향과 평행한 방향 및 상기 휠의 축방향과 수직한 방향을 따라 이동 가능하고,
상기 회전축은 상기 디스크부 측을 향해 기울어지고,
상기 수평 절곡면의 일단은 상기 회전축과 수직한 방향으로 연장되도록 구성되어, 상기 가플랜지의 일면이 상기 수평 절곡면에 안착될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수평 형상 롤러.
삭제
제1항에 있어서,
상기 절곡부의 적어도 일부와 상기 디스크부의 적어도 일부는 소음 저감을 위한 중공부를 정의하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수평 형상 롤러.
삭제
제1항에 있어서,
상기 회전축과 상기 휠의 축방향이 이루는 각도는 15 내지 25도인 것을 특징으로 하는 수평 형상 롤러.
제1항에 있어서,
상기 가공 돌기는 상기 가공 돌기의 일단에 형성된 가공 팁을 포함하되,
상기 가공 팁은 라운드진 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 수평 형상 롤러.
삭제
제3항에 따른 수평 형상 롤러를 이용한 차량용 휠 제조 방법에 있어서,
상기 림부와 인접하도록 상기 수평 형상 롤러를 배치하는 단계;
상기 가공 돌기가 상기 가플랜지에 접근하도록 상기 수평 형상 롤러를 이동시키는 단계;
상기 수평 절곡면을 이용하여 상기 가플랜지의 적어도 일부를 절곡하여 상기 절곡부를 형성하는 단계;
상기 가공 돌기가 상기 림부에 접근하도록 상기 수평 형상 롤러를 이동시키는 단계; 및
상기 가공 돌기를 이용하여 상기 림부를 플로우 포밍하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 형상 롤러를 이용한 차량용 휠 제조 방법.
제8항에 있어서,
상기 수평 형상 롤러는 제1롤러, 제2롤러, 및 제3롤러를 포함하되,
상기 제1롤러, 상기 제2롤러, 및 제3롤러는 상기 휠의 원주방향을 따라 등 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 수평 형상 롤러를 이용한 차량용 휠 제조 방법.