KR20060115907A

KR20060115907A - 자동차용 얼로이 휠 제조 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20060115907A
Application number: KR1020067012894A
Authority: KR
Inventors: 로베르토 토시
Original assignee: 아이엠티 인터마토 에스피에이
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2006-11-10
Also published as: CN1894111A; WO2005051679A8; CN100450794C; IT1349275B1; ATE447496T1; EP1687153A1; ITMI20032340A1; US20070277377A1; WO2005051679A1; US7963028B2; DE602004023962D1; EP1687153B9; JP2007512520A; EP1687153B1

Abstract

본 발명은 모의 실험을 통해 불균형 감지를 위한 센서; 모의 매스와 각 상, 그리고 모의 매스의 좌표를 산출하기 위한 제어 유닛; 및 습득한 상기 좌표에 적합한 산출 제어부; 를 포함하는 가공 마무리 공정을 완성, 불균형을 검사, 결국에는 모의 매스를 제거하는데 적합한 마무리 공정을 완성하기 위한 절삭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 장치를 이용하여, 얼로이 휠의 균형을 잡는 얼로이 휠 제조 방법을 제공한다.

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절삭기, 산출 제어부, 불균형, 매스, 상

Description

자동차용 얼로이 휠 제조 방법 및 장치 {METHOD AND SYSTEM FOR PRODUCING ALLOY WHEELS FOR MOTOR VEHICLES}

본 발명은 얼로이 휠(alloy wheel) 제조 방법에 관한 것이다.

얼로이 휠은 승용차와 소형 및 중형 사이즈의 상업용 자동차를 설비하기 위한 자동차 산업에서의 사용이 증가하고 있고, 특히, 통상적인 방법에 의해 만들어진 휠에 비해 경량과 강성과 같은, 명확하게 우수한 기계적인 특성을 제공하며, 더욱이 자동차에 두드러지게 뛰어난 외관을 부여하므로 가치를 인정받는다.

얼로이 휠은 축을 제공하고 축을 둘러싸고 중심이 같게 위치하는 허브, 림을 포함하며, 중심부는 허브를 림으로 연결하는 기능을 가지고 각 휠에 독특한 특징을 부여하기 위해 상당히 많은 수의 모델로 만들어진다. 일반적으로, 중심부의 전술한 모델은, 다수의 스포크(spoke)로 연결된 허브 및 림에 따른 제1 군으로 분류되고, 천공 평면으로 연결된 허브 및 림에 따른 제2 군으로 분류된다. 더욱이, 얼로이 휠은 1 피스(one piece), 즉, 허브, 림, 그리고 중심부가 주조(鑄造) 내지 단조(鍛造)에 의해 습득된 1 피스(one piece)으로 형성되며, 일반적으로 두 개인 다 조각, 즉, 림 이외의 부분 역시 주조(鑄造) 내지 단조(鍛造)에 의해 독립적으로 만들어지는 동안, 허브, 림의 일부, 그리고 중심부가 주조(鑄造) 내지 단조(鍛造)에 의해 습득된 첫 번째 조각, 후에 첫 번째 조각과 결합되는 두 번째 조각으로 형성된다. 여러 개의 조각으로 형성된 얼로이 휠은 일반적으로 복합체(compound)로 정의된다.

양 쪽 모두의 경우, 미처리 휠이나 휠을 구성하는 부품을 만들기 위한 알루미늄 내지 마그네슘 얼로이 주조(鑄造)의 절차, 열 처리, 그리고 선반(旋盤)에 의한 첫 번째 및 두 번째 가공을 하기 위한 얼로이 휠의 실현이다. 주조(鑄造)의 대안으로써 휠은 단조(鍛造) 되었고, 그 뒤, 열처리 되었다. 가공 공정은, 타이어와의 완벽한 연결을 보장하기 위해 림을 따라, 그리고 자동차의 축 내지 세미-축 말미의 연결 위치 내의 허브에서 높은 허용범위와 함께 마무리 표면을 실현하는 기능을 가진다. 가공은 이전 공정에서 만들어진 버(burr)를 제거하고 부정확한 것들을 수정하는 기능도 가진다. 즉, 미처리 휠은, 마무리된 휠의 사용에 있어서 자신의 축 주변 회전 시 자동차로 진동을 전달하지 않도록 가능한 한 균형을 잡을 수 있는 방법으로 제거되어야 하는 중심을 벗어난 매스를 제공한다.

상기 결과는 자동차 산업에서 만족스럽게 받아들여졌으므로, 자동차 제조업자들은, 한편으로는 환경적인 이유를 위해 휠 균형 잡는데 사용된 리드 무게를 감소하게 했고, 다른 한편으로는 높은 수준의 편안함을 제공하게 했기 때문에, 현재 자동차 제조업자들은 높은 수준으로 얼로이 휠 균형을 잡는 것을 명확하게 요구하기 시작했다.

본 발명의 목적은 사실상 제조 비용의 증가 없이 주지된 방법으로 획득될 수 있는 균형잡힌 레벨보다 명확하게 우수한 얼로이 휠 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면 제조 방법은 얼로이 휠 제조를 위해 청구항 제1항에 따라 제공된다. 또한, 본 발명은 자동차용 얼로이 휠 제조 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 제조 장치는 얼로이 휠 제조를 위해 청구항 제15항에 따라 제공된다.

도 1은 경량 휠의 축소된 정면도;

도 2는 라인II-II에 따른 도 1의 휠의 단면도;

도 3은 도 2의 휠의 세부 확대도;

도 4는 도 1의 휠로부터 제거될 매스를 나타내는 개략도;

도 5는 본 발명이 참조하는 방법의 상을 요약한 블럭도;

도 6은 도 1의 휠을 가공하기 위해 본 발명에 따라 실현된 절삭기의 측면도;

도 7은 본 발명에 따라 변형된 도 6에 있는 기기의 세부 확대도;

도 8은 도 5를 변형한 블럭도.

도 1 및 도 2에 있어서, 참조부호 1은 금속 얼로이를 주조(鑄造) 또는 단조(鍛造)하고 이어서 열처리하고 가공하는, 잘 알려진 과정의 방법을 통해 습득한 실 질적으로 마무리된 휠 전부를 표시한다. 휠(1)은, 둘레에 중심 홀(4)과 함께 허브(3)를 확장한 축(2), 첨부된 도면에 미도시 된 가정용 타이어에 적합한 림(5), 그리고 도시된 실시예에서 상기 축(2) 둘레를 따라 균일하게 나뉘고 상기 허브(3)를 상기 림(5)으로 연결하는 일곱 개의 스포크(7)로 정의된 중심부(6)를 포함한다. 첨부된 도면에 도시된 실시예 내에서 참조부호는 일곱 개의 스포크(7)로 정의된 중심부(6)와 더불어 전부 1 피스(one piece)으로 만들어진 휠(1)로 된다; 물론 본 발명은 1 피스(one piece) 내지 복합체(compound)로 다양한 타입의 휠로 확장가능하며, , 다양한 타입의 중심부로 확장가능하다.

도 3에 더 바람직하게 도시된 바와 같이, 상기 림(5)은 첨부된 도면에 미도시된 타이어를 수용하기에 적합한 채널(11)의 경계를 정하는 벽(8)과 함께 두 개의 환형 모서리에 의해 측면으로 범위가 정해진 원통형 벽을 실질적으로 제공한다. 상기 벽(8)은 외측을 향하는 면을 나타내고 상기 휠(1)의 균형을 위해 조정이 이루어진다. 더욱이, (도 1 및 도 2) 상기 벽(8)은 첨부된 도면에 미도시된 상기 타이어의 밸브를 수용하는데 적합한 홀(13)에 의해 교차된다.

즉, 본 발명에 따른 방법은 불균형을 조정하며 불균형의 허용치를 검사하는 상에 의해 상기 휠(1)의 불균형을 결정하는 것을 의도한다. 만약 상기 불균형이 허용되는 범위 내로 하락하지 않는다면, 상기 방법은 가공에 의해 제거될 매스 및 매스를 제거하는 좌표를 산출한다.

도 5를 참고하면, 상기 산출 블럭(15)에서 불균형의 매스(M) 및 상(F)이 산출되는 동안, 상기 습득 블럭(14)에서는 불균형의 고유 신호가 습득된다. 상기 매스(M)는 상기 상(F)이 각의 참조부호(angular reference)인 반면, 상기 휠(1)의 표시의 결정된 포인트에 대하여 제거되어야 할 상기 매스(M)로부터 상기 휠(1)을 균형을 이루도록 제거될 매스를 나타낸다. 상기 블럭(16)에서, 결정된 포인트에 대응하는 (상기 휠(1) 위에 장착되는) 밸브의 매스(MV) 및 밸브의 상(FV)은 미도시된 메모리로부터 추출된다. 상기 블럭(17)에서, 휠(1)이 작동 조건일 때, 모의 실험은 상기 밸브가 휠(1) 위에 들어맞는 것과도 같이 불균형으로 완성되고, 제거될 모의 매스(MS) 및 관련된 모의 상(FS)이 산출된다. 상기 블럭(18)에서, 최대 허용 불균형의 M_max 값은 상기 메모리로부터 추출되고, 상기 블럭(19)에서 상기 매스(MS)가 M_max 값 이하인지 검사한다. 만약 이러한 조건이 갖춰지면, 블럭(20)에서는 휠(1)의 허용 신호(A)가 주어진다. 만약, 그와는 반대로, 상기 블럭(19)의 조건이 갖춰지지 않는다면, 상기 매스(MS)는 휠(1)로부터 제거될 필요가 있다. 이러한 목적을 위해 블럭(21)에 있는 메모리로부터 다음의 데이터들, 휠(1) 재료 고유의 무게(PR), 휠(1)의 형상(GR), 제거가 허용된 영역(ZL) 및 상기 매스(MS)를 제거하기 위해 선택된 가공의 타입(LT) 등이 추출된다.

상기 블럭(22)에서, 상기 형상(G)의 좌표(C)가 참조의 포인트에 대응하여 산출되는 동안, 매스(MS)의 제거될 형상(G)이 산출된다.

상기 휠(1) 위에서 시시한 가공을 피하기 위해서, 상기 휠(1)로부터 제거될 매스(MS) 형상의 실시예를 나타내는 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 매스(MS)의 형상(G)은 상대적으로 큰 각(α)을 따라 나뉘어진다. 상기 좌표(C)는 휠(1)로부터 매스(MS)를 제거하는 산출 제어부와 함께 절삭기로 전사된다.

상술한 방법은 실시예의 다른 가능성을 의도한다. 첫번째는 절삭기 위에서의 마무리 공정의 완성, 불균형의 검사, 만약 필요하다면 불균형의 조정을 위해 절삭기 상의 불균형을 수정하기 위해 제거될 매스(MS)의 좌표(C)의 산출, 그리고 절삭기 상의 불균형의 수정을 포함한다. 두 번째 가능한 방법으로는, 불균형의 수정이 다른 절삭기 상에서 완성되는 동안, 마무리 공정, 검사 그리고 좌표(C)의 가능한 산출은 동일한 절삭기 상에서 완성되는 것이 사실이다. 마지막으로, 세 번째 가능한 방법은 마무리, 불균형의 결정, 그리고 불균형의 수정이 단일 절삭기 상에서 완성되므로 확실히 가장 이로운 방법이다.

도 6에 따르면, 절삭기(24)는 마무리, 불균형의 검사, 그리고 최종적으로 단일 절삭기에서의 불균형의 수정을 위해 기술된 방법에 따라 공정하는데 적합하다.

상기 절삭기(24)는 베이스(25)를 포함하고, 상기 베이스(25)는 1 피스의 지지 척(holding chuck,26)을 지지하며 상기 척(26)은 모터 구동식(motor-driven)이며 축(27) 둘레를 회전하며, 그리고 프레임(28)을 포함하는데, 상기 프레임(28)은 상기 프레임(28)에 대하여 수평축(X1)을 따라 이동하는 슬라이드(29), 상기 슬라이드(29)에 대하여 수직축(Z1)을 따라 이동하는 슬라이드(30), 상기 슬라이드(30)에 대하여 수평축(X2)을 따라 이동하는 세 번째 슬라이드(31)를 지지한다. 상기 슬라이드(31)는 수평 축(33)을 따라 회전하며 기구(34)를 지지하는데 적합한 모터 구동식 척(32)를 지지한다. 실질적으로 상기 절삭기(24)는 밀링(milling) 및 터닝(turning) 공정 또는 두 개 모든 공정을 동시에 수행할 수 있다. 상기 절삭기(24)는 또한 제어 유닛(35), 정적인 불균형(가속도계 내지 속도계)를 검출하기 위한 센서(36), 상기 척(26)의 상기 각의 위치(인코터)를 검출하기 위한 센서(37), 그리고 산출 제어부(38)를 포함한다. 상기 제어 유닛(25)은 모든 도면에 나타낸 블럭도에서 기술한 모든 공정을 수행하고 상기 휠(1)의 각 이동(angular shifting)에 따른 기구(34)의 이동을 제어하는 산출 제어부(38)로 좌표(C)를 전사한다.

도 7에 따르면, 상기 절삭기(24)는 매스(M)에 의해 영향을 미치는 척(26) 상의 토크(T)인 동적인 불균형을 검출하는데 적합한 센서(39)(압전기 센서, 부하 셀, 가속도계)를 갖추고 있다. 도 8의 블럭도는 도 7에서 변형된 공정 방법과 관계 있다. 이 방법은 각각 모서리(9) 및 모서리(10) (도 7) 근처에서 휠(1)을 가로지르는 두 개의 평면 P1 및 P2 위에서 휠(1)로부터의 재료를 제거하기 위한 것이란 사실에 의해 종래의 방법과 다르다.

도 8을 참조하면, 블럭(40)은 센서들(36,37,39), 상기 값(M,T,F)들을 산출하기 위한 블럭(41), 상기 평면(P1)용 상기 매스(M1) 및 상(F1)(도 7)과 상기 평면(P2)용 상기 매스(M2) 및 상(F2)(도 7)을 산출하기 위한 블럭(42)을 이용하여 신호를 습득하는 것을 나타내며; 이어서 블럭(43)에서는, 상기 밸브(MV)의 매스 및 상 기 밸브(FV)의 상의 상기 값들이 나오고, 블럭(44)에서는 각 상(FS1)에 대응하는 매스(MS)와 각 상(FS2)에 대응하는 매스(MS2)가 밸브가 존재하는 모의 실험의 결과로서 산출된다. 블럭(45)에서 불균형 허용치 M1_max 및 M2_max는 상기 메모리에서 나오고 이는 각각 블럭(46,50,51)에 있는 매스(MS1 및 MS2)의 값과 비교된다. 만약 매스(MS1 및 MS2)가 둘다 M1_max 및 M2_max 이하이면 (블럭(46,51) 참조) 상기 블럭(50)은 불균형 허용 신호 A를 부여한다. 만약 매스(MS1 및 MS2)가 둘다 M1_max 및 M2_max 이하가 아니면, 도 5의 블럭(21 내지 23)에 기술된 것과 유사한 방법과 같이, 형상(G1)과 매스(MS1)의 좌표(C1)이 산출되고(블럭(47,48,49), 형상(G2)와 매스(MS2)의 좌표(C2)가 산출된다. 블럭(47) 및 블럭(52)은 도 5에 있는 블럭(21)과 동일하다. 만약 단지 한 개의 조건이 발생되지 않는다면, 오직 좌표(C1) 내지 좌표(C1)이 산출된다. 따라서 이런 식으로 산출된 좌표는 휠(1)이 균형을 잡을 수 있도록 가공을 완성하는 절삭기(24)의 산출 제어부(38)로 전달된다.(도 6)

Claims

절삭기(24)로 마무리 공정을 실현시키는 것을 포함하며, 각 휠(1)은 허브(3) 및 림(5)을 포함하는 자동차용 얼로이 휠의 제조 방법에 있어서,

상기 휠(1)의 불균형을 조정하는 단계들을 포함하고, 제어 유닛(35)을 이용하여 상기 불균형이 불균형 허용치(M_max; M1_max; M2_max) 이하인지 검사하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 방법.
제1항에 있어서, 제거될 매스(M; M1; M2) 및 휠(1) 상의 결정된 포인트에 대응하는 각 상(F; F1; F2)을 산출하는 것과, 상기 불균형은 상기 매스(M; M1; M2) 및 상기 상(F; F1; F2)에 의해 확인되는 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 작동 조건과 각 모의 상(FS; FS1; FS2) 내에서 상기 휠(1)의 불균형을 교정하기 위해 상기 휠(1)로부터 제거될 모의 매스(MS ; MS1; MS2)를 산출하는 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 모의 매스(MS ; MS1; MS2)와 상기 불균형 허용치(M_max; M1_max; M2_max)를 비교하는 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 모의 매스(MS ; MS1; MS2)가 불균형 허용치(M_max; M1_max; M2_max) 이하일 때 불균형 허용 신호(A)를 부여하는 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 방법.
제 3항에 있어서, 불균형이 허용할 만한 것이 아닐 때 상기 불균형을 보상하기 위해 상기 모의 매스(MS ; MS1; MS2)를 상기 휠(1)로부터 제거하는 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 방법.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모의 매스(MS ; MS1; MS2)를 상기 휠(1)로부터 절삭기로 제거하는 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 방법.
제7항에 있어서, 마무리 가공 공정에 있어, 불균형 상기 검사 및 상기 모의 매스(MS ; MS1; MS2)의 가능성 있는 제거(the possible removal)는 단일 절삭기(24) 상에서 수행되는 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 방법.
제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 매스(M; M1; M2), 상기 상(F; F1; F2), 밸브의 상기 매스(MV), 그리고 상기 밸브의 상기 상(FV)에 따른 상기 모의 매스(MS ; MS1; MS2)를 산출하는 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 방법.
제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 휠(1)의 형상(GR) 및 상기 휠(1)의 소정 중량(PR)에 따른 상기 모의 매스(MS ; MS1; MS2)의 형상(G1; G2; G3)을 산출하는 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 방법.
제10항에 있어서, 선별된 가공 타입(LT)에 따른 상기 모의 매스(MS ; MS1; MS2)의 형상(G1; G2; G3)을 산출하는 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 휠(1) 상의 참조 부호의 포인트에 대하여 상기 형상(G1; G2; G3)의 좌표(C1; C2; C3)를 결정하는 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 방법.
제12항에 있어서, 상기 절삭기(24)의 산출 제어부(38)로 상기 좌표(C1; C2; C3)를 전사하는 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 방법.
제2항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 휠(1)의 작동 조건 내에서 첫 번째 및 두 번째 모의 매스(MS1, MS2), 그리고 각 첫 번째와 두 번 째 모의 상(FS1, FS2)을 산출하고,

첫 번째 모의 매스(MS1)가 첫 번째 언밸런스 허용치(M1_max) 이하가 아닐 때 첫 번째 모의 매스(MS1)을 제거하고,

두 번째 모의 매스(MS2)가 두 번째 언밸런스 허용치(M2_max) 이하가 아닐 때 두 번째 모의 매스(MS2)을 제거하며,

제거될 첫 번째 매스 및 두 번째 매스(M1, M2), 그리고 상기 휠(1)의 축(2) 을 따라 서로 분리된 각 첫 번째 및 두 번째 상(F1, F2)을 산출하는 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 방법.
마무리 공정을 수행하기 위한 절삭기를 포함하며, 각 휠(1)은 허브(3) 및 림(5)을 포함하는 자동차용 얼로이 휠 제조 장치에 있어서,

상기 휠(1)의 불균형을 탐지하기 위한 수단(14; 40) 및 상기 불균형이 불균형 허용치(M_max; M1_max; M2_max) 내로 하락하는지 검사하는 수단(19; 46; 50; 51)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 장치.
제15항에 있어서, 불균형을 초래하는 제거될 매스(M; M1; M2) 및 상기 휠(1) 위의 결정된 포인트에 대하여 각 상(F; F1; F2)을 산출하는 수단(15; 41; 42)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 장치.
제15항 또는 제16항에 있어서, 작동 조건 내에서 상기 휠(1)의 불균형을 교정하기 위해 상기 휠(1)에서 제거될 모의 매스(MS ; MS1; MS2) 및 각 모의 상(FS; FS1; FS2)을 산출하는 수단(17; 44)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 장치.
제17항에 있어서, 불균형 허용치에 대응하는 불균형 허용도의 상기 모의 매스(MS ; MS1; MS2)를 검사하는 수단(19; 46; 50; 51)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 장치.
제18항에 있어서, 상기 모의 매스(MS ; MS1; MS2)가 불균형 허용치(M_max; M1_max; M2_max) 이하인 경우의 불균형 허용 신호(A)를 부여하는 수단(20; 55)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 장치.
제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모의 매스(MS ; MS1; MS2)가 불균형 허용치(M_max; M1_max; M2_max) 이하가 아닐 때, 불균형을 보상하기 위해 상기 모의 매스(MS ; MS1; MS2)를 상기 휠(1)로부터 제거하기 위한 절삭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 장치.
제20항에 있어서, 불균형 감지를 위한 센서(36, 37; 36, 37, 39);

상기 모의 매스(MS ; MS1; MS2) 및 각 상(FS; FS1; FS2)과 상기 모의 매스(MS ; MS1; MS2)의 좌표(C; C1; C2)를 산출하기 위한 제어 유닛; 그리고

상기 좌표를 습득하기에 적합한 산출 제어부(38);

를 포함하는 절삭기(24)를 포함하며, 상기 절삭기(24)는 가공 마무리 공정 수행하고, 불균형을 검사하고, 결국 상기 모의 매스(MS ; MS1; MS2)를 제거하는데 적합한 것을 특징으로 하는 자동차용 얼로이 휠 제조 장치.