KR20090028957A - 가변 곡률 압출 방식 컨트롤 암 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 알루미늄 재질 컨트롤 암의 압출 성형 공정은 원 소재를 굴곡 시켜 주는 벤딩 성형 공정이 별도 공정으로 수행되지 않고, 원 소재 압출 공정 시 직선과 곡률 부위를 동시에 성형하는 가변 곡률 압출 방식을 이용해 성형함에 따라, 알루미늄 재질 컨트롤 암의 압출 성형 공정에서 별도 단계로 이루어지던 벤딩 공정을 삭제 할 수 있어, 컨트롤 암의 생산 공정을 단순화함은 물론 제조원가도 절감할 수 있는 특징이 있게 된다.

컨트롤암, 가변곡률, 벤딩

Description

가변 곡률 압출 방식 컨트롤 암 제조 방법{Variable curvature extruding producing method for control arm}

본 발명은 컨트롤 암 제조 방법에 관한 것으로, 특히 벤딩 공정을 사용하지 않는 가변 곡률 압출 방식 컨트롤 암 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 현가 장치는 주행 중, 차량이 노면의 불 균일로부터 소음을 수반하는 진동을 받게 되면서 차체가 흔들리는 현상을 방지하게 된다.

이러한 현가장치는 통상, 스프링과 쇽 업소버(Shock Absober) 및 스테빌라이져와 컨트롤 암 등으로 구성되어, 대체로 스프링상수와 댐핑력 및 차고조종의 3가지 기능을 주로 하면서 차량의 승차감과 안정성을 개선하는 역할을 한다.

또한, 현가 장치 구성 요소 중 컨트롤 암은 차량의 횡 방향으로 설치 즉, 일단이 차륜의 너틀(또는 캐리어)부위에 부시 체결되면서 타단은 크로스멤버(또는 서브프레임)에 부시 체결되어져, 차륜의 너클을 통해 들어오는 차량의 전·후방 하중뿐만 아니라 내·외향 하중을 지지하는 강성을 갖게 된다.

이와 같은 컨트롤 암은 통상 강(Steel)재질로 이루어지지만, 현재에는 물성 이 가장 안정적이고 높아 구조용 부품에 용이하게 적용되는 알루미늄 재질을 이용해 제조하는 경향이 있고, 이의 제조 시 알루미늄 재질 특성 상 압출 성형 공법으로 제작하게 된다.

일례로, 중공 직선형 알루미늄 압출재를 냉간에서 벤딩한 후, 캐리어(차륜 쪽)와 서브프레임(차체 쪽)에 연결하기 위해, 컨트롤 암을 벤딩한 후 부쉬와 캐리어 체결을 위해 프레스를 이용해 성형하는 공정을 거친 다음, 이와 같이 컨트롤 암 형상으로 성형한 컨트롤 암에 홀(Hole)을 가공하면서 부시(Bush)를 조립하는 공정을 통해 제조된다.

그러나, 이와 같이 알루미늄 재질 컨트롤 암을 압출 성형하는 방식은 직선형 압출 재를 벤딩과 더불어 성형 공정 일례로, 부쉬 조립부와 캐리어 체결부의 성형 시, 파손방지를 위해 성형 전 용체화 열처리를 통해 소재의 성형성을 확보하는 공정을 거친 후 제작함으로써, 제작 공정이 복잡하며 제조원가가 상대적으로 높아지는 취약성이 있게 된다.

특히, 알루미늄 재질 원 소재를 가공하는 초기 단계인 압출과 벤딩 공정이 별도 공정으로 분리되어 수행됨에 따라, 압출 성형 공정이 더 길어지면서 전체적인 제조 공정에 대한 생산성도 저하되는 취약성이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 알루미늄 재질 컨트롤 암을 압출 성형으로 제조할 때, 벤딩 공정이 삭제되는 가변 곡률 압출 공정을 적용함에 따라, 컨트롤 암의 생산 공정을 단순화함은 물론 제조원가도 절감함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 컨트롤 암의 압출 성형이 중공 상태인 알루미늄 재질 원 소재 컨트롤 암의 압출 속도와 압출 온도 및 빌렛 예열 온도를 제어하면서, 원 소재 컨트롤 암이 그 길이 방향을 따라 직선 구간인 전단 직선 압출 구간이 한쪽 부위를 이루고, 그 반대부위도 직선 구간인 후단 직선 압출 구간을 이루면서, 상기 전단 직선 압출 구간과 후단 직선 압출 구간사이를 이어주는 연결 곡률 압출 구간이 곡률을 갖는 곡률 형성 컨트롤 암으로 성형하는 가변 곡률 압출 성형단계를 거친 후,

상기 곡률 형성 컨트롤 암을 이용해, 컨트롤 암의 양 끝단부위를 이루는 캐리어 체결부와 더불어 부시 조립부를 각각 형성하는 초기 성형 컨트롤 암으로 성형하는 트리밍 성형 단계를 거친 다음,

상기 초기 성형 컨트롤 암을 이용해, 부시와 범프 스탑 컵의 조립을 위한 가공 성형 컨트롤 암으로 가공한 후, 상기 가공 성형 컨트롤 암에 부시를 압입 결합하고 현가 장치를 이루는 스프링을 안착시키는 범프 스탑 컵을 조립하여, 최종적으로 완제품 형상의 컨트롤 암을 제조하는 조립 가공 단계로 통해 완료되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 가변 곡률 압출 성형단계에서 원 소재 컨트롤 암을 압출하는 트래버스의 이송 속도는 30mm/s로 제어되고, 상기 원 소재 컨트롤 암의 압출 속도 저하를 방지하도록 압출 빌렛 예열 온도를 490℃ 이상으로 유지하고, 압출 출구 온도는 530℃ ~ 545℃ 영역으로 제어한다.

또한, 상기 가변 곡률 압출 성형단계에서 원 소재 컨트롤 암의 연결 곡률 압출 구간이 갖는 곡률은 600R에서 700R 이내로 형성된다.

이러한 본 발명에 의하면, 알루미늄 재질 컨트롤 암을 압출 성형 공정이 벤딩 과정이 없이 이루어짐에 따라, 동일한 사양의 컨트롤 암 제조 시 생산 공정이 단순화되면서, 제조원가도 절감할 수 있는 효과가 있게 된다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 가변 곡률 압출 방식 컨트롤 암 제조 방법의 순서도를 도시한 것인바, 본 발명은 현가 장치를 구성하는 컨트롤 암(5)을 알루미늄 재질로 압출 성형해 제조되는 것으로, 그 형상은 일단이 캐리어(차륜 쪽)로 체결되고, 타단은 서브 프레임(차체 쪽)으로 체결되도록, 양 끝단 쪽으로 각각 캐리어 체결부와 부시 조립부를 형성함과 더불어, 현가 장치를 구성하는 스프링의 하단부위가 안착되는 범프 스탑 컵(7)이 코킹(Cauking)결합되면서, 그 내부 단면이 중공 폐 단면으로 이루어지게 된다.

이러한 컨트롤 암(5)의 부시 조립부는 부시(6)를 매개로 차체 쪽으로 조립되며, 캐리어 체결부는 볼트와 너트를 매개로 조립되어진다.

이와 같은 알루미늄 재질 컨트롤 암의 압출 성형 공정은 원 소재를 굴곡 시켜 주는 벤딩 성형 공정이 별도 공정으로 수행되지 않고, 원 소재 압출 공정 시 직선과 곡률 부위를 동시에 성형하는 가변 곡률 압출 방식을 이용해 성형하게 된다.

이를 위해 알루미늄 재질 컨트롤 암의 성형 공정은 알루미늄 빌렛을 예열한 후, 컨트롤 암 단면 구조를 가진 중공형 압출 금형을 준비 한 다음, 압출 시에 원 소재 컨트롤 암(1)을 트래버스 장치를 이용해 가변 곡률 형상을 갖도록 압출하게 된다.

이때, 상기 원 소재 컨트롤 암(1)은 직선 압출 성형과 곡률 압출 성형 및 직선 압출 성형을 순차적으로 거치도록 진행된다.

이와 같은 원 소재 컨트롤 암(1)을 트래버스를 이용한 가변 곡률 압출은 도 2(가),(나)에 도시된 바와 같이, 트래버스를 전·후진(L,K방향)시키면서 이루어지며, 이러한 공정 시 트래버스 이송 속도 제어는 물론, 압출 속도 저하를 방지하도록 압출 빌렛 온도와 압출 출구 온도를 관리하게 된다.

이때, 상기 트래버스는 컨트롤 람의 압출 시 사용되는 통상적인 압출 성형장 치이다.

일례로, 트래버스 이송 속도 제어 시, 트래버스 이송속도가 빠를 때 압출재인 원 소재 컨트롤 암(1)에는 주름(Wrinkle)이 발생되는 현상이 있고, 만약 트래버스 이송속도가 느릴 때는 원 소재 컨트롤 암(1)의 곡률 형성이 미비함과 더불어 생산성도 저하되므로, 가변 곡률 압출 성형 시 트래버스 이송 속도는 약 30mm/s로 제어되어진다.

또한, 상기 원 소재 컨트롤 암(1)의 압출 속도 저하를 방지하도록 압출 빌렛 온도와 압출 출구 온도 관리도 주요한 작용을 함에 따라, 압출 빌렛 예열 온도를 약 490℃ 이상을 유지하도록 하고, 압출 출구 온도를 약 530℃ ~ 545℃ 영역으로 관리하게 된다.

이와 같은 이송 속도와 온도 제어를 통해 가변 곡률 합출 성형되는 원 소재 컨트롤 암(1)은 도 2(가)에서와 같이, 그 길이 방향을 따라 직선 구간인 전단 직선 압출 구간(a)이 한쪽 부위를 이루게 되고, 그 반대부위도 직선 구간인 후단 직선 압출 구간(c)을 이루어, 상기 전단 직선 압출 구간(a)과 후단 직선 압출 구간(c)사이를 이어주는 연결 곡률 압출 구간(b)이 곡률을 갖도록 성형하게 된다.

이때, 상기 연결 곡률 압출 구간(b)이 갖는 곡률(R)은 최소 600R에서 700R 영역을 형성하게 된다.

이어, 원 소재 컨트롤 암(1)을 가변 곡률 압출 성형해, 전단 직선 압출 구간(a)과 600R이상의 곡률(R)을 갖는 연결 곡률 압출 구간(b) 및 후단 직선 압출 구간(c)을 갖는 곡률 형성 컨트롤 암(2)으로 제조한 후, 상기 곡률 형성 컨트롤 암(2)을 트리밍(Trimming) 성형 단계를 거쳐 초기 성형 컨트롤 암(3)으로 성형해주게 된다.

이때, 상기 초기 성형 컨트롤 암(3)은 트리밍 성형 공정을 거쳐 컨트롤 암의 양 끝단부위를 이루는 캐리어 체결부와 더불어, 부시 조립부를 각각 형성하는 트리밍 성형 공정을 거치게 된다.

이와 같이 양 끝단부위를 이루는 캐리어 체결부와 부시 조립부를 각각 형성해, 컨트롤 암의 전체적인 형상을 갖춘 초기 성형 컨트롤 암(3)은 다시 가공 성형 컨트롤 암(4)단계를 거치게 되는데, 이를 통해 최종적으로 완제품 형상의 컨트롤 암(5)을 제조하게 된다.

즉, 상기 가공 성형 컨트롤 암(4) 단계에서는 가공 성형 컨트롤 암(4)의 부시 조립부에 부시(6)를 압입 결합하고, 현가 장치를 이루는 스프링을 안착시키는 범프 스탑 컵(7)을 결합하기 위해, 가공 성형 컨트롤 암(4)의 바디 부위에 구멍을 뚫어 준 후, 상기 범프 스탑 컵(7)을 조립하게 된다.

이와 같이 가공 성형 컨트롤 암(4)에 부시(6)를 조립하고, 범프 스탑 컵(7)을 조립하게 되면 도 1에 도시된 (마)단계와 같이 컨트롤 암(5) 형상과 구조를 갖는 최종적으로 제품을 완성하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 가변 곡률 압출 방식 컨트롤 암 제조 방법의 순서도

도 2(가),(나)는 본 발명에 따른 가변 곡률 압출 공정이 적용되는 컨트롤 암 성형도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 원 소재 컨트롤 암 2 : 곡률 형성 컨트롤 암

3 : 초기 성형 컨트롤 암 4 : 가공 성형 컨트롤 암

5 : 컨트롤 암 6 : 부시

7 : 범프 스탑 컵

Claims (5)

1. 중공 상태인 알루미늄 재질 원 소재 컨트롤 암(1)의 압출 속도와 압출 온도 및 빌렛 예열 온도를 제어하면서, 원 소재 컨트롤 암(1)이 그 길이 방향을 따라 직선 구간인 전단 직선 압출 구간(a)이 한쪽 부위를 이루고, 그 반대부위도 직선 구간인 후단 직선 압출 구간(c)을 이루면서, 상기 전단 직선 압출 구간(a)과 후단 직선 압출 구간(c)사이를 이어주는 연결 곡률 압출 구간(b)이 곡률을 갖는 곡률 형성 컨트롤 암(2)으로 성형하는 가변 곡률 압출 성형단계;

   상기 곡률 형성 컨트롤 암(2)을 이용해, 컨트롤 암의 양 끝단부위를 이루는 캐리어 체결부와 더불어 부시 조립부를 각각 형성하는 초기 성형 컨트롤 암(3)으로 성형하는 트리밍 성형 단계;

   상기 초기 성형 컨트롤 암(3)을 이용해, 부시(6)와 범프 스탑 컵(7)의 조립을 위한 가공 성형 컨트롤 암(4)으로 가공한 후, 상기 가공 성형 컨트롤 암(4)에 부시(6)를 압입 결합하고 현가 장치를 이루는 스프링을 안착시키는 범프 스탑 컵(7)을 조립하여, 최종적으로 완제품 형상의 컨트롤 암(5)을 제조하는 조립 가공 단계;

   로 수행되는 것을 특징으로 하는 가변 곡률 압출 방식 컨트롤 암 제조 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 가변 곡률 압출 성형단계에서 원 소재 컨트롤 암(1)을 압출하는 트래버스의 이송 속도는 30mm/s로 제어되는 것을 특징으로 하는 가변 곡률 압출 방식 컨트롤 암 제조 방법.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 가변 곡률 압출 성형단계에서 원 소재 컨트롤 암(1)의 압출 속도 저하를 방지하도록 압출 빌렛 예열 온도를 490℃ 이상으로 유지하고, 압출 출구 온도는 530℃ ~ 545℃ 영역으로 제어하는 것을 특징으로 하는 가변 곡률 압출 방식 컨트롤 암 제조 방법.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 가변 곡률 압출 성형단계에서 원 소재 컨트롤 암(1)의 연결 곡률 압출 구간(b)이 갖는 곡률(R)은 600R 인 것을 특징으로 하는 가변 곡률 압출 방식 컨트롤 암 제조 방법.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 연결 곡률 압출 구간(b)이 갖는 곡률(R)은 700R을 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 가변 곡률 압출 방식 컨트롤 암 제조 방법.

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