KR20110120730A - 자동차 도어프레임의 가변압출용 금형장치 및 가변압출방법 - Google Patents

Abstract

압출소재(b)가 채워지는 컨테이너(110); 상기 컨테이너(110) 선단부에 배치되는 것으로, 소정의 단면 형상을 갖는 압출구(121)가 형성된 다이(120); 상기 컨테이너(110) 일측에 마련되어 상기 압출소재(b)를 가압함에 따라 그 압출소재(b)가 상기 압출구(121)를 통해 그 압출구(121)와 동일한 단면 형상의 제품으로 압출되도록 하는 메인램(130); 상기 압출구(121)를 통해 압출되는 제품의 단면을 압출과정 중에 변화시킬 필요가 있을 때 상기 압출구(121)의 개구부 크기가 조절되도록 상기 압출구(121) 상에 압출방향(K)과 수직한 방향으로 슬라이딩되게 설치된 가변압출기(140);를 포함하는 자동차 도어프레임의 가변압출용 금형장치와,
압출소재(b)를 컨테이너(110)에 인입시키는 공정; 메인램(130)을 동작시켜 상기 압출소재(b)를 가압하면서 상기 컨테이너(110) 선단부에 배치된 다이(120)의 압출구(121)를 통해 소정단면 형상의 제품이 압출되도록 하는 공정; 상기 제품의 단면을 압출과정 중에 변화시키기 위해서 상기 압출구(121)의 개구부 크기를 조절하는 공정;을 포함하는 자동차 도어프레임의 가변압출방법이 소개된다.

Description

자동차 도어프레임의 가변압출용 금형장치 및 가변압출방법{VARIABLE CROSS SECTION EXTRUDING DIE APPARATUS AND VARIABLE CROSS SECTION EXTRUDING MOLDING METHOD FOR AUTOMOBILE DOOR FRAME}

본 발명은 자동차 도어프레임의 가변압출용 금형장치 및 가변압출방법에 관한 것이다.

일반적으로, 압출성형은 압출용 소재(素材)를 컨테이너에 넣고 다이의 압출구로부터 밀어냄으로써, 단면적을 소재보다도 작고 일정한 긴 제품으로 만드는 금속 가공방법의 하나로, 그 소재로는 융점이 낮은 알루미늄 또는 알루미늄 합금제의 것이 주로 사용이 된다.

이러한, 알루미늄재를 이용한 압출성형은 내구성과 재활용성의 우수성으로 인해 최근 승용차나 트럭 등과 같은 차량의 샤시 부재, 차체 부재, 범퍼 등과 같은 부품 가공에 채용되고 있는 실정이다.

이와 같은 압출성형법은 크게 정압출법과 역압출법으로 분류되는데, 먼저 정압출법은 압출되는 금속의 방향이 외부로부터 압력을 가하는 방향과 동일한 경우의 압출방법이고, 역압출법은 압출되는 금속의 방향이 외부로부터 압력을 가하는 방향과 반대의 경우의 압출방법을 말한다.

그리고, 고온 하에서 하는 압출을 열간 압출가공이라 하고, 실온에서 하는 압출을 냉간 압출가공이라고 한다.

이 중, 상기한 정압출법에 의한 압출성형방법에 대해 간략하게 설명하면, 컨테이너의 선단부에 제조하고자 하는 단면 형상의 압출구를 갖는 압출용 다이를 고정하고, 상기 컨테이너 내부에 가열한 압출소재를 삽입함과 동시에, 상기 압출소재를 가압기(메인램)에 의해 상기 압출용 다이측으로 가압하여 상기 압출구로부터 압출함으로써, 원하는 단면 형상의 제품을 압출 성형할 수 있게 된다.

즉, 압출용 다이의 압출구가 일정한 단면 형상을 갖고 있기 때문에, 압출 생산되는 제품 역시 길이 방향에 대하여 수직한 방향으로 일정한 단면 형상을 가질 수 있도록 성형되는 것이다.

여기서, 상기 제품의 단면 형상은 압출용 다이의 압출구 형상과 같으므로 압출용 다이의 압출구 모양을 적당히 바꿈으로써, 환봉, 각봉, 형재, 관 및 기타 임의의 것을 만들 수 있게 된다.

이와 같은 압출 가공은 금속재료로 이루어진 압출소재를 압출구로부터 밀어내야 하는 특성상 매우 큰 힘이 소요됨으로써, 대규모의 기계설비와 함께 고온 및 고압에 견딜 수 있는 공구 등이 필요한 특징이 있다.

그러나, 상기와 같은 압출 가공을 통해 제조된 제품의 경우, 일정한 단면 형상만을 갖고 길게 형성되기 때문에 자동차용 도어프레임과 같이 굴곡이 필요하거나 제품의 단면 형상이 가변되는 제품 생산에는 어려움이 있다.

도1은 자동차의 측면 차체를 나타낸 측면도이고, 도2는 도1의 측면 차체에 도어가 설치된 상태를 나타낸 측면도이며, 도3은 종래 도어프레임에 대한 단면도이다.

먼저 도1을 참조하여 보면, 차체에는 탑승자가 출입하기 위한 전방출입구(1)와 후방출입구(2)가 구분되어 있는바, 상기 전방출입구(1)와 후방출입구(2) 사이에는 센터필라(3)가 위치한다.

상기 전방출입구(1)와 후방출입구(2)에는 도2에 도시된 바와 같이 프론트도어(10)와 리어도어(20)가 각각 설치되는데, 상기 프론트도어(10)와 리어도어(20)의 상부에는 유리창의 테두리를 지지하기 위한 도어프레임(30)이 형성된다.

상기 도어프레임(30)에는 도어가 닫힌 후 그 내측에 위치하는 상기 센터필라(3)가 외부에서 보이지 않도록 도어필라패널(32)이 마련되는데, 프론트도어의 도어필라패널과 리어도어의 도어필라패널에 의해 상기 센터필라는 가려지게 된다.

참고로 도2의 원안에 도시된 것은 프론트도어(10)에서 도어필라패널(32)이 구비된 도어프레임(30)을 내측에서 바라본 것이다.

도3에 도시된 바와 같이 종래 도어프레임(30)은 프레임부(31)와 도어필라패널(32)이 각각 제조되어 용접(a)과 같은 접합수단을 통해 상호 결합되는데, 이때 상기 도어필라패널(32)은 다시 필라인너패널(32a)과 필라아웃터패널(32b)로 각각 제조된 후 헤밍 결합(h) 공정을 통해 결합된다.

여기서, 상기 프레임부(31)와 도어필라패널(32)이 각각 별물로 제조되는 이유는, 상기 도어필라패널(32)의 단면 형상(폭)이 길이방향을 따라 변하기 때문(도2의 원 참조)으로 이와 같이 단면 형상이 변하면 종전의 압출 방법으로 제품을 제조하는 것이 불가능하다.

참고로, 종전의 압출 방법은 다이의 압출구 형상이 한번 정해지면 압출과정 중에 압출구 형상을 변화시킬 수 없기 때문에 그 압출구 형상과 동일한 단면 형상을 갖는 제품이 압출 성형되는바, 이러한 이유로 종래의 도어프레임은 도어필라패널을 별도로 만들어야 하기 때문에 총 3개의 구성으로 이루어진다.

이와 같이, 종래의 도어프레임(30)은 프레임부(31)와, 필라인너패널(32a), 필라아웃터패널(32b), 총 3개의 구성으로 제조되어야 하고 그 3개의 구성이 서로 결합되기 위해 헤밍결합 및 용접 공정을 별도로 거쳐야 하는바, 도어프레임의 제조가 매우 번거롭고 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 종래의 도어프레임은 프레임부와 도어필라패널이 서로 용접되는바, 이때의 용접열에 의해 도어프레임에 열변형이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 종래의 도어프레임은 총 3개의 구성이 서로 결합되기 때문에 조립오차에 의해 품질불량이 발생하는 문제점과 함께 결합강성이 원하는 만큼 충족되지 않는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 종래 3개의 구성으로 이루어지던 도어프레임이 단일 구성으로 제조되도록 함으로써 도어프레임의 제조를 간편하게 하여 생산원가를 낮추는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 단일 구성으로 제조되도록 함으로써 원하는 결합강성을 충족시키고 이에 따라 제품의 경량화에 기여할 수 있도록 하며, 제품의 품질이 개선되도록 함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,

압출소재가 채워지는 컨테이너;

상기 컨테이너 선단부에 배치되는 것으로, 소정의 단면 형상을 갖는 압출구가 형성된 다이;

상기 컨테이너 일측에 마련되어 상기 압출소재를 가압함에 따라 그 압출소재가 상기 압출구를 통해 그 압출구와 동일한 단면 형상의 제품으로 압출되도록 하는 메인램;

상기 압출구를 통해 압출되는 제품의 단면을 압출과정 중에 변화시킬 필요가 있을 때 상기 압출구의 개구부 크기가 조절되도록 상기 압출구 상에 압출방향과 수직한 방향으로 슬라이딩되게 설치된 가변압출기;를 포함하는 자동차 도어프레임의 가변압출용 금형장치를 제공한다.

여기서 상기 가변압출기는 상기 압출구의 상, 하, 좌, 우측 중 적어도 한 곳 이상에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 가변압출기는 두 곳 이상에 설치될 경우 각각 별개로 슬라이딩되도록 설치된 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 압출소재를 컨테이너에 인입시키는 공정;

메인램을 동작시켜 상기 압출소재를 가압하면서 상기 컨테이너 선단부에 배치된 다이의 압출구를 통해 소정단면 형상의 제품이 압출되도록 하는 공정;

상기 제품의 단면을 압출과정 중에 변화시키기 위해서 상기 압출구의 개구부 크기를 조절하는 공정;을 포함하는 자동차 도어프레임의 가변압출방법을 함께 제공한다.

여기서 상기 압출구는 도어프레임의 프레임부에 해당하는 개구부와 도어프레임의 도어필라패널에 해당하는 개구부가 일체로 이루어져 있으며, 상기 도어필라패널의 폭(w)을 변화시키기 위해 상기 압출구 상에서 도어필라패널에 해당하는 개구부의 크기가 서로 마주보며 슬라이딩되는 가변압출기에 의해 조절되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 도어필라패널에 해당하는 개구부의 크기는 2개의 가변압출기에 의해 각각 별개로 조절되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 종래 3개의 구성으로 제조된 후 별도의 결합을 통해 생산되던 도어프레임이 특정 부위의 단면을 가변할 수 있는 가변압출 성형공법을 통해 단일 구성으로 제조되기 때문에 도어프레임 생산에 따른 공정이 매우 간단해지고 생산원가가 낮아지는 특유의 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 도어프레임이 단일 구성으로 제조되기 때문에 결합강도가 종전 3개 구성으로 이루어지던 것에 비해 증대되고 이에 따라 동일한 결합강도를 목표로 한다면 제품의 중량을 저감시킬 수 있어 차체 경량화에 크게 기여하게 된다.

또한, 본 발명에 의하면 별도의 용접이나 조립공정이 삭제되므로 종래에 문제가 되던 제품의 열변형이나 조립오차 등이 발생하지 않는바, 제품의 품질이 개선되는 효과가 있다.

도1은 자동차의 측면 차체를 나타낸 측면도,
도2는 도1의 측면 차체에 도어가 설치된 상태를 나타낸 측면도,
도3은 종래 도어프레임에 대한 단면도,
도4는 본 발명에 따라 제조된 도어프레임의 단면도,
도5는 본 발명에 따른 가변압출용 금형장치를 나타낸 사시도,
도6은 본 발명에 따른 다이와 가변압출기를 나타낸 정면도 및 측면도,
도7은 본 발명에서 압출구의 개구면적 조절에 따라 제품의 단면 변화를 보인 참고도,
도8a 내지 도8c는 본 발명에 따른 작용 상태도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명은 도4에 나타낸 바와 같이 프레임부(41)와 도어필라패널(42)이 일체로 이루어져 있는 도어프레임(40)을 제조하기 위한 도어프레임의 가변압출용 금형장치와, 가변압출방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명에 의하면 도4와 같은 구조의 도어프레임(40)이 제조될 수 있는데 도4에 도시된 도어프레임(40)은 프레임부(41)와 도어필라패널(42)이 일체로 압출 성형되어 결합강성이 증대되고 별도의 후공정(종래의 용접이나 헤밍결합과 같은 공정)이 불필요하면서도, 특히 도4에 표현되지는 않았지만 상기 도어필라패널(42)의 단면 폭(w)이 도어프레임(40)의 길이방향(도면상 지면에 수직한 방향)으로 변하도록 압출할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 자동차 도어프레임의 가변압출용 금형장치에 대해서 설명한다.

도5 및 도6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 금형장치(100)는 크게 컨테이너(110), 다이(120), 메인램(130), 가변압출기(140)를 포함하여 이루어진다.

상기 컨테이너(110)는 압출용 소재(이하, "압출소재(b)"라 한다)가 채워지는 일종의 용기로서, 상기 컨테이너(110)에는 가열장치(미도시)에 의하여 소정의 온도에 도달한 압출소재(b)가 주입된다.

또한, 상기 다이(120)는 상기 컨테이너(110)의 선단부에 배치되는 구성으로서, 상기 다이(120)에는 제조하고자 하는 제품의 단면 형상과 동일한 형상을 갖는 압출구(121)가 형성된다.

따라서 상기 컨테이너(110)에 들어있는 압출소재(b)가 가압되어 상기 압출구(121)를 통과하게 되면 그 압출구(121)의 형상과 동일한 단면 형상을 갖는 제품이 압출 성형되는 것이다.

여기서 상기 압출구(121)의 형상은 제품의 단면 형상에 따라 달라지는 것이므로 별도로 특정하지 않고 실시자가 필요에 따라 그 형상을 설정하면 된다.

한편, 상기 메인램(130)은 상기 컨테이너(110) 일측에 마련되어 상기 압출소재(b)를 가압하기 위한 구성으로, 상기 메인램(130)이 상기 압출소재(b)를 가압하면 그 압출소재(b)가 상기 다이(120)의 압출구(121)를 통해 나오면서 그 압출구(121)와 동일한 단면 형상의 제품으로 압출 성형된다.

또한, 상기 가변압출기(140)는 상기 다이(120)와 인접한 곳에 배치되어 상기 압출구(121) 상에서 제품의 압출방향(K)과 수직한 방향으로 슬라이딩됨에 따라 상기 압출구(121)의 개구부 크기가 조절되도록 하는 구성이다.

상기 가변압출기(140)가 슬라이딩됨에 따라 상기 압출구(121)의 개구부 크기가 가변되고 이에 따라 상기 압출구(121)를 통과하는 압출소재(b)의 단면이 변하게 된다. 따라서 상기 가변압출기(140)는 제품을 길게 압출하는 과정 중에 그 제품의 단면이 변화되도록 한다.

여기서, 상기 가변압출기(140)는 상기 압출구(121)의 상, 하, 좌, 우측 중 적어도 한 곳 이상에 설치될 수 있는데, 상기 가변압출기(140)가 어느 한곳에만 설치되면 그 가변압출기(140)가 설치된 방향에 대해서만 압출되는 제품의 단면이 조절된다.

또한, 도6에 도시된 바와 같이 상기 가변압출기(140)가 예를 들어 상기 압출구(121)의 상, 하측 두 곳에만 설치되면 압출되는 제품의 상하방향 단면이 조절된다.

상기 가변압출기(140)의 설치 위치는 실시자의 필요에 따라 적절하게 선택할 수 있는 바, 이는 제조하고자 하는 제품의 형상을 고려하여 상기 가변압출기(140)의 설치 위치나 방향을 선택하면 된다.

또한, 상기 가변압출기(140)가 두 곳 이상에 설치될 경우, 그 두개의 가변압출기(140)는 각각 별개로 슬라이딩되도록 설치되는 것이 바람직하다.

즉, 도7에 나타낸 바와 같이 상기 가변압출기(140)가 상, 하측 두 곳에 설치되는 경우, 제품(P)의 단면 형상을 고려하여 상부 가변압출기(140)와 하부 가변압출기(140)를 각각 별도로 슬라이딩시키면서 제품의 단면 폭이나 두께를 가변시킬 수 있다.

따라서, 도7에서 보듯이 I지점에서는 상하부 모두 두꺼운 단면을 갖는 제품(P)이 압출되다가 II지점에서는 하부 가변압출기(140)가 상승됨에 따라 상기 압출구(121)의 개구부 하부 크기가 감소되어 하부가 가늘어지는 단면을 갖는 제품이 압출되고 III지점에서는 상부 가변압출기(140)가 하강됨에 따라 상기 압출구(121)의 개부부 상부 크기가 감소되어 상부도 가늘어지는 단면을 갖는 제품이 압출된다.

이와 같이 상기 가변압출기(140)의 슬라이딩 작용에 의해 연속적으로 압출되는 제품의 단면 형상이 가변된다.

이하, 본 발명에 따른 자동차 도어프레임의 가변압출방법에 대해서 설명한다.

본 발명에 따른 도어프레임(40)의 가변압출방법은, 먼저 앞에서 설명한 바와 같이 압출소재(b)를 컨테이너(110)에 인입시키고, 메인램(130)을 동작시켜 상기 압출소재(b)를 가압하면서 상기 컨테이너(110) 선단부에 배치된 다이(120)의 압출구(121)를 통해 소정 단면 형상을 갖는 제품이 압출되도록 한다.

그 다음, 제품이 압출되는 과정 중에 제품의 단면을 변화시킬 필요가 있는 경우 상기 압출구(121)의 개구부 크기를 조절하여 제품의 단면이 길이방향에 따라 달라지는 제품을 압출할 수 있게 된다.

이와 같은 가변압출방법에 의하면 단면의 폭(w)이 길이방향을 따라 달라지는 도어프레임(40)을 제조할 수 있는바, 도8a 내지 도8c에 도시된 바와 같이 프레임부(41)와 도어필라패널(42)이 일체로 된 도어프레임(40)의 압출이 가능해진다. 참고로 단면의 폭(w)이 길이방향을 따라 달라지는 부위는 도어프레임(40) 중에서 도어필라패널(42) 부위이다.

도8a 내지 도8c에 도시된 바와 같은 형상의 도어프레임(40)을 압출하기 위해서 상기 다이(120)의 압출구(121)는 도어프레임(40)의 프레임부(41)에 해당하는 개구부(121a)와 도어프레임(40)의 도어필라패널(42)에 해당하는 개구부(121b)가 일체로 이루어져 있다.

이때, 실제로 단면의 폭이 압출되는 제품의 길이방향을 따라 변하는 부위는 도어필라패널(42)이므로, 상기 도어필라패널(42)의 폭을 변화시키기 위해 도8a에 도시된 바와 같이 도어필라패널(42)에 해당하는 상기 압출구(121)의 개구부(121b)의 크기가 가변압출기(140)에 의해 조절되는데, 상기 가변압출기(140)는 서로 마주보며 슬라이딩되도록 설치된다.

또한, 상기 도어필라패널(42)에 해당하는 개구부(121b)의 크기는 2개의 가변압출기(140)에 의해 각각 별개로 조절되면서 제품화된 도어필라패널(42)의 폭이 달라지도록 한다.

도8a에서 보듯이, 도어프레임(40)의 프레임부(41)는 압출되는 제품의 길이방향을 따라 항상 일정한 단면 형상이 나오므로, 상기 가변압출기(140)에 의해 그 개구부(121a)의 크기가 조절될 필요는 없다.

그러나, 도어프레임(40)의 도어필라패널(42)은 단면이 제품의 길이방향을 따라 변하므로 상기 도어필라패널(42)에 해당하는 개구부(121b)에는 그 크기를 조절할 수 있는 가변압출기(140)가 서로 마주보도록 배치된다.

따라서, 도8a의 A-A선에 해당하는 폭을 갖는 도어필라패널(42)을 압출하기 위해서는 그 폭에 상당하는 크기로 상기 개구부(121b)가 조절되어야 한다.

또한, 도8b의 B-B선에 해당하는 폭을 갖는 도어필라패널(42)을 압출하기 위해서는 A-A선보다 폭이 증가되어야 하므로 상기 도어필라패널(42)에 해당하는 개구부의 크기 또한 증가되어야 한다.

그리고, 도8c의 C-C선에 해당하는 폭을 갖는 도어필라패널(42)을 압출하기 위해서는 다시 도어필라패널(42)에 해당하는 개구부의 크기가 감소되도록 상기 가변압출기(140)가 조절되어야 한다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변형이 가능한바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.

40 : 도어프레임 41 : 프레임부
42 : 도어필라패널 110 : 컨테이너
120 : 다이 121 : 압출구
130 : 메인램 140 : 가변압출기

Claims (6)

1. 압출소재(b)가 채워지는 컨테이너(110);
   상기 컨테이너(110) 선단부에 배치되는 것으로, 소정의 단면 형상을 갖는 압출구(121)가 형성된 다이(120);
   상기 컨테이너(110) 일측에 마련되어 상기 압출소재(b)를 가압함에 따라 그 압출소재(b)가 상기 압출구(121)를 통해 그 압출구(121)와 동일한 단면 형상의 제품으로 압출되도록 하는 메인램(130);
   상기 압출구(121)를 통해 압출되는 제품의 단면을 압출과정 중에 변화시킬 필요가 있을 때 상기 압출구(121)의 개구부 크기가 조절되도록 상기 압출구(121) 상에 압출방향(K)과 수직한 방향으로 슬라이딩되게 설치된 가변압출기(140);
   를 포함하는 자동차 도어프레임의 가변압출용 금형장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 가변압출기(140)는 상기 압출구(121)의 상, 하, 좌, 우측 중 적어도 한 곳 이상에 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차 도어프레임의 가변압출용 금형장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 가변압출기(140)는 두 곳 이상에 설치될 경우 각각 별개로 슬라이딩되도록 설치된 것을 특징으로 하는 자동차 도어프레임의 가변압출용 금형장치.
4. 압출소재(b)를 컨테이너(110)에 인입시키는 공정;
   메인램(130)을 동작시켜 상기 압출소재(b)를 가압하면서 상기 컨테이너(110) 선단부에 배치된 다이(120)의 압출구(121)를 통해 소정단면 형상의 제품이 압출되도록 하는 공정;
   상기 제품의 단면을 압출과정 중에 변화시키기 위해서 상기 압출구(121)의 개구부 크기를 조절하는 공정;을 포함하는 자동차 도어프레임의 가변압출방법.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 압출구(121)는 도어프레임(40)의 프레임부(41)에 해당하는 개구부(121a)와 도어프레임(40)의 도어필라패널(42)에 해당하는 개구부(121b)가 일체로 이루어져 있으며, 상기 도어필라패널(42)의 폭(w)을 변화시키기 위해 상기 도어필라패널(42)에 해당하는 상기 압출구(121)의 개구부(121b)의 크기가 서로 마주보며 슬라이딩되는 가변압출기(140)에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 자동차 도어프레임의 가변압출방법.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 도어필라패널(42)에 해당하는 개구부(121b)의 크기는 2개의 가변압출기(140)에 의해 각각 별개로 조절되는 것을 특징으로 하는 자동차 도어프레임의 가변압출방법.

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