KR20140100268A

KR20140100268A - 열간 캠코어 방식을 이용한 차량용 토션빔 성형장치

Info

Publication number: KR20140100268A
Application number: KR1020130013380A
Authority: KR
Inventors: 우종훈
Original assignee: 주식회사 동희산업
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2014-08-14
Also published as: KR101476237B1

Abstract

본 발명은 차랑용 토션빔(Torsion beam)을 성형 제조하는 장치와 성형방법에 관한 것으로, 특히 토션빔의 내구성 향상과 토션빔 성형시 소요되는 작업시간 단축을 통해 생산성 향상을 도모할 수 있는 열간 캠 코어(Cam core)방식을 이용한 차량용 토션빔 성형장치와 성형방법에 관한 것이다.
이를 위해 펀치블록(1)을 갖춘 상형 베이스 스틸(2)을 구비한 상부금형(3)과, 상기 상부금형(3)이 하강하여 하형 베이스 스틸(4)에서 승하강 되는 성형 안착 홈(5)이 형성된 리프트(6)를 구비한 하부금형(7), 상기 상부금형(3) 하강시 캠 드라이브(8)에 의해 전진 이동하는 캠 슬라이드(9) 및, 상기 캠 슬라이드(9)에 일체로 형성되어 하부금형(7)의 성형 안착홈(5)에 놓여진 토션빔(101)의 성형 전 소재인 원통형 파이프(100)의 양쪽 선단을 성형하는 캠 코어(10)를 갖추어 이루어진 차량용 토션빔 성형장치에 있어서, 상기 캠 슬라이드(9)에 일체로 설치되는 캠 코어(10)는 캠 슬라이드(9)의 전진방향을 기준으로 하방으로 경사지게 설치되되, 상기 캠 코어(10)는 캠 슬라이드(9)의 가상 수직선(V)을 기준으로 앞쪽으로 경사진 일정 경사각(θ)을 갖는데, 상기 경사각(θ)은 0.5°~ 3° 범위 내로 설정되어 이루어진 구조로 되어 있다.

Description

열간 캠코어 방식을 이용한 차량용 토션빔 성형장치와 성형방법{Apparatus and method for forming torsion beam of vehicle using hot cam core type}

본 발명은 차랑용 토션빔(Torsion beam)을 성형 제조하는 장치와 성형방법에 관한 것으로, 특히 토션빔의 내구성 향상과 토션빔 성형시 소요되는 작업시간 단축을 통해 생산성 향상을 도모할 수 있는 열간 캠 코어(Cam core)방식을 이용한 차량용 토션빔 성형장치와 성형방법에 관한 것이다.

일반적으로 경차 및 준준형 승용차의 후륜 현가장치에는 경량화 및 고효율의 내구성을 요구하며, 상대적으로 높은 주행 안정성을 발휘하는 토션빔을 주로 사용하고 있는 실정이다.

이러한 토션빔은 통상적으로 열간성형 및 급속 냉각방법의 제조방법에 의하여 제조되는 것으로, 본 발명은 자동차의 후륜 현가계의 토션빔을 예로 들어 설명한다.

후륜 현가계는 토션빔과 양측에 트레일링 암과 결합되고, 상기 토션빔은 주행 중 차제에 피칭(pitching)이 발생할 경우 부재가 지닌 비틀림 탄성력을 통해 이를 흡수하게 되며, 차량 선회시 작용하는 원심력에 대한 토션빔의 비틀림으로 차체의 자세를 유지하도록 하는 중요한 기능을 담당하는 것으로서, 고롤강성과 고벤딩 강성이 요구되는 부품이다.

초기에는 철판의 단면을 "V" 형태 또는 "U" 형태 등으로 밴딩작업으로 토션빔을 구성하였으며, 그 내측으로 토션바를 결합하여 트레일링 암과는 별도의 보강판을 통해 용접 접합하였다.

상기 구조의 토션빔은 목표 요구 조건인 비틀림 강성과 밴딩강성은 만족할 수 있지만, 토션빔과 추가 부품수의 증가로 조립 및 용접공수 증대로 인하여, 생산시간 증가 및 생산성 저하가 발생되며, 공차관리의 어려움으로 불량율 증가의 주된 요인이며, 효과대비 무게증가로 차량의 연비를 저하시키는 문제점의 한 요인을 제공하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 장치로 토션빔을 성형할 경우 중간부의 급격한 단면변화로 인해 집중 응력이 발생함으로써, 성형 완료된 토션빔은 전체적인 내구성이 약해지게 된다.

이에 근래에는 원통형 파이프를 프레스 가압 성형하여 중앙부는 비틀림 강성을 위하여 두 겹의 "V" 형태이며, 양측부는 "ㅁ" 형 단면을 가지며, "V" 및 "ㅁ" 사이의 형태는 가변형상을 갖추고 있는데, 상하부 금형을 이용하여 성형할 경우, 상하부 금형과 캠 코어 등이 순차적으로 작용함에 따라 작업시간이 길어져서 자연히 생산성이 떨어지는 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 차량용 토션빔을 성형 제조할 때 내구성의 개선과 작업시간의 단축으로 생산성 향상에 이루어지는 열간 캠 코어 방식을 이용한 차량용 토션빔 성형장치와 성형방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 펀치블록을 갖춘 상형 베이스 스틸을 구비한 상부 금형과, 상기 상부금형이 하강하여 하형 베이스 스틸에서 승하강되는 성형 안착 홈이 형성된 리프트를 구비한 하부금형, 상기 상부금형 하강시 캠 드라이브에 의해 전진 이동하는 캠 슬라이드 및, 상기 캠 슬라이드에 일체로 형성되어 하부금형의 성형 안착 홈에 놓여진 토션빔의 성형 전 소재인 원통형 파이프의 양쪽 선단을 성형하는 캠 코어를 갖추어 이루어진 차량용 토션빔 성형장치에 있어서, 상기 캠 슬라이드에 일체로 설치되는 캠 코어는 캠 슬라이드의 전진방향을 기준으로 하방으로 경사지게 설치되되, 상기 캠 슬라이드의 가상 수직선(V)을 기준으로 앞쪽으로 경사진 경사각(θ)은 0.5°~3°범위 내로 설정되고, 상기 캠 슬라이드의 하부 쪽에는 상기 캠 코어의 경사각도를 유지시키는 각도 가이드 블록이 설치되어 있다.

이러한 본 발명에 따른 열간 캠 코어 방식을 이용한 차량용 토션빔 성형장치와 성형방법은 토션빔을 성형할 때 상하부 금형과 캠 코어가 동시에 작용하여 토션빔을 신속하게 성형 제조함에 따라 성형시간 단축으로 생산성이 향상되는 효과를 갖게 되어 제품의 경제성을 강화시킨다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 토션빔 성형장치의 상하부 금형의 결합 사시도,
도 2는 도 1에서 상부 금형을 제거한 상태의 사시도,
도 3은 본 발명의 요부인 캠 코어부를 보여주는 확대 사시도,
도 4는 도 3의 평면도,
도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도,
도 6은 도 5의 부분 확대 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 토션빔 성형장치의 상하부 금형이 이격된 상태를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시 도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 열간 캠 코어 방식을 이용한 차랑용 토션빔 성형장치를 보여주는 외관 사시도 이고, 도 2는 도 1에서 상부금형을 제거한 상태의 사시도 이며, 도 3은 본 발명의 요부를 보여주는 확대 사시도 이다.

본 발명은 본 출원인에 의해 특허된 등록특허 제 10-0848667호의 토션빔 성형장치에서 성형 제조되는 차량용 토션빔이 자세히 설명되어 있기에 본 발명에 의해 제조 성형되는 토션빔에 대하여 자세한 설명을 생략한다.

본 발명은 펀치블록(1)을 갖춘 상형 베이스 스틸(2)을 구비한 상부금형(3)과, 상기 상부금형(3)이 하강하여 하형 베이스 스틸(4)에서 승하강 되는 성형 안착 홈(5)이 형성된 리프트(6)를 구비한 하부금형(7), 상기 상부금형(3) 하강시 캠 드라이브(8)에 의해 전진 이동하는 캠 슬라이드(9) 및, 상기 캠 슬라이드(9)에 일체로 형성되어 하부금형(7)의 성형 안착홈(5)에 놓여진 토션빔(101)의 성형 전 소재인 원통형 파이프(100)의 양쪽 선단을 성형하는 캠 코어(10)를 갖추어 이루어진 차량용 토션빔 성형장치에 있어서, 상기 캠 슬라이드(9)에 일체로 설치되는 캠 코어(10)는 캠 슬라이드(9)의 전진방향을 기준으로 하방으로 경사지게 설치되되, 상기 캠 코어(10)는 캠 슬라이드(9)의 가상 수직선(V)을 기준으로 앞쪽으로 경사진 일정 경사각(θ)을 갖는데, 상기 경사각(θ)은 0.5°~ 3° 범위 내로 설정되고, 상기 캠 슬라이드(9)의 하부쪽에는 상기 캠 코어(10)의 경사각(θ)을 유지시키는 각도 가이드 블록(11)이 설치되어 있다.

여기서 상기 상부금형(3)에 설치되는 캠 드라이브(8)와 원통형 파이프(101)의 양끝단을 성형하는 캠 코어(10)를 갖춘 캠 슬라이드(9)는 경사면(12)으로 서로 접촉되어 있기에 상기 캠 드라이브(8)가 하강 작동시 캠 슬라이드(9)는 경사면(12)을 따라 도 5의 화살표 (나)방향으로 이동하게 되어, 상하부 금형(3,7)에서 성형되는 토션빔(101)의 양쪽선단(102)을 성형하는 캠 코어(10)를 작동시키게 된다.

상기와 같은 본 발명에 따른 토션빔 성형장치를 이용하여 토션빔을 성형하는 방법을 설명하는데, 동작설명과 함께 설명한다.

먼저, 상기 상하부 금형(3,7)이 이격된 최초 상태에서 상기 하부금형(7)의 리프트(6)에 형성된 성형 안착홈(5)에 토션빔(101)의 전 소재인 원통형 파이프(100)를 도 7과 같이 안착시킨다.

이어 설비의 프레스 슬라이드에 의하여 상부금형(3)이 화살표 (가)방향으로 고속 하강하고, 상기 상부금형(3)의 상형 베이스 스틸(2)에 장착된 누름가스 스프링(13)이 하부금형(7)의 리프트(6)에 일정거리로 도달하면, 상기 상부금형(3)은 저속 하강하게 되면서 누름가스 스프링(13)이 하부금형(7)의 리프트(6)에 닿게 되면서 상기 리프트(6)를 누르게 된다.

그러면 상기 리프트(6)의 리프트 실린더(14)는 압축되면서 리프트(6)가 하강되고, 상기 리프트(6)가 하부금형(7)의 하형 베이스 스틸(4)에 접촉되면서 하사점에 도착된다.

이후 상기 상부금형(3)은 계속 하강하고 상형 베이스 스틸(2)의 누름가스 스프링(13)은 압축되며 스트로크는 점점 짧아지고, 상형 베이스 스틸(2)의 푸쉬 패드(15)가 리프트(6)에 닿게 된다.

이어 상기 상부금형(3)이 계속 하강하면 푸쉬패드(15)의 탄발 스프링(16)이 압축되면서 상기 푸쉬패드(15)는 상형 베이스 스틸(2) 쪽으로 밀려 올라가게 되는데, 이러한 작동이 원통형 파이프(100)를 손상시키지 않도록 작용하게 된다.

그런 다음, 상기 상부금형(3)이 계속 하강하며, 상기 상형 베이스 스틸(2)에 장착된 펀치다이(1)가 원통형 파이프(100)에 접촉하기 시작하면서 토션빔(101)을 도 5와 같이 성형을 함과 동시에, 상기 상부금형(3)의 캠 드라이브(8)가 하강하면서 캠 슬라이드(9)의 경사면(12)과 접촉하고, 상기 캠 드라이브(8)가 계속 하강하면서 상기 캠 슬라이드(9)를 화살표 (나)방향으로 전진 이동시킴에 따라 캠 코어(10)가 전진 이동하여 원통형 파이프(100)의 양쪽 선단부 내측으로 삽입되면서 토션빔(101)의 성형이 시작된다.

이와 같이 본 발명은 원통형 파이프(100)를 상하부 금형(3,7), 그리고 캠 코어(10)에서 냉각이 실시되고, 상기 상부금형(3)이 하사점에 도착함과 동시에 캠 코어(10)의 성형도 완료되도록 되어 있다.

이후, 토션빔(101)의 성형이 완료된 후 일정시간 유지 후 냉각완료가 끝나면, 상기 상부금형(3)은 상승하면서 캠 코어(10)도 가스 실린더(17)에 의하여 후진해서 원위치로 복귀되면서 계속 냉각이 이루어지도록 되어 있다.

그리고 상기 상부금형(3)이 상기 순서의 역순으로 작용하여 하부금형(7)에 서 분리되어 상사점으로 복귀되면, 상부금형(3)이 하부금형(7)의 리프트(6)와 이격 후 일정한 거리로 유지되면서 펀치다이(1) 주변에 설치된 푸쉬패드(15)가 완성된 토션빔(101)을 밀어내기 때문에 펀치다이(1)에 끼어 올라가는 현상이 없게 되고 리프트(6)의 성형 안착홈(5)에 남게 된다.

상기와 같은 본 발명의 토션빔 성형장치의 작동 특징은 상부금형(3)의 하강시 동시에 캠 코어(10)가 캠 슬라이드(9)에 의해 원통형 파이프(100)의 양쪽 선단으로 진입되어 토션빔을 성형하고, 상기 상부금형(3)의 상승시 캠 코어(10)도 동시에 후퇴되기 때문에 종래의 토션빔 성형장치에서 각각 작용하는 구조, 예를 들어 상부금형 -> 하강 -> 캠 슬라이드 -> 캠 코어 진입 -> 냉각 유지시간 -> 캠 코어 후퇴 -> 캠 슬라이드 후퇴 등으로 작용하는 작업시간 흐름을 단축할 수가 있어서, 제품 성형 제조시간의 단축으로 생산성 향상을 도모하게 된다.

1 : 펀치블록, 2 : 상형 베이스 스틸,
3 : 상부금형, 4 : 하형 베이스 스틸,
5 : 성형 안착홈, 6 : 리프트,
7 : 하부금형, 8 : 캠 드라이브,
9 : 캠 슬라이드, 10 : 캠 코어,
11 : 각도 가이드 블록, 12 : 경사면,
13 : 누름가스 스프링, 14 : 리프트 실린더,
15 : 푸쉬패드, 16 - 탄발 스프링,
17 : 가스 실린더

Claims

펀치블록(1)을 갖춘 상형 베이스 스틸(2)을 구비한 상부금형(3)과, 상기 상부금형(3)이 하강하여 하형 베이스 스틸(4)에서 승하강 되는 성형 안착홈(5)이 형성된 리프트(6)를 구비한 하부금형(7), 상기 상부금형(3) 하강시 캠 드라이브(8)에 의해 전진 이동하는 캠 슬라이드(9) 및, 상기 캠 슬라이드(9)에 일체로 형성되어 하부금형(7)의 성형 안착홈(5)에 놓여진 토션빔(101)의 성형 전 소재인 원통형 파이프(100)의 양쪽 선단을 성형하는 캠 코어(10)를 갖추어 이루어진 차량용 토션빔 성형장치에 있어서,
상기 캠 슬라이드(9)에 일체로 설치되는 캠 코어(10)는 캠 슬라이드(9)의 전진 방향을 기준으로 하방으로 경사지게 설치되되, 상기 캠 코어(10)는 캠 슬라이드(9)의 가상 수직선(V)을 기준으로 앞쪽으로 경사진 일정 경사각(θ)을 갖는데, 상기 경사각(θ)은 0.5°~ 3° 범위 내로 설정된 것을 특징으로 하는 열간 캠 코어 방식을 이용한 차량용 토션빔 성형장치.
제 1항에 있어서,
상기 캠 슬라이드(9)의 하부 쪽에는 상기 캠 코어(10)의 경사각(θ)을 유지시키는 각도 가이드 블록(11)이 설치된 것을 특징으로 하는 열간 캠 코어 방식을 이용한 차량용 토션빔 성형장치.
상부금형(3)이 하강하여 하부금형(7)의 리프트(6)에 형성된 성형 안착홈(5)에 놓여진 원통형 파이프(100)를 펀치다이(1)로 눌러 성형하면서 상기 원통형 파이프(100)의 양쪽 선단을 캠 코어(10)가 캠 슬라이드(9)에 의해 전진 이동되어 토션빔의 양쪽 선단을 성형하는 차량용 토션빔 성형방법에 있어서,
상기 상부금형(3) 하강시 원통형 파이프(100)를 상부금형(3)의 펀치다이(1)와 캠 슬라이드(9)의 캠 코어(10)가 동시에 작용하여 성형하면서, 성형 완료 후 일정시간 동안 상하부금형(3,7)과 캠 코어(10)의 냉각이 이루어지고 상부 금형(3)의 상승시 동시에 캠 코어(10)도 후퇴되는 것을 특징으로 하는 열간 캠 코어를 이용한 차량용 토션빔 성형방법.