KR20170048538A

KR20170048538A - 커플러

Info

Publication number: KR20170048538A
Application number: KR1020177009023A
Authority: KR
Inventors: 다카히로 아이토오; 다케시 가와치
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2015-10-07
Publication date: 2017-05-08
Also published as: CA2963632A1; CN106794733A; JP6515352B2; US20170305228A1; BR112017006843A2; CN106794733B; EP3205519B1; WO2016056601A1; EP3205519A1; JPWO2016056601A1; MX2017004487A; US10518596B2; KR101998491B1; RU2668788C1; EP3205519A4

Abstract

후육화에 의하지 않고 고강성화를 실현한 커플러를 제공한다. 기부(12)와, 기부(12)의 제1 방향(D1)의 양단부로부터, 각각 제1 방향(D1)에 수직인 제2 방향(D2)의 동일한 측으로 연장되고, 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)의 양쪽에 수직인 제3 방향(D3)의 중앙부에 체결 구멍(14H)이 형성된 한 쌍의 측부(14, 14)와, 한 쌍의 측부(14, 14) 사이이며, 또한 제3 방향(D3) 중 적어도 일단부에, 기부(12) 및 한 쌍의 측부(14, 14)의 연장 영역으로서 형성된 폐색부(16)를 구비한다.

Description

커플러 {COUPLER}

본 발명은 후육화하지 않고 고강성화를 도모한 커플러에 관한 것이다.

차량, 선박 및 항공기, 그리고 각종 산업 기계의 서스펜션에 사용되는 링크 기구에 포함되는 커플러는 주로 차륜 등의 부재의 위치 결정 기구를 담당하기 때문에, 당해 부재로부터의 입력에 대해 어느 정도의 강성을 갖고 있는 것이 요구된다.

이와 같은 커플러를 포함하는 링크의 예로서는, 강판에 의해 관상으로 형성되어 있는 본체부(로드)와, 이 본체부의 양단부에 각각 고착되어 있는 한 쌍의 연결부를 구비하는, 차량용 I형 서스펜션 아암이 알려져 있다(일본 특허 공개 제2010-76473호 공보 참조). 이 연결부의 한쪽은 통상, 브래킷 타입의 커플러이고, 당해 커플러는 로드 단부에 연결된 기부와, 당해 기부의 로드 폭 방향 최외부로부터 각각 로드와는 반대측으로 연장되는 한 쌍의 측부를 포함한다. 또한, 기부와 측부는 연결되어 있고, 커플러의 측부에는 체결 구멍이 형성되어 있다.

일본 특허 공개 제2010-76473호 공보에 개시된 차량용 I형 서스펜션 아암에서는 차륜으로부터의 입력에 대해, 상대적으로 강도가 낮은 커플러(브래킷)가 약부가 된다. 이로 인해, 커플러에, 예를 들어 압축력(측부끼리를 연결하는 방향의 힘)이 가해진 경우에는, 커플러의 측부가 면외 변형될 가능성이 높고, 바꾸어 말하면 커플러 전체적으로 필요한 강성을 얻지 못할 우려가 있다.

따라서, 커플러(브래킷)를 균일하게 후육화하는 것도 생각할 수 있지만, 이와 같은 후육화에는 링크 전체의 중량 증가나, 그것에 수반하는 비용의 상승이라는 문제가 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 후육화에 의하지 않고 고강성화를 실현한, 커플러를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는 커플러를 균일하게 후육화하지 않고, 차륜 등의 부재로부터의 입력에 대해 커플러의 측부의 변형을 억제하여 커플러 전체적으로 고강성화를 실현하는 것에 대해 검토했다.

그 결과, 본 발명자는 한 쌍의 측부 사이의 적어도 기부측에 폐색부를 형성하는 것을 전제로, 이 폐색부의 폭(측부의 길이 방향에 있어서의 폐색부의 치수)을 적정화함으로써, 커플러를 균일하게 후육화하지 않고, 차륜 등으로부터의 입력 시에 측부가 변형되기 어려운, 바꾸어 말하면 우수한 강성을 발휘할 수 있는 커플러를 얻을 수 있다는 지견을 얻었다.

이상의 지견에 기초하여, 본 발명자들은 본 발명을 완성했다. 그 요지는 이하와 같다.

[1] 기부와, 상기 기부의 제1 방향의 양단부로부터 각각, 제1 방향에 수직인 제2 방향의 동일한 측으로 연장되고, 제1 방향 및 제2 방향의 양쪽에 수직인 제3 방향의 중앙부에 체결 구멍이 형성된 한 쌍의 측부와, 상기 한 쌍의 측부 사이이며, 또한 제3 방향 중 적어도 일단부에, 상기 기부 및 상기 한 쌍의 측부의 연장 영역으로서 형성된 폐색부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 커플러.

[2] 상기 측부의 제2 방향에 있어서의 기부 측단부로부터 상기 체결 구멍의 중심 위치까지의 길이(L1)와, 상기 폐색부의 제2 방향에 있어서의 최소 길이(L2)가,

<식 1>

의 관계를 만족시키는, 상기 [1]에 기재된 커플러.

[3] 상기 기부의 두께(t1)와, 상기 폐색부의 두께(t2)가,

<식 2>

의 관계를 만족시키는, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 커플러.

[4] 상기 폐색부가, 상기 측부의 제3 방향에 있어서의 양단부에 형성되어 있는, 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 커플러.

[5] 금속판으로 이루어지는 블랭크의 제3 방향 중 적어도 일단부를 제2 방향의 일측으로 구부려서, 측면에서 볼 때 역L자상 또는 역U자상의 중간 부재를 성형하는 블랭크 굽힘 공정과, 상기 중간 부재를 가압하는 패드를 구비하는 다이와, 당해 다이에 대향하여 배치되는, 형 체결 방향으로 이동 가능하게 지지된 이너 패드를 구비하는 펀치와, 또한, 펀치의 측면에 대향하여 배치된 상기 폐색부의 면외 변형 억제 공구를 구비하는 프레스 성형 금형을 사용하고, 상기 중간 부재의 제1 방향의 양단부를 제2 방향의 상기 일측으로 구부리는, 커플러 성형 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 커플러의 제조 방법에 의해 얻어지는, 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 커플러.

[6] 일체 성형, 프레스 성형, 분체 성형, 주조, 용접 및 접합 중 적어도 어느 하나에 의해 성형된, 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 커플러.

본 발명에 관한 커플러에서는 한 쌍의 측부 사이에 있어서의 폐색부의 형성 형태에 대해 개량을 행하고 있다. 그 결과, 본 발명에 관한 커플러에 의하면, 균일하게 후육화하지 않고 고강성화를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 커플러(브래킷)를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 커플러(브래킷)의 변형예를 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 커플러(브래킷)의 제조 방법의 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 블랭크 굽힘 공정에 있어서 사용하는 장치를 도시하는 측면도이고, (a)는 굽힘 개시 전의 상태를 도시하고, (b)는 굽힘 종료 시의 상태를 도시한다.
도 5는 브래킷 성형 공정에 있어서 사용하는 장치를 도시하는 사시도이다.

<커플러(서스펜션 링크용 브래킷)>

이하, 도 1, 2를 참조하여, 본 발명의 실시 형태(커플러, 특히는 서스펜션 링크용 브래킷)에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 있어서, 제1 방향이란, 도 1, 2의 부호 D1로 나타내는 방향을 의미하고, 제2 방향이란, 도 1, 2의 부호 D2로 나타내는 방향[제1 방향(D1)에 수직인 방향]을 의미하고, 제3 방향이란, 도 1, 2의 부호 D3으로 나타내는 방향[제1 방향(D1)과 제2 방향(D2)의 양쪽에 수직인 방향]을 의미한다.

또한, 도시하지 않지만, 서스펜션 링크(컨트롤 링크)는, 일반적으로, 강판으로 이루어지는 파이프상의 로드와, 당해 로드의 양단부에 각각 설치된 브래킷 또는 튜브로 구성되고, 당해 브래킷(튜브)을 통해 연결 상대의 부품과의 사이에서 링크 기구가 구성된다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 커플러의 일례로서의, 서스펜션 링크용 브래킷(10)을 도시하는 사시도이다. 브래킷(10)은 기부(12)와, 한 쌍의 측부(14, 14)와, 폐색부(16)로 구성되어 있다.

기부(12)는 서스펜션 링크의 구성 요소로서 도시하지 않은 로드에 설치된다. 또한, 기부(12)를 로드에 설치하는 경우에는, 로드의 일단에만 설치하는 것은 물론, 로드의 양단에 설치할 수도 있다.

한 쌍의 측부(14, 14)는 기부(12)의 제1 방향(D1)의 양단부로부터 각각, 제1 방향(D1)에 수직인 제2 방향(D2)의 동일한 측(도 1에서는 좌측 하방측)에, 기부(12)와 연결되어 연장되어 있다. 그리고, 한 쌍의 측부(14, 14)에는 제3 방향(D3)의 중앙부에 체결 구멍(14H, 14H)이 형성되어 있다. 체결 구멍(14H)은 브래킷(10) 내에, 예를 들어 부시(도시하지 않음)를 수용한 상태에서 볼트 체결하기 위한 볼트 구멍이다.

폐색부(16)는 한 쌍의 측부(14, 14) 사이이며, 또한 제3 방향(D3) 중 적어도 일단부(도 1에서는 상단부만)에, 기부(12) 및 한 쌍의 측부(14, 14)의 연장 영역으로서 형성되어 있다. 여기서, 상기 「연장 영역으로서」란, 폐색부(16)가 기부(12)나 측부(14)에 접착이나 용접 등의 각종 연결 방법으로 설치된 것은 물론, 애당초 부재(12, 14, 16)가 동일 소재로 제조된 것도 포함하는 것을 의미한다.

기부(12)와 각 측부(14, 14)의 경계 부분에는 능선부(R1)가 형성되어 있다. 또한, 각 측부(14, 14)와 폐색부(16)의 경계 부분에는 능선부(R2)가 형성되어 있다. 또한, 폐색부(16)와 기부(12)의 경계 부분에는 능선부(R3)가 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 실시 형태의 서스펜션 링크용 브래킷(10)에서는 상술한 바와 같은 한 쌍의 측부(14, 14) 사이에 폐색부(16)가 형성되어 있음으로써, 차륜 등으로부터의 입력에 대해 한 쌍의 측부(14, 14)의 제1 방향(D1)으로의 면외 변형을 억제할 수 있다. 그 결과, 본 실시 형태의 서스펜션 링크용 브래킷(10)에 의하면, 균일한 후육화를 도모하지 않고 고강성화를 실현할 수 있다.

이상, 본 발명의 가장 기본적인 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 다양한 변경이 가능하다.

예를 들어, 도 1에 도시하는 측부(14, 14)의 제2 방향(D2)에 있어서의 기부 측단부로부터 체결 구멍의 중심 위치까지의 길이(L1)와, 폐색부(16)의 제2 방향(D2)에 있어서의 최소 길이(L2)가,

<식 3>

의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다.

통상, 차륜 등으로부터 서스펜션 아암의 축방향으로 부하가 전달되면, 볼트 체결된 체결 구멍(14H) 부근이 제1 방향(D1)으로 면외 변형, 즉 좌굴될 우려가 있다. 이 면외 변형은 기부(12)로부터 체결 구멍(14H)의 중심 위치까지의 길이(L1)가 클수록 일어나기 쉽다. 이로 인해, 이 면외 변형을 억제하는 데 필요한 폐색부(16)의 제2 방향(D2)에 있어서의 길이(L2)는 주로 길이(L1)와의 관계로 결정된다.

따라서, 본 발명자는 도 1에 도시하는 브래킷에 있어서, 비(L2/L1)를 변동 시킨 경우의 브래킷 강성값(kN/㎜)을 산출했다. 여기서, 브래킷 강성값이란, 도 1에 도시하는 브래킷의 제1 방향(D1)으로 가한 하중(kN)과, 그것에 의한 측부(14)의 제2 방향(D2)으로의 변위량(㎜)의 비에 의해 정의되는 값이다.

표 1에 비(L2/L1)와 브래킷 강성값(kN/㎜)의 관계에 관한 산출 결과를 나타낸다.

표 1로부터 명확해진 바와 같이, L2/L1가 0.1을 초과한 부근부터, 브래킷 강성값이 L2/L1가 0인 경우(즉, 폐색부가 존재하지 않는 경우)에 비해 비약적으로 향상되어 있는 것을 알 수 있다.

이와 같은 견지로부터, 최소 길이(L2)를 길이(L1)의 0.1배보다도 크게 함으로써, 한 쌍의 측부(14, 14) 사이에 형성된 폐색부(16)의 제2 방향(D2)에 있어서의 길이를 충분히 확보할 수 있다고 할 수 있고, 상기 면외 변형을 억제할 수 있다. 이에 의해, 차륜 등으로부터의 입력에 대해 한 쌍의 측부(14, 14)의 제1 방향(D1)으로의 면외 변형을 높은 레벨에서 억제할 수 있고, 나아가서는, 균일한 후육화를 도모하지 않고 높은 레벨에서 고강성화를 실현할 수 있다.

또한, 이 효과는 0.3×L1<L2로 하면 더 높은 레벨에서 발휘되고, 0.4×L1<L2로 하면 더욱 높은 레벨에서 발휘되고, 0.5×L1<L2로 하면 매우 높은 레벨에서 발휘된다.

한편, 최소 길이(L2)를 길이(L1)의 1.0배보다도 작게 함으로써, 한 쌍의 측부(14, 14) 사이에 형성된 폐색부(16)의 제2 방향(D2)에 있어서의 길이를 과대로 하지 않고, 한 쌍의 측부(14, 14)에 있어서 제3 방향(D3)의 중앙부에 형성된 체결 구멍(14H, 14H) 부근의 변형을 충분히 억제할 수 있다. 이에 의해, 브래킷(10)을 통해 연결되는 도시하지 않은 로드와 그 연결 상대의 변형을 높은 레벨에서 억제할 수 있다.

또한, 최소 길이(L2)를 길이(L1)의 1.0배 이상으로 하면, 최소 길이(L2)를 크게 설정하는 것에 의한 효과[측부(14, 14)의 면외 변형의 억제에 관한 효과]가 상대적으로 작아질 뿐만 아니라, 폐색부(16)의 기부(12)와는 반대측의 단부와 브래킷(10) 내에 수용하는 부품이 완충할 가능성이 있다. 그 경우, 브래킷(10)과 당해 부품의 완충을 피하기 위해, L1의 값을 더욱 크게 할 필요가 있고, 그 결과 브래킷(10) 전체의 중량 증대를 초래하므로, 바람직하지 않다.

또한, 최소 길이(L2)를 길이(L1)의 0.8배보다도 작게 함으로써, 폐색부(16)의 제2 방향(D2)에 있어서의 기부(12)측과는 반대측의 단부를, 체결 구멍(14H, 14H)의 위치로부터 충분히 멀리 떨어지게 할 수 있다. 이에 의해, 브래킷(10)의 2개의 측부(14, 14)에 끼워지는 공간 중, 폐색부(16)가 형성되어 있지 않은 제2 방향(D2)에 있어서의 공간을, 특히 그 제3 방향(D3)에 있어서 제한하지 않고 유용하게 이용할 수 있다. 따라서, 측부(14, 14) 사이에 수용되는 부재의 구조를 다양화할 수 있다.

또한, 최소 길이(L2)를 길이(L1)의 0.6배보다도 작게 함으로써, 기부(12), 한 쌍의 측부(14, 14) 및 폐색부(16)로 이루어지는 브래킷(10)을, 각 부(12, 14, 1)끼리의 용접뿐만 아니라, 일체 성형에 의해 성형할 수도 있다. 이로 인해, 최소 길이(L2)를 길이(L1)의 0.6배보다도 작게 함으로써, 설계의 자유도가 증대한다.

이어서, 기부(12)와 측부(14)의 경계 부분(R1)의 내주면의 곡률 반경(r1)과, 측부(14)와 폐색부(16)의 경계 부분(R2)의 내주면의 곡률 반경(r2)과, 폐색부(16)와 기부(12)의 경계 부분(R3)의 내주면의 곡률 반경(r3)과, 한 쌍의 측부(14, 14) 사이의 제1 방향(D1)에 있어서의 치수(W1)와, 기부(12)의 제3 방향(D3)에 있어서의 치수(W3)가,

<식 4>

<식 5>

<식 6>

의 관계를 각각 만족시키는 것이 바람직하다.

브래킷(10) 내의 공간(S)에는, 예를 들어 부시 등의 부품이 수용된다. 이로 인해, 공간(S)은 어느 정도의 용적을 갖는 것이 필요하다. 능선부(R1, R2, R3)의, 내주면의 곡률 반경(r1, r2, r3) 중 하나 이상이 과도하게 큰 경우에는, 그만큼 공간(S)이 작아져, 브래킷(10)과 수용되어 있는 부품이 완충할 가능성이 높아진다. 이 완충을 회피하기 위해서는, 길이(L1)를 크게 하여 공간(S)을 충분히 확보하는 것을 생각할 수 있지만, 길이(L1)의 증대는 상술한 바와 같이 브래킷(10)의 강성 저하를 초래하므로, 바람직하지 않다.

이와 같은 지견 하에서, 본 실시 형태에서는 상기 식 4 내지 식 6 모두를 만족시킴으로써, 길이(L1)를 필요 이상으로 크게 하지 않고, 브래킷(10) 내의 공간(S)을 충분히 확보할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 브래킷(10)의 강성을 저하시키지 않고, 공간(S)을 충분히 확보하고, 나아가서는 브래킷(10) 내에 확실하게 부품을 수용할 수 있다.

또한, 상기 식 4 내지 식 6 모두를 만족시키는 경우는, 기부(12), 한 쌍의 측부(14, 14) 및 폐색부(16)로 이루어지는 브래킷(10)을, 각 부(12, 14, 1)끼리의 용접뿐만 아니라, 일체 성형에 의해 성형할 수도 있다. 이로 인해, 상기 식 4 내지 식 6을 모두 만족시키는 경우는, 설계의 자유도가 증대한다.

또한, 도 1에 도시하는 예에 있어서는, 기부(12)의 두께(t1)와, 폐색부(16)의 두께(t2)가,

<식 7>

의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다.

도 1에 도시하는 브래킷(10)은, 상술한 바와 같이 용접 등을 실시하지 않고 하나의 소재(금속판)로 가공할 수 있다. 이 경우, 1매의 금속판으로 브래킷을 형성할 때에, 일반적인 드로잉 가공을 실시한 경우에는, 금속판의 드로잉 가공 부분(프레스기에 의해 형성된 이음매가 없는 오목 부분)의 판 두께는 다른 부분의 두께에 비해 감소한다.

그러나, 일체 성형에 의해 얻어진 본 실시 형태의 브래킷(10)의 폐색부(16)는, 소위 「수축 플랜지 성형법」에 의해 얻어지는 것이다. 통상, 수축 플랜지 성형법에 의한 가공 부분은 가공 전보다도 두께가 크다. 이로 인해, 예를 들어 원래 동일 두께의 부재로 가공된 기부(12)의 두께(t1)와 폐색부(16)의 두께(t2)를 비교한 경우에는 t2>t1이 성립된다. 일체 성형에 의해 얻어진 본 실시 형태의 브래킷(10)에 있어서는, 상기 식 7을 만족시킴으로써, 폐색부(16)의 두께를 충분히 확보할 수 있다. 그 결과, 측부(14, 14)의 제1 방향(D1)에 있어서의 면외 변형을 더욱 억제할 수 있고, 나아가서는, 브래킷(10) 전체적으로 고강성화를 더욱 도모할 수 있다.

또한, 두께(t1, t2)가,

<식 8>

의 관계를 만족시키는 경우에는, 상기 작용 효과를 더욱 높은 레벨에서 발휘할 수 있는 점에서 바람직하다.

또한, 두께(t1, t2)가,

<식 9>

의 관계를 만족시키는 경우에는, 상기 작용 효과를 매우 높은 레벨에서 발휘할 수 있는 점에서 바람직하다.

또한, 도 1에 도시하는 예에 있어서는, 폐색부(16)가, 측부(14)의 제3 방향(D3)의 편측에 형성되어 있지만, 도 2(도 1에 도시하는 브래킷의 변형예를 도시하는 사시도)에 도시하는 예와 같이, 폐색부(16)가 제3 방향(D3)의 양단부에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 도 2에 도시하는 예에 있어서, 도 1에 도시하는 예와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

도 2에 도시하는 서스펜션용 브래킷(10')에 있어서는, 한 쌍의 측부(14, 14) 사이에, 제3 방향(D3)에 있어서의 위치가 상이한 한 쌍의 폐색부(16, 16)가 형성되어 있다. 즉, 폐색부(16, 16)는 한 쌍의 측부(14, 14)의 제3 방향(D3)의 상단부 및 하단부에, 기부(12) 및 한 쌍의 측부(14, 14)의 연장 영역으로서 형성되어 있다.

도 2에 도시하는 예에 있어서는, 폐색부(16, 16)를 한 쌍의 측부(14, 14)의 제3 방향(D3)의 양단부에 형성함으로써, 차륜 등으로부터의 입력 시에 측부(14, 14)의 제1 방향(D1)으로의 면외 변형을 높은 레벨에서 억제할 수 있다. 그 결과, 도 1에 도시하는 예에 비해, 브래킷(10') 전체적으로 고강성화를 더욱 도모할 수 있다.

<커플러(서스펜션 링크용 브래킷)의 제조 방법>

이어서, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시 형태(커플러의 제조 방법, 특히 서스펜션 링크용 브래킷의 제조 방법)에 대해 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 예는 커플러(브래킷)를 일체 성형하는 경우이다. 또한, 이하의 제조 방법의 설명에 있어서 사용하는 제1 방향(D1), 제2 방향(D2), 제3 방향(D3)에 대해서는, 모두 상술한 서스펜션 링크용 브래킷의 란에 있어서 사용한 각 방향(D1, D2, D3)과 동일 방향이다.

도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 커플러(서스펜션 링크용 브래킷)의 제조 방법의 수순을 나타내는 흐름도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 커플러의 제조 방법은 블랭크 굽힘 공정과, 브래킷 성형 공정을 포함한다.

또한, 브래킷의 재료로서의 블랭크는 금속판이라면, 공지의 어떤 재료로 구성해도 좋다. 금속판으로서는, 강판(고장력 강판), 스테인리스 강판, 표면 처리 강판(용융 아연 도금 강판, 아연ㆍ알루미늄 도금 강판 등) 및 비철 금속판(알루미늄 합금판, 티타늄판) 등을 들 수 있다. 또한, 블랭크는 이하에 나타내는 블랭크 굽힘 공정 전에, 소정의 형상으로 가공해 둔다.

(블랭크 굽힘 공정)

본 공정은 피가공재인 블랭크의 제3 방향 중 적어도 일단부를 제2 방향의 일측으로 구부리고, 측면에서 볼 때 역L자상 또는 역U자상의 중간 부재를 성형하는 공정이다. 도 4는 블랭크 굽힘 공정에 있어서 사용하는 장치(20)를 도시하는 측면도이다. 도 4 중, (a)는 굽힘 개시 전의 상태를 도시하고, (b)는 굽힘 종료 시의 상태를 도시한다. 또한, 도 4에 도시하는 예는 금속판으로 이루어지는 블랭크의 제3 방향의 양단부를 제2 방향의 일측으로 구부리고, 측면에서 볼 때 역U자상의 중간 부재를 성형하는 예이다.

장치(20)는 패드(22)가 형 체결 방향으로 이동 가능하게 설치된 다이(24)와 펀치(26)를 구비하는, 굽힘 성형을 행하기 위한 프레스 성형 장치이다.

상기 구성의 장치(20)를 사용하여, 본 공정에서는 먼저, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 블랭크(X1)를 장치(20)에 세트한 후, 다이(24)에 대해 형 체결 방향[제2 방향(D2)]으로 이동 가능하게 설치된 패드(22)와, 펀치(26)에 의해 블랭크(X1)를 끼움 지지한다.

이어서, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 다이(24)를 하강시킴으로써, 블랭크(X1)의 제3 방향(D3)의 양단부를 다이(24)에 의해 제2 방향(D2)의 일측[도 4의 (b)에 있어서는 하측]으로 구부린다. 이에 의해, 본체(X21)[도 1의 주로 기부(12) 및 측부(14)에 상당]와 본체(X21)에 연결되는 한 쌍의 플랜지(X22, X22)[도 1의 주로 폐색부(16)에 상당]를 갖는 측면에서 볼 때 역U자상의 중간 부재(X2)가 얻어진다.

(브래킷 성형 공정)

본 공정은 상기 블랭크 굽힘 공정에서 얻어진 중간 부재(X2)의 제1 방향(D1)의 양단부를 제2 방향의 상기 일측(즉, 블랭크 굽힘 공정에 있어서 블랭크의 제3 방향의 양단부를 구부린 측)으로 구부리는 공정이다. 도 5는 브래킷 성형 공정에 있어서 사용하는 장치를 도시하는 사시도이다.

장치(30)는, 도 5에 도시한 바와 같이 중간 부재(X2)의 제1 방향(D1)에 있어서의 양단부를 구속 유지하는 다이(32)와, 블랭크 홀더(34)와, 펀치(36)와, 다이(32)에 형 체결 방향으로 이동 가능하게 지지된 패드(38)와, 펀치(36)에 형 체결 방향으로 이동 가능하게 지지된 이너 패드(40)를 구비하고, 펀치(36)의 측면(36a)에 대향하여 배치된 면외 변형 억제 공구(42)를 더 구비한다.

여기서, 다이(32), 블랭크 홀더(34), 펀치(36), 패드(38), 이너 패드(40) 및 면외 변형 억제 공구(42)는 모두 일반적인 드로잉 성형에 의한 프레스 성형 장치 등에 있어서 사용되어 있는 것이라면, 어떤 타입의 것을 사용해도 좋다.

상기 구성의 장치(30)를 사용하여, 본 공정에서는 먼저, 블랭크 홀더(34)의 상면 및 이너 패드(40)의 상면을, 펀치(36)의 상면에 대해 제2 방향(D2)의 약간 상측에 위치시킨 상태에서, 이들 부재(34), 40) 상에 중간 부재(X2)를 세트한다. 중간 부재(X2)의 세트 시에는 본체(X21)만이 블랭크 홀더(34)의 상면 및 이너 패드(40)의 상면에 접하도록 하고, 플랜지(X22, X22)에 대해서는 부재(34, 36, 40)의 제3 방향(D3)의 양 최외부보다도 동일 방향(D3)의 더욱 외측에 위치시킨다. 또한, 면외 변형 억제 공구(42)는 펀치(36)의 측면(36a)에 대향시키고, 측면(36a)으로부터 소정의 클리어런스를 고려하여 배치한다.

이어서, 다이(32)에 대해 형 체결 방향[제2 방향(D2)]으로 이동 가능하게 설치된 패드(38)와, 블랭크 홀더(34) 및 이너 패드(40)에 의해 중간 부재(X2)를 끼움 지지한다.

그리고, 다이(32)를 제2 방향(D2)의 일측(도 5의 하측)으로 이동(하강)시킴으로써, 중간 부재(X2)의 제1 방향(D1)의 양단부를 다이(32)에 의해 제2 방향(D2)의 일측(도 5의 하측)으로 구부린다.

다이(32)의 하강 초기에는 블랭크 홀더(34)만이 하강하고, 이너 패드(40)는 하강하지 않는다. 이에 의해, 구부림부에 발생하는 변형을 가능한 한 적게 하여, 구부림부에 있어서의 주름의 발생을 억제할 수 있다. 이 효과는 수축 플랜지 성형법에 있어서 이너 패드(40)를 포함시킨 것에 기인하고, 이에 의해, 브래킷의 두께가 국소적으로 과도하게 상이하지 않도록 하여, 브래킷의 강성을 각 처에 있어서 균일화할 수 있다.

다이(32)의 강하 후기에는 이너 패드(40)도 강하하고, 부재(36, 40)의 상면이 일치한 상태에서, 중간 부재(X2)의 제1 방향(D1)의 양단부를 최종적인 위치까지 구부린다. 이와 같이 하여, 중간 부재(X2) 중 구부러진 부분은 도 1의 주로 측부(14)가 되고, 구부러지지 않은 부분은 도 1의 주로 기부(12)가 된다. 이상에 의해, 도 1에 도시하는 소정 형상의 기부(12), 측부(14, 14), 폐색부(16)를 구비하는 브래킷이 얻어진다.

이상에 나타내는 서스펜션 링크용 브래킷의 제조 방법에 의하면, 블랭크(X1)를 굽힘 가공하여 중간 부재(X2)를 얻는 것을 전제로, 또한, 소위 수축 플랜지 성형법을 사용하여, 도 1에 도시한 바와 같은 폐색부(16)를 구비하는 브래킷(10)을 얻을 수 있다.

이와 같은 브래킷은 수축 플랜지 성형에 의해 가공된 폐색부(16)가 기부(12)나 측부(14, 14)에 대해 증육되어 있고, 바꾸어 말하면 폐색부(16)의 두께가 기부(12)의 두께나 측부(14, 14)의 두께에 비해 크게 되어 있다. 따라서, 본 발명에 관한 서스펜션 링크용 브래킷의 제조 방법에서는 한 쌍의 측부 사이에 있어서의, 폐색부의 형성 형태(증육화)에 따라, 브래킷 자체를 균일하게 후육화하지 않고 고강성화를 도모할 수 있다.

실시예

이하에, 실시예 1, 2에 의해, 본 발명의 효과를 실증한다.

(실시예 1: 폐색부가 브래킷 강성에 미치는 영향에 대해)

먼저, 고장력 강판(판 두께 3.0㎜, 재질 440㎫급)을 사용하여 서스펜션 링크용 브래킷을 각종 방법으로 제작하고, 그 구조(폐색부의 유무)가 브래킷 강성에 미치는 영향에 대해 평가했다.

구체적으로는, 도 4, 도 5에 도시하는 장치를 사용하여, 본원 소정의 제조 방법(도 3에 도시하는 각 공정을 포함함)에 의해, 발명예 A의 서스펜션 링크용 브래킷을 제작했다. 또한, 종래의 장치를 사용하여 도 1에 도시하는 서스펜션 링크용 브래킷의 폐색부(16) 이외의 부분을 성형함과 함께, 폐색부(16)를 별도 작성하고, 그 후 이들을 용접하여 발명예 B의 브래킷을 제작했다. 이에 대해, 통상의 프레스기를 사용하여, 도 1에 도시하는 서스펜션 링크용 브래킷의 폐색부(16) 이외의 부분을 성형하여, 폐색부를 구비하지 않은 종래예 1의 브래킷으로 했다.

그리고, 각 시험예의 브래킷에 대해, 도 1에 도시하는 한 쌍의 체결 구멍(14H)을 사용하여 볼트 체결을 행하여, 기부(12)를 고정한 상태에서, 한 쌍의 측부(14, 14)에 대해 제2 방향(D2)으로 10kN의 압축력을 가한 경우의, 체결 구멍(14H)의 중심의 제2 방향(D2)에 있어서의 변위량을 측정했다. 그리고, 상기 압축력을 상위 변위량으로 나눈 값을 강성값으로 하여 산출했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2에 의하면, 발명예 A, B는 모두 종래예 1에 비해 강성값이 높은 것을 알 수 있다. 이는, 제조 방법에 의하지 않고, 폐색부가 존재하는 경우는, 강성값이 유효하게 높여지는 것을 의미한다.

(실시예 2: 폐색부의 두께와 수가 브래킷 강성에 미치는 영향에 대해)

이어서, 블랭크로서 고장력 강판(판 두께 3.0㎜, 재질 440㎫급)을 사용하여 서스펜션 링크용 브래킷을, 종래법과 본원의 일체 성형법으로 제작했다.

구체적으로는, 도 4, 도 5에 도시하는 장치를 사용하여, 본원 소정의 제조 방법(도 3에 도시하는 각 공정을 포함함)에 의해, 도 1 또는 도 2에 도시하는 발명예 1, 발명예 3의 서스펜션 링크용 브래킷을 제작했다. 또한, 통상의 프레스기를 사용하여, 도 1에 도시하는 서스펜션 링크용 브래킷의 폐색부(16) 이외의 부분을 성형하여, 폐색부를 구비하지 않은 종래예 2의 서스펜션 링크용 브래킷을 제작했다. 또한, 발명예 2의 서스펜션 링크용 브래킷에 대해서는, 종래예 2의 서스펜션 링크용 브래킷에 대해, 판 두께 3.3㎜의 폐색부를 용접에 의해 접합했다. 또한, 각 시험예의 브래킷 구조에 대한, 그 밖의 설계 조건에 대해서는, 하기의 표 3에 나타내는 바와 같다.

그리고, 각 시험예의 브래킷에 대해, 도 1에 도시하는 한 쌍의 체결 구멍(14H)을 사용하여 볼트 체결을 행하고, 기부(12)를 고정한 상태에서, 한 쌍의 측부(14, 14)에 대해 제2 방향(D2)으로 10kN의 압축력을 가한 경우의, 체결 구멍(14H)의 중심의 제2 방향(D2)에 있어서의 변위량을 측정했다. 그리고, 상기 압축력을 상기 변위로 나눈 값을 강성값으로 하여 산출했다. 그 결과를 표 3에 병기한다.

표 3으로부터 명확해진 바와 같이, 폐색부의 형성 형태에 대해 개량을 실시한 본 발명의 기술적 범위에 속하는 발명예 1 내지 3의 커플러(브래킷)에 대해서는, 모두 본 발명의 기술적 범위에 속하지 않는 종래예의 커플러(브래킷)에 비해, 커플러를 균일하게 증육하지 않고, 커플러의 강성이 개선되어 있는 것을 알 수 있다.

10, 10' : 서스펜션 링크용 브래킷
12 : 기부
14 : 측부
14H : 체결 구멍
16 : 폐색부
20, 30 : 장치
22, 38 : 패드
24, 32 : 다이
26, 36 : 펀치
34 : 블랭크 홀더
36a : 펀치(36)의 측면
40 : 이너 패드
42 : 면외 변형 억제 공구
D1 : 제1 방향
D2 : 제2 방향
D3 : 제3 방향
E : 중간 부재(X2)의 길이 방향 단부
L1 : 측부의 제2 방향에 있어서의 기부 측단부로부터 체결 구멍의 중심 위치까지의 길이
L2 : 폐색부의 제2 방향에 있어서의 최소 길이
S : 브래킷(10) 내의 공간
R1 : 기부(12)와 측부(14)의 경계 부분(능선부)
R2 : 측부(14)와 폐색부(16)의 경계 부분(능선부)
R3 : 폐색부(16)와 기부(12)의 경계 부분(능선부)
r1 : 능선부(R1)의 내주면의 곡률 반경
r2 : 능선부(R2)의 내주면의 곡률 반경
r3 : 능선부(R3)의 내주면의 곡률 반경
t1 : 기부(12)의 두께
t2 : 폐색부(16)의 두께
W1 : 한 쌍의 측부(14, 14) 사이의 제1 방향에 있어서의 치수
W3 : 기부(12)의 제3 방향에 있어서의 치수
X1 : 블랭크
X2 : 중간 부재
X21 : 본체
X22 : 플랜지

Claims

기부와,
상기 기부의 제1 방향의 양단부로부터 각각, 제1 방향에 수직인 제2 방향의 동일한 측으로 연장되고, 제1 방향 및 제2 방향의 양쪽에 수직인 제3 방향의 중앙부에 체결 구멍이 형성된 한 쌍의 측부와,
상기 한 쌍의 측부 사이이며, 또한 제3 방향 중 적어도 일단부에, 상기 기부 및 상기 한 쌍의 측부의 연장 영역으로서 형성된 폐색부를 구비하고,
상기 기부의 두께(t1)와, 상기 폐색부의 두께(t2)가,
<식 1>

의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는, 커플러.
제1항에 있어서, 상기 측부의 제2 방향에 있어서의 기부 측단부로부터 상기 체결 구멍의 중심 위치까지의 길이(L1)와, 상기 폐색부의 제2 방향에 있어서의 최소 길이(L2)가,
<식 2>

의 관계를 만족시키는, 커플러.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폐색부가 상기 측부의 제3 방향에 있어서의 양단부에 형성되어 있는, 커플러.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 금속판으로 이루어지는 블랭크의 제3 방향 중 적어도 일단부를 제2 방향의 일측으로 구부려서, 측면에서 볼 때 역L자상 또는 역U자상의 중간 부재를 성형하는 블랭크 굽힘 공정과,
상기 중간 부재를 가압하는 패드를 구비하는 다이와, 당해 다이에 대향하여 배치되는, 형 체결 방향으로 이동 가능하게 지지된 이너 패드를 구비하는 펀치와, 또한, 펀치의 측면에 대향하여 배치된 상기 폐색부의 면외 변형 억제 공구를 구비하는 프레스 성형 금형을 사용하고,
상기 중간 부재의 제1 방향의 양단부를 제2 방향의 상기 일측으로 구부리는, 커플러 성형 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 커플러의 제조 방법에 의해 얻어지는, 커플러.