KR20170121216A - 섀시 구성요소, 이를 제작하기 위한 방법, 및 사용 - Google Patents

섀시 구성요소, 이를 제작하기 위한 방법, 및 사용 Download PDF

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KR20170121216A
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페터 클라우케
멜라니 딘터
올리버 클라인슈미트
토비아스 레베
카이-우베 옌취
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티센크루프 스틸 유럽 악티엔게젤샤프트
티센크룹 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 구조 전달음을 감쇠시키는 복합 재료로 구성되고, 하나의 제1 금속 층, 적어도 하나의 제2 금속 층, 및 상기 금속 층들 사이에 부분적으로 또는 전면적으로 배열된 적어도 하나의 감쇠 층으로 구성된, 적어도 하나의 제1 구성요소 부품을 포함하는 섀시 구성요소에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이의 제작을 위한 2개의 대응하는 방법, 및 대응하는 사용에 관한 것이다.

Description

섀시 구성요소, 이를 제작하기 위한 방법, 및 사용
섀시 구성요소는 제1 금속 층, 적어도 하나의 제2 금속 층, 및 금속 층들 사이에 부분적으로 또는 전면적으로 배열되는 적어도 하나의 감쇠 층을 구비한 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로부터 만들어진 적어도 하나의 제1 구성요소 부품을 포함한다. 또한, 본 발명은 이의 제작을 위한 2가지 대응하는 방법과, 대응하는 사용에 관한 것이다.
자동차 설계에서의 구조 전달음의 감쇠는 균형 잡히고 조화로운 차량 음향의 설계 시에 가장 중요한 척도들 중 하나이다. 자동차 설계에서의 소음 및 진동 수준은 주로 3가지 공급원에 의해 지배된다: 1. 보조 유닛, 브레이크, 변속기, 및 구동열 구성요소와, 흡기 및 배기 라인을 포함한 구동 유닛; 2. 공기 스트림; 3. 도로와 차량 사이의 상호 작용.
전체 소음 및 진동 수준의 특정 공급원의 비율은 주행 속력, 엔진 부하, 도로 품질, 및 차량 모델과 같은 인자에 따른다. 특히, 측방향 홈, 아스팔트 스트립, 맨홀 커버, 또는 거친 노면과 같은 도로 불규칙부에 기인한 기진이 대체로 차량 승객에 의해 매우 큰 공해로서 인지된다. 특히, 이러한 이벤트의 충격 특징은 특히 의식적으로 인지되는 소음을 생성하고, 따라서 대체로 차량 모델과 독립적으로 높은 간섭 효과를 생성한다.
차량 중량을 감소시키고 연료 소비를 더욱 낮추기 위한 OEM(Original Equipment Manufacturer: 주문자 상표 부착 생산자)의 계속되는 노력에 의해 소위 수동적 음향 설계에 대한 새로운 과제가 생성되고 있다. 그러나, 이러한 조치는 주행 다이내믹스, 주행 안락함, 및 음향적 안락함에 대한 증가하는 요구와 상충한다. OEM이 입법자들에 의해 2020년에 대해 설정된 95g/km CO2의 배출 가스 목표를 달성하기를 원하면, 지금까지 바꾸지 않은 차량 구성요소들이 또한 음향에 초점을 맞추어 위치되어야 한다.
NVH(Noise, Vibration, Harshness: 소음, 진동, 불쾌감) 차량 특징의 연구는 차체 및 섀시 하위 시스템의 설계 이외에, 진동 댐퍼, 섀시 스프링, 및 탄성중합체 기반 베어링과 같은 연결 요소들이 특히 구조 전달음의 전달에 대해 가장 중요하다는 것을 명확하게 한다. 측정은 댐퍼 또는 고무 슬리브와 같은 가동 구성요소들 사이의 소위 고착-슬립 효과가 전형적으로 높은 진동수에서 우세한, 특히 낮은 진폭에서의 현저하게 불량한 전달 거동을 생성함을 보여주었다. 구성요소들의 진동-감소 특성은 큰 정적 마찰 및 관련된 이탈 힘 및 모멘트를 고려하면 여기서 작용하지 않는다. 높은 진동수 및 낮은 진폭에서의 고무의 동적 경화, 및 시간에 따른 고무의 노화 및 경화가 또한 열악한 구조 전달음 특성을 생성한다.
안락함 요구가 더 작은 상용 차량에서, 고무 베어링이 보통 사용되고, 이때 주행 다이내믹스와 주형 안락함 사이의 필수적인 타협으로 인해, 큰 재료 감쇠를 갖는 상당히 강성인 베어링을 사용하는 경향이 있다. 그러나, 고무 베어링 내의 높은 재료 감쇠는 주행 다이내믹스를 위한 관련 진동수 범위 내에서 공진 피크를 제한하기 위해 절대적으로 필수적이지만, 현저하게 불량한 진동 음향 전달 품질로 이어진다. 그러므로, 고가 차량 세그먼트에서, 대부분 방향 선택적 강성, 다층 구조를 구비한 단지 기술적이며 매우 고가인 고무 베어링과, 및 이중 격리에 의한 더욱 안락한 베어링이 사용된다.
유럽 특허 2 390 120호에서, 예를 들어, 차량 내의 섀시와 차체 사이의 구조 전달음의 전달을 회피하기 위한 실시예가 개시되어 있다. 이러한 문헌에 설명되어 있는 바와 같이, 샌드위치 재료가 스프링 스트럿 커버와 휠 아치 서스펜션 돔 사이의 구조 전달음 흡수 요소로서 배열되고, 이때 본 발명에 의해 포함되지 않는 교시의 하나의 변경예로서, 전체 스프링 스트럿 커버가 샌드위치 재료로 구성될 수 있다. 사용되는 폴리우레탄으로 만들어진 코어 층은 구조 전달음의 감소에 관련하여 효과적일 수 있지만, 이러한 코어 층은 보편적으로 CDC(음극 침지 코팅) 공정을 받으며 대부분의 경우에 열 접합되는, 횡단 링크, 종방향 링크, 후연 링크, 이중 횡단 링크, 토션 빔 액슬, 보조 프레임, 휠 디스크 등과 같은 섀시의 다른 구성요소, 특히 조향 기어에 대해 그의 약간의 온도 저항을 고려하면 적합하지 않다. 또한, 브레이크 및 배기 가스 라인의 영역 내에서, 200℃를 초과하는 온도가 단순히 발생할 수 있어서, 예를 들어, 폴리우레탄으로부터 만들어진 코어 층이 분해되는 위험이 있고, 따라서 섀시 구성요소의 손상이 배제될 수 없다.
그러므로, 본 발명의 과제는 전술한 결함을 극복하고, 차량에서의 증가된 주행 안락함 또는 음향적 안락함에 기여할 수 있는 섀시 구성요소를 제공하는 것이다.
과제는 구성요소 부품의 감쇠 층이 실리콘 함유 재료로부터 만들어진 접착 층인 점에서 섀시 구성요소에 대해 해결된다.
본 발명자는 다양한 섀시 구성요소들이 베어링의 영역 내에서의 구조 전달음 절연을 위한 오늘날의 이미 보편적인 조치에 무관하게, 추가의 질량체를 설치하지 않고서 주행 안락함 및 음향적 안락함에 대한 증가하는 요구를 충족시키기 위해 적절하게 큰 수동 구조 전달음 감쇠를 추가로 갖춰야 함을 발견하였다. 실리콘 함유 재료로부터 만들어진 접착 층의 사용으로 인해, 200℃를 넘는 전이 온도가 구성요소 부품에 부정적으로 영향을 주지 않음이 보장될 수 있을 뿐만 아니라, 열 접합이 섀시 구성요소에 따라, 구조 전달음 감쇠식 복합 재료의 품질에 대한 부정적인 영향이 없이 보장된다. 실리콘 함유 재료는, 예를 들어, 특히 가교 결합될 수 있는 실리콘 함유 수지 또는 실리콘 고무일 수 있다. 열 접합으로서, 종래의 금속 불활성 기체(MIG/MAG/TIG) 용접, 옥시아세틸렌 용접, 전자 빔 용접, 마찰 또는 마찰 교반 용접, 및 CMT 용접 이외에, 열적 영향의 상대적으로 작은 구역을 고려하여 레이저 또는 레이저 하이브리드 용접이 또한 고려될 수 있다.
본 발명에 따른 섀시 구성요소의 제1 실시예에 따르면, 적어도 제1 구성요소 부품의 제1 금속 층 및 적어도 제2 금속 층은 적어도 하나의 위치에서, 특히 여러 위치에서 함께 연결되고, 바람직하게는 국소적인 방식으로 함께 열 접합된다. 국소적인 열 접합식 연결로 인해, 설치된 상태에서 2개의 금속 층들 사이에서 탈리가 발생하지 않고, 금속 층들 사이의 전단이 방지될 수 있고, 구성요소 부품의 굽힘 강성이 증가될 수 있음이 보장될 수 있다. 섀시 구성요소에 따라, 접합 영역들은 시뮬레이션에 의해 개별적으로 결정될 수 있고, 이들은 특히 동적 부하가 실질적으로 발생하지 않는 영역 내에 제공될 수 있다. 반대로, 소정의 특징이 접합식 연결에 의해 신중하게 섀시 구성요소 내에서 확립될 수 있고, 바꾸어 말하면, 긍정적인 영향이 또한 섀시 구성요소의 특징에 대해 부여될 수 있다.
본 발명에 따른 섀시 구성요소의 다른 실시예에 따르면, 적어도 제1 구성요소 부품의 제1 및/또는 적어도 제2 금속 층은 알루미늄, 마그네슘, 및/또는 바람직하게는 강철 재료로 구성된다. 특히 바람직하게는, 제1 및 적어도 제2 금속 층은 강철 재료, 바람직하게는 800MPa까지의 또는 그 이상의 인장 강도를 갖는 복합 조직 강(complex-phase steel)과 같은 미세 합금 미립자 강철 또는 고강도 강으로 구성되고, 이때 적어도 제1 구성요소 부품의 제1 금속 층의 재료 두께는 적어도 0.2mm, 특히 적어도 0.5mm, 바람직하게는 적어도 1.0mm, 특히 바람직하게는 적어도 1.5mm에 달한다. 제1 및 적어도 제2 금속 층의 재료 두께는 섀시 구성요소에 따라 동일하거나 상이할 수 있다. 섀시 구성요소의 중량 감소가 제1 금속 층으로서 예를 들어 강철 재료, 바람직하게는 고강도 강을 사용하고, 제2 금속 층으로서 동일한 재료 두께에 대해, 강철 재료에 비교하여 더 작은 두께를 갖는 알루미늄 또는 마그네슘 재료를 사용함으로써 가능하다.
특히 용접 적합성의 추가의 개선을 위해, 본 발명에 따른 섀시 구성요소의 다른 실시예에 따르면, 적어도 제1 구성요소 부품의 접착 층은 첨가제, 특히 용접 첨가제를 함유할 수 있다. 첨가제를 함유할 수 있는 적어도 제1 구성요소 부품의 접착 층의 두께는 최대 0.4mm, 특히 최대 0.2mm, 바람직하게는 최대 0.1mm에 달한다. 구조 전달음 감쇠식 복합 재료의 감쇠 특징을 보장하기 위해, 특히 적어도 0.005mm, 바람직하게는 적어도 0.01mm, 특히 바람직하게는 적어도 0.02mm의 접착 층의 두께가 제공된다.
본 발명에 따른 섀시 구성요소의 다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 제2 구성요소 부품이 특히 형상 끼워 맞춤, 압력 끼워 맞춤, 및/또는 재료 결합 방식으로 제1 구성요소 부품에 연결되고, 이때 구성요소 부품들은 바람직하게는 함께 열 접합된다. 예를 들어, 적어도 제2 구성요소 부품은 제1 구성요소 부품과 동일한 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로 구성될 수 있거나, 중실 재료(solid material), 특히 알루미늄, 마그네슘, 또는 바람직하게는 강철 재료로 형성된다. 섀시 구성요소의 구성에 따라, 제1 및 제2 구성요소 부품은 예를 들어 또한 반부 쉘 또는 딥 드로잉 부품 형태로, 개방 또는 폐쇄 프로파일 형태의 구성요소 부품으로 제공될 수 있다.
제2 태양에 따르면, 본 발명은 제1 금속 층, 적어도 하나의 제2 금속 층, 및 금속 층들 사이에 부분적으로 또는 전면적으로 배열되는 적어도 하나의 감쇠 층을 구비한 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로부터 만들어진 적어도 하나의 제1 구성요소 부품을 포함하는 섀시 구성요소의 제작을 위한 제1 방법에 관한 것이고, 방법은,
a) 제1 및 적어도 하나의 제2 금속 반마무리 부품을 제공하는 단계,
b) 제1 및 제2 금속 작업편을 만들기 위해 적합한 수단의 도움으로 제1 및 제2 금속 반마무리 부품을 성형하는 단계 - 성형된 금속 작업편들의 기하학적 형상은 그들이 마무리된 부품 상에서 실질적으로 합동일 수 있도록 서로 맞춰짐 -,
c) 제1 구성요소 부품을 획득하기 위해, 제1 및 제2 금속 층을 형성하는 제1 및 제2 금속 작업편들을, 실리콘 함유 재료로부터 만들어진 접착 층인, 금속 층들 사이에 배열된 감쇠 층에 의해, 재료 결합 방식으로 연결하는 단계
를 포함한다.
본 발명에 따른 제1 방법의 제1 실시예에 따르면, 접착 층은 단계 a) 이전에 제1 및/또는 제2 금속 반마무리 부품에 도포된다. 실리콘 함유 재료는, 예를 들어, 적합한 수단의 도움으로 액체, 발포체, 또는 고체 형태로 도포될 수 있다. 액체 및 발포체 형태의 경우에, 실리콘 함유 재료는, 예를 들어, 분사에 의해, 닥터 블레이딩에 의해, 또는 특히 바람직하게는 금속 층 또는 금속 반마무리 부품이 밴드(band)로서 존재할 때 밴드 코팅(코일 코팅)에 의해, 도포될 수 있다. 실리콘 함유 재료의 성질에 따라, 액체 형태에서의 도포 후에, 예를 들어, 미세 셀 발포체 구조가 또한 형성될 수 있다. 고체 형태에서, 실리콘 함유 재료는 특히 금속 반마무리 부품 상의 커버 필름과 조합하여, 필름 형태로 라미네이팅될 수 있다. 제1 및/또는 제2 금속 반마무리 부품으로의 실리콘 함유 재료의 도포 후에, 가교 결합이 열 처리의 과정에서 발생할 수 있다. 제1 및/또는 제2 금속 반마무리 부품으로의 실리콘 함유 재료의 도포는 또한 유리하게는 커버 필름과 조합하여 형상화 공정 중에 성형 보조제의 기능을 취할 수 있다.
본 발명에 따른 제1 방법의 다른 실시예에 따르면, 접착 층은 단계 b) 이후에 제1 및/또는 제2 금속 작업편에 도포된다. 실리콘 함유 재료는, 예를 들어, 적합한 수단의 도움으로 액체, 발포체, 또는 고체 형태로 도포될 수 있다. 반복을 피하기 위해, 코일 코팅이 수행될 수 없는 점을 제외하고는, 이전 문단이 참조된다.
본 발명에 따른 제1 방법의 다른 실시예에 따르면, 접착 층은 단계 c) 도중 또는 이후에, 선택적으로 적합한 수단에 의해 금속 작업편이 고정된 채로 열 경화된다. 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로부터 적어도 제1 구성요소 부품을 획득/생성하는 도중 또는 이후에, 이는, 예를 들어 기계적 특성에 긍정적인 영향을 주기 위해 추가의 단계에서 열 처리될 수 있다.
본 발명에 따른 제1 방법의 다른 실시예에 따르면, 단계 c) 도중 또는 이후에, 금속 작업편들은 적어도 하나의 위치에서, 특히 여러 위치에서 함께 연결되고, 바람직하게는 국소적인 방식으로 함께 열 접합된다. 이러한 방식으로, 구성요소 부품 내의 굽힘 강성은 증가될 수 있고, 설치된 상태에서의 요구되는 작동 강도가 보장될 수 있고, 특히, 금속 작업편들의 서로에 대한 상대 변위가 실질적으로 방지될 수 있다 (전단 방지). 열 접합된 금속 작업편들은 바람직하게는 용접, 특히 용융 용접에 의해, 바람직하게는 용접 와이어의 도움으로, 함께 연결된다. 용접 와이어, 특히 금속 분말 충전 와이어를 사용할 때, 용접의 품질은 더욱 향상될 수 있다. 금속 층에 따라서, 특히 금속의 재료에 따라서, 작업자는 대응하는 용접 와이어, 특히 시판되는 금속 분말 충전 와이어를 채용할 수 있다.
제3 태양에 따르면, 본 발명은 제1 금속 층, 적어도 하나의 제2 금속 층, 및 금속 층들 사이에 부분적으로 또는 전면적으로 배열되는 적어도 하나의 감쇠 층을 구비한 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로부터 만들어진 적어도 하나의 제1 구성요소 부품을 포함하는 섀시 구성요소의 제작을 위한 제2 방법에 관한 것이고, 방법은,
d) 적어도 2개의 금속 층, 및 실리콘 함유 재료로부터 만들어진 접착 층인, 금속 층들 사이에 부분적으로 또는 전면적으로 배열된 적어도 하나의 감쇠 층을 포함하는, 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로부터 만들어진 적어도 하나의 제1 반마무리 부품을 제공하는 단계,
e) 제1 구성요소 부품을 만들기 위해 적합한 수단의 도움으로 적어도 하나의 반마무리 부품을 성형하는 단계
를 포함한다.
본 발명에 따른 제2 방법의 제1 실시예에 따르면, 단계 d) 이전, 도중, 또는 이후에, 금속 층들은 적어도 하나의 위치에서, 특히 여러 위치에서 함께 연결되고, 바람직하게는 국소적인 방식으로 함께 열 접합된다. 이러한 방식으로, 구성요소 부품 내의 굽힘 강도는 증가될 수 있고, 설치된 상태에서 요구되는 작동 강도가 보장될 수 있고, 특히 금속 작업편들의 서로에 대한 상대 변위가 실질적으로 방지될 수 있다 (전단 방지). 바람직하게 열 접합된 금속 층들은 바람직하게는 용접, 특히 용융 용접에 의해, 바람직하게는 용접 와이어의 도움으로 함께 연결된다. 용접 와이어, 특히 금속 분말 충전 와이어를 사용할 때, 용접의 품질은 더욱 향상될 수 있다.
제4 태양에 따르면, 본 발명은 내연 기관 및/또는 전기 구동부를 구비한 승용차, 다목적 차량, 트럭, 특수 차량, 버스, 승합차, 및 노면 전차 또는 객차와 같은 레일 차량 내에서의 본 발명에 따른 섀시 구성요소의 사용에 관한 것이다. 반복을 피하기 위해, 여기서도 이전에 언급된 것이 참조된다.
다음에서, 본 발명은 예시적인 실시예를 나타내는 도면의 도움으로 더 상세하게 설명될 것이다. 동일한 부품들은 동일한 도면 부호가 주어진다.
도 1은 본 발명에 따른 섀시 구성요소의 제1 예시적인 실시예를 분해도로 도시한다.
도 2는 적어도 하나의 제1 구성요소 부품을 구비한 본 발명에 따른 섀시 하위 구성요소의 제2 예시적인 실시예를 개략적인 단면도로 도시한다.
도 3은 적어도 하나의 제1 구성요소 부품을 구비한 본 발명에 따른 섀시 하위 구성요소의 제3 예시적인 실시예를 개략적인 단면도로 도시한다.
도 4는 섀시 구성요소를 제작하기 위한 본 발명에 따른 제1 방법의 제1 예시적인 실시예를 개략적인 순서로 도시한다.
도 5는 섀시 구성요소를 제작하기 위한 본 발명에 따른 제2 방법의 제1 예시적인 실시예를 개략적인 순서로 도시한다.
도 1은 예를 들어 L-형상을 갖는 딥 드로잉된 반부 쉘 형태의 적어도 제1 구성요소 부품(2), 및 바람직하게는 아직 열 접합되지 않은, 딥 드로잉된 반부 쉘(2)에 아직 연결되지 않은 슬리브 형태의 적어도 하나의 제2 구성요소 부품(3)을 포함하는, 분해도에서 횡단 링크 형태의 본 발명에 따른 섀시 구성요소(1)의 제1 예시적인 실시예를 도시한다. 도 1에서 보이는 통로 또는 다른 개방부/구멍은 여기에서 추가로 설명되지 않을 것이다. 딥 드로잉된 반부 쉘(2)은 제1 금속 층, 적어도 하나의 제2 금속 층, 및 금속 층들 사이에 부분적으로 또는 바람직하게는 전면적으로 배열되는 적어도 하나의 감쇠 층을 구비한 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로부터 형성되는 것이 명백하지는 않다. 딥 드로잉된 반부 쉘(2)의 도시되지 않은 감쇠 층은 첨가제를 함유할 수 있는 실리콘 함유 재료로부터 만들어진 접착 층이다. 접착 층의 실리콘 함유 재료는 200℃를 넘는 전이 온도를 견딜 뿐만 아니라, 횡단 링크(1)(섀시 구성요소)를 완성하기 위해 부착되어야 하는 구성요소 부품(2, 3)들에 대해 사용될 수 있는 바와 같이, 특히 열 접합 중에, 예를 들어 종래의 금속 기체 용접, 레이저 또는 레이저 하이브리드 용접 중에 부정적인 반응을 보이지 않는다. 다른 접합 방법들이 이미 설명된 바와 같이, 유사하게 사용 가능하다. 바람직하게는 제1 및 적어도 제2 금속 층에 대한 강철 재료, 특히 고강도 강의 사용은 구성요소 부품(2)에 대해 적합하고, 제1 및/또는 적어도 제2 강철 층의 재료 두께는 바람직하게는 적어도 1.0mm임은 표현되지 않았다. 첨가제를 함유할 수 있는, 구성요소 부품(2)의 강철 층들 사이의 접착 층의 두께는 예를 들어 0.04mm이다.
설명되는 제2 예시적인 실시예는 완전하게 표현되지는 않은 토션 빔 액슬 형태의 본 발명에 따른 섀시 하위 구성요소이다. 토션 빔 액슬은 도 2에서 개략적인 단면도로 도시된, 비틀림 프로파일 형태의 제1 구성요소 부품(2')을 포함한다. 비틀림 프로파일(2')은 개방 프로파일이거나 또한 폐쇄 프로파일(도시되지 않음)일 수 있고, 실질적으로 V-형상 단면을 가지며, 제1 금속 층(4), 제2 금속 층(5), 및 금속 층(4, 5)들 사이에 전면적으로 배열되는 감쇠 층(6)을 구비한 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로부터 형성되고, 접착 층(6)은 첨가제를 함유할 수 있는 실리콘 함유 재료로부터 만들어진다. 금속 층(4, 5)들은 바람직하게는 특히 적어도 0.5mm의 재료 두께를 각각 갖는 강철 재료로 구성된다. 실리콘 함유 재료(6)는, 예를 들어, 0.05mm의 재료 두께를 갖는다. 비틀림 프로파일(2')은 예를 들어, 바람직하게는 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로 구성된 반마무리 부품으로부터, (표현되지 않은) 딥 드로잉, 모서리 굽힘, 또는 롤 프로파일링에 의해 제작될 수 있다. 설치된 상태에서 탈리를 회피하고 금속 층들 사이의 전단을 방지하기 위해, 특히 구성요소 부품의 굽힘 강성을 증가시키기 위해, 금속 층(4, 5)들은 바람직하게는 열 접합 연결부(7)들에 의해 국소적으로 함께 연결된다. 토션 빔 액슬을 완성하기 위한 도시되지 않은 다른 구성요소 부품들은, 바람직하게는 금속 불활성 기체 용접, 레이저 또는 레이저 하이브리드 용접, 또는 이미 설명된 접합 방법들 중 하나에 의해, 바람직하게는 열적 방식으로, 도시되지 않은 비틀림 프로파일의 단부에 바람직하게 접합되는 좌측 및 우측 종방향 아암들이다. 소위 슈즈(shoes), 또는 필요하다면 다른 부착 요소와 같은, 보강부 형태의 도시되지 않은 다른 구성요소 부품들이 종방향 아암의 부품이 아니더라도, 바람직하게는 열적 방식으로, 비틀림 프로파일 및/또는 종방향 아암에 접합될 수 있다. 언급되지만 표현되지는 않은 추가의 구성요소 부품들이 개별적으로 구성될 수 있거나, 이들 모두가 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로 구성될 수 있다. 당연히, 이러한 구성요소 부품들은 또한 중실 재료, 특히 알루미늄, 마그네슘, 또는 바람직하게는 강철 재료로부터 형성될 수 있다.
설명되는 제3 예시적인 실시예는 불완전하게 도시된 보조 프레임 형태의 본 발명에 따른 섀시 구성요소이다. 보조 프레임은 도 3에서 개략적인 단면도로 도시되어 있는 상부 반부 쉘 형태의 제1 구성요소 부품(2")을 포함한다. 상부 반부 쉘(2")은 실질적으로 U-형상 단면을 갖는 개방 프로파일이고, 제1 금속 층(4), 제2 금속 층(5), 및 금속 층(4, 5)들 사이에 전면적으로 배열되는 감쇠 층(6)을 구비한 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로부터 형성되고, 접착 층(6)은 실리콘 함유 재료로부터 만들어진다. 금속 층(4, 5)들은, 특히 바람직하게는 적어도 0.5mm의 재료 두께를 각각 갖는 강철 재료로 바람직하게 구성된다. 첨가제를 함유할 수 있는 실리콘 함유 재료(6)는, 예를 들어, 0.04mm의 재료 두께를 갖는다. 상부 반부 쉘(2")은, 예를 들어, 바람직하게는 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로 구성된 반마무리 부품으로부터, 여기서 표현되지 않은 딥 드로잉에 의해 만들어질 수 있다. 설치된 상태에서 탈리를 회피하고 금속 층들 사이의 전단을 방지하기 위해, 특히 구성요소 부품의 굽힘 강성을 증가시키기 위해, 금속 층(4, 5)들은 바람직하게는 열 접합 연결부(7)들에 의해 국소적으로 함께 연결된다. 예를 들어 딥 드로잉에 의해 만들어질 수 있는 하부 반부 쉘 형태의 적어도 제2 구성요소 부품(8)은 강철 재료와 같은 중실 재료로부터, 그러나 또한 예를 들어 섀시 구성요소의 중량이 감소될 필요가 있으면 알루미늄 또는 마그네슘 재료로부터 형성될 수 있다. 대안적으로, 여기서 표현되지는 않았지만, 하부 반부 쉘(8) 또한 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로 구성될 수 있다. 2개의 구성요소 부품/반부 쉘(2", 8)들은 중첩 위치(도시되지 않음)에서 성형 공정에 의해 제작된 그들의 돌출 레그에서 고정되고, 필렛 용접(K) 형태의 용접에 의해 또는 예를 들어 대안적으로 도시되지 않은 맞대기 접합 연결에 의해 바람직하게는 열적 방식으로 함께 접합된다. 보조 프레임을 완성하기 위한 표현되지 않은 다른 구성요소 부품들은 보강부 형태로 제공되는 추가의 구성요소 부품, 및 또한 바람직하게는 금속 기체 용접, 레이저 또는 레이저 하이브리드 용접, 또는 이미 설명된 접합 방법들 중 하나에 의해, 바람직하게는 열적 방식으로, 바람직하게는 상부 반부 쉘(2") 및/또는 하부 반부 쉘(8)에 연결되는 도시되지 않은 차체에 부착하기 위해, 예를 들어, 높이 균등화를 위해 역할하는 구성요소 부품일 수 있다.
도 4는 섀시 구성요소의 제작을 위한 본 발명에 따른 제1 방법의 제1 예시적인 실시예를 개략적인 순서로 도시한다. 제1 금속 반마무리 부품(단계 9) 및 제2 금속 반마무리 부품(단계 9') 형태의 스택(stack)으로, 빌릿이 무한 코일로부터 각각의 사용 시에 그의 크기로 절단될 수 있거나, 스택 내의 이미 미리 절단된 빌릿이 제공된다. 제1 및 제2 금속 반마무리 부품은 바람직하게는 강철 재료, 특히 고강도 강이다. 제1 및/또는 제2 금속 반마무리 부품의 재료 두께는 적어도 0.3mm, 특히 적어도 0.5mm, 바람직하게는 적어도 1.0mm, 특히 바람직하게는 적어도 1.5mm이다. 제1 및 제2 금속 반마무리 부품들이 제공된 후에, 도시되지 않은 형상화 장치로의 운반이 도시되지 않은 수단의 도움으로 발생하고, 여기서 제1 및 제2 금속 반마무리 부품은 다이와 같은 적합한 수단의 도움으로 제1 금속 작업편(단계 10) 및 제2 금속 작업편(단계 10')으로 성형되고, 성형된 금속 작업편들의 기하학적 형상은 그들이 마무리된 부품 상에서의 그들의 표면들을 가로질러 전체적으로 실질적으로 합동이 되도록 서로 맞춰진다. 형상화 후에, 도시되지 않은 복합 제조 장치로의 운반이 도시되지 않은 수단의 도움으로 발생하고 (단계 11), 여기서 제1 및 제2 금속 작업편들의 재료 결합이 행해져서 제1 구성요소 부품을 생성/획득하고, 이들은 실리콘 함유 재료로부터 만들어진 접착 층인, 사이에 배열된 감쇠 층을 거쳐 제1 및 제2 금속 층을 형성한다. 바람직하게는, 그리고 표현되지는 않았지만, 접착 층은 단계 9, 9' 이전에 제1 및/또는 제2 금속 반마무리 부품에 도포된다. 실리콘 함유 재료는 도시되지 않은 적합한 수단의 도움으로 예를 들어 액체, 발포체, 또는 고체 형태로 도포될 수 있다. 액체 및 또한 발포체 형태의 경우에, 실리콘 함유 재료는 예를 들어 분사에 의해, 또는 특히 바람직하게는, 특히 금속 층 또는 금속 반마무리 부품이 밴드로 존재할 때 밴드 코팅(코일 코팅)에 의해 적층될 수 있다. 고체 형태에서, 실리콘 함유 재료는 특히 커버 필름과 조합하여 필름 형태로 금속 반마무리 부품 상으로 라미네이팅될 수 있다. 제1 및/또는 제2 금속 작업편으로의 실리콘 함유 재료의 도포 후에, 가교 결합이 예를 들어 복합 제조 장치 내에서 행해질 수 있는 열 처리 과정에서 발생할 수 있고 (단계 11), 이는 특히 선택적으로 적합한 수단에 의해 금속 작업편이 고정된 채로 열 경화될 수 있다. 대안적으로, 접착 층은 성형(단계 10, 10') 이후에 제1 및/또는 제2 금속 작업편에 도포될 수 있다. 이러한 경우에, 실리콘 함유 재료는 도시되지 않은 적합한 수단의 도움으로 예를 들어 액체, 발포체, 또는 고체 형태로 도포될 수 있다.
바람직하게는, 금속 작업편들은 적어도 하나의 위치에서, 특히 여러 위치에서 함께 연결되고, 바람직하게는 도시되지 않은 용접 장치 내에서 국소적인 방식으로 함께 열 접합된다 (단계 12). 도시되지 않은 용접 장치 내에서, 도시되지 않은 수단에 의해 제공 단계(단계 13, 13') 이후에 용접 장치로 전달되는 제2 및 제3 구성요소 부품에 대해, 금속 기체 용접, 레이저 또는 레이저 하이브리드 용접, 또는 이미 설명된 접합 방법들 중 하나에 의해 바람직하게는 열 접합이 발생한다. 용접 장치 내에서, 예를 들어, 용접의 품질을 개선하기 위해, 특히 용접 와이어, 바람직하게는 충전 와이어의 도움으로, 바람직하게는 용융 용접이 발생한다. 용접 장치로부터, 마무리된 섀시 구성요소가 도시되지 않은 수단에 의해 제거되고 (단계 14), 이는 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로부터 만들어져서, 각각의 경우에 좌측 종방향 아암(제2 구성요소 부품, 단계 13') 및 우측 종방향 아암(제3 구성요소 부품, 단계 13')인 비틀림 프로파일의 단부에 열 접합된 적어도 하나의 비틀림 프로파일(제1 구성요소 부품, 단계 11)을 포함하는, 예를 들어 토션 빔 액슬일 수 있다.
도 5는 섀시 구성요소의 제작을 위한 본 발명에 따른 제2 방법의 제1 예시적인 실시예를 개략적인 순서로 도시한다. 강철 재료, 바람직하게는 고강도 강으로부터 만들어진 적어도 2개의 금속 층, 특히 2개의 금속 층, 및 실리콘 함유 재료로부터 만들어진 접착 층인, 금속 층들 사이에 부분적으로 또는 전면적으로 배열된 특히 적어도 하나의 감쇠 층을 포함하는, 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로부터 만들어진 반마무리 부품 형태의 스택으로, 빌릿이 무한 코일로부터 각각의 경우에 그의 크기로 절단될 수 있거나, 이미 미리 절단된 빌릿이 제공된다 (단계 15). 제1 및/또는 제2 금속 층의 재료 두께는 적어도 0.3mm, 특히 적어도 0.5mm, 바람직하게는 적어도 1.0mm, 특히 바람직하게는 적어도 1.5mm이다. 실리콘 함유 재료로부터 만들어진 접착 층의 재료 두께는 0.005mm와 0.4mm 사이, 특히 0.01mm와 0.2mm 사이, 바람직하게는 0.015mm와 0.1mm 사이이다. 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로부터 만들어진 반마무리 부품이 제공된 후에, 도시되지 않은 형상화 장치로의 운반이 도시되지 않은 수단의 도움으로 발생하고 (단계 16), 여기서 반마무리 부품은 적합한 수단의 도움으로 제1 구성요소 부품으로 성형된다. 여기에 도시되지 않은 수단의 도움으로, 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로부터 만들어진 성형된 제1 구성요소 부품은 여기에 표현되지 않은 용접 장치로 운반된다. 바람직하게는, 2개의 금속 층들은 적어도 하나의 위치에서, 특히 여러 위치에서 함께 연결되고, 바람직하게는 도시되지 않은 용접 장치 내에서 국소적인 방식으로 함께 열 접합된다 (단계 17). 도시되지 않은 용접 장치 내에서, 제공 단계(단계 18) 이후에 도시되지 않은 수단에 의해 용접 장치로 운반되는 제2 구성요소 부품에 대한, 금속 기체 용접, 레이저 또는 레이저 하이브리드 용접, 또는 이미 설명된 접합 방법들 중 하나에 의한 바람직한 열 접합이 발생한다. 용접 장치 내에서, 예를 들어, 용접의 품질을 개선하기 위해, 특히 용접 와이어, 바람직하게는 금속 분말 충전 와이어의 도움으로, 바람직하게는 용융 용접이 발생한다. 용접 장치로부터, 예를 들어 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로부터 만들어진 적어도 하나의 딥 드로잉된 반부 쉘(제1 구성요소 부품, 단계 16) 및 열 접합된 슬리브(제2 구성요소 부품, 단계 18)를 포함하는 횡단 링크일 수 있는 마무리된 섀시 구성요소가 도시되지 않은 수단에 의해 제거된다 (단계 19) (도 1 비교).
본 발명은 전술한 섀시 구성요소로 제한되지 않고, 오히려 이는 또한 본 발명에 따른 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로부터 만들어진 적어도 하나의 구성요소 부품을 포함하는, 횡단 링크, 종방향 링크, 후연 링크, 이중 횡단 링크, 토션 빔 액슬, 보조 프레임, 차량 휠의 휠 디스크, 스프링 스트럿의 댐퍼 튜브와 같은, 다른 (모든) 섀시 구성요소, 특히 조향 기어로 확장할 수 있다.
본 발명에 따른 섀시 구성요소의 사용은 승용차로 제한되지 않고, 오히려 이는 또한 내연 기관 및/또는 전기 구동부를 구비한 다목적 차량, 트럭, 특수 차량, 버스, 승합차는 물론 노면 전차 또는 객차와 같은 레일 차량 내의 섀시 구성요소에 대한 용도를 찾을 수 있다.
1: 섀시 구성요소
2, 2', 2": 제1 구성요소 부품
3: 제2 구성요소 부품
4: 제1 금속 층, 제1 금속 반마무리 부품, 제1 금속 작업편
5: 제2 금속 층, 제2 금속 반마무리 부품, 제2 금속 작업편
6: 감쇠 층, 접착 층
7: 접합 연결부
8: 제2 구성요소 부품
9 - 19: 단계, 공정 단계, 공정 순서

Claims (19)

  1. 제1 금속 층(4), 적어도 하나의 제2 금속 층(5), 및 상기 금속 층(4, 5)들 사이에 부분적으로 또는 전면적으로 배열되는 적어도 하나의 감쇠 층(6)을 구비한 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로부터 만들어진 적어도 하나의 제1 구성요소 부품(2, 2', 2")을 포함하는 섀시 구성요소(1)에 있어서,
    구성요소 부품의 감쇠 층(6)은 실리콘 함유 재료로부터 만들어진 접착 층인 것을 특징으로 하는, 섀시 구성요소(1).
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 제1 구성요소 부품(2, 2', 2")의 제1 금속 층(4) 및 적어도 제2 금속 층(5)은 적어도 하나의 위치(7)에서, 특히 여러 위치에서 함께 연결되고, 바람직하게는 국소적인 방식으로 함께 열 접합되는 것을 특징으로 하는 섀시 구성요소.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 제1 구성요소 부품(2, 2', 2")의 제1 및/또는 적어도 제2 금속 층(4, 5)은 알루미늄, 마그네슘, 및/또는 바람직하게는 강철 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는, 섀시 구성요소(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 제1 구성요소 부품(2, 2', 2")의 제1 금속 층(4)의 재료 두께는 적어도 0.2mm, 특히 적어도 0.5mm, 바람직하게는 적어도 1.0mm, 특히 바람직하게는 적어도 1.5mm에 달하는 것을 특징으로 하는, 섀시 구성요소(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 제1 구성요소 부품(2, 2', 2")의 접착 층(6)은 첨가제를 함유하는 것을 특징으로 하는, 섀시 구성요소(1).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    구성요소 부품(2, 2', 2")의 접착 층(6)의 두께는 최대 0.4mm, 특히 최대 0.2mm, 바람직하게는 최대 0.1mm에 달하는 것을 특징으로 하는, 섀시 구성요소(1).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 제2 구성요소 부품(8)은 특히 형상 끼워 맞춤, 압력 끼워 맞춤, 및/또는 재료 결합 방식으로, 제1 구성요소 부품(2, 2', 2")에 연결되는 것을 특징으로 하는, 섀시 구성요소(1).
  8. 제7항에 있어서,
    적어도 제2 구성요소 부품(8)은 제1 구성요소 부품(2, 2', 2")과 동일한 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로 구성되거나, 중실 재료(solid material), 특히 알루미늄, 마그네슘, 또는 바람직하게는 강철 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는, 섀시 구성요소(1).
  9. 제1 금속 층, 적어도 하나의 제2 금속 층, 및 상기 금속 층들 사이에 부분적으로 또는 전면적으로 배열되는 적어도 하나의 감쇠 층을 구비한 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로부터 만들어진 적어도 하나의 제1 구성요소 부품을 포함하는 섀시 구성요소의 제작을 위한 방법에 있어서,
    a) 제1 및 적어도 하나의 제2 금속 반마무리 부품을 제공하는 단계,
    b) 제1 및 제2 금속 작업편을 만들기 위해 적합한 수단의 도움으로 제1 및 제2 금속 반마무리 부품을 성형하는 단계 - 성형된 금속 작업편들의 기하학적 형상은 그들이 마무리된 부품 상에서 실질적으로 전면적으로 합동일 수 있도록 서로 맞춰짐 -,
    c) 제1 구성요소 부품을 획득하기 위해, 제1 및 제2 금속 층을 형성하는 제1 및 제2 금속 작업편들을, 실리콘 함유 재료로부터 만들어진 접착 층인, 금속 층들 사이에 배열된 감쇠 층에 의해, 재료 결합 방식으로 연결하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 접착 층은 단계 a) 이전에 제1 및/또는 제2 금속 반마무리 부품에 도포되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 접착 층은 단계 b) 이후에 제1 및/또는 제2 금속 작업편에 도포되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    접착 층은 단계 c) 도중 또는 이후에, 적합한 수단에 의해 선택적으로 금속 작업편이 고정된 채로 열 경화되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 c) 도중 또는 이후에, 금속 작업편들은 적어도 하나의 위치에서, 특히 여러 위치에서 함께 연결되고, 바람직하게는 국소적인 방식으로 함께 열 접합되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    금속 작업편들은 용접, 특히 용융 용접에 의해, 바람직하게는 용접 와이어의 도움으로 함께 연결되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 제1 금속 층, 적어도 하나의 제2 금속 층, 및 상기 금속 층들 사이에 부분적으로 또는 전면적으로 배열되는 적어도 하나의 감쇠 층을 구비한 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로부터 만들어진 적어도 하나의 제1 구성요소 부품을 포함하는 섀시 구성요소의 제작을 위한 방법이며,
    d) 적어도 2개의 금속 층, 및 실리콘 함유 재료로부터 만들어진 접착 층인, 금속 층들 사이에 부분적으로 또는 전면적으로 배열된 적어도 하나의 감쇠 층을 포함하는, 구조 전달음 감쇠식 복합 재료로부터 만들어진 적어도 하나의 제1 반마무리 부품을 제공하는 단계,
    e) 제1 구성요소 부품을 만들기 위해 적합한 수단의 도움으로 적어도 하나의 반마무리 부품을 성형하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    단계 d) 이전, 도중, 또는 이후에, 금속 층들은 적어도 하나의 위치에서, 특히 여러 위치에서 함께 연결되고, 바람직하게는 국소적인 방식으로 함께 열 접합되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    금속 층들은 용접, 특히 용융 용접에 의해, 바람직하게는 용접 와이어의 도움으로 함께 연결되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  18. 내연 기관 및/또는 전기 구동부를 구비한 차량 내에서의 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 섀시 구성요소의 사용.
  19. 제18항에 있어서, 승용차, 다목적 차량, 트럭, 특수 차량, 버스, 승합차, 또는 노면 전차 또는 객차와 같은 레일 차량 내에서의 사용.
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