KR20210063848A - Z-spring and method for manufacturing Z-spring - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a Z-spring for supporting an air suspension of a vibration-free vehicle. According to the present invention, the method comprises the following steps: stacking 5 to 20 carbon fiber prepregs immersed in resin in a preform mold; preparing layers of multiple dimensions while providing a predetermined level of pressure and temperature; stacking the pre-produced layers in order in a mold for product molding; and molding a Z-spring bent in a protruding structure while providing a predetermined level of pressure and temperature conditions. As a result, spring-back can be prevented in the process of manufacturing the relatively thick Z-spring with the carbon fiber composite material.

Description

무진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 제트-스프링 및 그 제조방법{Z-spring and method for manufacturing Z-spring}A jet-spring for supporting air suspension of a vibration-free vehicle and a method for manufacturing the same {Z-spring and method for manufacturing Z-spring}

이 발명은 무진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 제트-스프링 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무진동 차량의 차축을 기준으로 전방과 후방에, 또는 차축을 기준으로 좌측과 우측에 각각 설치되는 한 쌍의 에어 서스펜션의 하부측을 탄성 지지하기 위한 Z-스프링에 관한 것이다.The present invention relates to a jet-spring for supporting an air suspension of a vibration-free vehicle and a method for manufacturing the same, and more particularly, as long as they are installed in the front and rear with respect to the axle of the vibration-free vehicle, or on the left and right sides with respect to the axle, respectively It relates to a Z-spring for elastically supporting the lower side of a pair of air suspensions.

차량의 주행 중에 노면의 충격이 차체나 탑승자에게 전달되지 않게 충격을 흡수하는 현가장치(Suspension)는 차량의 종류(트럭, 버스, 승합차, 승용차 등), 차량의 크기(대형, 중형, 소형 등), 차량의 사용목적(사람이나 물건의 단순 이동 등) 등에 따라서 각 차량에 적용되는 구조 및 형태 등이 다양하다.Suspension, which absorbs shock so that the shock from the road surface is not transmitted to the body or occupants while the vehicle is driving, is the type of vehicle (truck, bus, van, passenger car, etc.) , and the purpose of use of the vehicle (simple movement of people or objects, etc.), the structure and shape applied to each vehicle vary.

예를 들어, 단순한 코일 또는 판 스프링 형태의 현가장치, 막대형태의 실린더 내부에 채워진 유압 또는 공압을 이용한 현가장치, 에어 블로잉 튜브의 내부에 채워진 공압을 이용한 현가장치 등 매우 다양한 형태와 종류로 구분된다. 또한, 충격을 흡수하는 성능을 높이기 위해서 이종의 현가장치가 융합된 현가장치가 적용되거나, 차량의 여러 위치에 탑재되는 현가장치들이 일체식으로 또는 독립적으로 작동하도록 구성되기도 한다.For example, a simple coil or leaf spring-type suspension, a hydraulic or pneumatic suspension filled in a rod-shaped cylinder, and a pneumatic suspension filled in an air-blowing tube are classified into a wide variety of shapes and types. . In addition, in order to increase the performance of absorbing shock, a suspension device in which different types of suspension devices are fused is applied, or suspension devices mounted in various positions of the vehicle are configured to operate integrally or independently.

한편, 최근들어서는 외부충격에 약한 물품(예를 들어, 반도체 제품, 전자 제품 등), 고가 물품(미술품, 골동품, 시험장비 등) 등을 운반하는 차량 뿐만 아니라 이사짐을 운반하는 차량 또는 신선식품을 운반하는 차량에 이르기까지 차량 주행 중에 적재함에 전달되는 진동을 줄이는 설비를 갖춘 무진동 차량이 많이 이용되고 있다.On the other hand, in recent years, not only vehicles that transport goods that are vulnerable to external shocks (eg, semiconductor products, electronic products, etc.), expensive goods (art works, antiques, test equipment, etc.) Vibration-free vehicles equipped with facilities to reduce vibration transmitted to loading boxes during vehicle driving are widely used.

이러한 무진동 차량은 차량이 출고될 때부터 해당 설비를 갖춘 채로 출고되는 경우도 있지만, 일반 차량으로 출고된 후 튜닝 공정 등을 통해서 무진동 차량의 설비를 갖추는 경우도 있다.Such a vibration-free vehicle is sometimes shipped with the corresponding equipment from the time the vehicle is shipped, but there are also cases where the vibration-free vehicle is equipped with the equipment through a tuning process after being shipped out as a general vehicle.

일반 차량을 무진동 차량으로 튜닝하는 과정에서 주로 사용되는 방법으로는, 차축을 기준으로 전방과 후방에, 또는 차측을 기준으로 좌측과 우측에 각각 에어 서스펜션을 설치하고, 각 에어 서스펜션은 '

Figure pat00001
'의 구조로 굴절된 형태를 갖는 Z-스프링에 의해서 지지된다.As a method mainly used in the process of tuning a general vehicle to a vibration-free vehicle, air suspensions are installed on the front and rear of the axle, or on the left and right sides of the vehicle, respectively, and each air suspension is '
Figure pat00001
It is supported by a Z-spring having a bent shape in the structure of '.

그런데 종래에 사용되던 Z-스프링은 주물 공정을 통해 철로 제작이 이루어짐으로서 차량의 중량을 무겁게 할 뿐만 아니라 기계적 특성(탄성, 강성 등) 측면에서도 효율적이지 못하다는 지적이 있어 왔다.However, it has been pointed out that the conventionally used Z-spring is not efficient in terms of mechanical properties (elasticity, rigidity, etc.) as well as heavy weight of the vehicle as it is manufactured through a casting process.

이 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출이 된 것으로서, 무진동 차량의 차축을 기준으로 전방과 후방에 각각 설치되는 한 쌍의 에어 서스펜션의 하부측을 탄성 지지하기 위한 Z-스프링를 탄소복합소재를 사용하여 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.The present invention has been devised to solve the problems of the prior art as described above, and a Z-spring for elastically supporting the lower side of a pair of air suspensions installed in the front and rear respectively on the basis of the axle of a vibration-free vehicle. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing using a carbon composite material.

전술한 발명의 목적을 달성하기 위해 무진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 제트-스프링의 제조방법은 차축의 전방과 후방, 또는 차측의 좌측과 우측에 각각 에어 서스펜션을 설치되고, 각 에어 서스펜션의 하부를 양쪽에서 각각 지지하기 위해 양쪽에 각각 위치되는 지지부 사이에는 고정부가 형성되도록 '

Figure pat00002
'의 구조로 굴절된 형태로 제작되는 무진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 Z-스프링의 제조방법에 있어서, 수지에 함침된 탄소섬유 프리프레그 5 ~ 20 장을 제1 프리 폼 몰드에 적층한 후 일정 수준의 압력을 제공하는 가운데 제1 레이어를 제작하는 단계; 수지에 함침된 탄소섬유 프리프레그 5 ~ 20 장을 제2 프리 폼 몰드에 적층한 후 일정 수준의 압력을 제공하는 가운데 제1 레이어의 상부에 위치될 제2 레이어를 제작하는 단계; 수지에 함침된 탄소섬유 프리프레그 5 ~ 20 장을 제3 프리 폼 몰드에 적층한 후 일정 수준의 압력을 제공하는 가운데 제2 레이어의 상부에 위치될 제3 레이어를 제작하는 단계; 수지에 함침된 탄소섬유 프리프레그 5 ~ 20 장을 제4 프리 폼 몰드에 적층한 후 일정 수준의 압력을 제공하는 가운데 제3 레이어의 상부에 위치될 제4 레이어를 제작하는 단계; 수지에 함침된 탄소섬유 프리프레그 5 ~ 20 장을 제5 프리 폼 몰드에 적층한 후 일정 수준의 압력을 제공하는 가운데 제4 레이어의 상부에 위치될 제5 레이어를 제작하는 단계; 수지에 함침된 탄소섬유 프리프레그 5 ~ 20 장을 제6 프리 폼 몰드에 적층한 후 일정 수준의 압력을 제공하는 가운데 제5 레이어의 상부에 위치될 제6 레이어를 제작하는 단계; 레이어 제작 단계에서 성형된 제1 내지 제6 레이어를 하부 몰드와 상부 몰드로 구분된 제품 성형용 몰드의 내부에 차례로 적층하고, 일정 수준의 압력과 온도 조건을 제공하되, 상부 몰드의 하부측에는 하부 몰드 내에 적층된 레이어에 압력을 가하기 위한 에어 블로잉 튜브가 설치되고, 레이어의 상부측과 상기 에어 블로잉 튜브의 사이에는 금속소재의 이형판이 설치되어 여러 층으로 적층된 레이어들이 에어 블로잉 튜브에서 가해지는 압력에 의해서 '
Figure pat00003
'의 구조로 굴절된 형태의 Z-스프링으로 성형이 되게 하는 단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다.In order to achieve the above object of the invention, a method for manufacturing a jet-spring for supporting an air suspension of a vibration-free vehicle includes installing air suspensions on the front and rear of an axle, or on the left and right sides of the vehicle, respectively, and lowering each air suspension on both sides ' so that a fixed part is formed between the support parts respectively located on both sides to support each in
Figure pat00002
In the method for manufacturing a Z-spring for air suspension support of a vibration-free vehicle manufactured in a bent form with a structure of ', 5 to 20 sheets of carbon fiber prepreg impregnated in resin are laminated on the first preform mold, and then a certain level fabricating a first layer while providing a pressure of After laminating 5 to 20 sheets of carbon fiber prepreg impregnated in resin on a second preform mold, manufacturing a second layer to be positioned on top of the first layer while providing a certain level of pressure; Laminating 5 to 20 sheets of carbon fiber prepreg impregnated in resin on a third preform mold and then manufacturing a third layer to be positioned on top of the second layer while providing a certain level of pressure; After laminating 5 to 20 sheets of carbon fiber prepreg impregnated in resin on a fourth preform mold, manufacturing a fourth layer to be positioned on top of the third layer while providing a certain level of pressure; Laminating 5 to 20 sheets of carbon fiber prepreg impregnated in resin on a fifth preform mold, manufacturing a fifth layer to be positioned on top of the fourth layer while providing a certain level of pressure; Laminating 5 to 20 sheets of carbon fiber prepreg impregnated in resin on a 6th preform mold, manufacturing a sixth layer to be positioned on top of the fifth layer while providing a certain level of pressure; The first to sixth layers molded in the layer manufacturing step are sequentially stacked inside a mold for product molding divided into a lower mold and an upper mold, and a certain level of pressure and temperature conditions are provided, but the lower mold is placed on the lower side of the upper mold. An air blowing tube for applying pressure to the layer stacked inside is installed, and a metal release plate is installed between the upper side of the layer and the air blowing tube, so that the layers stacked in several layers are applied to the pressure applied from the air blowing tube. by '
Figure pat00003
' to be molded into a refracted Z-spring with a structure of '; may be included.

이 발명의 실시예에 따른 무진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 제트-스프링의 제조방법에서 Z-스프링의 중앙 부분에 위치되는 고정부와 고정부의 양쪽에 위치되는 지지부 사이를 수직 또는 대각선 방향으로 연결하는 연결부에 발생하는 스프링 백(spring back) 현상을 줄이기 위해 프리 폼 몰드를 이용한 각 레이어 제작 단계에서는 프리 폼 몰드 내의 에어를 제거하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.In the method for manufacturing a jet-spring for air suspension support of a vibration-free vehicle according to an embodiment of the present invention, between the fixing part located in the central part of the Z-spring and the supporting parts located on both sides of the fixing part in a vertical or diagonal direction. Removing air in the preform mold in each layer manufacturing step using the preform mold in order to reduce a spring back phenomenon occurring in the connection part; It may further include.

이 발명의 실시 예에 따른 무진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 제트-스프링의 제조방법에서 고정부는 지지부에 비하여 30 ~ 50 mm 범위 내의 높이(h)가 높게 형성될 수 있다.In the method for manufacturing a jet-spring for supporting an air suspension of a vibration-free vehicle according to an embodiment of the present invention, the fixing part may be formed to have a higher height (h) within the range of 30 to 50 mm than the support part.

이 발명의 실시 예에 따른 무진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 제트-스프링의 제조방법에서 수지에 함침된 탄소섬유 프리프레그에는 탄소나노튜브(CNT)가 혼합될 수 있다.Carbon nanotubes (CNT) may be mixed in the carbon fiber prepreg impregnated in the resin in the method for manufacturing a jet-spring for supporting air suspension of a vibration-free vehicle according to an embodiment of the present invention.

이 발명의 실시 예에 따른 무진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 제트-스프링의 제조방법에서 각 레이어를 제작하는 단계에서 사용하는 프리 폼 몰드는 각 레이어의 규격에 대응하는 규격으로 형성될 수 있다.In the method of manufacturing a jet-spring for supporting air suspension of a vibration-free vehicle according to an embodiment of the present invention, the preform mold used in the step of manufacturing each layer may be formed in a standard corresponding to the standard of each layer.

이 발명의 실시 예에 따른 무진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 Z-스프링의 제조방법에 의하면 금속으로 제작된 제품에 비하여 중량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 강성, 탄성을 포함한 우수한 기계적 성질을 갖는 Z-스프링을 제공할 수 있게 된다.According to the manufacturing method of the Z-spring for air suspension support of a vibration-free vehicle according to an embodiment of the present invention, the Z-spring having excellent mechanical properties including rigidity and elasticity as well as reducing the weight compared to a product made of metal be able to provide

또한, 이 발명의 실시 예에 따른 무진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 Z-스프링의 제조방법에 의하면 다수의 프리 폼 몰드를 사용하여 여러 규격의 레이어들을 먼저 제작한 후, 그 레이어들을 제품 성형용 몰드에 적층하는 방식으로 탄소섬유 복합소재로 이루어진 Z-스프링이 제작이 됨에 따라서 제품을 성형하는 과정에서의 스프링 백 현상이 방지되는 효과가 있다.In addition, according to the manufacturing method of the Z-spring for air suspension support of a vibration-free vehicle according to an embodiment of the present invention, layers of various specifications are first manufactured using a plurality of preform molds, and then the layers are applied to a mold for product molding. As the Z-spring made of carbon fiber composite material is manufactured by laminating, there is an effect of preventing the spring-back phenomenon in the process of molding the product.

도1은 이 발명의 실시 예에 따라 제조된 Z-스프링의 구성을 설명하기 위한 도면.
도2는 이 발명의 실시 예에 따른 Z-스프링의 구조를 설명하기 위한 도면.
도3은 이 발명의 실시 예에 따른 Z-스프링 제조방법의 공정 단계를 설명하기 위한 도면.
도4는 이 발명의 실시 예에 따른 프리 폼 몰드의 구성을 설명하기 위한 도면.
도5는 도4에 표시된 각각의 프리 폼 몰드에 의해서 성형된 각 레이어의 구성을 설명하기 위한 도면.
도6은 프리 폼 몰드에 의해서 사전 제작된 각 레이어들을 제품 성형용 몰드에서 적층하는 과정을 보인 도면.
도7은 제품 성형용 몰드를 통해서 Z-스프링(100)이 최종 성형되는 공정을 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining the configuration of a Z-spring manufactured according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining the structure of the Z-spring according to the embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining the process steps of the Z-spring manufacturing method according to the embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the configuration of a preform mold according to an embodiment of the present invention.
Fig. 5 is a view for explaining the configuration of each layer formed by each of the preform molds shown in Fig. 4;
6 is a view showing a process of laminating each layer pre-fabricated by a pre-form mold in a mold for product molding;
7 is a view for explaining a process in which the Z-spring 100 is finally formed through a mold for product molding.

이하에서는 이 발명의 실시 예에 따른 무진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 Z-스프링의 제조방법에 의하여 Z-스프링이 제조되는 공정에 구체적으로 대하여 설명한다.Hereinafter, a process for manufacturing the Z-spring by the method for manufacturing the Z-spring for supporting an air suspension of a vibration-free vehicle according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도1은 이 발명의 실시 예에 따라 제조된 Z-스프링의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도2는 이 발명의 실시 예에 따른 Z-스프링의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도3은 이 발명의 실시 예에 따른 Z-스프링 제조방법의 공정 단계를 설명하기 위한 도면이며, 도4는 이 발명의 실시 예에 따른 프리 폼 몰드의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도5는 도4에 표시된 각각의 프리 폼 몰드에 의해서 성형된 각 레이어의 구성을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining the configuration of a Z-spring manufactured according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the structure of a Z-spring according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a view for explaining the process steps of a method for manufacturing a Z-spring according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a view for explaining the configuration of a preform mold according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is shown in Figure 4 It is a figure for explaining the structure of each layer molded by each preform mold.

도면 중에 표시되는 도면부호 100은 이 발명의 실시 예에 의해서 제조된 부진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 Z-스프링을 지시하는 것이며, 도면부호 200은 프리 폼 몰드를 지시하는 것이며, 도면부호 300은 Z-스프링을 최종 성형하는데 사용하는 제품 성형용 몰드를 지시하는 것이다.Reference numeral 100 indicated in the drawings indicates a Z-spring for supporting air suspension of a non-vibration vehicle manufactured according to an embodiment of the present invention, reference numeral 200 indicates a preform mold, and reference numeral 300 indicates a Z-spring. -Indicates the mold for product molding used for final molding of the spring.

이 발명의 실시 예에 따른 Z-스프링 제조방법에 의해서 제조된 Z-스프링(100)은 무진동 차량의 차축을 기준으로 전후방향 또는 좌우방향에 에어 서스펜션(10)이 나란하게 설치될 수 있도록 지지하는 것으로, 도1에서 보이는 바와 같이 '

Figure pat00004
'의 구조로 굴절된 형태된 형태로 이루어진다. 중앙부분에는 차축 또는 차체 등에 고정되는 고정부(102)가 형성되고, 고정부(102)의 양쪽에는 각각 지지부(104)가 형성되며, 고정부(102)와 지지부(104) 사이에는 수직 또는 경사진 방향으로 연결부(106)가 형성된다. 전술한 고정부(102), 지지부(104) 및 연결부(106)는 일체로 형성된다.The Z-spring 100 manufactured by the Z-spring manufacturing method according to the embodiment of the present invention is supported so that the air suspension 10 can be installed side by side in the front-rear direction or left-right direction based on the axle of the vibration-free vehicle. As shown in Figure 1, '
Figure pat00004
It consists of a refracted form in the structure of '. A fixing portion 102 fixed to an axle or a vehicle body is formed in the central portion, and a support portion 104 is formed on both sides of the fixing portion 102, respectively, and between the fixing portion 102 and the support portion 104 is vertical or horizontal. A connection portion 106 is formed in the photographic direction. The fixing portion 102, the support portion 104 and the connecting portion 106 described above are integrally formed.

이 발명의 실시 예에 따른 Z-스프링(100)의 고정부(102)는 지지부(104)에 비하여 30 ~ 50 mm 범위 내의 높이(h)가 높게 형성되고, 연결부(106)는 도면에서 보이는 바와 같이 경사지게 형성될 수 있다.The fixing part 102 of the Z-spring 100 according to an embodiment of the present invention has a height (h) within the range of 30 to 50 mm higher than that of the support part 104, and the connection part 106 is as shown in the drawing. It may be formed to be inclined together.

특히, 이 발명의 실시 예에 따른 Z-스프링(100)은 차량 경량화 및 강성 측면에서 유리한 탄소섬유 복합재료로 성형이 이루어진다. 즉, 에폭시를 포함한 수지에 함침된 프리프레그를 제품 성형용 몰드(300)에 적층한 상태에서 일정 온도 및 일정 압력의 조건을 제공하는 가운데 일정 시간 동안 제품 성형용 몰드(300) 내부를 진공 상태로 유지시켜 최종 성형이 이루어진다.In particular, the Z-spring 100 according to the embodiment of the present invention is formed of a carbon fiber composite material advantageous in terms of vehicle weight reduction and rigidity. That is, in a state in which a prepreg impregnated with a resin including epoxy is laminated on the mold 300 for product molding, the inside of the mold 300 for product molding is vacuumed for a certain time while providing conditions of a constant temperature and a constant pressure. to be maintained for final molding.

그런데 이 발명의 실시 예에 따른 Z-스프링(100)은 무진동 차량에 장착되는만큼 차체로부터 가해지는 하중을 견뎌야 하는 만큼 충분한 강성을 갖도록 30~100mm 범위 내의 두께로 제작되어야 한다. 한편, 수지에 함침된 탄소섬유 프리프레그를 제품 성형용 몰드 내부에 적층한 후 일정 온도 및 압력 조건에서 30~100mm 범위 내의 두께를 갖는 제품을 성형하기 위해서는 100 ~ 300 장의 탄소섬유 프리프레그가 적층되어야 한다. 바람직하게는, 수지에 함침된 150 ~ 250 장의 탄소섬유 프리프레그를 제품 성형용 몰드 내에 적층한 후, 일정 온도 및 압력을 가하여 최종적인 제품이 제작되도록 해야 한다.However, the Z-spring 100 according to the embodiment of the present invention should be manufactured to have a thickness within the range of 30 to 100 mm to have sufficient rigidity to withstand the load applied from the vehicle body as much as it is mounted on a vibration-free vehicle. On the other hand, after laminating the resin-impregnated carbon fiber prepreg inside the mold for product molding, 100 to 300 carbon fiber prepregs must be laminated to form a product having a thickness within the range of 30 to 100 mm under constant temperature and pressure conditions. do. Preferably, after laminating 150 to 250 sheets of carbon fiber prepreg impregnated in resin in a mold for product molding, a final product should be manufactured by applying a predetermined temperature and pressure.

그러나 전술한 바와 같이 제품 성형용 몰드(300) 내에 수지에 함침된 150 ~ 250 장의 탄소섬유 프리프레그를 적층한 후 가온, 가압하여 제품을 성형하는 경우에, Z-스프링(100)의 수직 또는 경사진 방향으로 이루어진 연결부(106)에서는 스프링 백(spring back) 현상이 발생하게 됨으로써 연결부(106)에서는 충분한 기계적 성질을 발휘하지 못하는 것을 확인할 수 있었다. 이때의 스프링 백 현상은 제품 성형용 몰드(300)가 하부 몰드(302)와 상부 몰드(304)로 이루어짐에 따라서 몰드의 측면 또는 경사진 방향에서는 성형 단계에서 충분한 압력이 제공되지 못함에 따라 발생하는 것으로 이해할 수 있다.However, as described above, when the product is molded by heating and pressing after laminating 150 to 250 sheets of carbon fiber prepreg impregnated in the resin in the mold 300 for product molding, the Z-spring 100 is vertically or horizontally It was confirmed that the connection part 106 in the photographic direction did not exhibit sufficient mechanical properties because a spring back phenomenon occurred in the connection part 106 . At this time, the springback phenomenon occurs as sufficient pressure is not provided in the molding step in the lateral or inclined direction of the mold as the mold 300 for product molding consists of the lower mold 302 and the upper mold 304. can be understood as

이에, 이 발명의 실시 예에 따른 무진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 Z-스프링의 제조방법에서는 수지에 함침된 탄소섬유 프리프레그 150 ~ 250 장을 제품 성형용 몰드(300) 내에 한꺼번에 적층하는 대신, 도4에서 보이는 바와 같이 서로 규격이 다른 다수의 프리 폼 몰드(200)를 사용하여 제1 레이어(110) 내지 제6 레이어(160)를 포함하는 복수의 레이어를 사전 제작하고, 이렇게 사전 제작된 복수의 레이어들을 제품 성형용 몰드(300)에 차례로 적층한 후 가온 가압을 하여 최종적인 Z-스프링(100)이 성형되도록 한다. 즉, 도2에서 보이는 바와 같이 Z-스프링(100)은 복수의 레이어(110~160)로 이루어지는데, 각 레이어(110~160)는 해당 규격에 맞도록 제작된 프리 폼 몰드(200)를 통해서 성형된다. 도면부호 120, 130, 140, 150은 각각 제2 레이어, 제3 레이어, 제4 레이어 및 제5 레이어를 지시한다.Accordingly, in the method for manufacturing the Z-spring for supporting the air suspension of a vibration-free vehicle according to an embodiment of the present invention, 150 to 250 sheets of carbon fiber prepreg impregnated with resin are laminated at once in the mold 300 for product molding, as shown in FIG. As shown in 4, a plurality of layers including the first layer 110 to the sixth layer 160 are pre-fabricated using a plurality of pre-form molds 200 having different sizes, and thus a plurality of pre-fabricated After the layers are sequentially stacked on the mold 300 for product molding, the final Z-spring 100 is molded by heating and pressing. That is, as shown in FIG. 2 , the Z-spring 100 is composed of a plurality of layers 110 to 160 , and each layer 110 to 160 is formed through a preform mold 200 manufactured to meet the corresponding standard. is molded Reference numerals 120, 130, 140, and 150 denote the second layer, the third layer, the fourth layer, and the fifth layer, respectively.

이 발명의 실시 예에 따른 무진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 Z-스프링의 제조방법에서 각 레이어를 제조하는 과정에서는 각각의 프리 폼 몰드(200) 내에 수지에 함침된 5 ~ 20 장의 탄소섬유 프리프레그가 적층되고 일정 수준의 압력의 조건에서 성형이 이루어진다. 도4에 표시된 도면부호 210, 220, 230, 240, 250, 260은 각각 제1 내지 제6 프리 폼 몰드를 지시한다. 제1 내지 제6 프리 폼 몰드(210 ~ 260)은 제1 내지 제6 레이어(110 ~ 160)를 성형하기 위한 것으로 각각의 규격에는 차이가 있게 된다.In the process of manufacturing each layer in the method of manufacturing the Z-spring for supporting air suspension of a vibration-free vehicle according to an embodiment of the present invention, 5 to 20 carbon fiber prepregs impregnated in resin in each preform mold 200 are It is laminated and molded under conditions of a certain level of pressure. Reference numerals 210, 220, 230, 240, 250, and 260 shown in FIG. 4 indicate first to sixth preform molds, respectively. The first to sixth preform molds 210 to 260 are for molding the first to sixth layers 110 to 160, and there is a difference in each standard.

특히, 전술한 제1 내지 제6 프리 폼 몰드(200)는 섬유강화플라스틱(FRP, Fiber Reinforced plastics) 소재로 이루어지는 것이, 성형성, 가공성 및 비용 측면에서 유리할 수 있다. 이에 비하여, 제품 성형용 몰드(300)는 금속재로 이루어진다.In particular, the first to sixth preform molds 200 described above may be made of a fiber reinforced plastic (FRP) material, which may be advantageous in terms of moldability, processability and cost. In contrast, the mold 300 for product molding is made of a metal material.

Z-스프링(200)에 수직 또는 경사진 방향으로 형성되는 연결부(106)에 발생하는 스프링 백 현상을 보다 효과적으로 줄이기 위해 프리 폼 몰드(200)를 이용한 각 레이어 제작 단계에서는 프리 폼 몰드(200) 내의 에어가 제거될 수 있도록 구성될 수 있다.In order to more effectively reduce the springback phenomenon occurring in the connection part 106 formed in the direction perpendicular or inclined to the Z-spring 200, in each layer manufacturing step using the preform mold 200, the It may be configured to allow air to be removed.

특히, 프리 폼 몰드(200)를 통해 각 레이어를 형성하는데 사용되는 수지에 함침된 탄소섬유 프리프레그에는 수지의 중량 대비 0.7 ~ 1 %의 탄소나노튜브가 함유될 수 있다. 탄소나노튜브가 함유됨으로써 접합력은 증가될 수 있다.In particular, the carbon fiber prepreg impregnated in the resin used to form each layer through the preform mold 200 may contain 0.7 to 1% of carbon nanotubes based on the weight of the resin. By containing carbon nanotubes, bonding strength may be increased.

앞서 설명하였듯이 무진동 차량의 에어 서스펜션(10)을 지지하기 위한 Z-스프링(100)은 충분한 강성 및 탄성의 갖도록 하기 위해서 탄소섬유 강화 플라스틱으로 제작되는 경우에는 수지에 함침되는 탄소섬유 프리프레그의 장수는 150 ~ 250 장은 되어야 한다. 이에, 이 발명의 실시 예에 따른 Z-스프링(100)을 제조하는 과정에서 이 발명의 실시 예에 따른 바와 같이 사전에 별도의 프리 폼 몰드(200)를 사용하여 레이어를 제작하고, 그 레이어들을 사용하여 Z-스프링(100)을 제작한다면 제품 성형용 몰드(300) 내에는 5 ~ 10 레이어가 적층되면 된다.As described above, when the Z-spring 100 for supporting the air suspension 10 of a vibration-free vehicle is made of carbon fiber reinforced plastic in order to have sufficient rigidity and elasticity, the longevity of the carbon fiber prepreg impregnated in the resin is It should be between 150 and 250 sheets. Accordingly, in the process of manufacturing the Z-spring 100 according to the embodiment of the present invention, as in the embodiment of the present invention, a layer is prepared using a separate preform mold 200 in advance, and the layers are formed. If the Z-spring 100 is manufactured by using it, 5 to 10 layers may be stacked in the mold 300 for product molding.

프리 폼 몰드(200) 및 제품 성형용 몰드(300)는 도면에서 보이는 바와 같이 상부 몰드 및 하부 몰드를 포함하여 구성될 수 있다. 프리 폼 몰드(200)는 수지에 함침되는 탄소섬유 프리프레그의 여러 장이 하나의 레이어 형태로 성형되도록 하는 과정에서 그 형태만 형성되도록 하기 때문에 가열 장치의 구성을 필요가 없으나, 제품 성형용 몰드(300)는 각 레이어들이 하나의 제품으로 결합되어야 하는 만큼 일정 온도 이상의 온도 조건을 제공할 수 있는 가열수단이 필요하게 된다. 물론, 각 몰드의 내부는 진공상태가 유지될 수 있도록 진공수단이 포함될 수 있다.The preform mold 200 and the mold for product molding 300 may be configured to include an upper mold and a lower mold as shown in the drawings. The preform mold 200 does not require the configuration of a heating device because only the shape is formed in the process of forming several sheets of carbon fiber prepreg impregnated in the resin in the form of one layer, but the mold for product molding 300 ) requires a heating means that can provide a temperature condition above a certain temperature as each layer must be combined into one product. Of course, the inside of each mold may include a vacuum means to maintain a vacuum state.

특히, 성형용 몰드(300)의 상부 몰드(304) 하측에는 하부 몰드(302) 상에 차례로 적층된 레이어(110 ~ 160)들에 압력을 가하기 위한 에어 블로잉 튜브(320)가 설치되고, 에어 블로잉 튜브(320)와 적층된 레이어(110 ~ 160)의 사이에는 금속소재의 이형판(310)이 설치될 수 있다. 이형판(310)은 두께가 얇은 SUS로 제작될 수 있다.In particular, an air blowing tube 320 for applying pressure to the layers 110 to 160 sequentially stacked on the lower mold 302 is installed on the lower side of the upper mold 304 of the molding mold 300, and air blowing A metal release plate 310 may be installed between the tube 320 and the stacked layers 110 to 160 . The release plate 310 may be made of thin SUS.

전술한 바와 같이 상부 몰드(304)의 하측에 에어 블로잉 튜브(320)가 설치되는 이유는 하부 몰드(302) 상에 적층된 레이어들이 Z-스프링의 형태에 따라 굴절된 형태로 이루어짐으로써 특히 평평하게 형성된 부분에 가해지는 압력과 굴절된 부분에 가해지는 압력이 상호 동일한 수준으로 제공될 수 있도록 하기 위함이다. 제품 성형용 몰드(300)를 통한 Z-스프링 성형과정에서 에어 블로잉 튜브(320)에 가해지는 블로잉(blowing) 압력은 15 Kg/㎠ 수준이 될 수 있다.The reason that the air blowing tube 320 is installed on the lower side of the upper mold 304 as described above is that the layers stacked on the lower mold 302 are formed in a bent shape according to the shape of the Z-spring, so that it is particularly flat. This is so that the pressure applied to the formed portion and the pressure applied to the refracted portion may be provided at the same level. The blowing pressure applied to the air blowing tube 320 in the Z-spring molding process through the product molding mold 300 may be at a level of 15 Kg/cm 2 .

도면에서는 도시되지 않았지만, 하부 몰드(302)와 상부 몰드(304)는 에어 블로잉 튜브(320)에 강한 압력이 제공될 때에 상호 분리되지 않도록 클램핑수단에 의해서 상호 체결될 수 있다.Although not shown in the drawing, the lower mold 302 and the upper mold 304 may be coupled to each other by clamping means so as not to be separated from each other when a strong pressure is applied to the air blowing tube 320 .

도6은 프리 폼 몰드에 의해서 사전 제작된 각 레이어들을 제품 성형용 몰드에서 적층하는 과정을 보인 도면이고, 도7은 제품 성형용 몰드를 통해서 Z-스프링(100)이 최종 성형되는 공정을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view showing a process of laminating each layer pre-fabricated by a preform mold in a mold for product molding, and FIG. 7 is a diagram illustrating a process in which the Z-spring 100 is finally formed through a mold for product molding. is a drawing for

도6에서 보이는 바와 같이 제품 성형용 몰드(300)의 하부 몰드(302) 내부에는 앞서 설명한 제1 레이어(110) 내지 제6 레이어(160)이 차례로 적층되고, 도7에서 보이는 바와 같이 하부 몰드(302)와 상부 몰드(304)를 결합시킨 상태에서 제품 성형용 몰드(300)에는 일정 수준의 온도로 가열이 되는 상태에서 에어 블로잉 튜브(320)에 블로잉 압력이 가해지게 된다. 또한, 제품 성형용 몰드(300)의 내부는 진공 상태가 유지됨으로써, 제1 레이어(110) 내지 제6 레이어(160)은 상호 일체가 된다.As shown in FIG. 6 , the first layer 110 to the sixth layer 160 described above are sequentially stacked inside the lower mold 302 of the mold 300 for product molding, and as shown in FIG. 7 , the lower mold ( 302) and the upper mold 304 are combined, the blowing pressure is applied to the air blowing tube 320 in a state in which the mold 300 for product molding is heated to a certain level of temperature. In addition, the inside of the mold 300 for product molding is maintained in a vacuum state, so that the first layer 110 to the sixth layer 160 are integrated with each other.

이 발명에 따른 실시 예에서 제품 성형용 몰드(300) 내에 제1 레이어(110) 내지 제6 레이어(160)가 적층되는 것으로 설명하고 있으나, 이는 제작하고자 하는 Z-스프링(100)의 두께를 포함한 기계적 성질에 따라서 뿐만 아니라 각 레이어의 두께 또는 각 레이어를 구성하는 탄소섬유 프리프레그의 장수에 따라서 달리 설정될 수 있다.In the embodiment according to the present invention, it is described that the first layer 110 to the sixth layer 160 are stacked in the mold 300 for product molding, but this includes the thickness of the Z-spring 100 to be manufactured. It can be set differently depending on the mechanical properties as well as the thickness of each layer or the number of carbon fiber prepregs constituting each layer.

부연하면, 제품 성형용 몰드(300) 내에는 n개의 레이어가 적층될 수 있고, 각 레이어는 수지에 함침된 탄소섬유 프리프레그 n장으로 이루어질 수 있다.In other words, n layers may be stacked in the mold 300 for product molding, and each layer may be composed of n carbon fiber prepregs impregnated in resin.

전술한 바와 같은 방법으로 Z-스프링(100)을 제작함으로써 금속으로 제작된 제품에 비하여 중량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 강성, 탄성을 포함한 여러 기계적 성질이 우수한 제품을 제공할 수 있게 된다.By manufacturing the Z-spring 100 in the manner described above, it is possible to provide a product having excellent various mechanical properties, including rigidity and elasticity, as well as reducing the weight compared to a product made of metal.

특히, 다수의 프리 폼 몰드(200)를 사용하여 여러 규격의 레이어들을 먼저 제작한 후, 그 레이어들을 제품 성형용 몰드(300)에 적층하는 방식으로 탄소섬유 복합소재로 이루어진 Z-스프링(100)이 제작이 됨에 따라서 스프링 백 현상을 방지할 수 있게 되는 장점이 있다.In particular, the Z-spring 100 made of carbon fiber composite material in such a way that layers of various sizes are first manufactured using a plurality of preform molds 200 and then the layers are laminated on the mold 300 for product molding. As this is manufactured, there is an advantage in that it is possible to prevent the springback phenomenon.

이상에서는 첨부된 도면들을 참조하면서 이 발명의 실시 예에 따른 무진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 Z-스프링의 제조방법에 대하여 설명하였다. 이러한 실시 예들은 이 발명의 청구범위에 기재된 기술 사상에 포함되는 것이다. 또한, 전술한 실시 예들은 예시적인 것에 불과한 것으로 한정 해석해서는 안될 것이다.In the above, a method of manufacturing a Z-spring for supporting an air suspension of a vibration-free vehicle according to an embodiment of the present invention has been described with reference to the accompanying drawings. These embodiments are included in the technical spirit described in the claims of this invention. In addition, the above-described embodiments should not be construed as being merely exemplary.

10 : 에어 서프펜션 100 : Z-스프링
102 : 고정부 104 : 지지부
106 : 연결부 110 ~ 160 : 레이어
200 : 프리 폼 몰드 300 : 제품 성형용 몰드
302 : 하부 몰드 304 : 상부 몰드
310 : 이형판 320 : 에어 블로잉 튜브10: air suspension 100: Z-spring
102: fixed part 104: support part
106: connection 110 ~ 160: layer
200: preform mold 300: mold for product molding
302: lower mold 304: upper mold
310: release plate 320: air blowing tube

Claims (6)

차축의 전방과 후방, 또는 차측의 좌측과 우측에 각각 에어 서스펜션을 설치되고, 상기 각 에어 서스펜션의 하부를 양쪽에서 각각 지지하기 위해 양쪽에 각각 위치되는 지지부 사이에는 고정부가 형성되도록 '
Figure pat00005
'의 구조로 굴절된 형태로 제작되는 무진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 Z-스프링의 제조방법에 있어서,
수지에 함침된 탄소섬유 프리프레그 5 ~ 20 장을 제1 프리 폼 몰드에 적층한 후 일정 수준의 압력을 제공하는 가운데 제1 레이어를 제작하는 단계;
수지에 함침된 탄소섬유 프리프레그 5 ~ 20 장을 제2 프리 폼 몰드에 적층한 후 일정 수준의 압력을 제공하는 가운데 상기 제1 레이어의 상부에 위치될 제2 레이어를 제작하는 단계;
수지에 함침된 탄소섬유 프리프레그 5 ~ 20 장을 제3 프리 폼 몰드에 적층한 후 일정 수준의 압력을 제공하는 가운데 상기 제2 레이어의 상부에 위치될 제3 레이어를 제작하는 단계;
수지에 함침된 탄소섬유 프리프레그 5 ~ 20 장을 제4 프리 폼 몰드에 적층한 후 일정 수준의 압력을 제공하는 가운데 상기 제3 레이어의 상부에 위치될 제4 레이어를 제작하는 단계;
수지에 함침된 탄소섬유 프리프레그 5 ~ 20 장을 제5 프리 폼 몰드에 적층한 후 일정 수준의 압력을 제공하는 가운데 상기 제4 레이어의 상부에 위치될 제5 레이어를 제작하는 단계;
수지에 함침된 탄소섬유 프리프레그 5 ~ 20 장을 제6 프리 폼 몰드에 적층한 후 일정 수준의 압력을 제공하는 가운데 상기 제5 레이어의 상부에 위치될 제6 레이어를 제작하는 단계;
상기 레이어 제작 단계에서 성형된 제1 내지 제6 레이어를 하부 몰드와 상부 몰드로 구분된 제품 성형용 몰드의 내부에 차례로 적층하고, 일정 수준의 압력과 온도 조건을 제공하되, 상기 상부 몰드의 하부측에는 상기 하부 몰드 내에 적층된 레이어에 압력을 가하기 위한 에어 블로잉 튜브가 설치되고, 상기 레이어의 상부측과 상기 에어 블로잉 튜브의 사이에는 금속소재의 이형판이 설치되어 상기 여러 층으로 적층된 레이어들이 상기 에어 블로잉 튜브에서 가해지는 압력에 의해서 '
Figure pat00006
'의 구조로 굴절된 형태의 Z-스프링으로 성형이 되게 하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 무진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 제트-스프링의 제조방법.
Air suspensions are installed on the front and rear sides of the axle, or on the left and right sides of the vehicle, respectively, and fixed portions are formed between the support portions respectively located on both sides to support the lower portion of each air suspension from both sides.
Figure pat00005
In the manufacturing method of a Z-spring for air suspension support of a vibration-free vehicle manufactured in a bent form with a structure of ',
After laminating 5 to 20 sheets of carbon fiber prepreg impregnated in resin on a first preform mold, manufacturing a first layer while providing a certain level of pressure;
Laminating 5 to 20 sheets of carbon fiber prepreg impregnated in resin on a second preform mold and then manufacturing a second layer to be positioned on top of the first layer while providing a certain level of pressure;
Laminating 5 to 20 sheets of carbon fiber prepreg impregnated in resin on a third preform mold and then manufacturing a third layer to be positioned on top of the second layer while providing a certain level of pressure;
Laminating 5 to 20 sheets of carbon fiber prepreg impregnated in resin on a fourth preform mold and then manufacturing a fourth layer to be positioned on top of the third layer while providing a certain level of pressure;
Laminating 5 to 20 sheets of carbon fiber prepreg impregnated in resin on a fifth preform mold and then manufacturing a fifth layer to be positioned on top of the fourth layer while providing a certain level of pressure;
Laminating 5 to 20 sheets of carbon fiber prepreg impregnated in resin on a 6th preform mold and then manufacturing a sixth layer to be positioned on top of the fifth layer while providing a certain level of pressure;
The first to sixth layers formed in the layer manufacturing step are sequentially stacked inside a mold for product molding divided into a lower mold and an upper mold, and a certain level of pressure and temperature conditions are provided, but on the lower side of the upper mold An air blowing tube for applying pressure to the layer stacked in the lower mold is installed, and a metal release plate is installed between the upper side of the layer and the air blowing tube, so that the layers stacked in several layers are air blown by the pressure applied by
Figure pat00006
' to be molded into a refracted Z-spring with a structure of '; A method of manufacturing a jet-spring for supporting an air suspension of a vibration-free vehicle comprising a.
 제1항에 있어서,
상기 제1 내지 제6 레이어를 제작하는 프리 폼 몰드는 FRP 소재로 이루어지는 한편 상기 제품 성형용 몰드는 금속 소재로 이루어지며, 상기 프리 폼 몰드 및 제품 성형용 몰드를 통한 레이어 및 Z-스프링 성형공정에서는 몰드 내부의 에어를 제거하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 제트-스프링의 제조방법.
The method of claim 1,
The preform mold for producing the first to sixth layers is made of an FRP material, while the mold for product molding is made of a metal material, and in the layer and Z-spring molding process through the preform mold and the mold for product molding, A method of manufacturing a jet-spring for supporting air suspension of a vibration-free vehicle, characterized in that it further comprises the step of removing air inside the mold.
 제2항에 있어서,
상기 고정부는 상기 지지부에 비하여 30 ~ 50 mm 범위 내의 높이(h)가 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 무진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 제트-스프링의 제조방법.
The method of claim 2,
The method of manufacturing a jet-spring for supporting an air suspension of a vibration-free vehicle, characterized in that the fixing part is formed to have a height (h) within a range of 30 to 50 mm higher than that of the support part.
 제1항에 있어서,
상기 수지에 함침된 탄소섬유 프리프레그에는 탄소나노튜브(CNT)가 혼합되는 것을 특징으로 하는 무진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 제트-스프링의 제조방법.
The method of claim 1,
A method of manufacturing a jet-spring for supporting air suspension of a vibration-free vehicle, characterized in that carbon nanotubes (CNT) are mixed in the carbon fiber prepreg impregnated in the resin.
 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 각 레이어를 제작하는 단계에서 사용하는 프리 폼 몰드는 상기 각 레이어의 규격에 대응하는 규격으로 형성된 것을 특징으로 하는 무진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 제트-스프링의 제조방법.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
A method of manufacturing a jet-spring for supporting air suspension of a vibration-free vehicle, characterized in that the preform mold used in the step of manufacturing each layer is formed in a standard corresponding to the standard of each layer.
 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 방법에 의해서 제조되는 무진동 차량의 에어 서스펜션 지지용 제트-스프링.A jet-spring for supporting an air suspension of a vibration-free vehicle manufactured by the method of any one of claims 1 to 5.
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