KR20210079582A - 사이드 프레임의 제조방법 - Google Patents

Abstract

사이드 프레임의 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 사이드 프레임의 제조방법은 전기자동차용 배터리 팩을 장착하기 위한 차체 하부의 센터 플로어 패널과 연결되는 사이드 프레임의 제조방법에 있어서, 알루미늄 압출 성형을 통하여 길이방향 양단부가 일방향으로 절곡되어 상면과 하면을 가지면서, 내측면이 개구된 ㄷ 자 형상의 압출 프레임을 형성하는 제1단계, 상기 압출 프레임 상의 절곡하고자 하는 위치의 마주보는 상면과 하면 상에 각각 밴딩 프레스를 통하여 노치를 성형하는 제2단계, 상기 노치를 기준으로 외측면을 내측방향으로 절곡 성형하여 사이드 프레임을 형성하는 제3단계, 및 상기 사이드 프레임의 절곡부 상의 상면과 하면에 형성되는 공간을 보강용접하여 메우는 제4단계를 포함한다.

Description

사이드 프레임의 제조방법{MANUFACTURING METHODE OF SIDE FRAME FOR ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 사이드 프레임의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용접부를 최소한으로 줄여 구조적 강성 및 수밀성을 확보할 수 있는 사이드 프레임의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 전기자동차는 구동모터를 구동시켜 주행하는 전기자동차(EV, Electric Vehicle)나, 엔진과 구동모터를 함께 구동시켜 주행하는 하이브리드 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle), 또는, 연료전지에서 생성되는 전력으로 구동모터를 구동시켜 주행하는 연료전지 자동차(FCEV: Fuel Cell Electric Vehicle) 등이 있다.

상기 전기자동차는 차량을 구동시키기 위한 구동모터와 더불어, 상기 구동모터에 전력을 공급하는 축전수단으로서 배터터리 팩이 장착된다.

이때, 상기 배터리 팩은 복수의 단위 배터리 모듈로 이루어지고, 하나의 배터리 모듈은 복수의 배터리 셀로 이루어진다.

이러한 배터리 팩은 케이스에 수납된 상태에서 전기자동차의 하부에 설치되는 것이 일반적이다.

상기 배터리 팩이 설치되는 전기자동차의 차체 하부 구조는 센터 플로어 패널의 상부에 상기 배터리 팩이 안착되고, 상기 센터 플레어 패널의 둘레를 따라 상기 배터리 팩을 감싸면서 사이드 프레임이 설치되는 구조로 이루어진다.

종래 기술에 따른 사이드 프레임은 일정 길이로 절개되어 단품으로 생산되며, 상기 센터 플로어 패널의 형상과, 상기 센터 플로어 패널 상에 부착된 부품의 형상에 의해 절곡을 고려하여 절곡상기 센터 플로어 패널의 둘레를 따라 배치된다.

이때, 상기 사이드 프레임은 이웃하는 단품끼리 용접을 통해 상호 접합되어 절곡되는 모서리에 용접부가 형성되는 구조로 이루어진다.

상기 사이드 프레임은 이후의 다른 차체 구조물과의 조립을 위해 상기 용접부의 돌출되는 비드를 제거하는 사상 작업을 진행해야하는 단점이 있다.

더불어, 상기 사상 작업에 의해 비드가 모두 사라지게 되므로, 상기 용접부의 접합 강도가 현저히 떨어지며, 이로 인해, 상기 사이드 프레임 간의 응력이 약해져 제품 운송과정에서 발생하는 작은 충격에도 용접부에 크랭이 발생하며, 이후, 상기 용접부의 수밀성이 약해져 리크가 발생하는 문제점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 용접부를 최소한으로 줄여 구조적 강성 및 수밀성을 확보할 수 있는 사이드 프레임의 제조방법 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 전기자동차용 배터리 팩을 장착하기 위한 차체 하부의 센터 플로어 패널과 연결되는 사이드 프레임의 제조방법에 있어서, 알루미늄 압출 성형을 통하여 길이방향 양단부가 일방향으로 절곡되어 상면과 하면을 가지면서, 내측면이 개구된 ㄷ 자 형상의 압출 프레임을 형성하는 제1단계, 상기 압출 프레임 상의 절곡하고자 하는 위치의 마주보는 상면과 하면 상에 각각 밴딩 프레스를 통하여 노치를 성형하는 제2단계, 상기 노치를 기준으로 외측면을 내측방향으로 절곡 성형하여 사이드 프레임을 형성하는 제3단계, 및 상기 사이드 프레임의 절곡부 상의 상면과 하면에 형성되는 공간을 보강용접하여 메우는 제4단계를 포함하는 사이드 프레임의 제조방법을 제공할 수 있다.

또한, 상기 제2단계는 상기 압출 프레임의 상면과 하면에 각각 마주보도록 중앙을 향하여 돌출된 노치를 형성하는 단계일 수 있다.

또한, 상기 제3단계는 상기 압출 프레임을 상기 밴딩 프레스의 회전 지그에 정위치 시킨 후, 상기 노치를 기준으로 상기 회전 지그를 설정각도로 회전시켜 상기 압출 프레임 상에 절곡부를 형성하는 단계일 수 있다.

또한, 상기 제4단계는 상기 절곡부의 노치에 대응하는 상면과 하면에 형성된 공간에 MIG 용접 또는 TIG 용접을 통해 보강용접부를 형성하는 단계일 수 있다.

또한, 상기 제4단계 이후에, 상기 보강용접부의 평탄화를 위하여 그라인더를 통해 사상작업을 진행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 사이드 프레임 제조방법은 기존의 일정 길이만큼 절단하여 용접 접합을 통해 연결한 방식과 달리, 밴딩 프레스를 통해 밴딩 성형하여 용접부를 최소한으로 함으로써, 용접부에서 발생하는 각종 문제점을 차단할 수 있다.

즉, 용접부를 최소한으로 줄임으로써, 구조적인 강도 및 강성을 확보할 수 있으며, 수밀성을 향상시킬 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 사이드 프레임의 제조방법을 통해 제조된 사이드 프레임이 적용된 차체의 도면이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 사이드 프레임의 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 사이드 프레임의 제조방법을 통해 제조된 사이드 프레임이 적용된 차체의 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 실시 예가 적용되는 전기자동차의 배터리 팩 지지 구조는 전기자동차에서 전기 모터에 전원을 공급하기 위한 배터리 팩을 차체의 하부에 장착하기 위한 것이다.

상기 차체의 하부는 센터 플로어 패널(1)과, 상기 센터 플로어 패널(1)의 둘레를 따라 조립되는 사이드 프레임(5)으로 구성되고, 상기 센터 플로어 패널(1)의 상면(13)에 배터리 팩이 안착된 상태로 고정된다.

이때, 상기 센터 플로어 패널(1)은 상면(13)에 장착되는 배터리 팩을 하부 충격으로부터 보호하는 동시에, 차체의 강성을 유지하는 구조물로서 사용될 수 있다.

더불어, 상기 센터 플로어 패널(1)의 상면(13)에는 보강빔(3)이 횡방향과 종방향으로 복수개 구성되어 강성을 더욱 보강할 수 있다.

또한, 상기 사이드 프레임(5)은 고강도의 알루미늄으로 제작되어 상기 센터 플로어 패널(1)의 외곽에 일정 높이의 경계를 형성한다.

상기 사이드 프레임(5)은 상기 센터 플로어 패널(1)의 형상에 대응하여 상기 센터 플로어 패널(1)의 둘레를 따라 형성될 수 이다.

또한, 상기 사이드 프레임(5)은 상기 센터 플로어 패널(1)에 장착되는 별도의 부품의 형상을 고려하여 특정 형상으로 형성될 수도 있다.

본 발명의 실시 예에서는 편의상 상기 센터 플로어 패널(1)의 사각 형상에 대응하여 상기 사이드 프레임(5)이 장착되는 것을 예로 들어 설명한다.

상기 사이드 프레임(5)을 제조하는 방법은 다음과 같다.

도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 사이드 프레임의 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정도이다.

도 2를 참조하면, 먼저, 길이방향의 양단부가 일방향으로 절곡되어 상면(13)과 하면(15)을 가지면서, 내측면이 개구된 ㄷ자 형상의 압출 프레임(10)을 형성한다.

즉, 상기 압출 프레임(10)은 상기 상면(13)과 하면(15)의 사이에 외측면(11)이 형성되고, 상기 외측면(11)의 마주보는 내측면이 개구되는 형상으로 이루어진다.

상기 압출 프레임(10)은 알루미늄 압출 성형을 통해 형성될 수 있다.

이러한 압출 프레임(10)은 상기 센터 플로어 패널(1)의 둘레를 따라 장착 가능한 길이만큼 절단하여 사용할 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 압출 프레임(10) 상의 절곡하고자 하는 위치의 마주보는 상기 상면(13)과 하면(15) 상에 각각 노치(17)를 성형한다.

이때, 상기 노치(17)는 밴딩 프레스(30)를 통해 형성될 수 있다.

이를 위채 상기 압출 프레임(10)의 상면(13)이 상부를 향하게 하여 밴딩 프레스(30)의 하부 지그(31)에 안착시킨다.

돌출된 모서리를 가지는 상부 지그(37)가 하강하여 상기 상면(13)을 하측으로 가압하면서 상기 하면(15)을 향하여 돌출되도록 노치(17)를 성형한다.

이어서 상기 압출 프레임(10)의 하면(15)이 상부를 향하게 하여 밴딩 프레스(30)의 하부 지그(31)에 안착시킨다.

상기 상부 지그(37)가 하강하여 상기 하면(15)을 하측으로 가압하면서 상기 상면(13)을 향하여 돌출되도록 노치(17)를 성형한다.

즉, 상기 상면(13)과 하면(15)에 형성된 노치(17)는 각각 마주보는 중앙을 향하여 돌출되도록 형성된다.

이러한 노치(17)는 이하의 공정에서 상기 압출 프레임(10)의 절곡 시, 그 절곡부(19)에 대응하는 상면(13)과 하면(15)이 각 내측을 향하는 것을 유도하기 위함이다.

도 4를 참조하면, 상기 노치(17)를 기준으로 외측면(11)을 내측방향으로 절곡 성형하여 사이드 프레임(5)을 형성한다.

이를 위해 상기 압출 프레임(10)은 상기 밴딩 프레스(30)에 안착시킨다.

이때, 상기 밴딩 프레스(30)는 상기 노치(17)를 성형한 밴딩 프레스(30)와 동일한 장치를 사용할 수 있다.

상기 압출 프레임(10)은 외측면(11)이 상기 하부 지그(31)에 접촉되도록 안착된다.

상기 하부 지그(31)에는 힌지부(35)를 통해 일정각도로 회전하는 회전 지그(33)가 장착된다.

이러한 압출 프레임(10)은 상기 힌지부(35)에 노치(17)가 대응되도록 위치하는 것이 바람직하다.

이어서 상부 지그(37)가 하강하여 상기 압출 프레임(10)과 접촉되면, 상기 압출 프레임(10)과 함께 상기 회전 지그(33)가 설정각도로 회전하게 되어 절곡부(19)를 가지는 사이드 프레임(5)이 형성된다.

이때, 상기 사이드 프레임(5)의 절곡부(19) 상의 상면(13)과 하면(15)에 상기 노치(17)에 의해 공간(20)이 형성되기 마련이다.

이에, 도 5를 참조하면, 상기 공간(20)에 보강용접을 통해 메우는 공정을 진행한다.

상기 보강용접은 용접팁(40)을 통해 상기 공간(20)을 메우며, 이러한 보강용접은 MIG 용접 또는 TIG 용접을 포함할 수 있다.

도 6을 참조하면, 상기 보강용접을 통해 형성된 보강용접부의 평탄화를 하여 사상작업을 진행한다.

상기 사상작업은 그라인더(50)를 통해 상기 보강용접부가 인접한 상면(13) 또는 하면(15)과 평평한 면을 이루도록 연마하는 작업이다.

마지막으로 도 1에 도시된 바와 같이, 완성된 사이드 프레임(5)을 상기 센터 플로어 패널(1)의 둘레에 장착한 상태로, 접촉되는 양단부를 용접 접합한다.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 사이드 프레임(5)의 제조방법은 기존의 일정 길이만큼 절단하여 용접 접합을 통해 연결한 방식과 달리, 용접부를 최소한으로 하여 용접부에서 발생하는 각종 문제점을 차단할 수 있다.

즉, 기존의 용접 공정을 최소한으로 줄임으로써, 구조적인 강도 및 강성을 확보할 수 있으며, 수밀성을 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 센터 플로어 패널
3: 보강빔
5: 사이드 프레임
10: 압출 프레임
11: 외측면
13: 상면
15: 하면
17: 노치
19: 절곡부
20: 공간
30: 밴딩 프레스
31: 하부 지그
33: 회전 지그
35: 힌지부
37: 상부 지그
40: 용접팁
50: 그라인더

Claims (5)

1. 전기자동차용 배터리 팩을 장착하기 위한 차체 하부의 센터 플로어 패널과 연결되는 사이드 프레임의 제조방법에 있어서,
   알루미늄 압출 성형을 통하여 길이방향 양단부가 일방향으로 절곡되어 상면과 하면을 가지면서, 내측면이 개구된 ㄷ 자 형상의 압출 프레임을 형성하는 제1단계;
   상기 압출 프레임 상의 절곡하고자 하는 위치의 마주보는 상면과 하면 상에 각각 밴딩 프레스를 통하여 노치를 성형하는 제2단계;
   상기 노치를 기준으로 외측면을 내측방향으로 절곡 성형하여 사이드 프레임을 형성하는 제3단계; 및
   상기 사이드 프레임의 절곡부 상의 상면과 하면에 형성되는 공간을 보강용접하여 메우는 제4단계;
   를 포함하는 사이드 프레임의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2단계는
   상기 압출 프레임의 상면과 하면에 각각 마주보도록 중앙을 향하여 돌출된 노치를 형성하는 단계인 사이드 프레임의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제3단계는
   상기 압출 프레임을 상기 밴딩 프레스의 회전 지그에 정위치 시킨 후, 상기 노치를 기준으로 상기 회전 지그를 설정각도로 회전시켜 상기 압출 프레임 상에 절곡부를 형성하는 단계인 사이드 프레임의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제4단계는
   상기 절곡부의 노치에 대응하는 상면과 하면에 형성된 공간에 MIG 용접 또는 TIG 용접을 통해 보강용접부를 형성하는 단계인 사이드 프레임의 제조방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제4단계 이후에,
   상기 보강용접부의 평탄화를 위하여 그라인더를 통해 사상작업을 진행하는 단계를 더 포함하는 사이드 프레임의 제조방법.

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