KR20220090336A - 차량용 너클 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량의 조향장치에 이용되는 차량용 너클이 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클은 휠베어링을 장착하기 위한 휠베어링 장착홀이 구비된 너클 바디와; 너클 바디로부터 연장되어 너클을 차량의 다른 부품들에 연결하는데 이용되는 하나 이상의 플랜지를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 너클 바디와 플랜지는 하나의 일체형 구조로 형성될 수 있으며, 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재와 시트 형태의 탄소섬유 강화플라스틱 소재를 혼합하여 형성되도록 구성될 수 있다.

Description

차량용 너클 및 이의 제조방법{VEHICLE KNUCKLE AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}

본 발명은 차량의 조향장치에 이용되는 너클 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 구조를 갖는 복수의 탄소계 소재를 혼합하여 형성함으로써 향상된 강성을 제공할 수 있도록 구성된 차량용 너클 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

[본 발명은 산업통상자원부 한국산업기술평가관리원의 우수기술연구센터(ATC) 지원사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다. (과제번호: 10076991, 연구과제명: 단섬유/Hot press 공법을 이용한 Steel 대비 40% 경량화 된 차량용 탄소복합재 Knuckle 개발)]

차량용 너클은 차량의 조향장치를 구성하는 부품으로, 차륜을 차축에 대해 회전가능하게 장착하여 지지하는 휠베어링과 결합되어 차량의 운행방향을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.

이러한 차량용 너클은 통상적으로 차량용 부품에 요구되는 강성을 확보하기 위해 금속 계열의 소재로 형성되어 왔으나, 최근 차량용 부품에 대한 경량화 요구가 높아지면서 너클의 소재 및 구조를 개선하기 위한 다양한 연구가 수행되고 있다.

일례로, 특허문헌 1을 참조하면 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱(CFRP; Carbon fiber Reinforced Plastic) 소재를 이용해 차량용 너클을 제조하는 방법이 제안되어 있다.

구체적으로, 특허문헌 1에 개시된 차량용 너클은, 차량용 너클을 성형하기 위한 금형을 준비하는 단계, 여러 장의 탄소섬유강화플라스틱 시트를 금형의 형상(너클 제품의 형상)에 맞게 절단하는 단계, 절단된 탄소섬유강화플라스틱 시트들을 금형에 적층하는 단계, 탄소섬유강화플라스틱 시트들이 적층된 금형을 성형기에 삽입하여 열과 압력을 가하면서 너클 조각 플레이트를 성형하는 1차 예비 성형 단계, 1차 예비 성형된 너클 조각 플레이트들을 금형으로부터 탈형하여 예비가공하는 1차 예비 가공 단계, 1차 예비 가공된 너클 조각 플레이트와 허브 베어링 부싱을 접착제로 접착하여 가조립하는 단계, 가조립된 1차 예비 성형 너클 조각 플레이트의 내부 공간에 충진물을 삽입하는 단계, 충진물이 충진되고 허브 베어링 부싱과 1차 예비 성형 너클 조각 플레이트들이 결합된 상태에서 소정의 시간 동안 열을 가해 충진물을 경화시키는 2차 예비 성형 단계, 2차 예비 성형된 너클에 부싱 구멍을 가공하고 부싱을 조립하는 2차 예비 가공 및 부싱 결합 단계 등을 거쳐 제조되도록 구성되어 있다.

그러나, 차량용 부품을 제조하는데 이용될 수 있는 시트 형태의 탄소섬유 강화플라스틱 소재는 통상적으로 연속섬유(Continuous Fiber) 형태의 섬유 조직을 갖는 얇은 필름 형상의 구조로 형성되어 있기 때문에, 제조공정에서 자동화 및 양산화를 구현하기 어렵다는 문제가 있다.

구체적으로, 연속섬유는 일정한 방향성을 나타내는 섬유 조직을 갖고 있기 때문에, 이러한 연속섬유 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재를 이용해 너클 제품을 형성하기 위해서는 탄소섬유강화플라스틱 시트를 필요한 형태로 절단한 다음 절단된 시트들을 섬유 조직의 방향에 맞추어 적층한 상태로 제품을 성형해야 한다.

따라서, 이러한 제조방법의 경우에는 탄소섬유강화플라스틱 시트를 원하는 형상으로 절단하고 절단된 시트들을 하나하나 섬유조직의 방향성을 맞춰가면서 적층하는 과정에서 필연적으로 긴 시간이 소요될 수 밖에 없고, 이로 인해 양산화 구현이 매우 어렵고 제품 설계에 큰 어려움이 수반되는 문제가 발생하게 된다.

이러한 문제를 해소하기 위한 방안으로, 특허문헌 2에는 카본칩(carbon chip) 등의 소재를 이용해 차량용 너클을 제조하는 방법이 제안되어 있다.

구체적으로, 특허문헌 2에 개시된 차량용 너클은 금형 내에 탄소계 소재인 카본칩을 충진한 다음 이를 열간 성형함으로써 차량용 너클을 보다 신속하게 형성할 수 있도록 구성되어 있다.

그러나, 특허문헌 2에 개시된 제조방법의 경우에는 금형 내에 임의로 충진된 카본칩에 의해 차량용 너클이 형성되기 때문에, 성형된 차량용 너클 제품에 원하는 수준의 강성 및 강도가 균일하게 확보되는 것을 보장하기 어려운 문제가 있다.

특허문헌 1: 한국등록특허공보 제10-1549915호 (등록일: 2015.08.28.) 특허문헌 1: 한국등록특허공보 제10-1857170호 (등록일: 2018.05.04.)

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재와 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재를 함께 금형 내에 투입한 다음 이를 열간 성형해 차량용 너클을 제조함으로써, 보다 신속하고 용이한 제조가 가능하면서 동시에 향상된 강성을 제공할 수 있도록 구성된 차량용 너클 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량의 조향장치에 이용되는 차량용 너클이 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클은 휠베어링을 장착하기 위한 휠베어링 장착홀이 구비된 너클 바디와; 너클 바디로부터 연장되어 너클을 차량의 다른 부품들에 연결하는데 이용되는 하나 이상의 플랜지를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 너클 바디와 플랜지는 하나의 일체형 구조로 형성될 수 있으며, 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재와 시트 형태의 탄소섬유 강화플라스틱 소재를 혼합하여 형성되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 너클 바디와 플랜지는, 금형 내에 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재와 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재를 함께 투입한 다음, 이를 열간 성형하여 형성되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 너클 바디와 플랜지는, 금형 내에 차량용 너클에 결합되는 부싱 부재의 전부 또는 일부를 배치한 다음, 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재와 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재를 함께 투입하고, 이를 열간 성형하여 형성되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량의 조향장치에 이용되는 차량용 너클을 제조하기 위한 방법이 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클의 제조방법은 차량용 너클을 성형하기 위한 금형을 준비하는 금형 준비 단계와; 금형 내에 소재를 충진하는 소재 충진 단계와; 금형내에 충진된 소재를 열간 성형하는 성형 단계와; 성형된 성형품을 금형으로부터 분리하는 탈형 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 소재 충진 단계에서는 카본칩 형태의 탄소섬유 강화플라스틱 소재와 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재가 금형 내에 함께 충진되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 소재 충진 단계에서는, 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재가 충진된 다음, 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재가 하나 이상 적층되고, 그 위에 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재가 다시 충진되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 금형 준비 단계에서 준비되는 금형은 제조하고자 하는 차량용 너클에 대응되는 형상의 리세스를 갖는 하부 금형과; 하부 금형의 일측에 위치하는 상부 금형을 포함하고, 하부 금형과 상부 금형 중 하나 이상에는 상대측 금형을 향해 돌출되어 형성된 가압 돌기부가 하나 이상 구비되고, 가압 돌기부는 성형 단계에서 열간 성형이 수행될 때 하부 금형의 리세스 내에 충진된 소재와 접촉해 가압하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 소재 충진 단계 이전에 금형 내에 차량용 너클에 결합되는 부싱 부재의 일부 또는 전부를 삽입하여 배치하는 부싱 삽입 단계가 더 포함될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 탈형 단계 이후에 탈형된 성형품을 마무리 가공하는 후가공 단계가 더 포함될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량용 조향장치에 이용되는 차량용 너클을 제조하기 위한 방법이 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클의 제조방법은 예비 성형체인 프리폼을 성형하기 위한 프리폼 금형을 준비하는 프리폼 금형 준비 단계와; 프리폼 금형 내에 소재를 충진하는 소재 충진 단계와; 프리폼 금형 내에 충진된 소재를 열간 성형하여 프리폼을 형성하는 프리폼 성형 단계와; 성형된 프리폼을 프리폼 금형으로부터 분리하는 프리폼 탈형 단계와; 제조하고자 하는 차량용 너클의 본성형체를 성형하기 위한 본성형체 금형을 준비하는 본성형체 금형 준비 단계와; 본성형체 금형 내로 프리폼을 삽입하는 프리폼 삽입 단계와; 본성형체 금형 내에 삽입된 프리폼을 열간 성형하여 본성형체를 형성하는 본성형체 성형 단계와; 성형된 본성형체를 본성형체 금형으로부터 분리하는 본성형체 탈형 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 소재 충진 단계에서는 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재와 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재가 금형 내에 함께 충진되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 소재 충진 단계에서는, 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재가 충진된 다음, 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재가 하나 이상 적층되고, 그 위에 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재가 다시 충진되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리폼 금형 준비 단계에서 준비되는 프리폼 금형은 제조하고자 하는 프리폼에 대응되는 형상의 리세스를 갖는 하부 프리폼 금형과; 하부 프리폼 금형의 일측에 위치하는 상부 프리폼 금형을 포함하고, 하부 프리폼 금형과 상부 프리폼 금형 중 하나 이상에는 상대측 금형을 향해 돌출되어 형성된 가압 돌기부가 하나 이상 구비되고, 가압 돌기부는 프리폼 성형 단계에서 열간 성형이 수행될 때 하부 프리폼 금형의 리세스 내에 충진된 소재와 접촉해 가압하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리폼 삽입 단계 이전에 본성형체 금형 내에 차량용 너클에 결합되는 부싱 부재의 일부 또는 전부를 삽입하여 배치하는 부싱 삽입 단계가 더 포함될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리폼 성형 단계에서 형성되는 프리폼은 금형의 가압방향을 따르는 방향에서 볼 때 본성형체의 외형으로부터 미리 정해진 치수만큼 내측으로 옵셋된 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본성형체 성형 단계는 프리폼 성형 단계에 비해 높은 온도 및 높은 압력에서 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본성형체 탈형 단계 이후에 탈형된 본성형체를 마무리 가공하는 후가공 단계가 더 포함될 수 있다.

이 외에도, 본 발명에 따른 차량용 너클 및 이의 제조방법에는 본 발명의 기술적 사상을 해치지 않는 범위에서 다른 부가적인 구성이 더 포함될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클은 카본칩 형태의 탄소섬유 강화플라스틱 소재와 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재를 금형 내에 함께 충진한 다음 이를 열간 성형하여 형성되도록 구성되어 있기 때문에, 보다 신속하고 용이하게 소재를 충진하여 제조가 가능하면서 동시에 향상된 강성 및 강도를 확보할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클은 제조하고자 하는 차량용 너클에 대응되는 형상을 갖는 프리폼을 미리 형성한 다음 이를 열간 성형해 형성되도록 구성되어 있어, 차량용 너클이 한층 더 신속하고 용이하게 제조되면서 차량용 너클에 전체적으로 균일한 강성이 확보될 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조될 수 있는 차량용 너클의 전체적인 구조를 예시적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클의 제조방법을 예시적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클의 제조방법에 이용될 수 있는 금형의 구조를 예시적으로 도시한다.
도 4는 도 3에 도시된 금형 가운데 하부 금형의 구조를 예시적으로 도시한다.
도 5는 도 3에 도시된 금형 가운데 상부 금형의 구조를 예시적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클의 제조방법에서 금형 내에 소재가 투입되는 모습을 예시적으로 도시한다.
도 7은 도 3 내지 도 6에 도시된 금형을 이용해 성형된 성형품의 구조를 예시적으로 도시한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 너클의 제조방법을 예시적으로 도시한다.
도 9는 도 8에 도시된 실시형태에 따라 차량용 너클을 제조하는데 이용될 수 있는 예비 성형체(프리폼)의 구조를 예시적으로 도시한다.
도 10은 도 8에 도시된 실시형태의 제조방법에서 프리폼을 이용해 본성형체를 형성하는 모습을 예시적으로 도시한다.
도 11은 도 8에 도시된 실시형태의 제조방법에서 프리폼을 이용해 형성된 본성형체의 구조를 예시적으로 도시한다.

이하에서 기술되는 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이에 대한 구체적인 설명으로 제한되는 것은 아니다.

본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은 달리 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 가지며, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명을 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것으로서 본 발명의 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.

본 명세서에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.

본 명세서에 기재된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.

본 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 일측에 “위치되어” 있다거나 “형성되어” 있다고 언급되는 경우, 이는 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 일측에 직접 접촉된 상태로 위치되거나 형성되는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 중간에 개재한 상태로 위치하거나 형성될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서, "가압방향"은 차량용 너클을 성형하는데 이용되는 상하부 금형이 서로를 향해 가압되는 방향을 의미하며, "축방향"은 차량용 너클의 중심부에 결합되는 휠베어링의 회전축 방향을 의미하고, "폭방향"은 전술한 축방향에 수직한 두께 방향을 의미한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 참조부호를 통해 지시되어 있으며, 이하의 실시예들의 설명에 있어서 동일하거나 대응하는 구성요소는 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 다만, 아래의 설명에서 특정 구성요소에 관한 기술이 생략되어 있더라도, 이는 그러한 구성요소가 해당 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조될 수 있는 차량용 너클(100)의 전체적인 구조가 예시적으로 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따라 제조될 수 있는 차량용 너클(100)은 통상의 차량용 너클과 전체적으로 유사한 구조로 형성될 수 있다.

예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량용 너클(100)은 너클 바디(110)와 너클 바디(110)로부터 연장되어 너클을 차량의 다른 부품들과 연결하는데 이용되는 하나 이상의 플랜지[예컨대, 제1 플랜지(120), 제2 플랜지(130), 제3 플랜지(140) 및 제4 플랜지(150) 등]를 포함하여 구성될 수 있으며, 차량용 너클(100)의 일측 축방향 단면에는 후술하는 가압 돌기부(260)가 접촉하는 부분에 가압홈(160)이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 너클 바디(110)는 너클의 몸체를 형성하는 부분으로, 너클 바디(110)의 중심부에는 휠베어링 장착홀(112)이 관통되어 형성되고, 휠베어링 장착홀(112)에는 허브 부싱(114)이 결합되어 허브 부싱(114)을 통해 휠베어링(미도시)이 장착되도록 구성될 수 있다. 한편, 휠베어링 장착홀(112) 주위에는 복수의 체결홀(116)이 형성되어 체결볼트 등을 통해 휠베어링을 너클 바디(110)에 고정할 수 있도록 구성될 수 있고, 이러한 체결홀(116)에는 체결 부싱(118)이 결합되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 플랜지(120)는 브레이크 캘리퍼가 연결되는 부분으로, 너클 바디(110)의 일측 측면을 따라 연장하여 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 플랜지(120)에는 체결구멍(122)이 구비되고, 체결구멍(122)에는 캘리퍼 부싱(124)이 삽입되어 이를 통해 너클을 브레이크 캘리퍼에 연결하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 플랜지(130)는 타이로드가 연결되는 부분으로, 너클 바디(110)의 일측에서 너클 바디(110)의 평면에 대략 수직한 방향을 갖도록 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 플랜지(130)에는 체결구멍(132)이 구비되고, 체결구멍(132)에는 타이로드 부싱(134)이 삽입되어 이를 통해 너클을 타이로드에 연결하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제3 플랜지(140)는 현가장치를 구성하는 현가암(예컨대, 로워암)이 연결되는 부분으로, 너클 바디(110)의 일측에서 너클 바디(110)의 평면에 대해 대략 수직한 방향을 갖도록 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제3 플랜지(140)에는 체결구멍(142)이 구비되고, 체결구멍(142)에는 현가암 부싱(144)이 삽입되어 이를 통해 너클을 현가암에 연결하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제4 플랜지(150)는 현가장치를 구성하는 스트럿 어셈블리가 연결되는 부분으로, 너클 바디(110)의 일측에서 너클 바디(110)의 평면에 대해 대략 수직한 방향을 갖도록 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제4 플랜지(150)에는 체결구멍(152)이 구비되고, 체결구멍(152)에는 스트럿 부싱(154)이 장착되어 이를 통해 너클을 스트럿 어셈블리에 연결하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량용 너클(100)은 뒤에서 상세히 설명하는 바와 같이 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(C)와 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(S)를 혼합하여 형성되도록 구성될 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클(100)은 너클 바디(110) 및 이에 연결된 플랜지[예컨대, 제1 플랜지(120), 제2 플랜지(130), 제3 플랜지(140) 및 제4 플랜지(150) 등]가 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(C)와 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(S)를 함께 열간 성형해 형성되도록 구성될 수 있다.

이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 차량용 너클(100)은 금속 소재로 형성되던 통상의 차량용 너클에 비해 보다 경량으로 제조될 수 있고, 연속섬유 형태를 갖는 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재로 형성되는 차량용 너클에 비해 향상된 생산성으로 제조될 수 있으며, 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재로 형성되는 차량용 너클에 비해 개선된 강성 및 강도를 갖도록 형성될 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따라 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(C)와 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(S)를 함께 이용해 차량용 너클을 형성하는 방법에 대해서는 뒤에서 상세히 설명하도록 한다.

한편, 도면에 도시된 실시형태는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조될 수 있는 차량용 너클(100)의 전체적이 구조를 예시적으로 설명하기 위해 도시된 것으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클(100)은 도면에 도시된 구조로 한정되어 형성되어야 하는 것은 아니고, 다른 다양한 구조로 변형되어 형성되어도 무방하다.

예컨대, 도면에 도시된 실시형태의 경우에는 맥퍼슨 스트럿(MacPherson Strut) 타입의 구조로 차량용 너클이 도시되어 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조될 수 있는 차량용 너클은 더블 위시본(Double Wishbone) 타입, 멀티 링크(Multi-link) 타입 등과 같이 다른 너클 구조로 변형되어 실시되어도 무방하다.

다음으로, 도 2 내지 도 11을 참조해, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클의 제조방법을 구체적으로 설명하도록 한다.

이하에서 설명하는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클의 제조방법은 복수의 공정 단계들이 순차적인 순서로 설명되어 있으나, 이러한 공정 단계들은 반드시 이하에서 설명되는 순서에 따라 수행되어야만 하는 것은 아니고, 일부 공정 단계의 순서가 변경되거나 일부의 단계들이 생략/추가되거나 일부의 단계들이 동시에 수행되도록 변형되어 실시될 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클의 제조방법은 차량용 너클을 성형하기 위한 금형(200)을 준비하는 금형 준비 단계(S110)와; 금형(200) 내에 소재를 충진하는 소재 충진 단계(S120)와; 금형(200) 내에 충진된 소재를 열간 성형하는 성형 단계(S130)와; 성형된 성형품(300)을 금형(200)으로부터 분리하는 탈형 단계(S140)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 금형 준비 단계(S110)에서 금형(200)은 도 3에 도시된 바와 같이 제조하고자 하는 차량용 너클에 대응하는 형상의 리세스(220)를 갖는 하부 금형(210)과 하부 금형(210)의 일측에 위치하여 하부 금형(210)과 상호작용하는 상부 금형(240)을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 하부 금형(210)에 구비되는 리세스(220)는 성형하고자 하는 차량용 너클의 외주연에 대응되는 형상의 외주연을 갖도록 형성될 수 있으며, 중심부에는 차량용 너클의 중심부에 구비되는 관통구멍[휠베어링 장착홀(112)]에 대응하는 형상의 돌출부(230)가 구비되어 휠베어링 장착홀(112)에 대응하는 관통구멍이 형성되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 하부 금형(210)에 형성되는 리세스(220)의 바닥면은 제조하고자 하는 차량용 너클의 일측 축방향 단면에 대응되는 형상을 갖도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 금형(240)은 제조되는 차량용 너클의 형상을 따라 형성되며 하부 금형(210)의 리세스(220) 내로 삽입되어 리세스(220) 내에 충진된 소재를 가압하는 가압 성형부(250)를 포함하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 금형(240)의 가압 성형부(250)는 하부로 돌출되어 형성된 구조를 가질 수 있으며, 가압 성형부(250)의 바닥면은 제조하고자 하는 차량용 너클의 타측 축방향 단면에 대응되는 형상을 갖도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 하부 금형(210)과 상부 금형(240) 중 하나 이상에는 상대측 금형을 향해 돌출되어 형성된 가압 돌기부(260)가 구비되도록 구성될 수 있다.

예컨대, 도면에 도시된 실시형태의 경우에는 상부 금형(240)에 구비된 가압 성형부(250)의 바닥면으로부터 하부 금형(210)을 향해 돌출된 구조로 가압 돌기부(260)가 형성되어 있다.

다만, 가압 돌기부(260)는 도면에 도시된 바와 같이 상부 금형(240)의 가압 성형부(250)에 구비되도록 형성되어야만 하는 것은 아니고, 상부 금형(240) 대신 하부 금형(210)에 구비된 리세스(220)의 바닥면으로부터 상부 금형(240)을 향해 돌출하여 형성되도록 구성될 수도 있고, 상부 금형(240)과 하부 금형(210) 양측 모두에 구비되도록 구성될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 가압 돌기부(260)는 가압 성형부(250)의 바닥면에[하부 금형(210)에 형성되는 경우에는, 리세스(220)의 바닥면에] 하나 이상 구비되어, 다른 부분에 비해 가압 돌기부(260)가 형성된 부분에서 금형 내에 충진된 소재에 더 큰 압력을 인가하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 가압 돌기부(260)는 제조하고자 하는 차량용 너클에서 상대적으로 축방향 두께가 두꺼운 부분 및/또는 폭이 좁은 부분에 형성되어, 압축 성형시 이러한 부분에서 미성형부나 내부 기공이 발생하는 것을 방지하는 기능을 수행할 수 있다.

예컨대, 도면에 도시된 실시형태의 경우에는 상대적으로 두꺼운 축방향 두께를 가지며 상대적으로 폭방향 두께가 얇게 형성되어 미성형부 발생 위험이 높은 제2 플랜지(130; 타이로드 연결 플랜지), 제3 플랜지(140; 현가암 연결 플랜지), 제4 플랜지(150; 스트럿 어셈블리 연결 플랜지), 휠베어링 장착홀(112) 주변 부분 등에 가압 돌기부(260)가 형성되어, 압축 성형시 이러한 부분에서 다른 부분에 비해 큰 가압력을 받을 수 있도록 구성되어 있고, 이로 인해 해당 부위에 미성형부 및/또는 내부 기공이 발생하는 것을 억제할 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 가압 돌기부(260)의 단부(축방향 단부)는 성형품의 표면에 큰 손상이 가해지지 않도록 곡면 형상으로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

다만, 가압 돌기부(260)는 도면에 도시된 구조로 한정되어 형성되어야 하는 것은 아니며, 제조하고자 하는 차량용 너클 및 금형의 상세 설계조건에 따라 가압 돌기부(260)의 형성 위치, 형성 개수, 세부 형상 등을 적절히 변형하면서 구현될 수 있다.

또한, 가압 돌기부(260)는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클의 제조방법에 반드시 이용되어야 하는 것은 아니며, 차량용 너클(100) 및 금형(200)의 구체적인 설계 조건에 따라 가압 돌기부(260)를 생략하고 실시하는 것도 물론 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 소재 충진 단계(S120)에서는 하부 금형(210)에 구비된 리세스(220) 내로 차량용 너클을 형성하는데 이용되는 소재가 충진되어 채워질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 소재 충진 단계(S120)에서는 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(C)와 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(S)가 하부 금형(210)의 리세스(220) 내에 함께 충진되도록 구성될 수 있다.

참고로, 본 명세서에서 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(C)는 소정의 크기(예컨대, 약 10mm 내지 150mm의 길이 및 약 3mm 내지 20mm의 폭)를 갖도록 절단된 칩 형상의 소재를 의미하고, 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(S)는 얇은 두께의 필름형 구조로 형성되며 일정한 방향성을 나타내는 연속섬유 형태의 섬유 조직을 갖는 소재를 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 소재 충진 단계(S120)에서는 도 6에 도시된 바와 같이 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(C)가 하부 금형(210)의 리세스(220) 내로 충진된 다음 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(S)가 하나 이상 적층되고 그 위에 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(C)가 다시 충진되도록 구성될 수 있다.

이러한 소재 충진에 의하면, 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(S)가 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(C) 사이에 개재되어, 제조되는 차량용 너클의 강성을 안정적으로 보완할 수 있게 된다.

다만, 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(C)와 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(S)는 반드시 도 6에 도시된 순서에 따라 충진되어야 하는 것은 아니고, 구체적인 설계 요건에 따라 다양하게 변형되어 실시될 수 있다.

예컨대, 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(C)를 모두 하부 금형(210)의 리세스(220) 내에 충진한 다음 그 위에 시트 형태의 탄소섬유 강화플라스틱 소재(S)를 삽입하도록 구성되거나, 시트 형태의 탄소섬유 강화플라스틱 소재(S)를 먼저 적층한 다음 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(C)를 투입하도록 구성되거나, 시트 형태의 탄소섬유 강화플라스틱 소재(S)가 서로 이격된 복수의 위치에 배치되도록 구성되는 등 다양한 방식으로 변형되어 소재 충진이 수행될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 소재 충진 단계(S120) 이전에 차량용 너클에 결합되는 부싱 부재 가운데 일부 또는 전부를 금형 내에 삽입하여 배치하는 부싱 삽입 단계가 더 포함될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 부싱 삽입 단계에서는 금형의 가압방향으로 장착되는 부싱들 가운데 전부 또는 일부의 부싱 부재[예컨대, 허브 부싱(114)을 위한 부싱 부재(314), 체결 부싱(118)을 위한 부싱 부재(318), 캘리퍼 부싱(124)을 위한 부싱 부재(324) 등; 도 7 참조]가 금형 내에 배치되도록 구성될 수 있다.

이와 같이, 차량용 너클에 장착되는 부싱 부재의 전부 또는 일부를 금형(200) 내에 배치한 상태로 소재를 충진하고 열간 성형을 수행하게 되면, 부싱 부재(314, 318, 324)가 일체로 결합된 상태로 성형품(300)이 형성될 수 있게 되어 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클의 생산성이 더욱 향상될 수 있게 된다.

다만, 부싱 삽입 단계는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클의 제조방법에서 반드시 수행되어야만 하는 것은 아니고, 필요에 따라 선택적으로 수행되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 성형 단계(S130)는 금형(200) 내에 충진된 소재를 소정의 온도 및 압력에서 열간 성형하도록 구성될 수 있으며, 성형이 완료되면 성형품(300)을 금형(200)으로부터 분리하는 탈형 단계(S140)가 수행될 수 있다.

도 7을 참조하면, 전술한 제조방법을 통해 형성된 차량용 너클의 성형품(300)이 예시적으로 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 전술한 공정을 통해 형성된 차량용 너클의 성형품(300)은 성형품 바디(310)와 성형품 바디(310)로부터 연장되어 형성되는 복수의 성형품 플랜지[제1 성형품 플랜지(320), 제2 성형품 플랜지(330), 제3 성형품 플랜지(340) 및 제4 성형품 플랜지(350) 등]를 포함해 전체적으로 제조하고자 하는 차량용 너클에 대응되는 형상으로 형성될 수 있으며, 성형품(300)의 중심부에는 휠베어링 장착홀(112)에 대응하는 관통구멍(312)이 형성될 수 있고, 성형품(300)의 일측 축방향 단면에서 가압 돌기부(260)가 접촉되는 부분에는 가압홈(360)이 형성될 수 있다.

이와 같이, 제조하고자 하는 차량용 너클과 전체적인 형상이 실질적으로 동일한 성형품(300)이 형성되면, 성형품(300)을 최종 제품의 구조에 따라 마무리 가공하는 후가공 단계(S150)가 수행될 수 있다.

예컨대, 후가공 단계(S150)에서는 탈형된 성형품(300)의 모서리 부분에 붙어있는 잔여 성형물을 제거하는 트리밍 공정, 성형품(300)에 부싱홀 등을 형성하는 기계가공 공정, 성형품에 잔여 부싱을 결합하는 부싱 조립 공정 등이 수행될 수 있으며, 이러한 과정을 통해 성형품(300)은 차량용 너클(100)의 최종 설계 구조에 일치되게 형성될 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클은 전술한 바와 같이 탄소계 소재를 열간 성형하여 직접 형성되도록 구성될 수도 있고, 예비 성형체인 프리폼을 먼저 형성한 다음 이를 이용해 차량용 너클을 제조하도록 구성될 수도 있다.

예컨대, 도 8을 참조하면, 탄소계 소재를 이용해 예비 성형체인 프리폼을 형성한 다음, 이러한 프리폼을 이용해 제조하고자 하는 차량용 너클을 형성하는 제조방법에 예시적으로 도시되어 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 프리폼을 이용해 차량용 너클을 제조하는 방법은, 예비 성형체인 프리폼(preform)을 형성하는 프리폼 형성 단계(S200)와; 프리폼을 이용해 본성형체를 형성하는 본성형체 형성 단계(S300)와; 본성형체를 마무리 가공하는 후가공 단계(S400)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리폼 형성 단계(S200)는 예비 성형체인 프리폼(400)을 성형하기 위한 프리폼 금형을 준비하는 프리폼 금형 준비 단계(S210)와; 프리폼에 소재를 충진하는 소재 충진 단계(S220)와; 프리폼 금형에 충진된 소재를 성형하여 프리폼(400)을 형성하는 프리폼 성형 단계(S230)와; 성형된 프리폼을 프리폼 금형으로부터 분리하는 프리폼 탈형 단계(S240)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전술한 프리폼 형성 단계(S200)는 앞서 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명한 제조방법과 실질적으로 동일하게 수행될 수 있다. 예컨대, 프리폼 형성 단계(S200)의 프리폼 금형 준비 단계(S210), 소재 충진 단계(S220), 프리폼 성형 단계(S230), 프리폼 탈형 단계(S240)는 각각 도 2에 도시된 금형 준비 단계(S110), 소재 충진 단계(S120), 성형 단계(S130), 탈형 단계(S240)와 실질적으로 동일하게 구성될 수 있으며, 프리폼 금형 준비 단계(S210)에서 준비되는 프리폼 금형의 구체적인 구조가 최종 성형품이 아닌 예비 성형체(프리폼)에 대응하도록 형성된다는 점에서만 차이가 있을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리폼(400)은 도 9에 도시된 바와 같이 제조하고자 하는 차량용 너클(또는 본성형체)과 전체적으로 유사한 형상으로 형성될 수 있으며, 축방향을 따라 바라볼 때 제조하고자 하는 차량용 너클(또는 본성형체)의 외형으로부터 미리 정해진 소정의 치수만큼 내측으로 옵셋된 형상으로 형성되도록 구성될 수 있다.

예컨대, 프리폼(400)은 도 9에 도시된 바와 같이 프리폼 바디(410)와 프리폼 바디(410)로부터 연장되어 형성되는 복수의 프리폼 플랜지[제1 프리폼 플랜지(420), 제2 프리폼 플랜지(430), 제3 프리폼 플랜지(440) 및 제4 프리폼 플랜지(450) 등]를 포함해 전체적으로 제조하고자 하는 차량용 너클의 본성형체(600)에 대응되는 형상으로 형성될 수 있으며, 프리폼(400)의 일측 축방향 단면에는 가압 돌기부가 접촉하는 부분에 가압홈(460)이 형성될 수 있다.

또한, 프리폼(400)은 축방향을 따르는 방향에서 볼 때(즉, 금형의 가압방향에서 볼 때) 외주연이 본성형체(600)의 외주연에 대해 미리 정해진 치수만큼 내측으로 옵셋되어 본성형체(600)의 외주연 보다 작은 치수를 갖도록 형성되고 내부에 형성되는 관통구멍[412; 휠베어링 장착홀에 대응되는 관통구멍]은 본성형체(600)에 비해 미리 정해진 치수만큼 내측으로 옵셋되어 보다 큰 크기의 구멍으로 형성되도록 구성될 수 있다.

이러한 경우, 프리폼 금형은 성형하고자 하는 프리폼(400)에 대응하는 형상으로 형성되어야 하기 때문에, 프리폼 금형에 구비되는 리세스나 가압 성형부 등은 이러한 프리폼 형상에 대응되게 형성되어야 하고, 따라서 프리폼 금형은 전술한 실시형태와 해당 부분의 구체적인 형상에 있어서 다소의 차이를 가질 수 있다.

이외에 프리폼 금형의 다른 부분은 모두 전술한 실시형태의 금형(200)과 실질적으로 동일하게 형성될 수 있으므로, 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하도록 한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리폼 형성 단계(S200)에 포함되는 소재 충진 단계(S220)에서는 앞서 설명한 실시형태에서와 동일하게 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(C)와 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(S)가 하부 금형(210)의 리세스(220) 내로 함께 충진되도록 구성될 수 있다.

이러한 방식으로 프리폼(400)의 성형이 완료되면, 본성형체 형성 단계(S300)를 통해 제조하고자 하는 차량용 너클의 본성형체(600)가 성형될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본성형체 형성 단계(S300)는, 본성형체(600)를 성형하기 위한 본성형체 금형(500)을 준비하는 본성형체 금형 준비 단계(S310)와; 본성형체 금형(500) 내로 프리폼(400)을 삽입하는 프리폼 삽입 단계(S320)와; 본성형체 금형(500) 내에 삽입된 프리폼(400)을 열간 성형하여 본성형체(600)를 형성하는 본성형체 성형 단계(S330)와; 성형된 본성형체(600)를 본성형체 금형(500)으로부터 분리하는 본성형체 탈형 단계(S340)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본성형체 금형 준비 단계(S310)에서는 제조하고자 하는 차량용 너클의 본성형체(600)에 대응하는 형상의 리세스를 갖는 본성형체 금형(500)이 준비될 수 있다.

예컨대, 본성형체 금형(500)은 전술한 실시형태의 금형(200)과 유사하게 하부 본성형체 금형(510) 및 상부 본성형체 금형(540)을 포함하여 구성될 수 있으며, 하부 본성형체 금형(510)에는 제조하고자 하는 본성형체(600)에 대응되는 형상을 갖는 리세스(520)가 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 하부 본성형체 금형(510)에 구비되는 리세스(520)는 도 10에 도시된 바와 같이 본성형체(600)에 대응되는 형상의 외주연을 갖고, 내부에 본성형체(600)에 구비되는 관통구멍(612)을 형성하기 위한 돌출부(530)가 돌출되어 있는 구조로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본성형체(600)는 도 11에 도시된 바와 같이 본성형체 바디(610)와 본성형체 바디(610)로부터 연장되어 형성되는 복수의 본성형체 플랜지[제1 본성형체 플랜지(620), 제2 본성형체 플랜지(630), 제3 본성형체 플랜지(640) 및 제4 본성형체 플랜지(650) 등]를 포함해 전체적으로 제조하고자 하는 차량용 너클(100)과 실질적으로 동일한 형상을 갖도록 형성될 수 있으며, 본성형체(600)의 일측 축방향 단면에는 가압 돌기부가 접촉되는 부분에 가압홈(660)이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 본성형체 금형(540)은 전술한 실시형태와 유사하게 성형하고자 하는 본성형체(600)의 형상을 따라 형성되며 하부 본성형체 금형(510)의 리세스(520) 내로 삽입되어 리세스(520)에 삽입된 프리폼(400)은 가압하는 가압 성형부가 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 하부 본성형체 금형(510)에 구비된 리세스(520)의 바닥면은 본성형체(600)의 일측 축방향 단면에 대응하는 형상을 갖도록 형성되고, 상부 본성형체 금형(540)에 구비되는 가압 성형부의 바닥면은 본성형체의 타측 축방향 단면에 대응하는 형상을 갖도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 본성형체 금형(540)은 전술한 실시형태의 상부 금형(240)과 유사하게 하부 본성형체 금형(510)을 향해 돌출된 가압 돌기부를 구비하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리폼 금형 및 본성형체 금형에는 전술한 실시형태의 금형과 마찬가지로 상대측 금형을 향해 돌출되어 형성된 가압 돌기부가 구비되어 압축 성형시 미성형부 및/또는 내부 기공이 발생하는 것을 방지하도록 구성될 수도 있다.

다만, 앞선 실시예에서와 유사하게 가압 돌기부는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클의 제조방법에 반드시 이용되어야 하는 것은 아니며, 구체적인 설계 조건에 따라 이를 생략하고 실시하는 것도 물론 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리폼 삽입 단계(S320)에서는 프리폼 형성 단계(S200)를 통해 형성된 프리폼(400)이 본성형체 금형(500)에 구비된 리세스(520) 내로 삽입되어 장착되게 된다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클의 제조방법에서 프리폼(400)은 제조하고자 하는 차량용 너클의 본성형체(600)에 비해 미리 정해진 치수만큼 내측으로 옵셋된 구조로 형성될 수 있기 때문에, 이러한 구조로 형성된 프리폼(400)은 본성형체(600)에 대응하는 형상으로 형성된 본성형체 금형(500)의 리세스(520) 내로 용이하게 삽입될 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리폼 삽입 단계(S320)에서는 설계에 따라 프리폼(400)과 함께 추가의 소재가 더 충진된 다음 본성형체 성형이 수행되도록 구성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전술한 실시형태와 유사하게 프리폼 삽입 단계(S320) 이전에 차량용 너클에 결합되는 부싱 부재 가운데 전부 또는 일부의 부싱부재[예컨대, 허브 부싱을 위한 부싱 부재(314), 체결 부싱을 위한 부싱 부재(318), 캘리퍼 부싱을 위한 부싱 부재(324) 등; 도 11 참조]를 금형 내에 삽입하여 배치하는 부싱 삽입 단계가 더 포함되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본성형체 성형 단계(S330)에서는 본성형체 금형(500) 내에 삽입된 프리폼(400)을 소정의 온도 및 압력에서 열간 성형하도록 구성될 수 있으며, 본성형체 성형이 완료되면 성형된 본성형체(600)를 본성형체 금형(500)으로부터 분리하는 본성형체 탈형 단계(S340)가 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본성형체 성형 단계(S330)는 전술한 프리폼 성형 단계(S230)에 비해 높은 온도 및 높은 압력 환경에서 수행되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본성형체 형성 단계(S300)가 완료되면, 탈형된 본성형체(600)는 필요에 따라 마무리 가공을 수행하는 후가공 단계(S400)가 추가로 수행될 수 있다.

예컨대, 후가공 단계(S400)에서는 탈형된 본성형체(600)의 모서리 부분에 붙어있는 잔여 성형물을 제거하는 트리밍 공정, 본성형체(600)에 부싱홀 등을 형성하는 기계가공 공정, 본성형체(600)에 잔여 부싱을 결합하는 부싱 조립 공정 등이 수행될 수 있으며, 이러한 과정을 통해 본성형품(600)은 제조하고자 하는 차량용 너클(100)의 최종 설계 구조에 일치되도록 형성되게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클 및 이의 제조방법은 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재와 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재가 혼합되어 차량용 너클을 형성하도록 구성되어 있기 때문에, 소재 충진 공정을 신속하게 수행하면서 높은 생산성으로 차량용 너클을 형성할 수 있게 되고, 복수의 탄소섬유강화플라스틱에 의해 강성이 보강되어 향상된 강성을 갖는 차량용 너클을 형성할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클 및 이의 제조방법은 차량용 너클에서 상대적으로 두꺼운 축방향 두께 및/또는 상대적으로 좁은 폭방향 두께를 갖는 부분에 가압 돌기부가 형성되어 가압 돌기부에 의해 해당 부분에서 소재에 보다 큰 압력이 인가되도록 구성될 수 있으므로, 위치에 따라 상이한 두께를 갖는 차량용 너클을 압축 성형을 통해 형성하는 경우에도 미성형부 및/또는 내부 기공이 발생하는 것을 억제하면서 고른 압력 분포를 갖는 차량용 너클을 제조할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클의 제조방법에서 이용되는 프리폼은 전체적으로 제조하고자 하는 차량용 너클의 최종 형상에 대응되는 형상으로 형성되어 있으며, 이러한 프리폼을 열간 성형해 제조하고자 하는 차량용 너클의 본성형체를 형성하도록 구성되어 있기 때문에, 본성형체를 열간 성형하는 과정에서 차량용 너클은 전체적으로 균일한 강성 분포를 가질 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 너클의 제조방법은 예비 성형체가 되는 프리폼이 제조하고자 하는 차량용 너클의 본성형체에 대응되는 형상으로 형성되면서 축방향에서 볼 때 본성형체의 외형으로부터 소정의 범위만큼 내측으로 옵셋된 형상으로 형성되도록 구성되어 있기 때문에, 프리폼을 제조하고자 하는 차량용 너클의 본성형체에 대응되는 형상으로 형성하더라도 본성형체 형성을 위해 프리폼을 본성형체 금형 내로 삽입할 때 프리폼과 본성형체 금형 사이의 간섭 발생을 최소화할 수 있고, 이로 인해 차량용 너클의 제조공정을 보다 신속하고 용이하게 수행할 수 있게 된다.

이상 본 발명을 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예들에 의해 설명하였으나, 상기 실시예는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 앞서 설명된 실시예들에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 차량용 너클
200: 금형
210: 하부 금형
220: 리세스
230: 돌출부
240: 상부 금형
250: 가압 성형부
260: 가압 돌기부
300: 성형품
400: 프리폼
500: 본성형체 금형
510: 본성형체 하부 금형
520: 리세스
530: 돌출부
540: 본성형체 상부 금형
600: 본성형체
C: 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재
S: 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재

Claims (15)

1. 차량의 조향장치에 이용되는 차량용 너클(100)이며,
   휠베어링을 장착하기 위한 휠베어링 장착홀(112)이 구비된 너클 바디(110)와;
   상기 너클 바디(110)로부터 연장되어 너클을 차량의 다른 부품들에 연결하는데 이용되는 하나 이상의 플랜지(120, 130, 140, 150)를 포함하고,
   상기 너클 바디(110)와 상기 플랜지(120, 130, 140, 150)는 하나의 일체형 구조로 형성되며, 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(C)와 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(S)를 혼합하여 형성되도록 구성되는,
   차량용 너클.
2. 제1항에 있어서,
   상기 너클 바디(110)와 상기 플랜지(120, 130, 140, 150)는, 금형 내에 카본칩 형태의 탄소섬유 강화플라스틱 소재(C)와 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(S)를 함께 투입한 다음, 이를 열간 성형하여 형성되도록 구성되는,
   차량용 너클.
3. 제2항에 있어서,
   상기 너클 바디(110)와 상기 플랜지(120, 130, 140, 150)는, 금형 내에 차량용 너클에 결합되는 부싱 부재의 전부 또는 일부를 배치한 다음, 카본칩 형태의 탄소섬유 강화플라스틱 소재(C)와 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(S)를 함께 투입하고, 이를 열간 성형하여 형성되도록 구성되는,
   차량용 너클.
4. 차량용 너클(100)을 제조하기 위한 방법이며,
   차량용 너클을 성형하기 위한 금형(200)을 준비하는 금형 준비 단계(S110)와;
   금형(200) 내에 소재를 충진하는 소재 충진 단계(S120)와;
   금형(200) 내에 충진된 소재를 열간 성형하는 성형 단계(S130)와;
   성형된 성형품(300)을 금형(200)으로부터 분리하는 탈형 단계(S140)를 포함하고,
   상기 소재 충진 단계(S120)에서는 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(C)와 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(S)가 금형(200) 내에 함께 충진되도록 구성되는,
   차량용 너클의 제조방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 소재 충진 단계(S120)에서는, 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(C)가 충진된 다음, 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(S)가 하나 이상 적층되고, 그 위에 카본칩 형태의 탄소섬유 강화플라스틱 소재(C)가 다시 충진되도록 구성되는,
   차량용 너클의 제조방법.
6. 제4항에 있어서,
   상기 금형 준비 단계(S110)에서 준비되는 금형(200)은, 제조하고자 하는 차량용 너클에 대응되는 형상의 리세스(220)를 갖는 하부 금형(210)과; 상기 하부 금형(210)의 일측에 위치하는 상부 금형(240)을 포함하고,
   상기 하부 금형(210)과 상기 상부 금형(240) 중 하나 이상에는 상대측 금형을 향해 돌출되어 형성된 가압 돌기부(260)가 하나 이상 구비되고,
   상기 가압 돌기부(260)는 상기 성형 단계(S130)에서 열간 성형이 수행될 때 상기 하부 금형(210)의 리세스(220) 내에 충진된 소재와 접촉해 가압하도록 구성되는,
   차량용 너클의 제조방법.
7. 제4항에 있어서,
   상기 소재 충진 단계(S120) 이전에 금형(200) 내에 차량용 너클에 결합되는 부싱 부재의 일부 또는 전부를 삽입하여 배치하는 부싱 삽입 단계가 더 포함되는,
   차량용 너클의 제조방법.
8. 제4항에 있어서,
   상기 탈형 단계(S140) 이후에 탈형된 성형품(300)을 마무리 가공하는 후가공 단계(S150)가 더 포함되는,
   차량용 너클의 제조방법.
9. 차량용 너클(100)을 제조하기 위한 방법이며,
   예비 성형체인 프리폼(400)을 성형하기 위한 프리폼 금형을 준비하는 프리폼 금형 준비 단계(S210)와;
   프리폼 금형 내에 소재를 충진하는 소재 충진 단계(S220)와;
   프리폼 금형 내에 충진된 소재를 성형하여 프리폼을 형성하는 프리폼 성형 단계(S230)와;
   성형된 프리폼(400)을 프리폼 금형으로부터 분리하는 프리폼 탈형 단계(S240)와;
   제조하고자 하는 차량용 너클의 본성형체(600)를 성형하기 위한 본성형체 금형(500)을 준비하는 본성형체 금형 준비 단계(S310)와;
   본성형체 금형(500) 내로 프리폼(400)을 삽입하는 프리폼 삽입 단계(S320)와;
   본성형체 금형(500) 내에 삽입된 프리폼(400)을 열간 성형하여 본성형체(600)를 형성하는 본성형체 성형 단계(S330)와;
   성형된 본성형체(600)를 본성형체 금형(500)으로부터 분리하는 본성형체 탈형(S340) 단계를 포함하고,
   상기 소재 충진 단계(S220)에서는 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(C)와 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(S)가 금형(200) 내에 함께 충진되도록 구성되는,
   차량용 너클의 제조방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 소재 충진 단계(S120)에서는, 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(C)가 충진된 다음, 시트 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(S)가 하나 이상 적층되고, 그 위에 카본칩 형태의 탄소섬유강화플라스틱 소재(C)가 다시 충진되도록 구성되는,
    차량용 너클의 제조방법.
11. 제9항에 있어서,
    상기 프리폼 금형 준비 단계(S210)에서 준비되는 프리폼 금형은 제조하고자 하는 프리폼(400)에 대응되는 형상의 리세스를 갖는 하부 프리폼 금형과; 상기 하부 프리폼 금형의 일측에 위치하는 상부 프리폼 금형을 포함하고,
    상기 하부 프리폼 금형과 상기 상부 프리폼 금형 중 하나 이상에는 상대측 금형을 향해 돌출되어 형성된 가압 돌기부가 하나 이상 구비되고,
    상기 가압 돌기부는 상기 프리폼 성형 단계(S230)에서 열간 성형이 수행될 때 상기 하부 프리폼 금형의 리세스 내에 충진된 소재와 접촉해 가압하도록 구성되는,
    차량용 너클의 제조방법.
12. 제9항에 있어서,
    상기 프리폼 삽입 단계(S320) 이전에 상기 본성형체 금형(500) 내에 차량용 너클에 결합되는 부싱 부재의 일부 또는 전부를 삽입하여 배치하는 부싱 삽입 단계가 더 포함되는,
    차량용 너클의 제조방법.
13. 제9항에 있어서,
    상기 프리폼 성형 단계(S230)에서 형성되는 프리폼(400)은 금형의 가압방향을 따르는 방향에서 볼 때 본성형체(600)의 외형으로부터 미리 정해진 치수만큼 내측으로 옵셋된 형상으로 형성되는,
    차량용 너클의 제조방법.
14. 제9항에 있어서,
    상기 본성형체 성형 단계(S330)는 상기 프리폼 성형 단계(S230)에 비해 높은 온도 및 높은 압력에서 수행되는,
    차량용 너클의 제조방법.
15. 제9항에 있어서,
    상기 본성형체 탈형 단계(S340) 이후에 탈형된 본성형체(600)를 마무리 가공하는 후가공 단계(S400)가 더 포함되는,
    차량용 너클의 제조방법.

Images