KR20230153632A - 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법 및 차량용 현가장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토션 빔 취약 부위의 강도를 보강하면서 경량화를 동시에 달성 가능한 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법 및 차량용 현가장치에 관한 것으로서, 제 1 두께를 가지고 제 1 폭으로 형성되는 제 1 강판이 감긴 제 1 코일 및 상기 제 1 두께 보다 얇은 제 2 두께를 가지고 제 1 폭과 동일한 제 2 폭으로 형성되는 제 2 강판이 감긴 제 2 코일을 준비하는 코일 준비 단계와, 상기 제 1 코일을 길이 방향으로 언코일링한 상기 제 1 강판을 제 1 길이로 커팅하고, 상기 제 2 코일을 상기 길이 방향으로 언코일링한 상기 제 2 강판을 상기 제 1 길이 보다 짧은 제 2 길이로 커팅한 후, 상기 제 1 강판의 일측에 상기 제 2 강판을 배치시키는 강판 커팅 단계와, 상기 제 1 강판과 상기 제 2 강판의 경계 부분을 따라 용접하여 용접 강판을 형성하는 용접 단계와, 상기 용접 강판을 롤포밍하여 원형 폐단면을 가지는 조관 파이프를 형성하는 조관 단계 및 상기 조관 파이프의 적어도 일부분을 가압 성형하여 “V”자 형의 폐단면을 가지는 토션 빔을 성형하는 빔 성형 단계를 포함할 수 있다.

Description

차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법 및 차량용 현가장치{Method of manufacturing a torsion beam for a vehicle suspension and vehicle suspension}

본 발명은 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법 및 차량용 현가장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 토션 빔 취약 부위의 강도를 보강하면서 경량화를 동시에 달성 가능한 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법 및 차량용 현가장치에 관한 것이다.

승용 자동차의 현가장치는 차체, 파워트레인, 구동부품 및 휠을 연결하는 차량운행의 필수 부품이다. 이러한, 현가장치는, 전륜 및 후륜으로 나뉘어 지는데 후륜 현가장치에는 멀티링크 형식에 비해 부품수가 적고 구조가 단순하여 제조 원가에 유리한 토션빔 엑슬(CTBA, Coupled Torsion Beam Axle)이 소형 및 준중형 차량을 중심으로 많이 채택되고 있다.

일반적으로, 토션빔 엑슬의 구성에는 바퀴 및 차체와 연결할 수 있는 트레일링암(Trailing Arm)과 좌/우 트레일링암의 센터부를 연결하여 가로지르는 토션 빔(Torsion Beam)으로 구성된다. 이러한, 토션 빔은, 차량 주행 중 발생하는 휠의 움직임을 토션 작용을 통해 바퀴의 자세 제어를 하는 중요한 부품이며, 토션 빔의 제조 방법 및 단면 형상에 따라 크게 V빔과 토션바의 조합 및 튜블러빔 타입 2가지로 분류될 수 있는데, V빔과 토션바의 조합은 비틀림 저항이 뛰어난 반면 부품 무게 증가로 인해 최근에는 차량 경량화 등의 이유로 사양되는 추세에 있고, 차량 경량화를 극대화할 수 있는 튜블러빔 타입이 주로 사용되고 있다.

그러나, 이러한 종래의 튜블러빔 타입의 토션 빔은, 차량 경량화에는 유리하나 구조상 비틀림 저항이 낮은 문제로, 토션 빔의 중간부를 기준으로 비틀림 모멘트가 발생하는 트레일링암이 부착되는 빔의 측면부에 크랙이 쉽게 발생되는 문제점이 있었다. 또한, 이와 같은 문제점을 해소하고 내구 수명 확보를 위해 토션 빔의 소재 강도 및 두께 등을 보강하면 부품의 무게 증가로 인해 차량 경량화 효과를 가질 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 토션 빔 취약 부위의 강도를 보강하면서 경량화를 동시에 달성 가능한 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법 및 차량용 현가장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법이 제공된다. 상기 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법은, 제 1 두께를 가지고 제 1 폭으로 형성되는 제 1 강판이 감긴 제 1 코일 및 상기 제 1 두께 보다 얇은 제 2 두께를 가지고 제 1 폭과 동일한 제 2 폭으로 형성되는 제 2 강판이 감긴 제 2 코일을 준비하는 코일 준비 단계; 상기 제 1 코일을 길이 방향으로 언코일링한 상기 제 1 강판을 제 1 길이로 커팅하고, 상기 제 2 코일을 상기 길이 방향으로 언코일링한 상기 제 2 강판을 상기 제 1 길이 보다 짧은 제 2 길이로 커팅한 후, 상기 제 1 강판의 일측에 상기 제 2 강판을 배치시키는 강판 커팅 단계; 상기 제 1 강판과 상기 제 2 강판의 경계 부분을 따라 용접하여 용접 강판을 형성하는 용접 단계; 상기 용접 강판을 롤포밍하여 원형 폐단면을 가지는 조관 파이프를 형성하는 조관 단계; 및 상기 조관 파이프의 적어도 일부분을 가압 성형하여 “V”자 형의 폐단면을 가지는 토션 빔을 성형하는 빔 성형 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 강판 커팅 단계에서, 상기 제 1 강판과 상기 제 2 강판을 상기 길이 방향으로 나란하게 배치하여, 상기 제 1 강판의 상기 길이 방향의 단부와 상기 제 2 강판의 상기 길이 방향의 단부가 서로 맞닿도록 배치할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용접 단계에서, 상기 제 1 강판과 상기 제 2 강판의 경계 부분을 따라 용접하여 생성된 용접 라인은, 상기 제 1 강판 및 상기 제 2 강판의 상기 폭 방향을 따라 형성되어, 상기 길이 방향과 수직하게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 빔 성형 단계에서, 상기 조관 파이프에서 상기 제 1 두께로 형성된 부분을 가압하여, 상기 토션 빔을 성형할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 토션 빔은, “V”자 형의 폐단면을 기준으로, 만곡부의 외측 꺽임 부분이 상기 제 2 두께를 가지는 상기 제 2 강판 부분으로 형성되고, 상기 만곡부의 내측 꺽임 부분과 양단부의 접힘 부분이 상기 제 1 두께를 가지는 상기 제 1 강판 부분으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 코일 준비 단계에서, 상기 제 1 강판의 상기 제 1 두께와 상기 제 2 강판의 상기 제 2 두께는, 0.5mm 이상의 차이를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 강판 커팅 단계에서, 상기 제 2 강판의 상기 제 2 길이는, 상기 용접 단계에서 상기 제 1 강판과 상기 제 2 강판의 용접에 의해 형성되는 상기 용접 강판의 제 3 길이의 25% 내지 35%의 길이로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용접 단계에서, 상기 제 1 강판과 상기 제 2 강판은 저입열 레이저 용접 공정으로 용접될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 강판과 상기 제 2 강판을 용접하는 용접 장치는, 상기 제 1 강판 및 상기 제 2 강판의 상면과 수직하게 형성되는 제 1 레이저 용접기; 및 상기 제 1 강판 및 상기 제 2 강판의 상면을 기준으로 소정 각도로 경사지게 형성되는 제 2 레이저 용접기;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 레이저 용접기 및 상기 제 2 레이저 용접기의 레이저 빔의 직경은, 0.8mm 내지 1.2mm일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 레이저 용접기의 레이저 빔과 상기 제 2 레이저 용접기의 레이저 빔 사이의 간격은, 0.8mm 내지 1.2mm일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 2 레이저 용접기는, 상기 제 1 강판 및 상기 제 2 강판의 상면을 기준으로 35도 내지 45도의 상기 소정 각도로 경사지게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용접 단계에서, 상기 제 1 강판의 접합면과 상기 제 2 강판의 접합면은, 0.8mm 내지 1.2mm의 간격으로 이격되게 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용접 단계에서, 상기 제 1 강판과 상기 제 2 강판의 용접 부위에 형성되는 용접 비드는, 1.5mm 내지 2.5mm의 폭을 가지고, 상기 제 1 강판 측을 기준으로 135도 내지 145도의 토우각을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 차량용 현가장치가 제공된다. 상기 차량용 현가장치는, 상기 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법으로 제조된 차량용 현가장치의 토션 빔을 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 서로 다른 두께를 가지는 강판을 연속적으로 레이저 용접하여 제조된 용접 강판을 이용하여 토션 빔을 제조함으로써, 비틀림 모멘트가 크게 발생할 수 있는 토션 빔 하단부의 내구 취약부는 두꺼운 두께를 가지고, 상단부의 비틀림 모멘트에 영향이 거의 없는 부분은 상대적으로 얇은 두께를 가지는 토션 빔을 제조할 수 있다.

이에 따라, 토션 빔의 내구 취약부의 두께 보강을 통한 부품 내구 수명을 향상시키면서 경량화를 동시에 이룰 수 있는 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법 및 차량용 현가장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법을 순서대로 나타내는 공정 순서도이다.
도 2 내지 도 10은 도 1의 공정 순서도에 따른 차량용 현가장치의 토션 빔의 각 제조 공정을 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법으로 제조된 차량용 현가장치의 실제 제품을 나타내는 이미지이다.
도 12는 본 발명의 차량용 현가장치의 토션 빔과 비교 실시예의 차량용 현가장치의 토션 빔의 비틀림 하중 응력분포를 해석한 결과를 비교하는 이미지이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법을 순서대로 나타내는 공정 순서도이고, 도 2 내지 도 10은 도 1의 공정 순서도에 따른 차량용 현가장치의 토션 빔의 각 제조 공정을 개략적으로 나타내는 단면도들이다. 그리고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법으로 제조된 차량용 현가장치(1000)의 실제 제품을 나타내는 이미지이고, 도 12는 본 발명의 차량용 현가장치의 토션 빔과 비교 실시예의 차량용 현가장치의 토션 빔의 비틀림 하중 응력분포를 해석한 결과를 비교하는 이미지이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법은, 크게, 코일 준비 단계(S100)와, 강판 커팅 단계(S200)와, 용접 단계(S300)와, 조관 단계(S400) 및 빔 성형 단계(S500)를 포함할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 코일 준비 단계(S100)에서, 제 1 두께(t1)를 가지고 제 1 폭(W1)으로 형성되는 제 1 강판(10)이 감긴 제 1 코일(C1) 및 상기 제 1 두께(t1) 보다 얇은 제 2 두께(t2)를 가지고 제 1 폭(W1)과 동일한 제 2 폭(W2)으로 형성되는 제 2 강판(20)이 감긴 제 2 코일(C2)을 준비할 수 있다.

예컨대, 토션 빔의 내구 취약부의 두께 보강을 통한 부품 내구 수명 향상과 경량화를 동시에 이룰 수 있도록, 코일 준비 단계(S100)에서, 제 1 강판(10)의 제 1 두께(t1)와 제 2 강판(20)의 제 2 두께(t2)는, 0.5mm 이상의 차이를 가지는 것이 바람직할 수 있다. 이러한, 강판(10, 20)은, 초고장력 강판이 사용될 수 있으며, 예컨대, 780MPa의 강도를 가질 수 있다.

이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 강판 커팅 단계(S200)에서, 제 1 코일(C1)을 길이 방향으로 언코일링한 제 1 강판(10)을 제 1 길이(L1)로 커팅하고, 제 2 코일(C2)을 상기 길이 방향으로 언코일링한 제 2 강판(20)을 제 1 길이(L1) 보다 짧은 제 2 길이(L2)로 커팅한 후, 제 1 강판(10)의 일측에 제 2 강판(20)을 배치할 수 있다.

이때, 최종 완성된 토션 빔(도 10의 100)에서, 비틀림 모멘트가 크게 발생할 수 있는 토션 빔(100) 하측 양단부(도 10의 120)의 내구 취약부는 두꺼운 두께(t1)를 가지고, 상측 만곡부(도 10의 110)의 외측 꺽임 부분(도 10의 111)과 같이 비틀림 모멘트에 영향이 거의 없는 부분은 상대적으로 얇은 두께(t2)를 가질 수 있도록, 강판 커팅 단계(S200)에서 커팅되는 제 2 강판(20)의 제 2 길이(L2)는, 후술될 용접 단계(S300)에서 제 1 강판(10)과 제 2 강판(20)의 용접에 의해 형성되는 용접 강판(30)의 제 3 길이(L3)의 25% 내지 35%의 길이로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

또한, 강판 커팅 단계(S200)에서, 제 1 강판(10)과 제 2 강판(20)을 상기 길이 방향(언코일링 방향)으로 나란하게 배치하여, 제 1 강판(10)의 상기 길이 방향 단부(11)(접합면)와 제 2 강판(20)의 상기 길이 방향의 단부(21)(접합면)가 서로 맞닿도록 배치하여, 후술될 용접 단계(S300)에서 맞대기 용접이 될 수 있도록 배치할 수 있다.

이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 용접 단계(S300)에서, 제 1 강판(10)과 제 2 강판(20)의 맞대어진 경계 부분을 따라 용접하여 용접 강판(30)을 형성할 수 있다. 이때, 제 1 강판(10)의 상기 길이 방향 단부(11)와 제 2 강판(20)의 상기 길이 방향의 단부(21)가 서로 맞닿도록 배치된 상태에서 맞대기 용접이 됨으로써, 제 1 강판(10)과 제 2 강판(20)의 경계 부분을 따라 용접하여 생성된 용접 라인(WL)은, 제 1 강판(10) 및 제 2 강판(20)의 폭 방향(도 4의 W1의 연장 방향)을 따라 형성되어, 상기 길이 방향과 수직하게 형성될 수 있다.

예컨대, 도 4의 절취선 A-A를 따라 취한 부분의 횡단면을 도시하는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 용접 단계(S300)에서, 제 1 강판(10)과 제 2 강판(20)은, 초고장력강판 용접성 확보에 유리한 저입열 레이저 용접 공정으로 용접될 수 있다. 이와 같이, 제 1 강판(10)과 제 2 강판(20)이 레이저 용접기를 이용한 저입열 용접으로 접합됨으로써, 용접 시 입열량을 최소화할 수 있어 용접부의 저온인성을 향상시키고, 균열을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

더욱 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 용접 단계(S300)에서, 제 1 강판(10)과 제 2 강판(20)을 용접하는 용접 장치는, 제 1 강판(10) 및 제 2 강판(20)의 상면과 수직하게 형성되는 제 1 레이저 용접기(W1) 및 제 1 강판(10) 및 제 2 강판(20)의 상면을 기준으로 소정 각도(a1)로 경사지게 형성되는 제 2 레이저 용접기(W2)를 포함하는 듀얼 레이저 용접기일 수 있다.

이때, 제 2 레이저 용접기(W)는 제 1 강판(10) 및 제 2 강판(20)의 상면을 기준으로 35도 내지 45도의 소정 각도(a1)로 경사지게 형성되는 것이 바람직할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 40도의 소정 각도(a1)로 경사지게 형성되는 것이 가장 바람직할 수 있다.

또한, 제 1 레이저 용접기(W1)의 레이저 빔(B1)과 제 2 레이저 용접기(W2)의 레이저 빔(B2)은 제 1 강판(10)과 제 2 강판(20)의 용접 부위 상에 서로 겹치지 않게 위치할 수 있으며, 두 레이저 빔(B1, B2) 사이의 간격은 두 레이저 빔(B1, B2)의 직경과 동일하게 형성될 수 있다.

예컨대, 제 1 레이저 용접기(W1) 및 제 2 레이저 용접기(W2)의 레이저 빔(B1, B2)의 직경(D)은 0.8mm 내지 1.2mm일 수 있으며, 제 1 레이저 용접기(W1)의 레이저 빔(B1)과 제 2 레이저 용접기(W2)의 레이저 빔(B2) 사이의 간격(d)은, 0.8mm 내지 1.2mm일 수 있다. 이와 같이, 반복적인 실험 결과, 제 1 강판(10)과 제 2 강판(20)의 효과적인 용접을 위해서는 제 1 레이저 용접기(W1) 및 제 2 레이저 용접기(W2)의 레이저 빔(B1, B2)의 조건은 상술한 조건의 범위가 바람직한 것으로 나타났으며, 더욱 바람직하게는 1.0mm의 레이저 빔(B1, B2)의 직경(D)과 1.0mm의 레이저 빔(B1, B2) 간격이 가장 바람직한 것으로 나타났다.

따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상술한 조건으로 제 1 레이저 용접기(W1) 및 제 2 레이저 용접기(W2)를 세팅하고, 제 1 강판(10)의 접합면(11)과 제 2 강판(20)의 접합면(21)을 0.8mm 내지 1.2mm의 간격으로 이격되게 배치한 후 용접을 실시하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 강판(10)의 접합면(11)과 제 2 강판(20)의 접합면(21)이 용접 비드(B)를 사이에 두고 접합될 수 있다. 이때, 제 1 강판(10)과 제 2 강판(20)의 용접 시, 제 1 강판(10)의 접합면과(11)과 제 2 강판(20)의 접합면(21)의 갭(도 5의 G)은 레이저 빔(B1, B2)의 직경(D)과 동일한 1.0mm가 가장 바람직할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 용접 단계(S300)에서, 제 1 강판(10)과 제 2 강판(20)의 용접 부위에 형성되는 용접 비드(B)는, 1.5mm 내지 2.5mm의 폭(W4)을 가지고, 제 1 강판(10)의 상면 측을 기준으로 135도 내지 145도의 토우각(a2)을 가질 수 있다. 이때, 두께 차이로 인해 서로 높이가 다르게 형성되는 제 1 강판(10)과 제 2 강판(20)의 효과적인 접합을 위해서는, 용접 단계(S20)에서, 용접 비드(B)가 약 2.0mm의 폭으로 약 140도의 토우각을 가지도록 생성되는 것이 가장 바람직할 수 있다.

이에 따라, 제 1 강판(10)과, 제 1 강판(10)의 일측에 형성된 제 2 강판(20)이 접합되어 제 3 길이(도 4의 L3)를 가지는 용접 강판(30)이 형성될 수 있다. 이때, 용접 강판(30)의 제 3 길이(L3)는, 후술될 조관 단계(S400)에서 조관될 조관 파이프(40)의 둘레를 고려하여 결정될 수 있으며, 결정된 제 3 길이(L3)에 따라 전술한 강판 커팅 단계(S200)에서의 제 1 강판(10)의 제 1 길이(도 3의 L1)와 제 2 강판(20)의 제 2 길이(도 3의 L2)도 결정될 수 있다.

이어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 조관 단계(S400)에서, 용접 강판(30)을 롤포밍하여 원형의 폐단면을 가지는 조관 파이프(40)로 형성할 수 있다. 예컨대, 조관 단계(S400)는, 용접 단계(S300)에서 형성된 용접 강판(30)을 여러 단계의 가압 롤러를 거치는 롤포밍 단계를 통해서 조금씩 말아서 둥글게 형성한 후, 최종적으로 맞닿는 면을 고주파용접으로 접합함으로써 조관 파이프(40)를 형성할 수 있다.

이어서, 도 7의 절취선 B-B를 따라 취한 횡단면을 나타내는 도 8에 도시된 바와 같이, 빔 성형 단계(S500)에서, 프레스 장치(P)로 조관 파이프(40)의 적어도 일부분을 가압 성형하여 “V”자 형의 폐단면을 가지는 토션 빔(100)을 성형할 수 있다. 이때, 프레스 장치(P)는, 토션 빔(100)의 복잡한 형상의 단면을 용이하게 가공할 수 있도록 하이드로 포밍(Hydro-Forming) 장치가 사용될 수 있다.

또한, 빔 성형 단계(S500)에서, 조관 파이프(40)에서 제 1 두께(t1)로 형성된 부분을 프레스 장치(P) 가압하여 토션 빔(100)을 성형함으로써, 도 9 및 도 9의 절취선 C-C를 따라 취한 횡단면을 나타내는 도 10에 도시된 바와 같이, 토션 빔(100)은, “V”자 형의 폐단면을 기준으로, 만곡부(110)의 외측 꺽임 부분(111)이 제 2 두께(t2)를 가지는 제 2 강판(20) 부분으로 형성되고, 만곡부(110)의 내측 꺽임 부분(112)과 양단부(120)의 접힘 부분이 제 1 두께(t1)를 가지는 제 1 강판(10) 부분으로 형성될 수 있다.

예컨대, 도 12의 비틀림 하중 응력분포를 해석한 시뮬레이션 결과의 비교 실시예에 도시된 바와 같이, 센터부와 양측부가 서로 다른 두께를 가지는 TWB 강판을 이용하여 토션 빔(100)을 제조할 경우(상기 양측부가 상기 센터부에 비해 두꺼운 두께로 형성), 비틀림 하중 부하 시, 용접 라인을 기준으로 응력 집중이 상대적으로 두께가 얇은 상기 센터부에 집중적으로 발생할 수 있다. 이와 같이, 용접 라인을 기준으로 응력집중이 발생하여, 용접 라인 부분에서 파손이 쉽게 일어나는 등 내구 품질문제가 쉽게 발생할 수 있는 문제점이 있을 수 있다.

그러나, 도 12의 본 발명의 토션 빔(100)의 시뮬레이션 결과에 도시된 바와 같이, 상부와 하부가 서로 다른 두께를 가지는 TWB 강판을 이용하여 토션 빔(100)을 제조할 경우, 비틀림 하중 부하 시, 용접라인을 기준으로 상부와 하부에서 큰 응력값이 차이가 발생하지 않아, 내구 품질문제 발생 가능성을 현저히 줄이는 효과를 가질 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법에 따라, 도 11에 도시된 바와 같이, 비틀림 모멘트가 크게 발생할 수 있는 내구 취약부는 두꺼운 두께를 가지고, 비틀림 모멘트에 영향이 거의 없는 부분은 상대적으로 얇은 두께를 가지는 토션 빔(100)을 제조한 후, 토션 빔(100)의 양측에 차량의 바퀴 및 차체와 연결할 수 있는 트레일링 암(Trailing Arm)(200)을 결합함으로써, 차량용 현가장치(1000)를 제조할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법 및 차량용 현가장치에 따르면, 서로 다른 두께(t1, t2)를 가지는 강판(10, 20)을 연속적으로 레이저 용접하여 제조된 용접 강판(30)을 이용하여 상부와 하부가 서로 다른 두께를 가지는 토션 빔(100)을 제조함으로써, 비틀림 모멘트가 크게 발생할 수 있는 토션 빔(100) 하단부의 내구 취약부는 두꺼운 두께(t1)를 가지고, 상단부의 비틀림 모멘트에 영향이 거의 없는 부분은 상대적으로 얇은 두께(t2)를 가지는 토션 빔(100)을 제조할 수 있다. 그러므로, 토션 빔(100)의 내구 취약부의 두께 보강을 통한 부품 내구 수명을 향상시키면서 경량화를 동시에 이룰 수 있는 차량용 현가 장치(1000)를 구현할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 제 1 강판
20: 제 2 강판
30: 용접 강판
40: 조관 파이프
100: 토션 빔
200: 트레일링암
1000: 차량용 현가장치
C1: 제 1 코일
C2: 제 2 코일
W1: 제 1 레이저 용접기
W2: 제 2 레이저 용접기
WL: 용접 라인

Claims (15)

1. 제 1 두께를 가지고 제 1 폭으로 형성되는 제 1 강판이 감긴 제 1 코일 및 상기 제 1 두께 보다 얇은 제 2 두께를 가지고 제 1 폭과 동일한 제 2 폭으로 형성되는 제 2 강판이 감긴 제 2 코일을 준비하는 코일 준비 단계;
   상기 제 1 코일을 길이 방향으로 언코일링한 상기 제 1 강판을 제 1 길이로 커팅하고, 상기 제 2 코일을 상기 길이 방향으로 언코일링한 상기 제 2 강판을 상기 제 1 길이 보다 짧은 제 2 길이로 커팅한 후, 상기 제 1 강판의 일측에 상기 제 2 강판을 배치시키는 강판 커팅 단계;
   상기 제 1 강판과 상기 제 2 강판의 경계 부분을 따라 용접하여 용접 강판을 형성하는 용접 단계;
   상기 용접 강판을 롤포밍하여 원형 폐단면을 가지는 조관 파이프를 형성하는 조관 단계; 및
   상기 조관 파이프의 적어도 일부분을 가압 성형하여 “V”자 형의 폐단면을 가지는 토션 빔을 성형하는 빔 성형 단계;
   를 포함하는, 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 강판 커팅 단계에서,
   상기 제 1 강판과 상기 제 2 강판을 상기 길이 방향으로 나란하게 배치하여, 상기 제 1 강판의 상기 길이 방향의 단부와 상기 제 2 강판의 상기 길이 방향의 단부가 서로 맞닿도록 배치하는, 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 용접 단계에서,
   상기 제 1 강판과 상기 제 2 강판의 경계 부분을 따라 용접하여 생성된 용접 라인은, 상기 제 1 강판 및 상기 제 2 강판의 폭 방향을 따라 형성되어, 상기 길이 방향과 수직하게 형성되는, 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 빔 성형 단계에서,
   상기 조관 파이프에서 상기 제 1 두께로 형성된 부분을 가압하여, 상기 토션 빔을 성형하는, 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 토션 빔은,
   “V”자 형의 폐단면을 기준으로, 만곡부의 외측 꺽임 부분이 상기 제 2 두께를 가지는 상기 제 2 강판 부분으로 형성되고, 상기 만곡부의 내측 꺽임 부분과 양단부의 접힘 부분이 상기 제 1 두께를 가지는 상기 제 1 강판 부분으로 형성되는, 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 코일 준비 단계에서,
   상기 제 1 강판의 상기 제 1 두께와 상기 제 2 강판의 상기 제 2 두께는, 0.5mm 이상의 차이를 가지는, 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 강판 커팅 단계에서,
   상기 제 2 강판의 상기 제 2 길이는, 상기 용접 단계에서 상기 제 1 강판과 상기 제 2 강판의 용접에 의해 형성되는 상기 용접 강판의 제 3 길이의 25% 내지 35%의 길이로 형성되는, 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 용접 단계에서,
   상기 제 1 강판과 상기 제 2 강판은 저입열 레이저 용접 공정으로 용접되는, 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제 1 강판과 상기 제 2 강판을 용접하는 용접 장치는,
   상기 제 1 강판 및 상기 제 2 강판의 상면과 수직하게 형성되는 제 1 레이저 용접기; 및
   상기 제 1 강판 및 상기 제 2 강판의 상면을 기준으로 소정 각도로 경사지게 형성되는 제 2 레이저 용접기;
   를 포함하는, 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 레이저 용접기 및 상기 제 2 레이저 용접기의 레이저 빔의 직경은, 0.8mm 내지 1.2mm인, 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 레이저 용접기의 레이저 빔과 상기 제 2 레이저 용접기의 레이저 빔 사이의 간격은, 0.8mm 내지 1.2mm인, 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 레이저 용접기는,
    상기 제 1 강판 및 상기 제 2 강판의 상면을 기준으로 35도 내지 45도의 상기 소정 각도로 경사지게 형성되는, 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법.
13. 제 8 항에 있어서,
    상기 용접 단계에서,
    상기 제 1 강판의 접합면과 상기 제 2 강판의 접합면은, 0.8mm 내지 1.2mm의 간격으로 이격되게 배치되는, 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 용접 단계에서,
    상기 제 1 강판과 상기 제 2 강판의 용접 부위에 형성되는 용접 비드는, 1.5mm 내지 2.5mm의 폭을 가지고, 상기 제 1 강판 측을 기준으로 135도 내지 145도의 토우각을 가지는, 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 차량용 현가장치의 토션 빔 제조 방법으로 제조된 차량용 현가장치의 토션 빔;
    을 포함하는, 차량용 현가장치.

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