KR20240036752A - Manufacturing method and wheels of automobile wheels molded from fiber reinforced composites - Google Patents

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KR20240036752A
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Abstract

본 발명은 섬유강화복합재로 성형되는 자동차 휠의 제조방법에 대하여 개시한다.
본 발명은 상형멘드렐과 하형멘드렐의 조립에 의해 자동차 휠의 림성형면과 허브성형면이 형성되는 림성형준비공정; 조립된 상기 상,하멘드렐의 림성형면으로 제1복합재료소재가 브레이딩 상태로 공급 후 크로스와인더 지그를 결합시켜 제1복합소재를 공급하여 소정의 두께의 림이 성형되게 하는 림파트공정; 상기 림파트공정 후 상기 상형멘드렐이 분리되게 하여 분리된 하형멘드렐의 중앙에 위치하는 허브성형면으로 편직상태의 제2복합재료소재를 여러 겹 적층시키는 허브파트와, 상기 허브파트성형과 동시에 상기 허브의 원주면과 상기 림의 외주연 사이의 스포크성형면으로 편직상태의 상기 제2복합재료소재를 여러 겹 적층시켜 스포크가 형성되게 하는 스포크파트성형공정; 상기 스포크성형공정 후, 상기 스포크성형자리에 스포크지그를 형합시면서, 상기 휠의 림성형면에서 크로스와인더 지그를 분리한 뒤, 실리콘러버를 형합시키고 외부금형으로 하형 멘드렐과 스포크지그 사이를 밀폐시켜 소정의 열과 진공흡입력으로 림파트와 스포크파트가 상하압착 성형되게 하는 포밍공정이 순차적으로 이행되는 단계로 이루어진다.
The present invention discloses a method of manufacturing an automobile wheel molded from a fiber-reinforced composite.
The present invention relates to a rim forming preparation process in which the rim forming surface and hub forming surface of an automobile wheel are formed by assembling an upper mandrel and a lower mandrel; A rim part process in which the first composite material is supplied in a braided state to the rim forming surfaces of the assembled upper and lower mandrels, and then the first composite material is supplied by combining a crosswinder jig to form a rim of a predetermined thickness. ; A hub part in which the upper mandrel is separated after the rim part process and several layers of a knitted second composite material are stacked on the hub forming surface located in the center of the separated lower mandrel, and simultaneously with the hub part forming. A spoke part forming process of forming spokes by stacking several layers of the second composite material in a knitted state on a spoke forming surface between the circumferential surface of the hub and the outer periphery of the rim; After the spoke molding process, a spoke jig is molded at the spoke molding site, the crosswinder jig is separated from the rim molding surface of the wheel, silicone rubber is molded, and an external mold is used to form a gap between the lower mold mandrel and the spoke jig. The forming process is performed sequentially by sealing the rim parts and spoke parts by pressing them upwards and downwards using a predetermined amount of heat and vacuum suction force.

Description

섬유강화복합재로 성형되는 자동차 휠의 제조방법 및 휠{Manufacturing method and wheels of automobile wheels molded from fiber reinforced composites}Manufacturing method and wheels of automobile wheels molded from fiber reinforced composites}

본 발명은 섬유강화재에 에폭시 수지와 같은 액상합성수지를 침투시켜서 된 복합재를 금형으로 공급하면서 열과 압력으로 성형되게 하는 자동차 휠의 제조방법 및 그 방법으로 제조된 자동차 휠에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an automobile wheel in which a composite material made by infiltrating a liquid synthetic resin such as an epoxy resin into a fiber reinforced material is supplied to a mold and molded using heat and pressure, and an automobile wheel manufactured by the method.

자동차용 휠은 디스크와 림으로 구성되는 샤시계 부품으로, 타이어가 결합되는 림과, 차축에 장착되는 허브디스크 또는 허브(이하 허브라 한다)로 구성되어 자동차의 주행에 없어서는 안되는 구동장치에서 중요한 부품의 하나이다.An automobile wheel is a chassis part composed of a disk and a rim. It consists of a rim to which a tire is connected, and a hub disk or hub (hereinafter referred to as a hub) mounted on the axle. It is an important part of the driving system that is essential for the driving of a car. It is one.

이러한 자동차용 휠은 고속 회전을 하면서 노면으로부터 일차적 충격하중을 받는 부품이기 때문에 내구성과 안전성 및 디자인을 고려하여 설계되는 것으로, 일반적으로 허브와 림을 각각 가공한 후, 허브에서 방사형으로 확산되는 살(리브)을 림의 내주연에 아크 용접 등을 이용하여 접합하는 방법 또는 주조로 제작되거나 스틸을 이용하여 스탬핑 가공으로 제작 된다. These automobile wheels are designed with durability, safety, and design in mind because they are components that receive the primary impact load from the road surface while rotating at high speeds. Generally, after the hub and rim are processed separately, the spokes (spread out radially from the hub) are made. It is manufactured by joining the ribs) to the inner periphery of the rim using arc welding, etc., or by casting, or by stamping using steel.

한편, 림은 튜브조관, 트리밍, 플렌지 확장, 플로어 포밍 및 형상보정 등을 거쳐 제조되는 것으로, 이러한 공정 중 림의 플로우 포밍(flow forming) 제조공정은 림 원주방향으로 원형 이외의 다른 형상을 만드는 것이 어려워 설계자의 자유로운 설계가 어려운 단점이 있었다.Meanwhile, rims are manufactured through tubing, trimming, flange expansion, floor forming, and shape correction. Among these processes, the flow forming manufacturing process of the rim involves creating a shape other than a circle in the circumferential direction of the rim. The downside was that it was difficult for designers to design freely.

또한, 종래의 자동차용 휠은 구조/내구성(응력완화)을 만족시키기 위하여 형상 및 두께를 변경하여 설계하였다.In addition, conventional automobile wheels were designed by changing their shape and thickness to satisfy structure/durability (stress relief).

그러나, 두께만을 고려하여 자동차용 휠에 부과되는 응력을 완화시킬 경우 무게가 증가되어 경량화에는 오히려 불리하기 때문에, 연비가 중요시 되는 최근에는 두께만을 고려하여 설계하는데 많은 어려움이 따르는 문제가 있었다.However, if the stress imposed on the automobile wheel is alleviated by considering only the thickness, the weight increases, which is disadvantageous for lightweighting. In recent years, when fuel efficiency has become important, there has been a problem of many difficulties in designing considering only the thickness.

따라서, 자동차의 경량화가 문제되지 않으면서도, 자동차용 휠의 내구성을 향상시키기 위한 발명에 대한 연구가 요구되므로 대한민국 특허청에 특허등록 제10-1949029호로 자동차 휠(이하 선발명이라 함)이 등록된 바 있다. Therefore, research on inventions to improve the durability of automobile wheels is required while reducing the weight of automobiles is not a problem. Therefore, automobile wheels (hereinafter referred to as the selected name) were registered with the Korean Intellectual Property Office under Patent Registration No. 10-1949029. there is.

선발명은 자동차 본체와 연결되며, 복수의 스포크부를 구비하는 휠디스크; 및 타이어가 장착되며, 적어도 어느 하나의 상기 스포크부와 적어도 3면 결합하는 휠림;을 포함하며, 상기 휠림은, 타이어가 장착되며, 에지부에 상기 스포크부의 최외단부가 결합되는 림바디부; 및 상기 림바디부의 에지부에서 상기 림 바디부의 내 측으로 연장되게 형성되며, 상기 스포크부의 측단부가 결합되는 브릿지부;를 포함하고, 상기 브릿지부는, 안착된 상기 스포크부의 측단부를 눌러 주면 탄성에 의해서 외측으로 위치 이동되는 탄성클립이 측부에 구비되는 구성이다. The starting name is a wheel disk connected to the car body and having a plurality of spoke parts; and a wheel rim on which a tire is mounted and coupled on at least three sides with at least one of the spoke portions, wherein the wheel rim includes a rim body portion on which a tire is mounted and an outermost end of the spoke portion coupled to an edge portion. and a bridge portion formed to extend from an edge portion of the rim body portion to the inside of the rim body portion and to which a side end of the spoke portion is coupled. The bridge portion is elastic when the seated side end of the spoke portion is pressed. An elastic clip that is moved outward is provided on the side.

상기의 선발명은 자동차용 휠은 자동차 본체와 연결되며, 복수의 스포크부를 구비하는 휠디스크 및 타이어가 장착되며, 적어도 어느 하나의 상기 스포크부와 적어도 3면 결합하는 휠림으로 구성되므로 인해 휠디스크와 휠림의 결합력을 높일 수 있는 이점과 휠디스크가 휠림의 에지부에 결합되는 경우에도 휠디스크와 휠림의 결합력을 높일 수 있으나, 그 결합과정이 견고하지 못하고 제작 설비에 대한 여러 문제점이 있다.The above preliminary name refers to the wheel for an automobile, which is connected to the automobile body, is equipped with a wheel disk and a tire having a plurality of spoke portions, and is composed of a wheel rim that engages at least one of the spoke portions on at least three sides, thereby forming a wheel disk and a wheel rim. There is an advantage of increasing the bonding force of the wheel disk and the wheel rim even when the wheel disk is coupled to the edge of the wheel rim, but the bonding process is not strong and there are various problems with the manufacturing equipment.

KR등록특허 10-1949029호(2019.02.11. 등록)KR Registered Patent No. 10-1949029 (registered on February 11, 2019)

본 발명은 섬유강화재에 에폭시 수지와 같은 액상합성수지를 침투시켜서 된 섬유강화복합재의 단일소재를 금형의 휠성형자리에 브레이딩과 크로스와인딩 및 적층되게 하면서 열과 압력으로 자동차 휠이 성형되는 공정으로 자동차 휠의 제조가 간소화되게 함을 목적으로 하며, 섬유강화복합재의 단일소재만으로 성형되는 자동차 휠의 외부압력에 대해 성능과 신뢰성이 보유되게 함을 목적으로 한다.The present invention is a process in which a car wheel is formed using heat and pressure while braiding, crosswinding, and stacking a single material of a fiber-reinforced composite made by infiltrating a liquid synthetic resin such as an epoxy resin into a fiber reinforcement material at the wheel forming site of a mold. The purpose is to simplify the manufacturing of and to maintain performance and reliability against external pressure of automobile wheels formed only from a single material of fiber-reinforced composite.

본 발명은 상형멘드렐과 하형멘드렐의 조립에 의해 자동차 휠의 림성형면과 허브성형면이 형성되는 림성형준비공정; 조립된 상기 상,하멘드렐의 림성형면으로 제1복합재료소재가 브레이딩상태로 공급된 후 크로스와인더 지그를 결합시켜 제1복합소재를 공급하여 소정의 두께의 림이 성형되게 하는 림파트공정; 상기 림파트공정 후 상기 상형멘드렐이 분리되게 하여 분리된 하형멘드렐의 중앙에 위치하는 허브성형면으로 편직상태의 제2복합재료소재를 여러 겹 적층시키는 허브파트와, 상기 허브파트성형과 동시에 상기 허브의 원주면과 상기 림의 외주연 사이의 스포크성형면으로 편직상태의 상기 제2복합재료소재를 여러 겹 적층시켜 스포크가 형성되게 하는 스포크파트성형공정; 상기 스포크성형공정 후, 상기 스포크성형자리에 스포크지그를 형합시면서, 상기 휠의 림성형면에서 크로스와인더 지그를 분리한 뒤, 실리콘러버를 형합시키고 외부금형으로 하형 멘드렐과 스포크지그 사이를 밀폐시켜 소정의 열과 진공흡입력으로 림파트와 스포크파트가 상하압착 성형되게 하는 포밍공정이 순차적으로 이행되는 방법을 제공함에 의하여 본 발명의 목적은 충분히 달성된다.The present invention relates to a rim forming preparation process in which the rim forming surface and hub forming surface of an automobile wheel are formed by assembling an upper mandrel and a lower mandrel; A rim part in which the first composite material is supplied in a braided state to the rim forming surface of the assembled upper and lower mandrels, and then the first composite material is supplied by combining a crosswinder jig to form a rim of a predetermined thickness. process; A hub part in which the upper mandrel is separated after the rim part process and several layers of a knitted second composite material are stacked on the hub forming surface located in the center of the separated lower mandrel, and simultaneously with the hub part forming. A spoke part forming process of forming spokes by stacking several layers of the second composite material in a knitted state on a spoke forming surface between the circumferential surface of the hub and the outer periphery of the rim; After the spoke forming process, a spoke jig is molded at the spoke molding site, the crosswinder jig is separated from the rim forming surface of the wheel, silicone rubber is molded, and an external mold is used to form a gap between the lower mold mandrel and the spoke jig. The purpose of the present invention is fully achieved by providing a method in which the forming process is performed sequentially by sealing the rim part and spoke parts by pressing them upward and downward using a predetermined amount of heat and vacuum suction force.

본 발명의 목적이 달성되는 방법에서 상기 림파트공정은, 소정의 두께로 성형되는 상기 림의 림성형면에 크로스와인더 지그가 결합되게 한 상태에서 상기 크로스와인더 지그의 틈새로 제1복합재료소재가 크로스와인딩으로 공급되어 상기 림성형면에 소정의 두께로 지지리브가 성형되게 하는 림성형공정이 더 이행되게 함이 바람직하다. In the method of achieving the object of the present invention, the rim part process involves inserting the first composite material into the gap of the crosswinder jig while the crosswinder jig is coupled to the rim forming surface of the rim that is formed to a predetermined thickness. It is desirable to further perform a rim forming process in which the material is supplied through crosswinding to form support ribs with a predetermined thickness on the rim forming surface.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서 상기 림성형공정은, 상기 림성형면에 결합되는 크로스와인더 지그는 상기 림성형면 좌우 위치에서 결합, 분리되되 상기 크로스와인더 지그가 2 또는 3조각으로 분할 형성되어 상기 림성형면의 2 또는 3방향에서 결합 분리되며, 상기 크로스와인더 지그에는 TFP(Table Fiber placement) 소재가 상기 림성형면의 설정위치에 삽입되는 유도홈을 통해 크로스 와인딩이 이행되게 함이 바람직하다.In the configuration in which the object of the present invention is achieved, the rim forming process is such that the crosswinder jig coupled to the rim forming surface is coupled and separated at left and right positions on the rim forming surface, and the crosswinder jig is divided into 2 or 3 pieces. It is formed and separated in two or three directions of the rim forming surface, and the crosswinder jig performs cross winding through a guide groove where a TFP (Table Fiber Placement) material is inserted into the setting position of the rim forming surface. This is desirable.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서 상기 스포크성형공정은, 상기 하형멘드렐의 허브파트성형면에 상기 제2복합재료소재가 편직상태로 여러 겹 적층될 때, 여러 겹 적층되는 제2복합재료소재에 스티치를 이행함이 바람직하다.In the configuration in which the purpose of the present invention is achieved, the spoke forming process is performed when the second composite material is laminated in a knitted state in several layers on the hub part forming surface of the lower mandrel, and the second composite material is stacked in several layers. It is desirable to perform stitching in .

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서 상기 스포크성형 공정은, 상기 허브파트와 스포크파트를 편직상태의 상기 제2복합재료소재로 적층할 때, 상기 허브파트와 스포크파트를 수 개의 부채꼴 형상으로 분할성형 후 조합성형되게 함이 이행되게 함이 바람직하다. In the configuration in which the object of the present invention is achieved, the spoke forming process includes forming the hub part and the spoke part into several fan-shaped shapes when laminating the hub part and the spoke part with the second composite material in a knitted state. It is desirable to carry out post-combination molding.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서 상기 브레이딩되는 제1복합재료소재는, 강화섬유에 매트릭스수지를 예비 함침한 카본파이버로 이행되게 함이 바람직하다.In a configuration that achieves the object of the present invention, it is preferable that the first composite material to be braided is converted to carbon fiber in which reinforcing fibers are pre-impregnated with a matrix resin.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서 상기 스포크부재는, 상기 제2복합재료소재가 허브위치에서 자수로 짜여지는 상기 허브성형층에서 상기 림의 원주방향으로 스포크모양으로 연속 짜여지면서 상기 림의 원주면과 접촉되는 바깥부분이 림부분으로 접혀지게 하여 스포크성형층으로 융합되게 이행함이 바람직하다. In a configuration in which the object of the present invention is achieved, the spoke member is continuously woven in a spoke shape in the circumferential direction of the rim in the hub forming layer in which the second composite material is embroidered at the hub position, and is formed on the circumferential surface of the rim. It is preferable that the outer part in contact with is folded into the rim portion and is fused with the spoke molding layer.

본 발명의 제조방법에 따라 제조된 자동차 휠은, 복합재료소재가 멘드릴금형의 림성형면에 소정의 두께로 감긴 후 고온경화에 의해 원통형으로 성형되는 림과, 상기 림의 테두리에 타이어가 장착되는 외주연이 성형되는 림부재; 조직이 다른 복합재료소재가 상기 멘드릴금형의 스포크성형면 및 허브성형면의 표면에 편직상태로 적층된 후 고온경화되어 자동차 엔진의 출력을 전달받는 허브부재 및 상기 허브부재의 허브 원주면에서 림의 내경측에 대해 방사형으로 길이 연장되어 상기 림의 원주면과 접촉되는 상기 스포크의 바깥부분이 림부재의 외주면으로 접혀지면서 융합되어 상기 허브와 림이 일체로 성형되는 스포크부재; 를 포함하여서 되는 구성을 제공함에 의하여 본 발명의 목적이 달성된다. The automobile wheel manufactured according to the manufacturing method of the present invention includes a rim in which a composite material is wound to a predetermined thickness on the rim forming surface of a mandrel mold and then formed into a cylindrical shape by high temperature curing, and a tire is mounted on the rim of the rim. A rim member whose outer periphery is formed; Composite materials with different structures are laminated in a knitted state on the surfaces of the spoke molding surface and the hub molding surface of the mandrel mold and then hardened at high temperature to form a hub member that receives the output of an automobile engine and a rim on the hub circumferential surface of the hub member. A spoke member in which the outer portion of the spoke, which extends radially in length with respect to the inner diameter side and is in contact with the circumferential surface of the rim, is folded and fused with the outer peripheral surface of the rim member, so that the hub and the rim are integrally formed; The purpose of the present invention is achieved by providing a configuration that includes.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서, 상기 림부재는 상기 제1복합재료소재에 의해 소정의 두께로 감겨 형성되는 림부재의 원통형 표면 수 곳에 상기 제1복합재료소재를 더 감아 상기 림의 원통형상에 대한 외력보강을 이루는 리브가 형성되게 구성함이 바람직하다. In a configuration in which the object of the present invention is achieved, the rim member is formed by winding the first composite material to a predetermined thickness, and the first composite material is further wound on several places on the cylindrical surface of the rim member to form a cylindrical shape of the rim. It is desirable to form ribs that reinforce the external force against.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서 상기 스포크부재는, 상기 제2복합재료소재를 편직상태로 적층하여 이체로 성형되는 상기 허브와 스포크를 상기 허브의 원형판에서 수 개의 부채꼴 형상의 블록으로 분할되게 하여 각 블록이 조합성형되게 하는 구성함이 바람직하다.In a configuration in which the object of the present invention is achieved, the spoke member is formed by laminating the second composite material in a knitted state and dividing the hub and spokes into several fan-shaped blocks on the circular plate of the hub. A configuration that allows each block to be combined and molded is desirable.

본 발명에 의하면, 섬유강화재에 에폭시 수지와 같은 액상합성수지를 침투시켜서 된 섬유강화복합재의 단일소재를 금형의 휠성형자리에 브레이딩과 크로스와인딩 및 적층되게 하면서 열과 압력으로 자동차 휠이 성형되는 공정으로 자동차 휠의 제조가 간소화되는 이점이 있으며, According to the present invention, a single material of a fiber-reinforced composite made by infiltrating a liquid synthetic resin such as an epoxy resin into a fiber-reinforced material is braided, cross-winded, and laminated at the wheel forming site of a mold, and an automobile wheel is formed using heat and pressure. It has the advantage of simplifying the manufacturing of automobile wheels.

섬유강화복합재로 된 단일소재의 짜여짐과, 겹쳐짐 조직이 다르게 성형됨으로 자동차 휠의 외부압력에 대해 성능과 신뢰성이 보유되는 이점이 있다.There is an advantage in maintaining performance and reliability against the external pressure of the car wheel by forming a single material made of fiber-reinforced composite material and forming the overlap structure differently.

도 1은 본 발명이 적용되는 섬유강화복합재로 성형되는 자동차 휠의 제조공정순서도.
도 2는 본 발명의 제조공정 중 림성형을 위한 금형의 형합상태도.
도 3은 도 2의 림성형을 위해 형합된 금형 내부구조를 보인 종단면도.
도 4는 본 발명의 제조공정 중 림성형 후 지지리브 성형을 위한 크로스 와인드 지그의 형합상태도.
도 5는 도 4의 림성형 후 지지리브 성형을 위해 크로스와인더 지그가 형합된 종단면도.
도 6은 본 발명의 제조공정 중 크로스와인더 지그에 대한 사시도 및 측면도.
도 7은 본 발명의 크로스와인더 지그에 의해 림 성형면에 지지리브가 성형된 확대단면도.
도 8은 본 발명 중 스포크파성형공정을 위한 스포크지그에 대한 저면 사시도.
도 9는 (a)(b)는 본 발명 중 스포크파트 성형과정에 대한 실시예시 상태도.
도 10은 본 발명 중 스포크파트 성형과정시 림원주와 스포크 끝단의 융합상태의 단면 및 적층예시도.
도 11은 본 발명의 포밍공정을 위한 금형상태도,
도 12는 본 발명의 포밍공정에 의해 금형내부의 형합상태도,
도 13(a)은 포밍공정에 의한 금형 가동전 상태도,(b)는 포밍공정에 의해 금형 가동 상태도.
Figure 1 is a manufacturing process flow chart of an automobile wheel molded from a fiber-reinforced composite to which the present invention is applied.
Figure 2 is a state diagram of a mold for rim forming during the manufacturing process of the present invention.
Figure 3 is a longitudinal cross-sectional view showing the internal structure of a mold joined for rim forming of Figure 2.
Figure 4 is a molding state diagram of a cross wind jig for forming support ribs after rim forming during the manufacturing process of the present invention.
Figure 5 is a longitudinal cross-sectional view showing a crosswinder jig joined for forming support ribs after forming the rim of Figure 4.
Figure 6 is a perspective and side view of the crosswinder jig during the manufacturing process of the present invention.
Figure 7 is an enlarged cross-sectional view showing a support rib formed on the rim forming surface by the crosswinder jig of the present invention.
Figure 8 is a bottom perspective view of the spoke jig for the spoke wave forming process of the present invention.
Figure 9 (a) (b) is a state diagram showing an embodiment of the spoke part forming process in the present invention.
Figure 10 is a cross-section and stacking example of the fusion state of the rim circumference and spoke ends during the spoke part molding process of the present invention.
11 is a mold state diagram for the forming process of the present invention;
Figure 12 is a mold state diagram inside the mold by the forming process of the present invention;
Figure 13 (a) is a state diagram before mold operation by the forming process, and (b) is a state diagram of the mold operation by the forming process.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to the presented embodiments, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention may add, change, or delete other components within the scope of the same spirit, or create other degenerative inventions or this invention. Other embodiments that are included within the scope of the invention can be easily proposed, but this will also be said to be included within the scope of the invention of the present application.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.In addition, components having the same function within the scope of the same idea shown in the drawings of each embodiment will be described using the same reference numerals.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명인 실시 예를 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명이 적용되는 섬유강화복합재로 성형되는 자동차 휠의 제조공정을 나타낸다. Figure 1 shows the manufacturing process of an automobile wheel molded from a fiber-reinforced composite to which the present invention is applied.

본 발명의 섬유강화복합재로 성형되는 자동차 휠 제조공정에 따라 설명하면 먼저, 림성형준비공정(S100)이 이행된다.When explaining the automobile wheel manufacturing process formed with the fiber-reinforced composite material of the present invention, first, a rim forming preparation process (S100) is performed.

상기 림성형준비공정(S100)은 섬유강화복합재로 자동차 휠(600)의 성형을 위한 하멘드렐(110)과 상멘드렐(120)이 상호 조립되는 작업으로 멘드렐금형(100)에 외면에 림성형면(112)과, 림원주일부면(123)이 구비되고, 조립된 멘드렐금형(400)을 복합재료가 생산되는 브레이딩장비 측으로 이동되게 함이 진행된다.The rim forming preparation process (S100) is a process in which the lower mandrel 110 and the upper mandrel 120 for forming the automobile wheel 600 are mutually assembled with a fiber-reinforced composite material, and rim forming is performed on the outer surface of the mandrel mold 100. The face 112 and the rim circumference part face 123 are provided, and the assembled mandrel mold 400 is moved to the braiding equipment side where the composite material is produced.

상기 멘드렐금형(100)이 브레이딩장비 측으로 이동되어 장착되면 림파트성형공정(S200)이 이행된다. When the mandrel mold 100 is moved to the braiding equipment and installed, the rim part forming process (S200) is performed.

상기 림파트성형공정(S200)은, 브레이딩장비에서 생산되는 섬유강화복합재인 제1복합재료소재(600A)가 조립상태의 상,하멘형드렐(120,110)의 림성형면(112)과 림원주일부면(123)으로 공급이 이행된다.In the rim part forming process (S200), the first composite material (600A), which is a fiber-reinforced composite produced in a braiding equipment, is formed on the rim forming surface 112 and the rim circumference of the upper and hamen type drums 120 and 110 in the assembled state. Supply is carried out to some side (123).

이때, 공급되는 제1복합재료소재(600A)는 브레이딩(braiding)에 의해 림성형면(112)과 림원주일부면(123)의 표면을 감싸는 형태로 짜여짐이 진행되어 림파트(700) 성형이 이행된다. At this time, the supplied first composite material (600A) is woven by braiding to surround the surface of the rim forming surface 112 and the rim circumferential surface 123, forming the rim part 700. Molding is carried out.

제1복합재료소재(600A)의 브레이딩(braiding)으로 림파트(700)가 소정의 두께로 성형되면 제1복합재료소재(600A)의 공급은 중단되고, 멘드렐금형(100)이 브레이딩장비에서 분리되어 크로스와인딩장비측으로 이동되어 장착되는 상태가 되면서 멘드렐금형(100)에 성형된 림파트(700) 외면으로 크로스와인더 지그(200,200A, 200B) 형합이 이행된다. When the rim part 700 is formed to a predetermined thickness by braiding the first composite material 600A, the supply of the first composite material 600A is stopped, and the mandrel mold 100 is braided. As it is separated from the equipment and moved to the crosswinding equipment side and installed, the crosswinder jig (200, 200A, 200B) is formed on the outer surface of the rim part (700) formed in the mandrel mold (100).

이후, 크로스와인더장비에서 제1복합재료소재(600A)가 크로스와인더 지그 (200,200A,200B)의 유도홈(220)을 통해 공급되어 림파트(700) 표면에 국부적으로 감기는 크로스와인딩으로 림파트(700) 보다 두껍게 돌출된 지지리브(720)의 성형이 이행된다.Afterwards, in the crosswinder equipment, the first composite material (600A) is supplied through the guide groove 220 of the crosswinder jig (200, 200A, 200B) and wound locally on the surface of the rim part 700 through crosswinding. Molding of the support rib 720, which protrudes thicker than the rim part 700, is performed.

상기 림파트성형공정(S200) 이행이 완료되면, 조립상태의 상형멘드렐(120)과 하형멘드렐(110)이 분리되게 하여서 하형멘드렐(110)의 상부공간이 노출되게 한다.When the rim part forming process (S200) is completed, the assembled upper mandrel 120 and lower mandrel 110 are separated to expose the upper space of the lower mandrel 110.

하형멘드렐(110)의 상부공간이 노출되면 스포크성형공정(S300)이 이행된다. When the upper space of the lower mandrel 110 is exposed, the spoke forming process (S300) is performed.

스포크성형공정(S300)의 이행은, 상기 하형멘드렐(110)의 상부공간이 노출되면 공간 중앙에 위치하는 허브성형면(114)과, 허브성형면(114)으로부터 림파트 (700)의 림원주일부면(123)에 이어지는 스포크성형면(116)으로 제2복합재료소재 (600B)가 편직상태로 공급하는 것에서 비롯된다. The implementation of the spoke forming process (S300) is performed by forming the hub forming surface 114 located in the center of the space when the upper space of the lower mandrel 110 is exposed, and the rim of the rim part 700 from the hub forming surface 114. This results from the supply of the second composite material (600B) in a knitted state to the spoke forming surface (116) connected to the circumferential partial surface (123).

상기 제2복합재료소재(600B)의 공급은 TFP(Table Fiber Placement)장비에서 편직(編織)상태로 이루어지며, 편직(編織)상태의 제2복합재료소재(600B)를 허브성형면(114)과, 스포크성형면(116)에 공급하면서 설계적 높이가 형성되기까지 편직(編織)상태의 제2복합재료소재(600B)를 여러 겹으로 적층시키는 스포크파트(800)의 성형이 이행되며, 적층되는 제2복합재료소재(600B)의 각 레이간의 층간이 결합되게 하는 스티치공정이 이행된다. The supply of the second composite material (600B) is done in a knitted state using TFP (Table Fiber Placement) equipment, and the second composite material (600B) in a knitted state is placed on the hub forming surface (114). And, the spoke part 800 is formed by supplying it to the spoke forming surface 116 and stacking the second composite material 600B in a knitted state in several layers until the designed height is formed. A stitch process is performed to bond the layers of each layer of the second composite material 600B.

스티치 이행으로 허브성형면(114)과, 스포크성형면(116)에 설계적 높이로 적층되는 수평상태의 제2복합재료소재(600B) 적층표면에 대해 제2복합재료소재가 수직상태로 박음질 되는 구조에 의해 각 레이간의 층간 결속과 물성저하구조의 보강이 이루어져 폭이 좁고 가늘고 긴 스포크(830)와, 스포크가 해바라기처럼 펼쳐지는 형상의 허브(810)를 이루는 스포크파트(800)에 성형에 따른 구조적 안정성과 강도 향상을 예상할 수 있게 된다.By stitch transition, the second composite material material (600B) is laminated in a horizontal state and is laminated at the designed height on the hub forming surface 114 and the spoke forming surface 116. The second composite material material is sewn in a vertical state with respect to the laminated surface. Through the structure, interlayer bonding between each layer and reinforcement of the structure with reduced physical properties are achieved, and the narrow, thin and long spokes (830) and the spoke parts (800) that form the hub (810) in a shape where the spokes spread out like a sunflower are formed according to molding. Improvements in structural stability and strength can be expected.

상기 스포크성형공정(S300) 후, 포밍공정(S400)이 이행된다. After the spoke forming process (S300), the forming process (S400) is performed.

포밍공정(S400)은 상기 하형멘드렐(110)의 상부에 스포크지그(300)를 위치시켜 림성형면(112)으로 형합되게 하여 적층된 편직상태의 제2복합재료소재(600B)의 표면이 스포크지그(300)에 의해 가압되어 원주일부면(123)과 스포크(830)가 연결되면서 스포크파트(800)의 형태를 이루게 된다. In the forming process (S400), the spoke jig 300 is placed on the upper part of the lower mandrel 110 and molded to the rim forming surface 112, so that the surface of the second composite material 600B in a laminated knitted state is formed. Pressurized by the spoke jig 300, the circumferential surface 123 and the spoke 830 are connected to form the spoke part 800.

그리고, 하형멘드렐(110)에서는 림성형면(112)에 형합된 크로스와인더 지그(200,200A,200B)를 제거한 뒤, 제1복함재료소재(600A)로 성형된 림파트(700) 표면으로 실리콘러버(400)를 형합시키고 하형멘드렐(110)과 스포크지그(300) 외부로 외부금형(500)이 형합되게 한 다음, 소정의 열에너지와 진공흡입력을 밀폐되는 외부금형(500) 그 내부로 공급되게 한다. And, in the lower mandrel 110, the crosswinder jig (200, 200A, 200B) molded to the rim forming surface 112 is removed, and then the surface of the rim part 700 formed with the first composite material 600A is removed. After molding the silicone rubber (400) and molding the outer mold (500) to the outside of the lower mandrel (110) and the spoke jig (300), a certain amount of heat energy and vacuum suction force are applied to the inside of the sealed outer mold (500). ensure supply.

따라서 하형멘드렐(110)과 스포크지그(300) 및 실리콘 러버(400) 사이에서 열과 진공압력을 받는 림파트(700)와, 스포크파트(800)의 성형면이 고온압착되어 자동차 휠(600)이 제조된다. Therefore, the molded surface of the rim part 700 and the spoke part 800, which are subjected to heat and vacuum pressure between the lower mandrel 110, the spoke jig 300, and the silicone rubber 400, are compressed at high temperature to form the car wheel 600. This is manufactured.

이후 이형공정(500)이 이행되어 외부금형(500)과 스포크지그(300)가 하형멘드렐(110)에서 분리되고, 실리콘러버(400)가 분리되면 제1복합재료소재(600A)로 이루어진 림파트(700)와, 제2복합재료소재(600B)로 이루어진 스포크파트(800)가 고온압착 된 자동차 휠(600)이 하형멘드렐(110)로부터 분리되어 탈거된다. Afterwards, the release process 500 is performed and the external mold 500 and spoke jig 300 are separated from the lower mold mandrel 110, and when the silicone rubber 400 is separated, a rim made of the first composite material (600A) is formed. The automobile wheel 600, in which the part 700 and the spoke part 800 made of the second composite material 600B are hot-pressed, is separated from the lower mandrel 110 and removed.

상기와 같은 제조공정이 순차적으로 진행된 후, 형합된 각 공정의 제조금형이 역순으로 순차적 분리되는 이형공정의 이행으로 제조된 섬유강화복합재로 성형된 자동차 휠은 복합소재만으로 이루어진 것으로, 허브에 일체로 된 스포크가 림의 원주면과 융합되는 부분이 상호 교락(交絡)적으로 층간 결합되는 구조에 의한 강도로 각 스포크 물성 저하를 보강하고 구조적 안정성이 향상된다.After the above-mentioned manufacturing process is carried out sequentially, the automobile wheel molded from fiber-reinforced composite material manufactured by performing a release process in which the manufacturing molds of each molded process are sequentially separated in reverse order is made of only composite material and is integrated into the hub. The strength of the structure where the spokes are fused with the circumferential surface of the rim is intertwined between layers, which reinforces the deterioration of the physical properties of each spoke and improves structural stability.

도 2는 본 발명의 제조공정 중 림성형을 위한 금형의 형합상태를 나타내고, 도 3은 도 2의 림성형을 위해 형합된 금형 내부구조를 보인 종단면도이다. Figure 2 shows the molded state of the mold for rim forming during the manufacturing process of the present invention, and Figure 3 is a longitudinal cross-sectional view showing the internal structure of the mold molded for rim forming in Figure 2.

본 발명의 자동차 휠(600)을 제조하기 위해 선택된 복합재료 원사(Tow prepreg)는 자동차 휠(600)을 구성하는 림파트(700)와 스포크파트(800) 전체에 사용되는 특징이 있다. The composite yarn (Tow prepreg) selected to manufacture the automobile wheel 600 of the present invention has the characteristic of being used throughout the rim part 700 and spoke part 800 that constitute the automobile wheel 600.

이러한 섬유강화복합재료 원사는 상기 림파트성형공정(S200)에서 브레이딩장치를 통해 생산되어 림성형면(112)에 공급되는 제1복합재료소재(600A)와, 스포크파트성형공정(S300)에 적용되는 제2복합재료소재(600B)로 이는 생산과정에서 수지가 함침된 구조로 이루어져 있어서 별도의 함침공정이 요구되지 않는 특징이 있다. This fiber-reinforced composite material yarn is produced through a braiding device in the rim part forming process (S200) and supplied to the rim forming surface 112, the first composite material (600A), and the spoke part forming process (S300). The second composite material (600B) applied is composed of a structure impregnated with resin during the production process, so it has the characteristic of not requiring a separate impregnation process.

사용되는 복합재료 원사(Tow prepreg)는 성능과 신뢰성이 충분히 검증된 소재이므로 로켓 모터케이스, 압력용기 제작에 사용되고 있는 소재이므로 자동차 휠의 림 및 스포크에 적용될 경우 자동차 운행시에 도로의 평탄도에 따라 발생되는 다양한 충격에 충분히 견뎌낼 수 있다. The composite material yarn (Tow prepreg) used is a material whose performance and reliability have been sufficiently proven and is used in the manufacture of rocket motor cases and pressure vessels. Therefore, when applied to the rim and spoke of a car wheel, it may change depending on the flatness of the road when driving the car. It can sufficiently withstand various impacts that occur.

상,하형멘드렐(120,110)의 결합으로 림성형면(112)이 구비된 멘드렐금형(100)을 브레이딩 장치에 장착하여 수지가 함침되는 상태로 생산되는 제1복합재료소재(600A)는 림성형면(112)으로 공급할 때 짜여지는 공정으로 공급되게 하여 림파트(700)가 성형된다. The first composite material (600A) is produced by combining the upper and lower mandrels (120, 110) and impregnating the resin by mounting the mandrel mold (100) with the rim forming surface (112) on the braiding device. When supplied to the rim forming surface 112, the rim part 700 is formed by supplying it through a weaving process.

이처럼 상기 복합재료 원사인 제1복합재료소재(600A)가 림성형면(112)에 짜여지는 공정으로 공급됨으로 림파트(700)가 성형되게 할 때 프레폼(preform) 전체 레이어 적층, 형태 안정성, 뒤틀림보강을 감안하여 림파트(700)는 그 두께가 10~ 17mm 로 감싸지게 제조함이 바람직하다. In this way, the first composite material 600A, which is the composite material yarn, is supplied through the process of being woven on the rim forming surface 112, so that when the rim part 700 is formed, the entire preform layer stacking, shape stability, In consideration of distortion reinforcement, it is desirable to manufacture the rim part 700 so that its thickness is 10 to 17 mm.

상기의 림파트성형공정(S200)에 의해 상,하형멘드렐(120,110)의 림성형면(112)에는 제1복합재료소재(600A)로 된 원통형 림파트(700)의 테두리에는 림파트의 직경보다 큰 직경으로 림원주면(123)이 일체로 성형된다.Through the rim part forming process (S200), the rim forming surface 112 of the upper and lower mandrels 120 and 110 is formed on the edge of the cylindrical rim part 700 made of the first composite material (600A) with a diameter of the rim part. The rim circumferential surface 123 is integrally formed with a larger diameter.

도 4는 본 발명의 제조공정 중 림성형 후 지지리브 성형을 위해 크로스와인더 지그의 형합상태를 나타내고, 도 5는 도 4의 림성형 후 지지리브 성형을 위해 크로스와인더 지그가 형합된 금형 내부구조를 보인 종단면을 나타낸다. Figure 4 shows the molding state of the crosswinder jig for forming the support rib after rim forming during the manufacturing process of the present invention, and Figure 5 shows the inside of the mold where the crosswinder jig is molded for forming the support rib after rim forming in Figure 4. Shows a longitudinal cross section showing the structure.

또한, 도 6은 본 발명의 제조공정 중 크로스와인더 지그에 대한 사시상태이고, 도 7은 본 발명의 크로스와인더 지그에 의해 림 성형면에 지지리브가 성형된 확대단면을 나타낸다. In addition, Figure 6 is a perspective view of the crosswinder jig during the manufacturing process of the present invention, and Figure 7 shows an enlarged cross-section of a support rib formed on the rim forming surface by the crosswinder jig of the present invention.

상기 브레이딩장치를 통해 복합재료 원사(Tow prepreg)가 림성형면(112)에 소정의 두께로 감기도록 한 브레이딩장치에서 멘드렐금형(100)을 분리시켜 TFP (Table Fiber placement) 소재가 공급되는 크로스 와인딩기로 이동시킨다. TFP (Table Fiber Placement) material is supplied by separating the mandrel mold 100 from the braiding device in which the composite material yarn (Tow prepreg) is wound to a predetermined thickness on the rim forming surface 112 through the braiding device. Move it to the cross winding machine.

크로스와인딩기에 멘드렐금형(100)을 장착시킨 상태에서 림성형면(112)의 설정위치에 TFP(Table Fiber placement) 소재가 국부적으로 감겨 설정된 위치가 림(710) 두께보다 두껍게 형성되는데, 이는 원통형 구조의 응력, 림 두께, 림 구조형상 적층, 외력(회전)보강에 영향을 미치므로 정확한 치수가 형성되게 함이 바람직하다.With the mandrel mold 100 mounted on the cross winding machine, the TFP (Table Fiber Placement) material is locally wound at the set position of the rim forming surface 112, so that the set position is thicker than the thickness of the rim 710, which is cylindrical. It is desirable to form accurate dimensions as it affects the structural stress, rim thickness, rim structural shape stacking, and external force (rotation) reinforcement.

따라서 크로스와인더지그(200,200A,200B)가 림성형면(112)에 짜여진 림파트(700)의 외면을 감싸도록 형합되게 한 상태에서 상기 크로스와인더지그(200, 200A,200B)를 통하여 제1복합재료소재(600A)가 공급되어 국부적인 이치에 감길 때 림(710)의 표면에서 5~9mm 높이로 더 돌출되게 감겨 지지리브(720)가 성형됨게 함이 바람직하다.Therefore, in a state where the crosswinder jigs (200, 200A, 200B) are molded to surround the outer surface of the rim part 700 woven on the rim forming surface 112, the crosswinder jig (200, 200A, 200B) 1 When the composite material (600A) is supplied and wrapped around the local tooth, it is desirable to form the support rib (720) by wrapping it so that it protrudes further from the surface of the rim (710) to a height of 5 to 9 mm.

상기 크로스와인더지그(200,200A,200B)는 2 또는 3조각으로 분할형성되어 상기 하형멘드렐(110)의 림성형면(112)의 2 또는 3방향에서 결합 분리되며, 크로스와인더지그(200,200A,200B)에는 상기 림성형면(112)의 설정위치에 공급되도록 유도하는 유도홈(220)이 구비되어 있어 제1복합재료인 TFP(Table Fiber placement) 소재(600A)가 유도홈(220)을 통해 림성형면(112)에 크로스 와인딩상태로 공급되어 림파트 두께보다 더 두꺼운 두께로 된 지지리브(720)가 돌출 형성된다.The crosswinder jigs (200, 200A, 200B) are divided into 2 or 3 pieces and are coupled and separated in 2 or 3 directions of the rim forming surface 112 of the lower mandrel 110, and the crosswinder jigs 200, 200 A, 200B) is provided with a guide groove 220 that guides it to be supplied to the setting position of the rim forming surface 112, so that the TFP (Table Fiber Placement) material 600A, which is the first composite material, is guided to the guide groove 220. It is supplied in a cross-winding state to the rim forming surface 112, and a support rib 720 with a thickness greater than the thickness of the rim part is formed to protrude.

이처럼 크로스와인더지그(200,200A,200B)의 형성된 유도홈(220)을 통해 림파트(700)의 표면으로 제1복합재료인 TFP(Table Fiber placement) 소재(600A)가 국부적인 위치에 소정의 높이로 감기는 지지리브(720)가 성형되게 하는 단계에 의해 림(710)은 구조적으로 외력(회전)보강되며, 설계적인 정확한 치수가 형성된다. In this way, the first composite material, TFP (Table Fiber Placement) material 600A, is placed on the surface of the rim part 700 through the guidance grooves 220 formed in the crosswinder jig (200, 200A, 200B) at a local location. By forming the support ribs 720 wound to a height, the rim 710 is structurally strengthened by external forces (rotation) and has accurate design dimensions.

상기 브레이딩되는 제1복합재료소재는, 강화섬유에 매트릭스수지를 예비 함침한 카본파이버인 것을 적용함이 바람직하다. It is preferable that the first composite material to be braided is carbon fiber in which reinforcing fibers are pre-impregnated with a matrix resin.

도 8은 본 발명 중 스포크파트성형공정을 위한 스포크지그에 대한 저면 상태를 나타내고, 도 9는 (a)(b)는 본 발명 중 스포크파트 성형과정에 대한 실시예시 상태이다. Figure 8 shows the bottom state of the spoke jig for the spoke part forming process in the present invention, and Figure 9 (a) (b) shows an example state of the spoke part forming process in the present invention.

상기 림파트성형공정(S200) 후 이행되는 스포크성형공정(S300)은, 상기 하형멘드렐(110)의 상부공간에 마련된 허브성형면(114)에 제1복합재료소재(600A)의 조직이 다르게 형성된 상기 제2복합재료소재(600B)를 편직상태로 적층되게 한다. In the spoke forming process (S300) performed after the rim part forming process (S200), the structure of the first composite material (600A) is different on the hub forming surface (114) provided in the upper space of the lower mandrel (110). The formed second composite material (600B) is laminated in a knitted state.

상기 제2복합재료소재(600B)를 편직(編織)상태로 적층되게 작업함에 있어, 소정의 두께가 형성될 때 까지 제2복합재료소재(600B)를 여러 겹으로 적층되게 한 다음, 적층된 제2복합재료소재(600B)를 스티치를 하여 적층된 상태를 일체로 되게 함과 동시에 고정되게 한다. When working to stack the second composite material (600B) in a knitted state, the second composite material (600B) is stacked in several layers until a predetermined thickness is formed, and then the laminated material (600B) is stacked in several layers. 2. Stitch the composite material (600B) to make the laminated state integrated and fixed at the same time.

자동차 휠(100)의 허브(810)는 원판 형상이고, 스포크(830)는 허브(810)에서 방사형 즉, 해바라기형상을 이루고 있어 하형멘드렐(110)의 허브성형면(114)에 편직상태의 제2복합재료소재(600B)를 덮어 허브(810)를 성형하며, 허브성형면(114)에 해바라기 형상으로 연결된 스포크성형면(114)에도 편직상태의 제2복합재료소재(600B)를 덮어 스포크파트(800)가 성형되게 하되 편직상태의 제2복합재료소재(600B)를 한 장씩 겹치도록 적층시켜 설계적 치수에 도달할 때까지 접합되게 한다. The hub 810 of the automobile wheel 100 has a disk shape, and the spokes 830 are radial from the hub 810, that is, in a sunflower shape, and are knitted on the hub forming surface 114 of the lower mandrel 110. The hub 810 is formed by covering the second composite material (600B), and the spoke molding surface (114) connected to the hub molding surface (114) in a sunflower shape is also covered with the second composite material (600B) in a knitted state to form spokes. While the part 800 is formed, the second composite material 600B in a knitted state is stacked one by one overlapping each other and joined until the designed dimensions are reached.

도 10은 본 발명 중 스포크파트 성형과정시 림원주와 스포크 끝단의 융합상태의 단면 및 적층예시상태를 나타낸다. Figure 10 shows a cross-sectional and laminated example of the fusion state of the rim circumference and the spoke end during the spoke part forming process of the present invention.

이러한 스포크파트성형공정(S300)에서 해바라기형상으로 이루어진 스포크성형면(116)에 편직상태에서 제2복합재료소재(600B)를 한 장씩 적층시켜 자수로 성형시키는 과정에서 성형되는 스포크파트(800) 끝부분의 제2복합재료소재(600B)가 림원주일부면(123)에 겹쳐지는 상태가 되므로 겹쳐지는 부분을 림(710)부분으로 접혀지게 하여 스포크파트(800)가 림(710)의 원주면(730)에 융합되게 한다.In this spoke part forming process (S300), the second composite material (600B) is laminated one by one in a knitting state on the spoke forming surface (116) in the shape of a sunflower and formed into embroidery. The end of the spoke part (800) is formed. Since the second composite material (600B) of the part overlaps the rim circumference part surface 123, the overlapping part is folded to the rim 710 so that the spoke part 800 is on the circumferential surface of the rim 710. Let it be fused to (730).

이와 같은 스포크파트성형공정(S300)을 함에 있어서, 허브(810)에서 스포크(830)가 해바라기 즉, 방사형상으로 일체로 되어 있어서, 편직형태의 제2복합소재재료(600B)를 설계적 높이로 적층하여 스포크파트(800)를 성형하는 방법은 허브(810)와 스포크(830)를 성형하는 과정에서 작업의 편리함과, 효율적인 성형을 위한 일실시예가 적용될 수 있다. In performing this spoke part forming process (S300), the spokes 830 in the hub 810 are integrated into a sunflower shape, that is, in a radial shape, so that the second composite material 600B in a knitted form is placed at the designed height. The method of forming the spoke part 800 by stacking can be applied as an embodiment for convenience of work and efficient forming in the process of forming the hub 810 and the spoke 830.

[실시예][Example]

림(710)에 연결되는 허브(810) 및 스포크(830)는 원통형상이므로, 원통형 림(710)과 원판형 허브(810)와 방사형 살형태의 스포크(830) 부분을 도 9(a)(b)와 같이 부채꼴 형상으로 분리하여 몇 조각의 블록이 되게 한 상태에서 각 부채꼴 형상의 블록(800n)에서 제2복합재료소재(600B)를 설계적 치수로 적층작업을 하고, 각각의 부채꼴 형상 블록(800n)을 결합시키는 스포크파트성형공정(S300)을 통하여 자동차 휠(600)을 제조할 수 있다.Since the hub 810 and spoke 830 connected to the rim 710 are cylindrical, the cylindrical rim 710, disk-shaped hub 810, and radial spoke-shaped spoke 830 are shown in Figure 9(a) ( As shown in b), the second composite material (600B) is laminated to the designed dimensions on each fan-shaped block (800n) in a state where it is separated into several blocks, and each fan-shaped block is made into several pieces. The automobile wheel 600 can be manufactured through the spoke part forming process (S300) that combines (800n).

도 11은 본 발명의 포밍공정을 위한 금형상태를 나타내고, 도 12는 본 발명의 포밍공정에 의해 금형내부의 형합상태를 나타내며, 도 13(a)은 포밍공정에 의한 금형 가동 전 상태이고, (b)는 포밍공정에 의해 금형 가동 상태를 나타낸다. Figure 11 shows the mold state for the forming process of the present invention, Figure 12 shows the mold state inside the mold by the forming process of the present invention, Figure 13(a) is the state before the mold operation by the forming process, ( b) indicates the mold operation state due to the forming process.

상기 스포크파트성형공정(S300) 후, 하형멘드렐(110)의 림성형면(112)에 성형된 림파트(700)에 밀착된 크로스와인더지그(200,200A,200B)를 분리시키고 실리콘러버(400)를 결합하며 스포크성형면(116)에 스포크지그(300)를 결합시킨 뒤 외부금형(500)을 씌워 스포크지그(300)와 실리콘러버(400)가 고정되게 하여 프레스 금형에 장착되게 한다. After the spoke part forming process (S300), the crosswinder jigs (200, 200A, 200B) in close contact with the rim part 700 formed on the rim forming surface 112 of the lower mandrel 110 are separated and the silicone rubber ( 400), and the spoke jig 300 is coupled to the spoke molding surface 116, and then the outer mold 500 is covered to secure the spoke jig 300 and the silicone rubber 400 so that they are mounted on the press mold.

상기의 외부금형(500)이 결합된 구조에서 성형시에 스포크지그(300)에만 열이 제공되고, 림파트(700) 안쪽면에 실리콘러버(400)에 의해 실링상태를 이루어 림파트(700) 공간이 진공상태를 이루게 함이 바람직하므로 하형멘드렐(110) 내부의 공기를 콤프레샤에 의해 제거시켜 형성되는 진공으로 실리콘러버(400)가 압축되어 성형되는 림파트(700)의 표면을 진공압력으로 가압하는 상태로 굳혀지고, 금형에 가해지는 열로 성형되는 허브성형면(114)과 스포크성형면(116)은 융합된다. In the structure where the external mold 500 is combined, heat is provided only to the spoke jig 300 during molding, and the inner surface of the rim part 700 is sealed by silicone rubber 400 to form the rim part 700. Since it is desirable for the space to be in a vacuum state, the silicone rubber 400 is compressed with the vacuum created by removing the air inside the lower mandrel 110 by a compressor, and the surface of the rim part 700 to be molded is compressed with vacuum pressure. The hub forming surface 114 and the spoke forming surface 116, which are hardened under pressure and formed by heat applied to the mold, are fused.

상기와 같은 방법으로 제조되는 자동차 휠은, 복합재료인 제1복합재료 소재(600A)가 멘드렐금형(100)의 림성형면(112)에 소정의 두께로 짜여져 성형된 후 고온경화에 의해 원통형으로 성형되는 림(710)과, 상기 림(710)의 테두리에 타이어가 장착되는 림원주일부면(123)이 성형되는 림파트(700); 조직이 다른 복합재료소재가 상기 멘드렐금형(100)의 허브성형면(114) 및 스포크성형면(116)의 표면에 편직상태로 적층된 후 고온 경화되어 자동차 엔진의 출력을 전달받는 허브(810) 및 상기 허브원주면에서 림(710)의 내경측에 대해 방사형으로 길이 연장되어 상기 림(710)의 원주면(730)과 접촉되는 상기 스포크(830)의 바깥부분이 림파트(700)의 원주면(730)으로 접혀지면서 융합되어 상기 허브(810)와 림(710)이 일체로 성형되는 스포크파트(800); 를 포함하여서 되는 섬유강화복합재로 성형되는 자동차 휠이 제공된다. The automobile wheel manufactured by the above method is formed by forming the first composite material (600A), which is a composite material, on the rim forming surface 112 of the mandrel mold 100 to a predetermined thickness and then forming it into a cylindrical shape by high temperature curing. A rim 710 formed of a rim 710, and a rim part 700 formed of a rim circumferential surface 123 on which a tire is mounted on the rim of the rim 710; Composite materials with different structures are laminated in a knitted state on the surfaces of the hub molding surface 114 and the spoke molding surface 116 of the mandrel mold 100 and then hardened at a high temperature to form a hub 810 that receives the output of the automobile engine. ) and the outer portion of the spoke 830, which extends radially from the hub circumferential surface to the inner diameter side of the rim 710 and is in contact with the circumferential surface 730 of the rim 710, is of the rim part 700. A spoke part 800 that is folded and fused to the circumferential surface 730 so that the hub 810 and the rim 710 are integrally formed; An automobile wheel molded from a fiber-reinforced composite comprising a is provided.

상기 림파트(700)는, 상기 제1복합재료소재(600A)에 의해 소정의 두께로 감겨 형성되는 림파트(700)의 원통형 표면 수 곳에 상기 제1복합재료소재(600A)를 더 감아 형성되는 지지리브(720)에 의해 상기 림(710)의 원통형상에 대한 외력보강을 이루게 함이 바람직하다.The rim part 700 is formed by further wrapping the first composite material 600A on several places on the cylindrical surface of the rim part 700, which is formed by winding the first composite material 600A to a predetermined thickness. It is desirable to provide external force reinforcement to the cylindrical shape of the rim 710 by the support rib 720.

상기 스포크파트(800)는, 상기 제2복합재료소재(600B)를 허브성형면(114)과 스포크성형면(116) 상에 편직상태로 적층하여 스티치에 의해 일체로 성형되는 상기 스포크파트(800)를 수 개의 부채꼴 형상의 블록(800n)으로 분할 성형하여 각 블록의 조합으로 스포크파트(800)가 성형되게 함이 바람직하다.The spoke part 800 is formed by stacking the second composite material 600B in a knitted state on the hub forming surface 114 and the spoke forming surface 116 and integrally formed by stitching. ) is preferably divided into several fan-shaped blocks 800n and molded to form the spoke part 800 by combining each block.

또한, 제2복합재료소재(600B)를 편직상태로 허브성형면(114)과 스포크성형면(116)에 적층시켜 성형될 때, 스포크(830)의 끝단이 림(710)의 원주면(730)과 상호 교락(交絡)되는 상태로 층간 결합되게 함이 바람직하다 In addition, when the second composite material 600B is formed by laminating it on the hub forming surface 114 and the spoke forming surface 116 in a knitted state, the ends of the spokes 830 are aligned with the circumferential surface 730 of the rim 710. ) It is desirable to bond the layers together in a state of mutual entanglement.

이상과 같이 실시 예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. Although the embodiments have been described as above, the present invention is not limited to the above embodiments and can be manufactured in various different forms, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will not understand the technical idea or essential elements of the present invention. It will be understood that the present invention may be implemented in other specific forms without changing its features.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.

S100 : 림성형준비공정 S200 : 림파트성형공정
S300 : 스포크파트성형공정 S400 : 포밍공정
S500 : 이형공정
100 : 멘드렐금형 110 : 하형멘드렐
112 : 림성형면 115 : 스포크성형면
120 : 상형멘드렐 123 : 림원주일부면
200, 200A, 200B : 크로스 와인딩지그 220 : 유도홈
300 : 스포크지그 400 : 실리콘러버
500 : 외부금형 600 : 자동차 휠
600A: 제1복합재료소재 600B: 제2복합재료소재
700 : 림파트 710 : 림
720 : 지지리브 730 : 원주면
800 : 스포크파트 810 : 허브
830 : 스포크
S100: Rim forming preparation process S200: Rim part forming process
S300: Spoke part forming process S400: Forming process
S500: Mold release process
100: Mandrel mold 110: Lower type mandrel
112: Rim forming surface 115: Spoke forming surface
120: Upper type mandrel 123: Limwonju part-myeon
200, 200A, 200B: Cross winding jig 220: Guide groove
300: Spoke jig 400: Silicone rubber
500: External mold 600: Car wheel
600A: First composite material 600B: Second composite material
700: Rim part 710: Rim
720: Support rib 730: Circumferential surface
800: spoke part 810: hub
830: spoke

Claims (10)

상형멘드렐과 하형멘드렐의 조립에 의해 자동차 휠의 림성형면과 허브성형면이 형성되는 림성형준비공정;
조립된 상기 상,하형멘드렐의 림성형면으로 제1복합재료소재가 브레이딩상태로 공급되는 림파트성형과, 성형되는 림파트외면에 크로스와인더 지그를 결합시켜 제1복합소재를 공급하여 소정의 두께의 지지리브가 성형되게 하는 림파트성형공정;
상기 림파트성형공정 후 상기 상형멘드렐이 분리되게 하여 분리된 하형멘드렐의 중앙에 위치하는 허브성형면으로 편직상태의 제2복합재료소재를 여러 겹 적층시키는 허브파트와, 상기 허브파트성형과 동시에 상기 허브의 원주면과 상기 림의 외주연 사이의 스포크성형면으로 편직상태의 상기 제2복합재료소재를 여러 겹 적층시켜 스포크가 형성되게 하는 스포크파트성형공정;
상기 스포크파트성형공정 후, 상기 스포크성형자리에 스포크지그를 형합시키면서, 상기 휠의 림성형면에서 크로스와인더 지그를 분리한 뒤, 실리콘러버를 형합시키고 외부금형으로 하형 멘드렐과 스포크지그 사이를 밀폐시켜 소정의 열과 진공흡입력으로 림파트와 스포크파트가 상하압착 성형되게 하는 포밍공정이 순차적으로 이행되는 섬유강화복합재로 성형되는 자동차 휠의 제조방법.
A rim forming preparation process in which the rim forming surface and hub forming surface of an automobile wheel are formed by assembling the upper and lower mandrels;
Rim part forming in which the first composite material is supplied in a braided state to the rim forming surfaces of the assembled upper and lower mandrels, and the first composite material is supplied by attaching a crosswinder jig to the outer surface of the formed rim part. A rim part forming process in which support ribs of a predetermined thickness are formed;
A hub part in which the upper mandrel is separated after the rim part forming process and a second composite material in a knitted state is stacked in several layers on the hub forming surface located in the center of the separated lower mandrel, and the hub part forming process At the same time, a spoke part forming process of forming spokes by stacking several layers of the second composite material in a knitted state on a spoke forming surface between the circumferential surface of the hub and the outer periphery of the rim;
After the spoke part forming process, a spoke jig is molded into the spoke molding position, the crosswinder jig is separated from the rim molding surface of the wheel, silicone rubber is molded, and a gap is formed between the lower mold mandrel and the spoke jig using an external mold. A method of manufacturing an automobile wheel made of fiber-reinforced composite material in which a forming process is sequentially performed in which the rim parts and spoke parts are pressed and molded upward and downward using a predetermined amount of heat and vacuum suction force.
제1항에 있어서,
상기 림파트공정은,
소정의 두께로 성형되는 상기 림의 림성형면에 크로스와인더 지그가 결합되게 한 상태에서 상기 크로스와인더 지그의 틈새로 제1복합재료소재가 크로스와인딩으로 공급되어 상기 림성형면에 소정의 두께로 지지리브가 성형되게 하는 지지리브공정이 더 이행되는 것을 특징으로 하는 섬유강화복합재로 성형되는 자동차 휠의 제조방법.
According to paragraph 1,
The rim part process is,
In a state where a crosswinder jig is coupled to the rim forming surface of the rim that is formed to a predetermined thickness, the first composite material is supplied through crosswinding through the gap of the crosswinder jig to form a predetermined thickness on the rim forming surface. A method of manufacturing an automobile wheel molded from a fiber-reinforced composite material, characterized in that a support rib process is further performed to form the support rib.
제2 항에 있어서,
상기 림성형공정은,
상기 림성형면에 결합되는 크로스와인더 지그는 상기 림성형면 좌우위치에서 결합, 분리되되
상기 크로스와인더 지그가 2 또는 3조각으로 분할형성되어 상기 림성형면의 2 또는 3방향에서 결합되며,
상기 크로스와인더 지그에 구비된 틈새를 통해 제1복합재료인 TFP(Table Fiber placement) 소재가 상기 림파트면의 설정위치에 소정의 높이로 크로스 와인딩되게 함을 특징으로 하는 섬유강화복합재로 성형되는 자동차 휠의 제조방법.
According to clause 2,
The rim forming process is,
The crosswinder jig coupled to the rim forming surface is coupled and separated at the left and right positions of the rim forming surface.
The crosswinder jig is divided into 2 or 3 pieces and joined in 2 or 3 directions on the rim forming surface,
Molded from a fiber-reinforced composite material, characterized in that the first composite material, TFP (Table Fiber Placement) material, is cross-winded at a predetermined height at a set position on the rim part surface through a gap provided in the crosswinder jig. Manufacturing method of automobile wheels.
제1항에 있어서,
상기 스포크파트성형공정은,
상기 하형멘드렐의 허브파트성형면에 상기 제2복합재료소재가 편직상태로 여러 겹 적층될 때,
여러 겹 적층되는 제2복합재료소재에 스티치를 하는 것을 특징으로 하는 섬유강화복합재로 성형되는 자동차 휠의 제조방법.
According to paragraph 1,
The spoke part forming process is,
When the second composite material is laminated in several layers in a knitted state on the hub part molding surface of the lower mandrel,
A method of manufacturing an automobile wheel molded from a fiber-reinforced composite material, characterized by stitching a second composite material material that is laminated in multiple layers.
제1항에 있어서,
상기 스포크파트성형 공정은,
상기 허브파트와 스포크파트를 편직상태의 상기 제2복합재료소재로 적층할 때,
상기 허브파트와 스포크파트를 수 개의 부채꼴 형상으로 분할성형 후 조합성형하는 것을 특징으로 하는 섬유강화복합재로 성형되는 자동차 휠의 제조방법.
According to paragraph 1,
The spoke part forming process is,
When laminating the hub part and the spoke part with the second composite material in a knitted state,
A method of manufacturing an automobile wheel molded from a fiber-reinforced composite material, characterized in that the hub part and the spoke part are split and molded into several fan-shaped shapes and then combined molded.
제1항에 있어서,
상기 브레이딩되는 제1복합재료소재는, 강화섬유에 매트릭스수지를 예비 함침한 카본파이버인 것을 특징으로 하는 섬유강화복합재로 성형되는 자동차 휠의 제조방법.
According to paragraph 1,
A method of manufacturing an automobile wheel molded from a fiber-reinforced composite, wherein the first composite material to be braided is carbon fiber in which the reinforcing fiber is pre-impregnated with a matrix resin.
제1항에 있어서,
상기 스포크부재는,
상기 제2복합재료소재가 허브위치에서 자수로 짜여지는 상기 허브성형층에서 상기 림의 원주방향으로 스포크모양으로 연속 짜여지면서 상기 림의 원주면과 접촉되는 바깥부분이 림부분이 상호 교락상태로 적층된 후 스포크성형층으로 접혀져 융합되는 것을 특징으로 하는 섬유강화복합재로 성형되는 자동차 휠의 제조방법.
According to paragraph 1,
The spoke member is,
The second composite material is continuously woven in a spoke shape in the circumferential direction of the rim in the hub forming layer in which the second composite material is embroidered at the hub position, and the outer portion in contact with the circumferential surface of the rim is laminated in a state of interweaving with each other. A method of manufacturing an automobile wheel molded from a fiber-reinforced composite material, characterized in that it is folded and fused with a spoke molding layer.
상기 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조된 자동차 휠은,
복합재료소재가 멘드릴금형의 림성형면에 소정의 두께로 감긴 후 고온경화에 의해 원통형으로 성형되는 림과, 상기 림의 테두리에 타이어가 장착되는 외주연이 성형되는 림파트;
조직이 다른 복합재료소재가 상기 멘드렐금형의 스포크성형면 및 허브성형면의 표면에 편직상태로 소정의 두께로 적층된 후 고온경화되어 자동차 엔진의 출력을 전달받는 허브파트 및
상기 허브파트의 허브 원주면에서 림의 내경측에 대해 방사형으로 길이 연장되어 상기 림의 원주면과 접촉되는 상기 스포크의 바깥부분이 림파트의 외주면으로 접혀지면서 융합되어 상기 허브와 림이 일체로 성형되는 스포크파트; 를 포함하여서 되는 섬유강화복합재로 성형되는 자동차 휠.
The automobile wheel manufactured according to the manufacturing method of any one of claims 1 to 6,
A rim in which a composite material is wound to a predetermined thickness on the rim forming surface of a mandrel mold and then molded into a cylindrical shape by high-temperature curing, and a rim part in which an outer periphery of the tire is mounted on the rim of the rim is formed;
A hub part that receives the output of an automobile engine after composite materials with different structures are laminated to a predetermined thickness in a knitted state on the surfaces of the spoke molding surface and the hub molding surface of the mandrel mold and then hardened at a high temperature.
The outer portion of the spoke, which extends radially from the hub circumferential surface of the hub part and is in contact with the circumferential surface of the rim, is folded and fused to the outer circumferential surface of the rim part, so that the hub and the rim are formed as one piece. spoke parts; An automobile wheel molded from a fiber-reinforced composite material including.
제8항에 있어서,
상기 림파트는
상기 제1복합재료소재에 의해 소정의 두께로 짜여져 형성되는 림파트의 표면 수 곳에 상기 제1복합재료소재가 국부적으로 돌출되게 감겨 상기 림의 두께보다 더 두꺼운 두께에 의해 원통형상에 대한 외력보강을 이루는 지지리브가 형성되게 한 것을 특징으로 하는 섬유강화복합재로 성형되는 자동차 휠.
According to clause 8,
The rim part is
The first composite material is wound so as to protrude locally on several surfaces of the rim part formed by woven with the first composite material to a predetermined thickness, thereby providing external force reinforcement to the cylindrical shape by having a thickness thicker than the thickness of the rim. An automobile wheel molded from fiber-reinforced composite material, characterized in that support ribs are formed.
제8항에 있어서,
상기 스포크파트는,
상기 제2복합재료소재를 편직상태로 적층하여 허브와 스포크 일체로 성형되는 스포크파트를 수 개의 부채꼴 형상의 블록으로 분할시켜서 된 각 블록을 조합하여 성형되게 하는 것을 특징으로 하는 섬유강화복합재로 성형되는 자동차 휠.
According to clause 8,
The spoke part is,
The second composite material is laminated in a knitted state and the spoke part, which is formed as a hub and spoke, is divided into several fan-shaped blocks, and each block is formed by combining the fiber-reinforced composite material. Car wheel.
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