WO2021133147A1 - 차량용 현가암의 제조방법 - Google Patents

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WO2021133147A1
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preform
suspension arm
vehicle
molded body
forming
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정세웅
권익진
방현태
김기호
송환수
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주식회사 일진
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a suspension arm constituting a vehicle suspension device, and more particularly, to a method for manufacturing a vehicle suspension arm configured to improve productivity and rigidity by manufacturing a suspension arm using a preform formed in advance. is about
  • the present invention is derived from research conducted as part of the carbon industry infrastructure support project of the Ministry of Trade, Industry and Energy, Korea Institute of Industrial Technology Evaluation and Management. (Project No.: 10083624, Research Project Name: Development of Suspension Module for Vehicles with Rapid Curing Carbon Composite Material High Speed Forming Technology)]
  • a vehicle's suspension system is a device that connects the wheels to the vehicle body, and includes a spring that absorbs vibration or shock transmitted from the road surface to the vehicle body, a shock absorber that controls the operation of these springs, and a suspension arm or suspension link that controls the operation of the wheel. is composed of
  • one side of the suspension arm is connected to the wheel side member through a ball joint, etc., and the other side is connected to the body side member such as a cross member or sub frame to support the wheel to the vehicle body while supporting the wheel to the toe-in of the wheel depending on the driving situation. in) plays a role in improving the straight-line driving performance and steering stability of the vehicle by appropriately controlling the vehicle.
  • Such a vehicle suspension arm has been formed by casting or pressing a metal-based material in order to secure the rigidity required for the suspension device.
  • a metal-based material in order to secure the rigidity required for the suspension device.
  • Patent Document 1 a technology for manufacturing a vehicle suspension arm using a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) material is disclosed.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the vehicle suspension arm 10 (lower arm) disclosed in Patent Document 1 is used to connect the suspension arm to the wheel side or the vehicle body side member at one end of the body portion 20 forming the body as shown in FIG. 1 .
  • the suspension arm is formed by filling a mold with carbon fiber-reinforced plastic material such as carbon chips and then hot forming it.
  • the vehicle suspension arm 10 disclosed in Patent Document 1 includes a wheel side mounting unit 30 to which a B point bushing is mounted and a vehicle body side mounting unit 50 to which a point A bushing is mounted, as shown in FIG. After forming in the form of a preform having a shape, by inserting these preforms into the mold, filling and hot forming with carbon fiber reinforced plastic materials such as carbon chips, to improve the productivity of suspension arms for vehicles Consists of.
  • the portion formed of the preform is cured first compared to other portions, so there is a risk that the strength may be unevenly formed depending on the location, and the portion formed of the preform and the carbon
  • the bonding force between the parts formed by the input of additional material such as chips may be weakened, thereby reducing rigidity.
  • the process of filling the mold with materials such as carbon chips for hot forming is a process that takes a long process time as a manual process. Since the process of filling the carbon chip material into the mold must be performed twice during manufacture, the overall productivity of the suspension rock may be lowered.
  • Patent Document 1 Korean Patent Publication No. 10-2019-003010 (published on March 21, 2019)
  • the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, a preform formed in advance in a shape corresponding to a suspension arm for a vehicle to be manufactured (specifically, a shape slightly offset by a predetermined amount from a suspension arm for a vehicle to be manufactured).
  • An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a suspension arm for a vehicle that can manufacture a suspension arm more quickly and easily with only one material input process using
  • a representative configuration of the present invention for achieving the above object is as follows.
  • a method for manufacturing a suspension arm for a vehicle includes: a preform forming step of forming a preform to be a preform for forming a vehicle suspension arm; A main molded body forming step of hot forming a preform to form a main molded body for forming a suspension arm for a vehicle, wherein the preform formed in the preform forming step is formed in a shape corresponding to the shape of the main molded body and is predetermined from the outer shape of the main molded body It may be configured to be formed into a shape offset inwardly by a dimension.
  • the preform formed in the preform forming step may be formed in a shape offset inward by 1 mm to 3 mm from the outer shape of the main body.
  • the preform formed in the preform forming step may be formed to be thicker than the main molded body by a predetermined dimension.
  • the preform formed in the preform forming step may be formed to be 1 mm to 3 mm thicker than the main molded body.
  • the preform forming step includes: a preform mold preparation step of preparing a preform mold including a recess having a shape corresponding to the preform shape; A material filling step of filling a material for forming a preform in the recess of the preform mold; A preform molding step of forming a preform by molding the material filled in the recess of the preform mold; and a preform demolding step of separating the molded preform from the preform mold.
  • an amount of material equal to the amount required to form the main molded body may be configured to be filled in the recess of the preform mold.
  • the material filled in the recess of the preform mold for forming the preform in the material filling step may be a carbon chip material.
  • the main molded body forming step includes: a main molded body mold preparation step of preparing a main molded body mold including a recess of a shape corresponding to the main molded body; A preform inserting step of inserting a preform into the recess of the main molded body mold, a hot forming step of hot forming the preform inserted into the recess of the main molded body to form a main molded body, and the hot-formed main molded body from the main molded body mold It may be configured to include a step of demolding the main molded body to separate.
  • the main molded body is formed in a structure in which at least one of a plurality of mounting parts used to connect the suspension arm to the wheel side member or the vehicle body side member is integrally formed with the body part forming the body of the suspension arm.
  • a mounting part coupling step of coupling a mounting part which is not formed integrally with the body part of the main molded body to the body part may be further included.
  • the mounting portion that is not integrally formed with the body part of the main molded body is configured to include a bushing coupling part and a coupling part formed by extending to one side from the bushing coupling part, so that the coupling part is formed in the body part of the main body part. It may be configured to be coupled by surface contact with the provided coupling unit.
  • an anti-slip part for preventing slip of the fastening part with respect to the coupling part may be provided between the coupling part and the coupling part.
  • the mounting portion including the bushing coupling portion and the coupling portion may be formed of a metal material.
  • the mounting part including the bushing coupling part and the fastening part may be formed of an aluminum material.
  • a post-processing step of performing subsequent processing necessary for the main molded body after the main molded body forming step may be further included.
  • the method for manufacturing a vehicle suspension arm according to the present invention may further include other additional components within the scope of not impairing the technical spirit of the present invention.
  • the method for manufacturing a vehicle suspension arm is configured to form a vehicle suspension arm by preforming a preform having a shape corresponding to the main molded body of the vehicle suspension arm to be manufactured, and then hot forming it to form a vehicle suspension arm.
  • the suspension arm can be manufactured more quickly and easily, and further, the suspension arm body part is configured to be formed by hot forming together as a whole, so that the suspension arm body part can ensure uniform rigidity as a whole.
  • the method of manufacturing a suspension arm for a vehicle uses the same amount of material (eg, carbon-based material such as carbon chips) as the amount of material required to form the main molded body of the suspension arm to form a preform as a preform.
  • material eg, carbon-based material such as carbon chips
  • the process of forming the main molded body using the preform there is no need to additionally input the material, thereby reducing the process time required for the material input process, thereby further improving the efficiency of the suspension rock manufacturing process. be able to
  • the method of manufacturing a suspension arm for a vehicle is configured to form a preform, which is a preform, in a shape offset inwardly by a predetermined dimension from the outer shape of the main body.
  • a preform which is a preform
  • the preform can be easily inserted and mounted into the mold without interference, thereby enabling the suspension arm manufacturing process to be performed more quickly and easily.
  • FIG. 1 exemplarily shows an example of a conventionally known suspension arm for a vehicle.
  • FIG. 2 exemplarily shows a preform of a wheel side mounting part (FIG. 2(a)) and a body side mounting part preform (FIG. 2(b)) that can be used to manufacture the suspension arm for a vehicle shown in FIG. do.
  • FIG. 3 exemplarily shows the overall structure of a vehicle suspension arm according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 exemplarily shows an exploded perspective view of a suspension arm for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 exemplarily shows a body portion of a vehicle suspension arm according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 exemplarily shows a structure of a coupling part provided in a body part of a suspension arm for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 exemplarily shows the structure of a mounting part formed separately from the body part and coupled to the body part in the suspension arm for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 exemplarily shows a front view of the mounting unit shown in FIG. 7 .
  • FIG. 9 exemplarily shows the structure of a vehicle suspension arm according to another embodiment of the present invention (a fastening member is omitted for convenience of illustration).
  • FIG. 10 exemplarily shows a method of manufacturing a suspension arm for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 schematically compares and shows a shape between a preform and a main molded body used in a method of manufacturing a suspension arm for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 schematically shows a state in which a preform is formed in a method of manufacturing a suspension arm for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 schematically shows a state in which a main molded body is formed using a preform in a method for manufacturing a suspension arm for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • fastening member eg, locking pin
  • the suspension arm 100 for a vehicle according to an embodiment of the present invention shown in the drawings has one side mounting part connected to the body side member (eg, the third mounting part 330 equipped with the A-point bushing) is the body part of the suspension arm ( 200) and then configured to be coupled to one side of the body part of the suspension arm, the suspension arm 100 for a vehicle according to an embodiment of the present invention is not necessarily limited to such a structure and formed in any other arbitrary structure. It may be modified and implemented.
  • the suspension arm 100 for a vehicle according to an embodiment of the present invention will be exemplarily described based on the embodiment shown in the drawings.
  • the vehicle suspension arm 100 includes a body part 200 located in the center and a mounting part provided on one side of the body part (eg, on the wheel side member) as shown in FIGS. 3 and 4 .
  • the first mounting unit 310 connected to the body side member, the second mounting unit 320 and the third mounting unit 330 connected to the body side member, etc.] may be included.
  • the body part 200 is a part forming the basic body of the vehicle suspension arm 100 according to an embodiment of the present invention, and the vehicle suspension arm according to an embodiment of the present invention ( When 100) is configured as a lower arm, the body 200 may be formed in an approximately L-shaped structure including two leg portions extending to one side as shown in FIGS. 3 and 4 .
  • a mounting part (one or more wheel sides) used to connect the vehicle suspension arm 100 according to an embodiment of the present invention to a wheel side member or a vehicle body side member a mounting unit and one or more body-side mounting units) may be provided.
  • the mounting part may be configured to be formed on one end of the two leg parts constituting the body part 200 and a connection part in which the two leg parts are connected.
  • a wheel-side mounting part (first mounting part 310) used to connect the suspension arm to the wheel-side member is provided.
  • the first mounting portion 310 may be configured such that the B-point bushing 312 is mounted, and the B-point bushing 312 mounted on the first mounting portion 310 has a ball joint 314 . ) may be inserted to connect the suspension arm to a wheel-side member such as a knuckle (not shown).
  • a body-side mounting part at the end of the other one of the two leg parts constituting the body part 200 and the connection part of the two leg parts, a body-side mounting part [
  • the second mounting unit 320 to which the G-point bushing is mounted and the third mounting unit 330 to which the A-point bushing is mounted] may be provided, and these body-side mounting units (the second mounting unit 320 and the third mounting unit ( 330)], the vehicle suspension arm 100 according to an embodiment of the present invention may be configured to be connected to a vehicle body side member such as a cross member or a sub frame.
  • the second mounting portion 320 has a through hole that penetrates in a direction approximately perpendicular to the body portion 200, and the G-point bushing 322 is inserted and coupled to the through hole. It may be, such a G-point bushing 322 may be configured to be coupled to the G-point bushing assembly 324 is inserted.
  • the vehicle suspension arm 100 according to an embodiment of the present invention can be configured to be rotatably connected to the vehicle body side about an axis along the vertical direction of the vehicle.
  • the third mounting portion 330 has a through hole that penetrates in a direction approximately perpendicular to the G-point bushing 322 of the second mounting portion 320, and the A-point bushing ( 332 may be configured to be inserted and coupled, and the point A bushing assembly 334 may be inserted and coupled to the point A bushing 332 .
  • the vehicle suspension arm 100 according to an embodiment of the present invention can be configured to be rotatably connected to the vehicle body side about an axis along the front-rear direction of the vehicle.
  • Mounting part (first mounting part 310, second mounting part 320, and third mounting part 330) of the vehicle suspension arm 100 according to an embodiment of the present invention and a bushing coupled thereto (B point bushing 312) , G-point bushing 322, A-point bushing 332, etc.] can be implemented substantially the same or similar to a conventional vehicle suspension arm, a more detailed description thereof will be omitted herein.
  • the detailed structure of the body part 200 and the mounting parts 310, 320, 330 of the vehicle suspension arm 100 is not limited to the structure shown in the drawings, and can be applied to the vehicle suspension arm. It may be formed by being transformed into various other structures, or may be implemented by being transformed into an upper arm instead of the lower arm shown in the drawings.
  • one or more of the mounting parts 310 , 320 , 330 provided in the vehicle suspension arm 100 may be formed separately from the body part 200 and then be configured to be coupled to the body part 200 .
  • the first mounting part 310 and the second mounting part 320 are formed by hot forming a lightweight carbon-based material to form the body 200 as described below. It is configured to be integrally formed on one side of the body part 200 in the process of forming, and the third mounting part 330 to which the point A bushing is coupled is formed separately from the body part 200 using a lightweight metal material such as aluminum. Next, it is configured to be coupled to the coupling part 210 formed on one side of the body part 200 .
  • the third mounting part 330 is provided with a bushing coupling part 340 having a through hole in which a bushing, etc. can be mounted on one side as shown in FIGS. 4 and 7 , and such It may be formed in a structure provided with a coupling part 350 extending in one direction from the bushing coupling part 340 and used to couple the third mounting part 330 to the body part 200 .
  • the bushing coupling portion 340 may be formed in a substantially ring-shaped structure through which the center is penetrated, and the coupling portion 350 may include one or more coupling plates (eg, the upper plate 360 and The lower plate 370] may be formed in an approximately U-shaped structure spaced apart from each other by a predetermined interval.
  • the coupling portion 350 may include one or more coupling plates (eg, the upper plate 360 and The lower plate 370] may be formed in an approximately U-shaped structure spaced apart from each other by a predetermined interval.
  • the third mounting part 330 may be configured to be coupled to the coupling part 210 of the body 200 through a coupling plate provided in the coupling part 350 in surface contact.
  • the third mounting part 330 is a space formed between the upper plate 360 and the lower plate 370 constituting the fastening part 350 and the coupling part of the body part 200 .
  • 210 may be inserted so that the upper and lower plates of the fastening part 350 are in surface contact with the upper and lower surfaces of the coupling part 210 to be coupled.
  • the third mounting part 330 is configured such that the coupling part 210 provided on one side of the body part 200 is slidably moved between the upper plate 360 and the lower plate 370 to be inserted.
  • the third mounting part 330 is formed by the anti-slip part provided in the coupling part 350 of the third mounting part 330 and/or the coupling part 210 of the body part 200 . It may be configured to be guided and slidably move, and after the third mounting part 330 is coupled to the coupling part 210 of the body part 200, the coupling part coupled to the coupling part 210 by such a slip prevention part ( 350) may be configured to prevent unintentional slip (slip in a direction crossing the sliding movement direction) from occurring.
  • the aforementioned anti-slip part may be configured to be provided on one side or both sides of the coupling part 350 of the third mounting part 330 and the coupling part 210 of the body part 200 .
  • the anti-slip part 380 formed in the fastening part 350 of the third mounting part 330 corresponds to the anti-slip part 220 formed in the coupling part 210 of the body part 200 .
  • the anti-slip part may be configured to be formed on mutually opposite surfaces between the fastening part 350 of the third mounting part 330 and the coupling part 210 of the body part 200,
  • a protrusion extending along the sliding coupling direction between the coupling part 210 of the body 200 and the coupling part 350 of the third mounting part 330 may be configured to be formed through a recess in which the protrusion is accommodated.
  • a protrusion (upper protrusion 222 ) formed to protrude upwardly on the upper surface of the coupling portion 210 is formed, and the upper portion is formed on the lower surface of the upper plate 360 corresponding thereto.
  • a recess (upper recess 382 ) having a structure recessed upward in a shape corresponding to the protrusion 222 is formed, and the upper anti-slip part is formed by coupling between the upper protrusion 222 and the upper recess 382 .
  • a protrusion (lower protrusion 384) formed to protrude upwardly on the upper surface of the lower plate 370 is formed, and the lower surface of the corresponding coupling part 210 is lower
  • a recess (lower recess 224) having a structure recessed upward in a shape corresponding to the protrusion 384 is formed to form a lower anti-slip portion (second anti-slip portion).
  • the protrusion extending in one direction and the corresponding recess are coupled to each other so that the fastening part 350 of the third mounting part 330 is connected to each other. It can be smoothly slidably moved and coupled to the coupling part 210 of the body part 200 while being guided along the extension direction of the slip prevention part, and after coupling, it intersects the sliding direction by matching between the corresponding protrusion and the recess. Slip in the direction is prevented so that stable rigidity can be secured in the vicinity of the mounting portion.
  • the fastening part 350 may be configured to overlap each other in a direction perpendicular to the coupling plate (upper plate and lower plate) of the.
  • the coupling part 210 of the body part 200 to which the coupling part 350 is mounted can be formed with a uniform thickness as a whole, as shown in FIG. 6 , thereby improving the structural stability of the suspension arm. can do more.
  • the anti-slip part of the suspension arm 100 for a vehicle does not necessarily have to be formed to be limited to the structure shown in the drawing, and the sliding movement direction and the sliding movement direction while guiding the sliding movement of the fastening part 350
  • the function of preventing slip in the intersecting direction can be performed, it may be modified and implemented in other various forms.
  • the anti-slip part is configured to be formed on only one side of the upper side and the lower side of the coupling part, the protrusion and the recess are formed in the opposite direction to that shown in the drawing, or the protrusion is configured to be formed in the coupling part of the body It may be implemented by being modified in a form different from the structure shown in the drawings.
  • one or more fastening members 400 are additionally coupled to the coupling part 350 of the third mounting part 330 and the coupling part 210 of the body 200 to the third mounting part ( It may be configured to improve the fastening force between the 330 and the body portion 200 .
  • a fastening hole 390 is formed in the upper plate 360 and the lower plate 370 of the third mounting part 300 , and a shape corresponding to the corresponding position of the coupling part 210 .
  • the fastening force between the third mounting part 330 and the body part 200 is formed by forming a through hole 230 of the fastening hole 390 and inserting the fastening member 400 (eg, a locking pin) through the through hole 230 . is designed to improve
  • the fastening member 400 may be formed of a rod-shaped locking pin or a spring pin having an approximately C-shaped structure in which one side is cut in the axial direction (see FIG. 4 ).
  • the third mounting part 330 and the body part by being press-fitted in an approximately vertical direction between the fastening part 350 of the third mounting part 330 and the coupling part 210 of the body part 200 to which this fastening part is mounted. It can be configured to assist in fastening between the 200 .
  • the bushing coupling part 340 and the coupling part 350 may be configured to be formed of different materials.
  • the body part 200 is formed of a first material including a lightweight carbon-based material
  • the third mounting part 330 is made of a second material different from the first material (eg, a lightweight metal material such as aluminum). can be configured to be formed.
  • the vehicle suspension arm 100 can be made lighter than a conventional vehicle suspension arm by forming the suspension arm using a lightweight material, and at the same time, between the mounting part and the body part. Due to the structural improvement, it is possible to stably secure the rigidity requirements required for suspension arms for vehicles.
  • the third mounting part 330 coupled to the body side member is formed separately from the body part 200 and is coupled to the body part 200 through the coupling part 210 formed in the body part 200 .
  • the suspension arm 100 for a vehicle has been described through the embodiment of the above, the coupling structure between the body part and the mounting part is instead of the third mounting part 330 or together with the third mounting part 330 . It may be configured to be provided on the first mounting unit 310 or the second mounting unit 320 .
  • the suspension arm 100 for a vehicle has the above-described coupling structure to at least one of the plurality of mounting parts 310 , 320 , 330 used to connect the suspension arm to the wheel side member or the vehicle body side member. may be formed to be provided.
  • the plurality of mounting units 310 , 320 , and 330 used to connect the suspension arm 100 to the wheel side member or the vehicle body side member are the third mounting unit 330 and the third mounting unit 330 of the above-described embodiment.
  • An embodiment formed in the same way is illustrated by way of example.
  • the first mounting part 310 , the second mounting part 320 , and the third mounting part 330 are all formed separately from the body part 200 and then the body part ( 200) is configured to be coupled to the coupling part 210; 210a, 210b, 210c, and the first mounting part 310, the second mounting part 320 and the third mounting part 330 are each bushing coupling part 340 and It has a mounting part 350 including a coupling plate and is configured to be coupled in surface contact with the coupling part 210 of the body part 200 through the coupling plate, and a slip between the mounting part 350 and the coupling part 210 is provided. It is configured to be provided with a preventive unit.
  • the structure of the first mounting part 310 , the second mounting part 320 , and the third mounting part 330 and the coupling part 210 to which these mounting parts are coupled are substantially the same as in the above-described embodiment. or may be formed in a similar manner, a detailed description thereof will be omitted.
  • the anti-slip part provided in the coupling part 210 and the coupling part 350 is coupled from the bushing coupling part 340 of the third mounting part 330 .
  • the 350 is configured to be formed along a direction approximately parallel to the extending direction
  • the first mounting portion 310 and the second mounting portion 320 and the anti-slip portion provided in the coupling portion 210 to which they are coupled is a bushing.
  • it is configured to be formed along a direction substantially perpendicular to the direction in which the coupling part 350 extends from the coupling part 340 .
  • the structure of the anti-slip part is formed as described above in consideration of the load direction mainly applied to the vicinity of the mounting part, but the formation direction and structure of the anti-slip part are usually according to the specific design requirements of the suspension arm. It is also possible to form it by appropriately deforming it by a technician of
  • a method of manufacturing the suspension arm 100 for a vehicle according to an embodiment of the present invention will be exemplarily described with reference to FIGS. 10 to 15 .
  • a preform having a shape corresponding to the shape of the vehicle suspension arm to be manufactured is formed in advance, and then this preform is hot-formed to form the suspension arm.
  • forming it is characterized in that it is configured to be able to quickly and easily manufacture a vehicle suspension arm having a light weight and high rigidity.
  • the method of manufacturing a vehicle suspension arm includes a preform forming step (S100) of forming a preform 100a that is a preform for forming a vehicle suspension arm, and forming a preform It may be configured to include a main molded body forming step (S200) of forming a main molded body for forming a suspension arm for a vehicle by hot forming the preform formed through the step.
  • the preform forming step (S100) includes a preform (preform) for forming a vehicle suspension arm according to an embodiment of the present invention.
  • the preform 100a may be formed in an overall shape similar to the main molded body of the suspension arm for a vehicle to be manufactured, and when viewed from a direction perpendicular to the body portion of the suspension arm [eg, FIG. 11 ] direction shown in (a); That is, the pressing direction of the mold when the suspension arm is manufactured] may be configured to be formed in a shape offset inward by a predetermined dimension from the outer shape of the main molded body.
  • the outer periphery of the preform is offset inward by a predetermined dimension with respect to the outer periphery of the main molded body to have a smaller dimension than the outer periphery of the main molded body.
  • the formed portion such as the through hole 240a may be offset inwardly by a predetermined dimension compared to the through hole 240 formed in the main molded body to be configured to be formed as a hole having a larger size.
  • the preform when the preform is formed in a shape offset inwardly by a predetermined dimension from the outer shape of the main molded body of the suspension arm, the preform is smoothly inserted into the mold without interference when the preform is inserted into the mold for forming the main body. can be inserted, thereby enabling the suspension rock manufacturing process to be performed more quickly and easily.
  • the preform 100a is offset from the outer shape of the main body 100 inward by 1 mm to 3 mm so that the suspension arm for a vehicle can be stably manufactured while minimizing the interference between the preform and the mold for the main body. It may be formed to have a shape.
  • the preform mold preparation step 110 a preform mold for forming a preform is prepared.
  • the preform mold may include a lower preform mold 510 including a recess 515 having a shape corresponding to the preform shape, and an upper preform mold 520 that presses the same.
  • the recess 515 provided in the lower preform mold 510 may be formed to have an outer periphery of a shape corresponding to the outer periphery of the preform 100a, and the preform 100a has a central portion. ) may be configured to be provided with a protrusion protruding upward in order to form a through hole 240a provided in the central portion.
  • the preform is formed in a structure offset inward by a predetermined dimension compared to the main molded body of the vehicle suspension arm to be manufactured, so the lower preform mold
  • the recess 515 provided in the 510 has an outer periphery that is smaller than the outer periphery of the main molded body, and a protrusion for forming a through hole may be configured to have a larger size than the through hole provided in the main molded body. have.
  • the bushing insertion step (S120) in the bushing insertion step (S120), some or all of the bushings coupled to the vehicle suspension arm (eg, the B point bushing 312 coupled to the first mounting part 310 connected to the wheel side member) ), the G-point bushing 322 coupled to the second mounting part 320 connected to the vehicle body side member, etc.] is inserted and positioned in a predetermined position in the mold.
  • the preform is formed with all or a part of the bushing provided in the vehicle suspension arm mounted in the recess formed in the preform mold, the preform is formed with the bushing integrally coupled to the productivity of the suspension arm manufacturing. This can be further improved.
  • the bushing insertion step (S120) is not necessarily included in the suspension arm manufacturing method according to an embodiment of the present invention, and the bushing insertion step (S120) is omitted and the suspension arm manufacturing method according to an embodiment of the present invention. It is also performed in the main molded body forming step instead of the preform forming step (S100) [S200; Specifically, it may be configured to be performed] before the preform insertion step (S220).
  • a material such as a carbon chip (C) for preform molding can be filled into the recess 515 provided in the lower preform mold 510 .
  • the carbon chip (C) may mean, for example, a carbon-based material cut into a chip shape of a predetermined size, and the carbon chip (C) has a length of about 10 mm to 150 mm and a length of about 3 mm to 20 mm. It may be formed of a chip-shaped material having a width.
  • the same amount of material as the amount required to form the main molded body of the suspension arm for a vehicle to be manufactured is filled into the recess 515 of the preform mold.
  • the mold is formed in the subsequent main molded body forming step. Since there is no need to add additional material to the inside, the manufacturing process of the suspension arm for a vehicle becomes simpler and productivity can be greatly improved.
  • material eg, carbon-based material such as carbon chips
  • the preform 100a used in the method of manufacturing a suspension arm for a vehicle is formed in an inwardly offset shape compared to the main molded body 100 of the suspension arm to be manufactured
  • the main molded body is formed. It is configured to be formed using the same amount of material as the required amount, and the preform 100a is formed by a predetermined dimension in advance than the thickness of the main molded body 100 to be manufactured as shown in (b) of FIG. 10 . It can be formed in a thick structure (formed thicker along the pressing direction of the mold).
  • the preform may be configured to be formed as thick as 1 mm to 3 mm compared to the main molded body.
  • the preform molding step (S140) may be configured to form the preform 100a by molding the material filled in the preform mold at a predetermined temperature and pressure, and when the preform molding is completed, the completed A preform demolding step (S150) of separating the preform from the preform mold may be performed.
  • the main molded body forming step (S200) of forming the main molded body of the vehicle suspension arm may be performed using this.
  • the main molded body forming step (S200) is to prepare the main molded body mold including a recess of a shape corresponding to the main molded body of the suspension arm to be manufactured, as shown in FIG. 14 .
  • the mold preparation step (S210), the preform insertion step (S220) of inserting and mounting the preform into the recess of the main molded body, and hot forming the preform inserted into the recess of the main molded body mold in an embodiment of the present invention It may be configured to include a hot forming step (S230) of forming a main molded body for manufacturing a suspension arm for a vehicle according to, and a main mold demolding step (S240) of separating the hot-formed main molded body from the main molded body.
  • the main molded body mold having a recess of a shape corresponding to the main molded body of the suspension arm for a vehicle to be manufactured may be prepared.
  • the main molded body mold may be configured to include a lower main molded body mold 530 and an upper main molded body mold 540 similar to the above-described preform mold, and the lower main molded body mold 530 includes the main molded body to be manufactured.
  • a recess 535 having a corresponding shape may be provided.
  • the recess 535 provided in the lower main mold 530 has an outer periphery of a shape corresponding to the main molded body of the suspension arm for a vehicle to be manufactured, as shown in FIG. 15 . and one or more protrusions for forming a through hole provided in the main molded body therein may be formed in a structure formed by protruding.
  • the preform (100a) formed through the preform forming step (100) is inserted into the recess (535) formed in the mold for the main body and is configured to be mounted. Since the preform according to an embodiment of the present invention is formed to have a shape of a structure offset inwardly by a predetermined dimension compared to the main molded body as described above, the recess 535 of the main molded body mold formed in a shape corresponding to the main molded body.
  • the outer periphery of the preform is formed in a size smaller than the outer periphery of the recess 535 provided in the mold for the main molded body, and the through hole formed in the center of the preform is larger than the protrusion provided in the recess 535 of the mold for the main body. Formed in a large size, the preform can be easily inserted into the recess 535 of the mold for the main body without interference.
  • the preform inserted in the main mold may be configured to be hot formed at a predetermined temperature and pressure (eg, under conditions of high temperature and high pressure), and the hot forming is performed.
  • a predetermined temperature and pressure e.g, under conditions of high temperature and high pressure
  • the main mold demolding step (S240) of separating the hot-formed main mold from the main mold may be performed.
  • a post-processing step (S250) of performing subsequent processing, such as trimming or machining, if necessary, so that the demolded main molded body can be formed into the final shape of the suspension arm for a vehicle to be manufactured may be further performed.
  • a rough shape is obtained when the vehicle suspension arm is formed using a carbon-based material such as a carbon chip for weight reduction.
  • the material input process of filling carbon-based materials such as carbon chips is carried out only in the stage of forming the preform, which is a preform, and the material input process that takes a long process time in the main molding stage of forming the final molded product of the suspension arm for a vehicle is performed. It can be omitted, so that the productivity of the vehicle suspension arm can be greatly improved.
  • the vehicle manufacturing method according to an embodiment of the present invention is configured to be formed by hot forming a vehicle suspension arm using a single preform having a shape approximately corresponding to the final shape of the vehicle suspension arm.
  • the vehicle suspension arm can be formed to have uniform rigidity as a whole.
  • the vehicle manufacturing method is configured so that the preform, which is the preform, is formed in a shape corresponding to the main molded body and is offset inwardly by a predetermined range from the outer shape of the main molded body,
  • the preform is inserted into the main mold for forming the main body, the interference between the preform and the main mold can be minimized, thereby enabling the suspension arm manufacturing process to be performed more quickly and easily.
  • a part of the mounting part (eg, the third mounting part 330 of the embodiment shown in FIGS. 3 to 8 ) is formed separately from the body part of the suspension arm. If it is configured to be coupled to the body part of the suspension arm, the mounting part coupling step (S300) of coupling the separately formed mounting part to the body part 200 of the suspension arm is added after the main molded body forming step (S200) of the suspension arm to be manufactured. may be included as
  • the main molded body forming the body part of the suspension arm includes a coupling part 210 to which the mounting part (eg, the mounting part 330 of the embodiment shown in FIGS. 3 to 8 ) is coupled to one side of the body part as described above. It may be configured to be provided, and such a mounting unit (eg, the third mounting unit 330 of the embodiment shown in FIGS. 3 to 8 ) may be configured to be coupled by sliding to the coupling unit 210 .
  • the sliding movement between the mounting portion and the coupling portion assists and sliding It may be configured to have an anti-slip portion (eg, a protrusion and a recess extending in the sliding movement direction) configured to prevent slipping in a direction intersecting the movement direction, and between the mounting portion and the engaging portion coupled to each other in this way
  • a fastening member 400 such as a locking pin may be fastened to assist the stable coupling of the mounting unit.
  • the structure of the mounting part and the vehicle suspension arm may be implemented in the same or similar manner to the above-described embodiment, and a more detailed description thereof will be omitted.
  • the above-described mounting part coupling step ( S300 ) may be omitted.

Landscapes

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량용 현가암을 제조하기 위한 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암의 제조방법은, 차량용 현가암 형성을 위한 예비 성형체가 되는 프리폼을 형성하는 프리폼 형성 단계와; 프리폼을 열간성형해 차량용 현가암 형성을 위한 본성형체를 형성하는 본성형체 형성 단계를 포함하고, 프리폼 형성 단계에서 형성되는 프리폼은 본성형체의 형상에 대응되는 형상으로 형성되며 본성형체의 외형으로부터 미리 정해진 치수만큼 내측으로 옵셋된 형상으로 형성되도록 구성될 수 있다.

Description

차량용 현가암의 제조방법
본 발명은 차량의 현가장치를 구성하는 현가암의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미리 성형된 프리폼을 이용해 현가암을 제조함으로써 생산성 및 강성 향상을 도모할 수 있도록 구성된 차량용 현가암의 제조방법에 관한 것이다.
[본 발명은 산업통상자원부 한국산업기술평가관리원의 탄소산업기반조성 지원사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다. (과제번호: 10083624, 연구과제명: 급속경화 탄소복합재료 고속 성형 기술 응용 차량용 서스펜션 모듈 개발)]
차량의 현가장치는 차륜을 차체에 연결하는 장치로, 노면으로부터 차체로 전달되는 진동이나 충격을 흡수하는 스프링, 이러한 스프링의 작동을 조절하는 쇽업소버, 차륜의 작동을 제어하는 현가암이나 현가링크 등으로 구성된다.
이 가운데 현가암은 일측은 볼조인트 등을 매개로 차륜측 부재에 연결되고 타측은 크로스 멤버나 서브 프레임 등의 차체측 부재에 연결되어 차륜을 차체에 지지시키면서 주행 상황에 따라 차륜의 토우인(toe-in) 등을 적절히 제어함으로써 차량의 직진 주행성과 조향 안정성을 향상시키는 역할을 수행한다.
이러한 차량용 현가암은 통상적으로 현가장치에 요구되는 강성을 확보하기 위해 금속 계열의 소재를 주물 또는 프레스 가공하여 형성되어 왔으나, 최근 차량용 부품에 대한 경량화 요구가 높아지면서 현가암의 소재 및 구조를 개선하기 위한 다양한 연구가 수행되고 있다.
일례로, 특허문헌 1을 참조하면 탄소섬유강화플라스틱(CFRP; Carbon Fiber Reinforced Plastic) 소재를 이용해 차량용 현가암을 제조하는 기술이 개시되어 있다.
예컨대, 특허문헌 1에 개시된 차량용 현가암(10; 로워암)은 도 1에 도시된 바와 같이 몸체를 형성하는 바디부(20)의 일측 단부에 현가암을 차륜측 또는 차체측 부재에 연결하는데 이용되는 장착부[예컨대, B점 부싱(60)이 장착되는 차륜측 장착부(30), G점 부싱(70)이 장착되는 차체측 장착부(40), A점 부싱(80)이 장착되는 차체측 장착부(50) 등]가 구비된 구조로 형성되며, 현가암은 카본칩 등의 탄소섬유강화플라스틱 소재를 금형에 충진한 다음 이를 열간성형하여 형성하도록 구성되어 있다.
한편, 특허문헌 1에 개시된 차량용 현가암(10)은 B점 부싱이 장착되는 차륜측 장착부(30)와 A점 부싱이 장착되는 차체측 장착부(50) 등을 도 2에 도시된 바와 같이 소정의 형상을 갖는 프리폼(preform) 형태로 형성한 다음, 이들 프리폼을 금형 내에 삽입한 상태에서 카본칩 등의 탄소섬유강화플라스틱 소재를 충진하고 열간성형해 형성함으로써, 차량용 현가암의 생산성을 향상시킬 수 있도록 구성되어 있다.
그런데, 이러한 방식으로 제조된 차량용 현가암(10; 로워암)은 프리폼으로 형성된 부분이 다른 부분에 비해 먼저 경화가 진행되어 위치에 따라 강도가 불균일하게 형성될 우려가 있으며, 프리폼으로 형성된 부분과 카본칩 등의 추가 소재를 투입해 형성된 부분 사이의 결합력이 약화되어 강성이 저하될 우려가 있다.
나아가, 열간성형을 위해 금형에 카본칩 등의 소재를 충진하는 공정은 수작업으로 진행되는 공정으로서 긴 공정시간이 소요되는 공정인데, 전술한 종래의 제조방법의 경우에는 프리폼 제조시와 현가암 본성형체 제조시 2차례에 걸쳐 금형 내로 카본칩 소재를 충진하는 공정이 수행되어야 하기 때문에, 현가암의 전체적인 생산성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
[선행기술문헌]
특허문헌 1: 한국공개특허공보 제10-2019-0030010호 (공개일: 2019.03.21.)
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 제조하고자 하는 차량용 현가암에 대응되는 형상으로(구체적으로는, 제조하고자 하는 차량용 현가암으로부터 소정의 양만큼 소폭 옵셋된 형상으로) 미리 형성된 프리폼을 이용해 1회의 소재 투입 공정만으로 현가암을 보다 신속하고 용이하게 제조할 수 있으며, 나아가 전체적으로 균일한 강성을 확보할 수 있는 차량용 현가암의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량용 현가암을 제조하기 위한 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암의 제조방법은, 차량용 현가암 형성을 위한 예비 성형체가 되는 프리폼을 형성하는 프리폼 형성 단계와; 프리폼을 열간성형해 차량용 현가암 형성을 위한 본성형체를 형성하는 본성형체 형성 단계를 포함하고, 프리폼 형성 단계에서 형성되는 프리폼은 본성형체의 형상에 대응되는 형상으로 형성되며 본성형체의 외형으로부터 미리 정해진 치수만큼 내측으로 옵셋된 형상으로 형성되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리폼 형성 단계에서 형성되는 프리폼은 본성형체의 외형으로부터 1mm 내지 3mm만큼 내측으로 옵셋된 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리폼 형성 단계에서 형성되는 프리폼은 본성형체에 비해 미리 정해진 치수만큼 두껍게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리폼 형성 단계에서 형성되는 프리폼은 본성형체에 비해 1mm 내지 3mm만큼 두껍게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리폼 형성 단계는, 프리폼 형상에 대응되는 형상의 리세스를 포함하는 프리폼 금형을 준비하는 프리폼 금형 준비 단계와; 프리폼 금형의 리세스 내에 프리폼 형성을 위한 소재를 충진하는 소재 충진 단계와; 프리폼 금형의 리세스 내에 충진된 소재를 성형해 프리폼을 형성하는 프리폼 성형 단계와; 성형된 프리폼을 프리폼 금형으로부터 분리하는 프리폼 탈형 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 소재 충진 단계에서는 본성형체 형성에 필요한 양과 동일한 양의 소재가 프리폼 금형의 리세스 내에 충진되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 소재 충진 단계에서 프리폼 형성을 위해 프리폼 금형의 리세스 내에 충진되는 소재는 카본칩(carbon chip) 소재일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본성형체 형성 단계는, 본성형체에 대응되는 형상의 리세스를 포함하는 본성형체 금형을 준비하는 본성형체 금형 준비 단계와; 본성형체 금형의 리세스 내에 프리폼을 삽입하는 프리폼 삽입 단계와, 본성형체 금형의 리세스 내에 삽입된 프리폼을 열간성형해 본성형체를 형성하는 열간성형 단계와, 열간성형된 본성형체를 본성형체 금형으로부터 분리하는 본성형체 탈형 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본성형체는 현가암의 몸체를 형성하는 바디부에 현가암을 차륜측 부재 또는 차체측 부재에 연결하는데 이용되는 복수의 장착부 가운데 하나 이상이 일체로 형성된 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본성형체의 바디부와 일체로 형성되지 않은 장착부를 바디부에 결합하는 장착부 결합 단계가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본성형체의 바디부에 일체로 형성되지 않은 장착부는 부싱 결합부와 부싱 결합부로부터 일측으로 연장하여 형성된 체결부를 포함하도록 구성되어, 체결부가 본성형체의 바디부에 구비된 결합부에 면접촉하여 결합되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 체결부와 결합부 사이에는 결합부에 대한 체결부의 슬립을 방지하는 슬립방지부가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 부싱 결합부와 체결부를 포함하는 장착부는 금속 소재로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 부싱 결합부와 체결부를 포함하는 장착부는 알루미늄 소재로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본성형체 형성 단계 이후에 본성형체에 필요한 후속 가공을 수행하는 후가공 단계가 더 포함될 수 있다.
이 외에도, 본 발명에 따른 차량용 현가암의 제조방법에는 본 발명의 기술적 사상을 해치지 않는 범위에서 다른 부가적인 구성이 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암의 제조방법은 제조하고자 하는 차량용 현가암의 본성형체에 대응되는 형상을 갖는 프리폼을 미리 형성한 다음 이를 열간성형해 차량용 현가암을 형성하도록 구성되어 있어 차량용 현가암이 보다 신속하고 용이하게 제조될 수 있으며, 나아가 현가암 바디부가 전체적으로 함께 열간성형되어 형성되도록 구성되어 있어 현가암 바디부에 전체적으로 균일한 강성이 확보될 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암의 제조방법은 현가암의 본성형체 형성에 필요한 소재의 양과 동일한 양의 소재(예컨대, 카본칩 등의 탄소계 소재)를 이용해 예비 성형체인 프리폼을 형성하도록 구성되어 있어, 프리폼을 이용해 본성형체를 형성하는 과정에서 소재를 추가로 투입할 필요가 없게 되고, 이로 인해 소재 투입 공정에 소요되는 공정 시간이 단축되어 현가암 제조공정의 효율성이 한층 향상될 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암의 제조방법은 예비 성형체인 프리폼을 본성형체의 외형으로부터 미리 정해진 치수만큼 내측으로 옵셋된 형상으로 형성하도록 구성되어 있어, 현가암 형성을 위해 프리폼을 본성형체 금형 내에 삽입할 때 프리폼이 간섭 없이 금형 내로 용이하게 삽입되어 장착될 수 있고, 이로 인해 현가암 제조 공정이 보다 신속하고 용이하게 수행될 수 있게 된다.
도 1은 종래에 알려진 차량용 현가암의 일례를 예시적으로 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 차량용 현가암을 제조하는데 이용될 수 있는 차륜측 장착부의 프리폼[도 2의 (a)] 및 차체측 장착부의 프리폼[도 2의 (b)]을 예시적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암의 전체적인 구조를 예시적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암의 분해 사시도를 예시적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암의 바디부를 예시적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암의 바디부에 구비되는 결합부의 구조를 예시적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암에서 바디부와 별도로 형성되어 바디부에 결합되는 장착부의 구조를 예시적으로 도시한다.
도 8은 도 7에 도시된 장착부를 정면에서 본 모습을 예시적으로 도시한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 현가암의 구조를 예시적으로 도시한다(도시의 편의를 위해 체결부재는 생략하고 도시함).
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암의 제조방법을 예시적으로 도시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암의 제조방법에 이용되는 프리폼과 본성형체 사이의 형상을 개략적으로 비교하여 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암의 제조방법에서 프리폼을 형성하는 방법을 예시적으로 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암의 제조방법에서 프리폼을 형성하는 모습을 개략적으로 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암의 제조방법에서 프리폼을 이용해 본성형체를 형성하는 방법을 예시적으로 도시한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암의 제조방법에서 프리폼을 이용해 본성형체를 형성하는 모습을 개략적으로 도시한다.
<부호의 설명>
100: 차량용 현가암
200: 바디부
210: 결합부
220: (바디부의 결합부에 형성되는) 슬립방지부
222: 상부 돌출부
224: 하부 리세스
230: 관통홀
240: (바디부에 형성된) 관통구멍
310: 제1 장착부
320: 제2 장착부
330: 제3 장착부
340: 부싱 결합부
350: 체결부
360: 상부 플레이트
370: 하부 플레이트
380: 슬립방지부
382: 상부 리세스
384: 하부 돌출부
390: 체결홀
400: 체결부재(예컨대, 로킹핀)
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.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명과 관계없는 부분의 설명은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일/유사한 구성요소에 대해서는 동일/유사한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기, 두께, 위치 등은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 즉, 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있으며, 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차랑용 현가암
먼저, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암(100)의 구조를 예시적으로 설명한다. 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암(100)은 차체측 부재와 연결되는 일측 장착부[예컨대, A점 부싱이 장착된 제3 장착부(330)]가 현가암의 바디부(200)와 별도로 형성된 다음 현가암 바디부의 일측에 결합되도록 구성되어 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암(100)은 반드시 이러한 구조로 한정되어 형성되어야 하는 것은 아니고, 다른 임의의 구조로 변형되어 실시될 수도 있다. 이하에서는, 도면에 도시된 실시형태를 기초로 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암(100)을 예시적으로 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량용 현가암(100)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 중심부에 위치하는 바디부(200)와 바디부의 일측에 구비되는 장착부[예컨대, 차륜측 부재에 연결되는 제1 장착부(310), 차체측 부재에 연결되는 제2 장착부(320) 및 제3 장착부(330) 등]를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 바디부(200)는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암(100)의 기본 몸체를 형성하는 부분으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암(100)이 로워암으로 구성될 때 바디부(200)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 일측으로 연장하는 2개의 레그부를 포함하는 대략 L자형의 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 바디부(200)의 일측에는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암(100)을 차륜측 부재 또는 차체측 부재에 연결하는데 이용되는 장착부(하나 이상의 차륜측 장착부 및 하나 이상의 차체측 장착부)가 구비될 수 있다. 예컨대, 장착부는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 바디부(200)를 구성하는 2개의 레그부의 일측 단부와 2개의 레그부가 연결되는 연결부 등에 형성되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 바디부(200)를 구성하는 2개의 레그부 중 일측 레그부의 단부에는 현가암을 차륜측 부재에 연결하는데 이용되는 차륜측 장착부[제1 장착부(310)]가 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 장착부(310)는 B점 부싱(312)이 장착되도록 구성될 수 있으며, 제1 장착부(310)에 장착된 B점 부싱(312)에는 볼조인트(314)가 삽입되어 현가암을 너클(미도시) 등의 차륜측 부재에 연결하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 바디부(200)를 구성하는 2개의 레그부 중 다른 하나의 레그부의 단부 및 2개의 레그부의 연결부에는 현가암을 차체측 부재에 연결하는데 이용되는 차체측 장착부[예컨대, G점 부싱이 장착되는 제2 장착부(320) 및 A점 부싱이 장착되는 제3 장착부(330)]가 구비될 수 있으며, 이들 차체측 장착부[제2 장착부(320) 및 제3 장착부(330)]를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암(100)은 크로스 멤버나 서브 프레임 등의 차체측 부재에 연결되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 장착부(320)에는 바디부(200)에 대략 수직한 방향으로 관통된 관통구멍이 형성되어 이러한 관통구멍에 G점 부싱(322)이 삽입되어 결합되도록 구성될 수 있으며, 이러한 G점 부싱(322)에는 G점 부싱 조립체(324)가 삽입되어 결합되도록 구성될 수 있다. 이러한 G점 부싱 조립체(324)를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암(100)은 대략 차량의 상하방향을 따르는 축에 대해 회전가능하게 차체측에 연결되도록 구성될 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제3 장착부(330)에는 제2 장착부(320)의 G점 부싱(322)과 대략 수직한 방향으로 관통된 관통구멍이 형성되어 이러한 관통구멍에 A점 부싱(332)이 삽입되어 결합되도록 구성될 수 있으며, A점 부싱(332)에는 A점 부싱 조립체(334)가 삽입되어 결합되도록 구성될 수 있다. 이러한 A점 부싱 조립체(334)를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암(100)은 대략 차량의 전후방향을 따르는 축에 대해 회전가능하게 차체측에 연결되도록 구성될 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암(100)의 장착부[제1 장착부(310), 제2 장착부(320) 및 제3 장착부(330)] 및 이에 결합되는 부싱[B점 부싱(312), G점 부싱(322), A점 부싱(332) 등]의 구조는 통상의 차량용 현가암과 실질적으로 동일하거나 유사하게 구현될 수 있으므로, 본 명세서에서는 이에 대한 보다 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암(100)의 바디부(200)와 장착부(310, 320, 330)의 세부 구조는 도면에 도시된 구조로 한정되지 않고 차량용 현가암에 적용될 수 있는 다른 다양한 구조로 변형되어 형성될 수도 있고, 도면에 도시된 로워암 대신 어퍼암 등으로 변형되어 구현될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량용 현가암(100)에 구비되는 장착부(310, 320, 330) 가운데 하나 이상은 바디부(200)와 별도로 형성된 다음 바디부(200)에 결합되도록 구성될 수 있다.예컨대, 도 3 내지 도 9에 도시된 실시형태의 경우, 제1 장착부(310) 및 제2 장착부(320)는 후술하는 바와 같이 경량의 탄소계 소재를 열간성형해 바디부(200)를 형성하는 과정에서 바디부(200)의 일측에 일체로 형성되도록 구성되어 있으며, A점 부싱이 결합되는 제3 장착부(330)는 알루미늄 등의 경량의 금속 소재를 이용해 바디부(200)와 별도로 형성된 다음 바디부(200)의 일측에 형성된 결합부(210)에 결합되도록 구성되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제3 장착부(330)는 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이 일측에 부싱 등이 장착될 수 있는 관통구멍이 형성된 부싱 결합부(340)가 구비되고, 이러한 부싱 결합부(340)로부터 일측 방향으로 연장하여 제3 장착부(330)를 바디부(200)에 결합하는데 이용되는 체결부(350)가 구비된 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 부싱 결합부(340)는 중심부가 관통된 대략 링형상의 구조로 형성될 수 있으며, 체결부(350)는 하나 이상의 결합 플레이트[예컨대, 상부 플레이트(360) 및 하부 플레이트(370)]가 소정의 간격으로 이격되어 배치된 대략 ㄷ자 형상의 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제3 장착부(330)는 체결부(350)에 구비되는 결합 플레이트를 통해 바디부(200)의 결합부(210)에 면접촉하여 결합되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제3 장착부(330)는 체결부(350)를 구성하는 상부 플레이트(360)와 하부 플레이트(370) 사이에 형성된 공간으로 바디부(200)의 결합부(210)가 삽입되어 체결부(350)의 상하부 플레이트가 결합부(210)의 상하부면과 면접촉되어 결합되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제3 장착부(330)는 바디부(200)의 일측에 구비된 결합부(210)가 상부 플레이트(360)와 하부 플레이트(370) 사이로 슬라이딩 이동되어 삽입되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제3 장착부(330)는 제3 장착부(330)의 체결부(350) 및/또는 바디부(200)의 결합부(210)에 구비된 슬립방지부에 의해 안내되어 슬라이딩 이동하도록 구성될 수 있으며, 제3 장착부(330)가 바디부(200)의 결합부(210)에 결합된 이후에는 이러한 슬립방지부에 의해 결합부(210)에 결합된 체결부(350)에 의도치 않은 슬립(슬라이딩 이동 방향에 교차하는 방향으로의 슬립)이 발생하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전술한 슬립방지부는 제3 장착부(330)의 체결부(350)와 바디부(200)의 결합부(210)의 일측 또는 양측에 구비되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도면에 도시된 실시예에서는 제3 장착부(330)의 체결부(350)에 형성된 슬립방지부(380)가 바디부(200)의 결합부(210)에 형성된 대응 슬립방지부(220)와 상호작용해 체결부(350)와 결합부(210) 사이의 슬라이딩 이동 결합을 보조하면서 제3 장착부(300)가 바디부(200)에 결합된 이후에는 체결부(350)에 의도치 않은 슬립이 발생하는 것을 방지하도록 구성되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 슬립방지부는 제3 장착부(330)의 체결부(350)와 바디부(200)의 결합부(210) 사이의 상호 대향하는 면에 형성되도록 구성될 수 있으며, 바디부(200)의 결합부(210)와 제3 장착부(330)의 체결부(350) 사이의 슬라이딩 결합 방향을 따라 연장하는 돌출부 및 이러한 돌출부가 수용되는 리세스 등을 통해 형성되도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도면에 도시된 실시예의 경우에는, 결합부(210)의 상부면에 상측으로 돌출하여 형성되는 돌출부[상부 돌출부(222)]가 형성되고 이에 대응하는 상부 플레이트(360)의 하부면에 상부 돌출부(222)에 대응하는 형상으로 상측으로 함몰된 구조의 리세스[상부 리세스(382)]가 형성되어 상부 돌출부(222)와 상부 리세스(382) 사이의 결합에 의해 상부측 슬립방지부(제1 슬립방지부)를 형성하고, 하부 플레이트(370)의 상부면에 상측으로 돌출하여 형성되는 돌출부[하부 돌출부(384)]가 형성되고 이에 대응하는 결합부(210)의 하부면에 하부 돌출부(384)에 대응하는 형상으로 상측으로 함몰된 구조의 리세스[하부 리세스(224)]가 형성되어 하부측 슬립방지부(제2 슬립방지부)를 형성하도록 구성되어 있다.
이러한 구조에 의하면, 제3 장착부(330)를 바디부(220)에 결합할 때 일측 방향으로 연장하는 돌출부 및 이에 대응하는 리세스가 상호 결합되어 제3 장착부(330)의 체결부(350)가 슬립방지부의 연장방향을 따라 안내되면서 바디부(200)의 결합부(210)에 원활하게 슬라이딩 이동되어 결합될 수 있고, 결합 이후에는 대응하는 돌출부와 리세스 사이의 정합에 의해 슬라이딩 방향과 교차하는 방향으로의 슬립이 방지되어 장착부 근방에 안정적인 강성이 확보될 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전술한 제1 슬립방지부와 제2 슬립방지부는 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 체결부(350)가 슬라이딩 결합되는 방향에서 볼 때 체결부(350)의 결합 플레이트(상부 플레이트 및 하부 플레이트)에 수직한 방향으로 서로 중첩되어 위치하도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 제1 슬립방지부와 제2 슬립방지부를 서로 중첩되는 위치에 형성하게 되면, 도면에 도시된 실시형태와 같이 결합부(210)의 상부면에 돌출부를 형성하고 결합부(210)의 하부면에 리세스를 형성하더라도 체결부(350)가 장착되는 바디부(200)의 결합부(210)가 도 6에 도시된 바와 같이 전체적으로 균일한 두께로 형성될 수 있어 현가암의 구조적 안정성을 더욱 도모할 수 있게 된다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암(100)의 슬립방지부는 반드시 도면에 도시된 구조로 한정되어 형성되어야 하는 것은 아니고, 체결부(350)의 슬라이딩 이동을 안내하면서 슬라이딩 이동 방향과 교차하는 방향으로의 슬립을 방지하는 기능을 수행할 수 있으면 다른 다양한 형태로 변형되어 실시되어도 좋다. 예컨대, 슬립방지부는 결합부의 상부측 및 하부측 중 일측에만 형성되도록 구성되거나, 도면에 도시된 것과 반대 반향으로 돌출부 및 리세스가 형성되도록 구성되거나, 돌출부가 모두 바디부의 결합부에 형성되도록 구성되는 등 도면에 도시된 구조와 다른 형태로 변형되어 구현될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제3 장착부(330)의 체결부(350)와 바디부(200)의 결합부(210)에는 하나 이상의 체결부재(400)가 추가로 결합되어 제3 장착부(330)와 바디부(200) 사이의 체결력을 향상시키도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도면에 도시된 실시형태의 경우에는 제3 장착부(300)의 상부 플레이트(360) 및 하부 플레이트(370)에 체결홀(390)을 형성하고 결합부(210)의 대응위치에 대응하는 형상의 관통홀(230)을 형성해, 체결홀(390) 및 관통홀(230)을 통해 체결부재(400; 예컨대, 로킹핀)를 삽입함으로써 제3 장착부(330)와 바디부(200) 사이의 체결력을 향상시키도록 구성되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 체결부재(400)는 막대형상의 로킹핀이나 일측이 축방향으로 절결된 대략 C자형 구조의 스프링핀(spring pin) 등으로 형성될 수 있으며(도 4 참조), 제3 장착부(330)의 체결부(350)와 이러한 체결부가 장착되는 바디부(200)의 결합부(210) 사이에 대략 수직한 방향으로 압입되어 장착됨으로써 제3 장착부(330)와 바디부(200) 사이의 체결을 보조하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전술한 현가암의 바디부(200)와 이에 결합되는 제3 장착부[330; 부싱 결합부(340) 및 체결부(350))는 서로 다른 소재로 형성되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 바디부(200)는 경량의 탄소계 소재를 포함하는 제1 소재로 형성되고, 제3 장착부(330)는 제1 소재와 상이한 제2 소재(예컨대, 알루미늄 등의 경량의 금속 소재)로 형성되도록 구성될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암(100)은 경량의 소재를 이용해 현가암을 형성함으로써 통상의 차량용 현가암에 비해 경량화를 도모할 수 있으며, 이와 동시에 장착부와 바디부 사이의 구조 개선으로 인해 차량용 현가암에 요구되는 강성 요건을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.
앞서 설명한 실시예에서는 차체측 부재에 결합되는 제3 장착부(330)가 바디부(200)와 별도로 형성되어 바디부(200)에 형성된 결합부(210)를 통해 바디부(200)에 결합되는 구조의 실시형태를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암(100)을 설명하였으나, 전술한 바디부와 장착부 사이의 결합 구조는 제3 장착부(330) 대신 또는 제3 장착부(330)와 함께 제1 장착부(310)나 제2 장착부(320)에 구비되도록 구성될 수도 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암(100)은 현가암을 차륜측 부재 또는 차체측 부재에 연결하는데 이용되는 복수의 장착부(310, 320, 330) 가운데 하나 이상에 전술한 결합 구조가 구비되도록 형성될 수 있다.
예컨대, 도 9를 참조하면, 현가암(100)을 차륜측 부재 또는 차체측 부재에 연결하는데 이용되는 복수의 장착부(310, 320, 330)가 모두 전술한 실시형태의 제3 장착부(330)와 같은 방식으로 형성된 실시형태가 예시적으로 도시되어 있다.
즉, 도 9에 도시된 실시형태의 현가암(100)에서 제1 장착부(310), 제2 장착부(320) 및 제3 장착부(330)는 모두 바디부(200)와 별도로 형성된 다음 바디부(200)의 결합부(210; 210a, 210b, 210c)에 결합되도록 구성되어 있으며, 제1 장착부(310), 제2 장착부(320) 및 제3 장착부(330)는 각각 부싱 결합부(340) 및 결합 플레이트를 포함하는 장착부(350)를 구비해 결합 플레이트를 통해 바디부(200)의 결합부(210)에 면접촉하여 결합되도록 구성되어 있으며, 장착부(350)와 결합부(210) 사이에는 슬립방지부가 구비되도록 구성되어 있다.
도 9에 도시된 실시형태에서 제1 장착부(310), 제2 장착부(320) 및 제3 장착부(330) 및 이러한 장착부가 결합되는 결합부(210)의 구조는 전술한 실시형태와 실질적으로 동일하거나 유사한 방식으로 형성될 수 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
다만, 도 9에 도시된 실시형태에서 제3 장착부(330)는 결합부(210) 및 체결부(350)에 구비되는 슬립방지부가 제3 장착부(330)의 부싱 결합부(340)로부터 체결부(350)가 연장되는 방향과 대략 평행한 방향을 따라 형성되도록 구성되어 있는데 반해, 제1 장착부(310) 및 제2 장착부(320)와 이들이 결합되는 결합부(210)에 구비되는 슬립방지부는 부싱 결합부(340)로부터 체결부(350)가 연장되는 방향에 대략 수직한 방향을 따라 형성되도록 구성되어 있다는 점에서 차이가 있다.
그러나, 도 9에 도시된 실시형태에서는 장착부 근방에 주로 인가되는 하중 방향을 고려해 슬립방지부의 구조를 전술한 바와 같이 형성하고 있으나, 슬립방지부의 형성 방향 및 구조는 현가암의 구체적인 설계 요건에 따라 통상의 기술자가 적절히 변형하여 형성하는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차랑용 현가암의 제조방법
이하에서는, 도 10 내지 도 15를 이용해 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암(100)의 제조방법을 예시적으로 설명한다. 후술하는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암의 제조방법은 제조하고자 하는 차량용 현가암의 형상에 대응하는 형상을 갖는 프리폼을 미리 형성한 다음, 이러한 프리폼을 열간성형해 현가암을 형성함으로써, 경량이며 높은 강성을 갖는 차량용 현가암을 신속하고 용이하게 제조할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이하에서 설명하는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암의 제조방법은 복수의 공정 단계들이 순차적인 순서로 설명되어 있으나, 이러한 공정 단계들은 반드시 이하에서 설명된 순서대로 수행되어야만 하는 것은 아니고, 일부 공정 단계의 순서가 변경되거나 일부의 단계들이 생략/추가되거나 일부의 단계들이 동시에 수행되도록 변형되어 실시될 수도 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암의 제조방법은 차량용 현가암 형성을 위한 예비 성형체가 되는 프리폼(100a)을 형성하는 프리폼 형성 단계(S100)와, 프리폼 형성 단계를 통해 형성된 프리폼을 열간성형해 차량용 현가암 형성을 위한 본성형체를 형성하는 본성형체 형성 단계(S200)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암의 제조방법에 있어서, 프리폼 형성 단계(S100)는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암을 형성하기 위한 예비 성형체(프리폼; preform)를 형성하는 단계로, 도 12에 도시된 바와 같이 프리폼 형상에 대응되는 형상의 리세스를 포함하는 프리폼 금형을 준비하는 프리폼 금형 준비 단계(S110)와, 프리폼 금형의 리세스 내에 경량의 탄소계 소재 등을 투입하여 충진하는 소재 충진 단계(S130)와, 프리폼 금형의 리세스 내에 충진된 소재를 성형해 프리폼을 형성하는 프리폼 성형 단계(S140)와, 성형된 프리폼을 프리폼 금형으로부터 분리하는 프리폼 탈형 단계(S150)를 포함하여 구성될 수 있으며, 보다 생산성 있는 제조를 위해 소재 충진 단계(S130) 이전에 프리폼 금형의 리세스 내에 부싱을 삽입해 위치시키는 부싱 삽입 단계(S120)를 더 포함하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리폼(100a)은 제조하고자 하는 차량용 현가암의 본성형체와 전체적으로 유사한 형상으로 형성될 수 있으며, 현가암의 바디부에 수직한 방향에서 볼 때[예컨대, 도 11의 (a)에 도시된 방향; 즉, 현가암 제조시 금형의 가압 방향] 본성형체의 외형으로부터 미리 정해진 소정의 치수만큼 내측으로 옵셋된 형상으로 형성되도록 구성될 수 있다.
예컨대, 프리폼은 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이 외주연이 현가암 본성형체의 외주연에 대해 미리 정해진 치수만큼 내측으로 옵셋되어 본성형체의 외주연 보다 작은 치수를 갖도록 형성되고, 내부에 형성되는 관통구멍(240a) 등의 부분은 본성형체에 형성되는 관통구멍(240)에 비해 미리 정해진 치수만큼 내측으로 옵셋되어 보다 큰 크기의 구멍으로 형성되도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 현가암 본성형체의 외형으로부터 소정의 치수만큼 내측으로 옵셋된 형상으로 프리폼을 형성하게 되면, 본성형체 형성을 위해 프리폼을 본성형체 금형 내에 삽입할 때 프리폼이 간섭 없이 본성형체 금형 내로 원활하게 삽입될 수 있고, 이로 인해 현가암 제조 공정이 보다 신속하고 용이하게 수행될 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리폼과 본성형체 금형 사이의 간섭을 최소화하면서 안정적으로 차량용 현가암을 제조할 수 있도록 프리폼(100a)은 본성형체(100)의 외형으로부터 내측으로 1mm 내지 3mm 옵셋된 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리폼 금형 준비 단계(110)에서는 프리폼 형성을 위한 프리폼 금형이 준비된다. 도 13에 도시된 바와 같이, 프리폼 금형은 프리폼 형상에 대응하는 형상의 리세스(515)를 포함하는 하부 프리폼 금형(510)과 이를 가압하는 상부 프리폼 금형(520)을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하부 프리폼 금형(510)에 구비되는 리세스(515)는 프리폼(100a)의 외주연에 대응되는 형상의 외주연을 갖도록 형성될 수 있으며, 중심부에는 프리폼(100a)의 중심부에 구비되는 관통구멍(240a)을 형성하기 위해 상부 방향으로 돌출된 돌기부가 구비되도록 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암의 제조방법에서 프리폼은 제조하고자 하는 차량용 현가암의 본성형체에 비해 소정의 치수만큼 내측으로 옵셋된 구조로 형성되기 때문에, 하부 프리폼 금형(510)에 구비되는 리세스(515)는 외주연은 본성형체의 외주연보다 작은 크기로 형성되고 관통구멍 형성을 위한 돌기부 등은 본성형체에 구비되는 관통구멍보다 큰 크기로 형성되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 부싱 삽입 단계(S120)에서는 차량용 현가암에 결합되는 부싱 중 일부 또는 전부[예컨대, 차륜측 부재에 연결되는 제1 장착부(310)에 결합되는 B점 부싱(312), 차체측 부재에 연결되는 제2 장착부(320)에 결합되는 G점 부싱(322) 등]를 금형 내의 소정의 위치에 삽입해 위치시키게 된다. 이와 같이, 차량용 현가암에 구비되는 부싱의 전부 또는 일부를 프리폼 금형에 형성된 리세스 내에 장착한 상태로 프리폼을 형성하게 되면, 부싱이 일체로 결합된 상태로 프리폼이 형성되게 되어 현가암 제조의 생산성이 더욱 향상될 수 있게 된다.
다만, 부싱 삽입 단계(S120)는 본 발명의 일 실시예에 따른 현가암 제조방법에 반드시 포함되어야 하는 것은 아니며, 부싱 삽입 단계(S120)를 생략하고 본 발명의 일 실시예에 따른 현가암 제조방법을 실시하는 것도 프리폼 형성 단계(S100) 대신 본성형체 형성 단계에서[S200; 구체적으로는, 프리폼 삽입 단계(S220) 이전에] 수행되도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 소재 충진 단계(S130)에서는 하부 프리픔 금형(510)에 구비된 리세스(515) 내로 프리폼 성형을 위한 카본칩(C; carbon chip) 등의 소재가 채워질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 카본칩(C)은 예컨대 소정의 크기의 칩 형상으로 절단된 탄소계 소재를 의미할 수 있으며, 카본칩(C)은 약 10mm 내지 150mm의 길이 및 약 3mm 내지 20mm의 폭을 갖는 칩 형상의 소재로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 소재 충진 단계(S130)에서는 제조하고자 하는 차량용 현가암의 본성형체를 형성하는데 필요한 양과 동일한 양만큼의 소재가 프리폼 금형의 리세스(515) 내로 충진되도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 제조하고자 하는 차량용 현가암의 본성형체의 형성에 요구되는 소재와 동일한 양의 소재(예컨대, 카본칩 등의 탄소계 소재)를 이용해 프리폼을 형성하게 되면, 후속하는 본성형체 형성 단계에서 금형 내에 추가로 소재를 투입할 필요가 없어지게 되어, 차량용 현가암의 제조공정이 보다 단순해지고 생산성이 크게 향상될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암의 제조방법에서 이용되는 프리폼(100a)은 제조하고자 하는 현가암의 본성형체(100)에 비해 내측으로 옵셋된 형상으로 형성됨에도 불구하고 본성형체 형성에 요구되는 양과 동일한 양의 소재를 이용해 형성되도록 구성되어 있는바, 프리폼(100a)은 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 제조하고자 하는 본성형체(100)의 두께보다 미리 정해진 소정의 치수만큼 두꺼운 구조로 형성될 수 있게 된다(금형의 가압방향을 따라 보다 두껍게 형성됨). 예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리폼은 본성형체에 비해 1mm 내지 3mm만큼 두껍게 형성되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리폼 성형 단계(S140)에서는 프리폼 금형에 충진된 소재를 소정의 온도 및 압력에서 성형해 프리폼(100a)을 형성하도록 구성될 수 있으며, 프리폼 성형이 완료되면 완성된 프리폼을 프리폼 금형으로부터 분리하는 프리폼 탈형 단계(S150)가 수행될 수 있다.
한편, 전술한 단계를 통해 프리폼 성형이 완료되면, 이를 이용해 차량용 현가암의 본성형체를 형성하는 본성형체 형성 단계(S200)가 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본성형체 형성 단계(S200)는 도 14에 도시된 바와 같이 제조하고자 하는 현가암의 본성형체에 대응되는 형상의 리세스를 포함하는 본성형체 금형을 준비하는 본성형체 금형 준비 단계(S210)와, 본성형체 금형의 리세스 내에 프리폼을 삽입해 장착하는 프리폼 삽입 단계(S220)와, 본성형체 금형의 리세스 내에 삽입된 프리폼을 열간성형해 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 현가암 제조를 위한 본성형체를 형성하는 열간성형 단계(S230)와, 열간성형된 본성형체를 본성형체 금형으로부터 분리하는 본성형체 탈형 단계(S240)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본성형체 금형 준비 단계(S210)에서는 제조하고자 하는 차량용 현가암의 본성형체에 대응하는 형상의 리세스를 갖는 본성형체 금형이 준비될 수 있다. 예컨대, 본성형체 금형은 전술한 프리폼 금형과 유사하게 하부 본성형체 금형(530) 및 상부 본성형체 금형(540)을 포함하여 구성될 수 있으며, 하부 본성형체 금형(530)에는 제조하고자 하는 본성형체에 대응되는 형상을 갖는 리세스(535)가 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하부 본성형체 금형(530)에 구비되는 리세스(535)는 도 15에 도시된 바와 같이 제조하고자 하는 차량용 현가암의 본성형체에 대응되는 형상의 외주연을 갖으며, 내부에 본성형체에 구비되는 관통구멍 등을 형성하기 위한 하나 이상의 돌기부가 돌출되어 형성된 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프리폼 삽입 단계(S220)에서는 프리폼 형성 단계(100)를 통해 형성된 프리폼(100a)을 본성형체 금형에 형성된 리세스(535) 내로 삽입해 장착하도록 구성된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 프리폼은 전술한 바와 같이 본성형체에 비해 미리 정해진 치수만큼 내측으로 옵셋된 구조의 형상을 갖도록 형성되므로, 본성형체에 대응하는 형상으로 형성된 본성형체 금형의 리세스(535) 내로 용이하게 삽입될 수 있게 된다. 예컨대, 프리폼의 외주연은 본성형체 금형에 구비되는 리세스(535)의 외주연보다 작은 크기로 형성되며, 프리폼의 중심부에 형성된 관통구멍은 본성형체 금형의 리세스(535)에 구비된 돌기부보다 큰 크기로 형성되어, 프리폼은 간섭없이 본성형체 금형의 리세스(535) 내로 용이하게 삽입될 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 열간 성형 단계(S230)에서는 본성형체 금형 내에 삽입된 프리폼을 소정의 온도 및 압력으로(예컨대, 고온 고압의 조건에서) 열간성형하도록 구성될 수 있으며, 열간성형이 완료되면 열간성형된 본성형체를 본성형체 금형으로부터 분리하는 본성형체 탈형 단계(S240)가 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 탈형된 본성형체는 제조하고자 하는 차량용 현가암의 최종 형상으로 형성될 수 있도록 필요에 따라 트리밍이나 기계가공 등과 같은 후속 가공을 수행하는 후가공 단계(S250)가 추가로 수행될 수 있다.
이와 같이, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 따라 차량용 현가암(100)을 형성하게 되면, 경량화를 위해 카본칩 등의 탄소계 소재를 이용해 차량용 현가암을 형성할 때 러프한 형상으로 예비 성형체인 프리폼을 형성하는 단계에서만 카본칩 등의 탄소계 소재를 충진하는 소재 투입 공정이 수행되고, 차량용 현가암의 최종 성형품을 형성하는 본성형 단계에서는 긴 공정시간이 소요되는 소재 투입 공정이 생략될 수 있어, 차량용 현가암의 생산성이 크게 향상될 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 제조방법은 전체적으로 차량용 현가암의 최종 형상에 대략적으로 대응되는 형상을 갖는 하나의 프리폼을 이용해 차량용 현가암을 열간성형하여 형성할 수 있도록 구성되어 있기 때문에, 차량용 현가암이 전체적으로 균일한 강성을 갖도록 형성될 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 제조방법은 예비 성형체가 되는 프리폼이 본성형체에 대응되는 형상으로 형성되면서 본성형체의 외형으로부터 소정의 범위만큼 내측으로 옵셋된 형상으로 형성되도록 구성되어 있어, 본성형체 형성을 위해 프리폼을 본성형체 금형 내로 삽입할 때 프리폼과 본성형체 금형 사이의 간섭을 최소화할 수 있고, 이로 인해 현가암 제조 공정이 보다 신속하고 용이하게 수행될 수 있게 된다.
한편, 앞서 설명한 도 3 내지 도 8에 도시된 실시형태와 같이 장착부의 일부[예컨대, 도 3 내지 도 8에 도시된 실시형태의 제3 장착부(330)]가 현가암의 바디부와 별도로 형성된 다음 현가암의 바디부에 결합되도록 구성된 경우에는, 제조하고자 하는 현가암의 본성형체 형성 단계(S200) 이후에 별도로 형성된 장착부를 현가암의 바디부(200)에 결합하는 장착부 결합 단계(S300)가 추가로 포함될 수 있다.
이 때, 현가암의 바디부를 형성하는 본성형체는 앞서 설명한 바와 같이 바디부의 일측에 장착부[예컨대, 도 3 내지 도 8에 도시된 실시형태의 장착부(330)]가 결합되는 결합부(210)를 구비하도록 구성될 수 있으며, 이러한 장착부[예컨대, 도 3 내지 도 8에 도시된 실시형태의 제3 장착부(330)]는 결합부(210)에 슬라이딩 이동하여 결합되도록 구성될 수 있다.
한편, 이러한 장착부[예컨대, 도 3 내지 도 8에 도시된 실시형태의 제3 장착부(330)]와 결합부(210) 사이에는 전술한 바와 같이 장착부와 결합부 사이의 슬라이딩 이동 결합을 보조하며 슬라이딩 이동 방향과 교차하는 방향으로의 슬립을 방지하도록 구성된 슬립방지부(예컨대, 슬라이딩 이동 방향으로 연장하는 돌출부 및 리세스)를 구비하도록 구성될 수 있으며, 이러한 방식으로 상호 결합된 장착부와 결합부 사이에는 로킹핀 등의 체결부재(400)가 체결되어 장착부의 안정적인 결합을 보조하도록 구성될 수 있다.
이러한 장착부 및 차량용 현가암의 구조는 앞서 설명한 실시형태와 동일하거나 유사한 방식으로 구현될 수 있는바, 이에 대한 보다 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
다만, 현가암을 차륜측 부재 또는 차체측 부재에 연결하는데 이용되는 복수의 장착부가 모두 바디부와 일체로 형성되는 경우에는 전술한 장착부 결합 단계(S300)가 생략될 수 있다.
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 아니 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 이 청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (15)

  1. 차량용 현가암(100)을 제조하기 위한 방법이며,
    차량용 현가암 형성을 위한 예비 성형체가 되는 프리폼을 형성하는 프리폼 형성 단계와,
    상기 프리폼을 열간성형해 차량용 현가암 형성을 위한 본성형체를 형성하는 본성형체 형성 단계를 포함하고,
    상기 프리폼 형성 단계에서 형성되는 프리폼은 상기 본성형체의 형상에 대응되는 형상으로 형성되며, 상기 본성형체의 외형으로부터 미리 정해진 치수만큼 내측으로 옵셋된 형상으로 형성되는,
    차량용 현가암의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프리폼 형성 단계에서 형성되는 프리폼은 상기 본성형체의 외형으로부터 1mm 내지 3mm만큼 내측으로 옵셋된 형상으로 형성되는,
    차량용 현가암의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 프리폼 형성 단계에서 형성되는 프리폼은 상기 본성형체에 비해 미리 정해진 치수만큼 두껍게 형성되는,
    차량용 현가암의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프리폼 형성 단계에서 형성되는 프리폼은 상기 본성형체에 비해 1mm 내지 3mm만큼 두껍게 형성되는,
    차량용 현가암의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프리폼 형성 단계는,
    프리폼 형상에 대응되는 형상의 리세스를 포함하는 프리폼 금형을 준비하는 프리폼 금형 준비 단계와,
    프리폼 금형의 리세스 내에 프리폼 형성을 위한 소재를 충진하는 소재 충진 단계와,
    프리폼 금형의 리세스 내에 충진된 소재를 성형해 프리폼을 형성하는 프리폼 성형 단계와,
    성형된 프리폼을 프리폼 금형으로부터 분리하는 프리폼 탈형 단계를 포함하는,
    차량용 현가암의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 소재 충진 단계에서는 본성형체 형성에 필요한 양과 동일한 양의 소재가 프리폼 금형의 리세스 내에 충진되도록 구성되는,
    차량용 현가암의 제조방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 소재 충진 단계에서 프리폼 형성을 위해 프리폼 금형의 리세스 내에 충진되는 소재는 카본칩(carbon chip) 소재인,
    차량용 현가암의 제조방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 본성형체 형성 단계는,
    본성형체에 대응되는 형상의 리세스를 포함하는 본성형체 금형을 준비하는 본성형체 금형 준비 단계와,
    본성형체 금형의 리세스 내에 프리폼을 삽입하는 프리폼 삽입 단계와,
    본성형체 금형의 리세스 내에 삽입된 프리폼을 열간성형해 본성형체를 형성하는 열간성형 단계와,
    열간성형된 본성형체를 본성형체 금형으로부터 분리하는 본성형체 탈형 단계를 포함하는,
    차량용 현가암의 제조방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 본성형체는 현가암의 몸체를 형성하는 바디부에 현가암을 차륜측 부재 또는 차체측 부재에 연결하는데 이용되는 복수의 장착부 가운데 하나 이상이 일체로 형성된 구조로 형성되는,
    차량용 현가암의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 본성형체의 바디부와 일체로 형성되지 않은 장착부를 바디부에 결합하는 장착부 결합 단계가 더 포함되는,
    차량용 현가암의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 본성형체의 바디부에 일체로 형성되지 않은 장착부는 부싱 결합부와 상기 부싱 결합부로부터 일측으로 연장하여 형성된 체결부를 포함하도록 구성되어, 상기 체결부가 상기 본성형체의 바디부에 구비된 결합부에 면접촉하여 결합되도록 구성되는,
    차량용 현가암의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 체결부와 상기 결합부 사이에는 결합부에 대한 체결부의 슬립을 방지하는 슬립방지부가 구비되는,
    차량용 현가암의 제조방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 부싱 결합부와 상기 체결부를 포함하는 장착부는 금속 소재로 형성되는,
    차량용 현가암의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 부싱 결합부와 상기 체결부를 포함하는 장착부는 알루미늄 소재로 형성되는,
    차량용 현가암의 제조방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 본성형체 형성 단계 이후에 본성형체에 필요한 후속 가공을 수행하는 후가공 단계가 더 포함되는,
    차량용 현가암의 제조방법.
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