KR101313891B1 - 차량용 현가장치의 일체형 베이스 쉘 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쇽업소버의 베이스 쉘을 경량화 소재를 이용하여 일체로 제작함으로써 중량이 가볍고 제조과정이 간단한 일체형 베이스 쉘 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 원통형 베이스 쉘과, 이 베이스 쉘의 내부에 수용되어 상하로 이동하면서 감쇠력을 발생하는 피스톤 밸브와, 일단이 피스톤 밸브에 연결되고 타단이 베이스 쉘의 외측으로 연장된 피스톤 로드를 포함하는 쇽업소버의 베이스 쉘로서, 원통형의 튜브와; 상기 튜브를 둘러싸는 카트리지와; 상기 카트리지의 하부에 형성되어 차륜측에 고정되는 하부 연결수단; 을 포함하며, 상기 카트리지와 상기 하부 연결수단은 경량화 소재를 이용하여 일체로 제작되는 것을 특징으로 하는 일체형 베이스 쉘 및 그 제조방법이 제공된다.

Description

차량용 현가장치의 일체형 베이스 쉘 및 그 제조방법 {BASE SHELL OF A SUSPENSION FOR A VEHICLE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE BASE SHELL}

본 발명은 차량용 현가장치에 포함된 쇽업소버의 베이스 쉘 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 쇽업소버의 베이스 쉘을 경량화 소재를 이용하여 일체로 제작함으로써 중량이 가볍고 제조과정이 간단한 일체형 베이스 쉘 및 그 제조방법에 관한 것이다.

차량용 현가장치는, 차량 주행 중에 노면으로부터 전달되는 진동 및 충격 에너지를 흡수하도록 차체측과 차륜측 사이에 제공되어, 차체의 손상을 억제하고, 차량의 승차감을 향상시키는 등의 역할을 한다.

이를 위해 차량용 현가장치는, 노면에서 받는 충격을 완화하는 코일 스프링과, 코일 스프링의 자유 진동을 억제하여 승차감을 좋게 하는 쇽업소버 등을 포함한다. 코일 스프링과 쇽업소버는 상호 보완 작용을 통하여 더욱 향상된 승차감을 차량 탑승자에게 제공한다.

보다 구체적으로, 코일 스프링은 노면의 굴곡에 의해 차체가 상하로 크게 진동할 때 그 진동으로부터 야기되는 충격을 흡수하고, 쇽업소버는 코일 스프링의 진동을 멈추게 하는 저항을 코일 스프링에 제공한다.

쇽업소버는, 원통형상의 베이스 쉘(base shell)과, 이 베이스 쉘의 내부에 수용되어 상하로 이동하면서 감쇠력을 발생하는 피스톤 밸브와, 일단이 피스톤 밸브에 연결되고 타단이 베이스 쉘의 외측으로 연장된 피스톤 로드를 포함한다.

베이스 쉘의 상부에는 피스톤 로드를 위한 관통구멍이 형성된 리테이너와, 이 리테이너 상에 설치되는 오일 씰(oil seal)과, 이 오일 씰을 보호하는 상부 캡 등이 설치되어, 이 베이스 쉘의 상부 개구를 폐쇄한다. 베이스 쉘의 하부에는 하부 캡이 용접 등에 의해 장착됨으로써 이 베이스 쉘의 하부 개구를 폐쇄한다.

쇽업소버는 통상 피스톤 로드의 상단이 차체측에 고정되고 베이스 쉘의 하단이 차륜측에 고정됨으로써 차체와 차륜 사이에 연결된다. 이를 위해 피스톤 로드의 상단에는 차체측과 연결되기 위한 상부 연결수단이 구비되고, 베이스 쉘의 하단에는 차륜측과 연결될 수 있도록 하부 연결수단이 구비된다.

그런데, 현재 양산에 적용중인 쇽업소버의 베이스 쉘은 금속 재질로 만들어져 중량이 크다는 문제가 있었다.

한편, 통상 쇽업소버의 하단에 설치되는 하부 연결수단으로서는 차륜과의 결합을 위한 너클 브래킷 혹은 하부 아이(eye) 등을 들 수 있는데, 이들 너클 브래킷이나 하부 아이는 별도의 부품으로 만들어진 후 용접 등의 공정을 거쳐 베이스 쉘에 부착된다. 또한 코일 스프링이 안착되는 스프링 시트 등의 부품들도 모두 용접 등의 공정을 거쳐 베이스 쉘에 부착된다.

그에 따라 종래의 베이스 쉘을 제작하기 위해서는 재료비 및 가공비가 증가하고 용접 등 조립작업이 번거로운 문제점이 있었다.

이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 쇽업소버의 베이스 쉘을 경량화 소재를 이용하여 일체로 제작함으로써 중량이 가볍고 제조과정이 간단한 일체형 베이스 쉘 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 원통형 베이스 쉘과, 이 베이스 쉘의 내부에 수용되어 상하로 이동하면서 감쇠력을 발생하는 피스톤 밸브와, 일단이 피스톤 밸브에 연결되고 타단이 베이스 쉘의 외측으로 연장된 피스톤 로드를 포함하는 쇽업소버의 베이스 쉘로서, 원통형의 튜브와; 상기 튜브를 둘러싸는 카트리지와; 상기 카트리지의 하부에 형성되어 차륜측에 고정되는 하부 연결수단; 을 포함하며, 상기 카트리지와 상기 하부 연결수단은 경량화 소재를 이용하여 일체로 제작되는 것을 특징으로 하는 일체형 베이스 쉘이 제공된다.

상기 카트리지와 상기 하부 연결수단의 외측에는 강도보강을 위한 보강부재가 일체로 형성되며, 상기 보강부재는, 상기 너클 브래킷으로부터 방사상으로 연장하는 복수개의 방사상 보강부와, 이들 방사상 보강부를 서로 연결하면서 상기 카트리지 및 상기 너클 브래킷을 감싸도록 형성되는 외주 보강부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 일체형 베이스 쉘은, 상기 카트리지의 상부 외주에 일체로 형성되어 코일 스프링의 하단이 안착되는 스프링 시트를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 튜브는 알루미늄 재질로 만들어지고 상기 카트리지 및 상기 하부 연결수단은 경량화 소재인 탄소섬유 강화 폴리머로 만들어지며, 상기 튜브와 상기 카트리지 사이의 결합력을 향상시킬 수 있도록 상기 튜브의 표면에 대해서는 널링 처리 및 경질 아노다이징 처리 중 적어도 하나의 처리가 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 원통형 베이스 쉘과, 이 베이스 쉘의 내부에 수용되어 상하로 이동하면서 감쇠력을 발생하는 피스톤 밸브와, 일단이 피스톤 밸브에 연결되고 타단이 베이스 쉘의 외측으로 연장된 피스톤 로드를 포함하는 쇽업소버의 베이스 쉘을 제조하기 위한 제조방법으로서, 프리프레그를 소정의 크기 및 형태로 재단하는 단계와; 재단한 프리프레그를 제조하고자 하는 베이스 쉘의 형태대로 적층 및 배열하여 프리 포밍(pre-forming)하는 단계(S20)와; 프리 포밍된 반제품을 금형 내에 넣고 온도 및 압력을 상승시킴으로써 일체로 성형하는 단계(S30)와; 성형이 완료된 반제품을 금형으로부터 꺼내어 냉각시키는 단계(S40); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 베이스 쉘의 제조방법이 제공된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 쇽업소버의 베이스 쉘을 경량화 소재를 이용하여 일체로 제작한 일체형 베이스 쉘 및 그 제조방법이 제공될 수 있다.

그에 따라 본 발명에 따른 일체형 베이스 쉘에 의하면, 중량이 가벼워 취급이 용이하고 제조과정이 간단하여 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 일체형 베이스 쉘의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 일체형 베이스 쉘의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 일체형 베이스 쉘 및 그 제조방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 일체형 베이스 쉘은, 경량의 금속소재인 알루미늄 재질로 만들어진 원통형의 튜브(1)와, 이 튜브(1)를 둘러싸는 카트리지(3)와, 이 카트리지(3)의 상부 외주에 일체로 형성되어 코일 스프링(도시생략)의 하단이 안착되는 스프링 시트(5)와, 이 카트리지(3)의 하부에 일체로 형성되어 차륜측에 고정되는 하부 연결수단으로서의 너클 브래킷(7)을 포함한다.

카트리지(3)와 너클 브래킷(7)의 외측에는 강도보강을 위한 보강부재(9)가 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 보강부재(9)는, 차륜측에 고정되는 대략 원형의 너클 브래킷(7)으로부터 방사상으로 연장하는 복수개의 방사상 보강부(9a)와, 이들 방사상 보강부(9a)를 서로 연결하면서 카트리지(3) 및 너클 브래킷(7)을 감싸도록 형성되는 외주 보강부(9b)를 포함할 수 있다.

튜브(1)와 카트리지(3) 사이의 결합력을 향상시킬 수 있도록 튜브(1)의 표면에 대해서는 널링 처리가 실시될 수 있다. 또한, 튜브(1)와 카트리지(3) 사이의 결합력을 향상시킬 수 있도록 튜브(1)의 표면에 경질 아노다이징 처리가 실시될 수 있다. 널링 처리와 경질 아노다이징 처리는 2가지의 처리가 모두 이루어질 수도 있고 그중 어느 하나의 처리만이 이루어질 수도 있다.

널링(knurling)이란 공구나 계기류 등에서 손가락 등으로 잡는 부분이 미끄러지지 않도록 가로 또는 경사지게 톱니 모양을 붙이는 공작법을 의미한다. 아노다이징(anodizing)이란 금속 재질의 표면을 의도적으로 산화·부식 시켜 생긴 산화막 자체가 외부의 영향으로부터 제품을 보호하는 역할을 하게 하고 그 다공성 표면 위에 착색도 가능하게 하는 표면 처리법을 의미한다. 표면이 거칠어짐에 따라 결합력의 향상이 가능하다.

튜브(1) 내에는 피스톤 로드 및 피스톤 밸브 등이 삽입되어 조립됨으로써 쇽업소버가 만들어지게 된다. 본 발명에 따른 베이스 쉘을 이용한 쇽업소버의 조립 과정은 종래와 마찬가지이므로 상세한 설명은 생략한다.

본 실시형태에 있어서 너클 브래킷(7)은 더욱 정확하게는 차량 조향축의 볼베어링과 연결되는 부분이지만, 일반적으로 베이스 쉘을 차륜측에 연결하는 부분이라는 의미로 너클 브래킷이라는 용어를 사용한다. 너클 브래킷(7)은 베이스 쉘이 고정될 차륜측 부분의 형상에 따라 다양한 형태를 가질 수 있으며 도 1에 도시된 형태로 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 보강부재(9)의 형태와 방사상 보강부(9a)의 개수 등도 도 1에 도시된 것으로 한정되는 것은 아니다.

카트리지(3), 스프링 시트(5), 너클 브래킷(7) 및 보강부재(9)는 경량화 소재인 탄소섬유 강화 폴리머(Carbon Fiber Reinforced Polymer; 이하 CFRP)에 의해 모두 일체로 성형된다. 이와 같이 본 발명의 일체형 베이스 쉘에 따르면, 대부분이 경량화 소재인 CRFP에 의해 이루어지며 금속 소재인 튜브(1)도 경량인 알루미늄으로 만들어지기 때문에, 종래에 비해 중량이 현저하게 감소될 수 있다.

또한, 본 발명의 일체형 베이스 쉘에 따르면, 강도보강을 위한 보강부재(9)가 일체로 성형되기 때문에 강도가 저하됨 없이 중량의 절감이 가능하게 된다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 일체형 베이스 쉘의 제조방법을 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 일체형 베이스 쉘의 제조방법은, 저온 상태로 보관되어 있는 수지 침투 가공재, 즉 프리프레그(pre-preg)를 소정의 크기 및 형태로 재단하는 단계(S10)와, 재단한 프리프레그를 베이스 쉘의 형태대로 적층 및 배열하여 프리 포밍(pre-forming)하는 단계(S20)와, 프리 포밍된 반제품을 금형 내에 넣고 온도 및 압력을 상승시킴으로써 성형하는 단계(S30)와, 성형이 완료된 반제품을 금형으로부터 꺼내어 냉각시키는 단계(S40)와, 냉각이 완료된 반제품의 버(burr)를 제거하거나 표면 연마 등을 실시하는 사상 및 가공 단계(S50)와, 최종적으로 반제품에 도장을 실시하여 제조과정을 종료하는 도장 단계(S60)를 포함한다.

이와 같이 본 발명에 따른 일체형 베이스 쉘의 제조방법에 의하면, 중량이 가벼운 경량와 소재인 프리프레그를 베이스 쉘의 형태대로 재단 및 배열하여 금형에서 일체로 성형함으로써 베이스 쉘을 제조할 수 있으므로, 복수개의 부품을 각각 제조한 후 조립하는 것에 비해 취급이 용이하고 제조과정이 간단하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명을 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

1 : 튜브 3 : 카트리지
5 : 스프링 시트 7 : 너클 브래킷
9 : 보강부재 9a : 방사상 보강부
9b : 외주 보강부

Claims (5)

1. 원통형 베이스 쉘과, 이 베이스 쉘의 내부에 수용되어 상하로 이동하면서 감쇠력을 발생하는 피스톤 밸브와, 일단이 피스톤 밸브에 연결되고 타단이 베이스 쉘의 외측으로 연장된 피스톤 로드를 포함하는 쇽업소버의 베이스 쉘로서,
   원통형의 튜브(1)와;
   상기 튜브를 둘러싸는 카트리지(3)와;
   상기 카트리지의 하부에 형성되어 차륜측에 고정되는 하부 연결수단(7); 을 포함하며,
   상기 카트리지와 상기 하부 연결수단은 경량화 소재를 이용하여 일체로 제작되며,
   상기 카트리지와 상기 하부 연결수단의 외측에는 강도보강을 위한 보강부재(9)가 일체로 형성되며, 상기 보강부재는, 상기 하부 연결수단(7)으로부터 방사상으로 연장하는 복수개의 방사상 보강부(9a)와, 이들 방사상 보강부를 서로 연결하면서 상기 카트리지 및 상기 하부 연결수단을 감싸도록 형성되는 외주 보강부(9b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 베이스 쉘.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 카트리지의 상부 외주에 일체로 형성되어 코일 스프링의 하단이 안착되는 스프링 시트(5)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 베이스 쉘.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 튜브(1)는 알루미늄 재질로 만들어지고 상기 카트리지(3) 및 상기 하부 연결수단(7)은 경량화 소재인 탄소섬유 강화 폴리머로 만들어지며,
   상기 튜브와 상기 카트리지 사이의 결합력을 향상시킬 수 있도록 상기 튜브의 표면에 대해서는 널링 처리 및 경질 아노다이징 처리 중 적어도 하나의 처리가 이루어지는 것을 특징으로 하는 일체형 베이스 쉘.
5. 삭제

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