KR20030078367A

KR20030078367A - 스테인레스 강판 성형물로 된 표면층을 가진 자동차용알루미늄 합금 휠 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20030078367A
Application number: KR1020020017371A
Authority: KR
Inventors: 이재웅
Original assignee: 이소영
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-08

Abstract

본 발명은 스테인레스 강판 성형물로 된 표면층을 가진 자동차용 알루미늄 합금 휠 및 그 제조방법에 관한 것으로 자동차용 알루미늄 합금 휠에서 외관으로 표출되는 휠의 일측 표면인 림, 허브, 림지지대, 구멍의 표면이 감싸지게 프레스공법으로 가공된 스테인레스 강판 성형물을 구비하되, 용융 알루미늄 합금과 접합되는 부분인 스테인레스 강판 성형물의 접합면을 샌딩이나 브러싱으로 표면을 거칠게 처리하여 접합성을 우수하게 하고, 휠의 림지지대 부분에 위치되는 스테인레스 강판 성형물의 접합면에는 주조시 용융 알루미늄 합금에 매몰시키기 위한 요철형 지지못을 용접 고정한 스테인레스 강판 성형물을 금형장치의 하부 금형 바닥면에 삽입한 다음 좌,우측부 금형과 상부 금형을 조립한 후 다이 캐스팅 공법에 의하여 자동차용 알루미늄제 휠의 표면에 스테인레스 강판 성형물을 일체로 성형함으로써, 외관으로 표출되는 자동차용 휠의 표면을 도금처리할 필요없이 휠의 외관을 미려하게 하면서 세척을 용이하게 하기 위한 것이 특징이다.

Description

스테인레스 강판 성형물로 된 표면층을 가진 자동차용 알루미늄 합금 휠 및 그 제조방법{Aluminium Alloy Wheel for Automobile having Surface Layer made by Stainless Steel Mold Material and manufacturing Process thereof}

본 발명은 자동차용 알루미늄 합금 휠을 다이 캐스팅 공법에 의하여 주조할 때 프레스공법으로 가공된 스테인레스 강판 성형물을 휠(wheel)의 표면에 일체로 성형하여 외관으로 표출되는 휠의 표면을 도금처리할 필요없이 외관을 미려하게 하면서 세척을 용이하게 하기 위한 스테인레스 강판 성형물로 된 표면층을 가진 자동차용 알루미늄 합금 휠 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 휠은 타이어를 지지하는 림(rim)과 휠에서 차축이 끼워지는 두꺼운 돌기부인 허브(hub)로 되어 있고, 허브에는 차축이 끼워지는 허브축공과 휠을 차축에 고정시키기 위한 다수개의 허브 너트공이 관통되어 있으며, 허브와 림 베이스(rim base) 사이에는 방사선상으로 림지지대를 가지고 있고, 림지지대 사이에는 휠의 중량을 경감시키고 브레이크 드럼의 발열시 냉각을 촉진할 수 있도록 구멍을 관통시킨 구조의 스파이더 휠(spider wheel)을 주로 사용하고 있다.

자동차에 사용되는 휠은 타이어와 함께 자동차의 전중량을 분담지지하고, 구동 및 제동시의 토크, 노면으로부터의 충격, 선회시의 구심력, 자동차가 기울어졌을 때 발생하는 측방향의 힘 등에 견디어야 하고, 또한 방열성과 중량이 가벼워야 하므로 통상 휠의 재질은 주조용합금인 알루미늄 합금으로서, Mg, Si, Sr, Ti, Fe이 소량 첨가되고, 주성분이 알루미늄으로 이루어진 A356 합금과 서로 다른 Mg 함량과 Si 함량을 가지는 AM계 및 SAM계 합금을 사용하여 간편하고 대량 생산이 가능한 다이 캐스팅(die casting) 공법으로 제조한다던가 다이 캐스팅 공법에 고강도와 고인성을 가지도록 스피닝(spinning)의 복합 공법으로 제조되고 있다.

그러나, 상기한 알루미늄 합금제로 된 자동차용 휠은 다이 캐스팅 공법에 의하여 주조된 휠을 그대로 자동차에 장착하여 사용할 때에는 외관으로 표출되는 휠의 표면이 미려하지 못할 뿐만 아니라 휠의 표면에 흙, 먼지, 기름 등이 점착되어 있을 때는 세척을 하는데 상당히 어려움이 발생되었으며, 또한, 외관으로 표출되는 부분의 휠 표면을 매끈하게 가공한 다음 고가의 Cr도금을 하여 사용하고 있는 것이 있으나, 이는 외관이 미려하고, 세척이 용이하지만 휠의 제조시에 표면가공이나 도금처리로 인한 공정이 추가되어 가공비, 제조비, 인건비 등의 제조원가 상승요인이 발생되고, 제조시간이 길어지게 되어 대량 생산을 하는데 지장을 초래하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 창안한 것으로 자동차용 알루미늄 합금 휠을 다이 캐스팅 공법에 의하여 주조할 때 외관으로 표출되는 휠의 일측 표면, 즉 림, 허브, 림지지대, 구멍부분의 표면이 감싸지게 프레스공법으로 가공된 스테인레스 강판 성형물을 구비하되, 용융 알루미늄 합금과 접합되는 부분인 스테인레스 강판 성형물의 접합면을 샌딩이나 브러싱으로 표면을 거칠게 처리하여 접합성을 우수하게 하고, 휠의 림지지대 부분에 위치되는 스테인레스 강판 성형물의 접합면에는 주조시 용융 알루미늄 합금에 매몰시키기 위한 요철형 지지못을용접 고정한 스테인레스 강판 성형물을 금형장치의 하부 금형 바닥면에 삽입한 다음 좌,우측부 금형과 상부 금형을 조립한 후 통상의 다이 캐스팅 공법에 의하여 자동차용 알루미늄 합금 휠의 표면에 스테인레스 강판 성형물을 일체로 성형함으로써, 고광택성과 내식성, 내열성을 가진 스테인레스 강판 자체의 특성으로 인하여 도금처리를 하지 않아도 표면이 매끄럽고 광택성이 우수하므로 외관으로 표출되는 휠의 표면을 미려하게 하면서 세척을 용이하게 하기 위한 자동차용 알루미늄 합금 휠을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 스테인레스 강판 성형물의 종단면도,

도 2는 도 1의 평면도,

도 3은 본 발명에 의한 자동차용 휠의 제조를 위한 금형장치의 구성도,

도 4는 본 발명에 의한 제조방법으로 주조된 자동차용 휠의 가공과정을 보인 종단면도,

도 5는 본 발명에 의해 제조된 자동차용 휠의 종단면도,

도 6은 도 5의 좌측면도,

도 7은 도 5의 우측면도,

도 8은 도 7의 A-A선 종단면도,

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의해 제조된 자동차용 휠의 종단면도,

도 10은 도 9에서 림지지대사이의 구멍부위가 성형된 상태를 보인 종단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 스테인레스 강판 성형물 2 : 접합면

3 : 요철형 지지못 4 : 림 표면부

5 : 허브 표면부 6 : 림지지대 표면부

7 : 구멍 표면부 8 : 절곡부

9 : 자동차용 휠 성형물 10 : 선단부분

11 : 돌출부 12 : 허브

13 : 허브 너트공 14 : 허브축공

15 : 림 16 : 림 베이스

17 : 림지지대 18 : 구멍

50 : 상부 금형 51 : 하부 금형

52 : 좌측부 금형 53 : 우측부 금형

54 : 용탕 주입구 60 : 금형장치

100 : 휠

이하, 본 발명에 따른 스테인레스 강판 성형물로 된 표면층을 가진 자동차용 알루미늄 합금 휠 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 스테인레스 강판 성형물의 종단면도이고, 도 2는 도 1의 평면도이다. 도 1과 도 2를 설명하면, 자동차용 휠에 타이어(도시생략)를 끼운다음 자동차에 장착시 외관으로 표출되는 부분, 즉 자동차용 휠의 일측 표면과 동일하게 림 표면부(4), 허브 표면부(5), 림지지대 표면부(6), 구멍 표면부(7)가 형성되도록 프레스공법으로 가공한 Cr 18% - Ni 8%로 조성된 스테인레스(SUS 304) 강판 성형물(1)이다. 상기 스테인레스 강판 성형물(1)의 소재 두께는 0.5 ~ 0.7mm의 강판을 사용하는 것이 바람직하다. 스테인레스 강판 성형물(1)의 접합면(2), 즉 도면상의 상부면을 샌딩 또는 브러싱하여 표면을 거칠게 처리를 하고난 다음 자동차용 휠의 림지지대 표면부(6)와 대응되는 위치의 스테인레스 강판 성형물(1)의 접합면(2)에 다수개의 요철형 지지못(3)이 용접으로 고정되어진다.

도 3은 본 발명에 의한 자동차용 휠의 제조를 위한 금형장치의 구성도에 관한 것으로, 상기와 같이 구성된 스테인레스 강판 성형물(1)을 구비한 다음 다이캐스트기(도시생략)에서 상부 금형(50)은 상,하 운동을 하게 되고, 하부 금형(51)은 고정되어 있으며, 좌,우측부 금형(52)(53)은 좌,우로 각각 전,후진 운동을 하는 자동차용 휠(100)과 동일한 형태로 제작된 통상의 다이 캐스팅 공법에 의한 금형장치 (60)에 의하여 알루미늄 합금제로 된 자동차용 휠(100)의 일측 표면에 스테인레스 강판 성형물(1)이 일체로 성형되는 상태를 설명한다.

먼저, 하부 금형(51)의 바닥면에 다수개의 요철형 지지못(3)이 상부로 향하도록 위치시킨 스테인레스 강판 성형물(1)을 삽입한 다음 좌,우측부 금형(52)(53)과 상부 금형(50)을 조립한 후 용탕 주입구(54)를 통하여 용융 알루미늄 합금을 주입하여 성형하는 통상의 다이 캐스팅 공법으로 저압주조하는 것이다.

이때, 하부 금형(51)에 삽입된 스테인레스 강판 성형물(1)은 림 표면부(4)에 위치되는 절곡부(8)의 말단을 좌,우측부 금형(52)(53)이 억압하므로 하부 금형 (51)의 바닥면과 스테인레스 강판 성형물(1)사이에 용융 알루미늄 합금이 유입되지 않으며, 스테인레스 강판 성형물(1)의 접합면(2)이 샌딩 또는 브러싱하여 표면이 거칠게 처리되어 있으므로 스테인레스 강판 성형물(1)과 용융 알루미늄과의 접합성을 우수하게 하고, 스테인레스 강판 성형물(1)의 림지지대 표면부(6)와 대응되는 위치의 접합면(2)에 다수개의 요철형 지지못(3)이 용융 알루미늄에 매몰되어 견고하게 결합 고정되므로 자동차용 휠(100)의 표면에서 스테인레스 강판 성형물(1)의 이탈을 방지하게 되도록 알루미늄 합금제로 된 자동차용 휠(100)의 일측 표면에 스테인레스 강판 성형물(1)이 일체로 성형되는 것이다.

도 4는 본 발명에 의한 제조방법으로 주조된 자동차용 휠의 가공과정을 보인 종단면도에 관한 것으로, 도 4(a)는 다이 캐스팅 공법에 의하여 주조된 자동차용 휠 성형물(9)로서, 금형장치(60)에서 자동차용 휠 성형물(9)을 빼어낼 때 절단되는 선단부분(10)의 하부에 주조후 절단가공을 필요로 하는 돌출부(11)가 형성되어 있다. 상기와 같이 주조된 자동차용 휠 성형물(9)을 도 4(b)와 같이 허브(12)의 폭에 맞추어 선단부분(10)의 하부에 형성된 돌출부(11)를 절단가공하여 제거한다. 절단가공된 허브(12)에는 도 4(c)에 도시한 바와 같이 기계가공에 의하여 허브(12)에 허브 너트공(13)을 관통시키면 자동차용 휠(100)이 완성되는 것이다.

이때, 자동차용 휠(100)의 중앙부에 관통된 허브축공(14)은 주조시 성형하지 않고, 선단부분(10) 하부의 돌출부(11)를 절단가공한 후에 스테인레스 강판 성형물 (1)과 동시에 기계가공에 의하여 허브축공(14)을 가공할 수도 있다.

따라서, 도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이 본 발명의 자동차용 휠(100)은 타이어를 지지하는 림(15)과 자동차용 휠(100)을 차축(도시생략)에 설치하는 두꺼운 돌기부인 허브(12)로 되어 있고, 허브(12)에는 자동차용 휠(100)을 차축에 고정시키기 위한 다수개의 허브 너트공(13)과 차축이 끼워지는 허브축공(14)이 관통되어 있으며, 허브(12)와 림 베이스(16) 사이에는 방사선상으로 림지지대(17)가 형성되어 있고, 림지지대(17) 사이에는 휠의 중량을 경감시키고 브레이크 드럼(도시생략)의 발열시 냉각을 촉진할 수 있도록 구멍(18)이 관통되어 있으며, 자동차용 휠(100)을 자동차에 장착시 외관으로 표출되는 부분인 허브(12), 림(15), 림지지대 (17), 구멍(18)의 일측 표면이 감싸지게 프레스공법으로 가공된 스테인레스 강판 성형물(1)이 일체로 접합되어 있고, 스테인레스 강판 성형물(1)의 접합면(2)에 용접 고정된 요철형 지지못(3)이 림지지대(17)에 매몰되어 있는 구성이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의해 제조된 자동차용 휠의 종단면도이고, 도 10은 도 9의 림지지대 사이의 구멍부위가 성형된 상태를 보인 종단면도에 관한 것으로, 자동차용 휠(200)의 허브 너트공(13a)과 허브축공(14a)이 관통된 허브 (12a)와, 허브(12a)와 림 베이스(16a) 사이에 방사선상으로 형성된 림지지대(17a)와, 림지지대(17a)사이에 관통된 구멍(18a) 등의 위치를 림 베이스(16a)의 중앙부측으로 위치를 이동시킨 다른 형상으로 된 자동차용 휠(200)의 구조로서, 이에 따른 스테인레스 강판 성형물(1a)도 자동차용 휠(200)에 타이어(도시생략)를 끼운다음 자동차에 장착시 외관으로 표출되는 부분인 림 표면부(4a), 허브 표면부(5a), 림지지대 표면부(6a), 구멍 표면부(7a)를 프레스공법으로 가공한 스테인레스 강판 성형물(1a)의 형상을 변경하여 알루미늄 합금제로 된 자동차용 휠(200)의 일측 표면에 스테인레스 강판 성형물(1a)이 일체로 성형된 것으로, 상기한 바와 같이 동일한 다이 캐스팅 공법과 절단가공 및 기계가공에 의하여 제조되는 것으로 그 작용효과 또한 동일한 것이다.

상기와 같은 본 발명은 자동차용 휠을 자동차에 장착시 외부로 표출되는 휠 표면에 스테인레스 강판 성형물이 알루미늄 합금과 일체로 성형되어 있으므로 고광택성과 내식성, 내열성을 가진 스테인레스 강판 자체의 특성으로 인하여 도금처리를 하지 않아도 표면이 매끄럽고 광택성이 우수하므로 외관으로 표출되는 휠의 표면을 미려하게 하면서 세척을 용이하게 할 뿐만 아니라 별도로 도금처리를 할 필요가 없으며, 스테인레스 강판 성형물의 접합면이 샌딩 또는 브러싱으로 표면이 거칠게 처리되어 있고, 자동차용 휠의 림지지대 위치에 스테인레스 강판 성형물의 접합면에 용접 고정된 다수개의 요철형 지지못이 알루미늄 합금에 매몰되어 있으므로 용융 알루미늄과의 접합성을 우수하게 하면서 스테인레스 강판 성형물의 이탈이 방지되어 고품질과 대량생산이 가능하면서 불량품 발생율이 적은 자동차용 알루미늄 합금 휠을 제공할 수가 있는 것이다.

Claims

외관으로 표출되는 자동차용 휠(100)의 표면인 림(15), 허브(12), 림지지대 (17), 구멍(18)의 표면이 감싸지게 자동차용 휠(100)의 일측 표면 형상에 따라 프레스공법으로 가공된 스테인레스 강판 성형물(1)을 구비하되, 상기 스테인레스 강판 성형물(1)은 용융 알루미늄 합금과 접합되는 부분인 스테인레스 강판 성형물(1)의 접합면(2) 표면이 거칠게 처리되고, 스테인레스 강판 성형물(1)의 림지지대 표면부(6)와 대응되는 위치의 접합면(2)에 다수개의 요철형 지지못(3)이 용접 고정된 스테인레스 강판 성형물(1)을 요철형 지지못(3)이 상부로 향하도록 금형장치(60)의 하부 금형(51) 바닥면에 삽입한 다음 좌,우측부 금형(52)(53)과 상부 금형(50)을 조립한 후 통상의 다이 캐스팅 공법에 의하여 알루미늄 합금제로 된 자동차용 휠(100)의 일측 표면에 스테인레스 강판 성형물(1)이 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 스테인레스 강판 성형물로 된 표면층을 가진 자동차용 알루미늄 합금 휠의 제조방법.
허브 너트공(13)과 허브축공(14)이 관통된 허브(12)와, 림(15)과, 허브(12)와 림 베이스(16) 사이에 방사선상으로 형성된 림지지대(17)와, 림지지대(17) 사이에 관통된 구멍(18)을 구비한 자동차용 알루미늄 합금 휠에 있어서,

상기 자동차용 알루미늄 합금 휠에서 외관으로 표출되는 부분인 허브(12),림(15), 림지지대(17), 구멍(18)의 표면이 감싸지게 스테인레스 강판 성형물(1)이 일체로 접합되고, 스테인레스 강판 성형물(1)의 림지지대 표면부(6)와 대응되는 위치의 접합면(2)에 용접 고정된 다수개의 요철형 지지못(3)이 자동차용 휠(100)의 림지지대(17)에 매몰된 것을 특징으로 하는 스테인레스 강판 성형물로 된 표면층을 가진 자동차용 알루미늄 합금 휠.