KR20070061550A - 중공체 부품 및 상기 부품의 제조 방법 - Google Patents

중공체 부품 및 상기 부품의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2개 이상의 다이 캐스트 셸 부재(1, 2)로 이루어지며, 특히 자동차 구동장치 어셈블리 내의 스티어링 부품으로서 사용하기에 적합한 중공체 부품에 관한 것이다. 상기 중공체 부품은 각각 하나 이상의 연결 영역(5, 6 18, 19)이 연결될 셸 부재(1, 2)에 형성되고, 제 1 연결 영역(5)은 각각의 셸 부재(1)에 배치된, U 형 횡단면을 가진 하나 이상의 제 1 접촉 영역(7)으로 이루어지고, 제 2 연결 영역은 상기 U 형의 제 1 접촉 영역(7) 내의 공간 내로 삽입되며 각각의 다른 셸 부재(2)에 배치된 하나 이상의 스트러트형 제 2 접촉 영역(8)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 상기 연결 영역들(5, 6, 18, 19)은 작동 동안 상기 연결 영역(5, 6, 18, 19)에 작용하는 분리력 성분(Fr) 보다 수 배 더 큰 압착력(F1, F2)을 사용하는 냉간 용접 공정에서 강제 끼워맞춤에 의해 연결된다. 또한, 본 발명은 중공체 부품의 제조 방법에 관한 것이다. 연결 영역(5, 6)의 특별한 구성 배치와 상기 영역에서의 냉간 용접에 의해, 선행 기술과는 달리 알루미늄 다이 캐스팅 공정에서 달성되는 벽 두께의 특별한 조정에 의해 중량 감소된 저렴한 부품이 제조된다.
중공체 부품, 셸 부재, 연결 영역, 접촉 영역, 냉간 용접, 중량 감소.

Description

중공체 부품 및 상기 부품의 제조 방법{HOLLOW-BODIED COMPONENT AND METHOD FOR PRODUCING A COMPONENT OF THIS TYPE}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 자동차 구동장치(running gear) 어셈블리 내의 스티어링 부품으로서 사용하기에 적합한 중공체 부품 및 청구항 13의 전제부에 따른 상기 중공체 부품의 제조 방법에 관한 것이다.
이러한 중공체 부품의 구성 및 그 제조 방법은 선행 기술에서, 중공체 부품에 사용되는 셸 부재들이 일반적으로 예컨대 나사 결합, 니벳팅, 롤링 또는 플랜징과 같은 형태 끼워맞춤식 연결에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 한다. 이러한 연결 기술은 셸 부재에 일반적으로 사용되는 다이 캐스트 재료, 예컨대 알루미늄 다이 캐스트, 프로얼(Proal) 캐스트 또는 진공 캐스트 재료는 일반적으로 용접될 수 없다는 사실로부터 주어진다. 그러나, 단단하지만 얇은 벽의 부품을 제조할 수 있기 때문에, 다이 캐스트, 특히 알루미늄 다이 캐스트는 특히 자동차 조립에 중요하다.
그러나, 전술한 형태 끼워맞춤식 연결을 이용한 연결 기술은 일반적으로 대량 생산을 비용 관점에서 종종 비경제적으로 만드는 많은 제조 비용을 필요로 한다.
중공체 부품과 관련한 본 발명의 목적은 저렴하게 제조될 수 있으면서도 통상의 작동 상태에서 부품에 대한 모든 요구 조건이 커지는 부품을 제공하는 것이다.
제조 방법과 관련한 본 발명의 목적은 상기 중공체 부품에 대한 새로운 연결 기술을 제공하는 것이다.
중공체 부품과 관련한 상기 목적은 청구항 1의 특징을 가진 중공체 부품에 의해 달성된다.
본 발명에서 중요한 것은, 각각 하나 이상의 연결 영역이 연결될 셸 부재들에 형성되고, 제 1 연결 영역은 각각의 셸 부재에 배치된, U형 횡단면을 가진 하나 이상의 제 1 접촉 영역으로 이루어지며, 제 2 연결 영역은 상기 U형의 제 1 접촉 영역 내의 공간 내로 삽입되며 각각 다른 셸 부재에 배치된 하나 이상의 스트러트형 제 2 접촉 영역으로 이루어지고, 상기 연결 영역들은 작동 동안 상기 연결 영역에 작용하는 분리력 성분 보다 수 배 더 큰 압착력을 사용하는 냉간 용접 공정에서 강제 끼워맞춤에 의해 서로 연결된다는 것이다.
셸 부재의 냉간 용접 공정과 관련해서 상기 연결 영역의 특별한 형성은 최신 캐스트 기술에 의해 그리고 적합한 프레스 장치에 의해 문제없이 저렴하게 구현될 수 있다. 특별한 본 발명의 사상은 특히, 많은 분야에서 바람직하지 않은 냉간 용접이 본 발명의 재료에 의도적으로 적용됨으로써 기술적으로 유용하게 사용된다는 것이다.
제조 방법과 관련한 상기 목적은 청구항 13의 특징을 가진 제조 방법에 의해 달성된다.
다이 캐스트 기술로 제조된 2개 이상의 셸 부재들로 이루어진 중공체 부품의 제조는 2개의 중요한 단계를 포함한다. 즉, 제 1 단계에서는 다이 캐스팅 공정 동안 연결될 셸 부재들에 먼저 각각 하나 이상의 연결 영역을 제공하는데, 상기 연결 영역들은 한편으로는 하나의 셸 부재에 배치된, U 형 횡단면의 제 1 접촉 영역으로 그리고 다른 한편으로는 상기 U 형의 제 1 접촉 영역 내의 공간 내로 삽입되는, 다른 셸 부재에 있는 스트러트형 제 2 접촉 영역으로 이루어지고, 제 2 단계에서는 결합 후에 상기 연결 영역에, 작동 동안 셸 부재들의 연결 영역에 작용하는 분리력 성분 보다 수 배 더 큰 압착력을 제공한다.
전술한 단계들은 재료들의 냉간 용접 공정이 부재들의 유용한 연결을 위해 최초로 사용되는 저렴한 제조 공정의 토대를 형성한다.
중공체 부품의 특별한 실시예는 청구항 1을 인용하는 종속 청구항에 제시되며, 본 발명에 따른 제조 방법과 관련한 특별한 실시예는 청구항 13을 인용하는 종속 청구항에 제시된다.
작동 동안 연결 영역의 높은 부하 능력을 위해서는, 압착력이 분리력 성분의 6 내지 10배의 범위 내에 있는 것이 바람직한 것으로 나타났다. 상기 부하 능력을 추가로 높이기 위해, 하나의 셸 부재의 스트러트형 제 2 접촉 영역의 횡단면 치수가 다른 셸 부재에 있는 U형의 제 1 접촉 영역 내의 공간의 내부 치수와 압입 끼워맞춤 연결을 형성한다.
셸 부재의 캐스트 기술적 제조 방식이 특히 셸 부재들 중 하나의 셸 부재의 U 형의 제 1 접촉 영역 내에 소위 이형(demoulding) 경사각을 필요로 하기 때문에, 상기 이형 경사각의 결정 시에, 접촉 영역의 실질적으로 평행하게 배치된 레그에 0.5°내지 3°의 이형 경사각이 제공된다는 것에 주의해야 한다. 이러한 조치에 의해 냉간 용접은 연결될 셸 부재들의 전체 접촉 영역에 걸쳐 보장될 수 있다.
또한, 셸 부재들의 냉간 용접은 접촉될 표면의 추가적인 거칠기 가공에 의해 용이해지기 때문에, 동시에 높은 지지력이 생긴다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 하나의 연결 영역은 각각의 셸 부재에 배치된, U 형 횡단면의, 서로 나란히 배치된 2개의 제 1 접촉 영역으로 이루어지고, 다른 연결 영역은 상기 2개의 U 형 제 1 접촉 영역들 내의 공간들 내로 삽입된, 각각의 다른 셸 부재에 있는, 2개 이상의 스트러트형 제 2 접촉 영역으로 이루어진다. 상기 구조적 디자인에 의해 연결 영역들의 부하 능력 및 그에 따라 전체 구조의 부하 능력이 커진다.
또한, 본 발명의 범주에서 연결될 셸 부재들이 하나 이상의 공통의 형태 끼워맞춤식 커플링 장치를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 커플링 장치는 셸 부재들에서 특히 높은 분리력 성분으로 인해 본 발명에 따라 서로 연결된 연결 영역들이 힘 흡수와 관련해서 그 한계 범위에 이르는 경우 추가의 안전을 제공한다.
바람직한 실시예에서, 커플링 장치는 연결될 셸 부재 각각에 배치된, 링형 횡단면을 가진 2개 이상의 접속부로 이루어진다. 상기 접속부를 형태 끼워맞춤식으로 연결하는 플러그 부재가 상기 접속부의 링형 관통구의 내측 중공 챔버를 통해 안내된다.
접속부의 횡단면은 링형으로 형성될 수 있고, 연결 플러그 부재는 상응하게 둥근 볼트로서 또는 베어링 부재로서 구현된다.
커플링 장치의 다른 바람직한 실시예에서, 접속부의 횡단면을 링형으로 설계하는 경우 연결 플러그 부재는 베어링 부품의 외부 링으로서 형성된다. 이러한 베어링 부품들은 종종 자동차 내의 섀시측 또는 차체측 접속부에 중공체 부품을 연결하기 위해 필요하므로, 커플링 장치에 의해 동시에 필요한 베어링이 구조적으로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 중공체 부품 및 그 제조 방법을 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명한다.
도 1은 자동차 구동장치 어셈블리 내의 스티어링 부품으로서 사용하기 위한 중공체 부품의 부분 단면 사시도.
도 2는 도 1에 따른 부품의 다른 실시예를 도시한 횡단면도.
첨부한 도 1에 따른 중공체 부품(3)은 제 1 셸 부재(1)와 제 2 셸 부재(2)로 구성된다. 상기 2개의 셸 부재들(1, 2)은 조립된 상태에서 직사각형 횡단면의 중공 챔버(4)를 둘러싼다. 상기 직사각형 횡단면의 서로 마주 보는 변에서 셸 부재들(1, 2)의 연결은 셸 부재들(1, 2)을 따라 연장하는 마주 놓여 서로 끼워지는 연결 영역(5, 6)에서 이루어진다. 셸 부재(1)에 있는 연결 영역(5)은 본 제 1 실시 예에서 U 형의 횡단면을 가진 접촉 영역(7)으로 이루어지고, 상기 제 2 셸 부재(2)에 배치된 연결 영역(6)은 스트러트형 연결 영역(8)으로 이루어진다.
접촉 영역(8)은 U 형의 접촉 영역(7) 내의 공간 내로 삽입되므로, 접촉 영역(8)의 측 표면은 접촉 영역(7)의 2개의 레그(9, 10)의 내부면에 놓인다.
각각의 셸 부재(1, 2)에 접촉 영역(7, 8)을 성형하는 것은 셸 부재의 성형 범주에서 다이 캐스팅 공정에 의해 이루어진다. 다이 캐스팅 공정은 상기 제조 방법에 의해 가능한 작은 공차로 인해 저렴하게 이루어지며, 또한 상응하는 치수 설정에 의해, 셸 부재(2)의 스트러트형 접촉 영역(8)의 횡단면 치수가 셸 부재(1)에 있는 U 형 접촉 영역(7) 내의 공간의 내부 치수와 압입 끼워맞춤 연결을 형성하는 것을 보장한다. 또한, 중공체 부품의 부하에 따라 상이한 벽 두께가 실현될 수 있다.
다이 캐스팅 공정의 종료 후에, 셸 부재들(1, 2)은 함께 끼워져서 중공체 부품(3)을 형성한다. 셸 부재들(1, 2)을 연결하기 위한 후속 단계에서는 각각의 서로 끼워지는 연결 영역(5, 6)에 도 1의 화살표 F1 및 F2에 따른 압착력이 가해진다. 상기 압착력 F1 및 F2 은, 작동 동안 화살표 Fr 에 따라 중공체 부품(3)의 연결 영역들(5, 6)에 작용하는 분리력 성분 Fr 의 6 내지 10 배 범위에 놓이도록 설정된다.
셸 부재들(1, 2) 사이의 연결의 강도를 위해, 결합 전에 서로 인접하게 놓이는 접촉 영역(7, 8)의 표면이 거칠기 가공되는 것이 바람직하다.
또한, 접촉 영역(7)의 실질적으로 평행하게 배치된 레그들(9, 10)은 0.5°내 지 3°의 이형(demoulding) 경사각으로 제조되어야 한다. 일정한 이형(demoulding) 경사각은 셸 부재에 있는 U 형 접촉 영역(7)의 제조를 위해 필요하다. 상기 이형 경사각은 한편으로는 문제없는 이형을 보장하고, 다른 한편으로는 접촉 영역들(7, 8)의 표면들 간의 문제없는 접촉을 보장한다.
상기 중공체 부품에 대한 커지는 안전 요구 조건에 맞추기 위해, 바람직한 실시예에 따라 상기 중공체 부품에 커플링 장치(11)가 제공된다.
커플링 장치(11)는 셸 부재(1)에 배치된 링형 횡단면을 가진 접속부(12), 및 셸 부재(2)에 배치된 마찬가지로 링형인 접속부(13)로 이루어진다. 링형 접속부들(12, 13)은 각각 스트러트(14, 15)를 통해 셸 부재(1, 2)에 연결된다. 2개의 접속부(12, 13)는 그들 각각의 중심 종축선이 공통의 중심선(16)을 형성하도록 형성된다.
커플링 장치(11)는 또한 접속부(12, 13)의 중공 챔버 내로 삽입되는 플러그 부재(17)를 포함한다. 첨부된 도면에서 플러그 부재는 베어링 부품의 외부 링으로서 구현되며, 상기 외부 링에 의해 중공체 부품(3)이 자동차의 차체측 또는 섀시측 접속부에 고정될 수 있다.
물론, 관련 플러그 부재(17)가 관련 셸 부재(1, 2)의 각각의 접속부(12, 13)를 형태 끼워맞춤식으로 서로 연결하는 것이 보장된다면, 커플링 장치(11)가 다른 횡단면으로도 형성될 수 있다.
도 2에는 본 발명에 따른 중공체 부품의 다른 횡단면이 도시되어 있다. 부품은, 마주 놓인 좁은 측면에 각각 서로 끼워지는 연결 영역(18, 19)을 가진 2개의 셸 부재(22, 23)로 이루어진다.
연결 영역(18)은 각각의 셸 부재(23)에 배치된, U 형 횡단면을 가진, 나란히 배치된 2개의 제 1 접촉 영역들(20)로 이루어지고, 다른 연결 영역(19)은 상기 2개의 U 형 제 1 접촉 영역들(20) 내의 공간들 내로 삽입된, 각각의 다른 셸 부재(22) 내에 있는 2개 이상의 스트러트형 제 2 접촉 영역(21)으로 이루어진다.
셸 부재들의 맞은편 측면들 상에서 각각의 연결 영역(18, 19)들은 바뀌어져 있다.

Claims (19)

  1. 다이 캐스트 재료로 이루어진 2개 이상의 셸 부재를 포함하는, 특히 자동차 구동장치(running gear) 어셈블리 내의 스티어링 부품으로서 사용하기 위한 중공체 부품에 있어서,
    각각 하나 이상의 연결 영역(5, 6, 18, 19)이 연결될 셸 부재(1, 2)에 형성되고, 제 1 연결 영역(5)은 상기 각각의 셸 부재(1)에 배치된, U 형 횡단면을 가진 하나 이상의 제 1 접촉 영역(7)으로 이루어지고, 제 2 연결 영역은 상기 U 형의 제 1 접촉 영역(7) 내의 공간 내로 삽입된, 각각 다른 셸 부재(2)에 배치된 하나 이상의 스트러트형 제 2 접촉 영역(8)으로 이루어지고, 상기 연결 영역들(5, 6, 18, 19)은 작동 동안 상기 연결 영역(5, 6, 18, 19)에 작용하는 분리력 성분(Fr) 보다 수 배 더 큰 압착력(F1, F2)을 사용하는 냉간 용접 공정에서 강제 끼워맞춤에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 중공체 부품.
  2. 제 1항에 있어서, 하나의 연결 영역(18)은 각각의 셸 부재(22)에 배치된, U 형 횡단면의, 서로 나란히 배치된 2개의 제 1 접촉 영역들(20)로 이루어지고, 다른 연결 영역(19)은 상기 2개의 U 형 제 1 접촉 영역들(20) 내의 공간들 내로 삽입된, 각각의 다른 셸 부재(23)에 있는 2개 이상의 스트러트형 제 2 접촉 영역(21)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공체 부품.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 압착력(F1, F2)은 상기 분리력 성분(Fr)의 6 내지 10배의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 중공체 부품.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 하나의 셸 부재(2)의 상기 스트러트형 접촉 영역(8, 21)의 횡단면 치수는 다른 셸 부재(1)에 있는 U 형 접촉 영역(7, 20) 내의 공간의 내부 치수와 압입 끼워맞춤 연결을 형성하는 것을 특징으로 하는 중공체 부품.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 U 형 접촉 영역(7, 20)의 평행하게 배치된 레그들(9, 10)은 0.5°내지 3°범위의 이형 경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 중공체 부품.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접촉 영역들(7, 8, 20, 21)의 표면들은 상기 셸 부재(1, 2)의 결합 전에 거칠기 가공되는 것을 특징으로 하는 중공체 부품.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 영역들(5, 6)은 각각의 셸 부재 주위에 형성되는 것을 특징으로 하는 중공체 부품.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결될 셸 부재들(1, 2)은 하나 이상의 공통의 형태 끼워맞춤식 커플링 장치(11)를 갖는 것을 특징으로 하는 중공체 부품.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 커플링 장치(11)는 상기 연결될 셸 부재(1, 2) 각각에 배치된, 링형 횡단면의 2개 이상의 접속부들(12, 13)로 이루어지고, 상기 접속부들(12, 13)을 형태 끼워맞춤식으로 연결하는 플러그 부재(17)가 상기 접속부들(12, 13)의 링형 관통구들의 중공 챔버들을 통해 안내되는 것을 특징으로 하는 중공체 부품.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 접속부들(12, 13)의 횡단면들은 링형으로 형성되고, 상기 연결 플러그 부재(17)는 둥근 볼트로서 형성되는 것을 특징으로 하는 중공체 부품.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 접속부들(12, 13)의 횡단면들은 링형으로 형성되고, 상기 연결 플러그 부재(17)는 베어링 부품의 외부 링으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 중공체 부품.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결될 셸 부재들(1, 2) 은 알루미늄 다이 캐스트 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 중공체 부품.
  13. 다이 캐스트 재료로 제조된 2개 이상의 셸 부재로 이루어지며, 특히 자동차 구동장치 어셈블리 내의 스티어링 부품으로서 사용하기에 적합한 중공체 부품의 제조 방법에 있어서, 다이 캐스팅 공정 동안, 상기 연결될 셸 부재들(1, 2)에 각각 하나 이상의 연결 영역들(5, 6, 18, 19)이 제공되는데, 상기 연결 영역들(5, 6, 18, 19)은 한편으로는 하나의 셸 부재(1)에 배치된, U 형 횡단면의 하나의 접촉 영역(7)으로 그리고 다른 한편으로는 상기 U 형의 접촉 영역(7) 내의 공간 내로 삽입되는, 다른 셸 부재(2)에 있는 스트러트형 접촉 영역(8)으로 이루어지고, 결합 후에 상기 연결 영역에, 작동 동안 상기 셸 부재들(1, 2)의 상기 연결 영역(5, 6)에 작용하는 분리력 성분(Fr) 보다 수 배 더 큰 압착력(F1, F2)이 제공되는 것을 특징으로 하는 중공체 부품의 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 연결 영역들(5, 6, 18, 19)은 한편으로는 하나의 셸 부재(1)에 배치된, U 형 횡단면의, 서로 나란히 배치된 2개의 접촉 영역(20)으로 그리고 다른 한편으로는 상기 U 형 접촉 영역들(20) 내의 공간들 내로 삽입된, 다른 셸 부재(2)에 있는 2개의 스트러트형 접촉 영역들(21)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공체 부품의 제조 방법.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서, 상기 압착력(F1, F2)은 상기 분리력 성분(Fr)의 6 내지 10배의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 중공체 부품의 제조 방법.
  16. 제 13항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 하나의 셸 부재(2)의 상기 스트러트형 접촉 영역(8, 21)의 횡단면 치수는 다른 셸 부재(1)에 있는 U 형 접촉 영역(7, 20) 내의 공간의 내부 치수와 압입 끼워맞춤 연결을 형성하는 것을 특징으로 하는 중공체 부품의 제조 방법.
  17. 제 13항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 U 형 접촉 영역(7, 20)의 상기 평행하게 배치된 레그들은 0.5°내지 3°범위의 이형 경사각을 갖도록 제조되는 것을 특징으로 하는 중공체 부품의 제조 방법.
  18. 제 13항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접촉 영역들(7, 8)의 표면들은 결합 전에 거칠기 가공되는 것을 특징으로 하는 중공체 부품의 제조 방법.
  19. 제 13항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결될 셸 부재들(1, 2)은 하나 이상의 공통 형태 끼워맞춤식 커플링 장치(11)를 갖는 것을 특징으로 하 는 중공체 부품의 제조 방법.
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