KR20160136313A - 와인딩 칼라, 와인딩 칼라의 제조 장치 및 와인딩 칼라의 제조 방법 - Google Patents

와인딩 칼라, 와인딩 칼라의 제조 장치 및 와인딩 칼라의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

[과제] 용접시의 위치에 대한 구성을 부가해도 수지제 부시의 표면에 압입에 따른 손상이 생기는 것을 방지한다.
[해결수단] 와인딩 칼라(40)는 수지제 부시(90)가 압입되어 접합 부재에 용접에 의해 접합되는 철제의 와인딩 칼라이다. 와인딩 칼라는 중공 원통 형상으로 성형 된 본체부(50)와, 본체의 양 단면을 감합에 의해 접합하는 클린치부를 구비한다. 와인딩 칼라는 본체부의 환상 가장자리(53)의 일부를 잘라내어 형성되고 용접시 본체의 위치를 결정하는 볼록 치구가 끼워지는 노치부(70)를 갖는다. 와인딩 칼라는 노치부의 주위의 벽면에 내주면 측에서 함몰되어 형성되고 노치부의 내주면 측의 가장자리부(71)와 압입되는 수지제 부시 사이에 간극(81)을 형성하는 함몰부(80)를 갖는다.

Description

와인딩 칼라, 와인딩 칼라의 제조 장치 및 와인딩 칼라의 제조 방법{WINDING COLLAR, WINDING COLLAR PRODUCTION DEVICE, AND WINDING COLLAR PRODUCTION}
본 발명은 판재를 감아 성형하여 형성되는 와인딩 칼라 와인딩 칼라의 제조 장치 및 와인딩 칼라의 제조 방법에 관한 것이다.
부재를 지지하거나 부하를 전달하는 데에 회전 또는 요동 가능하게 설치되는 링크 부재가 널리 사용되고 있다. 예를 들어, 자동차에서는 차량용 서스펜션 기구에 링크 부재가 내장되어 있다. 차량용 서스펜션 기구는 트레일 링 암과 서스펜션 암 등의 암 부재를 가지며, 암 부재에는 암 부재를 차체에 축 지지하는 중공 원통형의 칼라 부재가 접합되어 있다. 칼라 부재의 내부에는 부시가 압입되어 부시에 삽입 관통된 중공 축이 차체 측의 브래킷 등과 연결되어 있다. 칼라 부재로 직사각형의 판재를 감아 원통형으로 성형 한 와인딩 컬러가 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1 : 실개소 60-145639호 공보
철제 와인딩 칼라에 압입되는 부시의 경량화를 도모하기 위하여 수지제 부시가 사용되고 있다. 수지제 부시를 철제 와인딩 칼라에 압입 할 때에는 부시의 강도 저하를 초래하지 않도록 부시 표면에 과도한 손상이 생기지 않도록 하는 것이 필요하다.
또한, 용접시에는 와인딩 칼라의 위치를 정하는 것이 중요하며, 와인딩 칼라의 위치를 정하는 구성을 와인딩 칼라에 부가하는 것이 요구되고 있다. 더욱이 와인딩 칼라의 위치 결정을 위한 구성을 부가한 경우에도 수지제 부시의 표면에 압입에 따른 손상이 생기지 않도록 하는 것이 요청되고 있다.
본 발명은 상기 요청에 부응하기 위해 이루어진 것이며, 용접시의 위치 결정을 위한 구성을 부가해도 수지제 부시의 표면에 압입에 따른 손상이 생기는 것을 방지할 수 있는 와인딩 칼라를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 그런 와인딩 칼라를 적합하게 제조할 수 있는 와인딩 칼라의 제조 장치 및 와인딩 칼라의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하는 본 발명의 와인딩 칼라는 수지제 부시가 압입되어 접합 부재에 용접에 의해 접합되는 철제 와인딩 칼라이다. 와인딩 칼라는 철제의 직사각형 형상을 갖는 판재를 절곡 성형하여 양 단면을 맞대어 중공 원통 형상으로 성형된 본체부와,
상기 본체부에서 상기 양 단면에 각각 설치되어 상기 양 단면을 감합에 의해 접합하는 클린치부와,
상기 본체부에서 환상 가장자리의 일부를 잘라내어 형성되고 용접시 상기 본체부의 위치를 결정하는 볼록 치구가 끼워지는 노치부와,
상기 노치부의 주위의 벽면에 내주면측에서 함몰되어 형성되고, 상기 노치부의 내주면측의 가장자리와 압입되는 상기 수지제 부시와의 사이에 클리어런스를 형성하는 함몰부를 구비한다.
상기 목적을 달성하는 본 발명의 와인딩 칼라의 제조 장치는 와인딩 칼라를, 철제의 긴 피 가공재를 순차 이송해 연속으로 성형 가공하는 복수의 프레스 가공부를 구비하는 순차 이송 프레스 장치에 의해 제조하는 것인 와인딩 칼라의 제조 장치는 상기 피 가공재를 순차 이송하기 위한 연결부를 남기면서 상기 본체부 및 상기 클린치부의 윤곽형상으로 트리밍 하는 트림밍부와,
트리밍 한 상기 피 가공재를 굴곡 성형하기 전에 평판 상태에서 상기 피 가공재의 일부를 압인하여 압인 오목부를 형성하는 압인부와,
상기 압인 오목부의 일부를 잘라내어 상기 노치부 및 상기 함몰부를 형성하는 절단부를 구비한다.
상기 목적을 달성하는 본 발명의 와인딩 칼라의 제조 방법은 와인딩 칼라를 철제의 긴 피 가공재를 순차로 이송해 연속으로 성형 가공하는 복수의 프레스 가공 공정을 갖춘 순차 이송 프레스 방법에 의해 제조하는 것이다. 와인딩 칼라의 제조 방법은 상기 피 가공재를 순차 이송하기 위한 연결부를 남기면서 상기 본체부 및 상기 클린치부의 윤곽 형상으로 트리밍 하고,
트리밍 한 상기 피 가공재를 절곡 성형하기 전에 평판 상태에서 상기 피 가공재의 일부를 압인하여 압인 오목부를 형성하고,
상기 압인 오목부의 일부를 잘라내어 상기 노치부 및 상기 함몰부를 형성한다.
본 발명의 와인딩 칼라에 따르면, 중공 원통 형상의 본체부에 용접시 본체부의 위치를 결정하기 위한 볼록 치구가 끼워지는 노치부와 노치부의 내주면 측의 가장자리와 압입되는 수지제 부시 사이에 간극을 형성하는 함몰부를 구비한다. 이러한 구성에 의해 용접시의 위치 결정을 위한 구성인 노치부를 부가하여도 수지제 부시의 표면에 압입에 따른 손상이 생기는 것을 충분히 방지할 수 있다.
본 발명의 와인딩 칼라의 제조 장치는 와인딩 칼라를 철제의 긴 피 가공재를 차례로 보내 연속으로 성형 가공하는 복수의 프레스 가공부를 구비 순차 이송 프레스 장치에 의해 제조하는 것으로서, 트리밍부, 압인부, 절단부를 구비한다. 노치부와 함몰부를 구비한 와인딩 칼라를 순차로 성형해 효율적으로 제조할 수 있다.
본 발명의 와인딩 칼라의 제조 방법은 와인딩 칼라를 철제의 긴 피 가공재를 차례로 보내 연속으로 성형 가공하는 복수의 프레스 가공부를 구비한 순차 이송 프레스 방법에 의해 제조하는 것이다. 트리밍, 압인 오목부 형성, 노치부와 함몰부의 형성을 거쳐 와인딩 칼라를 순차로 성형하는 것으로 효율적으로 제조할 수 있다.
[도 1] 도 1 (A)는 칼라 부재에 와인딩 칼라가 사용된 토션 빔 식 서스펜션을 나타내는 저면도, 도 1 (B)는 도 1 (A)의 화살표 1B에서 본 시시도이다.
[도 2] 도 2 (A)는 와인딩 칼라를 나타내는 사시도, 도 2 (B)는 판재를 전개해 나타낸 정면도이다.
[도 3] 도 3 (A), (B)는 와인딩 칼라의 노치부와 함몰부를 확대하여 도시 한 사시도 및 단면도이다.
[도 4] 도 4는 용접시 볼록(凸) 치구(jig)에 의해 와인딩 칼라의 위치를 정하고 있는 상태를 나타내는 사시도이다.
[도 5] 도 5 (A)는 철제 와인딩 칼라에 수지제 부시를 압입한 상태를 나타내는 단면도, 도 5 (B)는 도 5 (A)의 5B 부를 확대해 표시한 단면도이다.
[도 6] 도 6은 철제 와인딩 칼라의 수지제 부시의 압입이 완료된 상태를 나타내는 단면도이다.
[도 7] 도 7은 와인딩 칼라의 제조 장치에 있어서 차례로 보내지는 가공재를 나타내는 평면도이다.
[도 8] 도 8은 도 7의 8-8선에 따른 단면도이다.
[도 9] 도 9는 도 7의 9-9선에 따른 단면도이다.
[도 10] 도 10은 도 7의 10-10선에 따른 단면도이다.
[도 11] 도 11은 도 7의 11-11선에 따른 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예를 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고 중복 설명을 생략한다. 도면의 치수 비율은 설명의 형편상 과장되고 실제 비율과는 다르다.
도 1 (A)는 칼라 부재에 와인딩 칼라(40)가 사용된 토션 빔 식 서스펜션(100)을 나타내는 저면도, 도 1 (B)는 도 1 (A)의 화살표 1B에서 본 시시도도(矢視圖)이다.
도 1 (A), (B)에 도시된 토션 빔 식 서스펜션(100)은 차량의 후방 측에 배치되는 차량용 서스펜션 기구이다. 토션 빔 식 서스펜션(100)은 차체의 좌우 방향으로 신연하여 배치되는 토션 빔(10), 토션 빔(10)의 양단부에 접합되는 암 부재로서의 트레일 링 암(20), 토션 빔(10)의 내부에 배치된 롤 강성을 조정하는 롤 바(30)가 있다.
토션 빔(10)은 U 자형의 빔이며, 차량 탑재시에 U 자 모양의 개구부가 아래쪽을 향하도록 배치된다.
트레일 링 암(20)은 오목(凹)부를 갖는 상부 부재(22)와 평판형 하부 부재(23)를 가진다. 상부 부재(22)는 타이어의 충격을 흡수하는 스프링을 받을 수 있는 스프링 시트(24)를 가진다. 하부 부재(23)는 상부 부재(22)의 오목부를 막도록 배치되고 상부 부재(22)의 변형을 방지한다. 트레일 링 암(20)에는 트레일 링 암(20)을 차체에 축 지지하는 중공 원통형 와인딩 칼라(40)가 용접 접합되어 있다.
도 2 (A)는 와인딩 칼라(winding collar)(40)를 나타내는 사시도, 도 2 (B)는 판재(41)를 전개해 나타낸 정면도이다. 도 2 (B)에서 축 X는 판재(41)의 길이 방향을 나타내며, 축 Y는 제 1 맞대기(butting) 단면(51) 및 제 2의 맞대기 단면(52)을 따르는 방향을 나타내고 있다. 도 3 (A), (B)는 와인딩 칼라(40)의 노치부(70)와 함몰부(80)를 확대하여 나타낸 사시도 및 단면도, 도 4는 용접시 볼록(凸) 치구(jig)(310)에 의해 와인딩 칼라(40)의 위치를 정하고 있는 상태를 나타내는 사시도이다. 도 5 (A)는 철제 와인딩 칼라(40)에 수지제 부시(90)를 압입하고 있는 상태를 나타내는 단면도, 도 5 (B)는 도 5 (A) 5B 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다. 도 6은 철제 와인딩 칼라(40)에 수지제 부시(90)의 압입이 완료된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2 (A), (B) 및 도 3 (A), (B)를 참조하면 와인딩 칼라(40)는 철제의 사각형 형상을 갖는 판재(41)를 절곡 성형하여 형성되며, 트레일 링 암(20)에 용접에 의해 접합된다. 와인딩 칼라(40)에는 수지제 부시(90)가 압입된다. 와인딩 칼라(40)는 설명하면 철제의 사각형 형상을 갖는 판재(41)를 절곡 성형하고 양 단면(51, 52)을 맞대어 중공 원통 형상으로 성형된 본체부(50)와 본체부(50)의 양 단면(51, 52)의 각각에 설치되고, 양 단면(51, 52)을 감합(끼워 맞춤)에 의해 접합하는 클린치부(60)를 가진다. 와인딩 칼라(40)는 또한 본체부(50)의 환상 가장자리(53)의 일부를 잘라 내어 형성된, 용접시 본체부(50)의 위치를 결정하기 위한 볼록(凸) 치구(310)가 끼워지는(fitted) 노치부(70)와 노치부(70) 주위의 벽면에 내주면 측에서 함몰되어 형성된, 노치부(70)의 내주면 측의 가장자리부(71)와 압입되는 수지제 부시(90) 사이에 간극(81)을 형성하는 함몰부(80)를 구비한다. 이하, 상술한다.
본 실시 형태에서는 와인딩 칼라(40)를 차량용 서스펜션 기구의 트레일 링 암(20) (접합 부재 및 암 부재에 해당)을 차체에 축 지지하는 칼라 부재에 사용하고 있다. 이러한 사용 목적의 범위 내에서 본체부(50)의 크기 및 두께, 클린치부(60)의 개수, 형상 및 크기 등이 적절히 선택된다.
본체부(50)는 판재(41)의 일단부 측에 설치된 제 1 맞대기 단면(51)과 판재(41)의 타단부 측에 설치된, 판재(41)를 절곡 성형함으로써 제 1의 맞대기 단면(51)에 맞대어 지는 제 2 맞대기 단면(52)을 갖는다.
클린치부(60)는 제 1의 맞대기 단면(51)에 설치된 제 1 클린치부(61)와 제 2 맞대기 단면(52)에 설치되어 제 1 클린치부(61)와 감합에 의해 결합하는 제 2 클린치부(62)를 갖는다.
제 1의 클린치부(61)은 제 1 맞대기 단면(51)에 삽입되는 삽입구(63)가 개구하는 오목부(64), 제 1 맞대기 단면(51)을 넘어 바깥쪽으로 돌출하는 헤드 부(65), 오목부(64) 내에서 헤드부(65)의 기부에 설치되어 제 2 클린치부(62)를 계지하는 계지부(係止部)(66)를 포함한다. 제 2 클린치부(62)는 제 2 맞대기 단면(52)을 넘어 바깥쪽으로 돌출하며, 제 1의 클린치부(61)의 오목부(64)에 끼워 맞춰지는 볼록편(67)을 구비하고 있다. 제 1 클린치부(61)는 제 1 맞대기 단면(51)을 따르는 방향으로 쌍을 이루고 형성되고, 제 2 클린치부(62)는 제 2 맞대기 단면(52)을 따르는 방향으로 쌍을 이루고 형성되어 있다.
제 1 및 제 2의 맞대기 단면(51, 52)을 원주방향에서 맞댈 때, 제 2 클린치부(62)의 볼록 편(67)은 삽입구(63)에서 오목부(64)에 삽입된다. 제 2 클린치부(62)의 볼록 편(67)은 헤드부(65)의 기부를 끼워넣을 수 있도록 소성 변형된다. 볼록 편(67)이 오목(64)의 계지부(locking portion)(66)에 계지됨으로써 누락 방지 기능이 충분히 발휘된다. 이에 따라 제 1 및 제 2 맞대기 단면(51, 52)이 제 1 클린치부(61), 제 2 클린치부(62)의 감합에 의해 접합된다.
노치부(70)는 도 3 (A), (B)에 나타낸 바와 같이, 본체부(50)의 환상 가장자리(53)의 일부를 잘라 내어 형성되어있다. 도 4와 같이 용접시 본체부(50)의 위치를 결정하는 볼록 치구(310)가 노치부(70)에 감합되어 트레일 링 암(20)에 대한 와인딩 칼라(40)의 위치가 결정된다.
노치부(70)는, 볼록 치구(310)가 끼워지는 것에 의해 맞대어 지는 양 단면(51, 52)을 용접 부분에 포함시키는 위치에 형성되어 있다. 노치부(70)를 볼록 치구(310)에 끼워 본체부(50)의 위치를 결정하면 트레일 링 암(20)은 맞대어진 양 단면(51, 52)을 넘은 상태에서 본체부(50)를 마주한다.
노치부(70)는 본체부(50)의 두 개의 환상 가장자리(53)에 각각 구비되어 있다. 와인딩 칼라(40)를 용접 치구에 세팅할 때 본체부(50)의 상하 방향을 의식할 필요가 없다. 따라서 용접시 와인딩 칼라(40)의 세팅 작업을 쉽게 할 수 있다.
환상 가장자리(53)는 압입되는 부시(90)를 안내하는 가이드면(54)을 구비하고 있다. 가이드면(54)은 환상 가장자리(53)의 단부에서 본체부(50)의 구멍 부를 향해 경사가 진다. 가이드면(54)에 의해 수지제 부시(90)를 가이드 하면서 압입하기 쉬워진다.
함몰부(80)는 노치부(70)의 주위 벽면에 내주면 측에서 함몰되어 형성되어있다. 도 5 (A), (B)에 나타낸 바와 같이, 노치부(70)의 내주면 측의 가장자리부(71)와 압입되는 수지제 부시(90) 사이에는 클리어런스(clerance)(81)가 형성된다. 이러한 구성에 의해 용접시의 위치 결정을 위한 구성인 노치부(70)를 부가하여도 수지제 부시(90)의 표면에 압입에 따른 손상이 생기는 것을 충분히 방지할 수 있다.
도 3 (B) 및 도 5 (B)를 참조하여 함몰부(80)는 프레스 가공에 의해 판재(41)의 일부를 압궤(壓潰)하여 형성되어있다. 함몰부(80)는 노치부(70)에 연속하고 판재(41)의 두께보다 작은 두께를 갖는 눌림부(crushing part)(82), 눌림부(82)에 연속하고 판재(41)의 두께로 두께가 증가하는 모따기부(83)를 구비한다. 눌림부(82)에 의해 노치부(70)의 내주면 측의 가장자리부(71)와 압입되는 수지제 부시(90) 사이에 클리어런스(81)가 확실하게 형성된다. 모따기부(83)에 의해 수지제 부시(90)를 가이드 하면서 압입이 쉽고, 수지제 부시(90)의 표면에 압입에 따른 손상이 생기는 것을 더욱 방지할 수 있다.
함몰부(80)의 크기는 적절하게 설정할 수 있지만, 예를 들면 내주면에서 눌림부(82)까지의 깊이(D)가 판재(41)의 두께 t의 20% ± 0.1mm, 눌림부(82)의 노치부(70)에서 폭 (W)이 1.0 ~ 2.0mm이다. 두께 t는 2.9mm의 경우 예를 들어, 내주면에서 눌림부(82)까지의 깊이 (D)는 0.5mm이다. 이 같은 치수로 설정 한 함몰부(80)에 의하면, 수지제 부시(90)의 표면에 압입에 따른 손상이 생기는 것을 충분히 방지할 것을 실험을 통해 확인했다. 또한, 상기의 치수 제원은 일례일 뿐, 본 발명을 한정하는 것이 아님은 물론이다.
비교적 얇은 판재에서 와인딩 칼라를 형성하는 경우에는 롤 성형함으로써 판재의 제 1 맞대기 단면 및 제 2 맞대기 단면을 따르는 방향 (중공 원통 부재의 반경 방향)에서 중첩시킬 수 있다. 그러나 강한 강성이 요구되는 와인딩 칼라(40)에서는 비교적 두꺼운 판재(41)를 사용하기 때문에 롤 성형을 사용하는 것은 어렵다. 이 경우에는, 프레스 성형해 의해서 제 1 맞대기 단면(51) 및 제 2 맞대기 단면(52)이 둘레 방향에서 맞대어 진다. 제 1 맞대기 단면(51) 및 제 2 맞대기 단면(52)을 둘레 방향에서 맞댈 경우, 볼록 편(67)을 삽입구(63)에서 오목부(64)에 삽입시킨다. 프레스 성형에 의해 판재(41)를 원주 방향으로 절곡하고 있기 때문에 본체부(50)는 물론, 볼록 편(67)에도 직선 부분이 잔류할 수 없다. 따라서 와인딩 칼라(40)의 진원도를 높일 수 있게 된다.
다음으로, 도 7 내지도 11을 참조하여 와인딩 칼라(40)의 제조 장치(200)에 대해 설명한다.
도 7은 와인딩 칼라(40)의 제조 장치(200)에서 순차 이송되는 피 가공재(201)를 나타내는 평면도, 도 8 내지 11은 각각 도 7의 8-8선, 9-9선, 10-10선, 11-11선에 따른 단면도이다.
와인딩 칼라(40)의 제조 장치(200)는 상술한 와인딩 칼라(40)를 철제의 긴 피 가공재(201)를 순차 이송해 연속으로 성형 가공하는 복수의 프레스 가공부를 구비한 연속 프레스 장치에 의해 제조한다.
도 7을 참조하면 와인딩 칼라(40)의 제조 장치(200)는, 트리밍부(210), 압인부(coining unit)(220), 절곡 가공부(230), 절단부(280), 분리부(290)를 구비한다. 각 부는 1 이상의 프레스 가공부로 구성되어있다.
트리밍부(210)는 피 가공재(201)를, 순차 이송하기 위한 연결부(202)를 남기면서 본체부(50)와 클린치부(60)의 윤곽 형상으로 트리밍한다. 연결부(202)는 피 가공재(201)의 폭 방향의 중심 위치에 설치된다. 트리밍부(210)는 복수의 프레스 가공부로 구성되어 있다. 트리밍부(210)는 연결부(202)에서 폭 방향의 한쪽 (도면 중 아래쪽)으로 신장하는 장공(211)을 형성하는 프레스 가공부와, 연결부(202)에서 폭 방향의 다른 쪽 (도면 중 위쪽)으로 신장하는 장공(212)을 형성하는 프레스 가공부와, 환상 가장자리(53)로 되는 부위에 가이드면(54)을 형성하는 프레스 가공부를 포함한다. 트리밍부(210)는 또한 제 1 맞대기 단면(51)이 되는 부위에 제 1 클린치부(61)를 형성하는 프레스 가공부(213)와 제 2 맞대기 단면(52)이 되는 부위에 제 2 클린치부(62)를 형성하는 프레스 가공부(214)를 포함한다. 피 가공재(201)에서 제거된 스크랩(scrap)은 화살표 215로 나타낸 바와 같이, 프레스 가공부에서 배출된다.
압인부(220)는 트리밍된 피 가공재(201)를 굴곡 성형하기 전에 평판 상태에서 피 가공재(201)의 일부를 압인하여 압인 오목부(221)를 형성한다. 압인 오목부(221)는, 일부를 잘라내는 것에 의해 노치부(70)와 함몰부(80)로 되는 부위이다. 압인부(220)는 압인 오목부(221)를 형성하는 프레스 가공부를 포함한다. 압인부(220)의 프레스 가공부는 피 가공재(201)를 누르는 상형과 압인 오목부(221)를 형성하는 돌출부를 갖춘 하형을 구비한다. 하형을 밀어 올려 볼록부에 의해, 피 가공재(201)에 압인 오목부(221)를 형성한다.
도시된 실시 예에서는 압인부(220)는 연결부(202)에 연속하는 부위에 압인 오목부(221)를 형성한다.
절곡 가공부(230)는 압인 오목부(221)를 형성한 피 가공재(201)를 절곡 형성하고, 피 가공재(201)의 양 단면(51, 52)을 클린치부(60)의 감합에 의해 접합하여 본체부(50)를 성형한다. 절곡 가공부(230)는 복수의 프레스 가공부로 구성되어있다. 절곡 가공부(230)는 제 1 및 제 2 맞대기 단면(51, 52) 쪽의 양단을 약간 굴곡시키는 예비 성형을 하는 프레스 가공부(240) (도 8 참조), 피 가공재(201)를 단면 U 자형 제 1 단계의 절곡을 행하는 제 1 프레스 가공부(250) (도 9 참조), 피 가공재(201)를 원호 형상에 접근할 수 있도록 제 2 단계의 절곡을 행하는 제 2 프레스 가공부(260) (도 10 참조), 피 가공재(201)를 단면 원형으로 마무리하는 제 3 단계의 절곡을 행하는 제 3 프레스 가공부(270) (도 11 참조)를 포함한다.
프레스 가공부(240)는 도 8에 나타낸 바와 같이, 상형(241)과 하형(242)을 구비하고 있다. 상형(241) 및 하형(242) 의해 제 1 및 제 2 맞대기 단면(51, 52) 쪽의 양단을 약간 굴곡시키는 예비 성형을 실시한다.
제 1 프레스 가공부(250)는 도 9에 나타낸 바와 같이, 상형(251)을 갖추고 있다. 상형(251)에는 말굽 모양의 오목부(252)가 설치되어있다. 오목부(252)에 의해 이전 공정에서 예비 성형된 피 가공재(201)를 단면 U 자형으로 하는 절곡 가공을 실시한다.
제 2 프레스 가공부(260)는 도 10에 나타낸 바와 같이, 상형(261)과 하형(262)을 구비하고 있다. 상형(261)에는 반원 모양의 오목부(263)가 설치되고, 하형(262)에는 상형(261)의 오목부(263)과 함께 대략 원형을 이루는 오목부(264)가 설치되어 있다. 양 오목부(263, 264)에 의해 전 공정에서 제 1 단계의 절곡 성형된 피 가공재(201)를 원호 형상에 접근할 수 있도록 제 2 단계의 절곡 가공을 실시한다.
제 3 프레스 가공부(270)는 도 11에 나타낸 바와 같이, 하형(271)을 갖추고 있다. 하형(271)에는 반원 모양의 오목부(272)가 설치되어 있다. 하형(271)을 약간의 치수(slight dimension)로 밀어 올려, 오목부(272)에 의해 이전 단계에서 제 2 단계 절곡 성형된 피 가공재(201)를 단면 원형으로 마무리하는 제 3 단계의 절곡 가공을 실시한다.
도 7을 다시 참조하여 절단부(280)는 압인 오목부(221)의 일부를 잘라내어 노치부(70)와 함몰부(80)를 형성한다. 절단부(280)는 압인 오목부(221)의 일부를 잘라내는 프레스 가공부(281)를 포함한다. 절단부(280)의 프레스 가공부(281)는 노치부(70)에 상당하는 부위를 절단하는 상형을 갖추고 있다.
분리부(290)는 절곡 성형 한 본체부(50)에 노치부(70)와 함몰부(80)를 형성한 후, 본체부(50)를 피 가공재(201)에서 분리한다. 상술 한 바와 같이, 도시된 실시 예에서는 압인 오목부(221)는 연결부(202)에 연속하는 부위에 형성되어있다. 절단부(280)에 있어서 노치부(70)에 상당하는 부위를 절단하면 연결부(202)가 본체부(50)에서 잘려나간다. 따라서, 도시된 실시 예에 있어서는, 절단부(280)가 분리부(290)로도 기능을 하고 있다.
다음 와인딩 칼라(40)를 제조하는 수순에 대해 설명한다.
상술한 와인딩 칼라(40)는 철제의 긴 피 가공재(201)를 순차 이송해 연속으로 성형 가공하는 복수의 프레스 가공 공정을 갖춘 순차 이송 프레스 방법에 의해 제조된다.
와인딩 칼라(40)의 제조 장치(200)의 트리밍부(210)에서 피 가공재(201)를 순차 이송하기 위한 연결부(202)를 남기면서 본체부(50)와 클린치부(60)의 윤곽 형상으로 트리밍한다.
이어 압인부(220)에서 트리밍된 피 가공재(201)를 절곡 성형하기 전에 평판 상태에서 피 가공재(201)의 일부를 압인하여 압인 오목부(221)를 형성한다.
이어서 절곡 가공부(230)에서 압인 오목부(221)를 형성한 피 가공재(201)을 절곡 성형하고, 피 가공재(201)의 양 단면(51, 52)을 클린치부(60)의 감합에 의해 접합하여 본체부(50)를 성형한다.
이어서 절단부(280)에서 압인 오목부(221)의 일부를 잘라내어 노치부(70)와 함몰부(80)를 형성한다. 도시된 실시 예에 있어서는, 절단부(280)가 분리부(290)로도 기능을 하고 있다. 즉 절단부(280)에서 절곡성형 한 본체부(50)에 노치부(70)와 함몰부(80)를 형성한 후, 본체부(50)를 피 가공재(201)에서 분리한다. 이러한 일련의 수순에 의해 와인딩 칼라(40)가 제조된다.
이어서, 와인딩 칼라(40)를 트레일 링 암(20)에 용접할 때의 작용에 대해 설명한다.
도 4와 같이 용접시는 트레일 링 암(20) 및 와인딩 칼라(40)를 용접 치구에 세팅한다. 이때 와인딩 칼라(40)를 본체부(50)의 노치부(70)에 볼록 치구(310)가 끼워지도록 세팅한다. 노치부(70)는 본체부(50)의 두 개의 환상 가장자리(53)에 각각 구비되어 있다. 와인딩 칼라(40)를 용접 치구에 세팅할 때 본체부(50)의 상하 방향을 의식할 필요가 없다. 따라서 용접시 와인딩 칼라(40)의 세팅 작업을 쉽게 할 수 있다. 볼록 치구(310)가 노치부(70)에 끼워져 트레일 링 암(20)에 대한 와인딩 칼라(40)의 위치가 결정된다.
노치부(70)는 볼록 치구(310)가 끼워지는 것에 의해, 맞대어진 양 단면(51, 52)을 용접 부분에 포함시키는 위치에 형성되어 있다. 노치부(70)를 볼록 치구(310)에 끼워 본체부(50)의 위치를 결정하고, 이 상태에서 용접하면 본체부(50)는 맞대어진 양 단면(51, 52)을 넘어 트레일 링 암(20)에 용접 접합 된다. 도 4에 부호 320을 붙인 부분이 용접 부분이다.
또한, 노치부(70)와 볼록 치구(310)를 감합하는 것에 의해, 맞대어진 양 단면(51, 52)을 넘어 용접 접합할 수 있는 위치에 와인딩 칼라(40)를 세팅할 수 있다면, 노치부(70)를 형성하는 위치 및 볼록 치구(310)를 마련하는 위치는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 노치부(70)는 도시 예와 같이 양 단면(51, 52)의 반대편에 형성하는 경우뿐만 아니라 양 단면(51, 52)의 바로 옆에 형성했을 때, 또는 양 단면(51, 52) 자체에 형성 한 때에도 볼록 치구(310)를 마련하는 위치만 조정하면 양 단면(51, 52)을 넘어 용접 접합할 수 있는 위치에 와인딩 칼라(40)를 설정할 수 있다.
트레일 링 암(20)의 접합 단면이 와인딩 칼라(40)의 양 단면(51, 52)을 넘어 와인딩 칼라(40)에 용접 접합되기 때문에 와인딩 칼라(40)의 맞대어진 양 단면(51, 52)이 본체부(50)에 작용하는 하중에 의해 열리는 것을 방지할 수 있다. 제 1 및 제 2 클린치부(61, 62)의 감합의 결합력도 더해져, 와인딩 칼라(40)의 양 단면(51, 52)의 접합을 유지할 수 있다. 와인딩 칼라(40)를 사용할 수 있기 때문에 파이프 재료에서 칼라 부재를 성형하는 경우에 비해 비용 절감을 도모 할 수 있으며, 이를 통해 토션 빔 식 서스펜션(100)의 저비용화에 기여할 수 있다.
용접 접합의 길이는 와인딩 칼라(40)의 원주 방향의 약 3분의 1의 길이이다. 와인딩 칼라(40)와의 접촉면의 외주를 따라 와인딩 칼라(40)와 트레일 링 암(20)을 자동 용접기 등을 이용하여 아크 용접한다.
다음 철제 와인딩 칼라(40)에 수지제 부시(90)를 압입할 때의 작용에 대해 설명한다.
도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 와인딩 칼라(40)에 부시(90)를 압입 할 때 환상 가장자리(53)의 가이드면(54)에 의해 부시(90)를 가이드 하면서 압입한다. 부시(90)의 압입에 따라 가이드면(54)이 수지제 부시(90)를 둘레 전체에 걸쳐 균등하게 직경을 감소하는 상태가 되므로, 부시(90)를 용이하게 압입할 수 있다.
노치부(70)의 내주면 측의 가장자리부(71)와 압입되는 수지제 부시(90) 사이에는 함몰부(80)에 의해 클리어런스(81)가 형성된다. 함몰부(80)의 눌림부(82)에 의해 상기 클리어런스(81)가 확실하게 형성된다. 노치부(70)의 가장자리부(71)가 부시(90)의 표면에 압접하지 않기 때문에, 압입에 따른 손상이 부시(90)의 표면에 생기는 것을 충분히 방지한다.
함몰부(80)의 모따기부(83)에 의해 부시(90)를 가이드 하면서 압입이 쉬워지고 부시(90)의 표면에 압입에 따른 손상이 생기는 것을 더욱 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 와인딩 칼라(40)는 중공 원통형의 본체부(50)에 용접시 본체부(50)의 위치를 결정하는 볼록 치구(310)가 끼워지는 노치부(70)와 노치부(70)의 내주면 측의 가장자리부(71)와 압입되는 수지제 부시(90) 사이에 간극(81)을 형성하는 함몰부(80)를 구비한다. 이러한 구성에 의해 용접시의 위치 결정을 위한 구성인 노치부(70)를 부가하여도 수지제 부시(90)의 표면에 압입에 따른 손상이 생기는 것을 충분히 방지할 수 있다.
함몰부(80)는 눌림부(82)와 모따기부(83)를 구비하고, 눌림부(82)에 의해 노치부(70)의 내주면 측의 가장자리부(71)와 압입되는 수지제 부시(90) 사이에 클리어런스(81)가 확실하게 형성된다. 또한, 모따기부(83)에 의해 수지제 부시(90)를 가이드하면서 압입이 쉽게 되고, 수지제 부시(90)의 표면에 압입에 따른 손상이 생기는 것을 더욱 방지할 수 있다.
내주면에서 눌림부(82) 까지의 깊이(D)가 판재(41)의 두께의 20% ± 0.1mm, 눌림부(82)의 노치부(70)의 폭(W)이 1.0 ~ 2. 0mm의 경우 수지제 부시(90)의 표면에 압입에 따른 손상이 생기는 것을 충분히 방지할 것을 실험을 통해 확인했다.
노치부(70)는 볼록 치구(310)가 끼워지는 것에 의해, 맞대어진 양 단면(51, 52)을 용접 부분에 포함시키는 위치에 형성된다. 노치부(70)를 볼록 치구(310)에 끼워 본체부(50)의 위치를 결정하고, 이 상태에서 용접하면 본체부(50)는 맞대어진 양 단면(51, 52)을 넘어 트레일 링 암(20)에 용접 접합 된다. 와인딩 칼라(40)의 맞대어진 양 단면(51, 52)이 본체부(50)에 작용하는 하중에 의해 열리는 것을 방지할 수 있다. 제 1 및 제 2 클린치부(61, 62)의 끼워 맞춤의 결합력도 더해져, 와인딩 칼라(40)의 양 단면(51, 52)의 접합을 유지할 수 있다.
노치부(70)는 본체부(50)의 두 개의 환상 가장자리(53)에 각각 구비된다. 와인딩 칼라(40)를 용접 치구에 세팅할 때 본체부(50)의 상하 방향을 의식할 필요가 없고, 용접시 와인딩 칼라(40)의 세팅 작업을 쉽게 할 수 있다.
압입되는 부시(90)를 안내하는 가이드면(54)을 환상 가장자리(53)에 갖추고 있기 때문에, 가이드면(54)에 의해 수지제 부시(90)를 가이드 하면서 압입이 쉽게 된다.
차량용 서스펜션 기구의 트레일 링 암(20)을 차체에 축 지지하는 칼라 부재에 와인딩 칼라(40)를 사용하고 있다. 와인딩 칼라(40)에 압입되는 부시(90)로는 수지제 부시(90)를 사용할 수에서 부시(90)의 경량화를 통해 토션 빔 식 서스펜션(100)의 경량화에 기여할 수 있다.
본 실시 형태의 와인딩 칼라(40)의 제조 장치(200)는 와인딩 칼라(40)를, 철제의 긴 피 가공재(201)를 순차 이송해 연속으로 성형 가공하는 복수의 프레스 가공부를 구비하는 순차 이송 프레스 장치에 의해 제조하는 것이며, 트리밍부(210), 압인부(220), 절단부(280)를 갖추고 있다. 노치부(70)와 함몰부(80)를 구비하는 와인딩 칼라(40)를, 순차 성형에 의해 효율적으로 제조할 수 있다.
와인딩 칼라(40)의 제조 장치(200)는 절곡 가공부(230)와 분리부(290)를 더 갖추고 있다. 절곡 가공 및 피 가공재(201)의 본체부(50)의 분리를 포함해, 와인딩 칼라(40)를, 순차 성형에 의해 더욱 효율적으로 제조할 수 있다.
압인부(220)는 연결부(202)에 인접한 부위에 압인 오목부(221)를 형성하기 때문에 절단부(280)에 있어서 노치부(70)에 상당하는 부위를 절단하면 연결부(202)가 본체부(50)에서 절단된다. 따라서 절단부(280)를 분리부(290)로 작동시킬 수 있기 때문에 순차 이송 프레스 장치에 구비될 필요가 있는 프레스 가공부를 줄일 수 있고, 와인딩 칼라(40)의 제조 장치(200)의 구성의 단순화를 도모할 수 있다.
본 실시 형태의 와인딩 칼라(40)의 제조 방법은 와인딩 칼라(40)를, 철제의 긴 피 가공재(201)를 순차 이송해 연속으로 성형 가공하는 복수의 프레스 가공 공정을 갖춘 순차 이송 프레스 방법에 의해 제조하는 것이며, 트리밍, 압인 오목부(221)의 형성, 노치부(70)와 함몰부(80)의 형성을 거쳐 와인딩 칼라(40)를 순차 성형에 의해 효율적으로 제조할 수 있다.
와인딩 칼라(40)의 제조 방법은, 피 가공재(201)의 절곡 성형과 피 가공재(201)의 본체부(50)의 분리를 포함해 와인딩 칼라(40)를 순차 성형에 의해 더욱 효율적으로 제조할 수 있다.
연결부(202)에 인접한 부위에 압인 오목부(221)를 형성하기 때문에 노치부(70)에 상당하는 부위를 절단하면 연결부(202)가 본체부(50)에서 절단된다. 따라서, 노치부(70)에 상당하는 부위의 절단과 피 가공재(201)의 본체부(50)의 분리를 동시에 할 수 있기 때문에 순차 이송 프레스 방법이 수행하는 프레스 가공 공정을 줄일 수 있고 와인딩 칼라(40)의 제조 단계의 간소화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술 한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 적절하게 수정할 수 있다. 예를 들어, 노치부(70)와 함몰부(80)의 형상 및 치수는 다양한 모양과 크기를 채용할 수 있으며, 실시 형태의 형상과 치수에 한정되는 것은 아니다.
또한, 제 1 및 제 2 클린치부(61, 62)의 모양도 여러 가지 형상을 채용할 수 있으며, 도시된 형상에 한정되는 것은 아니다.
또한, 압인 오목부(221)를 형성한 후 노치부(70)를 형성하는 와인딩 칼라(40)의 제조 장치(200) 및 제조 방법에 대해 설명했지만, 이 경우에 한정되지 않는다. 예를 들면, 압인하면서 절단해 노치부(70)와 함몰부(80)를 동시에 형성할 수 있다. 또는 노치부(70)를 먼저 형성한 다음에 압인하고 함몰부(80)를 형성할 수 있다.
트레일 링 암(20)을 차체에 축 지지하는 칼라 부재에 와인딩 칼라(40)를 사용하여 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 이 경우에 한정되는 것은 아니다. 수지제 부시(90)가 압입되는 철제 와인딩 칼라(40)에 널리 사용 가능함은 물론이다.
10 토션 빔
20 트레일 링 암 (접합 부재 및 암 부재)
30 롤 바
40 와인딩 칼라
41 판재
50 본체부
51 제 1 맞대기 단면 (단면)
52 제 2 맞대기 단면 (단면)
53 환상 가장자리
54 가이드면
60 클린치부
61 제 1 클린치부
62 제 2 클린치부
70 노치부
71 노치부의 내주면 측의 가장자리
80 함몰부
81 클리어런스
82 눌림부
83 모따기부
90 수지제 부시
100 토션 빔 식 서스펜션
200 와인딩 칼라(40)의 제조 장치
201 피 가공재
202 연결부
210 트리밍부
220 압인부
221 압인 오목부
230 절곡부
280 절단부
290 분리부
310 볼록 치구
D 내주면에서 눌림부까지의 깊이
W 눌림부의 노치부에서의 폭

Claims (13)

  1. 수지제 부시가 압입되고 접합 부재에 용접에 의해 접합되는 철제 와인딩 칼라로서,
    철제 사각형 형상을 갖는 판재를 절곡 성형하고 양 단면을 맞대어 중공 원통 형상으로 성형된 본체부;
    상기 본체부에서 상기 양 단면에 각각 설치되어 상기 양 단면을 감합에 의해 접합하는 클린치부;
    상기 본체부의 환상 가장자리의 일부를 잘라내어 형성되고, 용접시 상기 본체부의 위치를 결정하는 볼록 치구가 끼워지는 노치부;
    상기 노치부의 주위의 벽면에 내주면 측에서 함몰되어 형성되고 상기 노치부의 내주면 측의 가장자리와 압입되는 상기 수지제 부시 사이에 간극을 형성하는 함몰부를 포함하는 와인딩 칼라.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 함몰부는 프레스 가공에 의해 상기 판재의 일부를 압궤하여 형성되고 상기 노치부에 연속하는 상기 판재의 두께보다 작은 두께를 갖는 눌림부, 상기 눌림부에 연속하는 상기 판재 두께까지 두께가 증가하는 모따기부를 구비하는 와인딩 칼라.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 내주면으로부터 상기 눌림부까지의 깊이(D)가 상기 판재의 두께의 20% ± 0.1mm, 상기 눌림부의 상기 노치부에서의 폭(W)이 1.0 ~ 2 .0mm 인 와인딩 칼라.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3중 어느 한 청구항에 있어서,
    상기 노치부는, 상기 볼록 치구가 끼워져 맞대어진 상기 양 단면을 용접 부분에 포함시키는 위치에 형성되는 와인딩 칼라.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 청구항에 있어서,
    상기 노치부는 상기 본체부에 두 개의 환상 가장자리의 각각에 구비되는 와인딩 칼라.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5중 어느 한 청구항에 있어서,
    상기 환상 가장자리는 압입되는 상기 부시를 안내하는 가이드면을 구비하는 와인딩 칼라.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6중 어느 한 청구항에 있어서,
    차량용 서스펜션 기구의 암 부재를 차체에 축 지지하는 칼라 부재에 사용하는 와인딩 칼라.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7중 어느 한 청구항에 기재된 와인딩 칼라를 철제의 긴 피 가공재를 순차 이송해 연속으로 성형 가공하는 복수의 프레스 가공부를 구비한 순차 이송 프레스 장치에 의해 제조하는 와인딩 칼라 제조 장치로서,
    상기 피 가공재를 순차 이송하기 위한 연결부를 남기면서 상기 본체부 및 상기 클린치부의 윤곽 형상으로 트리밍하는 트리밍부;
    트리밍한 상기 피 가공재를 절곡 성형하기 전에 평판 상태에서 상기 피 가공재의 일부를 압인하여 압인 오목부를 형성하는 압인부;
    상기 압인 오목부의 일부를 잘라내어 상기 노치부 및 상기 함몰부를 형성하는 절단부를 구비하는 와인딩 칼라의 제조 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 압인 오목부를 형성한 상기 피 가공재를 절곡 성형하고, 상기 피 가공재의 양 단면을 상기 클린치부의 감합에 의해 접합하여 상기 본체부를 성형하는 절곡 가공부;
    절곡 성형한 상기 본체부에 상기 노치부 및 상기 함몰부를 형성한 후, 상기 본체부를 상기 피 가공재로부터 분리하는 분리부를 더 구비하는 와인딩 칼라의 제조 장치.
  10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 압인부는 상기 연결부에 인접한 부위에 상기 압인 오목부를 형성하는 와인딩 칼라의 제조 장치.
  11. 청구항 1 내지 청구항 7중 어느 한 청구항에 기재된 와인딩 칼라를 철제의 긴 피 가공재를 순차 이송해 연속으로 성형 가공하는 복수의 프레스 가공 공정을 갖추는 순차 이송 프레스 방법에 의해 제조하는 와인딩 칼라의 제조 방법으로서,
    상기 피 가공재를 순차 이송하기 위한 연결부를 남기면서 상기 본체부 및 상기 클린치부의 윤곽 형상으로 트리밍하고;
    트리밍한 상기 피 가공재를 절곡 성형하기 전에 평판 상태에서 상기 피 가공재의 일부를 압인하여 압인 오목부를 형성하고;
    상기 압인 오목부의 일부를 잘라내어 상기 노치부 및 상기 함몰부를 형성함을 포함하는 와인딩 칼라의 제조 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 압인 오목부를 형성 한 상기 피 가공재를 절곡 성형하고, 상기 피 가공재의 양 단면을 상기 클린치부의 감합에 의해 접합하여 상기 본체부를 성형하고;
    절곡 성형 한 상기 본체부에 상기 노치부 및 상기 함몰부부를 형성한 후, 상기 본체부를 상기 피 가공재에서 분리하여 와인딩 칼라를 얻는 와인딩 칼라의 제조 방법.
  13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 연결부에 인접한 부위에 상기 압인 오목부를 형성하는 와인딩 칼라의 제조 방법.

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