KR100569367B1

KR100569367B1 - 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬

Info

Publication number: KR100569367B1
Application number: KR1020040031066A
Authority: KR
Inventors: 김재중
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2004-05-03
Filing date: 2004-05-03
Publication date: 2006-04-07
Also published as: CN1693115A; KR20050105803A; US20050206211A1; CN100534833C; JP2005319281A; DE102004063527A1

Abstract

본 발명은 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬에 관한 것으로서, 기존의 스틸 프레스 시트쿠션 판넬 대비, 마그네슘 합금의 특성 중, 특히 강성 등의 단점을 보완하고, 장점인 중량, 주조성 측면은 획기적으로 향상시킬 수 있도록 마그네슘 합금 주조 특성에 기초를 두고, 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬의 주조단계에서 가장 중요하게 고려되어야 할 유동해석 결과에 근거한 최적의 시트쿠션 판넬을 성형하는데 있다. 이를 위하여 본 발명은 시트쿠션 판넬의 성형시 프레스 성형공정에서 반영되는 응력 집중 부위인 노치부분을 제거하는 대신에, 주조공정에서만이 구현 가능한 라운드 형태의 보강부를 설계하여 상품성의 향상을 도모하고, 전동식 시트에 고정되는 스위치 브라켓의 장착에 있어서, 기존의 용접방식을 배제하고 대신에, 클립형 끼움구조 방식으로 변경하여 성형 공정의 축소를 가능토록 하며, 특히 S스프링의 장착 부분을 기존의 일측 개방형이 아닌 양측 폐쇄형 지지구조로 설계하여 스프링의 이탈 방지는 물론, 피로 내구 강도를 보다 우수하게 할 수 있는 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬에 관한 것이다.

자동차, 마그네슘 합금재, 시트쿠션 판넬, 성형방법, 보강부

Description

자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬{Magnesium cusion panel for automotive-seat system}

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬로서, 기존의 스틸 프레스 제품의 노치부위를 배제하고, 라운드 형태로 처리한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬로서, 기존의 일측 개방형 S스프링 장착부위를 배제하고, 양측 폐쇄형으로 처리한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬로서, 스위치 브라켓의 클립형 끼움구조를 나타내는 도면,

도 4는 본 발명에 따른 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬 주조시의 주조 게이트 설치위치 및 시간에 따른 용탕의 흐름을 나타내는 도면,

도 5는 종래의 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬로서, 굴곡 부위의 노치부를 나타내는 도면,

도 6은 종래의 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬로서, S스프링 장착부를 나타내는 도면,

도 7은 종래의 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬 주조시의 주조 게이트 설치위치 및 시간에 따른 용탕의 흐름을 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 판넬 하우징 11 : 보강부

12 : 스프링 걸이부 13 : 스위치 브라켓

14 : 클립 15 : 금형

20 : 주조 게이트

본 발명은 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 스틸 프레스 시트쿠션 판넬 대비, 마그네슘 합금의 특성 중, 특히 강성 등의 단점을 보완하고, 장점인 중량, 주조성 측면은 획기적으로 향상시킬 수 있도록 마그네슘 합금 주조 특성에 기초를 두고, 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬의 주조단계에서 가장 중요하게 고려되어야 할 유동해석 결과에 근거한 최적의 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬에 관한 것이다.

최근, 자동차의 고급화에 따라 시트는 법규 제한, 안전도 및 편의성 향상에 대한 요구로 중량이 점차 증가하는 추세에 있다.

이에 따른 경량화의 대안으로서, 기존의 스틸재에서 경량재로 변경한 시트 프레임을 확대 적용하고 있는 추세이다.

특히, 고압 주조법을 이용하여 제조한 마그네슘 합금 시트 프레임은 반복적인 대량 생산이 용이하고, 치수의 정확도가 높아 노이즈 감소 등을 최대화 할 수 있는 장점이 있다.

특히, 시트쿠션 판넬은 베이스 위에 장착함으로써, 시트 안전 평가에 큰 영향을 미치지 않으며, 형상이 상대적으로 단순한 부품으로 대부분은 스틸 판재를 프레스하여 형상을 만들고 주변 부품들을 용접하도록 되어 있다.

이때, 스틸에 비해 기본적인 물성이 열악한 마그네슘 합금을 시트 쿠션 판넬에 적용할 경우, 이를 고려한 개념 설계가 반드시 이루어져야 하며, 더불어 주조적인 측면을 고려한다면 오히려 스틸 프레스 제품보다 우수한 구조로 설계할 수 있다.

그런데, 도 5에 도시된 바와 같이, 스틸재 프레스 공법의 시트쿠션 판넬은 판넬 하우징(100)의 굴곡 부위를 성형시 노치부분이 반드시 필요하도록 되어 있는 바, 이와 같은 노치부(110)는 응력 집중에 취약하여 찢어짐이 발생하는 문제점이 있다.

도 6은 종래의 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬로서, S스프링 장착부를 나타내는데, 여기서 일측 개방형 지지구조로 형성된 스프링 걸이부(120)는 S스프링의 이탈 가능성이 있으며, 피로 내구 강도가 취약한 문제점이 있다.

특히, 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬을 성형함에 있어서, 일반적인 마그네슘 합금재의 두께가 2.0 mm정도로 얇기 때문에 그 제조 방안은 새롭게 설계된 제품의 완성도를 이루는데 가장 중요한 단계임은 자명하다.

따라서, 경쟁 제조업체들은 그 방안을 철저히 비밀에 부치고 있는 실정에 있다.

한편, 도 7은 종래의 일반적인 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬의 제조 방안으로서, 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬 주조시의 주조 게이트(200) 설치위치 및 시간에 따른 용탕의 흐름을 나타내고 있다.

이때, 금형(150) 자체의 일측 단부에 주조 게이트(200)를 성형하고, 용탕의 흐름을 수행시 두 영역으로 흐름이 양분화되어 서로 만나게 되는 부분에서 가스가 갇히거나 난류에 의한 주조 결함이 발생하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 기존의 스틸 프레스 제품에 비하여 기본적인 물성이 열악한 고압 주조법을 이용하여 마그네슘 합금을 시트쿠션 판넬에 적용할 경우, 이를 고려한 개념 설계가 반드시 요구된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 시트쿠션 판넬의 성형시 프레스 성형공정에서 반영되는 응력 집중 부위인 노치부분을 제거하는 대신에, 고압 주조공정에서만이 구현 가능한 라운드 형태로 설계하여 상품성의 향상을 도모하고, 전동식 시트에 고정되는 스위치 브라켓의 장착에 있어서, 기존의 용접방식을 배제하고 대신에, 클립형 끼움구조 방식으로 변경하여 성형 공정의 축소를 가능토록 하며, 특히 S스프링의 장착 부분을 기존의 일측 개방형이 아닌 양측 폐쇄형 지지구조로 설계하여 스프링의 이탈 방지는 물론, 피로 내구 강 도를 보다 우수하게 할 수 있는 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬을 성형함에 있어서,

다이캐스팅 공법을 이용하여 주조시 사방으로 용탕이 분산되어 주입될 수 있도록 금형의 중간부에 주조 게이트를 설치하여 고압 주조될 수 있도록 한 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬의 성형방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬에 있어서,

집중 응력에 취약한 판넬 하우징(10)의 소정부위에 응력 해소를 위한 보강수단을 주조 성형한 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 보강수단은 상기 판넬 하우징(10)의 굴곡부위에 라운드 형태의 보강부(11)를, S스프링 장착부위에 양측 폐쇄형 지지구조로 이루어진 스프링 걸이부(12)를 성형한 것을 특징으로 한다.

또한, 전동식 시트에 고정되는 스위치 브라켓(13)에 대한 상기 판넬 하우징(10)의 고정방식은 클립(14)형 끼움구조 방식인 것을 특징으로 한다.

자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬을 성형함에 있어서,

다이캐스팅 공법을 이용하여 주조시 사방으로 용탕이 분산되어 주입될 수 있 도록 금형의 중간부에 주조 게이트(20)를 설치하되, 상기 주조 게이트(20)를 통한 용탕의 주입 속도를 4.0 ~ 5.0 m/sec, 가압력을 600 bar로 하며, 그 슬리브의 직경은 100 mm로 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬로서, 기존의 스틸 프레스 제품의 노치부위를 배제하고, 라운드 형태로 처리한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬로서, 기존의 일측 개방형 S스프링 장착부위를 배제하고, 양측 폐쇄형으로 처리한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬로서, 스위치 브라켓의 클립형 끼움구조를 나타내는 도면이다.

본 발명은 시트쿠션 판넬에 있어서, 기존의 프레스 공정을 통한 스틸재의 시트쿠션 판넬을 배제하고, 대신에 고압 주조 공정을 통한 마그네슘 합금재의 시트쿠션 판넬로 변경하며, 그로 인한 기계적인 물성의 보완은 형상 변경과, 보강수단 추가 및 유동해석을 통한 주조 게이트의 설치 위치 등을 개선하여 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬에 관한 것이다.

본 발명에서 언급하는 시트쿠션 판넬에 사용된 마그네슘 합금과 비교시 기본 물성에 차이가 있는 바, 마그네슘 합금의 특성 중, 특히 강성 등의 단점을 보완할 수 있도록 형상 변경과 보강수단 추가 및 주조 게이트 설치위치 등을 고려하여 동등한 기계적 성능을 확보할 수 있도록 하고, 반면에 상대적으로 우수한 경량화 등 은 물성의 변화가 일어나지 않도록 하는 상태에서 그대로 진행될 수 있도록 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬은 기존의 스틸재 프레스 공법에 의해 성형된 시트쿠션 판넬에서 조립되어 사용하고 있는 관련 부품들을 모두 그대로 사용할 수 있도록 설계되어 있으며, 특히 기존의 시트쿠션 판넬과 동일 강성을 유지할 수 있도록 형상 변경을 실시하는 바, 기존의 시트쿠션 판넬부에 있어서 프레스 공법에 의한 성형시 집중 응력에 취약한 부위, 즉 굴곡 부위의 노치(notch)부를 삭제하고, 대신에 본 발명은 통상의 주조 공법에 대한 금형(15) 설계시 상기 노치부 성형위치와 같은 집중 응력에 취약한 위치에 응력 해소를 위한 라운드 형태의 보강부(11)를 형성하게 된다.

또한, 전동식 시트에 고정되는 스위치 브라켓(13)의 장착에 있어 기존의 스틸재 제품끼리의 적합한 고정 방식인 용접방식을 배제하고 마그네슘 합금재 제품에서 적합한 클립(14)형 끼움구조 방식으로 변경함으로서, 조립 공정시 이에 대한 공정의 축소를 가져 오도록 함은 물론, 용접 공정을 삭제함에 따라 발생하는 비용 절감을 도모할 수 있게 된다.

또한, 시트쿠션 판넬에 적용되는 S스프링의 장착 부분인 스프링 걸이부(12)를 기존의 일측 개방형 지지구조가 아닌 양측 폐쇄형 지지구조로 설계하여 스프링의 이탈 방지는 물론, 피로 내구 강도를 보다 향상시킬 수 있게 된다.

따라서, 이러한 마그네슘 합금으로 이루어진 시트쿠션 판넬의 형상 변경 및 보강수단의 추가 등을 통해서 동일한 기계적 물성을 확보하는 동시에 경량화를 이룰 수 있게 된다.

한편, 시트쿠션 판넬의 성형 단계는 최적화된 설계를 제품에 최대한 반영하기 위한 가장 중요한 단계이며, 특히 주조 단계를 최적화하는 것이 본 발명의 가장 중요한 핵심 중 하나로써, 마그네슘 합금을 이용하여 시트쿠션 판넬을 성형시 게이트 방안을 최적으로 하여 빠른 응고를 수행할 수 있기 때문에 고속 다이캐스팅 공법으로 주조를 해야 하며, 이런 이유로 해서 유동 해석을 통한 주조 게이트(20)의 설치 위치를 설정하는 것이 무엇보다도 중요하다.

즉, 한정된 공간 내에 설치된 복잡한 통로로 용탕이 흘러 들어가 채워질 경우, 주조 게이트(20)의 어느 위치에서 용탕이 주입되느냐에 따라 채워지는 방법이 달라지게 되므로 이를 응용하여 본 발명의 바람직한 구현예를 이룰 수 있게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬 주조시의 주조 게이트(20) 설치위치 및 시간에 따른 용탕의 흐름을 나타내는 도면으로서, 이와 같은 시트쿠션 판넬의 성형 공법은 첨부된 도면에서와 같이, 용탕이 상대적으로 가까운 영역을 균일하게 채워지면서 흐르는 경향을 가진 것으로서, 금형(15)의 중간 위치에 주조 게이트(20)를 설치하고, 이를 통해 상기 금형(15) 내에 주입되는 용탕의 흐름이 사방으로 분산되는 바, 중간에서 서로 만나지 않고 끝부분을 최종적으로 채우게 되므로 주조 결함 발생을 줄이게 된다.

특히, 기존의 성형 방안보다 금형에 대한 용탕의 주입 완료시간이 짧기 때문에 신속하게 응고되는 마그네슘 합금재에 긍정적으로 부합된다.

이러한 성형 공법을 이용하여 주조 공정을 수행할 경우, 주조 게이트(20)를 통한 용탕의 주입속도는 현재의 마그네슘 주조 특성을 고려하여 4.0 ~ 5.0 m/sec 이상으로 하며, 가압력은 600bar, 그 슬리브의 직경은 100mm로 형성하는 것이 바람직하다.

이때, 최적의 성형 조건은 변수를 달리하여 실험적으로 얻어진 것이며, 다른 조건에서는 바람직한 게이트 방안이라 할 지라도 미성형이 없는 양질의 제품을 얻기 어렵다.

따라서, 본 발명의 바람직한 구현예를 통한 주조 방안은, 용탕이 서로 만나게 될 경우, 금형(15) 내에 가스가 갇히거나 난류에 의한 주조 결합의 발생을 미연에 방지할 수 있게 되므로 자동차용 시트쿠션 판넬을 성형시 최적으로 성형할 수 있는 방안을 마련할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬 및 그 성형방법에 의하면, 성형시 프레스 성형공정에서 반영되는 응력 집중 부위인 노치부분을 제거하는 대신에, 고압 주조공정에서만이 구현 가능한 라운드 형태로 설계하여 상품성의 향상을 도모하고, 전동식 시트에 고정되는 스위치 브라켓의 장착에 있어서, 기존의 용접방식을 배제하고 대신에, 클립형 끼움구조 방식으로 변경하여 성형 공정의 축소를 가능토록 하며, 특히 S스프링의 장착 부분을 기존의 일측 개방형이 아닌 양측 폐쇄형 지지구조로 설계하여 스프링의 이탈 방지는 물론, 피로 내구 강도를 보다 우수하게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 또한, 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬을 성형함에 있어서,

다이캐스팅 공법을 이용하여 주조시 사방으로 용탕이 분산되어 주입될 수 있도록 금형의 중간부에 주조 게이트를 설치하여 금형 내에 가스가 갇히거나 난류에 의한 주조 결합의 발생을 미연에 방지할 수 효과가 있다.

Claims

자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬에 있어서,

집중 응력에 취약한 판넬 하우징(10)의 측부 굴곡부위에 라운드 형태의 보강부(11)를 일체로 성형하고, 상기 판넬 하우징(10)의 상면의 S스프링 장착부위에 양측 폐쇄형 지지구조로 이루어진 스프링 걸이부(12)를 일체로 성형하며, 상기 판넬 하우징의 측판에 전동식 시트용 스위치 브라켓(13)을 원터치 방식으로 체결할 수 있도록 상기 스위치 브라켓의 내면에 클립(14)을 일체로 형성한 것을 특징으로 하는 자동차용 마그네슘 합금재 시트쿠션 판넬.
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