KR100588108B1 - 자동차 범퍼용 임팩트 빔 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경량 고강도이면서 연속 생산이 가능하여 원가를 점감할 수 있는 임팩트 빔 및 그 제조 방법에 관한 것으로,

본 발명에 따른 자동차 범퍼용 임팩트 빔 제조 방법은, 다수의 보강 섬유사를 인발하여 합성수지가 용융되어 있는 함침조를 통과시켜 함침시키는 단계와, 합성수지가 함침된 상태의 집속체를 임팩트 빔 단면 형상의 통공이 형성된 금형 내부로 통과시켜 직선 임팩트 빔을 성형하는 단계와, 상기 금형을 통과한 직선 임팩트 빔을 곡선 상에 배치되는 다수의 인발 로울러를 통과시킴으로서 일정 곡률을 갖는 곡선 임팩트 빔으로 성형하는 단계와, 상기 곡선 임팩트 빔을 범퍼의 폭에 맞게 절단하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 바,

범퍼 커버와 임팩트 빔 사이에는 에너지 업서버가 배치되며, 따라서, 에너지 업서버의 범퍼 커버측 형상은 범퍼 커버에 대응하게 형성하고, 에너지 업서버의 임팩트 빔측 형상은 그 곡률 반경이 범퍼 커버의 곡률 반경보다 약간 크거나 작게 단순 곡선형으로 형성함으로서, 임팩트 빔을 단순 형태의 곡선형으로 형성할 수 있으며, 따라서 강성 및 강도 특성이 우수하고 연속 공정이 가능한 인발 성형에 의해 임팩트 빔을 제작할 수 있게 된다.

범퍼, 임팩트 빔, 곡선, 로울러, 성형

Description

자동차 범퍼용 임팩트 빔 및 제조 방법{Impact Beam of Automobile Bumper and the Producing method thereof}

도 1은 일반적인 범퍼의 구성을 나타내는 분해 사시도.

도 2는 본 발명의 임팩트 빔이 차량에 설치된 상태를 나타내는 횡단면도.

도 3a 내지 도 3c는 도 2의 A-A선 단면도로 본 발명에 의해 제조될 수 있는 임팩트 빔의 다양한 단면 형태를 나타내는 단면도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 임팩트 빔 제조 공정을 나타내는 개념도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 범퍼 커버 2 : 에너지 업서버

30 : 임팩트 빔 111 : 보강 섬유 104 : 함침조 108 : 인발 로울러

본 발명은 자동차 범퍼용 임팩트 빔 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경량 고강도이면서 연속 생산이 가능하여 원가를 점감할 수 있는 임팩트 빔 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

범퍼는 차량의 전면 및 후면에 장착되어 차량의 충돌시 그 충격을 흡수함으로서 인명 및 차량을 보호하는 역할을 하는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 외관을 장식하는 범퍼 커버(1)와, 폴리프로필렌 발포체나 우레텐 발포체 등의 탄성재로 형성되어 충격 에너지를 흡수하는 에너지 업서버(2)와, 에너지 업서버를 지지하는 임팩트 빔(3)과, 임팩트 빔을 차체에 연결하는 스테이(4)로 구성된다.

일반적으로, 임팩트 빔(3)은 폐쇄 단면이나 "ㄷ"자형 단면을 갖는 강재로 제조되어 왔으나, 연비 향상을 위한 차량이 경량화 요구 및 차량의 컴팩트화에 따른 범퍼 장착 공간의 최소화 추세에 부응하기 위해 다양한 소재의 임팩트 빔이 개발되고 있는 바, 최근 들어, GMT(Glass Mat Thermoplastic)과 같은 합성수지 재료를 압축 성형한 임팩트 빔이 그 성능이 우수한 것으로 인정되어 법규가 엄격한 북미 수출용 차량에 많이 채용되고 있다.

그런데, 종래의 압축 합성수지재 임팩트 빔은 필요로 하는 강성 및 강도를 부여하기 위해 전체적으로 그 두께를 두껍게 성형해야 했으므로, 강재 빔과 비교할 때 장착공간이나 중량 감소 효과가 그다지 크지 않았으며, 강성 및 강도를 보강하기 위해 보강용 시트를 부가하여 복합 재료로 성형하는 경우, 별도로 보강용 시트가 필요할 뿐만 아니라 시트를 성형하는 추가공정이 필요하게 되어 불필요하게 비용이 상승되는 단점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 합성수지재 임팩트 빔의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 강성 및 강도가 우수하고, 그 두께를 얇게 하여 경량으로 제작할 수 있으면서, 연속 생산이 가능하여 원가를 점감할 수 있는 임팩트 빔 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차 범퍼용 임팩트 빔 제조 방법은, 다수의 보강 섬유사를 인발하여 합성수지가 용융되어 있는 함침조를 통과시켜 함침시키는 단계와, 합성수지가 함침된 상태의 집속체를 임팩트 빔 단면 형상의 통공이 형성된 금형 내부로 통과시켜 직선 임팩트 빔을 성형하는 단계와, 상기 금형을 통과한 직선 임팩트 빔을 곡선 상에 배치되는 다수의 인발 로울러를 통과시킴으로서 일정 곡률을 갖는 곡선 임팩트 빔으로 성형하는 단계와, 상기 곡선 임팩트 빔을 범퍼의 폭에 맞게 절단하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 바,

범퍼 커버와 임팩트 빔 사이에는 에너지 업서버가 배치되며, 따라서, 에너지 업서버의 범퍼 커버측 형상은 범퍼 커버에 대응하게 형성하고, 에너지 업서버의 임팩트 빔측 형상은 그 곡률 반경이 범퍼 커버의 곡률 반경보다 약간 크거나 작게 단 순 곡선형으로 형성함으로서, 임팩트 빔을 단순 형태의 곡선형으로 형성할 수 있으며, 따라서 강성 및 강도 특성이 우수하고 연속 공정이 가능한 인발 성형에 의해 임팩트 빔을 제작할 수 있다는 점에 착안하여 이루어진 것으로,

본 발명에 따르면, 보강 섬유에 의해 강도 및 강성이 우수하면서도, 범퍼 커버 내부의 제한된 공간에 배치될 수 있는 곡선형의 임팩트 빔을 연속 공정으로 생산할 수 있어 원가를 절감시킬 수 있게 되며, 본 발명에 의해 제조된 임팩트 빔은 보강 섬유가 길이방향으로 연속되어 배열되어 있기 때문에 휨이나 전단에 대해 매우 우수한 강성/강도 특성을 나타내게 되며, 따라서 두께를 얇게 제작할 수 있으므로 차량의 경량화에 기여할 수 있게 된다.

상기 보강 섬유사는 열가소성 합성수지 섬유와 유리 섬유로 구성되는 것이 바람직하다.

임팩트 빔의 곡률 반경은 범퍼 커버의 곡률 반경 보다 약간 크게, 다시 말해 범퍼 커버 안쪽에 임팩트 빔을 배치했을 때, 중앙 부분의 간격이 양 측면보다 커지도록 형성하는 것이 바람직하며, 일반적인 승용차의 곡선형 범퍼 커버의 형상을 고려한 시험 제작 결과에 따르면, 임팩트 빔의 곡률 반경은 1000mm 내지 2000mm로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 자동차 범퍼용 임팩트 빔 제조 방법은, 다수의 보빈에 감겨져 있는 보강 섬유사를 인발하여 합성수지가 용융되어 있는 함침조를 통과시켜 함침시키는 단계와, 합성수지가 함침된 상태의 집속체를 임팩트 빔 단면 형상의 통공이 형성된 금형 내부로 통과시켜 직선 임팩트 빔을 성형하는 단계와, 상기 직선 임팩트 빔을 범퍼의 폭에 맞게 절단하는 단계와, 상기 절단된 직선 임팩트 빔을 소정 곡률을 갖는 가열 프레스 금형에 의해 가열 가압하여 곡선 임팩트 빔으로 성형하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 바,

본 실시예는, 인발 성형 후 일정 길이로 절단된 직선 형태의 임팩트 빔을 가열 및 프레스에 의한 후가공으로 곡선 임팩트 빔으로 성형하는 것으로, 전술한 실시예에 비해 후가공 공정이 추가된다는 단점이 있기는 하나, 임팩트 빔의 길이 방향으로 그 곡률을 다르게 하는 등 범퍼 커버의 형태에 대응되는 좀더 복잡한 형태의 임팩트 빔을 제작하는 것이 가능하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 자동차 범퍼용 임팩트 빔의 제조 방법 및 그에 의해 제조되는 임팩트 빔의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의해 제조된 임팩트 빔이 차량에 설치된 상태를 나타내는 횡단면도, 도 3a 내지 도 3c는 도 2의 A-A선 단면도로 본 발명에 의해 제조될 수 있는 임팩트 빔의 다양한 단면 형태를 나타내는 단면도, 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 임팩트 빔 제조 공정을 설명하는 개념도를 각각 나타낸다.

먼저, 도 4를 중심으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 임팩트 빔 제조 방법을 살펴보면, 다수의 보빈(101)에 감겨있는 보강 섬유사(111)를 인발하여 합성수지(112)가 용융되어 있는 함침조(104)를 통과시켜 함침시키는 단계, 합성수지가 함침된 상태의 집속체를 임팩트 빔 단면 형상의 통공이 형성된 금형(105, 106) 내부로 통과시켜 직선 임팩트 빔을 성형하는 단계, 금형을 통과한 직선 임팩트 빔을 곡선 상에 배치되는 다수의 인발 로울러(108a, 108b, 108c)를 통과시킴으로서 일정 곡률 반경(R)을 갖는 곡선 임팩트 빔으로 성형하는 단계, 곡선 임팩트 빔을 범퍼의 폭에 맞게 커터(109)로 절단하는 단계;를 거침으로 곡선형의 임팩트 빔을 연속 공정으로 생산하게 된다.

보강 섬유사(111)로는 열가소성 플라스틱 섬유와 유리 섬유로 구성된 복합 섬유를 사용하는 것이 바람직하며, 보강 섬유사를 집속하여 함침조(112)에 함침시키기 전에 예열조(103)를 통과시켜 가열함으로서 섬유 집속체에 충분한 양의 합성 수지가 함침되도록 한다.

금형은 가열 다이(105)와 냉각 다이(106)으로 구분되어, 가열 다이를 통과하면서 직선형 임팩트 빔이 일정 단면 형태로 성형되고, 냉각 다이(106)를 통과하면서 어느 정도 경화된 되는 바, 금형에 형성되는 통공의 형상은 임팩트 빔의 단면 구조를 결정하는 것으로, 통공의 형상에 따라, 도 3a의 단순 중공 사각단면의 임팩트 빔, 도 3b의 중앙에 보강 리브가 형성된 중공 사각단면의 임팩트 빔, 도 3c의 일측이 개구된 형태의 임팩트 빔 등 다양한 단면 형태의 임팩트 빔이 가능하다.

전술한 바와 같이, 냉각 다이(106)를 통과하여 배출되는 직선형 임팩트 빔은 완전히 경화된 것이 아니기 때문에, 단면 형태를 유지하면서 굽힘 성형이 가능한 바, 안내 로울러((107)를 거쳐서, 곡선 상에 배치되는 다수의 인발 로울러(108a, 108b, 108c)를 통과시킴으로서 일정 곡률 반경(R)을 갖는 곡선 임팩트 빔으로 성형한 후, 커터(109)를 이용해 범퍼의 폭에 맞게 일정 길이로 절단하게 된다.

본 실시에의 경우, 양쪽의 인발 로울러(108a, 108c)를 잇는 선분으로부터 소 정 거리 이격되게 중앙 로울러(108b)를 설치한 실시예를 나타내고 있으나, 임팩트 빔의 곡률을 보다 안정적으로 얻기 위해 보다 각 로울러의 중간에 안내 로울러를 설치할 수 있음은 물론이다.

또한, 본 실시예의 경우, 인발 공정 중에 곡선 로울러를 일괄적으로 성형하는 실시예를 나타내고 있으나, 인발 공정으로 성형된 직선형 임팩트 빔을 범퍼의 폭에 맞는 소정 길이로 먼저 절단한 후, 이를 소정 곡률을 갖는 가열 프레스 금형에 의해 가열 가압하여 곡선 임팩트 빔으로 성형하는 것도 물론 가능하다.

이 경우, 후가공 공정이 추가된다는 단점이 있기는 하나, 임팩트 빔의 길이 방향으로 그 곡률을 다르게 하는 등 범퍼 커버의 형태에 대응되는 좀더 복잡한 형태의 임팩트 빔을 제작하는 것이 가능하게 된다.

도 2는 본 발명의 임팩트 빔 제조 방법에 의해 제조된 임팩트 빔을 차량에 설치한 상태를 나타내는 횡단면도로, 상기와 같이 제조된 임팩트 빔(30)에 스테이(4)를 결합한 후 차체 프레임(5)에 취부하게 된다.

범퍼 커버(1)와 임팩트 빔(30) 사이에는 에너지 업서버(2)가 배치되며, 따라서, 에너지 업서버(2)의 범퍼 커버측 형상은 범퍼 커버에 대응되게 형성되어 있고, 에너지 업서버(2)의 임팩트 빔측 형상은 임팩트 빔(30)의 곡률 반경에 맞게 단순 곡선형으로 형성되어 있으며, 임팩트 빔(30)의 곡률 반경(R)은 범퍼 커버의 곡률 반경 보다 약간 크게, 다시 말해 범퍼 커버(1) 안쪽에 임팩트 빔(30)을 배치했을 때, 중앙 부분의 간격이 양 측면보다 커져서 그 사이에 배치되는 에너지 업서버 역시 중앙부의 두께가 커지도록 형성하는 것이 바람직하다.

일반적인 승용차의 범퍼 커버의 형상을 고려한 시험 제작 결과에 따르면, 차종에 따라 차이가 있으나, 임팩트 빔의 곡률 반경은 1000mm 내지 2000mm로, 단면의 외곽 치수는 70mm 내지 130mm로 제작하는 경우 대부분의 승용차에 적용할 수 있음을 확인할 수 있었으며, 차제 내부의 부품 배치관계에 따라서는 임팩트 빔(30)의 단부를 절단(30a)하여 사용하는 것도 물론 가능하다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 임팩트 빔 제조 방법에 따르면, 보강 섬유에 의해 강도 및 강성이 우수하면서도, 범퍼 커버 내부의 제한된 공간에 효과적으로 배치될 수 있는 곡선형의 임팩트 빔을 연속 공정으로 생산할 수 있어 원가를 절감시킬 수 있게 되며, 본 발명에 의해 제조된 임팩트 빔은 보강 섬유가 길이방향으로 연속되어 배열되어 있기 때문에 휨이나 전단에 대해 매우 우수한 강성/강도 특성을 나타내게 되며, 따라서 두께를 얇게 제작할 수 있으므로 차량의 경량화에 기여할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 열가소성 합성수지 섬유와 유리 섬유로 구성된 다수의 보강 섬유사를 인발하여 합성수지가 용융되어 있는 함침조를 통과시켜 함침시키는 단계;

   합성수지가 함침된 상태의 집속체를 임팩트 빔 단면 형상의 통공이 형성된 가열 다이와 냉각 다이를 순차적으로 통과시켜 직선 임팩트 빔을 성형하는 단계;

   상기 금형을 통과한 직선 임팩트 빔을 곡선 상에 배치되는 다수의 인발 로울러를 통과시킴으로써 일정 곡률을 갖는 곡선 임팩트 빔으로 성형하는 단계; 및

   상기 곡선 임팩트 빔을 범퍼의 폭에 맞게 절단하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼용 임팩트 빔 제조 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 열가소성 합성수지 섬유와 유리 섬유로 구성된 다수의 보강 섬유사를 인발하여 합성수지가 용융되어 있는 함침조를 통과시켜 함침시키는 단계;

   합성수지가 함침된 상태의 집속체를 임팩트 빔 단면 형상의 통공이 형성된 가열 다이와 냉각 다이를 순차적으로 통과시켜 직선 임팩트 빔을 성형하는 단계;

   상기 직선 임팩트 빔을 범퍼의 폭에 맞게 절단하는 단계; 및

   상기 절단된 직선 임팩트 빔을 소정 곡률을 갖는 가열 프레스 금형에 의해 가열 가압하여 곡선 임팩트 빔으로 성형하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼용 임팩트 빔 제조 방법.
5. 삭제

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