KR100887532B1 - 자동차의 스티어링 휠 및 제조방법 - Google Patents

자동차의 스티어링 휠 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스티어링 휠의 일부를 2 회의 사출성형으로 형성하여 불량률을 감소시키고 생산성을 개선한 자동차의 스티어링 휠 및 제조방법에 관한 것으로, 제 1 영역과 제 2 영역을 가지는 금속 프레임; 상기 제 1 영역의 상기 금속 프레임을 피복하는 제 1 피복부, 상기 제 1 피복부를 피복하여 상기 제 1 피복부와 분리되지 않는 일체형의 제 2 피복부, 및 상기 제 2 영역의 상기 금속 프레임을 피복하는 제 3 피복부를 포함하는 림; 상기 림과 연결되며, 상기 림의 내측에 설치되는 다수의 스포크; 상기 다수의 스포트과 연결되며, 스티어링 축과 연결되는 허브 코아;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
자동차, 스티어링 휠, 금형, 사출, 상단부, 하단부

Description

자동차의 스티어링 휠 및 제조방법{Steering wheel in automobile and Method for fabricating the same }
본 발명은 자동차의 스티어링 휠 및 제조방법에 관한 것으로, 스티어링 휠의 일부를 2 회의 사출성형으로 형성하여 불량률을 감소시키고 생산성을 개선한 자동차의 스티어링 휠 및 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에서 사용하는 스티어링(steering) 시스템은 자동차의 진행을 조향하기 위한 장치이며, 크게 조작기구, 기어장치 및 링크기구 등의 3 부분으로 구성된다. 조작기구는 운전자의 조작력을 기어장치와 링크기구에 전달하는 부분이며, 스티어링 휠, 스티어링 축, 및 컬럼(column)으로 구성된다. 스티어링 시스템에서 운전자가 주행방향을 조정하기 위하여 스티어링 휠을 원주방향으로 조향하게 되면, 스티어링 휠을 따라 스티어링 기어에 원주 운동이 전달되고, 스티어링 기어가 원주운동을 직선운동으로 변환하여 차량의 타이어를 움직여서 자동차의 조향이 이루어진다. 주행 준비 또는 주행 중에 자동차의 조향을 위하여 운전자는 항상 스티어링 휠을 잡고 조작하는 부분으로, 느낌과 촉감이 좋으면서 미관상 미려하게 제작되며, 자동차의 충돌시에 인체에 강한 충격이 가해지지 않은 쿠션성이 가지는 것을 선호한다. 이러한 스티어링 휠의 요구에 따라 금속 프레임의 경질의 수지로 피복하여 제작한다. 또한 최근에는 스티어링 휠의 미려함과 고급스러움을 배가시키기 위하여 나무 무늬의 결을 표출하는 우드그레인 필름을 전사시켜서 사용하기도 한다.
상기와 같은 종래기술에서, 스티어링 휠의 미관을 고려하여, 스티어링 휠의 상단부 및 하단부를 별도의 재질 및 색감으로 구성한다. 스티어링 휠은 금형의 내부에 수지를 사출하여 성형하는 것으로, 투명 또는 반투명한 수지를 사용하는 경우, 사출공간의 체적이 크게 되어, 피복수지에 기포가 발생하며 미관이 미려하지 못하고, 불투명한 수지를 사용하여도, 피복수지의 내부에 발생된 기포에 의해 취성을 가지는 문제가 있어, 불량률이 높아지고 이로 인해 생산성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 스티어링 휠의 일부를 2 회의 사출성형으로 형성하여 불량률을 감소시키고 생산성을 개선한 자동차의 스티어링 휠 및 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 스티어링 휠의 일부를 투명 또는 반투명 재질을 사용하여 제품의 완성 전에 불량의 검출이 용이한 자동차의 스티어링 휠 및 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 1 차 피복부와 2 차 피복부 사이에 패턴을 형성하여, 심미감을 높인 자동차의 스티어링 휠 및 제조방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자동차의 스티어링 휠은, 제 1 영역과 제 2 영역을 가지는 금속 프레임; 상기 제 1 영역의 상기 금속 프레임을 피복하는 제 1 피복부, 상기 제 1 피복부를 피복하여 상기 제 1 피복부와 분리되지 않는 일체형의 제 2 피복부, 및 상기 제 2 영역의 상기 금속 프레임을 피복하는 제 3 피복부를 포함하는 림; 상기 림과 연결되며, 상기 림의 내측에 설치되는 다수의 스포크; 상기 다수의 스포크와 연결되며, 스티어링 축과 연결되는 허브 코아;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 자동차의 스티어링 휠에 있어서, 상기 제 1 피복부와 상기 제 2 피복부를 합산한 두께는 상기 제 3 피복부의 두께와 동일한 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 자동차의 스티어링 휠에 있어서, 상기 제 1 피복부는 상기 제 2 피복부와 비교하여, 0.5 내지 1.5 배의 두께를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 자동차의 스티어링 휠에 있어서, 상기 제 1 영역은 상기 림의 상단부 및 하단부이고, 상기 제 2 영역은 상기 림의 측면부인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 자동차의 스티어링 휠에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 피복부는 ABS(acryloninitrile butadiene styrene) 또는 PC(poly carbonate)를 사용하여 형성하고, 상기 제 3 피복부는 폴리우레탄(polyurethane) 수지를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자동차의 스티어링 휠의 제조방법에 있어서, 제 1 금형에 제 1 영역과 제 2 영역으로 구성되는 금속 프레임을 가지는 스티어링 휠을 삽입하는 단계; 상기 제 1 금형에 수지를 주입하여 상기 제 1 영역의 상기 금속 프레임을 피복하는 제 1 피복부를 형성하는 단계; 제 2 금형에 상기 제 1 피복부가 형성된 상기 스티어링 휠을 삽입하는 단계; 상기 제 2 금형에 수지를 주입하여 상기 제 1 영역의 상기 제 1 피복부 상에 제 2 피복부를 형성하는 단계; 제 3 금형에 상기 스티어링을 삽입하고 수지를 주입하여, 상기 제 2 영역의 상기 금속 프레임 상에 제 3 피복부를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 자동차의 스티어링 휠의 제조방법에 있어서, 상기 제 1 금형의 내부는 상기 스티어링 휠의 다수의 스포크 및 허브 코아가 위치하며, 수지가 공급되는 제 1 중앙 동공부와, 상기 제 1 영역과 대응되는 상기 금속 프레임이 위치하며 수지가 공급되고 제 1 직경을 가지는 제 1 주입부를 포함하고, 상기 제 2 금형의 내부는 상기 스티어링 휠의 다수의 스포크 및 허브 코아가 위치하며, 수지가 공급되는 제 2 중앙 동공부와, 상기 제 1 피복부가 위치하며 수지가 공급되고 제 1 직경보다 큰 제 2 직경을 가지는 제 2 주입부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 자동차의 스티어링 휠의 제조방법에 있어서, 상기 제 2 금형의 상기 제 2 주입부의 직경은 제 1 금형의 상기 제 1 주입부와 비교하여, 1.5 내지 2.5 배인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 자동차의 스티어링 휠의 제조방법에 있어서, 상기 제 1 금형은 제 1 상부금형, 제 1 하부금형, 및 제 1 이젝터를 포함하고, 상기 제 2 금형은 제 2 상부금형, 제 2 하부금형, 및 제 2 이젝터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 자동차의 스티어링 휠의 제조방법에 있어서, 상기 제 1 이젝터 및 상기 제 2 이젝터는 탈형을 위한 압력이 인가되는 지지판과, 상기 지지판과 연결되며 상기 다수의 스포크의 각각과 접촉하는 탈형핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 자동차 스티어링 휠의 제조방법에 있어서, 상기 금속 프레임의 상기 제 1 영역은 상기 스티어링 휠의 상단부 및 하단부와 대응되고, 상기 금속 프레임의 상기 제 2 영역은 상기 스티어링 휠의 측면부와 대응되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 자동차의 스티어링 휠의 제조방법에 있어서, 상기 제 1 피복부 및 상기 제 2 피복부의 재질은 ABS(acryloninitrile butadiene styrene) 또는 PC(poly carbonate)를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 자동차의 스티어링 휠의 제조방법에 있어서, 상기 제 3 피복부의 재질은 폴리올(polyol), 이소시아네이트(isocyanate), 및 착색제를 이용하여, 발포시켜 형성되는 폴리우레탄(polyurethane) 수지인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자동차의 스티어링 휠에 있어서, 제 1 영역과 제 2 영역을 가지는 금속 프레임; 상기 제 1 영역의 상기 금속 프레임을 피복하는 제 1 피복부, 상기 제 1 피복부 상의 패턴, 상기 패턴을 포함하는 상기 제 1 피복부를 피복하는 제 2 피복부, 및 상기 제 2 영역의 상기 금속 프레임을 피복하는 제 3 피복부를 포함하는 림; 상기 림과 연결되며, 상기 림의 내측에 설치되는 다수의 스포크; 상기 다수의 스포크와 연결되며, 스티어링 축과 연결되는 허브 코아;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 자동차의 스티어링 휠에 있어서, 상기 금속 프레임을 포함하는 상기 제 1 피복부는 단면이 중심을 가진 원형으로 형성되고, 상기 원형의 상기 중심을 지나는 수평선을 기준으로 상부영역과 하부영역으로 구성되며, 상기 패턴은 상기 제 1 피복부의 상기 상부영역에 형성되는 상부패턴과, 상기 피복부의 상기 하부영역에 형성되는 하부패턴으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 자동차의 스티어링 휠에 있어서, 상기 패턴은 실리콘 패드의 전사패턴에 의해 전사되고, 상기 실리콘 패드의 상기 전사패턴은 패턴판으로부터 전이되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 자동차의 스티어링 휠에 있어서, 상기 제 2 피복부는 투명 또는 반투명 재질인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 자동차의 스티어링 휠에 있어서, 상기 패턴판은 잉크가 채워지는 미세 홈이 식각되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자동차의 스티어링 휠의 제조방법은, 제 1 금형에 제 1 영역과 제 2 영역으로 구성되는 금속 프레임을 가지는 스티어링 휠을 삽입하는 단계; 상기 제 1 금형에 수지를 주입하여 상기 제 1 영역의 상기 금속 프레임을 피복하는 제 1 피복부를 형성하는 단계; 상기 제 1 피복부 상에 패턴을 형성하는 단계; 제 2 금형에 상기 패턴을 포함하는 상기 제 1 피복부가 형성된 상기 스티어링 휠을 삽입하는 단계; 상기 제 2 금형에 수지를 주입하여 상기 제 1 영역의 상기 패턴을 포함하는 상기 제 1 피복부 상에 제 2 피복부를 형성하는 단계; 제 3 금형에 상기 스티어링을 삽입하고 수지를 주입하여, 상기 제 2 영역의 상기 금속 프레임 상에 제 3 피복부를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차의 스티어링 및 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
스티어링 휠의 일부를 2 회의 사출성형으로 형성하여 불량률을 감소시키고 생산성을 개선하고, 스티어링 휠의 일부를 투명 또는 반투명 재질을 사용하여 제품의 완성 전에 불량의 검출이 용이고, 또한, 제 1 상단 및 제 2하단 피복부의 표면에 각각 제 1 및 제 2 패턴을 형성하고, 제 2 상단 및 제 2 하단 피복부를 통하여 관찰할 수 있어, 스티어링 휠의 심미감을 배가시키는 효과가 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 제 1 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스티어링 휠의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스티어링 휠을 제조하기 위한 금형의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 상부금형의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1 하부금형의 평면도이고, 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 2 상부금형의 평면도이고, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 2 하부금형의 평면도이고, 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금형의 단면도이고, 도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스티어링 휠의 제조방법의 순서도이다.
스티어링 휠(100)은 수지에 의해 형성되는 림(rim)(101)과, 림(101)의 상부 및 하부를 구성하며, 사출성형에 의해 형성되는 상단부(102) 및 하단부(103)와, 림(101)의 중앙부에 위치하고, 에어백 모듈(도시하지 않음)이 조립되며 조향축(도시하지 않음)이 연결되는 허브 코아(118)로 구성된다. 림(101)은 원형 형태의 금속 프레임(106) 상에 수지를 피복하는 것으로, 금속 프레임(106)은 상단부(102) 및 하단부(103)와 대응되는 제 1 영역과, 상단부(102) 및 하단부(103) 사이의 두 개의 측면부(107)와 대응되는 제 2 영역으로 구분된다. 즉, 상기 제1영역은 수지제 사출부의 상단부(102)와 하단부(103)로서 패턴이 형성된 부분이고, 손잡이부분인 제2영역은 수지제 사출부의 좌측면부와 우측면부로서 가죽으로 봉재된 부분으로서, 이를 구분하여 사출하게 된다. 림(101)의 상단부(102) 및 하단부(103)는 측면부(107)와 다른 재질 및 색감을 가지는 수지로 형성할 수 있다. 그리고 상단부(102)는 미관을 고려하여 하단부(103)보다 크게 형성할 수 있다.
림(101)의 상단부(102)는 1 차 사출성형에 의해서 금속 프레임(106)을 피복하여 형성되는 제 1 상단 피복부(104)와, 2 차 사출성형에 의해 제 1 상단 피복부(104)를 피복하여 형성되는 제 2 상단 피복부(105)로 구성된다. 그리고, 동일하게 림(101)의 하단부(103)는 금속 프레임(106)을 피복하여 형성되는 제 1 하단 피복부(108)와 2 차 사출성형에 의해 제 1 하단 피복부(108)를 피복하여 형성되는 제 2 하단 피복부(109)로 구성된다. 림(101)의 상단부(102)에서 금속 프레임(106) 상에 사출성형에 의해 형성되는 제 1 상단 피복부(104) 및 제 2 상단 피복부(105)는 분리되지 않는 일체형으로 구성된다. 동일하게, 림(101)의 하단부(103)에서 금속 프레임(106) 상에 사출성형에 의해 형성되는 제 1 하단 피복부(108) 및 제 2 하단 피복부(109)도 분리되지 않는 일체형이다.
금속 프레임(106)의 제 2 영역과 대응되는 측면부(107)에는 3 차 사출성형에 의해서 제 3 피복부를 사용한다. 그리고 제 1 상단 피복부(104)는 제 2 상단 피복부(105)와 비교하여 0.5 내지 1.5 배의 두께를 가지며, 제 1 하단 피복부(108)도 제 2 하단 피복부(109)와 비교하여 0.5 내지 1.5 배의 두께비를 가진다. 제 1 상단 피복부(104)와 제 2 상단 피복부(105)와 합산한 두께는 제 3 피복부와 동일한 두께를 가진다.
림(101)의 내측에는 림(101)과 연결되는 다수의 스포크(111)와, 다수의 스포크(111)와 연결되며, 에어백 모듈(도시하지 않음)을 고정시키는 허브 코아(118)와, 허브 코아(118)의 중앙부에는 스티어링 축(도시하지 않음)과 연결되기 위한 코어링(112)이 설치된다. 림(101)의 제 1 영역을 구성하는 제 1 상단 피복부(104) 및 제 2 상단 피복부(105)를 포함하는 상단부(102)과 제 1 하단 피복부(108) 및 제 2 하단 피복부(109)를 포함하는 하단부(103)는 동일한 재질로 사출 성형되며, ABS(acryloninitrile butadiene styrene) 또는 PC(poly carbonate)를 사용한다. 그런데, 내열성 측면에서 ABS보다는 PC가 유리하므로, 가능하면 반투명 재질의 PC를 사용한다.
그리고 림(101)의 상단부(102) 및 하단부(103)를 제외한 측면부(107)는 폴리올(polyol), 이소시아네이트(isocyanate), 및 착색제를 사용하여 상온에서 발포시켜 형성된 폴리우레탄(polyurethane) 수지를 사용한다. 상단부(102) 및 하단부(103)를 형성하는 ABS 또는 PC는 반투명 재질이며, 기포의 발생과 같은 불량을 제작과정에서 쉽게 발견할 수 있다. 상단부(102) 및 하단부(103)에 발생되는 기포는 미관상 미려하지 않으며, 또한 상단부(102) 및 하단부(103)가 취성을 가지게 되어 강도을 저하시키고 스티어링 휠(100)의 안정성에도 문제를 발생시키는 요인이 된다.
본 발명에 따른 스티어링 휠의 제조에 사용되는 금형을 살펴보면 다음과 같다. 도 2는 스티어링 휠(100)의 상단부(102), 하단부(103) 및 측면부(107)를 사출성형하기 위한 금형을 조립한 사시도이며, 상부금형(113), 하부금형(114) 및 스티어링 휠(100)을 금형으로부터 탈형시키는 이젝터(ejector)(115)로 구성되고, 상부금형(113)에는 사출을 위한 수지를 공급하기 위한 게이트(gate)(116)가 설치된다. 그리고, 도 7은 금형의 단면도이며, 도 7를 참조하여 탈형과정을 설명하는 다음과 같다. 상부금형(113)과 조립되는 하부금형(114)의 하부에 이젝터(115)가 설치된다. 이젝터(115)에 압력이 인가되는 지지판(162)과, 지지판(162)과 연결되며 스티어링 휠(100)의 다수의 스포크(111)와 대응되는 탈형핀(160)이 설치된다. 상부금형(113)과 하부금형(114)의 내부에 삽입되어 있는 스티어링 휠(100)의 다수의 스포크(111)를 하부에서 탈형핀(160)이 접촉하고 있으며, 사출이 완료되면, 하부금형(114)으로부터 사출성형물을 이탈시키는 기능을 한다. 그리고 하부금형(114)에서 스티어링 휠(100)의 높이를 맞추기 위해 블럭(161)을 설치할 수 있다.
도 3 내지 도 6은 스티어링 휠의 상단부(102) 및 하단부(103)를 형성하기 위한 금형을 도시한다. 스티어링 휠(100)의 제 1 상단 피복부(104) 및 제 1 하단 피복부(108)를 형성하기 위하여, 제 1 금형은 제 1 상부금형(120), 제 1 하부금형(130), 및 제 1 이젝터(도시하지 않음)으로 구성된다. 도 3은 제 1 하부금형(130)과 대향하는 제 1 상부금형(120)의 표면을 도시한 것이고, 도 4는 제 1 상부금형(120)과 대향하는 제 1 하부금형(130)의 표면을 도시한 것이다.
제 1 상부금형(120)과 제 1 하부금형(130)을 접합하면, 제 1 금형의 내부는, 제 1 중앙 동공부(121), 제 1 상단 피복부(104)를 형성하기 위한 공간을 제공하는 제 1 상단 주입부(122) 및 제 1 하단 피복부(108)를 형성하기 위한 공간을 제공하는 제 1 하단 주입부(123)로 구성된다. 제 1 중앙 동공부(121)는 허브 코아(103), 다수의 스포크(111) 및 림(101)의 측면부와 대응하는 금속 프레임(106)이 위치하며, 수지가 공급되지 않는다. 제 1 상단 주입부(122) 및 제 1 하단 주입부(123)의 각각은 수지가 공급되어 림(101)의 제 1 상단 피복부(104) 및 제 1 하단 피복부(108)를 형성하기 위한 공간을 제공하며, 상단부(102) 및 하단부(103)와 대응되는 제 1 영역의 금속 프레임(106)이 위치한다. 제 1 상단 주입부(122) 및 제 1 하단 주입부(123)은 동일한 제 1 직경을 가지며, 필요에 따른 다른 직경으로 형성될 수 있다. 그리고 제 1 금형에는 제 1 상단 주입부(122) 및 제 1 하단 주입부(123)에 수지를 공급하기 위한 제 1 게이트(도시하지 않음)가 설치된다. 제 1 게이트는 제 1 상단 주입부(122) 및 제 1 하단 주입부(123)에 대하여 수직으로 연결되도록 제 1 상부금형(120)에 상부에 설치하거나, 제 1 상단 주입부(122) 및 제 1 하단 주입부(123)에 대하여 수평으로 연결되도록 제 1 상부금형(120) 또는 제 1 하부금형(123)에 설치한다.
스티어링 휠(100)의 제 2 상단 피복부(105) 및 제 2 하단 피복부(109)를 형성하기 위하여, 제 2 금형은 제 2 상부금형(140), 제 2 하부금형(150), 및 제 2 이젝터(도시하지 않음)으로 구성된다. 도 5는 제 2 하부금형(150)과 대향하는 제 2 상부금형(140)의 표면을 도시한 것이고, 도 6은 제 2 상부금형(140)과 대향하는 제 2 하부금형(150)의 표면을 도시한 것이다. 제 2 상부금형(140)과 제 2 하부금형(150)이 접합하면, 제 2 금형의 내부는 제 2 중앙 동공부(141), 제 2 상단 주입부(142) 및 제 2 하단 주입부(143)로 구성된다, 제 2 중앙 동공부(141)는, 허브 코아(103), 다수의 스포크(111) 및 림(101)의 양측면부(107)와 대응하는 금속 프레임(106)이 위치하며, 수지가 공급되지 않는다. 제 2 상단 주입부(142) 및 제 2 하단 주입부(143)의 각각은 수지가 공급되어 림(101)의 제 2 상단 피복부(105) 및 제 2 하단 피복부(109)를 형성하기 위한 공간을 제공하며, 제 1 상단 피복부(104) 및 제 1 하단 피복부(108)가 위치한다. 제 2 상단 주입부(142) 및 제 2 하단 주입부(143)는 동일한 제 2 직경을 가지며, 필요에 따른 다른 직경으로 형성될 수 있다. 제 2 금형의 제 2 직경은 제 1 금형의 제 1 직경보다 1.5 내지 2.5 배로 형성하며, 바람직하게는 2 배 정도의 크기로 설치하고 필요에 따라 조절한다. 그리고 수지가 공급되는 제 2 게이트(도시하지 않음)의 위치는 제 1 금형과 동일하다. 또한 도면에서는 도시하지 않았지만, 스티어링 휠(100)의 상단부(102) 및 하단부(103)의 성형을 완료한 후에, 스티어링 휠(100)을 제 3 금형에 위치시키고 수지를 공급하여 측면부(107)를 형성한다. 스티어링 휠(100)의 상단부(102) 및 하단부(103)의 사출성형을 위하여 2 개의 금형을 사용하는 이유는 사출공간의 체적을 최소화시켜 기포와 같은 불량발생을 억제하기 위해서다.

도 3 내지 도 6의 제 1 금형 및 제 2 금형과 도시하지 않은 제 3 금형을 사용하여 스티어링 휠을 제조하는 방법에 대하여 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
S001과 같이 주입되는 수지의 유동성을 개선하기 위하여, 제 1 상부금형(120), 제 1 하부금형(130), 및 스티어링 휠(100)의 허브코아(103)과 다수의 스포크(111)를 60 내지 80℃로 가열하고, S002와 같이, 제 1 하부금형(130)에서, 제 1 중앙 동공부(121)에 스티어링 휠(100)의 허브코아(103), 다수의 스포크(111) 및 림(101)의 측면부와 대응하는 금속 프레임(106)을 위치시키고, 제 1 직경을 가지는 제 1 상단 주입부(122) 및 제 1 하단 주입부(123)에는 상단부(102) 및 하단부(103)와 대응되는 금속 프레임(106)을 위치시키고, 제 1 상부금형(120), 제 1 하부금형(130), 및 제 1 이젝트를 조립시킨다. S004와 같이, 제 1 금형의 게이트에 ABS(acryloninitrile butadiene styrene) 또는 PC(poly carbonate)의 원료를 펌프를 사용하여 주입하여 성형하고, S005와 같이, 제 1 상부금형(120) 및 제 1 하부금형(130)을 냉각하고, 제 1 상단 피복부(104) 및 제 1 하단 피복부(108)가 성형된 스티어링 휠(100)을 제 1 이젝터를 사용하여 탈형한다.
S006과 같이, 주입되는 수지의 유동성을 개선하기 위하여 제 2 상부금형(140), 제 2 하부금형(150), 및 스티어링 휠(100)의 허브코아(103)과 다수의 스포크(111)를 60 내지 80℃로 가열하고, S007과 같이, 제 2 하부금형(150)에서, 제 2 중앙 동공부(141)에 스티어링 휠(100)의 허브코아(103), 다수의 스포크(111) 및 림(101)의 측면부와 대응하는 금속 프레임(106)을 위치시키고, 제 1 직경보다 큰 제 2 직경을 가지는 제 2 상단 주입부(142) 및 제 2 하단 주입부(143)에는 제 1 상단 피복부(104) 및 제 1 하단 피복부(108)를 위치시키고, S008과 같이 제 2 상부금형(140), 제 2 하부금형(150), 및 제 2 이젝트를 조립시킨다. S009와 같이, 제 2 금형의 게이트에 ABS(acryloninitrile butadiene styrene) 또는 PC(poly carbonate)의 원료를 펌프를 사용하여 주입하여 성형하고, S010과 같이, 제 2 상부금형(140) 및 제 2 하부금형(150)을 냉각하고, 제 2 상단 피복부(105) 및 제 2 하단 피복부(108)가 성형된 스티어링 휠(100)을 제 2 이젝터를 사용하여 탈형한다. 계속해서, S011과 같이 제 3 금형을 이용하여, 스티어링 휠(100)의 양측면부(107)에도 상단부(102) 및 하단부(103)와 다른 별도 재질의 수지로 성형한다.
본 발명은 스티어링 휠의 상단부 및 하단부를 2 회에 걸쳐 사출성형하는 것에 의해, 사출공간의 체적을 최소화하여 불량의 가능성을 억제하였다. 필요에 따라, 스티어링 휠의 상단부 및 하단부를 2 회 이상의 사출성형에 의해 형성하는 것도 것도 가능하다. 또한 스티어링 휠의 상단부 및 하단부를 투명 또는 반투명한 수지를 사용하여, 제조과정에서 기포가 발생하는 경우에 있어서, 제품이 완성되기 전에 발견하여 생산성을 개선할 수 있다.
본 발명에서는 제 1 상단 및 제 1 하단 피복부 상에 전사패턴을 형성하고, 전사패턴 상에 투명 또는 반투명 재질로 제 2 상단 및 제 2 하단 피복부를 형성하는 제 2 실시예를 제안한다. 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 제 2 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스티어링 휠의 사시도이고, 도 10 및 도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 패턴를 전사하는 모식도이다. 제 2 실시예와 중복되는 도면과 구성요소에 대해서는 제 1 실시예의 도면을 차용하여 설명하고, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용한다. .
스티어링 휠(100)은 수지에 의해 형성되는 림(101)과 림(101)의 중앙부에 위치하고, 에어백 모듈(도시하지 않음)이 조립되며 조향축(도시하지 않음)이 연결되는 허브 코아(118)로 구성된다. 림(101)은 원형 형태의 금속 프레임(106) 상에 수지를 피복하는 것으로, 금속 프레임(106)은 상단부(102) 및 하단부(103)와 대응되는 제 1 영역과, 상단부(102) 및 하단부(103) 사이의 두 개의 측면부(107)와 대응되는 제 2 영역으로 구분된다.
림(101)의 상단부(102)는 1 차 사출성형에 의해서 금속 프레임(106)을 피복하여 형성되는 제 1 상단 피복부(104), 제 1 상단 피복부(104)의 표면에 형성되는 제 1 패턴(170), 2 차 사출성형에 의해 제 1 패턴(170)을 포함하는 제 1 상단 피복부(104)를 피복하여 형성되는 제 2 상단 피복부(105)로 구성된다. 그리고, 동일하게, 림(101)의 하단부(103)는 금속 프레임(106)을 피복하여 형성되는 제 1 하단 피복부(108), 제 1 하단 피복부(108)의 표면에 형성되는 제 2 패턴(172), 및 2 차 사출성형에 의해 제 2 패턴을 포함하는 제 1 하단 피복부(108)를 피복하여 형성되는 제 2 하단 피복부(109)로 구성된다.
림(101)의 상단부(102)에서 금속 프레임(106) 상에 사출성형에 의해 형성되는 제 1 상단 피복부(104), 제 1 패턴(170), 및 제 2 상단 피복부(105)는 분리되지 않는 일체형으로 구성된다. 동일하게, 림(101)의 하단부(103)에서 금속 프레임(106) 상에 사출성형에 의해 형성되는 제 1 하단 피복부(108), 제 2 패턴(172), 및 제 2 하단 피복부(109)도 분리되지 않는 일체형이다. 그리고, 제 2 상단 및 제 2 하단 피복부(105, 109)를 통하여 제 1 및 제 2 패턴(170, 172)을 볼 수 있도록, 제 2 상단 및 제 2 하단 피복부(105, 109)는 투명 또는 반투명 재질로 형성한다. 금속 프레임(106)의 제 2 영역과 대응되는 측면부(107)에는 3 차 사출성형에 의해서 제 3 피복부를 형성한다.
림(101)의 제 1 영역을 구성하는 제 1 상단 피복부(104) 및 제 2 상단 피복부(105)를 포함하는 상단부(102)와 제 1 하단 피복부(108) 및 제 2 하단 피복부(109)를 포함하는 하단부(103)는 동일한 재질로 사출 성형되며, ABS(acryloninitrile butadiene styrene) 또는 PC(poly carbonate)를 사용한다. 그런데, 내열성 측면에서 ABS보다는 PC가 유리하다. 그리고 림(101)의 상단부(102) 및 하단부(103)를 제외한 측면부(107)는 폴리올(polyol), 이소시아네이트(isocyanate), 및 착색제를 사용하여 상온에서 발포시켜 형성된 폴리우레탄(polyurethane) 수지를 사용한다.
제 1 상단 피복부(104) 및 제 1 하단 피복부(108)를 형성하는 ABS 또는 PC는 투명 또는 반투명 재질이며, 기포의 발생과 같은 불량을 제작과정에서 쉽게 발견할 수 있다. 제 1 상단 및 제 1 하단 피복부(104, 108)에 발생되는 기포는 미관상 미려하지 않으며, 또한 상단부(102) 및 하단부(103)가 취성을 가지게 되어 강도을 저하시키고 스티어링 휠(100)의 안정성에도 문제를 발생시키는 요인이 된다. 그리고, 제 2 상단 및 제 2 하단 피복부(105, 109)는 제 1 상단 및 제 1 하단 피복부(104, 108)과 동일한 물질로 사용하며, 투명 또는 반투명 재질로 형성하여, 외부에서 제 1 및 제 2 패턴(170, 172)을 볼 수 있도록 한다.
제 1 상단 및 제 1 하단 피복부(104, 105)는 제 1 실시예의 도 3 및 도 4의 제 1 금형을 이용하여 형성한다. 제 1 금형으로부터 제 1 상단 및 제 1 하단 피복부(104, 105)가 형성된 금속 프레임(106)을 탈형하고, 도 10 및 도 11과 같이, 제 1 상단 및 제 1 하단 피복부(104, 105)가 형성된 금속 프레임(106)을 전사장비(도시하지 않음)에 장착하고, 제 1 및 제 2 전사패턴(도시하지 않음)이 각각 형성되어 있는 제 1 및 제 2 실리콘 패드(176a, 176b)를 제 1 상단 및 제 1 하단 피복부(104, 105)의 표면과 접촉시켜, 제 1 및 제 2 전사패턴의 전사에 의해 제 1 상단 및 제 1 하단 피복부(104, 105) 상에 제 1 및 제 2 패턴(170, 172)을 전사시킨다. 그리고, 제 2 상단 및 제 2 하단 피복부(105, 109)는 제 1 실시예의 도 5 및 도 6의 제 2 금형을 이용하여 형성하고, 제 3 금형을 이용하여 측면부(107)를 형성한다.
제 1 및 제 2 패턴(170, 172)은 2 회에 걸친 전사공정에 의해서 형성된다. 제 1 패턴(170)은 제 1 상부 및 제 1 하부패턴(170a, 170b)로 구성되고, 제 2 패턴(172)는 제 2 상부 및 제 2 하부패턴(172a, 172b)로 구성된다. 그리고, 금속 프레임(106)을 포함하는 제 1 상단 및 제 1 하단 피복부(104, 105)는 단면이 원형 형상이며, 중심을 지나는 수평선을 기준으로 각각 상부영역과 하부영역으로 구분되며, 도 10과 같이, 제 1 상단 및 제 1 하단 피복부(104, 108)의 상부영역에 제 1 및 제 2 실리콘 패드(176a, 176b)의 접촉에 의해 제 1 상부패턴(170a) 및 제 2 상부패턴(172a)을 형성하고, 도 11과 같이, 제 1 상부패턴(170a) 및 제 2 상부패턴(172a)가 형성된 금속 프레임(106)을 전복시켜, 전사장비에 고정하고, 제 1 상단 및 제 1 하단 피복부(104, 108)의 하부영역에 제 1 및 제 2 실리콘 패드(176a, 176b)와 접촉시켜 제 1 하부패턴(170b) 및 제 2 하부패턴(172b)을 형성한다. 제 1 및 제 2 실리콘 패드(176a, 176b)는 탄성을 가진 물질로 제 1 및 제 2 실리콘 패드(176a, 176b)에 공급되는 압력에 의해 제 1 상단 및 제 1 하단 피복부(104, 108)와 완전히 밀착되어 제 1 및 제 2 패턴(170, 172)을 전사시킨다.
제 1 및 제 2 실리콘 패드(176a, 176b)의 제 1 및 제 2 전사패턴은 패턴판(도시하지 않음)과 접촉에 의해 형성된다. 패턴판에는 패턴의 형상을 정의하는 미세한 홈이 식각되어 있고, 미세홈에 잉크가 채우져 있다. 따라서, 패턴판에 제 1 및 제 2 실리콘 패드(176a, 176b)의 흡착에 의해, 패턴판의 잉크가 제 1 및 제 2 전사패턴을 형성하여 제 1 및 제 2 실리콘 패드(176a, 176b)의 표면으로 각각 전이된다. 그리고, 색상을 달리하는 2 개 이상의 패턴판을 준비하고, 패턴판과 대응되는 개수의 실리콘 패드를 준비하고, 제 1 상단 및 제 1 하단 피복부(104, 108)의 정렬에 의해 2 개 이상의 색상으로 구성된 제 1 및 제 2 패턴(170, 172)을 형성할 수 있다. 제 1 및 제 2 패턴(170, 172)은 주로 나무결 또는 물결문양으로 형성할 수 있지만, 특정 문양에 국한되지 않는다.
본 발명의 제 2 실시예는 제 1 상단 및 제 1하단 피복부의 표면에 각각 제 1 및 제 2 패턴을 형성하고, 제 2 상단 및 제 2 하단 피복부를 통하여 관찰할 수 있어, 스티어링 휠의 심미감을 배가시킨다.
도 1은 본 발명에 따른 스티어링 휠의 사시도
도 2는 본 발명에 따른 스티어링 휠을 제조하기 위한 금형의 사시도
도 3은 본 발명에 따른 제 1 상부금형의 평면도
도 4는 본 발명에 따른 제 1 하부금형의 평면도
도 5는 본 발명에 따른 제 2 상부금형의 평면도
도 6은 본 발명에 따른 제 2 하부금형의 평면도
도 7은 본 발명에 따른 금형의 단면도
도 8은 본 발명에 따른 스티어링 휠의 제조방법의 순서도
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스티어링 휠의 사시도
도 10 및 도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 패턴를 전사하는 모식도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 스티어링 휠 101 : 림
102 : 상단부 103 : 하단부
106 : 금속 프레임 107 : 측면부
111 : 스포크 118 : 허브 코아

Claims (19)

  1. 통상의 스티어링 휠의 제 1 영역은 패턴이 형성된 수지제 사출부의 상단부(102) 및 하단부(103)이고, 제 2 영역은 가죽으로 봉재된 수지제 사출부의 좌우측면부(107)로 이루어진 스티어링 휠에 있어서, 상기 제 1 영역의 금속 프레임(106)을 피복하는 제 1 상하단피복부(104, 108)와, 상기 금속 프레임을 피복하는 제 1 상하단피복부(104, 108) 상에 패턴이 형성되어 있으며, 상기 금속 프레임을 포함하는 상기 제 1 상하단피복부(104, 108)는 단면이 중심을 가진 원형으로 형성되고, 상기 원형의 상기 중심을 지나는 수평선을 기준으로 상부영역과 하부영역으로 구성되며, 상기 패턴은 상기 제 1 상하단피복부(104, 108)의 상기 상부 영역에 형성되는 상부패턴과, 상기 제 1 상하단피복부(104, 108)의 상기 하부영역에 형성되는 하부패턴으로 구성되며, 상기 제 1 상하단피복부(104, 108)를 피복하여 상기 제 1 상하단피복부(104, 108)와 대등한 두께로 분리되지 않는 일체형의 제 2 상하단피복부(105, 109)로 이루어지며, 상기 제 2 상하단피복부(105, 109)는 투명 재질로 이루어져 있고, 상기 제 2 영역의 좌우측면부(107)에는 상기 금속 프레임을 피복하는 제 3 피복부를 형성하며, 상기 제 1 및 제 2 상하단피복부는 PC(poly carbonate)를 사용하여 2개층으로 형성하고, 상기 제 3 피복부는 폴리우레탄(polyurethane) 수지를 사용하여 단일층으로 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차의 스티어링 휠.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 통상의 스티어링 휠의 제 1 영역은 패턴이 형성된 수지제 사출부의 상단부(102) 및 하단부(103)이고, 제 2 영역은 가죽으로 봉재된 수지제 사출부의 좌우측면부(107)로 이루어진 스티어링 휠의 제조방법에 있어서,
    제 1 금형에 제 1 영역과 제 2 영역으로 구성되는 금속 프레임을 가지는 스티어링 휠을 삽입하여 60℃~80℃로 가열하는 단계;
    상기 제 1 금형에 PC(poly carbonate)의 수지를 주입하여 상기 제 1 영역의 상기 금속 프레임을 피복하는 제 1 피복부를 형성하는 단계;
    상기 제 1 금형에서 제 1 피복부 상에 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제 1 금형을 상기 수지가 굳을 수 있도록 냉각하는 단계;
    제 2 금형에 상기 제 1 피복부가 형성된 상기 스티어링 휠을 삽입하여 60℃~80℃로 가열하는 단계;
    상기 제 2 금형에 투명재질의 PC(poly carbonate)의 수지를 주입하여 상기 제 1 영역의 상기 제 1 피복부 상에 대등한 두께로 제 2 피복부를 형성하는 단계;
    상기 제 2 금형을 상기 수지가 굳을 수 있도록 냉각하는 단계;
    제 3 금형에 상기 제 1, 2 피복부가 형성된 상기 스티어링 휠을 삽입하는 단계;
    제 3 금형에 폴리우레탄(polyurethane) 수지를 주입하여, 상기 제 1 영역의 제 1, 2 피복부와 대등한 두께로 상기 제 2 영역의 상기 금속 프레임 상에 제 3 피복부를 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 스티어링 휠의 제조방법
  7. 통상의 스티어링 휠의 제 1 영역은 패턴이 형성된 수지제 사출부의 상단부(102) 및 하단부(103)이고, 제 2 영역은 가죽으로 봉재된 수지제 사출부의 좌우측면부(107)로 이루어진 스티어링 휠의 제조장치에 있어서, 제 1 금형은 상부에 제 1 상부금형(120)을 형성하고, 하부에는 제 1 하부금형(130) 및 제 1 이젝터를 포함하며, 제 1 금형의 내부는 상기 스티어링 휠의 다수의 스포크(111)및 허브 코아(118)가 위치하며, 수지가 공급되는 제 1중앙 동공부(121)와, 상기 제 1 영역과 대응되는 상기 금속 프레임이 위치하며 수지가 공급되는 제 1 상하단주입부(122, 123)를 포함하고, 제 2 금형은 상부에 제 2상부금형(140)을 형성하고, 하부에는 제 2 하부금형(150) 및 제 2 이젝터를 포함하며, 제 2 금형의 내부는 상기 스티어링 휠의 다수의 스포크(111) 및 허브 코아(118)가 위치하며, 수지가 공급되는 제 2 중앙 동공부(141)와, 제 1 상하단피복부가 위치하며 수지가 공급되고 제 1 상하단주입부(122, 123)의 직경보다 큰 직경을 가지는 제 2 상하단주입부(142, 143)를 포함하되, 상기 제 2 금형의 제 2 상하단주입부의 직경은 제 1 금형의 제 1 상하단주입부와 비교하여 1.5 내지 2.5 배로 형성하고, 상기 제 1 이젝터 및 상기 제 2 이젝터에는 탈형을 위한 압력이 인가되는 지지판(162)과, 상기 지지판과 연결되며 상기 다수의 스포크의 각각과 접촉하는 탈형핀(160)을 포함하며, 상기 제 1 피복부 및 상기 제 2 피복부의 재질은 PC(polycarbonate)를 사용하며, 상기 제 3 피복부의 재질은 폴리올(polyol) 이소시아네이트(isocyanate) 및 착색제를 이용하여 발포시켜 형성되는 폴리우레탄(polyurethane) 수지를 사용하며, 상기 패턴은 잉크가 채워지는 미세 홈이 식각되어 있는 패턴판으로부터 실리콘 패드가 전이하고, 이를 제 1 피복부에 다시 전이하는 것을 특징으로 하는 자동차의 스티어링 휠의 제조장치.
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