KR100897711B1 - 금속재 파트와 플라스틱 보강재의 결합구조 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속재 셸과 플라스틱 보강재의 결합구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속재 셸과 플라스틱 보강재의 결합에 의하여 구조물의 경량화를 유도하고, 또한 강성(剛性)을 높일 수 있도록 한 금속재 셸과 플라스틱 보강재의 결합구조 및 그 제작방법에 관한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 베이스면과, 상기 베이스면에 연결된 하나 이상의 이웃면으로 구성된 금속재 셸과, 상기 금속재 셸의 내부에 보강용 리브(rib)를 구비한 결합구조에 있어서, 상기 리브는, 한 측면이 상기 베이스면에 일체(one piece)로 연결되도록 상기 베이스면의 일부를 절곡시켜 형성된 지지부와, 상기 지지부를 상기 이웃면에 연결시키는 플라스틱 보강재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

자동차, 캐리어, 플라스틱, 금속, 결합구조,

Description

금속재 파트와 플라스틱 보강재의 결합구조 및 그 제조방법{Combined Structure of Metal Part and Reinforcing Plastic Part and Manufacturing Method thereof}

도 1은, 본 발명에 따른 금속재 셸(shell)과 플라스틱 보강재의 결합구조를 나타내는 사시도이다.

도 2는, 플라스틱 보강재가 결합되기 전의, 본 발명에 따른 금속재 셸의 사시도, 정면도 및 측면도이다.

도 3은, 도 1의 결합구조의 변형예이다.

도 4는, 본 발명의 제2 실시예를 나타낸다.

도 5는, 본 발명의 제3 실시예를 나타낸다.

도 6은, 본 발명의 제4 실시예를 나타낸다.

도 7은, 본 발명이 적용될 수 있는 자동차의 캐리어를 나타낸다.

도 8은, 종래의 금속재 셸과 플라스틱 보강재의 결합구조를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1...금속재 셸, 1a...금속재 셸의 베이스면,

1b, 1c...금속재 셸의 이웃면, 2...보강용 리브(rib),

2a...지지부, 2b...플라스틱 보강재.

본 발명은 금속재 셸과 플라스틱 보강재의 결합구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속재 셸과 플라스틱 보강재의 결합에 의하여 구조물의 경량화를 유도하고, 또한 강성(剛性)을 높일 수 있도록 한 금속재 셸과 플라스틱 보강재의 결합구조 및 그 제작방법에 관한 것이다.

종래에는 자동차, 사무용 기기 등의 지지부재에 사용되는 구조물을 제작함에 있어 순수하게 강(steel)으로만 제작하거나, 또는 강판이나 알루미늄판으로 제작된 셸(shell)에 금속제의 보강용 리브(rib)를 용접 혹은 나사고정하는 방식을 사용하는 등 금속으로만 제작하는 것이 일반적이었다.

그런데, 큰 강도와 강성이 요구되는 자동차의 도어, 범퍼(bumper)의 지지부 또는 자동차의 전방 및 후방용 부품 등의 경우, 자동차가 경량화되는 추세에 따라 종래에 강(steel)으로 구성되는 부품이 플라스틱으로 대체되고 있다. 그러나, 플라스틱 구조물은 강으로 만들어진 구조물보다도 그 강도가 약하고, 특히 강성이 약하기 때문에, 강에 준하는 강성이 요구되는 부분에는 강과 플라스틱이 결합된 구조가 사용되고 있다.

이러한 종래의 강과 플라스틱 간의 결합방식에는, 강을 중심면으로 하여 플라스틱이 그 양면에 코팅되거나, 도 8에 도시된 바와 같이, 내부가 비어있는 용기 (bowl)형상의 셸(shell)(20)의 내부(21)에 보강용 리브(22)가 플라스틱 사출 성형되고, 보강용 리브(22)와 셸(20)의 외측(20a)을 서로 연결하기 위해 이들이 서로 접촉되는 부분, 즉 셸(20)의 외측(20a)과 리브(22) 측에 각각 구멍(23)을 형성하여 이 구멍(23)을 통해 플라스틱을 사출하여 상기 보강용 리브(22)와 셸(20)을 연결하도록 구성되어 있다.

그러나, 상기와 같은 구조는 셸(20)과 보강용 리브(22)를 단순히 구멍(23)을 통해 플라스틱 사출하여 연결하고 있는 구조이기 때문에 이 부분에서 결합강도가 현저하게 낮아 외부에서 충격이 가해질 때 쉽게 셸(20)과 보강용 리브(23)가 분리되며, 또한 보강용 리브(22)와 셸(20)을 연결하기 위해 금형상에 각각 구멍(23)을 형성하고, 이 구멍(23)을 통해 플라스틱이 사출되기 때문에 상기 구멍(23) 등을 형성하기 위한 금형 설계가 복잡해지며, 그리고 셸(20)과 보강용 리브(23)를 결합하기 위하여 셸(20)에 별도의 구멍을 형성하는 것은 셸(20)을 프레스 성형한 후에 다시 천공공정을 행하는 이중의 공정을 거쳐야 하므로 생산성 저하의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 금속재 파트와 플 라스틱 보강재의 결합구조를 간단히 하면서, 구조의 강성(剛性)을 높일 수 있도록 한 금속재 파트와 플라스틱 보강재의 결합구조 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 베이스면과, 상기 베이스면에 연결된 하나 이상의 이웃면으로 구성된 금속재 셸과, 상기 금속재 셸의 내부에 보강용 리브(rib)를 구비한 결합구조에 있어서, 상기 리브는, 한 측면이 상기 베이스면에 일체(one piece)로 연결되도록 상기 베이스면의 일부를 절곡(切曲)시켜 형성된 지지부와, 상기 지지부를 상기 이웃면에 연결시키는 플라스틱 보강재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 베이스면과, 상기 베이스면에 연결된 하나 이상의 이웃면으로 구성된 금속재 셸과, 상기 금속재 셸의 내부에 보강용 리브(rib)를 구비한 결합구조를 제조하는 방법에 있어서, 상기 베이스면과의 연결을 유지하면서, 상기 금속재 셸의 내부로 절곡될 수 있도록 상기 베이스면의 내부를 절단하여 절단면을 형성하는 단계와; 상기 절단면을 상기 금속재 셸의 내부로 절곡하여 지지부를 형성하는 단계와; 상기 지지부와 상기 금속재 셸의 이웃면을 플라스틱 보강재로 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 금속재 파트와 플라스틱 보강재의 결합구조의 제1 실시예가 도시되어 있다. 상기 제1 실시예는, 그 단면이 ㄷ 형상의 금속재 셸 (shell, 1)과, 상기 금속재 셸(1)의 내부에 보강용 리브(rib, 2)를 구비하고 있는 데, 상기 금속재 셸(1)은 베이스면(1a)(이하, 후술되는 "지지부"를 형성하기 위해 일부가 절단되는 면을 지칭하는 것으로 함)과 상기 베이스면(1a)에 이웃하는 이웃면(1b, 1c)으로 구성되며, 상기 리브(2)는, 한 측면이 상기 베이스면(1a)에 일체(one piece)로 연결되도록 상기 베이스면의 일부를 절곡시켜 형성된 지지부(2a)와, 상기 지지부(2a)를 상기 이웃면(1b, 1c)에 연결시키는 플라스틱 보강재(2b)로 구성된다.
이때, 상기 플라스틱 보강재(2b)는 상기 리브(2)의 상ㆍ하단부와 상기 금속재 셸의 이웃면(1b, 1c) 사이 뿐만 아니라, 상기 금속재 셸(1)의 이웃면(1b, 1c)의 전단부와 상기 리브(2)의 전단부를 감싸도록 사출성형되는 게 바람직하다.
한편, 상기 지지부(2a)와 상기 이웃면(1b, 1c)는 결합구조의 강성을 위해서 서로 직교하는 게 바람직하다. 후술되는 실시예에서도 마찬가지이다.

이러한 결합구조는 적절하게 성형된 사출성형용 몰드에 성형된 금속재 셸을 위치시킨 후, 플라스틱을 사출성형하는 것에 의해 쉽게 제작될 수 있다.

상기의 결합구조를 제작하는 방법을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 상기 금속재 셸(1)의 베이스면(1a)과의 연결을 유지하면서, 상기 금속재 셸(1)의 내부로 절곡될 수 있도록 상기 베이스면(1a)의 내부를 절단하여 절단면을 형성한다. 그 다음, 상기 금속재 셸(1)의 내부로 상기 절단면을 절곡하여 지지부(2a)를 형성한다. 마지막으로, 상기 지지부(2a)와 상기 금속셸의 이웃면(1b, 1c)을 사출성형용 몰드(미도시)를 사용하여 플라스틱 보강재(2b)를 사출성형시켜 결합 시킨다.

한편, 도 3에는 상기 제1 실시예의 변형예가 도시되어 있는 데, 상기 제1 실시예와는 지지부를 형성하기 위하여 그 일부가 절곡되는 베이스면의 위치만이 차이가 나고, 나머지는 동일하다.

도 4에는 본 발명에 따른 금속재 파트와 플라스틱 보강재의 결합구조의 제2 실시예가 도시되어 있다. 베이스면과 이웃면으로 구성된 금속재 셸의 단면 형상이 ㄹ 형상으로 이루어져 있다는 점에서 상기 제1 실시예와 차이를 보이고 있으며, 상기 제1 실시예와 마찬가지의 방법으로 지지부를 형성한 후 사출성형하여 결합구조를 완성한다.

또한, 도 5 및 도 6에는 본 발명에 따른 금속재 파트와 플라스틱 보강재의 결합구조의 제3 실시예와 제4 실시예가 각각 도시되어 있다. 베이스면과 이웃면으로 구성된 금속재 셸의 단면 형상이, 각각 ㄱ 형상 및 H 형상으로 이루어져 있는 점을 제외하고는 상기 제1 실시예와 그 제조방법이 동일하다.

한편, 금속재 셸의 단면은 상기에서 설명한 형상(ㄷ형, ㄹ형, ㄱ형, H형) 이외에도 다양한 형상을 가질 수 있으며, 또한 상기의 여러 실시예에서 지지부를 형성하기 위하여 그 일부가 절단되는 베이스면의 위치는, 상기 도 3 내지 도 5에 예시되어 있는 위치 이외에도, 상기 제1 실시예의 변형예(도 3 참조)의 경우와 같이 다양하게 변경될 수 있다.

상기에서 기술된 본 발명은 다양하게 적용될 수 있는 데, 특히 도 7에 도시된 바와 같은 자동차의 캐리어(carrier)에 유용하게 적용될수 있다. 자동차의 캐리 어에는 자동차용 공기조화장치의 응축기 및 라디에이터 등이 고정되며, 자동차의 전방에서 가해지는 충격으로부터 자동차 및 탑승자를 보호하기 위한 범퍼가 장착된다. 그런데, 근래 캐리어는 자동차의 경량화에 대한 요구로 인하여 금속재 파트와 플라스틱 보강재를 병용한 구조가 채용되고 있는 데, 특히 캐리어의 수평 프레임부 (H)에 본 발명의 결합구조를 적용해줌으로써 상기 캐리어의 강성을 향상시킬 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 금속재 파트와 플라스틱 보강재의 결합구조 및 그 제작방법에 의하면, 종래의 구조와 비교할 때, 강으로만 되어 있는 구조에 비해서는 횡방향으로 약 23배, 종방향으로 약 30배로 강성을 증대시킬 수 있고, 금속제 셸과 플라스틱제 리브로 만들어진 구조에 비해서는 횡방향으로 약 7배, 종방향으로 약 2배로 강성을 증대시킬 수가 있어, 금속재 파트와 플라스틱 보강재의 결합구조를 간단히 하면서도, 결합구조의 강성(剛性)을 현저히 높일 수 있는 효과를 가진다.

Claims (3)

1. 베이스면(1a)과, 상기 베이스면(1a)에 연결된 하나 이상의 이웃면(1b, 1c)으로 구성된 금속재 셸(1)과, 상기 금속재 셸(1)의 내부에 보강용 리브(rib, 2)를 구비한 결합구조에 있어서,

   상기 리브(2)는, 한 측면이 상기 베이스면(1a)에 일체(one piece)로 연결되도록 상기 베이스면(1a)의 일부를 절곡(切曲)시켜 형성된 지지부(2a)와, 상기 지지부(2a)를 상기 이웃면(1b, 1c)에 연결시키는 플라스틱 보강재(2b)를 포함하여 구성되고,

   상기 지지부(2a)와 상기 이웃면(1b, 1c)은 서로 직교하는 것을 특징으로 하는 금속재 파트와 플라스틱 보강재의 결합구조.
2. 삭제
3. 베이스면(1a)과, 상기 베이스면(1a)에 연결된 하나 이상의 이웃면(1b, 1c)으로 구성된 금속재 셸(1)과, 상기 금속재 셸(1)의 내부에 보강용 리브(rib, 2)를 구비한 결합구조를 제조하는 방법에 있어서,

   상기 베이스면(1a)과의 연결을 유지하면서, 상기 금속재 셸(1)의 내부로 절곡될 수 있도록 상기 베이스면(1a)의 내부를 절단하여 절단면을 형성하는 단계와;

   상기 절단면을 상기 금속재 셸(1)의 내부로 절곡하여 지지부(2a)를 형성하는 단계와;

   상기 지지부(2a)와 상기 금속재 셸(1)의 이웃면(1b, 1c)을 플라스틱 보강재(2b)로 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속재 파트와 플라스틱 보강재의 결합구조의 제조방법.

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