KR100899681B1

KR100899681B1 - 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치

Info

Publication number: KR100899681B1
Application number: KR1020080133591A
Authority: KR
Inventors: 선두훈; 김용식
Original assignee: 주식회사 코렌텍; 선두훈; 김용식
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2009-05-27

Abstract

본 발명은 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠을 성형하는 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하부금형에 형성된 하부캐비티와 상부금형에 형성된 상부캐비티가 상호 결합하여 스티어링 휠을 수용할 수 있는 캐비티를 형성하며, 상기 캐비티에 폴리프로필렌 원료를 주입할 수 있는 원료주입부와, 상기 원료주입부를 통해 주입된 폴리프로필렌 원료를 발포시키기 위한 열원을 공급할 수 있는 열원공급부와, 상기 캐비티에 수용된 스티어링 휠을 상하이동시킬 수 있는 하부플러그를 포함하며, 상기 상부금형은 상기 상부캐비티의 상면을 이루며 상하이동가능한 링과, 상기 링을 상하이동시킬 수 있는 상부플러그를 추가로 포함하며, 상기 상부플러그는 상기 스티어링 휠의 상하이동에 연동하여 움직임으로써 상기 링을 상하이동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치에 관한 것이다.

스티어링 휠, 발포폴리프로필렌, 일체형

Description

일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치{Manufacturing Apparatus of Monolithic Expanded Polypropylene Steering Wheel}

일반적으로 자동차의 스티어링 휠은 자동차 주행시 방향을 제어하는 조향 역할, 사고 발생시 승객을 보호하는 안전장치 역할을 동시에 수행하고 있다. 또한 내 장재 부품으로 운전자가 손으로 잡을 때 터치감 및 미감도 양호해야 하는 등 감성 품질 문제도 중요시되는 부품이다.

이러한 스티어링 휠을 제조함에 있어서 종래에는 반응사출성형을 통한 폴리우레탄 재질이 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 폴리우레탄을 사용한 스티어링 휠의 제조에 있어서는 작업장소의 환경문제뿐만 아니라 작업자의 안전문제가 발생할 수 있다.

또한, 상기와 같은 문제로 인해 폴리우레탄을 사용하지 않고 발포폴리프로필렌을 사용하여 스티어링 휠을 제조하는 경우에는 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠을 제조하기 어려워 통상 상부와 하부로 나누어 제작한 후 이를 별도의 접착제 등을 사용하여 일체화시켜야 하는데, 이러한 공정을 별도로 진행해야 함에 따른 제조시간 및 비용상승의 문제가 발생하게 된다.

또한, 발포폴리프로필렌 스티어링 휠을 제조함에 있어서는 통상 코어의 외주면을 발포폴리프로필렌이 둘러싸게 되는데 이 경우 특히 상기 코어 중 림은 통상 오목한 부분과 볼록한 부분으로 이루어지게 되고 이때 발포를 위해 금형으로 주입되는 폴리프로필렌 고형물들을 림의 오목한 부분과 볼록한 부분에 고루 위치시키기가 어렵기 때문에 최종 발포성형되어 제작되는 발포폴리프로필렌 스티어링 휠이 불균일하게 제작되어지는 문제가 발생하게 된다.

또한, 기존의 스티어링 휠을 제조함에 있어서는 성형 후 금형에서 제품을 이형함에 있어 이형을 원할하게 하기 위한 별도의 장치나 공정을 추가로 갖추거나 진행해야 함에 따른 제작비용 및 시간에 있어서 제조시간 및 비용상승의 문제가 발생 하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 스티어링 휠의 둘레에 폴리우레탄 대신에 발포폴리프로필렌이 오버몰딩되는 발포폴리프로필렌 스티어링 휠을 성형하는 제조장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 스티어링 휠의 둘레에 발포폴리프로필렌이 일체로 오버몰딩되는 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠을 성형하는 제조장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 스티어링 휠의 림의 단면형상에도 불구하고 스티어링 휠의 림의 둘레에 균일하게 일체로 발포되어 오버몰딩되는 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠을 성형하는 제조장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 불균일한 크기의 폴리프로필렌 원료를 캐비티내에 균일하게 공급하여 균일한 강도를 갖는 발포폴리프로필렌 스티어링 휠을 성형하는 제조장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠을 성형하는데 있어 제작공정을 최소화하고 불필요한 부품을 최소화하여 제작시간 및 비용 면에서 효율적인 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠을 성형하는 제조장치를 제공하고자 하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치는 다음과 같은 구성을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치는 하부금형에 형성된 하부캐비티와 상부금형에 형성된 상부캐비티가 상호 결합하여 스티어링 휠을 수용할 수 있는 캐비티를 형성하며, 상기 캐비티에 폴리프로필렌 원료를 주입할 수 있는 원료주입부와, 상기 원료주입부를 통해 주입된 폴리프로필렌 원료를 발포시키기 위한 열원을 공급할 수 있는 열원공급부와, 상기 캐비티에 수용된 스티어링 휠을 상하이동시킬 수 있는 하부플러그를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치에 있어서 상기 상부금형은 상기 상부캐비티의 상면을 이루며 상하이동가능한 링과, 상기 링을 상하이동시킬 수 있는 상부플러그를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치에 있어서 상기 상부플러그는 상기 스티어링 휠의 상하이동에 연동하여 움직임으로써 상기 링을 상하이동시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치에 있어서 상기 하부금형은 상기 하부캐비티의 일단에서 상기 스티어링 휠의 상하이동에 연동하여 이동가능한 하부스토퍼를 추가로 포함하며, 상기 상부금형은 상기 상부캐비티의 일단에서 상기 스티어링 휠의 상하이동에 연동하여 이동가능한 상부스토퍼를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치에 있어서 상기 원료주입부는 상기 하부캐비티에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치에 있어서 상기 원료주입부는 상기 하부캐비티의 림과 스포크가 연결되는 부분에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치에 있어서 상기 열원공급부는 열원으로 스팀을 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치에 있어서 상기 열원공급부는 상기 하부캐비티와 상부캐비티의 측면에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치에 있어서 상기 열원공급부는 열원뿐만 아니라 냉각수 및 에어를 주입할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 스티어링 휠의 둘레에 폴리우레탄 대신에 발포폴리프로필렌이 오버몰딩되는 발포폴리프로필렌 스티어링 휠을 성형하는 제조장치를 제공한다.

본 발명은 스티어링 휠의 둘레에 발포폴리프로필렌이 일체로 오버몰딩되는 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠을 성형하는 제조장치를 제공한다.

본 발명은 스티어링 휠의 림의 단면형상에도 불구하고 스티어링 휠의 림의 둘레에 균일하게 일체로 발포되어 오버몰딩되는 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠을 성형하는 제조장치를 제공한다.

본 발명은 불균일한 크기의 폴리프로필렌 원료를 캐비티내에 균일하게 공급하여 균일한 강도를 갖는 발포폴리프로필렌 스티어링 휠을 성형하는 제조장치를 제공한다.

본 발명은 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠을 성형하는데 있어 제작공정을 최소화하고 불필요한 부품을 최소화하여 제작시간 및 비용 면에서 효율적인 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠을 성형하는 제조장치를 제공한다.

이하에서는 본 발명에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 하부금형과 상부금형이 결합하여 형성하는 캐비티에 삽입되는 스티어링 휠의 사시도로, 도 1을 참조하여 먼저 본 발명에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치에 사용되는 스티어링 휠(3)의 구조에 대해 간단하게 살펴보면, 상기 스티어링 휠(3)은 원형의 림(31)과, 중앙 허브(32)와, 상기 림(31)을 중앙 허브(32)에 연결하는 복수 개의 스포크(33)로 이루어진 일반적인 형태의 스티어링 휠 구조를 갖고 있으며, 특히 상기 림(31)의 경우 그 전체적인 단면 형상이 "∩"형상을 이루게 되는데 이는 상기 림(31) 외부에 폴리우레탄이나 폴리프로필렌이 오버몰딩되는 경우 상기 림(31)과 분리되어 유동하지 않고 일체화시킬 수 있도록 하기 위함이다. 상기 스티어링 휠(3)은 제품의 경량화를 위해 경량 금속 또는 플라스틱 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치의 하부금형의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 하부금형의 부분절단 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치의 상부금형의 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 상부금형의 부분절단 사시도이다.

도 2 내지 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치는 하부금형(1)에 형성된 하부캐비티(11)와 상 부금형(2)에 형성된 상부캐비티(21)가 상호 결합하여 스티어링 휠(3)을 수용할 수 있는 캐비티(a, 도6에 도시됨)를 형성하며, 상기 캐비티(a)에 폴리프로필렌 원료를 주입할 수 있는 원료주입부(4)와, 상기 원료주입부(4)를 통해 주입된 폴리프로필렌 원료를 발포시키기 위한 열원을 공급할 수 있는 열원공급부(5)와, 상기 캐비티(a)에 수용된 스티어링 휠(3)을 상하이동시킬 수 있는 하부플러그(12)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 하부금형(1)은 본 발명에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠을 성형하는 장치의 하부 틀을 이루는 금형으로, 스티어링 휠(3)을 수용할 수 있는 하부캐비티(11)와, 상기 캐비티(a)에 수용된 스티어링 휠(3)을 상하이동시킬 수 있는 하부플러그(12)를 포함하는데,

상기 하부캐비티(11)는 상기 하부금형(1)의 상면에 상기 스티어링 휠(3)의 하단부를 수용할 수 있도록 상기 스티어링 휠(3)의 하단부에 대응하는 형상으로 함입되어 형성된 부분으로, 상부금형(2)의 상부캐비티(21)와 결합하여 상기 스티어링 휠(3)을 수용할 수 있는 캐비티(a)를 형성함으로써 캐비티(a)내에 삽입된 스티어링 휠(3)에 발포폴리프로필렌을 일체로 성형할 수 있도록 한다.

상기 하부플러그(12)는 상기 캐비티(a)에 수용된 스티어링 휠(3)을 상하이동시킬 수 있도록 하는 부분으로, 상기 스티어링 휠(3)의 하부에 맞닿아 상기 스티어링 휠(3)을 밀어 올리거나 내리는 구조, 바람직하게는 상기 스티어링 휠(3)의 중앙 허브(32)의 하부에 맞닿아 상기 스티어링 휠(3)을 밀어 올리거나 내리는 작용을 수 행할 수 있다. 이를 위해 상기 하부플러그(12)는 상기 하부금형(1)에서 상기 스티어링 휠(3)이 안착되는 하면, 바람직하게는 상기 중앙 허브(32)의 하면에 상응하는 위치에서 상기 하부금형(1)과 별도로 이동가능한 구조, 일 예로 상기 하부금형(1) 중앙부에 중공(14)이 형성되고 상기 중공(14) 내에 원통형 내지는 사각기둥 형상의 하부플러그(12)가 삽입되어 유압 내지 공압에 의해 상기 하부금형(1)과 별도로 상하이동할 수 있는 구조로 형성될 수 있다. 따라서 상기 스티어링 휠(3)의 하부에 맞닿아 있는 상기 하부플러그(12)가 상하이동하게 되면 그에 따라 상기 스티어링 휠(3) 역시 상하이동할 수 있게 되는 것이다. 그 작동과정과 그에 따른 작용효과에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

상기 상부금형(2)은 본 발명에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠을 성형하는 장치의 상부 틀을 이루는 금형으로, 스티어링 휠(3)을 수용할 수 있는 상부캐비티(21)를 포함하는데,

상기 상부캐비티(21)는 상기 상부금형(2)의 하면에 상기 스티어링 휠(3)의 상단부를 수용할 수 있도록 상기 스티어링 휠(3)의 상단부에 대응하는 형상으로 함입되어 형성된 부분으로, 하부금형(1)의 하부캐비티(11)와 결합하여 상기 스티어링 휠(3)을 수용할 수 있는 캐비티(a)를 형성함으로써 캐비티(a)내에 삽입된 스티어링 휠(3)에 발포폴리프로필렌을 일체로 성형할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 상부금형(2)은 상기 상부캐비티(21)의 상면을 이루며 상하이동가능한 링(211)과, 상기 링(211)을 상하이동시킬 수 있는 상부플러그(22)를 추가로 포함할 수 있다.

상기 링(211)은 상기 상부캐비티(21)의 상면을 이루면서 상기 상부캐비티(21)와 별도로 상하이동가능한 부분으로, 상기 상부캐비티(21) 중 스티어링 휠(3)의 림(31)을 수용하는 부분의 상면을 따라 원형의 고리 형상을 형성하며 상부캐비티(21)와 독립적으로 상하이동하게 되므로, 상기 링(211)이 상향 이동하는 경우 상기 상부캐비티(21)는 그 상면에서 상기 링(211)이 차지하는 부분이 함입되어 공간을 형성하게 되고, 상기 링(211)이 다시 하향 이동하는 경우 상기 상부캐비티(21)는 상기 스티어링 휠(3)의 림(31)의 형상에 대응하는 상면을 일체로 형성하게 된다. 이와 같이 상기 링(211)이 상기 상부캐비티(21)와 별도로 상하이동하게 하는 것은 캐비티(a) 내에 폴리프로필렌 원료의 고른 충진을 위해 상기 스티어링 휠(3)이 상하이동하는 경우 상기 스티어링 휠(3)의 림(31)의 상부와 상기 상부캐비티(21)의 상면 사이의 공간을 형성하여 폴리프로필렌 원료가 고르게 충진될 수 있도록 하기 위함이며, 그 작동과정과 그에 따른 작용효과에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

상기 상부플러그(22)는 상기 링(211)과 연결되어 상기 링(211)을 상하이동시킬 수 있는 부분으로, 상기 링(211)의 상부에 맞닿아 상기 링(211)을 당겨 올리거나 내리는 구조로 형성되는데, 바람직하게는 상기 스티어링 휠(3)이 캐비티(a) 내에서 상하이동하는 것과 연동되어 상기 링(211)이 함께 상하이동할 수 있도록 형성될 수 있다. 이를 위한 일 예로 상기 상부금형(2)에서 상기 링(211)의 상부로 하나 이상의 중공(24a)이 형성되고 또한 상기 상부금형(2)의 중앙부, 즉 스티어링 휠(3) 의 중앙 허브(32)의 상부로 역시 중공(24b)이 형성되어, 상기 중공들(24a,24b) 내에 원통형 내지 사각기둥 형상의 상부플러그(22a,22b)가 각각 삽입되고 그 말단을 하나로 연결시키게 되면, 특히 상기 상부금형(2)의 중앙부에 형성된 중공(24b)에 삽입되어 스티어링 휠(3)의 중앙 허브(32)의 상부에 맞닿아 있는 상부플러그(22b)가 상기 스티어링 휠(3)이 상향 이동할 시에 함께 상향으로 이동하게 되고, 그에 따라 서로 일체로 연결되어 있는 링(211)의 상부에 형성된 중공(24a)에 삽입된 상부플러그(22a) 역시 일체로 상향 이동하게 되면서 상기 링(211)을 당겨 올리는 작용을 수행할 수 있게 된다. 또한 상기 스티어링 휠(3)이 하향 이동할 시에는 그 반대로 작용할 수 있게 된다. 이와 같은 구조로 상기 상부플러그(22)가 형성되게 되면 상기 상부플러그(22)는 상기 하부플러그(12)가 상하이동시키는 스티어링 휠(3)의 상하이동에 연동되어 움직일 수 있기 때문에 상기 상부플러그(22)를 이동시키기 위한 별도의 장치가 필요 없게 됨은 물론 상기 링(211)을 상기 스티어링 휠(3)의 상하이동과 연동시켜 상하이동시킬 수 있게 된다. 그 작동과정과 그에 따른 작용효과에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

상기 원료주입부(4)는 상기 하부캐비티(11)와 상부캐비티(21)가 상호 결합하여 형성한 상기 캐비티(a)에 폴리프로필렌 원료를 주입할 수 있도록 하는 부분으로, 상기 하부캐비티(11) 내지 상부캐비티(21)의 일면을 통해 원료탱크(미도시)에 들어있는 폴리프로필렌 원료를 주입할 수 있도록 하는 구조, 바람직하게는 상기 하부금형(1)의 하부캐비티(11)의 하면, 특히 상기 스티어링 휠(3)의 림(31)과 스포크(33)가 만나는 부분의 하면에 복수 개의 관통공(111, 도6에 도시됨)이 형성되고 도 6에 도시된 바와 같이 상기 관통공(111)과 원료탱크(미도시)가 서로 연결되며, 상기 관통공(111) 내에 원통형 내지 사각기둥 형상의 주입부마개(41, 도6에 도시됨)가 관통공(111)을 따라 상하이동할 수 있게 형성되어, 상기 주입부마개(41)가 하부로 이동(㉮방향)하면 상기 관통공(111)이 열려 원료탱크(미도시) 내의 폴리프로필렌 원료가 상기 관통공(111)을 통해 상기 캐비티(a) 내부로 주입될 수 있고, 상기 주입부마개(41)가 상부로 이동(㉯방향)하여 상기 하부캐비티(11)의 하면과 일체를 이루게 되면 상기 관통공(111)이 닫히게 됨은 물론 상기 주입부마개(41)의 상면은 상기 하부캐비티(11)의 하면의 일부를 이루게 되는 구조로 형성될 수 있다. 이때 상기 원료주입부(4)를 통해 주입되는 폴리프로필렌 원료로는 작은 알갱이로 형성된 폴리프로필렌 고형물 등이 사용될 수 있는데, 이러한 폴리프로필렌 고형물을 상기 캐비티(a)에 주입시키는 방법으로는 상기 원료탱크(미도시)에 일정한 압력을 생성하여 그 압력의 의해 주입하는 가압주입방식이나 상기 원료탱크(미도시)에 일정한 압력을 생성하고 상기 캐비티(a) 내에는 상기 원료탱크(미도시) 내에 생성된 압력보다 작은 압력을 생성하여 양자 간의 압력차이를 이용하여 주입하는 차압주입방식 등이 활용될 수 있다. 상기 원료주입부(4)를 통해 원료가 주입되는 작동과정과 그에 따른 작용효과에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

상기 열원공급부(5)는 상기 원료주입부(4)를 통해 상기 캐비티(a) 내에 주입된 폴리프로필렌 원료를 발포시키기 위해 상기 캐비티(a)에 열원을 공급하는 부분 으로, 상기 하부캐비티(11) 내지 상부캐비티(21)의 일면을 통해 상기 캐비티(a) 내에 주입된 폴리프로필렌 원료를 발포시키기에 충분한 열원을 공급할 수 있는 구조, 바람직하게는 상기 하부캐비티(11) 내지 상부캐비티(21)의 측면에 복수 개의 열원공급부(5)가 형성되고, 상기 열원공급부(5)는 고온의 스팀 등이 분출될 수 있는 다수 개의 작은 구멍들이 모여 이루어진 일종의 노즐 형태로 형성되는 구조로 형성될 수 있다. 이때 상기 열원공급부(5)를 통해 공급되는 열원으로는 고온의 스팀 등이 사용될 수 있는데 주입되는 폴리프로필렌 원료과 폴리프로필렌 고형물인 경우에는 고형물을 녹여 발포시키기 위해 고온의 스팀이 사용되는 것이 가장 효율적이다.

또한, 상기 열원공급부(5)를 통해서는 고온의 스팀 이외에도 냉각수 및 에어를 주입할 수 있도록 형성될 수 있는데, 이는 상기 캐비티(a) 내에서 발포된 발포폴리프로필렌(EPP)의 변형을 막아주기 위해 냉각수를 주입하는 냉각 공정를 거치게 되는 경우에 필요한 냉각수나, 상기 캐비티(a) 내에서 최종 성형된 성형품의 취출을 용이하게 하기 위해 상기 캐비티(a) 내로 고압의 에어를 분출시켜주는 이형 공정을 거치게 되는 경우에 필요한 에어 등을 상기 열원공급부(5)를 통해 주입할 수 있도록 함으로써 제조장치의 구조를 단순화하고 효율을 높일 수 있게 하기 위함이다. 상기 열원공급부(5)를 통해 열원이 공급되어 폴리프로필렌이 발포하는 작동과정과 그에 따른 작용효과에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치는 상기 하부금형(1)이 상기 하부캐비티(11)의 일단에서 상기 스티어링 휠(3)의 상하이동에 연동하여 이동가능한 하부스토퍼(13)를 추가로 포함하며, 상기 상부금형(2)이 상기 상부캐비티(21)의 일단에서 상기 스티어링 휠(3)의 상하이동에 연동하여 이동가능한 상부스토퍼(23)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 하부스토퍼(13)는 상기 하부캐비티(11)의 일단에서 상기 스티어링 휠(3)에 오버몰딩되는 발포폴리프로필렌을 목적하는 소정의 위치까지만 오버몰딩시킬 수 있도록 폴리프로필렌 원료를 차단하는 차단막 역할을 하는 부분으로, 일반적으로 상기 스티어링 휠(3)의 림(31)과 스포크(33)의 일부까지만 발포폴리프로필렌이 오버몰딩되도록 상기 스포크(33)의 중간 부분에서 폴리프로필렌 원료를 차단할 수 있도록 형성될 수 있다. 이 경우 본 발명에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치는 상기 캐비티(a) 내에 삽입된 스티어링 휠(3)을 상기 하부플러그(12)를 이용해 상하이동시키기 때문에 상기 하부스토퍼(13) 역시 상기 스티어링 휠(3)의 상하이동에 연동하여 상하이동할 수 있도록 형성되어야 하며, 그 일 예로 상기 하부스토퍼(13)의 하부에 스프링 등과 같은 탄성수단(미도시)이 위치하여 상기 하부스토퍼(13)를 상하이동시킬 수 있는 구조 등이 활용될 수 있다. 그 작동과정과 그에 따른 작용효과에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

상기 상부스토퍼(23)는 상기 상부캐비티(11)의 일단에서 상기 스티어링 휠(3)에 오버몰딩되는 발포폴리프로필렌을 목적하는 소정의 위치까지만 오버몰딩시킬 수 있도록 폴리프로필렌 원료를 차단하는 차단막 역할을 하는 부분으로, 일반적 으로 상기 스티어링 휠(3)의 림(31)과 스포크(33)의 일부까지만 발포폴리프로필렌이 오버몰딩되도록 상기 스포크(33)의 중간 부분에서 폴리프로필렌 원료를 차단할 수 있도록 형성될 수 있고, 특히 상기 하부스토퍼(13)와 대응하는 위치에서 상기 하부스토퍼(13)와 함께 그 역할을 수행하게 된다. 이 경우 본 발명에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치는 상기 캐비티(a) 내에 삽입된 스티어링 휠(3)을 상기 하부플러그(12)를 이용해 상하이동시키기 때문에 상기 상부스토퍼(23) 역시 상기 스티어링 휠(3)의 상하이동에 연동하여 상하이동할 수 있도록 형성되어야 하며, 그 일 예로 상기 상부스토퍼(23)의 일단이 스프링 등과 같은 탄성수단(미도시)에 연결되어 상기 상부스토퍼(23)가 상하이동될 수 있는 구조 등이 활용될 수 있다. 그 작동과정과 그에 따른 작용효과에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치의 작동과정과 그 원리에 대해 설명하도록 한다.

도 6은 캐비티에 스티어링 휠이 삽입된 상태에서 스티어링 휠이 상향이동한 경우의 작동상태도이고, 도 7은 도 6의 'A1'부분의 확대도이고, 도 8은 도 6의 'B1'부분의 확대도이고, 도 9는 캐비티에 스티어링 휠이 삽입된 상태에서 스티어링 휠이 하향이동한 경우의 작동상태도이고, 도 10은 도 9의 'A2'부분의 확대도이고, 도 11은 도 9의 'B2'부분의 확대도이고, 도 12는 성형이 완료된 일체로 성형된 발 포폴리프로필렌 스티어링 휠의 사시도이다.

도 1 내지 12를 전반적으로 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치에서 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠이 제작되는 과정을 따라 그 작동과정과 원리에 대해 상세히 살펴보면,

먼저 상기 하부금형(1)의 하부캐비티(11)에 상기 스티어링 휠(3)을 안착시킨 후 상기 상부금형(2)을 결합하게 되면, 상기 하부캐비티(11)와 상부캐비티(21)가 결합하여 형성한 캐비티(a) 내에 상기 스티어링 휠(3)이 수용되게 되고, 이때 상기 스티어링 휠(3)의 중앙허브(32)의 하면은 상기 하부플러그(12)에 안착되고 상기 스티어링 휠(3)의 중앙허브(32)의 상면에는 상기 상부플러그(22b)가 맞닿아 있게 된다.

상기 스티어링 휠(3)이 캐비티(a) 내에 수용된 후에는 상기 캐비티(a) 내로 상기 원료주입부(4)를 통해 폴리프로필렌 원료 즉, 폴리프로필렌 고형물이 충진되게 되는데, 이 경우 상기 스티어링 휠(3)의 림(31)의 단면이 '∩'형상이기 때문에 오목한 부분과 볼록한 부분 모두에 폴리프로필렌 고형물이 고루 충진되기 어려우므로, 상기 하부플러그(12)를 상향이동(①방향)시킴으로써 상기 스티어링 휠(3) 전체를 상향으로 들어올려 상기 림(31)이 캐비티(a) 내에서 상향이동(ⓐ방향)할 수 있도록 한다. 이때, 상기 스티어링 휠(3)의 중앙허브(32)의 상면에 맞닿아 있는 상기 상부플러그(22b) 역시 상향이동하게 되고 그에 따라 일체로 연결되어 있는 상기 링(211) 상부의 상부플러그(22a) 역시 상향이동하게 되면서 상기 링(211)을 상향으 로 이동(㉠방향)시키게 된다. 그 결과 상기 캐비티(a) 내부는 상기 스티어링 휠(3)의 림(31)과 상기 링(211)이 모두 상향이동하여 공간이 커지게 되고 이 공간으로 폴리프로필렌 고형물이 충진되게 된다. 충진이 완료된 후에는 다시 상기 하부플러그(12)가 하향이동(②방향)하게 되고 같은 원리로 상기 림(31)과 상기 링(211)이 각각 하향이동(ⓑ방향,㉡방향)하게 되면, 상기 림(31)의 오목한 부분과 볼록한 부분 모두의 주위에 폴리프로필렌 고형물이 고루 충진되게 된다. 또한 상기 하부스토퍼(13)와 상부스토퍼(23)는 상기 스티어링 휠(3)의 상하이동시에 그에 연동하여 상하로 이동하면서 충진되는 폴리프로필렌 고형물이 목적하는 지점까지만 충진되도록 차단시키는 역할을 하게 된다.

캐비티(a) 내에 폴리프로필렌 원료의 충진이 완료되면 상기 열원공급부(5)를 통해 열원, 바람직하게는 고온의 스팀이 공급되면서 폴리프로필렌이 발포하게 되어 상기 스티어링 휠(3) 주위에 발포폴리프로필렌이 일체로 오버몰딩 된다. 상기 과정을 거쳐 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠이 성형되면 상기 열원공급부(5)를 통해 냉각수를 공급하여 발포폴리프로필렌의 변형을 막아준 후 상기 열원공급부(5)를 통해 고압의 에어를 불어넣어 제품이 금형에서 용이하게 취출될 수 있도록 하게 된다.

이와 같은 본 발명에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치는 종래 일반적으로 사용되는 폴리우렌탄 대신에 발포폴리프로필렌을 사용함으로써 친환경 및 작업의 안정성을 높일 수 있고, 또한 발포폴리프로필렌을 일체 로 성형함으로써 별도의 접착공정을 줄일 수 있어 제작비용 및 시간 면에서 효율적이고, 스티어링 휠의 림의 단면형상에 불구하고 전체적으로 균일하게 발포되어 균일한 강도를 갖는 양질의 일체형 발포폴리프로필렌 스티어링 휠을 제작할 수 있고, 성형, 냉각, 이형 공정의 각각에 필요한 장치들을 단일화하여 제작비용 및 시간 면에서 효율을 높일 수 있는 특징을 갖게 된다.

이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 하부금형과 상부금형이 결합하여 형성하는 캐비티에 삽입되는 스티어링 휠의 사시도

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치의 하부금형의 사시도

도 3은 도 2에 도시된 하부금형의 부분절단 사시도

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치의 상부금형의 사시도

도 5는 도 4에 도시된 상부금형의 부분절단 사시도

도 6은 캐비티에 스티어링 휠이 삽입된 상태에서 스티어링 휠이 상향이동한 경우의 작동상태도

도 7은 도 6의 'A1'부분의 확대도

도 8은 도 6의 'B1'부분의 확대도

도 9는 캐비티에 스티어링 휠이 삽입된 상태에서 스티어링 휠이 하향이동한 경우의 작동상태도

도 10은 도 9의 'A2'부분의 확대도

도 11은 도 9의 'B2'부분의 확대도

도 12는 성형이 완료된 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 사시도

*도면에 사용된 주요부호에 대한 설명

1: 하부금형 2: 상부금형 3: 스티어링 휠

4: 원료주입부 5: 열원공급부

11: 하부캐비티 12: 하부플러그 13: 하부스토퍼 14: 중공

111: 관통공

21: 상부캐비티 22(22a,22b): 상부플러그 23: 상부스토퍼

24(24a,24b): 중공 211: 링

31: 림 32: 중앙 허브 33: 스포크

41: 주입부마개

a: 캐비티

Claims

하부금형에 형성된 하부캐비티와 상부금형에 형성된 상부캐비티가 상호 결합하여 스티어링 휠을 수용할 수 있는 캐비티를 형성하며,

상기 캐비티에 폴리프로필렌 원료를 주입할 수 있는 원료주입부와, 상기 원료주입부를 통해 주입된 폴리프로필렌 원료를 발포시키기 위한 열원을 공급할 수 있는 열원공급부와, 상기 캐비티에 수용된 스티어링 휠을 상하이동시킬 수 있는 하부플러그를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 상부금형은 상기 상부캐비티의 상면을 이루며 상하이동가능한 링과, 상기 링을 상하이동시킬 수 있는 상부플러그를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치.
제2항에 있어서, 상기 상부플러그는 상기 스티어링 휠의 상하이동에 연동하여 움직임으로써 상기 링을 상하이동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 하부금형은 상기 하부캐비티의 일단에서 상기 스티어링 휠의 상하이동에 연동하여 이동가능한 하부스토퍼를 추가로 포함하며, 상기 상 부금형은 상기 상부캐비티의 일단에서 상기 스티어링 휠의 상하이동에 연동하여 이동가능한 상부스토퍼를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 원료주입부는 상기 하부캐비티에 형성되는 것을 특징으로 하는 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치.
제5항에 있어서, 상기 원료주입부는 상기 하부캐비티의 림과 스포크가 연결되는 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 열원공급부는 열원으로 스팀을 공급하는 것을 특징으로 하는 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치.
제7항에 있어서, 상기 열원공급부는 상기 하부캐비티와 상부캐비티의 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 열원공급부는 열원뿐만 아니라 냉각수 및 에어를 주입할 수 있는 것을 특징으로 하는 일체로 성형된 발포폴리프로필렌 스티어링 휠의 제 조장치.