KR100913312B1 - 자동차용 스티어링 휠과 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 스티어링 휠과 그 제조방법에 관한 것으로써, 본 발명은 스티어링 휠의 그립(Grip) 부위를 사출을 통해 구성하는 데 있어서, 2~3㎜ 두께로 여러 차례 다층의 층 구조로 사출하고, 사출된 층과 층 사이에 패턴이나 그림을 삽입하여 고급스럽고 미려한 느낌을 줄 수 있도록 한 것이다. 이를 위해 본 발명은 금속프레임을 건조기에서 예열하여 수분을 제거한 상태에서 예열된 제품을 1차에서 3차에 걸쳐 금형 내에서 2~3㎜ 두께로 여러 차례 다층의 층 구조로 사출하게 되고, 각 공정단계에서 제품이 공기 중에 노출되어지는 경우에는 사출(피복) 표면에 수분이 함유될 우려가 있어 후 공정 가공시 접착력 및 품질에 이상을 일으키므로 공정 중간에 건조 보관을 필수적으로 실시하고 있다. 이때, 사출된 층과 층사이에는 패드프린팅 방식을 적용하거나 진공증착과 패드프린팅을 혼합한 방식을 적용하여 패턴이나 그림을 삽입하게 된다. 이처럼, 본 발명의 다단 사출 방법은 최상위 사출부을 제외한 내부 사출부에 대해서 색깔 및 패턴, 무늬를 삽입할 수 있는 것으로써, 본 발명은 2개 이상의 단을 가지며 최상위 사출부를 제외한 각 사출부에 하나 이상의 패턴을 삽입하는 방법을 제공하는 것이다.

스티어링휠, 림, 금속프레임, 사출, 패턴, 패트프린팅, 진공증착

Description

자동차용 스티어링 휠과 그 제조방법{Steering wheel in automobile and Method for fabricating the same}

본 발명은 자동차용 스티어링 휠과 그 제조방법에 관한 것으로서, 우드그레인 수압전사 공법을 대체하는 새로운 제조방법으로 2~3㎜ 두께로 여러 차례 다층의 층 구조로 사출하고, 사출된 층과 층사이에 패턴이나 그림(혹은 도안)을 삽입하여 고급스럽고 미려한 느낌을 줄 수 있는 자동차용 스티어링 휠과 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 스티어링(steering) 시스템은 자동차의 진행방향을 운전자 임의대로 바꾸기 위하여 조향하는 장치이며, 크게 조작기구, 기어장치 및 링크기구의 3가지 기구로 구성된다.

이중 조작기구는 운전자의 조작력을 기어장치와 링크기구에 전달하는 부분이며, 스티어링 휠, 스티어링 축 및 칼럼(column) 등으로 구성된다.

이러한 스티어링 시스템에서는 운전자가 주행방향을 조정하기 위하여 스티어링 휠을 원주방향으로 조향을 하게 되면, 스티어링 휠을 따라 스티어링 기어에 원주운동이 전달되고, 이 스티어링 기어가 원주운동을 직선운동으로 바꾸어 차량의 타이어를 움직이므로, 이에 의해 차량의 조향이 이루어진다.

상기 스티어링 휠은 차량의 조향을 위하여 운전자가 항상 손으로 잡고 조작하는 부분이므로, 조작시 미끄럽지 않으면서 느낌과 촉감이 좋고 미관상 미려하게 제작되어야 하는데, 근래에는 충돌시 인체에 강한 충격이 가해지지 않는 쿠션성을 가지는 것이 선호되고 있다.

따라서, 근래의 스티어링 휠은 스티어링 축에 장착되는 금속프레임의 림(rim)부를 경질의 발포 폴리우레탄(polyurethane; PU) 수지로 인서트 몰딩하여 제조되고 있다.

그러나, 이는 발포 폴리우레탄 수지에 의해 쿠션성과 논슬립의 우수성은 있으나, 외관상 단조롭고 촉감이 좋지 않아 대개 휠의 외면에 별도의 핸들커버를 씌워 사용하게 된다.

반면, 핸들커버는 단조로움과 촉감의 불량을 다소 개선하는 점은 있으나, 휠의 두께가 두꺼워져 운전자로 하여금 안전하고 인체공학적으로 설계된 부분을 파지할 수 없도록 하는 바, 안전운전에 지장을 주는 문제점이 있다.

그리고, 고급차에는 스티어링 휠의 제작시 발포 폴리우레탄 수지를 일반적인 휠의 굵기보다 가늘게 형성하고 이의 외면에 가죽커버를 일체가 되게 씌운 가죽핸들이 장착되고 있으나, 이는 상기한 문제점을 보완하는 장점이 있는 반면에 장기간 사용하면 손때가 묻어 미끄러워지고 미관을 해치는 단점이 있다.

또한, 최근에는 미려함과 고급스러움을 배가시키고 촉감을 좋게 하기 위하여, 몰딩한 발포 폴리우레탄 수지의 외면 일부에 가죽커버를 일체가 되게 씌우고 그 나머지 부분에 우드의 무늬와 결을 표출하는 우드그레인 필름 코팅부를 복합시킨 스티어링 휠이 고급차를 중심으로 장착되고 있다.

통상, 우드그레인 필름 코팅부를 부분적으로 형성한 종래의 스티어링 휠은, 금속프레임의 일부만 연질의 폴리우레탄 수지를 발포하고, 나머지 일부는 ABS(acryloninitrile butadiene styrene), 폴리프로필렌(poly propylene; PP)재질의 사출 수지로 사출한다. 그리고 사출된 구간의 외면에 우드그레인 전사필름을 동일 평면으로 코팅 처리하여 제조된다.

이러한 우드그레인 스티어링 휠에서 우드그레인 전사필름의 코팅은 수전사에 의해 이루어지는데, 종래 우드그레인 전사필름을 ABS(acryloninitrile butadiene styrene), 폴리프로필렌(poly propylene; PP)재질의 사출 수지층 표면에 수전사하기 위해서는 전사 전에 많은 가공을 필요로 했다.

이는 ABS 사출 수지에 보강재인 유리 섬유를 10~20% 첨가시켜 작업함으로써 사출 표면이 매끈하지 못하고, 미세한 표면 기공 및 이물질이 존재하고 표면 자체가 매우 울퉁 불퉁한 상태에서 우드그레인 필름을 전사하기가 불가능하기 때문이다.

따라서, 필름 전사 전에 불규칙한 발포층 표면을 고르게 하고 기포를 갈아 없애는 표면연마를 반드시 실시해야 하는 문제점이 있었다.

또한, 전사 전에 표면연마를 하더라도 전사필름의 접착성이 불량함에 따라 필름이 얼마 사용하지 않아 벗겨지는 일이 빈번하였고, 소비자에게 판매된 차량의 스티어링 휠에서도 일부 필름이 벗겨지는 문제가 발생되어 고객의 불만이 지속적으 로 발생되고 있다.

이에 최근 본 출원인에 의해 상기와 같은 종래 스티어링 휠에서 우드그레인 전사필름을 수전사로 코팅하는 방식을 개선하여 스티어링 휠의 일부를 2 회의 사출성형으로 형성하여 불량률을 감소시키고 생산성을 개선하고, 스티어링 휠의 일부를 투명 또는 반투명 재질을 사용하여 제품의 완성 전에 불량의 검출이 용이하며, 또한, 제1상단 및 제2하단 피복부의 표면에 각각 제1 및 제2패턴을 형성하고, 제2상단 및 제2하단 피복부를 통하여 관찰할 수 있어, 스티어링 휠의 심미감을 배가시킬 수 있는 방안이 연구 개발된 후 특허출원되어 대한민국 등록특허 제0887532호(2009. 03.02, 등록)로 등록된 바 있다.

즉, 상기 등록특허 제0887532호에 따른 자동차의 스티어링 휠(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 사출성형에 의해 형성되는 상단부(102) 및 하단부(103)로 구분되며 수지에 의해 형성되는 림(rim)(101)과, 상기 림(101)과 연결되며 림(101)의 내측에 설치되는 다수의 스포크(111)와, 상기 림(101)의 중앙부에 위치하면서 에어백 모듈(도시하지 않음)이 조립되며 조향축(도시하지 않음)과 연결되기 위한 코어링(112)이 구비된 허브코어(118)를 포함하는 구성을 갖는다.

여기서, 상기 림(101)은 원형 형태의 금속프레임(106)상에 수지를 피복하는 것으로, 상기 금속프레임(106)은 상단부(102) 및 하단부(103)와 대응되는 제1영역과, 상단부(102) 및 하단부(103) 사이의 두 개의 좌우측면부(107)와 대응되는 제2영역으로 구분된다.

즉, 상기 제1영역은 수지제 사출부의 상단부(102)와 하단부(103)로서 패턴이 형성된 부분이고, 상기 제2영역은 가죽으로 봉재된 손잡이 부분으로서 수지제 사출부의 좌우측면부(107)로 구분된다.

이때, 상기 림(101)의 상단부(102)는 1차 사출성형에 의해서 금속프레임(106)을 피복하여 형성되는 제1상단 피복부(104)와, 2차 사출성형에 의해 제1상단 피복부(104)를 피복하여 형성되는 제2상단 피복부(105)로 구성되고, 동일하게 상기 림(101)의 하단부(103)는 금속 프레임(106)을 피복하여 형성되는 제1하단 피복부(108)와 2차 사출성형에 의해 제1하단 피복부(108)를 피복하여 형성되는 제2하단 피복부(109)로 구성된다.

또한, 상기 림(101)의 상단부(102)에서 금속프레임(106) 상에 사출성형에 의해 형성되는 제1상단 피복부(104) 및 제2상단 피복부(105)는 분리되지 않는 일체형으로 구성되고, 동일하게, 상기 림(101)의 하단부(103)에서 금속 프레임(106) 상에 사출성형에 의해 형성되는 제1하단 피복부(108) 및 제2하단 피복부(109)도 분리되지 않는 일체형으로 구성된다.

그리고, 상기 금속프레임(106)의 제2영역과 대응되는 좌우측면부(107)에는 3차 사출성형에 의해서 제3 피복부가 구성된다.

이러한 구성을 갖는 상기 등록특허 제0887532호에 따른 스티어링 휠의 제조방법은, 제1금형에 제1영역과 제2영역으로 구성되는 금속프레임을 가지는 스티어링 휠을 삽입하여 60℃~80℃로 가열하는 단계, 상기 제1금형에 PC(poly carbonate)의 수지를 주입하여 상기 제1영역의 상기 금속프레임을 피복하는 제1피복부를 형성하는 단계, 상기 제1금형에서 제1피복부 상에 패턴을 형성하는 단계, 상기 제1금형을 상기 수지가 굳을 수 있도록 냉각하는 단계, 제2금형에 상기 제1피복부가 형성된 상기 스티어링 휠을 삽입하여 60℃~80℃로 가열하는 단계, 상기 제2금형에 투명재질의 PC(poly carbonate)의 수지를 주입하여 상기 제1영역의 상기 제1피복부 상에 대등한 두께로 제2피복부를 형성하는 단계, 상기 제2금형을 상기 수지가 굳을 수 있도록 냉각하는 단계, 제3금형에 상기 제1,2피복부가 형성된 상기 스티어링 휠을 삽입하는 단계, 제3금형에 폴리우레탄(polyurethane) 수지를 주입하여, 상기 제1영역의 제1,2피복부와 대등한 두께로 상기 제2영역의 상기 금속프레임 상에 제3 피복부를 형성하는 단계를 포함하는 것으로 개시되어 있다.

그러나, 이러한 상기 등록특허 제0887532호에 따른 스티어링 휠의 제조방법은 공정 상 문제점을 가지고 있음이 노출되었다.

즉, 상기 스티어링 휠의 제조방법에는 제1금형에 제1영역과 제2영역으로 구성되는 금속프레임을 가지는 스티어링 휠을 삽입하여 60℃~80℃로 가열하는 단계와, 상기 제2금형에 상기 제1피복부가 형성된 상기 스티어링 휠을 삽입하여 60℃~80℃로 가열하는 단계를 포함하는 것으로 되어 있으나, 실질적으로 상기 제1금형과 제2금형에 상기 스티어링 휠을 삽입하여 가열하는 공정은 존재하지 않으며 기술적으로 구현하는 데 문제가 있다는 점이다.

이에 본 발명은 본 출원인에 의해 특허 출원되어 등록된 상기 등록특허 제0887532호에 개시된 기술의 문제점을 개선하면서 종래 우드그레인 수압전사 공법을 대체하는 새로운 제조방법을 제공하고자 발명된 것으로써, 본 발명의 목적은 스티어링 휠을 제조할 때, 2~3㎜ 두께로 여러 차례 다층의 층구조로 사출하고, 사출된 층과 층사이에 패턴이나 그림(혹은 도안)을 삽입하여 고급스럽고 미려한 느낌을 줄 수 있는 자동차용 스티어링 휠과 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

특히, 본 발명은 내부에 패턴이 삽입된 후 맨 바깥층의 사출 두께를 2~3㎜ 수준으로 유지할 경우에 패턴의 미려함과 고급스러움을 배가시킬 수 있고, 볼륨감 있는 패턴 연출이 가능하다는 점이 다수의 시행착오를 통해 입증됨에 따라 이를 적용할 수 있는 금형기술 및 사출기술을 보호받고자 하는 데 그 목적을 두고 있는 것이다.

그리고, 본 발명은 스티어링 휠 내부에 패턴을 삽입하는 방법으로 패드 프린팅(pad printing) 방식을 적용하거나 진공증착과 패드 프린팅(pad printing)을 혼합한 방식을 적용함으로써, 제조과정에서 폐수 발생을 없앨 수 있도록 하는 데 또 다른 목적이 있다.

물론, 본 발명은 종래 필름 전사 방식의 경우에 필름이 박리(벗겨짐)되는 불량이 내부 작업시 발생되고, 특히 고객 인도 후에도 발생된다는 문제점을 개선하고자 하는 것으로써, 스티어링 휠 내부에 패턴이 삽입되도록 하여 상기한 종래의 문제점을 근본적으로 차단할 수 있도록 하는 데 그 기본적인 목적을 두고 있다.

또, 본 발명은 종래 필름 전사 방식은 그 작업 자체가 까다로워 로봇을 이용하거나 긴 작업공정이 요구되는 문제점을 가지고 있기 때문에 이를 개선하여 기계 작동 가능한 인원만으로도 생산이 가능하도록 하는 데 그 목적을 두고 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 원형 형태의 금속프레임 상에 수지제를 사출(피복)하여 형성되는 통상의 스티어링 휠의 제조방법에 있어서, 상기 금속프레임을 건조기에서 온도 80℃~100℃로 1 시간동안 예열하는 예열단계; 상기 예열단계를 거친 금속프레임을 1차 사출금형에 삽입하여 불투명한 수지재질로 금속프레임 상에 1차사출부를 사출(피복)한 다음, 제품을 취출하여 건조기에 보관하여 온도 80℃~100℃로 건조하는 1차사출부 형성단계; 상기 1차사출부 라인을 기준으로 상측면에 패드 프린팅(pad printing)을 실시하여 상측 패턴부를 형성하고, 건조기에서 80~100℃ 온도로 3시간 이상 보관 건조한 다음, 다시 사출부 라인을 기준으로 하측면에 패드 프린팅(pad printing)을 실시하여 하측 패턴부를 형성한 후, 건조기에서 80~100℃ 온도로 3시간 이상 보관 건조하여 1차로 패턴부를 형성하는 1차패턴부 삽입단계; 상기 패턴부 삽입단계를 거친 제품을 2차 사출금형에 삽입하여 1차사출부에 비해 2~3㎜의 두께차이를 갖도록 투명한 수지재질로 2차사출부를 사출한 다음, 제품을 취출하여 건조기에 보관하여 온도 80℃~100℃로 건조하는 2차사출부 형성단계; 상기 2차사출부 라인을 기준으로 상측면에 패드 프린팅(pad printing)을 실시하여 상측 패턴부를 형성하고, 건조기에서 80~100℃ 온도로 3시간 이상 보관 건조한 다음, 다시 사출부 라인을 기준으로 하측면에 패드 프린팅(pad printing)을 실시하여 하측 패턴부를 형성한 후, 건조기에서 80~100℃ 온도로 3시간 이상 보관 건조하여 2차로 패턴부를 형성하는 2차패턴부 삽입단계; 상기 2차 패턴부 삽입단계를 거친 제품을 3차 사출 금형에 삽입하여 2차사출부에 비해 2~3㎜의 두께차이를 갖도록 투명한 수지재질로 맨 바깥층인 3차사출부를 사출하는 3차 사출부 형성단계; 상기 3차 사출금형에서 제품을 취출하여 보관한 다음, 상기 맨 바깥층인 3차사출부에 가죽 두께만큼의 두께를 뺀 두께를 가지면서 상기 패턴부를 제외한 림의 외주면에 폴리우레탄을 발포하는 우레탄발포단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 휠의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예로써, 본 발명은 원형 형태의 금속프레임 상에 수지제를 사출(피복)하여 형성되는 통상의 스티어링 휠의 제조방법에 있어서, 상기 금속프레임을 건조기에서 온도 80℃~100℃로 1 시간동안 예열하는 예열단계; 상기 예열단계를 거친 금속프레임을 1차 사출금형에 삽입하여 불투명한 수지재질로 금속프레임 상에 1차사출부를 사출(피복)한 다음, 제품을 취출하여 건조기에 보관하여 온도 80℃~100℃로 건조하는 1차사출부 형성단계; 상기 1차사출부 형성단계를 거친 제품의 1차사출부의 외주면에 메탈느낌을 살리기 위한 진공증착을 실시한 다음, 건조기에서 3시간 이상, 온도 80~100℃ 조건에서 보관 건조하는 진공증착부 형성단계; 상기 진공증착부 형성단계를 거친 제품을 2차 사출금형에 삽입하여 1차사출부에 비해 2~3㎜의 두께차이를 갖도록 투명한 수지재질로 2차사출부를 사출한 다음, 제품을 취출하여 건조기에 보관하여 온도 80℃~100℃로 건조하는 2차사출부 형성단계; 상기 사출부 라인을 기준으로 상측면에 패드 프린팅(pad printing)을 실시하여 상측 패턴부를 형성하고, 건조기에서 80~100℃ 온도로 3시간 이상 보관 건조한 다음, 다시 사출부 라인을 기준으로 하측면에 패드 프린팅(pad printing)을 실시하여 하측 패턴부를 형성한 후, 건조기에서 80~100℃ 온도로 3시간 이상 보관 건조하여 패턴부를 형성하는 패턴부 삽입단계; 상기 패턴부 삽입단계를 거친 제품을 3차 사출 금형에 삽입하여 2차사출부에 비해 2~3㎜의 두께차이를 갖도록 투명한 수지재질로 맨 바깥층인 3차사출부를 사출하는 3차 사출부 형성단계; 상기 3차 사출금형에서 제품을 취출하여 보관한 다음, 상기 맨 바깥층인 3차사출부에 가죽 두께만큼의 두께를 뺀 두께를 가지면서 상기 패턴부를 제외한 림의 외주면에 폴리우레탄을 발포하는 우레탄발포단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 휠의 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 1차사출부를 형성하는 불투명한 수지제는 폴리카보네이트나 폴리에틸렌테레프탈레이트 재질 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 2차사출부 및 3차사출부를 형성하는 투명한 수지제는 폴리카보네이트나 폴리에틸렌테레프탈레이트 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

특히, 본 발명은 상기와 같은 자동차용 스티어링 휠의 제조방법 중 어느 하나의 제조방법에 의해서 제조된 자동차용 스티어링 휠을 제공하는 데 그 특징을 갖는다.

본 발명에 따르면, 스티어링 휠을 제조할 때, 2~3㎜ 두께로 여러 차례 다층의 층구조로 사출하고, 사출된 층과 층사이에 패턴이나 그림(혹은 도안)을 패드 프린팅(pad printing) 방식을 적용하거나 진공증착과 패드 프린팅(pad printing)을 혼합한 방식을 적용하여 삽입함으로써, 보다 고급스럽고 미려한 느낌을 줄 수 있는 자동차용 스티어링 휠을 제공할 수 있게 됨은 물론, 종래 우드그레인 수압전사 공 법을 대체하는 새로운 제조방법을 제공할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

특히, 본 발명은 스티어링 휠의 내부에 패턴(혹은 그림)이 삽입된 후 맨 바깥층의 사출 두께를 2~3㎜ 수준으로 유지할 경우에 패턴의 미려함과 고급스러움을 배가시킬 수 있고, 볼륨감 있는 패턴 연출이 가능하다는 장점을 갖는다.

또한, 본 발명은 종래 필름 전사 방식은 그 작업 자체가 까다로워 로봇을 이용하거나 긴 작업공정이 요구되는 문제점을 개선하여 기계 작동 가능한 인원만으로도 생산이 가능하고, 투자 비용이 종래 수압 필름 전사 공법보다 1/5로 적게 든다는 장점을 갖는다.

이하 본 발명에 대해서 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 다단 사출에 의한 내부에 패턴이 삽입된 스티어링 휠을 보여주는 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 스티어링 휠이 3단 사출 형태에서 패드프린팅이 적용되어 패턴이 삽입된 상태의 단면 구조를 보여주는 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 스티어링 휠이 3단 사출 형태에서 진공증착과 패드프린팅이 혼합 적용되어 패턴이 삽입된 상태의 단면 구조를 보여주는 도면이다.

그리고, 도 5는 본 발명에 따른 스티어링 휠을 제조하기 위한 상부금형을 보여주는 평면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 스티어링 휠을 제조하기 위한 하부금형을 보여주는 평면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 스티어링 휠을 제조하기 위한 상,하부금형이 조립된 상태의 측단면도이다.

또한, 도 8은 본 발명에 따른 스티어링 휠의 금속프레임 형상 구조에 따라 3 단 사출될 때의 각 부위별 사출 두께 변화를 보여주는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 스티어링 휠은, 종래기술에서 살펴본 바와 마찬가지로 사출성형을 통해서 상단부(2) 및 하단부(3)으로 구분되게 수지에 의해 형성되는 림(11,rim)과, 상기 림(11)과 연결되며 림(11)의 내측에 설치되는 다수의 스포크(12)와, 상기 림(11)의 중앙부에 위치하고, 에어백 모듈(도시하지 않음)이 조립되며 조향축(도시하지 않음)이 연결되는 허브코어(13)를 포함하는 구성을 갖는다.

상기와 같은 구성을 갖는 통상의 스티어링 휠에 있어서, 본 발명은 그립을 다단(혹은 다층, 이때 적어도 2단 이상으로 사출된다.)으로 사출하여 성형하되, 상기 성형과정에서 2~3㎜ 두께로 여러 차례 다층의 층 구조로 사출하고, 사출된 층과 층사이에 패턴이나 그림(혹은 도안)을 삽입하여 고급스럽고 미려한 느낌을 줄 수 있는 스티어링 휠을 제공하는 데 그 특징이 있다.

즉, 본 발명에 따른 다단 사출의 방법은 최상위 피복을 제외한 내부 피복에 대해 색깔 및 패턴, 무늬를 삽입 할 수 있는 것으로서, 종래 기술에서는 두 개의 단을 가지는 사출 방법으로 상위 사출(피복)을 제외한 하나의 사출(피복)을 가지는 구조로 하나의 패턴을 삽입하지만, 본 발명에서는 2개 이상의 단을 가지며 최상위 단을 제외한 각 단(피복)에 하나 이상의 패턴을 삽입하는 방법을 제공한다.

여기서, 본 발명에 따라 상기 림(11)을 다층으로 사출하기 위해서는 금형기술 및 사출기술에서 있어서, 아래에서 설명하고 있는 여러가지 요구 조건에 충족할 수 있도록 금형을 제작해야 함은 물론이다.

첫째, 냉각 라인 최적화 설계로 사출 전부위의 냉각 온도를 일정하게 유지하는 금형 제작 기술을 필요로 한다.

예를 들어, 통상의 사출시 게이트(gate)쪽은 원료 온도가 높고, 끝단으로 갈수록 온도가 낮아지는데, 다층 사출 구조에서는 전 사출 구간의 원료가 저온으로 동일하여야만 양 끝단의 수축 방지와 게이트부의 패드 프린팅(pad printing)된 패턴이나 문양의 박리를 방지할 수 있다.

이를 위해서는 초기 성형부인 게이트 쪽으로 집중 냉각할 수 있는 구조의 금형을 제작하는 것이 바람직하며, 너무 온도를 낮추면 웰드 라인(weld line)이 발생될 수 있음으로 조심해야 한다.

그리고, 둘째, 콜드 슬러지 웰드(cold sludge well)의 이상적 위치 지정 기술을 필요로 한다.

사출시 게이트와 노즐의 지꺼기를 필터링 하여 주는 콜드 슬러지 웰드(cold sludge well)의 위치 지정을 적절히 할 필요성이 있다.

이는 본 발명에 따른 그립은 다단 사출을 통해 패턴이나 그림(혹은 도안)이 층과 층 사이에 삽입되는 관계로, 2차 사출시 투명성이 보장되어야 하기 때문에 이물질 유입이나 원료의 흐름성이 좋지 않아 밸생되는 웰드 라인(weld line)이나 플로우 마크(flow mark) 등을 방지 할 수 있는 금형 제작 기술이 필요한 것이다.

셋째, 다층 사출 성형시 패턴 및 도안 박리 보호를 위한 이상적인 게이트 설정 기술을 필요로 한다.

즉, 본 발명에 따르면, 1차 또는 2차 사출 후 패드 프린팅(pad printing)과 진공 증착의 방법으로 패턴이나 도안을 삽입하고 그 표면 위에 다시 사출 하는 과정을 거치게 된다.

그런데, 게이트부에 있는 패턴은 다층 사출형상의 구조적인 불합리, 사출 압력 및 높은 결정 용융점 온도에 의해 거의 100%에 가깝게 박리되는 현상이 발생 되고 있음을 제작 과정에서 확인할 수 있는 바, 이를 방지하는 이상적인 게이트 설정 기술이 필요한 것이다.

넷째, 금형 내압을 조절하기 위한 가스공(gas vent) 설정 기술을 필요로 한다.

즉, 본 발명이 적용되는 스티어링 휠은 사출 구간이 길어(통상 350~400㎜ 이상) 작업시 금형 내부에서 제품이 사출 압력에 의해 유동이 발생하며, 이로 인해 사출 성형 두께가 한쪽으로 쏠리는 불균일 현상이 발생할 수 있게 되는 바, 이를 방지하기 위하여 성형부 금형 내압 하강에 적절하도록 가스공(gas vent)설정 기술이 필요한 것이다.

특히, 종래 ABS(acryloninitrile butadiene styrene)나 폴리프로필렌(poly propylene; PP) 등으로 사출되는 재료의 가스공(gas vent)은 0.02~0.05mm 정도 이지만, 본 발명의 다층 사출에 사용되는 폴리카보네이트(poly carbonate; PC) 재료에서의 두께는 0.3~0.5mm 정도가 되어야 작업이 용이하며, 다만 너무 두꺼워지면 사출재료가 비산될 우려가 있다.

다섯째, 다층 사출시 게이트 입구에서의 박리 방지를 위한 성형부 각 구간 간격 설정 기술을 필요로 한다.

즉, 원료 흐름방향으로 1차 사출과 2차 사출구간의 간격 설정은 링 게이트(Ring Gate)를 지나는 성형부와 1차 사출 및 2차 사출의 간격 1~1.5배를 유지하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 스티어링 휠의 다단(혹은 다층) 사출에 의한 내부의 패턴 및 도안 삽입 기술을 적용하기 위해서는 다음과 같은 사출 기술을 고려해야 한다.

첫째, 고온 저유동성 재료의 저온 고압 사출 기술을 필요로 한다.

즉, 고온 저유동성 재료의 저온 고압 사출을 위한 첫번째 문제점은 웰드 라인(Weld line)에 대한 문제가 가장 심하게 나타난다는 데 있고, 저온 사출로 인한 이미 냉각된 표면층을 가진 흐름선단이 다른 흐름을 만나게 됨에 따라 플로우 마크(folw mark)가 발생할 우려가 있다.

이러한 웰드 라인(Weld line) 생성되는 것을 방지하기 위한 방안으로 금형 표면의 온도를 올리고, 스푸루 채널, 게이트, 노즐을 넓히고, 벽두께의 급격한 변화를 피하고 적합한 배기구를 설치하는 것이 바람직한 것이다.

둘째, 층별 사출 두께를 적정하게 설정할 수 있는 사출 기술을 필요로 한다.

즉, 게이트부 표면 박리를 최소화하기 위해 설정되어진 두께로써 링 게이트(Ring Gate)를 지나 성형부 바로 전 구간, 즉 가죽 삽입부의 최하단부 두께 대비 1~1.5배의 성형부 두께를 가지도록 기본적인 설계를 하였으며, 2mm 이하의 박판 성형시 입구쪽의 상대적인 고속 흐름으로 인하여 표면 박리의 발생 빈도가 높아지며, 3배 이상의 두께, 즉 5mm 이상의 두께를 가질시 속도 저하로 인한 웰드 라인(Weld Line), 수축, 기포 등 불량 발생 빈도가 높아지는 것이 확인되고 있다.

셋째, 다층 사출시 지지부가 없는 긴 구간에서의 흔들림을 방지할 수 있는 사출 기술을 필요로 한다.

예를 들어, 1단 고속, 2단 중속, 3단 저속, 4단 고속의 형태로 사출하는 방식을 사용한다.

여기서, 1단 사출은 노즐 입구부터 게이트 입구까지, 2단 사출은 게이트 입구부터 성형부 전까지, 3단 사출은 성형부 시작 구간부터 변형 끝 구간까지, 4단 사출은 마지막 성형부까지, 사출하는 4단 압력 조절 방식을 사용하여 인서트(Insert)의 변형구간을 최소화 시키는 것이 바람직하다.

넷째, 다층 사출에 의한 각 층간 기포발생 방지할 수 있는 사출 기술을 필요로 한다.

즉, 재료를 충분히 건조하고 가스화 되기쉬운 왁스(Wax) 등의 활제가 적게 함유되어 있는 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 사출압을 높이고 보압시간을 늘리는 것이 바람직하다.

또한, 급격한 성형부 두께를 가지지 않도록 하며 냉각 속도를 줄이며, 실린더 내 재료의 체류시간을 최대한 줄이고 재료의 성형 온도를 낮게 하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명에 따른 스티어링 휠의 제조에 필요한 금형기술 및 사출기술을 적용한 금형이 도 5 내지 도 7에 도시되어 있다.

본 발명에 따른 스티어링 휠은 2~3㎜ 두께 차이를 두고 다층으로 사출되기 때문에 각 층간 사출을 위한 금형의 형상 구조는 도 5 내지 도 7에 도시된 구조와 동일한 구조를 갖는다.

다만, 순차적인 사출 횟수에 따라 달라지는 사출부 두께를 고려하여 금형별로 수지가 주입되는 사출부의 크기에 약간씩 차이 두고 있을 뿐이다.

이러한 본 발명에 따른 스티어링 휠의 제조에 사용되는 금형을 도 5 내지 도 7을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스티어링 휠(1)의 상단부(2), 하단부(3) 및 측면부를 사출성형하기 위한 금형은, 스티어링 휠의 형상구조에 맞춰 각 부위별로 사출이 가능하도록 크게 상부금형(20), 하부금형(30) 및 스티어링 휠(1)을 금형으로부터 탈형시키는 이젝터(ejector)(40)로 구성되어 있다.

여기서, 상부금형(20)에는 사출을 위한 수지를 공급하기 위한 게이트(gate)(21) 및 러너(22)와 링게이트(23)가 설치된다.

그리고, 도 7에 도시된 바와 같이 상부금형(20)에 대응하여 조립되는 하부금형(30)의 하부에는 이젝터(40)가 설치되며, 상기 이젝터(40)는 사출이 완료되었을 때, 하부금형(30)으로부터 사출성형물을 이탈시키는 기능을 한다.

또한, 상기 상부금형(20)과 하부금형(30) 사이에서 지지부가 없는 스티어링 휠(1)의 높이를 맞추기 위한 블럭(24)이 설치되고, 냉각을 위한 냉각라인(25)이 구비되게 된다.

그리고, 상기 상부금형(20)과 하부금형(30)에는 허브코어(13), 다수의 스포크(12), 림(11)의 양측면부와 대응하는 금속프레임(10)이 위치하고, 여기에는 수지 가 공급되지 않는다.

물론, 상기 상부금형(20)과 하부금형(30)에는 림(11)을 사출 형성하기 위한 공간이 마련되고, 여기에 수지가 공급됨에 따라 림(11)을 구성하는 사출부가 형성되는 것이다.

이때, 상기 림(11)을 구성하는 상단부(2)와 하단부(3)는 동일한 재질로 사출 성형되며, 여기에 공급되는 수지제는 폴리카보네이트(poly carbonate; PC)나 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate; PET)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 폴리카보네이트(PC)나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)는 투명 또는 반투명 재질로 형성 가능하고, 재질 특성상 기포의 발생과 같은 불량을 제작과정에서 쉽게 발견할 수 있으며, 외부에서 후술하는 패턴부(15)를 볼 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기 림(11)의 상단부(2) 및 하단부(3)를 제외한 측면부는 폴리올(polyol), 이소시아네이트(isocyanate) 및 착색제를 사용하여 상온에서 발포시켜 형성된 폴리우레탄(polyurethane) 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

특히, 상기 금형을 통해 사출하는 과정에서 발생되는 기포는 미관상 미려하지 않으며, 또한 상기 림(11)의 상단부(2) 및 하단부(3)가 취성을 가지게 되어 강도을 저하시키고 스티어링 휠(1)의 안정성에도 문제를 발생시키는 요인이 된다.

따라서, 상기 사출 과정에서 최대한 기포를 발생시키지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성의 금형을 통해 제작되는 본 발명에 따른 스티어링 휠 내부 에 패턴을 삽입하는 방법으로는 패드프린팅(pad printing) 방식을 적용하거나 진공증착과 패드프린팅(pad printing)을 혼합한 방식을 적용하게 된다.

여기서, 본 발명에 적용되는 패드프린팅(pad printing) 방식이란, 스티어링 휠(1)에 삽입하고자 하는 문양을 디자인하고, 이를 필름으로 출력하여 에칭판(또는 부식판)을 만들며, 이렇게 만들어진 에칭판을 패드(PAD) 설비에 부착하고 잉크 도포기구와 잉크컵 홀더 및 고정유니트를 통하여 에칭판에 잉크를 도포하면, 이와 같은 상태에서 실리콘 패드가 잉크가 도포된 에칭판에 문양을 찍어와서 이를 제품에 다시 찍게 됨에 따라 인쇄가 되는 방식이다.

이처럼, 패드(pad) 인쇄는 오목판에서 한 번 잉크화선을 고무, 실리콘 고무, 아교 등 탄성체의 전사용 탑폰에 옮긴 후 피인쇄체에 전사하는 방법인 것이다.

이것은 평면, 곡면, 오목, 볼록면이 있는 작은 면적의 표면에 패드인쇄기를 사용하여 인쇄하는 것으로써, 상기 에칭판은 철판에 0.2mm정도 부식하여 오목판을 만드는데 농담 계조가 있는 제판도 가능하다.

한편, 본 발명에 적용되는 진공증착이란, 진공 중에서 금속, 금속화합물 또는 합금을 가열 증발시켜서 증발금속 또는 증발금속화합물을 목적 물질의 표면에 응축되게 하여 박막(thin film)을 형성시키는 방법으로, 진공도금법(vacuum metallizing)이라고도 한다.

상기 진공증착이 가능한 도금물체는 금속이든 비금속이든 상관없으며, 작업조작은 장치만 완전하면 매우 간단하게 실시할 수 있다.

그리고, 진공증착을 할 때 필요한 진공도는 10^-4~10^-7mmHg(Torr)의 고진공이며, 진공도가 나쁘면 증발금속이 피도금체의 표면에 달할 때까지 서로 충돌을 반복해서 입자가 피도금체에 도달하지 못하든지 잔류공기중의 산소분자와 충돌해서 산화가 되든지 하여 좋은 박막을 얻을 수가 없기 때문에 주의해야 한다.

보통 증착조작은 매우 단시간(15~30초)에 완료하나 도금탱크 내의 배기에 상당한 시간이 걸린다.

물론, 배기시간은 피증착물질의 차이에 의해서도 다른데, 진공도를 증가시켜가면 플라스틱일 경우 종류에 따라 피증착 물질의 표면으로부터 다량의 가스가 방출되어 적당한 진공도에 도달하기 힘들다.

또한, 피증착물은 적당한 약품을 사용해서 화학적 청정을 유지하는 것이 바람직하고, 피증착물의 표면이 거칠 경우 연마 및 도장을 하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 본 발명은 스티어링 휠을 다단사출을 통해 제조하는 과정에서 그 내부에 패턴을 형성하게 되고, 이러한 패턴을 형성하는 방법으로 패드프린팅(pad printing) 방식을 적용하거나 진공증착과 패드프린팅(pad printing)을 혼합한 방식을 적용할 수 있기 때문에 다음과 같은 각각의 실시예를 통해서 스티어링 휠을 제조할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스티어링 휠의 제조방법에 대해 간략하게 설명하기로 한다.

(제1실시예)

본 발명에 따른 제1실시예는 도 3에 도시된 바와 같이 상기한 금형을 통해 다단 사출하는 과정에서 패드프린팅을 적용하여 복수의 패턴부를 삽입하여 스티어링 휠을 제조하는 방법과 관련되어 있다.

제1실시예에 따른 제조공정은 크게 예열단계, 1차사출부 형성단계, 1차패턴부 삽입단계, 2차사출부 형성단계, 2차패턴부 삽입단계, 3차사출부 형성단계, 폴리우레탄 발포단계, 보호피막부 형성단계, 가죽 봉제단계로 이루어져 있다.

여기서, 상기 예열단계는 건조기에서 금속프레임(10)과 일체로 이루어진 허브코어(13, hub core)를 예열하는 단계이다.

이를 위해 우선 금속프레임(10)과 일체로 연결된 허브코어(13, hub core)를 입고하여 준비하게 된다.

상기 입고된 금속프레임(10)과 일체로 연결된 허브코어(13)는 다양한 검사를 통해 스티어링 휠(1) 제품으로 제작하는 데 적정한지 판단한다.

그리고, 이렇게 검사가 완료된 금속프레임(10)과 일체로 연결된 허브코어(13)는 건조기에서 예열하게 되는 것이다.

이때, 건조기 내부의 예열온도는 80~100℃가 적정하며, 예열시간은 1시간 정도가 적정하다.

이와 같이 금속프레임(10)과 일체로 연결된 허브코어(13)를 예열하는 이유는, 금속프레임(10)과 일체로 연결된 허브코어(13) 표면의 수분을 증발시키기 위해서 인데, 이는 금속프레임(10) 및 허브코어(13)의 표면에 수분이 포함되어 있을 때 금속프레임(10) 및 허브코어(13)와 사출 재료간의 박리 및 표면 기포가 다랑 발생되어 품질 및 강도에 영향을 주기 때문이다.

그리고, 상기 온도조건을 80~100℃로 한정하는 이유는 금속프레임(10)과 허브코어(13) 표면 수분을 증발하기 위한 건조온도이므로 온도를 낮게 설정하면 건조 시간이 길어지고, 100℃이상의 온도로 설정하면 도금된 금속프레임(10)과 허브코어(13)의 경우, 도금이 박리되어 1차 사출 표면에 묻어나기 때문이다.

또한, 상기 예열시간을 1시간으로 한정하는 이유는, 1시간 정도면 금속프레임(10)과 허브코어(13) 표면의 수분이 충분히 모두 증발하기 때문에 그 이상 초과하는 것은 의미가 없는 관계로 기준시간을 1시간 정도로 설정하는 것이다.

상기 건조기를 통해 예열하여 표면 수분이 제거된 금속프레임(10)과 허브코어(13)는 1차 사출 금형에 삽입하여 내부층(맨 안쪽층)인 1차사출부(14)를 사출하게 된다.

즉, 상기 1차사출부 형성단계를 거치게 되는 것으로써, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같은 상부금형(20)과 하부금형(30)으로 조립되는 금형에 상기 예열단계를 거친 금속프레임(10)과 일체로 이루어진 허브코어(13)를 삽입한다.

그리고, 상기 상부금형(20)에 형성된 게이트(21)를 통해서 불투명한 수지재질을 주입하여 상기 금속프레임(10) 상에 1차사출부(14)를 사출(피복)하게 된다.

이때, 상기 불투명한 수지제로는 폴리카보네이트(poly carbonate; PC)를 사용한다.

또한, 금형 내로 수지제를 주입할 때, 전술한 바와 같이 지지부가 없는 긴 구간에서의 흔들림을 방지할 수 있는 사출 기술을 적용하게 되는 바, 1단 고속, 2단 중속, 3단 저속, 4단 고속의 형태로 사출하는 방식을 사용한다.

즉, 1단 사출은 노즐 입구부터 게이트 입구까지, 2단 사출은 게이트(21) 입구부터 성형부 전까지, 3단 사출은 성형부 시작 구간부터 변형 끝 구간까지, 4단 사출은 마지막 성형부까지, 사출하는 4단 압력 조절 방식을 사용하여 인서트(Insert)의 변형구간을 최소화시키는 것이다.

그런 다음, 상기 1차사출부(14)가 형성된 제품을 취출하여 건조기에 보관하여 온도 80℃~100℃로 건조한다.

이처럼, 1차사출부(14)를 형성한 후 건조기에 건조하는 이유는 공기 중에 노출되어진 사출(피복) 표면은 수분을 함유하게 되고 후(後) 공정인 2차 사출시 접착력 및 품질에 이상을 일으키므로 공정 중간에 건조 보관하는 것이 필수적으로 요구된다.

후술하는 매 공정에도 필요에 따라 건조기에서 건조를 실시하는 데 이는 동일한 이유 때문이고, 이하에서는 건조기에서 건조하는 이유에 대해서 그 설명을 생략하기로 한다.

이렇게 1차사출부 형성단계를 마친 제품은 1차패턴부 삽입단계를 거치게 된다.

상기 1차패턴부 삽입단계는 상기 1차사출부(14) 외주면에 제조자가 원하는 패턴이나 그림(혹은 도안)을 삽입하는 단계로써, 전술한 바와 같이 패드프린팅 방식을 적용한다.

즉, 상기 1차사출부(14) 라인을 기준으로 상측면에 패드프린팅(pad printing)을 실시하여 상측 패턴부를 형성한다.

그런 다음, 상측 패턴부가 형성된 제품을 건조기에서 80~100℃ 온도로 3시간 이상 보관 건조한다.

그리고, 다시 1차사출부(14) 라인을 기준으로 하측면에 패드프린팅(pad printing)을 실시하여 하측 패턴부를 형성한다.

이렇게 하측 패턴부를 형성함으로써, 최종적으로 1차패턴부(17a)가 삽입된 제품은 건조기에서 80~100℃ 온도로 3시간 이상 보관 건조한다.

상기 1차패턴부 삽입단계를 거친 제품은 2차사출부 형성단계를 수행한다.

상기 2차사출부 형성단계는 도 5 내지 도 7에 도시된 금형과 동일한 구조를 갖으면서 1차사출부(14)를 형성하는 1차 금형에 비해 사출부의 두께가 두꺼운 구조를 갖는 2차 금형을 사용하게 된다.

즉, 상기 1차패턴부 삽입단계를 거친 제품을 2차 사출금형에 삽입하여 1차사출부(14)에 비해 2~3㎜의 두께차이를 갖도록 투명한 수지제를 주입하여 2차사출부(16)를 사출하게 된다.

이때, 상기 투명한 수지제로는 폴리카보네이트(poly carbonate; PC)를 사용하고, 1차사출부(14)를 사출할 때와 마찬가지로 1단 고속, 2단 중속, 3단 저속, 4단 고속의 형태로 사출하는 방식을 사용한다.

그리고, 이렇게 2차사출부(16)를 사출한 다음, 제품을 취출하여 건조기에 보관하여 온도 80℃~100℃로 건조함으로써 2차사출부 형성단계를 완료하게 된다.

상기 2차사출부 형성단계가 완료되면, 2차패턴부 삽입단계를 수행한다.

상기 2차패턴부 삽입단계는 1차패턴부 삽입단계와 절차적으로 동일하다.

즉, 상기 2차사출부(16) 라인을 기준으로 상측면에 패드프린팅(pad printing)을 실시하여 상측 패턴부를 형성하고, 건조기에서 80~100℃ 온도로 3시간 이상 보관 건조한 다음, 다시 2차사출부(16) 라인을 기준으로 하측면에 패드프린팅(pad printing)을 실시하여 하측 패턴부를 형성한 후, 건조기에서 80~100℃ 온도로 3시간 이상 보관 건조하여 2차패턴부(17b)를 형성하는 2차패턴부 삽입단계를 마무리 하는 것이다.

이때, 상기 1차 및 2차 패턴부(17a,17b)는 주로 나무결 또는 물결문양으로 형성할 수 있지만, 특정 문양에 국한되지 않는다.

그리고, 이렇게 상기 2차패턴부 삽입단계를 거친 제품을 3차 사출금형에 삽입하여 2차사출부(16)에 비해 2~3㎜의 두께차이를 갖도록 투명한 수지재질로 맨 바깥층인 3차사출부(18)를 사출하는 3차사출부 형성단계를 수행한다.

이때, 상기 3차사출부(18)를 수행하는 금형은 1차사출부(14) 및 2차사출부(16)를 사출하는 금형과 동일한 구조를 가지고 있으며, 다만 3차사출부(18)의 두께가 달라질 뿐이다.

또한, 상기 2차사출부(16)에서와 마찬가지로 3차사출부(18)를 구성하는 투명한 수지제로는 폴리카보네이트(poly carbonate; PC)를 사용하게 된다.

이렇게 3차사출부 형성단계가 완료되면, 폴리우레탄 발포단계를 수행한다.

상기 폴리우레탄 발포단계는 상기 3차 사출금형에서 제품을 취출하여 보관한 다음, 상기 맨 바깥층인 3차사출부(18)에 가죽 두께만큼의 두께를 뺀 두께를 가지면서 상기 1차 및 2차패턴부(17a,17b)를 제외한 림(11)의 외주면에 도시되지 않은 폴리우레탄을 발포하는 것이다.

그리고, 폴리우레탄 발포가 완료되면, 공지의 마무리 단계인 스티어링 휠(1)의 최외곽에 해당하는 보호피막부(19)를 형성하기 위한 보호피막부 형성단계를 수행한다.

상기 보호피막부 형성단계는 상기 사출부 라인을 없애기 위해 표면 연마를 실시하고, 외부의 충격 및 오염 물질로부터 외부 사출층을 보호하기 위하여 사출부 클리어(clear)작업을 통해 코팅하는 것이다.

이와 같이 보호피막부(19)가 형성되면, 최종적으로 상기 폴리우레탄 발포 부위에 가죽 봉제를 실시하는 가죽 봉제단계를 수행한다.

그런 다음, 일정한 검사 후에 최종 완료된 스티어링 휠(1)이 출하되는 것이다.

이러한 본 발명의 제1실시예에 따른 스티어링 휠(1)의 내부에 형성된 1차사출부(14) 및 2차사출부(16)의 외주면에 각각 1차 및 2차패턴부(17a,17b)를 형성하고, 2차사출부(16) 및 3차사출부(18)를 투명한 수지제로 사출(피복)하여 외부에서 내부를 들여다 볼 수 있도록 함으로써, 스티어링 휠(1)의 심미감을 배가시킬 수 있는 것이다.

(제2실시예)

한편, 본 발명의 제2실시예는 도 4에 도시된 바와 같이 상기한 금형을 통해 다단 사출하는 과정에서 진공증착과 패드프린팅을 혼합 적용하여 진공증착부(15)와 패턴부(17)를 삽입하여 스티어링 휠(1)을 제조하는 방법과 관련되어 있다.

제2실시예에 따른 제조공정은 크게 예열단계, 1차사출부 형성단계, 진공증착부 형성단계, 2차사출부 형성단계, 패턴부 삽입단계, 3차사출부 형성단계, 폴리우레탄 발포단계, 보호피막부 형성단계, 가죽 봉제단계로 이루어져 있다.

여기서, 상기 예열단계는 건조기에서 금속프레임(10)과 일체로 이루어진 허브코어(13, hub core)를 예열하는 단계로써, 제1실시예와 동일하다. 따라서, 제1실시예를 참조하여 그 구체적인 설명은 생략한다.

그리고, 상기 예열단계 후 1차사출부 형성단계 또한 제1실시예에 기술된 내용과 동일함으로 그 구체적인 설명은 생략한다.

다만, 1차사출부(14)를 형성하는 불투명한 수지제로 폴리카보네이트(poly carbonate; PC)를 사용할 수도 있으나, 본 발명의 제2실시예에서는 1차사출부(14)를 형성하는 수지제로 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate; PET)를 사용하고 있다.

이렇게 1차사출부 형성단계를 마친 제품은 1차사출부(14) 외주면에 진공증착법을 통해서 메탈 느낌을 살릴 수 있도록 진공증착부(15)를 형성하는 진공증착부 형성단계를 수행하게 된다.

즉, 전술한 바와 같은 진공증착법(혹은 진공도금법)을 통해서 1차사출부(14)의 외주면에 진공증착부(15)를 형성하게 되는 것이다.

이렇게 진공증착을 실시하는 이유는, 종래 기술에서 구현할 수 없는 디자인을 얻기 위한 방법의 하나로, 종래에 알려진 패드프린팅 방식은 1차사출부(14)의 색깔을 기본 사출 안료의 색상으로 하고 2차 패드 무늬를 인쇄하는 방식이나, 1차 사출부(14)의 재료 칼라에서 구현할 수 없는 메탈 느낌의 칼라를 표현하기 위한 것이다.

특히, 본 발명의 제2실시예의 경우, 메탈 느낌을 살리기 위한 진공증착 재료로 경질의 크롬을 사용하여서는 1차 사출의 열팽창률을 흡수할 수 없어 열팽창률이 높은 알루미늄(Al), 아연(Zn) 등의 재료를 사용하여 표면 크랙(CRACK)을 방지하는 것이 바람직하다.

이때, 사출표면의 조도를 관리할 필요가 있는 바, 사출표면의 조도를 너무 좋게 하면 분자간 사슬구조가 파괴되어 사출표면 자체가 박리되는 형상이 발생하게 되고, 너무 거칠시 부착력이 떨어져 도장표면 박리가 발생할 우려가 있기 때문이다.

상기 진공증착부 형성단계를 거친 제품은 2차사출부 형성단계를 통해서 2차사출부(16)를 형성하는 작업을 수행한다.

상기 2차사출부 형성단계는 도 5 내지 도 7에 도시된 금형과 동일한 구조를 갖으면서 1차사출부(14)를 형성하는 1차 금형에 비해 2차사출부(16)의 두께가 2~3㎜의 두꺼운 구조를 갖는 2차 금형을 사용하게 되는 것으로서, 제1실시예에 기술된 2차사출부 형성단계와 동일함으로 그 구체적인 설명은 생략한다.

다만, 상기 2차사출부(16)를 형성하는 투명한 수지제로는 제1실시예에서 사 용하고 있는 폴리카보네이트(poly carbonate; PC)를 사용할 수 있으나, 제2실시예에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate; PET)를 사용하고 있다.

그리고, 상기 2차사출부 형성단계가 완료되면, 패드프린팅 방식을 이용하여 패턴부 삽입단계를 수행한다.

상기 패턴부 삽입단계는 제1실시예에 기술된 1차 및 2차패턴부 삽입단계와 절차적으로 동일하다.

즉, 상기 2차사출부(16) 라인을 기준으로 상측면에 패드 프린팅(pad printing)을 실시하여 상측 패턴부를 형성하고, 건조기에서 80~100℃ 온도로 3시간 이상 보관 건조한 다음, 다시 2차사출부(16) 라인을 기준으로 하측면에 패드 프린팅(pad printing)을 실시하여 하측 패턴부를 형성한 후, 건조기에서 80~100℃ 온도로 3시간 이상 보관 건조하여 패턴부(17)를 형성하는 패턴부 삽입단계를 마무리 하는 것이다.

이때, 상기 패턴부(17)는 주로 나무결 또는 물결문양으로 형성할 수 있지만, 특정 문양에 국한되지 않는다.

그리고, 이렇게 상기 패턴부 삽입단계를 거친 제품을 3차 사출금형에 삽입하여 2차사출부(16)에 비해 2~3㎜의 두께차이를 갖도록 투명한 수지재질로 맨 바깥층인 3차사출부(18)를 사출하는 3차사출부 형성단계를 수행한다.

이처럼 상기 3차사출부 형성단계를 비롯한 그 이후의 단계인 폴리우레탄 발포단계, 보호피막부 형성단계, 가죽 봉제단계는 제1실시예에 기술된 단계와 동일한 단계들로써, 본 발명의 제2실시예에서는 그 구체적인 기술 내용에 대한 설명을 생략한다.

이러한 본 발명의 제2실시예에 따른 스티어링 휠(1)의 내부에 형성된 진공증착부(15) 및 2차사출부(16)의 외주면에 각각 메탈 느낌의 진공증착부(15)와 패턴부(17)를 형성하고, 2차사출부(16) 및 3차사출부(18)를 투명한 수지제로 사출(피복)하여 외부에서 내부를 들여다 볼 수 있도록 함으로써, 스티어링 휠(1)의 심미감을 배가시킬 수 있는 것이다.

한편, 도 8에는 본 발명에 따른 스티어링 휠의 금속프레임 형상 구조에 따라 3단 사출될 때의 각 부위별 사출 두께 변화를 보여주는 도면이 도시되어 있다.

즉, 본 발명에 따르면, 내부에 패턴이 삽입된 후 맨 바깥층의 사출 두께를 2~3㎜ 수준으로 유지할 경우에 패턴의 미려함과 고급스러움을 배가시킬 수 있고, 볼륨감 있는 패턴 연출이 가능하다는 점이 다수의 시행착오를 통해 입증되고 있는 바, 특히 링타입과 형강타입에 따른 강도를 고려하여 각 부위별 두께가 도 8 및 아래 표 1를 통해서 확인할 수 있다.

(표 1)

이처럼, 본 발명에 따른 각각의 실시예에서는 표 1에 나타난 바와 같이 사출부를 2~3㎜ 두께로 여러 차례 다층의 층 구조로 사출하고, 사출된 층과 층사이에 패턴이나 그림(혹은 도안)을 삽입하여 고급스럽고 미려한 느낌을 줄 수 있도록 하는 데 그 특징을 두고 있다.

이상, 본 발명은 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 스티어링 휠 내부에 패턴이 삽입된 상태를 보여주는 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 다단 사출에 의한 내부에 패턴이 삽입된 스티어링 휠을 보여주는 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 스티어링 휠이 3단 사출 형태에서 패드프린팅이 적용되어 패턴이 삽입된 상태의 단면 구조를 보여주는 도면,

도 4는 본 발명에 따른 스티어링 휠이 3단 사출 형태에서 진공증착과 패드프린팅이 혼합 적용되어 패턴이 삽입된 상태의 단면 구조를 보여주는 도면,

도 5는 본 발명에 따른 스티어링 휠을 제조하기 위한 상부금형을 보여주는 평면도,

도 6는 본 발명에 따른 스티어링 휠을 제조하기 위한 하부금형을 보여주는 평면도,

도 7은 본 발명에 따른 스티어링 휠을 제조하기 위한 상,하부금형이 조립된 상태의 측단면도,

도 8은 본 발명에 따른 스티어링 휠의 금속프레임 형상 구조에 따라 3단 사출될 때의 각 부위별 사출 두께 변화를 보여주는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 스티어링 휠 2 : 상단부

3 : 하단부 10 : 금속프레임

11 : 림 12 : 스포크

13 : 허브코어 14 : 1차사출부

15 : 진공증착부 16 : 2차사출부

17 : 패턴부 17a, 17b : 1차 및 2차패턴부

18 : 3차사출부 19 : 보호피막부

20 : 상부금형 21 : 게이트

22 : 러너 23 : 링케이트

24 : 블럭 25 : 냉각라인

30 : 하부금형 40 : 이젝터

Claims (6)

1. 원형 형태의 금속프레임 상에 수지제를 사출(피복)하여 형성되는 통상의 스티어링 휠의 제조방법에 있어서,

   상기 금속프레임을 건조기에서 온도 80℃~100℃로 1시간 동안 예열하는 예열단계;

   상기 예열단계를 거친 금속프레임을 1차 사출금형에 삽입하여 불투명한 수지재질로 금속프레임 상에 1차사출부를 사출(피복)한 다음, 제품을 취출하여 건조기에 보관하여 온도 80℃~100℃로 건조하는 1차사출부 형성단계;

   상기 1차사출부 라인을 기준으로 상측면에 패드 프린팅(pad printing)을 실시하여 상측 패턴부를 형성하고, 건조기에서 80~100℃ 온도로 3시간 이상 보관 건조한 다음, 다시 1차사출부 라인을 기준으로 하측면에 패드 프린팅(pad printing)을 실시하여 하측 패턴부를 형성한 후, 건조기에서 80~100℃ 온도로 3시간 이상 보관 건조하여 1차로 패턴부를 형성하는 1차패턴부 삽입단계;

   상기 1차패턴부 삽입단계를 거친 제품을 2차 사출금형에 삽입하여 1차사출부에 비해 2~3㎜의 두께차이를 갖도록 투명한 수지재질로 2차사출부를 사출한 다음, 제품을 취출하여 건조기에 보관하여 온도 80℃~100℃로 건조하는 2차사출부 형성단계;

   상기 2차사출부 라인을 기준으로 상측면에 패드 프린팅(pad printing)을 실시하여 상측 패턴부를 형성하고, 건조기에서 80~100℃ 온도로 3시간 이상 보관 건조한 다음, 다시 2차사출부 라인을 기준으로 하측면에 패드 프린팅(pad printing)을 실시하여 하측 패턴부를 형성한 후, 건조기에서 80~100℃ 온도로 3시간 이상 보관 건조하여 2차로 패턴부를 형성하는 2차패턴부 삽입단계;

   상기 2차 패턴부 삽입단계를 거친 제품을 3차 사출 금형에 삽입하여 2차사출부에 비해 2~3㎜의 두께차이를 갖도록 투명한 수지재질로 맨 바깥층인 3차사출부를 사출하는 3차 사출부 형성단계;

   상기 3차 사출금형에서 제품을 취출하여 보관한 다음, 상기 맨 바깥층인 3차사출부에 가죽 두께만큼의 두께를 뺀 두께를 가지면서 상기 패턴부를 제외한 림의 외주면에 폴리우레탄을 발포하는 우레탄발포단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 휠의 제조방법.
2. 원형 형태의 금속프레임 상에 수지제를 사출(피복)하여 형성되는 통상의 스티어링 휠의 제조방법에 있어서,

   상기 금속프레임을 건조기에서 온도 80℃~100℃로 1시간 동안 예열하는 예열단계;

   상기 예열단계를 거친 금속프레임을 1차 사출금형에 삽입하여 불투명한 수지재질로 금속프레임 상에 1차사출부를 사출(피복)한 다음, 제품을 취출하여 건조기에 보관하여 온도 80℃~100℃로 건조하는 1차사출부 형성단계;

   상기 1차사출부 형성단계를 거친 제품의 1차사출부의 외주면에 메탈느낌을 살리기 위한 진공증착을 실시한 다음, 건조기에서 3시간 이상, 온도 80~100℃ 조건에서 보관 건조하는 진공증착부 형성단계;

   상기 진공증착부 형성단계를 거친 제품을 2차 사출금형에 삽입하여 1차사출부에 비해 2~3㎜의 두께차이를 갖도록 투명한 수지재질로 2차사출부를 사출한 다음, 제품을 취출하여 건조기에 보관하여 온도 80℃~100℃로 건조하는 2차사출부 형성단계;

   상기 2차사출부 라인을 기준으로 상측면에 패드 프린팅(pad printing)을 실시하여 상측 패턴부를 형성하고, 건조기에서 80~100℃ 온도로 3시간 이상 보관 건조한 다음, 다시 2차사출부 라인을 기준으로 하측면에 패드 프린팅(pad printing)을 실시하여 하측 패턴부를 형성한 후, 건조기에서 80~100℃ 온도로 3시간 이상 보관 건조하여 패턴부를 형성하는 패턴부 삽입단계;

   상기 패턴부 삽입단계를 거친 제품을 3차 사출 금형에 삽입하여 2차사출부에 비해 2~3㎜의 두께차이를 갖도록 투명한 수지재질로 맨 바깥층인 3차사출부를 사출하는 3차 사출부 형성단계;

   상기 3차 사출금형에서 제품을 취출하여 보관한 다음, 상기 맨 바깥층인 3차사출부에 가죽 두께만큼의 두께를 뺀 두께를 가지면서 상기 패턴부를 제외한 림의 외주면에 폴리우레탄을 발포하는 우레탄발포단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 휠의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 1차사출부를 형성하는 불투명한 수지제는 폴리카보네이트나 폴리에틸렌 테레프탈레이트 재질 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 휠의 제조방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 2차사출부 및 3차사출부를 형성하는 투명한 수지제는 폴리카보네이트나 폴리에틸렌테레프탈레이트 재질 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 휠의 제조방법.
5. 제2항에 있어서,

   상기 진공증착부를 형성하기 위한 진공증착 재료로는 메탈 느낌을 살릴 수 있는 알루미늄, 아연과 같은 금속재질 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 휠의 제조방법.
6. 상기 제1항, 제2항, 제5항에 기재된 자동차용 스티어링 휠의 제조방법 중 어느 하나의 제조방법에 의해서 제조된 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 휠.

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