KR101121142B1 - 자동차의 외장 부품과 물질 융해를 통해 외장 부품에 연결되는 다른 부품으로 구성되는 조립체 및 상기 부품들을 조립하는 방법 - Google Patents

자동차의 외장 부품과 물질 융해를 통해 외장 부품에 연결되는 다른 부품으로 구성되는 조립체 및 상기 부품들을 조립하는 방법 Download PDF

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마르끄 베르뵈르드
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Abstract

본 발명은 자동차의 열가소성 물질로 된 하나의 외장 부품(12)과 열가소성 물질로 된 가는 부위를 가지는 다른 부품(10)의 조립체에 관한 것이다. 상기 가는 부위는 관통 구멍들을 가지며, 상기 외장 부품과 가는 부위의 융해부는 상기 관통 구멍들의 윤곽에만 국한된다.
상기 조립체의 조립 방법에 있어서, 물질 융해부(22)는 초음파 주파수대에서의 용접, 즉 초음파 주파수대에서의 용접부(14)의 접선 진동(V2)을 통해 형성된다. 상기 접선방향 진동(V2)은 다른 부품(10)에 적어도 하나 이상의 관통 구멍을 형성할 때까지 다른 부품(10)의 가는 부위에 적용되며, 다른 부품(10)과 외장 부품(12)의 융해부(22)는 상기 관통 구멍의 윤곽에만 형성된다.

Description

자동차의 외장 부품과 물질 융해를 통해 외장 부품에 연결되는 다른 부품으로 구성되는 조립체 및 상기 부품들을 조립하는 방법{Assembly of a part of a motor vehicle and another part solidarized with the part by fusion of matter and process of assembly of these parts}
도 1은 본 발명의 조립 방법에 따른 열가소성 물질로 된 두 부품의 용접을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 조립 방법에 따른 열가소성 물질로 된 두 부품의 용접부의 외관을 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 조립체의 외장 부품의 내부면을 도시한 도면이다.
본 발명은 자동차의 열가소성 물질로 된 외장 부품 및 물질 융해(melting)를 통하여 상기 외장 부품에 연결되고 가는 부위를 가지는 열가소성 물질로 된 다른 부품의 조립체에 관한 것이며, 또한 상기 두 부품의 조립 방법에 관한 것이기도 하 다.
종래기술에 따르면, 열 가소성 물질로 된 두 부품을 조립하는 다양한 방법들이 이미 알려져 있다. 예를 들어, 플랜지 용접, 헤딩(heading) 및 스팟 웰딩(spot welding) 방법 등이 알려져 있다.
조립된 부품들 중의 하나가 외장 부품일 경우, 상기 기존의 방법들은 외장 부품의 외면에 수축홈을 형성하는 문제점이 야기될 수 있으며, 특히 외장 부품의 두께가 얇을 경우에 더욱 그러하다.
사실상, 스팟 웰딩 방법을 사용하면 외장 부품의 두께 내에 용해된 물질 구멍이 형성되며, 상기 용해된 물질 구멍이 응고될 때에 외부면에 수축홈이 생긴다.
또한, 헤딩 및 플랜지 용접 방법은 외장 부품이 리브(rib)들을 포함하고 있는 것을 전제로 하는 방법이다. 하지만 상기 리브들 또한 외부면에 수축홈을 형성하는 요인이 될 수 있다.
본 발명의 주된 목적은 상기한 단점들을 극복하여, 자동차의 열가소성 물질로 된 외장 부품 및 물질 융해를 통해 상기 외장 부품에 연결되고 가는 부위를 가지는 열가소성 물질로 된 다른 부품의 조립체로서, 수축홈을 전혀 가지지 않는 조립체를 제공하는 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 자동차의 열가소성 물질로 된 외장 부품과, 물질 융해를 통해 상기 외장 부품에 연결되고 가는 부위를 가지는 열가소성 물질로 된 다른 부품의 조립체를 그 대상으로 하고 있으며, 상기 가는 부위는 관통 구멍을 가지고, 상기 외장 부품과 가는 부위의 융해부가 상기 관통 구멍의 윤곽에만 형성되는 것을 그 특징으로 한다.
가는 부위란 0.5mm 내지 4.5mm 사이의 두께를 가지는 부위를 말하는 것으로, 1mm 내지 3mm 사이의 두께를 가지는 것이 바람직하다.
두 부품의 융해부는 윤곽에만 형성되므로, 조립 시 용해된 물질의 구멍이 형성되지 않는다. 이는 외장 부품의 외부면에 수축홈이 형성되지 않도록 상기 융해가 충분히 좁게 행해진다는 것을 의미한다.
아울러, 본 발명에 따른 조립체는 다음과 같은 하나 혹은 다수의 특징들을 포함할 수 있다.
- 외장 부품은 차체의 부품이다.
- 외장 부품은 범퍼의 외장부품이다.
- 다른 부품은 기능성 기관의 지지부품이다.
- 기능성 기관은 센서로서, 특히 초음파 센서이다.
- 기능성 기관은 보강재로서, 특히 범퍼의 크로스헤드(crosshead) 보강재이다.
본 발명은 또한 자동차의 열가소성 물질로 된 외장 부품을 물질 융해를 통하여 열가소성 물질로 된 가는 부위를 가지는 다른 부품 상에 조립하는 방법을 그 대 상으로 한다. 상기 물질 융해는 초음파 주파수대에서의 용접, 즉 초음파 주파수대에서의 용접부의 접선방향 진동을 통해 이루어진다. 상기 방법은 다른 부품 내에 적어도 관통 구멍을 형성할 때까지 가는 부위에 접선방향 진동을 적용시키며, 외장 부품과 상기 부품의 융해부가 상기 구멍의 윤곽에 형성되는 것을 그 특징으로 한다.
선택적으로, 상기 조립 방법에 있어서, 상기 가는 부위에서 떨어진 지점에서 수직 방향으로 진동을 생성하고, 이어서 이 수직 방향의 진동을 가는 부위에 대한 접선방향 진동으로 전환시키며, 접선방향 진동을 외장 부품의 축소된 영역에 적용시킨다.
이와 같이, 본 발명에 따른 방법은 접선방향의 초음파 용접을 수행하여 수축홈이 생기지 않게 할 수 있을 뿐만 아니라, 주변 환경으로 인해서 접근하기가 어려운 부품들의 용접 또한 가능하게 해준다. 이는 용접할 부품에 용접 평면에 대한 수직 방향으로 한번의 접근만이 필요하기 때문이다.
아울러, 본 발명에 따른 조립 방법은 다음과 같은 하나 혹은 다수의 특징들을 포함할 수 있다.
- 상기 조립 방법은 하나의 자극(excitation) 단부와 적어도 하나의 진동 단부, 및 자극 단부를 진동 단부에 연결시켜주는 몸체를 포함하는 음파전달기(sonotrode : 기계적 진동을 초음파 주파수로 전환시켜주는 장치)를 이용한다. 상기 몸체는, 자극 방향에 따른 자극 단부에 전달된 주기적 운동을 상기 자극 방향에 수직인 진동 방향에 따른 진동 단부의 주기적 운동으로 변환시킬 수 있는 형상을 가진다.
- 이용되는 음파전달기(16)는 소리굽쇠 형태를 형성하도록 배치되는 두 개의 진동 단부를 포함한다.
- 음파전달기의 두 개의 진동 단부는 그 사이에 하나의 센서가 통과할 수 있도록 충분한 공간을 형성하도록 배치된다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조한 실시예를 통하여 더 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 조립 방법에 따라 현재 용접 중인 열가소성 물질로 된 제 2 부품(12)과 열가소성 물질로 된 두께가 얇은 제 1 부품(10)을 나타내고 있으며, 용접은 초음파 주파수대에서 용접부(14)의 도움으로 제 1 부품(10) 상에 국부적 진동을 적용을 하면서 실현된다.
상기 용접부는 하나의 자극 단부(18), 상기 용접부(14)를 가지고 있는 하나의 진동 단부(20), 및 자극 단부를 진동 단부에 연결시켜주는 몸체(21)를 포함하고 있는 음파전달기(16)에 결합되어 있다. 상기 몸체는, 제 1 부품(10)에 대해 수직 방향으로 자극 단부(18)에 전달된 주기적 운동(V1)을 상기 자극 방향에 수직인 진동 방향인 진동 단부(20)의 주기적 운동(V2)으로 변환시킬 수 있는 형태를 가진다.
이와 같이, 본 발명에 따른 방법에 있어서,
- 진동 V1은 자극 단부(18)에서 생성된다. 즉, 제 1 부품(10)에서 떨어진 지점에서 상기 부품(10)에 대해 수직인 방향으로 생성된다.
- 수직의 진동 V1은 제 1 부품(10)에 대한 접선방향 진동 V2로 전환된다.
- 이러한 접선방향 진동 V2는 용접부(14)에 의해 제 1 부품(10)의 축소된 영역에 적용된다.
이러한 접선방향 진동 V2은 상기 부품(10)에 관통 구멍들을 형성하고, 상기 부품(10)과 외장 부품(12)에 상기 구멍들의 윤곽을 따라 융해부(22)를 형성한다. 이러한 융해부(22)는 상기 제 2 부품(12)의 외부면에 수축홈을 형성하지 않는다. 사실상 이러한 과정을 거쳐 생산되는 부품은 대개의 경우 차체 부품, 특히 범퍼의 외장부이기 때문에, 이런 유형의 부품(12) 상에 수축홈이 생기지 않게 하는 것은 중요하다.
제 1 부품(10)은 일반적으로 기능성 기관의 지지부품이다. 여기에서의 기능성 기관은 초음파 센서(24)이다.
상기 센서가 용접을 방해하지 않도록, 사용되는 음파전달기(16)는 소리굽쇠 형태로 배치되는 두 개의 진동 단부(20)를 가진다.
상기 두 진동 단부(20)는 그 사이에 센서(24)가 통과할 수 있도록 공간을 형성한다.
따라서, 상기 음파전달기(16)는 센서(24)에 의해 방해받지 않고 접선 용접을 실행할 수 있도록 제 1 부품(10)에 수직으로 도달할 수 있다.
도 2는 자동차의 열가소성 물질로 된 하나의 차체 부품(12)과 열가소성 물질로 된 두께가 얇은 다른 하나의 부품(10)으로 구성된 조립체을 도시한 것이다. 더 구체적으로는, 상기 조립체은 열가소성 물질로 된 범퍼의 외장부(12)와 센서의 지 지부품(10)으로 구성된다.
상기 센서의 지지부품(10)은 본 발명에 따른 조립 방법에 따라 상기 범퍼의 외장부에 용접된다.
도 2에는 본 발명의 조립 방법에 따른 용접 실행 후의 형태가 도시되어 있다.
도 3은 외장 부품(12)의 내부면을 도시한 것이다. 외장 부품(12)이 지지부품(10)과 함께 융해되는 위치인 관통 구멍들의 윤곽에 대응하는 윤곽(26)이 잘 나타나 있다.
상기 실시예는 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 모든 형태의 변형이 가능하다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 조립체 및 조립방법은 외장 부품의 표면에 수축홈이 전혀 형성되지 않는 장점이 있다.

Claims (13)

  1. 열가소성 물질로 된 자동차의 외장 부품(12)과, 상기 외장 부품(12)에 물질 융해를 통해 연결되고 가는 부위를 가지는 열가소성 물질로 된 다른 부품(10)의 조립체에 있어서,
    상기 가는 부위는 적어도 하나의 관통 구멍을 가지고, 상기 외장 부품(12)과 상기 가는 부위의 융해부(22)는 상기 관통 구멍의 윤곽에만 한정되는 것을 특징으로 하는 조립체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 외장 부품(12)은 차체 부품인 것을 특징으로 하는 조립체.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 외장 부품(12)은 범퍼의 외장부인 것을 특징으로 하는 조립체.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 다른 부품(10)은 기능성 기관(24)의 지지부품인 것을 특징으로 하는 조 립체.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 기능성 기관(24)은 센서인 것을 특징으로 하는 조립체.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 센서는 초음파 센서인 것을 특징으로 하는 조립체.
  7. 제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 다른 부품(10)은 보강재인 것을 특징으로 하는 조립체.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 보강재는 범퍼의 크로스헤드 보강재인 것을 특징으로 하는 조립체.
  9. 열가소성 물질로 된 자동차의 외장 부품(12)과 가는 부위를 가지는 열가소성 물질로 된 다른 부품(10)을 물질 융해를 통해 조립하는 방법에 있어서,
    물질 융해부(22)는 초음파 주파수대에서의 용접, 즉 초음파 주파수대에서의 용접부(14)의 접선방향 진동(V2)을 통해 형성되며, 상기 접선방향 진동(V2)은 상기 다른 부품(10) 내에 적어도 하나 이상의 관통 구멍을 형성할 때까지 부품(10)의 가는 부위에 적용되고, 상기 외장 부품(12)과 다른 부품(10)의 융해부(22)는 상기 관통 구멍의 윤곽에만 형성되는 것을 특징으로 하는 조립 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 진동은 상기 가는 부위(10)에서 떨어진 지점에서 가는 부위(10)에 대해 수직 방향으로 발생되고, 상기 수직방향 진동은 가는 부위(10)에 대한 접선방향 진동으로 변환되며, 상기 접선방향 진동은 상기 외장 부품(12)의 축소된 영역에 적용되는 것을 특징으로 하는 조립 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    하나의 자극 단부(18)와 적어도 하나의 진동 단부(20) 및 상기 자극 단부(18)를 진동 단부(20)에 연결시켜주는 하나의 몸체(21)를 포함하는 음파전달기(16)를 사용하고, 상기 음파전달기는 자극 방향에 따른 상기 자극 단부(18)에 전달된 주기적 운동(V1)을 상기 자극 방향에 수직인 진동 방향에 따른 상기 진동 단부(20)의 주기적 운동(V2)으로 변환할 수 있는 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 조립 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 사용되는 음파전달기(16)는 소리굽쇠 형태를 형성하도록 배치되는 두 개의 진동 단부(20)를 가지는 것을 특징으로 하는 조립 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 음파전달기(16)의 두 진동 단부(20)는 그 사이에 센서 지지대 따위의 다른 부품의 돌출부가 통과할 수 있는 공간을 형성하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 조립 방법.
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