KR101239723B1 - 자동차용 8자형 히트스크린 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 히트스크린에 관한 것으로, 제조공정이 간소하여 제조비용을 대폭 줄일 수 있고, 열 및 진동 등에 대한 차폐성능이 우수한 자동차용 히트스크린 및 그 제조방법에 관한 것이고, 한장의 금속시트가 파형으로 성형된 후 8자형의 공간이 형성되도록 중간에 위치한 인접한 시트벽들이 서로 접하도록 압축되고, 일정한 간격으로 상하 압착되어 에어포켓이 형성되어 이루어진다.

히트스크린, 히트쉴드

Description

자동차용 8자형 히트스크린 및 그 제조방법{8 Type Heat-Screen For Vehicle And Manufacturing Method Thereby}

본 발명은 자동차용 히트스크린에 관한 것으로, 제조공정이 간소하여 제조비용을 대폭 줄일 수 있고, 열 및 진동 등에 대한 차폐성능이 우수한 자동차용 히트스크린 및 그 제조방법에 관한 것이다.

히트 스크린(Heat screen)은 엔진룸 또는 배기 Pipe로부터 차체를 향하는 뜨거운 구성요소의 열 및 진동의 전달을 차단하는 기능을 주로 담당하고 있으며, 엔진부에 장착되는 경우 열과 진동 이외에 엔진룸의 소음을 방사시킨다.

초기의 히트 스크린은 아연 및 알루미늄이 코팅된 Steel 및 알루미늄 합금판재 등을 적용한 단순 시트형(Sheet)으로 적외선 방사 및 대류를 감소시킬 수 있었으나, 방음 및 진동에는 취약한 특성을 지녔다.

차량에서 발생되는 발열 및 진동/소음 저감을 위하여 국외에서는 다양한 연구가 진행되었으며, 소재특성을 이용한 발열차폐방식에서 겹판을 활용한 엠보싱형 의 열 및 진동/소음을 동시에 저감시키는 히트 스크린을 개발하여 자동차, 우주항공 뿐만 아니라 다양한 산업분야에 적용하고 있다.

특히, 국내공개특허 제10-2007-0114173호로 자동차용 차단요소가 제안되었다. 이는 두개의 외층과 인서트로 이루어져 있어 제조공정이 복잡하고 제조비용이 높은 문제가 있다.

그리고 US5111577는 단열과 히트 싱크 영역을 포함하는 패드에 관한 것이다. 배열된 층에 스택을 형성시키는 금속 호일의 다수의 층을 포함하고, 다른 어느 한 스택이 최소한 하나의 히트 싱크 영역과 히트 싱크 영역에 인접한 최소한 하나의 단열 영역을 포함하고, 층이 단열 영역에보다 히트 싱크 영역에 좋은 열전도를 제공한다. 이 패드 또한 다수의 층으로 이루어져 있어 제조공정이 복잡하고 제조비용이 높다.

US5670264은 단열을 제공하기 위한 히트 실드에 관한 것으로, 여러 균일한 두께 알루미늄 시트로 만들어진다. 각각의 시트는 인접한 시트를 스페이싱하고 히트 실드 내에 에어포켓을 생성하기 위해 형성된 스탠드 오프를 가진다. 다수의 금속시트에 스탠드 오프 및 딤플를 성형해야 하고, 다수의 금속시트를 폴딩해야되므로 제조공정수가 많아 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.

그리고 US5958603는 포지/스웨이지 성형된 3차원 다층 금속호일실드에 관한 것으로, 별도의 폴딩부재가 필요없으나 여러 장의 금속호일을 사용함에 따라 제조원가가 높다.

US6660403는 층들이 함께 홀딩되도록 주름을 형성하기 위해 인터록된 다층이 포함된 탄력적 다층금속호일쉴드에 관한 것으로, 다층으로 이루어지고, 열 및 음향 차폐기능을 향상시키기 위해 별도의 공극을 형성하기 위한 공정이 요구됨에 따라 제조공정수가 증가하여 제조비용이 상승하고 무거운 문제가 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 중량을 줄이고 공정수 및 원재료를 줄여 제조비용을 대폭 줄이고 열, 진도 및 소음의 차폐성능이 우수한 자동차용 히트스크린을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

한장의 금속시트가 파형으로 성형된 후 8자형의 공간이 형성되도록 중간에 위치한 인접한 시트벽들이 서로 접하도록 압축하고, 일정한 간격으로 상하 압착하여 에어포켓을 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차용 8자형 히트스크린의 제조방법을 제공한다.

아울러, 본 발명은,

a) 한장의 금속시트를 돌출부와 요입홈이 파형으로 연속형성되도록 성형하여 파형부재를 얻는 단계와;

b) 상기 파형부재를 폭방향으로 압축하여 상기 돌출부 및 요입홈의 높이를 크게 하는 단계와;

c) 상기 돌출부 및 요입홈이 일방향으로 경사지도록 상기 파형부재를 가압하여 연속되는 8자형의 공간을 형성하는 단계와;

d) 상기 연속되는 8자형의 공간이 형성된 파형부재를 일정한 간격으로 상하 압착하여 상기 8자형의 공간을 일정한 간격으로 폐쇄시켜 에어포켓을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 8자형 히트스크린의 제조방법을 제공한다.

상기 a) 단계는 한장의 금속시트를 기어식으로 치합되는 한 쌍의 성형롤러로 밴딩하여 돌출부와 요입홈이 파형으로 연속형성된 파형부재를 얻는 단계인 것이 좋다.

그리고 상기 c) 단계는 상기 파형부재의 일단부의 하측을 타측으로 가압함과 동시에 타단부의 상측을 일측으로 가압하여 상기 돌출부 및 요입홈이 일방향으로 경사지도록 가압하는 단계인 것이 바람직하다.

또한 상기 d) 단계는 축에 일정한 간격으로 구비된 복수의 가압롤러로 상기 파형부재를 상하 압착하여 에어포켓을 형성하는 단계인 것이 바람직하다.

본 발명은 한장의 금속시트를 이용하여 제조되기 때문에 가볍고 제조비용을 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라 8자형의 에어포켓이 구비되어 열, 진동 및 소음의 차폐 성능이 우수한 효과가 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같고, 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 히트스크린의 일실시예를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A선에 따른 종단면상태를 나타내는 종단면도이고, 도 3은 도 1의 B-B선의 단면상태를 나타내는 종단면도이다.

본 발명의 히트스크린(10)은 도 1과 같이 한장의 금속시트를 이용하여 제조되고, 연속되는 8자형의 공간이 구비된 상태에서 일정한 간격으로 상하 압착되는 압착부(150)에 의해 에어포켓(132)이 형성된다.

상기 히트스크린(10)의 연속되는 8자형의 공간은 금속시트를 돌출부(111a, 111b, 111c)와 요입홈(113a. 113b, 113c)이 파형으로 연속형성되도록 성형하여 파형부재를 얻은 후 좌우로 압축하고 일방향으로 경사지도록 가압함으로써 형성된다. 그리고 상기 압착부(150)에 의하여 상기 파형부재에 형성된 개방된 8자형의 공간이 일정한 간격으로 압착되어 폐쇄된 에어포켓(132)을 형성한다. 즉, 상기 돌출부(111a, 111b, 111c)와 상기 요입홈(113a. 113b, 113c)을 연결하는 시트벽들(134)이 상기 압착부(150)에 의하여 도 3과 같이 압착되어 폐쇄된 에어포켓(132)를 형성하는 것이다.

금속시트는 열전도성이 우수하고 가벼운 알루미늄으로 이루어지는 것이 좋다.

상기 금속시트를 이용하여 히트스크린을 제조하는 방법의 바람직한 예를 도 면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 금속시트를 이용하여 파형부재를 얻는 단계를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 5는 파형부재를 폭방향으로 압축하는 단계를 나타내는 도면이고, 도 6은 파형부재를 일방향으로 경사지도록 가압하는 단계를 나타내는 도면이고, 도 7은 일정한 간격으로 상하 압착하는 단계를 나타내는 도면이다.

먼저 도 4와 같이 적정한 크기로 절단된 금속시트(S)를 돌출부(111a, 111b, 111c)와 요입홈(113a. 113b, 113c)이 파형으로 연속형성되도록 성형하여 파형부재(10a)를 얻는다.

이때 상기 금속시트(S)를 파형으로 성형하여 파형부재(10a)를 얻는 방법으로서 프레스 성형방법, 성형롤러를 이용하는 방법 등이 있다. 프레스 성형의 경우 얇은 두께의 금속시트를 프레스 성형시 금속시트의 일부분이 파단되는 문제가 빈번하게 발생하기 때문에 도 4와 같이 한쌍의 성형롤러(80)를 이용하여 상기 금속시트(S)를 파형으로 성형하는 것이 좋다.

상기 파형부재(10a)의 돌출부(111a, 111b, 111c) 및 요입홈(113a. 113b, 113c)이 크기, 즉 폭, 높이(깊이), 곡률 등은 상기 한쌍의 성형롤러(80)인 상부롤러(810) 및 하부롤러(830)의 기어치 형상에 의해 조절된다. 상기 파형부재(10a)의 돌출부(111a, 111b, 111c) 및 요입홈(113a. 113b, 113c)의 크기는 사용 부분에 따라 변경될 수 있는 등 크게 한정되는 것은 아니다.

다음으로 도 5와 같이 상기 파형부재(10a)를 폭방향으로 압축하여 돌출부(111a, 111b, 111c) 및 요입홈(113a. 113b, 113c)의 폭(W)을 좁힘과 동시에 높이 및 깊이(H)를 크게 한다. 넓은 공간의 에어포켓을 원활히 얻기 위해서는 상기 파형부재(10a)의 돌출부 및 요입홈의 높이 및 깊이가 커야 하나 상기 한쌍의 성형롤러(80)를 이용하여 연속적으로 돌출부 및 요입홈을 형성하기 위해서는 그 높이 및 깊이에 제한이 따르기 때문에 별도로 상기 파형부재(10a)를 폭방향으로 압축한다.

한편 상기 파형부재(10a)를 폭방향으로 압축한 후 그 형상을 유지하도록 고온의 분위기에서 상기 파형부재(10a)를 폭방향으로 압축할 수 있음은 물론이다.

상기 돌출부 및 요입홈의 폭이 좁혀진 상기 파형부재(10b)를 일방향으로 경사지도록 도 6과 같이 가압한다. 상기 파형부재(10b)를 도 6과 같이 일방향으로 경사지도록 가압하는 이유는 후공정인 일정한 간격으로 상하 압착하는 단계에서 용이하게 상하 압착공정이 이루어지고, 또한 이때 상기 돌출부와 인접한 돌출부의 간격이 일정하게 형성되어 히트스크린의 품질을 향상시키기 위함이다.

상기 파형부재(10b)를 일방향으로 경사지도록 가압하는 방법으로는 여러 가지 방법이 있을 수 있으나, 상기 파형부재(10b)의 일단부의 하측을 타측으로 가압함과 동시에 타단부의 상측을 일측으로 가압하여 상기 돌출부 및 요입홈이 일방향으로 경사지도록 가압하는 것이 좋다.

한편 상기 파형부재(10b)를 일방향으로 경사지도록 가압할 때 단순히 상기 파형부재를 경사지도록 가압할 수도 있으나, 상기 파형부재를 경사지도록 가압함과 동시에 폭방향으로 압축하여 상기 돌출부와 상기 요입홈을 연결하는 시트벽들이 서로 접합도록 할 수도 있다.

그리고 도 7과 같이 상기 일방향으로 경사진 파형부재(10c)를 일정한 간격으로 상하 압착하여 에어포켓(도 2의 132)을 형성한다.

축에 일정한 간격으로 구비된 복수의 가압롤러(90)로 상기 파형부재(10c)를 상하 압착함으로써 에어포켓이 형성된다.

한편, 상기 파형부재(10b)를 일방향으로 경사지도록 가압하는 단계에서 상기 파형부재(10b)의 돌출부와 요입홈을 연결하는 시트벽들(134)이 서로 접하지 않은 경우 상기 복수의 가압롤러(910, 930)에 의해 상기 파형부재(10c)를 상하 압착할 때 비로소 상기 시트벽(134)들이 서로 접하게 된다.

상기 가압롤러(90)에 의해 상하 압착된 압착부(150)에 의해 개방형성된 8자형의 공간이 일정한 간격으로 폐쇄됨에 따라 상기 압착부(150) 사이에는 폐쇄된 에어포켓(도 2의 132)이 형성되는 것이다.

이와 같이 본 발명의 히트스크린은 종래의 히트스크린과 달리 한장의 금속시트를 이용하여 제조됨에 따라 그 중량이 가벼워 차량의 연비를 향상시킬 수 있고 제조비용을 대폭 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한 상기 파형부재의 돌출부 및 요입홈이 에어포켓을 형성함에 따라 본 발명의 히트스크린에는 상부 및 하부 즉 2층의 에어포켓층이 형성되어 열, 소음 및 진동을 차폐하는 성능이 우수한 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 히트스크린의 일실시예를 나타내는 사시도이고,

도 2는 도 1의 A-A선에 따른 종단면상태를 나타내는 종단면도이고,

도 3은 도 1의 B-B선의 단면상태를 나타내는 종단면도이다.

도 4는 금속시트를 이용하여 파형부재를 얻는 단계를 개략적으로 나타내는 도면이고,

도 5는 파형부재를 폭방향으로 압축하는 단계를 나타내는 도면이고,

도 6은 파형부재를 일방향으로 경사지도록 가압하는 단계를 나타내는 도면이고,

도 7은 일정한 간격으로 상하 압착하는 단계를 나타내는 도면이다.

Claims (5)

1. a) 한장의 금속시트를 돌출부와 요입홈이 파형으로 연속형성되도록 성형하여 파형부재를 얻는 단계와;

   b) 상기 파형부재를 폭방향으로 압축하여 상기 돌출부 및 요입홈의 높이를 크게 하는 단계와;

   c) 상기 돌출부 및 요입홈이 일방향으로 경사지도록 상기 파형부재를 가압하여 연속되는 8자형의 공간을 형성하는 단계와;

   d) 상기 연속되는 8자형의 공간이 형성된 파형부재를 일정한 간격으로 상하 압착하여 상기 8자형의 공간을 일정한 간격으로 폐쇄시켜 에어포켓을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 8자형 히트스크린의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 a) 단계는 한장의 금속시트를 기어식으로 치합되는 한 쌍의 성형롤러로 밴딩하여 돌출부와 요입홈이 파형으로 연속형성된 파형부재를 얻는 단계인 것을 특징으로 하는 자동차용 8자형 히트스크린의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 c) 단계는 상기 파형부재의 일단부의 하측을 타측으로 가압함과 동시에 타단부의 상측을 일측으로 가압하여 상기 돌출부 및 요입홈이 일방향으로 경사지도록 가압하는 단계인 것을 특징으로 하는 자동차용 8자형 히트스크린의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 d) 단계는 축에 일정한 간격으로 구비된 복수의 가압롤러로 상기 파형부재를 상하 압착하여 에어포켓을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 자동차용 8자형 히트스크린의 제조방법.
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