KR101345455B1 - 에어백 출구 개구부를 위한 취약화 영역, 특히 선결파열점을 형성하는 방법, 및 이를 위한 부품 및 장치 - Google Patents

에어백 출구 개구부를 위한 취약화 영역, 특히 선결파열점을 형성하는 방법, 및 이를 위한 부품 및 장치 Download PDF

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Abstract

장식재(8), 특히 가죽 장식(9), 이 볼 수 있는 면에 장착된 캐리어부(6)에서 에어백 출구 개구부를 위한 취약화 영역(3), 특히 선결 파열점(4), 을 형성하는 방법에서, 본 발명에 따르는 상기 캐리어부(6)에는 제1 수단을 이용하여 취약화부가 형성되고; 상기 장식재(8)의 취약화는 다른 수단을 이용하여 상기 캐리어부(6)의 취약화부를 통하여 수행되며; 상기 캐리어부(6)의 취약화와 상기 장식재(8)의 취약화는 시기적으로 서로 인접하여, 바람직하게는 동시에, 이루어진다. 또한, 본 발명은 상기 방법을 수행하기 위한 부품 및 장치에 관한 것이다.
장식재, 캐리어부, 에어백, 취약화 영역, 파열점, 레이저, 밀링

Description

에어백 출구 개구부를 위한 취약화 영역, 특히 선결 파열점을 형성하는 방법, 및 이를 위한 부품 및 장치 {Method for producing a Weakened Zone, in particular a Predetermined Breaking Point for an Airbag Exit Opening, Component and Apparatus}
본 발명은 장식재, 특히 가죽 장식, 이 볼 수 있는 면에 장착된 캐리어부(carrier part)에서, 에어백 출구 개구부를 위한 취약화 영역(weakened zone), 특히 선결 파열점(predetermined breaking point)을 형성하는 방법과, 부품 및 상기 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적인 방법 및 부품은 특허공보 DE 102 60 988 A1로부터 알려져 있다. 차량 계기반과 같은 부품은 볼 수 있는 면이 섬유 장식재로 싸인 평탄한 캐리어부로 구성되어 있다. 사고로 인해 작동될 때에 상기 계기반 안에 설치되어 있는 에어백이 전개되어 차량의 객실 안으로 퍼져 나오도록 하기 위해서, 상기 계기반은 차량의 내부로부터 보이지 않는 곳에 에어백 출구 커버를 가지고 있으며, 상기 에어백 출구 커버는, 예를 들면 상기 캐리어부 및 상기 장식재의 힌지 영역(hinge region) 및 U자형 주변 취약화선(U-shaped peripheral weakened line)으로 형성된다. 전개된 상기 에어백은 상기 에어백 출구 커버를 상기 취약화선을 따라 찢으며 상기 에어백 출구 커버는, 예를 들면 차량의 전면 유리를 향해 위쪽으로, 상기 힌지 영역에 대해 피보팅(pivoting)된다. 상기 계기반을 제작하는 공정에서는, 블라인드 홀들(blind hole; 한 면이 막힌 구멍)이 선형으로 배열되는 형상의 취약화부는 상기 섬유 장식재 내로 처음에 레이저에 의해 도입되며 그후에 발포체 중간 층(foam intermediate layer)을 도입하여 상기 캐리어부 상에 정렬된다. 그 다음에, 상기 캐리어부 상에 상기 장식재의 취약화부와 일치하는 제2 취약화부가 형성된다.
특허공보 DE 199 44 371 A1는 밀링공구(milling tool)를 사용하여 가죽 장식의 이면을 가공함으로써 선결 파열점을 보이지 않게 형성하는 방법을 개시하고 있다. 이러한 방법에 있어서도 상기 캐리어부의 취약화는 상기 장식재를 부착한 후에 이루어져야 한다.
따라서, 상기 두 경우들 모두에 있어서 관련된 부품에 취약화 영역을 형성하기 위해서는 공간적으로 및 시간적으로 서로 분리된 2 단계의 공정이 필요하다.
또한, 특허공보 EP 0 991 551 B1는 캐리어부 및 장식재로 만들어진 복합 구조에서 취약화선을 형성하는 방법을 개시하고 있으며, 이 방법에서는 고출력 펄스 레이저(high-powered pulsed laser)를 사용하여 상기 캐리어부의 이면을 타격하여 재료를 제거함으로써 상기 장식재 안에 블라인드 홀을 형성한다. 이 방법이 효과적이기는 하지만 모든 장식재들, 특히 섬유 또는 가죽 장식재들, 에 대해 기능적 으로 및/또는 시각적으로 만족할만한 결과를 주지 못한다.
본 발명의 목적은 캐리어부와 열에 민감한 장식재로 만들어진 복합 구조에서 취약화선들을 도입하는, 경제적인 방법 및 적합한 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적은 제1 수단을 이용하여 캐리어부에 취약화부를 형성하고 또 다른 수단을 이용하여 상기 캐리어부의 취약화부를 통해 장식재의 취약화를 수행하는 특유한 방법에 의하여 달성되며, 상기 캐리어부의 취약화와 상기 장식재의 취약화는 하나의 가공 공정 안에서 서로 매우 근접한 시기에, 바람직하게는 동시에, 즉 하나의 가공 공정 안, 에서 일어난다.
결과적으로, 상기 캐리어부와 장식재의 여러 재료들에 따라 각각 최적화된 다른 방법들을 이용하여 상기 캐리어부 및 상기 장식재를 가공하는 것이 가능하며, 상기 방법들은 지체 없이 동일 장소에서 이루어진다.
상기 캐리어부에 있어서 취약화는 바람직하게는 상기 캐리어부 안으로 들어가는 하나 이상의 개구부로 형성되며, 특히 밀링 공구 또는 레이저에 의해 재료를 절단 또는 제거하는 가공의 결과로 이루어진다. 이 공정은 상대적으로 간단한 수단들에 의해 일반적으로 상대적으로 두꺼운 벽을 가진 캐리어부의 빠른 가공을 가능하게 한다. 상기 장식재의 후속적인 가공에서 쉽게 침투되는 상기 캐리어부의 취약화부에 벽이 남아 있도록 허용하는 것도 당연히 고려할 수 있다.
그러나, 상기 장식재의 취약화는 바람직하게는 상기 장식재 안으로 들어가지만 완전히 관통하지는 않는 하나 이상의 오목부(recess)로서, 예를 들어 블라인드 홀들의 선형 배열로서, 형성된다. 이는 레이저 가공 작업을 위한 유도체(guide)로서, 특정 간격들로 제공된 미세 공(microperforation)들을 가진 오목부들이 사용된다는 사실을 배제하지 않는다. 상기 오목부들은 상기 장식재의 이면을 이산화탄소 레이저 또는 에르븀 (Erbium) YAG (Yttrium Aluminum Garnet) 레이저를 사용하여 가공함으로써 유용하게 형성된다. 상기 레이저가 상기 캐리어부의 가공에는 사용되지 않으므로, 이는 출력을 충분히 낮추어 디자인될 수 있으며, 시설비를 상당히 줄일 수 있으며 상기 블라인드 홀을 통해 상기 장식재의 볼 수 있는 면까지 타 들어가는 위험을 최소화할 수 있다.
그러므로 특히 상기 밀링 공구 또는 전술한 기타 레이저에서, 상기 장식재에 도달하도록 재료를 절단 또는 제거하여 상기 캐리어부의 가공을 하기 위한 공구를 통해서 상기 레이저는 유도될 수 있다. 이와 달리, 특히 상기 밀링 공구 또는 기타 레이저에서, 상기 장식재에 도달하도록 재료를 절단 또는 제거하여 상기 캐리어부의 가공을 하기 위한 공구의 옆을 통과하여 레이저를 유도하는 것도 고려할 수 있다.
본 발명에 따라 가공되는 상기 부품은 상기 캐리어부와 상기 장식재 사이에 형성되는 발포체 층을 포함할 수 있으며, 상기 발포체 층은 상기 캐리어부와 상기 장식재를 서로 연결시킴과 동시에 상기 부품의 촉감을 향상시킨다. 이 경우에, 상기 개구부를 상기 캐리어부를 통해 상기 발포체 층 안까지 유도하는 것이 유익하며, 상기 발포체 층의 남아있는 두께와 장식재는 레이저를 이용하여 취약화된다.
상기에 개시한 방법을 수행하기 위한 장치는 바람직하게는 절단 공구를 작동시키기 위한 구동장치, 레이저 광원, 및 레이저를 상기 절단 공구의 작동 영역으로 유도하는 장치를 갖는다. 이 경우에, 상기 절단 공구는, 예를 들어 산업용 로봇에 의해 원하는 취약화 영역을 따라 유도되며, 유연성 광섬유 컨덕터에 의해 유도되는 레이저 빔은 상기 캐리어부의 가공과 거의 동시에 상기 장식재의 취약화를 수행한다.
상기 절단 공구는 길이 방향의 구멍(bore)를 갖는 엔드 밀링 커터 (end milling cutter)로 구성될 수 있으며, 이 구멍을 통하여 레이저가 상기 장식재의 이면으로 유도될 수 있다. 또한, 할선 모양의(secant-like) 구멍들을 갖는 사이드 밀링 커터 (side milling cutter)를 사용할 수도 있으며, 이 구멍들을 통하여 레이저가 유도될 수도 있다.
이와 달리, 상기 절단 공구의 옆을 통과하여 레이저를 상기 장식재의 이면 상으로 유도하는 것도 제안된다.
또한, 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 장치는 제1 및 제2 레이저 광원을 가지며, 바람직하게는 출력이 더 약한 제1 레이저가 바람직하게는 출력이 더 강한 제2 레이저의 작용 영역으로 유도되도록 하는 것을 고려할 수 있다.
도면들은 본 발명의 다양한 실시예들에 의해 개략적으로 도시되었다.
도 1는 본 발명에 의한 가공된 차량용 계기반의 평면도이다.
도 2는 계기반에서 선결 파열점을 가로지르는 단면 A-A를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 제1 장치를 사용하여 단면 A-A 상에 선결 파열점을 형성하는 것을 도시한다.
도 4는 도 3에 따른 선결 파열점을 따르는 단면 B-B를 도시한다.
도 5는 다른 장치를 사용하여 선결 파열점을 형성하여 단면 B-B를 도시한다.
도 6는 단면 B-B에 선결 파열점을 형성하기 위한 또 다른 장치를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한, 본 발명에 따른 또 다른 장치를 도시한다.
*도면 기호에 대한 설명*
1: 계기반 2: 에어백 출구 커버
3: 취약화 영역 4: 선결 파열점
5: 힌지 영역 6: 캐리어부
7: 차량 내부 8: 장식재
9: 가죽 장식 10: 발포체 층
11: 개구부 12: 오목부
13: 엔드 밀링 커터 14: 구멍
15: 레이저 빔 16: 센서
17: 웹 18: 화살표 (절단 공구의 진행 방향)
19: 사이드 밀링 커터 20: 레이저 빔
도 1에 나타낸 계기반(1)에는 에어백 출구 커버(2)가 승객 측으로 설치되어 있으며, 상기 에어백 출구 커버(2)는 U자형 주변 선결 파열점(4)의 형상으로 된 취약화 영역(3)과 힌지 영역(5)으로 구성되어 있다. 상기 선결 파열점(4)과 힌지 영역(5)은 차량의 내부에서는 보이지 않으므로 상기 에어백이 전개되기 전에는 상기 에어백 출구 커버는 전체적으로 보이지 않는다 (SRS 인식표를 제외하고).
도 2의 단면도에서 보이는 바와 같이, 상기 계기반(1)은 사출성형 또는 압출 플라스틱들로 만들어진 비교적 두꺼운 벽을 가진 캐리어부(6)로 구성되며, 상기 캐리어부(6)는 차량 내부(7) 쪽이 가죽 장식(9)의 형태로 된 장식재(8)로 싸여 있다. 상기 가죽 장식(9)과 상기 캐리어부(6) 사이에는 폴리우레탄 폼으로 만들어진 발포체 층(10)이 위치하고 있어 상기 가죽 장식(9)과 상기 캐리어부(6)를 서로 연결시킨다.
상기 선결 파열점(4)은 상기 캐리어부(6) 안에 개구부들 (11)의 형상으로 된 제1 취약화부와 상기 가죽 장식(9) 안에 블라인드 홀들의 형상으로 된 오목부들(12)로 구성된 제2 취약화부를 포함한다. 상기 개구부들(11)은 상기 발포체 층(10) 안으로 연장된다. 그러나, 상기 가죽 장식(9)의 볼 수 있는 표면은 오목부들(12)에 의해 관통되지 않으므로 상기 선결 파열점(4)은 차량 내부(7)로부터 보이 지 않는다.
상기 선결 파열점(4)을 형성하기 위해서는, 도 3에 보인 바와 같이, 회전하는 엔드 밀링 커터(13)가 상기 캐리어부(6)와 발포체 층(10)의 일부분을 통과하며 상기 취약화 영역(3)을 따라 유도되면서 절단 작용으로 재료를 제거함으로써 선형의 개구부(11)가 도입된다. 상기 엔드 밀링 커터(13)는 길이방향 축을 따라 형성된 구멍(14)을 가지고 있으며, 밀링 가공 중에 펄스 레이저 (레이저 빔, 15)가 상기 구멍(14)을 통하여 남아 있는 발포체 층(10)과 가죽 장식(9)을 향하여 유도된다. 매 펄스(pulse)마다, 상기 레이저는 상기 발포체 층(10) 및 가죽 장식(9)의 재료와 함께 상기 캐리어부(6)의 가공시 생길 수 있는 먼지를 증발시킨다. 이와 동시에, 센서(16)가 상기 가죽 장식(9)의 남아 있는 단면을 통해 조사되는 레이저 빔(15)의 강도의 증가를 측정하여, 상기 오목부(12)가 볼 수 있는 면으로 관통되거나 상기 가죽 장식(9)의 열적 스트레스(비교적 낮음)의 결과로 변색이 보이기 전에 상기 레이저의 전원을 단절한다.
상기 에어백 출구 커버(2)를 남아있는 계기반(1)에 연결하는 데는 일정한 강도가 요구되므로, 밀링 가공된 개구부들(11)은 웹들 (17)로 채워지며, 이들에 의해 상기 캐리어부(6)가 상기 에어백 출구 커버(2)를 상기 계기반(1)에 직접 연결하도록 한다 (도 4 참조). 상기 엔드 밀링 커터(13)가 상기 선결 파열점(4)을 따라 약 50 - 100 mm/분의 속도로 연속적으로 전진하는 동안, 상기 엔드 밀링 커터는 일정한 주기로 상기 계기반(1)로부터 들어 올려졌다가 다시 상기 캐리어부(6) 안으로 침투한다. 이 때, 가공이 되지 않은 상기 캐리어부(6) 영역에는 웹(17)들이 형성된 다.
상기 엔드 밀링 커터(13)가 화살표(18) 방향으로 진행함에 따라, 상기 펄스 레이저 빔(15)은 상기 오목부(12)들을 형성하는 동안 상기 가죽 장식(9)도 타격하여 상기 선결 파열점(4)를 따라 오프셋(offset)을 형성한다. 따라서, 도 4의 상기 선결 파열점(4)을 따른 단면과 같이, 상기 오목부(12)들은 회전 대칭적인 윤곽을 가지지 않고 톱니와 같은 형태로 구성된다. 특히, 예를 들면 상기 에어백 출구 커버(2)의 모서리 부분과 같은 곡선형 주변 취약화 영역들(3)을 형성하는 데는 상기 엔드 밀링 커터(13)를 사용하는 것이 추천된다.
도 5에 보인 바와 같이, 할선 모양의 구멍들(14)을 갖는 사이드 밀링 커터(19)를 상기 가공에 사용할 수도 있다. 상기 사이드 밀링 커터(19)의 미리 설정된 로타리 위치들 (rotary positions)에 있어서, 레이저 빔(15)은 상기 사이드 밀링 커터와 동조되는 형태로 상기 구멍들(14)을 통해 상기 가죽 장식(9)에 도달하게 안내될 수 있다. 상기 사이드 밀링 커터(19)를 사용함으로써, 선결 파열점들(4)은 바람직하게는 직선으로 형성될 수 있다.
도 6은 상기 계기반(1)을 가공 중인 장치를 보인 것으로서, 상기 장치에서는 상기 레이저 빔(15)은 회전하는 엔드 밀링 커터(13)의 옆을 지나며 이미 밀링되어 있는 개구부(11)를 통해 상기 가죽 장식(9)의 방향으로 유도되며, 본 실시예에서는 상기 엔드 밀링 커터(13)와 레이저 빔(15)이 화살표(18)의 방향으로 일정한 간격을 두고 전진한다. 원리적으로는, 각각의 오목부(12)를 형성하는 동안에 상기 레이저 빔(15)의 위치를 고정시키고, 이미 옮겨진 엔드 밀링 커터(13)가 지체되게 하는 것도 당연히 고려할 수 있다.
도 7에서 보이는 바와 같이, 상기 캐리어부(6)의 가공은 강력한 레이저 (레이저 빔(20))를 이용하여 할 수도 있다. 본 실시예에서는, 두 레이저 빔들(15, 20) 모두가 상기 캐리어부(6)를 공통 작용점에서 타격하여 구멍처럼 생긴 개구부(12)들을 형성하도록 재료를 제거한다. 실험에 의해 앞에서 설정된 가공 기간 후에는, 상기 고출력 레이저 빔(20)의 전원을 차단하고 상기 저출력 레이저 빔(15)에 의해서만 상기 개구부(11)를 통해 상기 가죽 장식(9)의 가공이 이루어지도록 함으로써 상기 개구부(11)가 형성된다. 상기 개구부(11)가 상기 고출력 레이저 빔(20)에 의하여 이미 형성되었을 때 상기 저출력 레이저 빔(15)의 스위치만 켜는 것은 당연히 가능하다. 또한 상기 레이저 빔들(15, 20)을 서로 인접하여 작동시키는 것도 고려할 수 있으며, 상기 고출력 레이저 빔(20)은 상기 캐리어부(6)를 가공하고, 직전에 만들어진 개구부(11)를 통하여 상기 저출력 레이저 빔(15)이 상기 가죽 장식(9)으로부터 재료를 제거한다.

Claims (15)

  1. 캐리어부(6) 및 상기 캐리어부(6) 상에 제공되는 장식재(8)를 포함하는 부품(component)에서 에어백 출구 개구부를 위한 선결 파열점을 형성하는 방법으로서, 상기 장식재(8)는 상기 캐리어부(6)의 재질과는 서로 상이하며, 상기 방법은
    캐리어부(6)에 취약화부를 형성하기 위하여 제1 수단을 사용하여 절단 또는 재료의 기계적 제거에 의해 캐리어부(6)를 취약화하고,
    장식재(8)에 취약화부를 형성하기 위하여 제1 수단과는 상이한 제2 수단을 사용하여 캐리어부의 취약화부를 통해 장식재(8)를 취약화하며,
    장식재(8)의 취약화는 레이저 가공을 포함하고,
    캐리어부의 취약화와 장식재의 취약화는 시간적으로 인접하여 발생하는, 에어백 출구 개구부를 위한 선결 파열점을 형성하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 캐리어부(6)의 취약화는 상기 캐리어부(6)를 통과하여 적어도 하나 이상의 개구부(11)를 형성함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어백 출구 개구부를 위한 선결 파열점을 형성하는 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 장식재(8)의 취약화는 상기 장식재 안으로 들어가지만 상기 장식재를 완전히 관통하지 않는 하나 이상의 오목부(12)를 형성함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어백 출구 개구부를 위한 선결 파열점을 형성하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 장식재(8) 안의 상기 오목부들(12)은 블라인드 홀들(blind holes)의 선형 배치로 형성되는 것을 특징으로 하는 에어백 출구 개구부를 위한 선결 파열점을 형성하는 방법.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 장식재(8)의 취약화는 이산화탄소 (CO2) 레이저 또는 에르븀(Erbium) YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 레이저를 사용한 가공에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어백 출구 개구부를 위한 선결 파열점을 형성하는 방법..
  7. 제 6항에 있어서, 상기 레이저는 밀링 공구 또는 기타 레이저를 이용하여 재료를 절단 또는 제거하여 상기 캐리어부(6)를 가공하는 공구를 통하여 상기 장식재(8)에 도달하도록 유도되는 것을 특징으로 하는 에어백 출구 개구부를 위한 선결 파열점을 형성하는 방법..
  8. 제 6항에 있어서, 상기 레이저는 밀링 공구 또는 기타 레이저를 이용하여 재료를 절단 또는 제거하여 상기 캐리어부(6)를 가공하는 공구의 옆을 통과하여 상기 장식재(8)에 도달하도록 유도되는 것을 특징으로 하는 에어백 출구 개구부를 위한 선결 파열점을 형성하는 방법..
  9. 제 2항에 있어서, 상기 개구부(11)는 상기 캐리어부(6)를 통과하여 상기 캐리어부와 상기 장식재(8)의 사이에 위치한 발포체 층(10) 안까지 유도되는 것을 특징으로 하는 에어백 출구 개구부를 위한 선결 파열점을 형성하는 방법..
  10. 볼 수 있는 면에 장식재(8)가 장착된 캐리어부(6)를 갖는, 제1항 또는 제2항으로 청구되는 방법으로 생산되는 차량용 내부 클래딩(cladding)부.
  11. 제 6항의 방법을 수행하기 위한 장치로서, 절단 공구를 작동시키기 위한 구 동장치, 레이저 광원, 및 상기 레이저 (레이저 빔(15))를 상기 절단 공구의 작용 영역 안으로 유도시키기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 절단 공구는 상기 레이저 (레이저 빔(15))가 유도될 수 있는 길이 방향의 구멍을 가진 엔드 밀링 커터(13)로서 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 절단 공구는 상기 레이저 (레이저 빔(15))가 유도될 수 있는 활선 모양의 구멍들을 가진 사이드 밀링 커터(19)로서 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 11항에 있어서, 상기 레이저 (레이저 빔(15))는 상기 절단 공구의 옆을 통과하여 유도될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 6항의 방법을 수행하기 위한 장치로서,
    제1 및 제2 레이저 광원과, 상기 제1 레이저 (레이저 빔(15))를 상기 제2 레이저 (레이저 빔(20))의 작용 영역 안으로 유도하는 장치를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
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