KR101428417B1 - 차체 공간용 충전재 및 이를 이용한 차체 공간의 충전 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차체 공간용 충전재 및 이를 이용한 차체 공간의 충전 방법에 관한 것으로서, 패널 간의 좁은 틈새 부분 공간까지 충분한 발포 충전이 이루어질 수 있게 되는 차체 공간용 충전재 및 차체 공간의 충전 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 차체 가열 공정에서의 차체 온도 상승에 따라 단계적인 발포가 이루어질 수 있도록 발포성 패드를 발포 개시온도가 상이한 이종의 발포 재질로 구성하고, 더불어 두 패널 간의 틈새 공간에 확장 공간 형태의 홈부를 형성하여 충전 과정에서 저온 발포성 패드가 홈부 내측을, 그리고 고온 발포성 패드가 패널 간 밀폐공간인 중공부 내측을 충전할 수 있도록 한 차체 공간용 충전재, 및 이를 이용한 차체 공간의 충전 방법을 제공한다.

Description

차체 공간용 충전재 및 이를 이용한 차체 공간의 충전 방법{Filling assembly and method for automotive panel space}

본 발명은 충전재 및 충전 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차체 패널 간의 좁은 틈새 공간까지 충분한 발포 및 충전이 이루어질 수 있게 되는 차체 공간용 충전재 및 이를 이용한 차체 공간의 충전 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량은 차체를 이루는 골격인 차체프레임의 각 부위에 맞게 프레스 성형한 패널들을 조립하여 차량의 형상을 이루게 되며, 이러한 패널 사이의 공간에는 외부로부터 전달되는 소음을 차단할 목적으로 충전재를 충전(充塡)시켜 밀폐하게 된다.

예를 들면, 차량의 필러(pillar)에서는 도 1에 나타낸 바와 같이 아우터 패널(outer panel)(10)과 이너 패널(inner panel)(20) 사이의 공간이 단면상 폐단면 구조를 이루고 있는 밀폐된 공간으로 되어 있으며, 이러한 필러 내 밀폐된 공간부, 즉 필러를 구성하고 있는 패널들 사이의 밀폐된 중공부(1)는 주행시 소음이 유입되는 통로가 되면서 소음을 그대로 전달시키는 공간이 되므로 내부에 충전재(30)를 충전하여 막아주고 있다.

통상 차체 공간용 충전재(30)는 사출성형물인 플레이트(31)에 발포성 패드(32)를 조립한 구조로 제공되며, 차체 조립 공정에서 각 패널(10,20)을 조립하기 전에 플레이트(31)를 이용하여 충전재(30)를 패널(20)에 선 조립하게 된다.

이때 패널(20)에 클립(31a) 등으로 플레이트(31)를 고정하는 방식으로 충전재(30)를 부착한 뒤, 차체 조립 공정에서 패널(10,20)들이 조립되고 나면, 도장 건조 공정(도장 오븐 공정)과 같은 고온 차체 공정(차체 가열이 이루어지는 공정)에서 패드(32)를 발포시켜 중공부(1)를 충전하게 된다.

이와 같은 차체 공간 충전 방법에 대한 선행특허문헌으로는 등록특허 10-0343586호(2002.06.25.)를 들 수 있다.

한편, 차체 패널 사이의 중공부를 충전함에 있어서 차체 패널 사이의 틈새 공간까지 완벽히 충전되어야만 NVH 측면에서 충분한 실링 성능(소음 차단 성능)이 확보될 수 있다.

즉, 도 1을 참조하여 설명하면, 패널(10,20) 사이의 공간에서 패널 간 용접부인 접합부(패널의 플랜지부)(11,21)에 근접하여 좁은 틈새 공간(X)이 존재하는데, 중공부(1) 내에 설치된 충전재(30)의 패드(32)의 발포가 이루어질 때 접합부(11,21)를 향해 패드(32)가 팽창되면서 틈새 구간(X)까지 완벽히 충전이 이루어져야만 충분한 성능이 확보될 수 있는 것이다.

차체 조립성과 관련하여 통상 패널(10,20)과 발포 전의 패드(32) 사이에는 조립을 위한 공간으로 소정의 갭(gap)을 두고 있다.

또한 이너 패널(20)이나 중공부(1) 내 별도 보강패널 등에 플레이트(31)를 고정하는 방식으로 충전재(30)를 조립한 뒤 고온 차체 공정에서 충전재의 패드(32)를 발포시켜 충전이 이루어진다.

이때, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 접합부(11,12) 방향으로의 충전력(발포성 패드의 팽창력)에 비해 상하방향(도 1 및 도 2의 (b)에서 도면상 상하방향)으로의 충전력이 더 크며(발포 자유도가 큼), 더불어 단면 구조상 팽창되는 패드(32)와 패널(10,20) 간에는 마찰저항이 작용하므로, 틈새 공간 내부로 깊숙이 발포가 이루어지지 못한다.

이는 차체 패널 공간의 충전 후 실링 성능 및 소음 차단 성능을 저하시키는 원인이 되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 패널 간의 좁은 틈새 부분 공간까지 충분한 발포 충전이 이루어질 수 있게 되는 차체 공간용 충전재 및 차체 공간 충전 방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 접합된 패널 간의 밀폐된 내부 공간인 중공부를 충전하기 위한 차체 공간용 충전재에 있어서, 패널에 고정되는 플레이트와, 상기 플레이트에 조립된 상태로 차체 가열시 발포되어 상기 중공부를 충전하게 되는 발포성 패드를 포함하며, 상기 발포성 패드가 발포시 상기 중공부를 충전하게 되는 제1패드와, 상기 제1패드와 일체형으로 구비되어 발포시 패널 간 접합부인 플랜지부에 형성된 홈부 내측으로 발포되어 상기 홈부를 충전하게 되는 제2패드로 구성되는 차체 공간용 충전재를 제공한다.

여기서, 상기 제1패드와 제2패드는 발포 개시온도가 서로 상이한 발포 재질로 이루어지고, 제1패드의 미발포 상태에서 제2패드의 발포가 먼저 이루어지도록 제2패드가 제1패드에 비해 낮은 온도에서 발포되는 패드인 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명은, 플레이트와 발포성 패드가 조립된 충전재를 이용하여 접합된 패널 간의 밀폐된 내부 공간인 중공부를 충전하기 위한 차체 공간의 충전 방법에 있어서, 발포시 중공부를 충전하게 되는 제1패드와, 발포시 하기 홈부를 충전하게 되는 제2패드가 일체형으로 이루어진 발포성 패드를 가지는 충전재를 제조하는 단계, 접합되는 패널 중 일측 또는 양측 패널에서 패널 간 접합부인 플랜지부에 홈부를 형성하는 단계, 상기 중공부 내에 충전재가 위치될 수 있도록 패널과 충전재를 조립하고 패널 간을 접합하는 단계, 및 차체 가열 공정에서 온도 상승 동안 제1패드와 제2패드가 중공부와 홈부 내측으로 발포되어 충전이 이루어지는 단계를 포함하는 차체 공간의 충전 방법을 제공한다.

여기서, 상기 제1패드와 제2패드는 발포 개시온도가 서로 상이한 발포 재질로 이루어지고, 제1패드의 미발포 상태에서 제2패드의 발포가 먼저 이루어지도록 제2패드가 제1패드에 비해 낮은 온도에서 발포되는 패드인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 홈부는 패널의 플랜지부에서 충전재가 위치하는 중공부쪽 방향으로는 개방되어 있으면서 나머지 방향으로는 폐쇄된 구조를 가지도록 플랜지부의 벤딩이 이루어진 부분에서부터 요입된 구조로 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 홈부는 사각 형상으로 형성하여 중공부쪽 방향으로는 개방되어 있으면서 나머지 3면이 폐쇄된 구조를 가지도록 하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 충전재 및 충전 방법에 의하면, 차체 가열 공정에서 차체 온도가 상승함에 따라 단계적인 발포가 이루어질 수 있도록 발포성 패드를 발포 개시온도가 상이한 이종의 발포 재질로 구성하고, 더불어 두 패널 간의 틈새 공간에 확장 공간 형태의 홈부를 형성하여 발포 충전 과정에서 저온 발포성 패드가 홈부 내측을, 그리고 고온 발포성 패드가 패널 간 밀폐공간인 중공부 내측을 충전할 수 있도록 함으로써, 종래와 같이 패널 간 좁은 틈새 공간이 충전되지 않던 문제를 효과적으로 해소할 수 있게 된다.

도 1 및 도 2는 종래기술의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 충전재가 차체 패널의 중공부 내에 조립된 상태를 예시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에서 차체 패널과 충전재를 분리하여 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 충전재의 조립상태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에서 용접면이 되는 플랜지부에 홈부가 형성된 패널을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명에서 3면이 폐쇄된 홈부 내에 제2패드가 발포되어 충전이 이루어지는 상태를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 명세서에서 차체 공간은 조립된 차체 패널 사이의 밀폐된 공간으로서, 발포재(충전재)에 의한 충전(充塡)이 요구되는 공간, 즉 차체의 필러(pillar)에서와 같이 아우터 패널과 이너 패널이 서로 접합 및 조립된 상태에서 단면상 밀폐된 공간을 이루고 있는 패널 사이의 공간을 의미한다.

도 3은 실시예의 충전재가 발포 전 패널의 중공부 내에 조립된 상태를 예시한 사시도이고, 도 4는 패널과 충전재를 분리하여 도시한 사시도이며, 도 5는 실시예의 충전재가 조립된 상태의 단면도이다.

실시예의 명확한 설명을 위해 도면에서 패널(10,20)의 형상을 단순화하여 나타내었으며, 필러의 예를 들어, 조립되는 두 패널 중 하나를 아우터 패널(10), 그리고 이에 접합되는 다른 하나를 이너 패널(20)이라 칭하기로 한다.

도 3 내지 도 5에 나타낸 패널(10,20)의 형상은 일례를 나타내는 것일 뿐, 실시예의 충전재(30)가 적용되는 패널의 형상은 예시한 바로 한정되지 않으며, 패널의 형상은 다양하게 변경 내지 수정, 대체가 가능함을 밝혀둔다.

두 패널(10,20)은 차체 조립 공정에서 서로 용접되어 조립되며, 조립된 패널(10,20) 사이의 내부 공간(중공부)(1)에는 용접된 패널의 접합부인 플랜지부(11,21)에 근접하여 좁은 틈새 공간이 존재한다.

이때, 실시예의 충전재(30)는 패널(10,20)의 중공부(1) 내 설치위치에서 상기한 좁은 틈새 공간까지 발포 충전이 이루어질 수 있는 패드 구성을 가진다.

도시된 바와 같이, 실시예의 충전재(30)는 사출성형물인 플레이트(31)와 발포성 재질로 이루어진 패드(31,32)를 포함하며, 발포위치에서 플레이트(31)를 미도시된 클립 등의 고정수단을 이용하여 고정하는 방식으로 아우터 패널(10) 또는 이너 패널(20)(또는 보강패널)에 부착된다.

또한 상기 충전재(30)가 설치되는 위치에서 패널(10,20) 간의 좁은 틈새 공간을 이루게 되는 패널의 플랜지부(21)에는 홈부(22)가 형성되며, 이 홈부(22)는 서로 접합되는 패널(10,20) 중 일측 또는 양측의 패널에 형성되어 패널 간의 좁은 틈새 공간에서 보다 확장된 공간을 제공한다.

도 6은 용접면이 되는 플랜지부(21)에 홈부(22)가 형성된 패널(20)을 도시한 사시도이다.

이에 나타낸 바와 같이, 실시예에서 상기 홈부(22)는 양측의 두 패널(10,20) 중 일측 패널(예를 들면, 이너 패널)(20)에서 플랜지부(21)의 벤딩이 이루어진 부분부터 바깥쪽으로 소정 폭에 해당하는 구간만큼 요입된 구조로 형성될 수 있다.

이에 따라, 타측 패널(예를 들면, 아우터 패널)(10)과의 접합 후 홈부(22)에서는 패널(10,20) 사이의 공간인 중공부(1) 내 충전재(30)가 위치하는 방향(중공부쪽 방향)으로는 개방된 구조로 되어 있으나 나머지 방향으로는 폐쇄된 구조를 이루게 된다.

바람직한 예로서, 상기 홈부(22)는 사각형의 형상으로 형성될 수 있는데, 이에 두 패널(10,20)이 접합된 상태에서 홈부(22)는 3면이 벽면에 의해 폐쇄된 구조가 되지만, 중공부쪽 방향, 즉 충전재(30)가 위치하는 방향으로는 개방된 구조가 된다.

그리고, 실시예의 충전재(30)에서 발포성 패드는 도 5에 나타낸 바와 같이 이종(異種) 발포 재질의 패드(32,33), 즉 발포시 중공부(1) 내측으로 발포되어 중공부를 충전하게 되는 제1패드(32)와, 상기 홈부(22) 내측으로 발포되어 틈새 공간의 홈부 내측을 충전하게 되는 제2패드(33)가 일체로 결합되어 있는 구성을 가진다.

이때, 이종의 재료를 사용하여 이중성형의 방법으로 제1패드(32)와 제2패드(33)가 상호 접합된 일체형의 발포성 패드가 제조될 수 있는데, 제1패드(32)가 플레이트(31)와 결합된 상태로 중공부(1) 내 전체 공간을 충전할 수 있는 큰 크기로 구비된다면, 제2패드(33)는 제1패드(32)에서 홈부(22)만을 충전할 수 있는 상대적으로 작은 크기로 구비된다.

또한 제1패드(32)와 제2패드(33)의 재질로는 발포 온도가 상이한 이종의 발포 재료가 사용될 수 있는데, 제1패드(32)에는 제2패드(33)에 비해 상대적으로 고온 조건에서 발포될 수 있는 발포 재료가 사용되고, 제2패드(33)에는 상대적으로 저온 조건에서 발포가 개시되는 발포 재료가 사용된다.

즉, 제1패드(32)는 발포 개시온도가 상대적으로 높은 고온 발포성 패드이고, 제2패드(33)는 발포 개시온도가 제1패드(32)에 비해 상대적으로 낮은 저온 발포성 패드이다.

이와 같이 저온 발포성 패드와 고온 발포성 패드를 일체형이 되도록 성형하여 패드를 제작하며, 이러한 구성의 패드를 적용할 경우 도장 건조 공정(도장 오븐 공정)과 같은 차체 가열 공정에서 온도가 상승하는 동안 다단계의 발포가 이루어질 수 있게 된다.

이러한 패드 구성에서 제2패드(33)는 발포시 홈부(22) 내측 공간을 모두 충전할 수 있는 크기로 형성되고, 이때 홈부(22)는 발포되는 제2패드(33)에 의해 충전될 수 있는 용적으로 형성된다.

도 7은 3면이 폐쇄된 홈부(22)에서 제2패드(33)가 발포되어 충전이 이루어지는 상태를 나타내는 도면이다.

실시예의 충전재(30)가 설치되고 패널(10,20) 간의 조립이 완료된 상태에서 도장 공정시 차체가 가열될 때, 낮은 온도(예를 들면, 100 ~ 140 ℃)에서 발포되는 특성을 가진 제2패드(33)가 먼저 발포되고, 이후 온도가 상승함에 따라 높은 온도(예를 들면, 140 ~ 200 ℃)에서 발포되는 특성을 가진 제1패드(32)가 발포된다.

따라서, 제2패드(33)를 수용할 수 있을 만큼의 용적을 가진 홈부(22) 내측에 낮은 온도에서 먼저 발포되는 제2패드(33)가 충전되고, 이후 공정 온도 및 차체 온도가 상승함에 따라 제1패드(32)가 발포되면서 두 패널(10,20) 사이의 중공부(1) 내측을 충전하게 된다.

도장 건조 공정에서 차체 가열이 이루어지면 아우터 패널(10)과 이너 패널(20)의 단면 내부(중공부)(1)가 외부에 비해 상대적으로 늦게 온도가 상승하게 되며, 더불어 두 패널의 표면부터 서서히 온도가 상승하여 단면 내부까지 점차적으로 온도가 상승하게 된다.

따라서, 외부 공간 및 패널에 보다 가깝게 위치하고 있는 저온 발포성 패드, 즉 제2패드(33)가 먼저 발포되는데, 이러한 저온 1차 발포 동안에 홈부(22)의 3면이 벽면에 의해 막혀 있는 상태이고, 더불어 나머지 중공부(1)쪽 방향(도 7의 화살표 ⓒ 방향)은 고온 발포성 패드인 제1패드(32)가 미발포 상태로 막고 있는 상황이므로, 상기 제2패드(33)는 홈부(22) 내측만을 충전하게 된다.

상기와 같이 홈부(22)의 충전이 완료되고 난 후 차체의 온도가 상승함에 따라 2차로 제1패드(32)가 발포하기 시작하는바, 나머지 두 패널(10,20) 사이의 중공부(1) 공간을 발포 팽창되는 제1패드(32)가 완전히 충전하게 된다.

이와 같이 하여, 실시예의 충전재에서는 차체 가열 공정에서의 차체 온도 상승에 따라 단계적인 발포가 이루어질 수 있도록 발포성 패드를 발포 개시온도가 상이한 이종의 발포 재질로 구성하고, 더불어 두 패널 간의 틈새 공간에 확장 공간 형태의 홈부를 형성하여 충전 과정에서 저온 발포성 패드가 홈부 내측을, 그리고 고온 발포성 패드가 패널 간 밀폐공간인 중공부 내측을 충전할 수 있도록 함으로써, 종래와 같이 패널 간 좁은 틈새 공간이 충전되지 않던 문제를 효과적으로 해소할 수 있게 된다.

도 3 내지 도 6에 예시된 실시예에서는 홈부(22)가 패널(10,20)의 단면상 한쪽 틈새 공간에만 형성되어 있고, 더불어 제1패드(32)에서 상기 홈부(22) 대응 위치 한 곳에만 제2패드(33)가 구비되어 있으나, 상기 홈부(22)와 제2패드(33)는 복수 개가 될 수 있다.

예를 들어, 단면상 반대쪽의 틈새 공간에도 홈부가 형성되어 패널에 총 2개의 홈부가 형성될 수 있으며, 각 홈부의 대응 위치에 각각의 제2패드가 구비되어 2개의 제2패드를 가지는 패드(제1패드와 2개의 제2패드가 일체형으로 성형된 패드)가 구성될 수 있는 것이다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

1 : 중공부 10 : 아우터 패널
11 : 플랜지부(접합부, 용접부) 20 : 이너 패널
21 : 플랜지부(접합부, 용접부) 22 : 홈부
30 : 충전재 31 : 플레이트
32 : 제1패드 33 : 제2패드

Claims (6)

1. 접합된 패널 간의 밀폐된 내부 공간인 중공부를 충전하기 위한 차체 공간용 충전재에 있어서,
   패널에 고정되는 플레이트와, 상기 플레이트에 조립된 상태로 차체 가열시 발포되어 상기 중공부를 충전하게 되는 발포성 패드를 포함하며,
   상기 발포성 패드는
   발포시 상기 중공부를 충전하게 되는 제1패드와;
   상기 제1패드와 일체형으로 구비되어 발포시 패널 간 접합부인 플랜지부에 형성된 홈부 내측으로 발포되어 상기 홈부를 충전하게 되는 제2패드로 구성되는 것을 특징으로 하는 차체 공간용 충전재.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1패드와 제2패드는 발포 개시온도가 서로 상이한 발포 재질로 이루어지고, 제1패드의 미발포 상태에서 제2패드의 발포가 먼저 이루어지도록 제2패드가 제1패드에 비해 낮은 온도에서 발포되는 패드인 것을 특징으로 하는 차체 공간용 충전재.
   
3. 플레이트와 발포성 패드가 조립된 충전재를 이용하여 접합된 패널 간의 밀폐된 내부 공간인 중공부를 충전하기 위한 차체 공간의 충전 방법에 있어서,
   발포시 중공부를 충전하게 되는 제1패드와, 발포시 하기 홈부를 충전하게 되는 제2패드가 일체형으로 이루어진 발포성 패드를 가지는 충전재를 제조하는 단계;
   접합되는 패널 중 일측 또는 양측 패널에서 패널 간 접합부인 플랜지부에 홈부를 형성하는 단계;
   상기 중공부 내에 충전재가 위치될 수 있도록 패널과 충전재를 조립하고 패널 간을 접합하는 단계; 및
   차체 가열 공정에서 온도 상승 동안 제1패드와 제2패드가 중공부와 홈부 내측으로 발포되어 충전이 이루어지는 단계;
   를 포함하는 차체 공간의 충전 방법.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제1패드와 제2패드는 발포 개시온도가 서로 상이한 발포 재질로 이루어지고, 제1패드의 미발포 상태에서 제2패드의 발포가 먼저 이루어지도록 제2패드가 제1패드에 비해 낮은 온도에서 발포되는 패드인 것을 특징으로 하는 차체 공간의 충전 방법.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 홈부는 패널의 플랜지부에서 충전재가 위치하는 중공부쪽 방향으로는 개방되어 있으면서 나머지 방향으로는 폐쇄된 구조를 가지도록 플랜지부의 벤딩이 이루어진 부분에서부터 요입된 구조로 형성하는 것을 특징으로 하는 차체 공간의 충전 방법.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 홈부는 사각 형상으로 형성하여 중공부쪽 방향으로는 개방되어 있으면서 나머지 3면이 폐쇄된 구조를 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 차체 공간의 충전 방법.
   
   
   

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