KR101536146B1 - 경량 시트백 프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경량 시트백 프레임에 관한 것으로, 단판 구조를 갖는 프레임본체, 상기 프레임본체의 일측면에 일체로 돌출되게 성형된 다수의 리브, 상기 프레임본체의 둘레방향으로 형성된 채널을 포함하는 시트백 프레임에 있어서; 상기 프레임본체의 강도보강 지점과, 나머지 부위의 유리섬유 함유량을 다르게 구성하되, 상기 강도보강 지점은, 상기 프레임본체에 시트벨트가 고정되는 상단 고정점인 제1보강부와; 상기 프레임본체의 상하 높이를 기준으로 중간에 해당되는 제2보강부와; 상기 프레임본체에 시트벨트가 고정되는 하단 고정점으로서 양측에 형성된 제3,4부강부이고; 상기 강도보강 지점의 유리섬유 함유량은 50-80중량비이고, 나머지 부위의 유리섬유 함유량은 30-40 중량비로 유지하여 물성이 다르도록 구성된 것을 특징으로 하는 경량 시트백 프레임을 제공한다.
본 발명에 따르면, 구조적으로 간단하면서도 단판 구조의 시트백 프레임을 그대로 사용하면서 단지 유리섬유의 함유량만을 조절하여 강도와 강성 특성을 모두 만족킬 수 있고, 경량화가 가능한 효과를 얻을 수 있다.

Description

경량 시트백 프레임{LIGHTWEIGHT SEAT BACK FRAME}

본 발명은 경량 시트백 프레임에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단판 구조를 가지면서 부분적으로 물성을 다르게 하여 강도와 강성을 모두 높일 수 있도록 개선된 경량 시트백 프레임에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 시트백(Seat Back)은 탑승자의 엉덩이를 받쳐 주는 시트 쿠션과 연결되어 탑승자의 등을 지지함으로써 편안하고 안락한 탑승환경을 제공해 주는 수단이다.

이러한 시트백은 통상 플라스틱 소재로 성형되며, 강도(Strength) 유지를 위해 도 1의 예시와 같이, 로드 강화형 시트백 프레임(10) 상에 리브(Rib)(12) 또는 채널(Channel)(14)을 형성하고 있다.

또한, 스틸(Steel)류의 보강 브라켓이나 판상의 보강재를 사용하여 강도를 더 보강한 예도 있으나 이 경우에는 중량이 급증하므로 경쟁력 측면에서 매우 불리한 단점을 가지며, 강성 측면에서도 불리하다.

즉, 시트 백 프레임의 강성(Stiffness)은 강도(Strength)와는 다른 개념으로서, 강도는 물체의 강한 정도, 다시 말해 재료에 하중이 걸린 경우 재료가 파괴되기까지의 변형저항을 의미함에 반해, 강성(Stiffness)은 재료의 딱딱한 정도 혹은 단단한 정도를 의미하는 것으로 시트 백 프레임의 경우에는 감성품질까지 포함하는 개념이다.

이를 테면, 탑승자가 착좌시, 시트의 폴딩 다운시, 암레스트를 눌렀을 때에 시트 백 프레임의 강성이 부족할 경우 꿀렁거림이 발생되는 것과 같은 것을 예로 들 수 있는데, 이러한 감성품질은 사람마다 다르게 느끼기 때문에 평가기준을 정량화하기는 어렵지만 이를 최소화할 필요가 있다.

따라서, 앞서 설명한 바와 같은 강도 보강을 통해 국제 성능 법규를 만족하는 제품 강도를 확보했음에도 불구하고, 이와 같은 강성 부족 현상은 여전히 발생되고 있다.

이를 해결하기 위한 방안으로, 섬유강화 열가소성수지(GMT, LFT 등)를 사용하여 시트 백 프레임의 중량을 줄이면서 강도와 강성을 모두 향상시킴으로써 정적 혹은 동적 충격에너지를 흡수하여 차량의 안전 기능을 확보하려는 노력들이 경주된 바 있다.

이를 테면, 시트 백 프레임과 관련하여 공개특허 제2008-100499호에는 2개의 플레이트를 샌드위치 구조로 진동 용착시켜 강도와 강성을 향상시키려는 기술이 개시되어 있고, 공개특허 제2010-0097776호에는 합성수지로 된 2개의 판재 사이에 리브를 개재시켜 접합하는 형태로 샌드위치 구조를 갖게 함으로써 경량화와 강도 및 강성 향상이라는 목적을 모두 달성하려는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 충분한 강도를 확보한 상태에서 강성이 높아지면 충격에 따른 변형에너지가 줄어 들어 충격 흡수력이 떨어져 감성품질을 확보하기 어렵고, 반대로 감성품질을 충분히 확보하기 위해 적정한 변형에너지를 갖도록 하여 충격 흡수력을 높이면 강성이 떨어져 규격을 맞추기 어렵기 때문에 이들 두 성질이 서로 상충됨으로 인해 이들 모두를 만족시킬 수 있는 대안을 찾기가 매우 어려운 실정이다.

다시 말해, 강성을 높이면 변형을 통해 에너지를 흡수하는 법규 성능에서 문제가 발생하고, 반대로 적정 변형이 생기도록 하는 에너지 흡수 구조로 만들게 되면 제품 강성이 부족하다는 문제가 발생하게 된다.

따라서, 단판 구조의 시트백 프레임에서 강성 보강을 위해 도 1과 같은 형태로 리브(12)와 채널(14)을 형성하고 있는 것이지만, 앞서 설명한 바와 같이 여기에는 한계가 있고, 특히 단판, 즉 단일판 구조로 되어 있기 때문에 정적 강도에 대한 성능 한계를 가질 수 밖에 없다.

뿐만 아니라, 설계 자유도가 낮아 시트백 프레임의 성능개선을 위한 구조 변경이 쉽지 않고, 성능 증대를 위해서는 그와 상응하게 중량이 증대되며, 두께 증가는 곧 리브(12), 채널(14)에 의한 싱크마크를 증대시켜 외관품질도 떨어뜨리는 단점으로 작용하게 된다.

다른 방법으로, 스틸이나 혹은 보강 브라켓 등을 다수 설치하거나 복판으로 구성하면 강도와 강성을 향상시키기 쉽지만, 이 경우는 전술하였듯이 프레임 어셈블리, 즉 시트백프레임의 전체 중량이 상승되므로 연비 절감 측면에서 경량화 추세에 역행하는 것이므로 이를 구현할 수는 없다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 단판 구조의 시트백 프레임이지만 시트백 프레임의 재질인 유리섬유강화 열가소성수지의 유리섬유 함유량만을 조절하여 강도와 강성 품질을 만족시키면서 중량은 절감시켜 경량화가 가능하도록 한 경량 시트백 프레임을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 단판 구조를 갖는 프레임본체, 상기 프레임본체의 일측면에 일체로 돌출되게 성형된 다수의 리브, 상기 프레임본체의 둘레방향으로 형성된 채널을 포함하는 시트백 프레임에 있어서; 상기 프레임본체의 강도보강 지점과, 나머지 부위의 유리섬유 함유량을 다르게 구성하되, 상기 강도보강 지점은, 상기 프레임본체에 시트벨트가 고정되는 상단 고정점인 제1보강부와; 상기 프레임본체의 상하 높이를 기준으로 중간에 해당되는 제2보강부와; 상기 프레임본체에 시트벨트가 고정되는 하단 고정점으로서 양측에 형성된 제3,4부강부이고; 상기 강도보강 지점의 유리섬유 함유량은 50-80중량비이고, 나머지 부위의 유리섬유 함유량은 30-40 중량비로 유지하여 물성이 다르도록 구성된 것을 특징으로 하는 경량 시트백 프레임을 제공한다.

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본 발명에 따르면, 구조적으로 간단하면서도 단판 구조의 시트백 프레임을 그대로 사용하면서 단지 유리섬유의 함유량만을 조절하여 강도와 강성 특성을 모두 만족킬 수 있고, 경량화가 가능한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 일반적인 단판 구조의 시트백 프레임 구조를 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 경량 시트백 프레임 구조를 보인 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 경량 시트백 프레임은 프레임본체(100)를 포함한다.

상기 프레임본체(100)는 기본적으로 단판 구조를 갖는 기존과 동일한 구조이다.

따라서, 상기 프레임본체(100)에도 기존처럼 강도와 강성 품질 향상을 위한 수단으로 리브(110)와 채널(120)을 동일하게 포함한다.

만약, 강도와 강성 품질을 현저히 향상시키고자 한다면 앞서 설명한 것처럼 단판 구조의 프레임본체(100)를 복판 구조로 가져가거나 혹은 스틸을 포함한 보강브라켓을 더 설치하면 쉽고 빠르지만, 이 경우에는 투자 대비 원가가 급증되고, 공정이 복잡하여 실효성이 떨어지므로 적당하지 않다.

때문에, 본 발명은 단판이면서 단지 유리섬유의 함유량만을 조절하는 것에 의해 강도와 강성을 동시에 높이되, 중량 증대는 막아 경량화가 가능하도록 구성하여 연비절감에 기여할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 먼저 시트백 프레임 관련 충돌시험인 ECE R17 러기지 블럭 충돌시험을 만족시키기 위해 상기 충돌시험시 가장 취약한 부위를 찾아 내는 작업을 수행해야 하며, 이 실험을 통해 취약부위를 확인하고 보강하는 작업을 해야 하는데, 다년간의 실험을 통해 가장 취약한 부위가 고정점, 즉 시트벨트가 고정되는 지점, 그리고 블럭 충돌시험시 블럭이 임팩트되는 부위 및 응력집중 부위를 이미 파악하고 있기 때문에 이러한 지점을 보강해야 할 제1보강부(200), 제2보강부(210), 제3보강부(220), 제4보강부(230)로 규정하고 보강 작업을 수행하여 상술한 문제를 일소하도록 구성된다.

이때, 상기 제1보강부(200)는 프레임본체(100)의 주된 고정점으로서, 상단 고정점을 말하며, ECE R17 러기지 블럭 충돌시험시 높은 강도를 요하는 부위이다.

또한, 상기 제2보강부(210)는 ECE R17 러기지 블럭 충돌시험시 블럭이 임팩트되는 부위로서, 주로 프레임본체(100)의 상하 높이를 기준으로 중간 정도에 해당된다.

뿐만 아니라, 제3,4보강부(220,230)는 프레임본체(100)의 하단 고정점으로서, 양측에 구비되며, ECE R17 러기지 블럭 충돌시험시 높은 응력이 집중되므로 그 주변에 해당된다.

이러한 제1,2,3,4보강부(200,210,220,230)를 감안하되, 상기 프레임본체(100)의 나머지, 다시 말해 메인기재는 통상적인 단판 구조의 시트백프레임 제조시 배합하고 있는 유리섬유 함유량을 그대로 활용한다.

즉, 통상적인 배합비율은 유리섬유 30-40중량비를 포함하며, 나머지는 열가소성수지로 이루어진다.

하지만, 본 발명에 따른 상기 제1,2,3,4보강부(200,210,220,230)는 상기 메인기재와 달리 상기 유리섬유의 함유율을 1.5~2배 정도 상승시킨 50-80중량비를 포함하도록 하고, 나머지는 열가소성수지로 구성하도록 한다.

이렇게 구성하게 되면, 재질은 동일하지만, 물성 차이가 발생하므로 물성차가 발생하는 부분에서 충격강도가 급격히 향상되기 때문에 본 발명이 원하는 강도와 강성 품질 모두를 만족시킬 수 있게 된다.

아울러, 유리섬유 함유량을 달리하는 방법은 시트백 프레임용 유리섬유강화 열가소성수지로 시트를 제작할 때 단섬유 혹은 장섬유 등의 유리섬유 투입량을 해당 부위, 즉 제1,2,3,4보강부(200,210,220,230)로 성형될 부위에 맞춰 미리 양을 조절하여 투입함으로써 간단히 해결될 수 있다.

여기에서, 상기 유리섬유 함유량을 메인기재 대비 1.5-2배 정도 더 첨가하는 이유는 시편을 만들고 테스트한 결과, 상기 배수 이하일 때는 강도 품질이 나오지 않아 충돌시험시 유리섬유 함유율이 변하는 구간에서 파단이 발생하였고, 상기 배수를 초과할 때는 강도 품질을 만족하지만 파단시 날카로운 부분을 발생시키는 강성 품질에서 만족하지 못할 뿐만 아니라, 중량 증대를 초래하므로 상기 범위로 제한하여야 한다.

이와 같이, 본 발명은 유리섬유 함량을 조절하는 것만으로도 아주 간단히 시트백 프레임의 강도와 강성 품질을 모두 만족시키면서 중량 절감도 꾀할 수 있어 경량화 추세의 시트백 프레임 제조 경향에 부합하는 장점을 가진다.

100: 프레임본체 110: 리브
120: 채널

Claims (4)

1. 단판 구조를 갖는 프레임본체, 상기 프레임본체의 일측면에 일체로 돌출되게 성형된 다수의 리브, 상기 프레임본체의 둘레방향으로 형성된 채널을 포함하는 시트백 프레임에 있어서;
   상기 프레임본체의 강도보강 지점과, 나머지 부위의 유리섬유 함유량을 다르게 구성하되,
   상기 강도보강 지점은, 상기 프레임본체에 시트벨트가 고정되는 상단 고정점인 제1보강부와; 상기 프레임본체의 상하 높이를 기준으로 중간에 해당되는 제2보강부와; 상기 프레임본체에 시트벨트가 고정되는 하단 고정점으로서 양측에 형성된 제3,4부강부이고;
   상기 강도보강 지점의 유리섬유 함유량은 50-80중량비이고, 나머지 부위의 유리섬유 함유량은 30-40 중량비로 유지하여 강도보강 지점과 나머지 부위의 물성이 서로 다르도록 구성된 것을 특징으로 하는 경량 시트백 프레임.
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