KR101571761B1 - 화학발포제를 이용한 보스를 갖는 부품간 체결구조 및 부품간 체결방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학발포제를 이용한 보스를 갖는 부품간 체결구조 및 부품간 체결방법에 관한 것으로서 체결되는 부품들 사이에 발포체를 형성함으로써 부품들 사이에 견고한 결합이 형성되어 부품들 사이에 틈새가 발생하거나 유동이 발생하는 것과 같은 품질의 저하를 방지할 수 있다.

Description

화학발포제를 이용한 보스를 갖는 부품간 체결구조 및 부품간 체결방법{fastening structure using forming agent and method thereof}

본 발명은 화학발포제를 이용한 보스를 갖는 부품간 체결구조 및 부품간 체결방법에 관한 것으로서 체결되는 부품들 사이에 발포체를 형성함으로써 부품들 사이에 견고한 결합이 형성되어 부품들 사이에 틈새가 발생하거나 유동이 발생하는 것과 같은 품질의 저하를 방지할 수 있다.

자동차의 내장재들은 부품들이 상호간에 체결되어 구성되는 형태의 것들이 많이 있다.

그런데 부품들의 형상이나 부품을 형성하는 금형의 구조상 스크류체결이나 융착결합 등과 같은 체결방식을 적용하지 못하는 부품들이 있다. 이렇게 스크류체결 또는 융착과 같은 체결방식을 적용하지 못하는 부품들의 체결구조에서는 체결되는 부품들의 사이에 틈새(gap) 발생 등의 품질의 저하요인이 발생한다.

도 7은 종래의 억지끼움방식(a) 및 후크체결방식(b)에 의한 부품간 체결구조를 도시한 단면도이다.

스크류체결 또는 융착과 같은 체결방식을 적용하지 못하는 부품들을 결합시에 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 종래에는 암레스트(200)와 풀핸들(300)을 결합할 때에 억지끼움결합 또는 후크결합을 적용하였다. 체결할 때 한 쪽 부품인 풀핸들(300)에는 홈(312)을 구비한 보스홈부(310)를 형성하고 다른 쪽 부품인 암레스트(200)에는 보스(210)를 형성하여 홈(312)에 보스(210)를 억지 끼워맞춤하는 체결방식을 적용하거나 또는 한 쪽 부품에는 후크(410)를 형성하고 다른 쪽 부품(420)에는 걸림구멍(422)을 형성하여 후크의 걸림턱(412)을 걸림구멍(422)에 걸어서 체결하는 방식이 적용되었다.

억지끼움방식은 보스를 보스홈부로부터 이탈시키는 방향(보스가 빠지는 방향)으로는 구속되지 않기 때문에 장시간 하중을 받다보면 보스와 보스홈부의 결합이 헐거워지게 된다.

후크결합의 경우에도 후크를 걸림구멍에 삽입하는 방향으로는 구속수단이 없으며 또한 후크결합은 구조상 상하방향으로는 완전히 고정되지 못하기 때문에 상하방향으로는 유동이 발생하게 된다. 따라서 부품들 사이에 유동이 발생하고 이러한 유동이 반복되면 부품들의 사이에 틈새가 발생한다.

결국 이러한 종래의 체결방식들은 부품들의 사이에 상하좌우의 모든 방향으로의 규제가 충분히 충족되지 못하고 부품들 사이의 결합강도가 충분하지 못하여 시간이 지나면서 반복적인 외력이 가해지면 부품들의 사이에 유동이나 벌어짐이 발생하는 문제가 있다.

보스를 이용한 부품의 체결구조에 관한 종래기술로는 한국등록특허 제0907038호인 "자동차용 내장부품 및 그 융착방법"이 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 체결되는 부품들의 사이에 발포체를 형성하여 견고한 결합력을 발생시켜서 부품들의 사이에 상하좌우방향으로 충분한 규제(구속)를 가능하게 하여 부품들 간의 유동이나 틈새의 발생을 최소화할 수 있는 부품간 체결구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 본 발명의 과제는 일측에 둘출형성된 보스를 가지는 제1부품과, 상기 제1부품의 상기 보스가 삽입되는 홈을 구비한 보스홈부를 가지는 제2부품으로 구성되며, 상기 제1부품의 상기 보스가 상기 제2부품의 상기 보스홈부의 상기 홈에 결합되고, 상기 보스와 상기 홈의 사이에는 발포체가 형성된 것을 특징으로 하는 부품간 체결구조에 의해 달성된다.

여기서, 상기 제1부품의 상기 보스에는 발포제로서 물이 포함된 수지용액이 도포되고, 상기 제2부품의 상기 보스홈부의 상기 홈에는 프리폴리머용액이 도포된 다.

또한 상기 프리폴리머용액은 상기 홈의 내측면에 도포되는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 과제는 제1부품의 보스에 수지용액을 도포하는 단계와, 제2부품의 보스홈부의 홈에 프리폴리머용액을 도포하는 단계 및 상기 제1부품의 상기 보스를 상기 제2부품의 상기 보스홈부의 상기 홈에 삽입하는 단계를 포함하는 부품간 체결방법에 의해서도 달성된다.

본 발명에 따른 부품간 체결구조에 의하면 발포되어 형성된 발포체에 의해 보스가 보스홈부에 견고히 결합되므로 보스와 보스홈부를 기준으로 전후방향은 물론이고 상하좌우방향으로도 확실한 구속이 이루어진다. 따라서 보스와 보스홈부의 체결부분은 어떤 방향으로 외력이 작용하더라도 모든 방향에서 확실한 구속이 이루어지므로 체결된 부품들의 사이에 틈새가 벌어지거나 유동이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 부품간 체결구조가 적용될 수 있는 하나의 예에 해당하는 암레스트와 풀핸들의 결합부분을 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학발포제를 이용한 보스를 갖는 부품간 체결구조를 도시한 단면도이고,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학발포제를 이용한 보스를 갖는 부품간 체결구조를 형성하는 공정을 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학발포제를 이용한 보스를 갖는 부품간 체결구조에서 화학발포제가 발포된 상태를 도시한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학발포제를 이용한 보스를 갖는 부품간 체결구조의 보스의 형태를 도시한 사시도이고,
도 6은 도 5에 도시된 보스를 사용한 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학발포제를 이용한 보스를 갖는 부품간 체결구조를 도시한 단면도이고,
도 7은 종래의 억지끼움방식(a) 및 후크체결방식(b)에 의한 부품간 체결구조를 도시한 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학발포제를 이용한 부품간 체결구조의 구성에 대하여 상세히 설명한다. 기재의 간소를 위해 동일한 기능을 하는 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 사용한다.

도 1은 종래의 암레스트와 풀핸들의 결합부분을 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 도어에서 도어를 열기 위해 사용자가 붙잡게 되는 풀핸들 코어(3)와 메인트림(1)의 위쪽에 형성된 암레스트 코어(2)는 상호간에 체결되는 구조를 갖는다.

도 1에서 보여지듯이, 암레스트 코어(2)와 풀핸들 코어(3)를 상호간에 결합시키는데 있어서 암레스트 코어(2)와 풀핸들 코어(3)의 형상 및 구조상 스크류체결이나 보스융착의 결합구조를 적용하기가 어렵다.

따라서 암레스트 코어(2)의 내측으로 간격유지날개(11)를 갖는 보스(10)를 형성하고 풀핸들 코어(3)의 코어에는 내측으로 암레스트 코어(2)의 보스(10)가 삽입되는 홈(21)을 구비한 보스홈부(20)를 형성하여 보스(10)와 보스홈부(20)의 억지끼움에 의해 결합이 이루어지는 구조를 사용해왔다.

그러나 이러한 종래의 보스(10)와 보스홈부(20)의 억지끼움결합은 보스(10)가 보스홈부(20)에 일정 깊이 진입하면 꽉 끼워져서 더 이상 진입하지 못하기 때문에 보스(10)가 삽입되는 방향으로는 구속이 이루어질 수 있다. 그러나 보스(10)를 보스홈부(20)로부터 잡아빼는 방향으로는 이탈을 저지하는 별도의 구속수단이 없기 때문에 구속이 이루어지지 않는다. 따라서 장시간 사용을 하다보면 보스(10)와 보스홈부(20)의 결합이 헐거워지고 그 결과 암레스트 코어(2)와 풀핸들 코어(3)가 접하는 영역의 틈새가 점점 크게 벌어지게 된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학발포제를 이용한 보스를 갖는 부품의 체결구조가 적용된 부품들의 보스와 보스홈부의 결합상태를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학발포제를 이용한 보스를 갖는 부품의 체결구조를 형성하는 공정을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화학발포제를 이용한 보스를 갖는 부품의 체결구조에서 화학발포제가 발포된 상태를 도시한 단면도이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부품간 체결구조는 암레스트 코어(2)에 형성된 보스(10)와 풀핸들 코어(3)에 형성된 보스홈부(20)의 결합에 있어서 화학발포제가 개입되어 보스홈부(20)에 대한 보스(10)의 삽입 후 발포체(50)가 형성되어 암레스트 코어(2)와 풀핸들 코어(3)의 사이에 견고한 고정력을 발휘하게 한 것이다.

암레스트 코어(2)에 형성된 보스(10)는 내부에 빈 공간인 홈(12)이 형성된 중공구조로 형성되며 보스(10)의 외측 둘레에는 간격유지날개(11)가 형성된다. 암레스트 코어(2)의 보스(10)의 끝부분 둘레에는 수지용액(30)이 도포되어 있다.

수지용액(30)은 분자량 2,000의 폴리에테르디아민 42~ 60wt%와, 분자량 5,000의 폴리에테르트리아민 10~17wt%와, 가교제로 사용되며 에틸렌 디아민 베이스 폴리에테르 폴리올(Ethylene diamine base polyether polyol)을 혼합하여 얻어진 폴리 아민 혼합물 4~6wt%와, 실리콘 정포제 3~4wt%와, 3급아민 0.5~1.5wt%와, 경화 촉매인 N-하이드록시-알킬 4급 암모늄 카르복실레이트 0.5~1.5wt%와, 발포제로서 발포체(50)의 밀도를 조절하는 물 0.3~2wt%를 반응조에 차례로 투입하여 200~300rpm의 속도를 유지하며 마지막 원료까지 첨가 한 후 약 20~30분간 교반함으로써 제조한다. 3급아민(Tertiary amine)은 비스 디메틸아미노 에틸 에테르(Bis-dimethylamino ethyl ether) 70wt%와, 디프로필렌 글리콜(Dipropylene Glycol) 30wt%로 구성된 촉매로서 이소시아네이트와 물과의 반응을 촉진시켜 주는 역할을 한다. 발포제로서 사용되는 물은 발포비율에 핵심적인 역할을 하는데 물의 비율이 많을수록 발포비율이 커진다. 본 발명에서는 과도한 발포가 발생하면 보스(10)가 보스홈부(20)로부터 체결방향과 반대방향으로 밀려날 수 있으므로 발포비율은 수십배를 넘지 않아야 하므로 물의 포함비율은 0.3~2wt%의 범위에 있는 것이 바람직하다.

풀핸들 코어(3)에 형성된 보스홈부(20)는 내측으로 암레스트 코어(2)의 보스(10)가 삽입될 수 있는 홈(21)이 형성되어 있다. 풀핸들 코어(3)의 보스홈부(20)의 홈(21)의 내측면에는 프리폴리머용액(40)이 도포되어 있다.

프리폴리머용액(40)은 28~34% NCO 메틸렌 디이소시아네이트 100wt%로 이루어진 것으로서, 메틸렌 디이소시아네이트는 전체 경도와 내후성, 신장율 등 물성을 좌우하는 경화제 재료로 N=C=O결합을 사용한 것이다.

본 발명에 따른 부품간 체결구조를 형성하는 방법은 다음과 같다.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 암레스트 코어(2)의 보스(10)에는 수지용액(30)이 도포되어 있고, 풀핸들 코어(3)의 보스홈부(20)의 홈(21)의 내측면에 프리폴리머용액(40)이 도포되어 있다.

도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 수지용액(30)이 도포된 암레스트 코어(2)의 보스(10)를 프리폴리머용액(40)이 도포된 풀핸들 코어(3)의 보스홈부(20)에 삽입하면, 보스(10)의 둘레에 도포된 수지용액(30)이 보스홈부(20)의 내측에 도포된 프리폴리머용액(40)과 접촉하게 된다.

수지용액(30)과 프리폴리머용액(40)이 서로 접촉하면 상온에서의 수발포 화학반응에 의해 발포가 이루어진다.

보스홈부(20)의 내측에서 수지용액(30)과 프리폴리머용액(40)이 서로 접촉하여 발포가 시작되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 보스홈부(20)의 홈(21)의 내측면과 보스(10)의 외측면의 사이의 미세한 틈새에서도 프리폴리머용액(40)과 수지용액(30)이 접촉하면서 화학적 발포를 하면서 발포체(50)를 형성하며, 팽창된 발포체(50)는 보스홈부(20)의 홈(21)의 내측면과 보스(10)의 외측면의 사이의 틈새를 거의 완전히 메워서 결과적으로는 보스(10)가 보스홈부(20)의 홈(21)에 완전히 밀착되는 것과 같은 결과를 가져온다. 즉 발포체(50)에 의해 보스(10)를 보스홈부(20)의 홈(21)에 완전히 고정시키는 역할을 하는 것이다.

일정 시간이 지나서 발포제가 완전히 경화되면 보스(10)와 보스홈부(20)가 경화된 발포제에 의해 서로 강하게 결합되는 것이다.

따라서 보스(10)의 외측면과 보스홈부(20)의 홈(21)의 내측면의 사이에서 팽창된 발포체(50)가 경화되면서 발포체(50)가 보스(10)와 보스홈부(20)의 사이에 꽉 끼워지면서 형성되는 결합력에 의해 보스(10)와 보스홈부(20)의 사이에서의 결합강도가 현저히 향상되는 것이다.

이렇게 본 발명에 따른 부품간 체결구조는 보스(10)와 보스홈부(20)의 상호관계에 있어서도 발포체(50)에 의해 보스(10)와 보스홈부(20)가 완전히 고정되므로 보스(10)와 보스홈부(20)를 기준으로 전후방향은 물론이고 상하좌우방향으로도 확실한 구속이 이루어진다. 따라서 보스(10)와 보스홈부(20)의 결합구조에 있어서 어떤 방향으로 외력이 작용하더라도 모든 방향에서 확실한 구속이 이루어지고 있기 때문에 틈새가 벌어지거나 유동이 발생하지 않게 된다.

본 발명에 따른 부품간 체결구조는 화학적으로 발포하는 발포제(프리폴리머 및 수지용액을 의미함)를 사용하기 때문에 보스(10)와 보스홈부(20)의 삽입이 이루어지기 이전에는 발포제가 발포하지 않으므로, 보스(10)를 보스홈부(20)에 삽입하는데 시간에 쫓기지 않으며 따라서 작업의 시간적 제한조건이 완화되는 장점이 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학발포제를 이용한 보스를 갖는 부품간 체결구조의 보스의 형태를 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 보스를 사용한 본 발명의 다른 실시예에 따른 화학발포제를 이용한 보스를 갖는 부품간 체결구조를 도시한 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 부품간 체결구조에 사용되는 보스(110)는 암레스트 코어(2)의 내측면에 간격유지날개(111)를 구비한 상태로 형성되며 보스(110)의 단부의 외측둘레에는 도포된 수지용액(30)을 유지할 수 있는 용액유지홈(112)들이 형성되어 있다. 따라서 보스(10)의 단부에 도포된 수지용액(30)은 용액유지홈(112)에 의해 보스(110)에 더욱 잘 유지될 수 있다.

보스(110)에 도포된 수지용액(30) 중의 일부는 보스(110)의 용액유지홈(112)의 내측으로 진입하여 용액유지홈(112)에 유지되기 때문에 보스(110)를 보스홈부(20)에 삽입할 때에도 용액유지홈(112)에 채워진 수지용액(30)은 뒤로 밀려나지 않고 제위치를 유지하게 된다. 따라서 보스(110)가 보스홈부(20)의 홈(21)에 결합되었을 때에도 보스홈부(20)의 홈(21)에 도포된 프리폴리머용액(미도시)에 수지용액(30)이 접촉하여 발포체(50)가 형성되는 것을 확실히 보장할 수 있다.

상기 본 발명의 실시예에서는 체결구조가 적용되는 부품들로 암레스트와 풀핸들을 예시하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며 보스와 보스홈부를 구비한 다양한 부품들의 체결에 모두 적용되는 것으로 보아야 한다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

1 메인트림
2 암레스트 코어
3 풀핸들 코어
10 보스
20 보스홈부
30 수지용액
40 프리폴리머용액
50 발포체

Claims (4)

1. 일측에 돌출 형성된 보스를 가지는 제1부품;
   상기 제1부품의 상기 보스가 삽입되는 홈을 구비한 보스홈부를 가지는 제2부품으로 구성되며,
   상기 제1부품의 상기 보스가 상기 제2부품의 상기 보스홈부의 상기 홈에 결합되고,
   상기 보스와 상기 홈의 사이에는 발포체가 형성되어 있으며,
   상기 제1부품의 상기 보스에는 발포제로서 물이 포함된 수지용액이 도포되고,
   상기 제2부품의 상기 보스홈부의 상기 홈에는 프리폴리머용액이 도포된 것을 특징으로 하는 부품간 체결구조.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 프리폴리머용액은 상기 홈의 내측면에 도포된 것을 특징으로 하는 부품간 체결구조.
4. 제1부품의 보스에 수지용액을 도포하는 단계;
   제2부품의 보스홈부의 홈에 프리폴리머용액을 도포하는 단계; 및
   상기 제1부품의 상기 보스를 상기 제2부품의 상기 보스홈부의 상기 홈에 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품간 체결방법.

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