KR101585546B1 - 연속섬유로 이루어진 로드 형태의 프론트 앤드 캐리어 어퍼멤버 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속섬유로 이루어진 로드 형태의 프론트 앤드 캐리어 어퍼멤버 제조방법에 관한 것으로, 사출금형에 인서트된 어퍼멤버를 PP, PA, PE 중에서 선택된 합성수지를 사출하면서 오버몰딩하여 캐리어 본체를 만들어 일체화를 이루게 하는 프론트 앤드 캐리어 어퍼멤버 제조방법에 있어서; 상기 어퍼멤버를 사출금형에 인서트할 때, GMT로 소재인 어퍼멤버의 길이방향으로 보강재 한 쌍을 평행하게 배열하고 어퍼멤버와 함께 사출하여 오버몰딩하되, 상기 보강재는 연속섬유를 열가소성수지에 함침시키는 단계; 연속섬유가 함침된 열가소성수지를 일정 직경을 갖는 막대 형태의 로드로 성형하는 단계; 성형된 다수의 로드를 꼬아 하나의 몸체를 이루는 단계;로 제조되고; 상기 보강재의 길이 일부에는 장착편이 더 구비된 상태에서 함께 오버몰딩되는 것을 특징으로 하는 연속섬유로 이루어진 로드 형태의 프론트 앤드 캐리어 어퍼멤버 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 연속섬유를 열가소성수지와 혼합하여 프리프레그 형태로 제작, 적층함으로써 GMT 대비 2.5배 정도 향상된 인장강도를 확보할 수 있으며, 이를 통해 기존 하이브리드 프론트 앤드 캐리어를 대체할 경우 기존 대비 약 15-20%의 중량절감 효과를 가지면서 강도는 동등 이상을 유지하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

연속섬유로 이루어진 로드 형태의 프론트 앤드 캐리어 어퍼멤버 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING UPPER MEMBER IS COMPOSED OF ROD TYPE CONTINUOUS FIBER REIGNFORCED IN FRONT AND CARRIER}

본 발명은 연속섬유로 이루어진 로드 형태의 프론트 앤드 캐리어 어퍼멤버 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속섬유를 보강재로 한 프론트 앤드 캐리어 설계를 통해 가혹한 환경에서도 충분히 견딜 수 있는 성능을 구현하면서 동시에 경량화도 달성할 수 있도록 한 연속섬유로 이루어진 로드 형태의 프론트 앤드 캐리어 어퍼멤버 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 프론트 앤드 캐리어는 차량의 최앞단에 위치하는 부품으로, 헤드램프, 쿨링모듈, 범퍼시스템 및 후드 등 주요 부품들이 거치 혹은 고정되는 구조물이다.

이와 관련된 선행 기술로는, 등록특허 제0406151호, 등록특허 제0471844호, 등록특허 제0765625호 등 다수가 개시되어 있다.

이러한 프론트 앤드 캐리어는 보통 스틸 구조물을 인서트하여 PA(Polyamide)-GF(Glass Fiber) 소재로 사출성형하는 하이브리드 타입 혹은 GMT와 같은 고강도 복합소재를 이용하여 제작된다.

예컨대, 종래 하이브리드 타입의 프론트 앤드 캐리어는 도 1의 예시와 같이, 스틸 보강재(10)가 인서트된 상태에서 폴리아미드로 오버몰딩하여 구성되며, 둘레를 따라 헤드램프 조립부(12), 쿨링모듈 마운팅부(14), 범퍼 마운팅부(16) 등이 구비되어 이들 부품들이 각각 탑재되는 구조로 이루어져 있다.

그런데, 이와 같은 종래 하이브리드 타입의 프론트 앤드 캐리어는 차가운 상태로 사출성형되기 때문에 스틸과 합성수지 간의 계면분리가 일어나는 단점을 갖는다.

때문에, 구조강도가 약하고, 내구성이 떨어지며, 충돌안정성이 낮다는 한계를 가지고 있다.

특히, 프론트 앤드 캐리어의 상단멤버는 Hood Latch Retention이라는 가혹한 성능이 요구되는데, 이를 위해 기존에는 스틸 보강재(10)를 더 추가하거나 아니면 제품 두께를 높이는 방법으로 해결하고 있었기 때문에 중량증가라는 문제에 봉착해 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 연속섬유를 보강재로 구현하여 가혹조건에서도 충분한 성능을 만족시키면서 동시에 경량화도 달성할 수 있는 새로운 개념의 연속섬유로 이루어진 로드 형태의 프론트 앤드 캐리어 어퍼멤버 제조방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 사출금형에 인서트된 어퍼멤버를 PP, PA, PE 중에서 선택된 합성수지를 사출하면서 오버몰딩하여 캐리어 본체를 만들어 일체화를 이루게 하는 프론트 앤드 캐리어 어퍼멤버 제조방법에 있어서; 상기 어퍼멤버를 사출금형에 인서트할 때, GMT로 소재인 어퍼멤버의 길이방향으로 보강재 한 쌍을 평행하게 배열하고 어퍼멤버와 함께 사출하여 오버몰딩하되, 상기 보강재는 연속섬유를 열가소성수지에 함침시키는 단계; 연속섬유가 함침된 열가소성수지를 일정 직경을 갖는 막대 형태의 로드로 성형하는 단계; 성형된 다수의 로드를 꼬아 하나의 몸체를 이루는 단계;로 제조되고; 상기 보강재의 길이 일부에는 장착편이 더 구비된 상태에서 함께 오버몰딩되는 것을 특징으로 하는 연속섬유로 이루어진 로드 형태의 프론트 앤드 캐리어 어퍼멤버 제조방법을 제공한다.

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본 발명에 따르면, 연속섬유를 열가소성수지와 혼합하여 프리프레그 형태로 제작, 적층함으로써 GMT 대비 3-5배 정도 향상된 인장강도를 확보할 수 있으며, 이를 통해 기존 하이브리드 프론트 앤드 캐리어를 대체할 경우 기존 대비 약 15-20%의 중량절감 효과를 가지면서 강도는 동등 이상을 유지하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래 하이브리드형 프론트 앤드 캐리어의 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 어퍼멤버가 적용된 프론트 앤드 캐리어의 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 연속섬유로 이루어진 로드 형태의 프론트 앤드 캐리어 어퍼멤버는 어퍼멤버(Upper Member)(100)와, 상기 어퍼멤버(100)를 제외한 캐리어 본체(200)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 어퍼멤버(100)는 가혹조건에서도 충분히 견딜 수 있는 강도를 가져야 하기 때문에 별도 구성되며, 사출금형에 인서트하여 캐리어 본체(200)를 구성하는 합성수지, 이를 테면 PP, PA, PE와 같은 소재를 통해 사출 오버몰딩되는 기법으로 제조된다.

그리고, 상기 캐리어 본체(200)는 대략 '∪' 형상을 갖는데, 한 쌍의 사이드멤버(210)와, 이들 사이드멤버(210)의 하단을 서로 연결하는 로워멤버(Lower Member)(220)로 이루어진다.

아울러, 이들 사이드멤버(210), 로워멤버(220)에는 헤드램프를 장착하기 위한 헤드램프조립부, 쿨링모듈을 장착하기 위한 쿨링모듈조립부, 범퍼를 장착하기 위한 범퍼마운팅부 등이 기존과 동일하게 구성되지만, 본 발명에서는 설명의 편의상 생략하였다.

본 발명은 특히, 어퍼멤버(100)의 경우, 가혹조건에서 견딜 수 있어야 한다는 특성 때문에 특수 가공되는데, 이를 테면 연속섬유를 열가소성수지에 함침시킨 다음 일정 직경을 갖는 막대 형태의 로드로 만들고, 이를 여러개 꼬아 막대형태의 보강재(R)를 구현한 후 상기 어퍼멤버(100)의 사출금형 인서트 성형시 함께 투입하여 도 2와 같은 형태의 보강구조를 갖추도록 구성할 수 있다.

즉, 상기 보강재(R)는 GMT를 성형하는 오븐에서 같이 성형되기 때문에 기존 GMT 가공 설비를 그대로 사용할 수 있는 잇점이 있다.

특히, 상기 보강재(R)는 도시된 예와 같이, 한 쌍이 평행하게 배열되어 둘 사이에 공간을 갖는 형태로 어퍼멤버(100)를 구성할 수 있으며, 양단은 각각 캐리어 본체(200), 즉 사이드멤버(210)의 상단에서 서로 접합되는 형태로 성형됨으로써 어퍼멤버(100)를 구성하게 된다.

이때, 접합구조는 앞서 설명한 바와 같이, 오븐에서 캐리어 본체(200)를 구성하는 재료와 함께 투입되어 동시 성형되기 때문에 접합상 문제는 없다.

다만, 어퍼멤버(100)의 경우 보강재(R) 사이가 비어 있기 때문에 만약, 부품 장착부를 구성해야할 필요가 있다면 원하는 부위에 도시와 같은 장착편(110)은 보강재(R) 성형시 함께 성형하도록 하면 쉽게 구현가능하다.

더구나, 상술한 로드 구조, 즉 보강재(R)를 한 쌍으로 평행하게 배열하는 구조는 내부에 공간이 많아 수지의 흐름성이 좋기 때문에 오븐에서의 성형성이 매우 우수하다.

그리고, 성형방식은 앞서 설명하였지만, 보강재(R)가 구성되면 사출금형에 인서트한 상태에서 캐리어 본체(200)를 구성하는 재료인 PP, PA, PE 등의 합성수지를 사출하여 오버몰딩시킴으로써 도 2의 도시와 같은 형태로 프론트 앤드 캐리어를 구현할 수 있게 된다.

또한, 상기 보강재(R)를 만들기 위한 연속섬유는 유리섬유, 아라미드섬유, 카본섬유, 천연섬유, Fabri류 등 여러 종류의 것이 사용될 수 있는 바, 이는 원하는 물성에 맞춰 선택 사용할 수 있다.

뿐만 아니라, 합성수지의 경우에도 상술한 예로 한정될 필요는 없으며, 다양한 재료 사용이 가능하다.

이렇게 구성하게 되면, 실험결과 기존 대비 약 15-25%의 경량화를 달성할 수 있음을 확인하였고, 강도는 기존과 동등 수준 이상이었다.

뿐만 아니라, 어퍼멤버(100)의 경우, 가혹조건을 충분히 견디는 것으로 확인되었다.

또한, 상기 보강재(R)는 상기 어퍼멤버(100) 뿐만 아니라, 캐리어 본체(200), 특히 로워멤버(220)에도 동일한 구조와 배열 방식으로 내장될 수 있음은 물론이다.

이에 따라, 본 발명의 방식으로 구현된 프론트 앤드 캐리어기 기존 하이브리드 프론트 앤드 캐리어를 충분히 대체할 수 있을 것으로 예측된다.

100: 어퍼멤버 200: 캐리어 본체
R: 보강재

Claims (4)

1. 사출금형에 인서트된 어퍼멤버를 PP, PA, PE 중에서 선택된 합성수지를 사출하면서 오버몰딩하여 캐리어 본체를 만들어 일체화를 이루게 하는 프론트 앤드 캐리어 어퍼멤버 제조방법에 있어서;
   상기 어퍼멤버를 사출금형에 인서트할 때, GMT로 소재인 어퍼멤버의 길이방향으로 보강재 한 쌍을 평행하게 배열하고 어퍼멤버와 함께 사출하여 오버몰딩하되,
   상기 보강재는 연속섬유를 열가소성수지에 함침시키는 단계;
   연속섬유가 함침된 열가소성수지를 일정 직경을 갖는 막대 형태의 로드로 성형하는 단계;
   성형된 다수의 로드를 꼬아 하나의 몸체를 이루는 단계;로 제조되고;
   상기 보강재의 길이 일부에는 장착편이 더 구비된 상태에서 함께 오버몰딩되는 것을 특징으로 하는 연속섬유로 이루어진 로드 형태의 프론트 앤드 캐리어 어퍼멤버 제조방법.
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