KR101602317B1 - 스틸 인서트 플라스틱 시트백 프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스틸 인서트 플라스틱 시트백 프레임에 관한 것으로, 프레임본체, 상기 프레임본체의 둘레를 따라 형성된 채널, 상기 프레임본체의 일측면에 돌출된 다수의 리브를 포함하는 차량용 시트백 프레임에 있어서; 상기 프레임본체와 대응되는 형상의 스틸보강대를 구비하되, 상기 스틸보강대는 다수의 수지흐름구멍 및 채널흐름구멍이 형성된 판상으로 구성되어 상기 프레임본체 위에 재치된 상태에서 가압 성형되어 상기 프레임본체와 일체를 이룬 것을 특징으로 하는 스틸 인서트 플라스틱 시트백 프레임을 제공한다.
본 발명에 따르면, 시트백 프레임 제조시 수지 흐름성을 용이하게 하는 구조를 스틸보강대 설계에 부여함으로써 보다 넓은 면적에 걸쳐 강도 보강이 가능하고, 강성을 높일 수 있어 고객 요구사항을 모두 충족시키는 효과를 얻을 수 있다.

Description

스틸 인서트 플라스틱 시트백 프레임{STEEL INSERT PLASTIC SEAT BACK FRAME}

본 발명은 스틸 인서트 플라스틱 시트백 프레임에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스틸을 보강재로 활용하는 GMT 소재의 시트백 프레임에서 스틸 인서트 후 성형시 수지 흐름성을 좋게 하여 강도를 보강하도록 개선된 스틸 인서트 플라스틱 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, 시트백 프레임(10) 상에 리브(Rib)(12) 또는 채널(Channel)(14)을 형성하고 있다.

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

즉, 시트백 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 시트백 프레임의 경우에는 감성품질까지 포함하는 개념이다.

이를 테면, 탑승자가 착좌시, 시트의 폴딩 다운시, 암레스트를 눌렀을 때에 시트백 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 시트백 프레임의 중량을 줄이면서 강도와 강성을 모두 향상시킴으로써 정적 혹은 동적 충격에너지를 흡수하여 차량의 안전 기능을 확보하려는 노력들이 경주된 바 있다.

이를 테면, 시트백 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.

하지만, 이들은 구조 및 제조공정이 복잡하여 비용과 시간이 많이 걸리고, 경제성 측면에서도 불리하다.

이에, 보다 더 간단한 구조를 가지면서 강도를 보강할 수 있는 구조로 도 2의 예시와 같이, 스틸보강대(20)를 인서트 성형하거나 혹은 스틸보강대(20)를 볼트나 나사로 조여 고정하는 형태로 국부적인 강도 보강이 이루어진 경우도 있다.

이 중에서, 특히 스틸보강대(20)를 인서트 성형하여 보강 구조를 이룰 때 시프백 프레임(10)을 구성하는 유리섬유 강화 열가소성수지, 즉 GMT나 혹은 LFT의 특성상 설계자유도가 제약받고, 또 수지 흐름성이 떨어져 미성형이 발생되는 문제가 있기 때문에 스틸보강대(20)를 최대한 얇게 하여 중량이 크게 증가되지 않는 범위내에서 보강하고 싶어도 상술한 미성형의 문제 때문에 대면적에 걸쳐 보강할 수 없다는 한계를 가지고 있다.

때문에, 도 2의 예시와 같이 스틸보강대(20)를 국부적으로 밖에 보강할 수 없는 것이 현실이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 유리섬유가 보강된 열가소성수지를 이용하여 시트백 프레임을 제조할 때 강도 및 강성을 높이기 위해 스틸보강대를 인서트 성형하되, 수지의 흐름성을 좋게 하여 중량을 크게 증가시키지 않게 얇은 두께를 갖는 스틸보강대를 대면적에 걸쳐 인서트 성형하더라도 미성형이 발생하지 않아 강도와 강성 품질 모두를 향상시킬 수 있는 스틸 인서트 플라스틱 시트백 프레임을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 프레임본체, 상기 프레임본체의 둘레를 따라 형성된 채널, 상기 프레임본체의 일측면에 돌출된 다수의 리브를 포함하는 차량용 시트백 프레임에 있어서; 상기 프레임본체와 대응되는 형상의 스틸보강대를 구비하되, 상기 스틸보강대는 다수의 수지흐름구멍 및 채널흐름구멍이 형성된 판상으로 구성되어 상기 프레임본체 위에 재치된 상태에서 가압 성형되어 상기 프레임본체와 일체를 이룬 것을 특징으로 하는 스틸 인서트 플라스틱 시트백 프레임을 제공한다.

이때, 상기 스틸보강대에는 상기 프레임본체에 형성될 다수의 리브들이 교차하는 부위에 십자형 트임이 더 형성된 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 프레임본체는 유리섬유, 아라미드섬유, 탄소섬유, 천연섬유 중 어느 하나 또는 둘 이상의 보강섬유가 열가소성수지에 첨가 보강된 섬유강화 열가소성수지로 성형된 것에도 그 특징이 있다.

아울러, 상기 열가소성수지는 PP, PA, PE 중 어느 하나인 것에도 그 특징이 있다.

그리고, 상기 보강섬유는 단섬유 또는 장섬유이고, 상기 단섬유 또는 장섬유가 임의의 방향 또는 일방향으로 배열되게 첨가 보강된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 시트백 프레임 제조시 수지 흐름성을 용이하게 하는 구조를 스틸보강대 설계에 부여함으로써 보다 넓은 면적에 걸쳐 강도 보강이 가능하고, 강성을 높일 수 있어 고객 요구사항을 모두 충족시키는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래 시트백 프레임의 예시도이다.
도 2는 종래 시트백 프레임의 다른 예를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 스틸 인서트 플라스틱 시트백 프레임의 일 예를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 스틸 인서트 플라스틱 시트백 프레임의 다른 예를 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 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스틸 인서트 플라스틱 시트백 프레임은 프레임본체(100) 및 상기 프레임본체(100)에 대면적으로 보강된 스틸보강대(200)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 스틸보강대(200)는 프레임본체(100)를 거의 전체면에 걸쳐 보강할 수 있도록 금형 상에서 인서트 성형되되, 두께를 얇게 하여 전체적으로 중량은 크게 증가하지 않는 범위 내에서 보강된다.

이때, 상기 프레임본체(100)는 기존과 같이 유리섬유가 강화된 열가소성수지, 이를 테면 GMT 또는 LFT로 이루어질 수 있다.

이 경우, 상기 열가소성수지를 강화하는 유리섬유는 반드시 유리섬유를 사용해야 하는 것은 아니며, 아라미드섬유, 카본섬유 또는 천연섬유 중 어느 하나가 사용될 수 있다.

또한, 상기 유리섬유 등의 보강섬유는 단섬유 혹은 단섬유 형태로 보강되며, 방향성을 갖거나 혹은 방향성을 갖지 않는 경우 모두를 포함한다.

뿐만 아니라, 상기 보강섬유(유리섬유, 아라미드섬유, 카본섬유 등)가 보강되는 열가소성수지의 경우에도 폴리프로필렌수지 뿐만 아니라, PA, PE가 될 수 있다,

아울러, 상기 프레임본체(100)에는 채널(110)을 포함하며, 상기 스틸보강대(200)도 상기 채널(110)에 대응되는 채널대응부(210)가 형성된다.

특히, 상기 스틸보강대(200)에는 면 전체에 걸쳐 다수의 수지흐름구멍(220)이 타공되어 형성된다.

이때, 상기 수지흐름구멍(220)은 사각형상이 바람직하나 이에 국한되지 않고, 원형, 별모양, 달모양 등 다양한 형상이 될 수 있다.

이 경우, 상기 수지흐름구멍(220)의 위치와 배열은 상기 프레임본체(100)에 형성될 리브(Rib, 도 1의 '12' 참조)의 위치와 배열을 고려하여 설계되어야 한다.

뿐만 아니라, 상기 채널대응부(210)에도 간격을 두고 다수의 채널흐름구멍(230)이 형성되어 채널(110)과 대응접촉된 상태에서 가압 성형될 때 이 부분을 통한 수지 흐름성도 원활하게 하여 미성형이 발생하지 않도록 하여야 한다.

한편, 도 4의 예시와 같이, 다수의 리브(Rib)가 교차하는 부분에서는 수지흐름이 더욱 둔화될 수 있으므로, 이들 리브의 교차 부위에는 수지흐름성을 더욱 높일 수 있도록 십자형 트임(240)을 더 형성함이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명은 스틸보강대(200)를 얇게 하여 중량 증대는 크지 않으면서 프레임본체(100)의 거의 전체면에 걸쳐 보강구조를 이룰 수 있도록 스틸보강대(200) 상에 다수의 수지흐름구멍(220) 및 채널흐름구멍(230) 또는 십자형 트임(240)을 형성함으로써 금형에 프레임본체(100) 성형을 위한 섬유강화 열가소성수지로된 시트를 올려 놓고, 그 위에 상술한 스틸보강대(200)를 재치하는 형태로 인서트 한 상태에서 가압 성형하여 완벽히 일체를 이룬 차량용 시트백 프레임을 구현할 수 있다.

이렇게 성형하게 되면 프레임본체(200) 전체의 강도 및 강성이 보강되어 고객 불만히 현저히 줄어 들고, 성형하기도 편리한 장점이 있다.

100: 프레임본체 200: 스틸보강대

Claims (5)

1. 프레임본체, 상기 프레임본체의 둘레를 따라 형성된 채널, 상기 프레임본체의 일측면에 돌출된 다수의 리브를 포함하는 차량용 시트백 프레임에 있어서;
   상기 프레임본체와 대응되는 형상의 스틸보강대를 구비하되,
   상기 스틸보강대는 다수의 수지흐름구멍 및 채널흐름구멍이 형성된 판상으로 구성되어 상기 프레임본체 위에 재치된 상태에서 가압 성형되어 상기 프레임본체와 일체를 이룬 것을 특징으로 하는 스틸 인서트 플라스틱 시트백 프레임.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 스틸보강대에는 상기 프레임본체에 형성될 다수의 리브들이 교차하는 부위에 십자형 트임이 더 형성된 것을 특징으로 하는 스틸 인서트 플라스틱 시트백 프레임.
   
3. 청구항 1에 있어서;
   상기 프레임본체는 유리섬유, 아라미드섬유, 탄소섬유, 천연섬유 중 어느 하나 또는 둘 이상의 보강섬유가 열가소성수지에 첨가 보강된 섬유강화 열가소성수지로 성형된 것을 특징으로 하는 스틸 인서트 플라스틱 시트백 프레임.
   
4. 청구항 3에 있어서;
   상기 열가소성수지는 PP, PA, PE 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 스틸 인서트 플라스틱 시트백 프레임.
   
5. 청구항 3에 있어서;
   상기 보강섬유는 단섬유 또는 장섬유이고, 상기 단섬유 또는 장섬유가 임의의 방향 또는 일방향으로 배열되게 첨가 보강된 것을 특징으로 하는 스틸 인서트 플라스틱 시트백 프레임.

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