KR101724956B1 - 차량용 사이드 스텝의 제조방법 - Google Patents

차량용 사이드 스텝의 제조방법 Download PDF

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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 사이드 스텝의 제조방법에 관한 것으로, 사이드 스텝에서 차체와 결합되는 브라켓(112) 및 승객의 하중을 지지하는 인서트본체(110)가 연속섬유복합소재를 사용해서 인서트 사출로 일체로 제작되고, 브라켓(112)이 결합된 인서트본체(110)의 전체에 사출레진(120)이 인서트 사출로 결합되어서 사이드 스텝의 메인프레임(100)을 형성하도록 된 것이다.

Description

차량용 사이드 스텝의 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR VEHICLE SIDE STEP}
본 발명은 차량용 사이드 스텝의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디자인 자유도를 높이고 경량화 및 원가 절감이 가능하며, 우수한 기계적 물성을 가지는 차량용 사이드 스텝의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 사이드 스텝은 차체가 높은 승합차의 좌, 우측 각각의 도어 하단부에 장착되어 있어서, 이를 밟고서 승하차를 편리하게 할 수 있다. 즉, RV(RecreationalVehicle), SUV(Sports Utility Vehicle) 등의 경우 실내 플로어가 일반 승용차량보다 높기 때문에 어린이나 노약자 등은 탑승에 다소 불편하게 된다. 따라서 차량에는 차체 측면의 하부에 사이드 스텝을 설치하여 탑승이 용이하도록 하고 있다.
차량용 사이드스텝은 길이가 긴 대형부품으로 주로 열가소성수지와 알루미늄 및 스틸을 이용해서 제작되고 있다. 즉 승하차시 승객의 하중을 지지하는 부품은 알루미늄으로 압출 성형되고, 외관을 커버링하는 부품들은 열가소성 엘라스토머가 사출공법으로 제작되며, 차체와 사이드스텝을 연결하는 다수의 브라켓은 SPCC(냉간압연 강판)로 프레스 성형되고 있다.
현재 개발되고 있는 차량은 중량을 줄임으로써 연비향상을 도모하는 것이 주요 과제 중 하나이지만, 편의부품으로 사용되는 사이드 스텝은 주요 부품이 알루미늄 또는 스틸로 제작됨에 따라 중량이 많이 나가고 연비를 악화시키는 단점이 있으며, 특히 디자인 자유도가 떨어지고, 부품수가 많아서 제작비 상승의 원인이 되는 단점이 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
대한민국등록특허공보 10-1179016호
이에 본 발명은 전술한 단점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 사이드 스텝의 주요부품을 연속섬유복합소재를 적용한 인서트 사출로 하여 일체로 제작함으로써, 디자인 자유도를 높이고, 경량화 및 원가 절감이 가능하며, 우수한 기계적 물성과 구조 강성을 구비하도록 함으로써 상품성 향상을 도모할 수 있는 차량용 사이드 스텝의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 사이드 스텝의 제조방법은, 차체와 결합되는 한 개 이상의 브라켓 및 브라켓과 일체로 결합된 인서트본체를 연속섬유복합소재(CFT)를 이용해서 사출 성형으로 제작하는 단계; 상기 브라켓이 결합된 인서트본체의 전체에 사출레진을 인서트 사출해서 메인프레임을 제작하는 단계; 및 상기 메인프레임에 스텝커버와 스텝플레이트를 조립해서 사이드 스텝의 제작을 완료하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 브라켓은 연속섬유복합소재의 원단을 소정 온도로 1차 가열한 후 가열된 원단을 적어도 2개 이상을 적층시키고; 적층된 원단을 다시 소정 온도로 2차 가열한 후 성형하여 제작되는 것을 특징으로 한다.
상기 한 개 이상의 브라켓을 소정 간격 이격되게 금형에 배치시키고 연속섬유복합소재를 사출 성형해서 브라켓과 일체로 결합된 인서트본체를 제작하는 것을 특징으로 한다.
상기 브라켓과 인서트본체는 사출 성형시의 고온에 의해 소재표면 간 접착으로 일체로 결합될 수 있도록 재질이 동일한 것을 특징으로 한다.
상기 인서트본체에 사출레진의 인서트 사출시 인서트본체의 전후방향 양단으로 서포트사출레진이 일체로 성형되는 것을 특징으로 한다.
상기 메인프레임에 스텝커버를 안착시키고, 스텝커버에 스텝플레이트를 안착시킨 다음, 스텝플레이트에 일체로 구비된 체결수단을 이용해서 메인프레임과 스텝커버 및 스텝플레이트가 일체화되게 조립되는 것을 특징으로 한다.
상기 인서트본체는 폴리프로필렌(PP) 30~50 중량%, 글라스 파이버(GF) 50~70 중량%로 조성된 것을 특징으로 한다.
상기 인서트본체는 폴리프로필렌(PP) 40 중량% 및 글라스 파이버(GF) 60 중량%로 조성된 것을 특징으로 한다.
상기 인서트본체는 강성 보강을 위하여 홈부와 돌기부가 연속적으로 이어진 부위가 구비되도록 제작된 것을 특징으로 한다.
상기 사출레진은 폴리프로필렌(PP) 50~70 중량%, 롱 글라스 파이버(LGF) 30~50 중량%로 조성된 것을 특징으로 한다.
상기 사출레진은 폴리프로필렌(PP) 60 중량% 및 롱 글라스 파이버(LGF) 40 중량%로 조성된 것을 특징으로 한다.
상기 메인프레임의 강성을 보강하기 위해 메인프레임에는 사출레진의 인서트 사출시 길이 방향을 따라 일정 간격으로 리브가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 사이드 스텝의 제조방법에 의하면, 사이드 스텝에서 차체와 결합되는 브라켓 및 승객의 하중을 지지하는 인서트본체가 연속섬유복합소재를 사용해서 인서트 사출로 일체로 제작되고, 브라켓이 결합된 인서트본체의 전체에 사출레진이 인서트 사출로 결합되어서 사이드 스텝의 메인프레임을 형성하게 됨으로써, 구조 강성의 향상과 충돌 성능 향상 및 경량화와 원가를 절감할 수 있으며, 디자인의 자유도를 높일 수 있고, 특히 메인프레임에 스텝플레이트 및 스텝커버가 조립된 전체 어셈블리의 구조 강성을 크게 향상시킬 수 있게 됨으로써 우수한 기계적 물성 및 이를 통한 상품성 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1 본 발명에 따라 메인프레임을 구성하는 인서트본체와 브라켓의 사시도,
도 2는 본 발명에 따라 인서트본체에 사출레진이 결합된 메인프레임의 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 사이드 스텝의 분리 사시도,
도 4는 도 3의 A-A선의 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 메인프레임과 스텝커버 및 커버플레이트가 체결수단을 매개로 조립된 상태를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 차량용 사이드 스텝의 제조방법에 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 차량용 사이드 스텝의 제조방법에 대해 살펴보기로 한다.
도 1 본 발명에 따라 메인프레임을 구성하는 인서트본체와 브라켓의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따라 인서트본체에 사출레진이 결합된 메인프레임의 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 차량용 사이드 스텝의 분리 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A선의 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 메인프레임과 스텝커버 및 커버플레이트가 체결수단을 매개로 조립된 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 차량용 사이드 스텝의 제조방법에 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명에 따른 차량용 사이드 스텝은 승객의 승하차시 편의를 도모하기 위해 차량의 측면부 하단에 부착되어 보조 발판 역할을 하는 부품으로서, 사출 성형되는 메인프레임(100)과, 상기 메인프레임(100)에 조립되는 스텝커버(200) 및 스텝플레이트(300)로 크게 구성된다.
상기 메인프레임(100)은 연속섬유복합소재(CFT)를 사용해서 골격으로 성형되는 인서트본체(110)와, 상기 인서트본체(110)에 인서트 사출되는 사출레진(120)으로 이루어진다.
상기 인서트본체(110)는 비교적 긴 길이를 가지고서 성형되되, 차체의 앞문부터 뒷문으로 이어지는 길이로 성형될 수 있으며, 도 4에서와 같이 강성 보강을 위하여 홈부(114)와 돌기부(116)가 연속적으로 이어지는 형태로 형성된다.
상기 인서트본체(110)에는 적어도 한 개 이상의 브라켓(112)이 성형되어 접합될 수 있다.
브라켓(112)은 차체의 하단에 결합 설치되는 것으로서, 단면적의 확대를 위해 단차진 형태를 가질 수 있다.
이러한 브라켓(112)을 포함하는 인서트본체(110)는 단면 구조나 두께, 형상 등을 변화시켜 다양하게 제작될 수 있으며, 소재의 섬유는 유리섬유(glass fiber), 천연섬유(natural fiber), 탄소섬유(carbon fiber), 아라미드 섬유(aramid fiber), 초분자량 폴리에틸렌(ultrahigh molecular weight polyethylene:UHMWPE) 섬유들 중 하나 이상이 선택되는 것이 바람직하다.
또한, 연속섬유복합소재(CFT)의 열가소성 수지 조성물은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리에스테르 및 폴리페닐렌셜파이드 조성물들 중 하나 이상이 선택될 수 있다.
바람직하게는 폴리프로필렌(PP), 나일론6, 나일론66 중 연속섬유복합소재(Continuous Fiber Thermoplastic:CFT)로 단섬유인 폴리프로필렌(PP) 30~50 중량%, 글라스 파이버(GF) 50~70 중량%로 조성될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 폴리프로필렌(PP) 40 중량% 및 글라스 파이버(GF) 60 중량%로 조성될 수 있다.
그리고, 인서트본체(110)에 인서트 사출되어 메인프레임(100)을 완성하는 사출레진(120)은 인서트본체(110)의 전체에 사출레진(120)이 인서트 사출되어 일체화될 수 있으며, 인서트본체(110)에 비해 강성을 높인 것, 즉 복합섬유의 함량이 동일하거나 증가된 것이 사용될 수 있고, 특히 인서트본체(110)와 유사한 복합재가 사용된 경우 접착제 또는 융착(welding)의 방법을 사용하지 않더라도 충분한 접착력을 확보할 수 있다.
예컨대, 사출레진(120)으로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리에스테르 및 폴리페닐렌셜파이드 조성물들 중 하나 이상이 선택될 수 있고, 바람직하게는 폴리프로필렌(PP), 나일론6, 나일론66 중 폴리프로필렌(PP) 50~70 중량%, 롱 글라스 파이버(LGF) 30~50 중량%로 조성될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 폴리프로필렌(PP) 60 중량% 및 롱 글라스 파이버(LGF) 40 중량%로 조성될 수 있다.
덧붙여, 폴리프로필렌(Polypropylene)은, 프로필렌의 중합체로서 가장 가벼운 플라스틱 종류로 내열성이 좋고, 전기적 특성이 우수하며 무해한 특징이 있으며, 글라스 파이버(GF)는 고온에 강하고 화학적 내구성이 있기 때문에 부식이 되지 않으며 인장강도에 강한 특성을 가지는 것이다.
또한, 메인프레임(100)에는 사출레진(120)의 인서트 사출시 강성 보강을 위하여 길이 방향을 따라 일정 간격으로 이격된 리브(122)가 형성될 수 있다.
또한, 인서트본체(110)에 사출레진(120)의 인서트 사출시 인서트본체(110)의 전후방향 양단으로 서포트사출레진(124)이 일체로 성형되는 바, 상기 서포트사출레진(124)으로 인해 메인프레임(100)의 전후방 강성이 확보되고, 답단 면적의 확보 및 지지가 가능해지며, 연속섬유복합소재(CFT)로 제작된 인서트본체(110)의 외부노출을 방지할 수 있게 된다.
한편, 메인프레임(100)의 상측에 안착되는 스텝커버(200)는 내구성과 탄성력 및 승하차시 승객에게 쿠션을 전달할 수 있도록 TOP재질이나 PP재질의 합성 플라스틱으로 성형되며, 특히 차량의 측면 충돌시 내구성을 갖도록 소정 두께로 사출 성형될 수 있다.
그리고, 스텝플레이트(300)는 스텝커버(200)의 형상에 대응하여 스텝커버(200)의 상면에 안착되고, TOP재질이나 PP재질의 합성 플라스틱으로 사출 성형될 수 있으며, 미끄럼방지 처리가 되어 차량에 승하차시 미끄러움을 방지할 수 있도록 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 차량용 사이드 스텝의 제조과정에 대해 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이 차체의 하단에 결합되는 브라켓(112)이 적어도 하나 이상 배치되고, 상기 브라켓(112)을 연결하도록 길이 방향으로 이어져서 실질적으로 하중을 지지하게 되는 인서트본체(110)가 연속섬유복합소재(CFT)로 사출 형성되는 단계(S1)와, 상기 인서트본체(110)에 사출레진(120)을 인서트 사출시키는 단계(S2)와, 상기 인서트본체(110)에 사출레진(120)을 인서트시켜서 완성된 메인프레임(100)에 스텝커버(200)와 스텝플레이트(300)를 조립하는 단계(S3)를 포함한다.
보다 상세히 설명하면, 인서트본체(110)는 인서트 사출 이전에 적어도 하나 이상 많게는 3개 정도의 브라켓(112)이 프로포밍 공정을 거쳐서 형성되는데, 즉 연속섬유복합소재의 원단을 준비한 후 대략 225℃로 1차 가열하고, 가열된 원단을 적어도 2개 이상을 적층시키게 된다.
그리고, 적층된 원단을 다시 225℃로 2차 가열한 후 성형하여 브라켓(112)을 형성시키게 된다.
그리고, 다수개의 브라켓(112)을 소정 간격 이격되게 금형에 배치하고, 연속섬유복합소재(CFT)를 사출해서 다수개의 브라켓(112)이 일체로 결합된 인서트본체(110)를 성형하게 된다.(단계 S1)
상기 브라켓(112)과 인서트본체(110)는 사출 성형시의 고온에 의해 소재표면 간 접착으로 결합될 수 있도록 재질이 동일한 것이 바람직하다.
이어서 인서트본체(110)를 금형에 안착시키고, 인서트본체(110)의 전체에 사출레진(120)을 인서트 사출 성형하여 결합시킨다.
인서트 사출 방법에 대해 특별히 한정하지는 않으며, 금형내에 인서트본체(110)를 배치하고, 열가소성 수지 조성물을 금형내에 사출하는 일반적인 인서트 사출법을 적용할 수 있다.
또한, 사출성형의 조건은 열가소성 수지 조성물에 포함되는 성분 즉, 폴리프로필렌(PP) 60 중량% 및 롱 글라스 파이버(LGF) 40 중량%로 적절하게 함침이 되도록 설정할 수 있다.
그리고, 사출레진(120)의 인서트 사출시 리브(122)나 보스를 형성할 수 있으며, 인서트 사출법에 의해 메인프레임(100)을 제조할 수 있기 때문에 사출레진(120)의 형성과 동시에 리브(122)나 보스를 형성할 수 있다.
리브(122)는 메인프레임(100)의 길이 방향을 따라 적정거리 간격 이격되어 형성된다.(단계 S2)
그리고, 인서트 사출로 완성된 메인프레임(100)에 별도의 사출 성형으로 제작된 스텝커버(200)를 상부에 안착시키고, 스텝커버(200)의 상부면에 스텝플레이트(300)를 안착시킨 후 볼트 등의 체결수단(310)을 이용해서 메인프레임(100)과 스텝커버(200) 및 스텝플레이트(300)를 일체화되게 조립하여 사이드 스텝을 완성하게 된다.(단계 S3)
상기 체결수단(310)은 스텝플레이트(300)의 제작시에 일체로 결합된 구조가 되게 제작되며, 체결수단(310)의 관통을 위해 스텝커버(200)와 메인프레임(100)은 각각 조립홀(130,210)이 형성된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 사이드 스텝은 연속섬유복합소재로 이루어진 인서트본체(110)와 상기 인서트본체(110)의 전체 면적에 폴리프로필렌(PP) 및 롱 글라스 파이버(LGF)의 사출레진(120)을 인서트 사출을 통해 메인프레임(100)으로 제작함으로써, 구조 강성과 충돌 성능 향상, 경량화 및 원가를 절감할 수 있으며, 더 나아가 스텝플레이트(300)와 스텝커버(200)가 조립되는 전체 어셈블리의 구조 강성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 - 메인프레임 110 - 인서트본체
112 - 브라켓 114 - 홈부
116 - 돌기부 120 - 사출레진
122 - 리브 124 - 서포트사출레진
130,210 - 조립홀 200 - 스텝커버
300 - 스텝플레이트 310 - 체결수단

Claims (12)

  1. 차체와 결합되는 한 개 이상의 브라켓 및 브라켓과 일체로 결합된 인서트본체를 연속섬유복합소재(CFT)를 이용해서 사출 성형으로 제작하는 단계;
    상기 브라켓이 결합된 인서트본체의 전체에 사출레진을 인서트 사출해서 메인프레임을 제작하는 단계; 및
    상기 메인프레임에 스텝커버와 스텝플레이트를 조립해서 사이드 스텝의 제작을 완료하는 단계를 포함하고;
    상기 브라켓은 연속섬유복합소재의 원단을 소정 온도로 1차 가열한 후 가열된 원단을 적어도 2개 이상을 적층시키고;
    적층된 원단을 다시 소정 온도로 2차 가열한 후 성형하여 제작되는 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 스텝의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 한 개 이상의 브라켓을 소정 간격 이격되게 금형에 배치시키고 연속섬유복합소재를 사출 성형해서 브라켓과 일체로 결합된 인서트본체를 제작하는 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 스텝의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 브라켓과 인서트본체는 사출 성형시의 고온에 의해 소재표면 간 접착으로 일체로 결합될 수 있도록 재질이 동일한 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 스텝의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 인서트본체에 사출레진의 인서트 사출시 인서트본체의 전후방향 양단으로 서포트사출레진이 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 스텝의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인프레임에 스텝커버를 안착시키고, 스텝커버에 스텝플레이트를 안착시킨 다음, 스텝플레이트에 일체로 구비된 체결수단을 이용해서 메인프레임과 스텝커버 및 스텝플레이트가 일체화되게 조립되는 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 스텝의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 인서트본체는 폴리프로필렌(PP) 30~50 중량%, 글라스 파이버(GF) 50~70 중량%로 조성된 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 스텝의 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 인서트본체는 폴리프로필렌(PP) 40 중량% 및 글라스 파이버(GF) 60 중량%로 조성된 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 스텝의 제조방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 인서트본체는 강성 보강을 위하여 홈부와 돌기부가 연속적으로 이어진 부위가 구비되도록 제작된 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 스텝의 제조방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 사출레진은 폴리프로필렌(PP) 50~70 중량%, 롱 글라스 파이버(LGF) 30~50 중량%로 조성된 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 스텝의 제조방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 사출레진은 폴리프로필렌(PP) 60 중량% 및 롱 글라스 파이버(LGF) 40 중량%로 조성된 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 스텝의 제조방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인프레임의 강성을 보강하기 위해 메인프레임에는 사출레진의 인서트 사출시 길이 방향을 따라 일정 간격으로 리브가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 스텝의 제조방법.
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