KR101776389B1

KR101776389B1 - 차량용 범퍼 유닛 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101776389B1
Application number: KR1020150106730A
Authority: KR
Inventors: 신중현; 조정민; 용지애; 이종욱; 김정태; 이명호
Original assignee: 현대자동차주식회사; 롯데케미칼 주식회사
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2017-09-20
Also published as: CN106394451B; CN106394451A; DE102015121021A1; US10112561B2; US20170028951A1; KR20170014082A

Abstract

본 발명은 차량용 범퍼 유닛에 관한 것으로, 차량 폭방향으로 배치되며 양단이 차체에 결합된 복수의 범퍼빔; 합성수지로 성형된 베이스로 구성되며, 베이스에는 차량 폭방향으로 복수의 관통홀이 형성되고, 베이스는 복수의 관통홀을 통해 복수의 범퍼빔에 의해 관통된 범퍼 보강체; 및 강화섬유 토우로 형성되고 범퍼 보강체의 외부를 두르는 강화밴드;를 포함하는 차량용 범퍼 유닛 및 그 제조방법이 소개된다.

Description

차량용 범퍼 유닛 및 그 제조방법{BUMPER UNIT OF VEHICLE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 차체의 경량화를 도모하고, 차량 충돌시 요구되는 안전성을 만족시키기 위한 차량용 범퍼 유닛 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 정면 또는 후방 충돌에 의한 충격으로부터 차체 내부 및 실내공간을 보호하기 위한 범퍼 유닛이 설치된다. 범퍼 유닛은 차량의 폭방향으로 구비되는 범퍼빔과 차체 결합을 위한 타 부재들이 구비된다.

또한, 차량 충돌로부터 차체를 보호하기 위해서 고강도의 소재가 요구되는 바, 일반적으로 스틸소재가 사용된다. 이에 더하여, 다양한 공법을 통한 고강도강을 형성하여 이를 범퍼빔으로 이용하기도 한다.

다만, 고강도의 강을 이용하여 범퍼빔을 구성하는 것은 강도면에서는 우수하나, 고중량의 소재인 강을 이용하므로 차체의 중량이 높아짐으로써 주행성능 및 연비효율의 측면에서 문제점이 있다.

이에 따라서, 스틸소재를 대체하여 플라스틱 소재 등 저중량 소재를 사용하여 범퍼 유닛을 구성함으로써 중량을 낮추거나, 범퍼빔에 내부공간을 형성하여 중량을 줄인 범퍼빔 등이 개발되고 있으며, 그 외 다수 기업에서도 지속적으로 범퍼빔 개발에 힘쓰고 있다.

이와 관련하여 한국등록특허공보 제 10-1286685호인 '차량용 범퍼빔 유닛'이 참조될 수 있다.

그러나, 플라스틱 소재로 범퍼 유닛을 형성하거나 범퍼빔의 내부에 공간을 형성하여 범퍼빔의 중량을 낮추는 것은 연비 효율 및 제작단가 측면에서 우수하지만 충돌에 대한 내구강도가 현저히 떨어져 범퍼 유닛의 성능이 저하되는 문제점이 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.

KR 10-1286685 B1

본 발명은 차체의 경량화를 도모하고, 차량 충돌시 요구되는 안전성을 만족시키기 위한 차량용 범퍼 유닛 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 범퍼 유닛은 차량 폭방향으로 배치되며 양단이 차체에 결합된 복수의 범퍼빔; 합성수지로 성형된 베이스로 구성되며, 베이스에는 차량 폭방향으로 복수의 관통홀이 형성되고, 베이스는 복수의 관통홀을 통해 복수의 범퍼빔에 의해 관통된 범퍼 보강체; 및 강화섬유 토우로 형성되고 범퍼 보강체의 외부를 두르는 강화밴드;를 포함한다.

범퍼 보강체의 일면에는 격자식으로 배열된 복수의 홈이 형성될 수 있다.

범퍼 보강체에서 복수의 홈이 형성된 일면은 차체를 마주할 수 있다.

복수의 범퍼빔은 핫스템핑 공법에 의하여 고강도강으로 형성될 수 있다.

범퍼 보강체는 복수의 범퍼빔을 금형에 인서트하고, 범퍼빔의 외면에 사출성형함으로써 형성될 수 있다.

강화밴드는 강화섬유 토우가 범퍼 보강체의 외부에 감김으로써 형성될 수 있다.

강화밴드는 범퍼 보강체와 폭이 동일하도록 형성되어 범퍼 보강체의 외부를 두르도록 구비될 수 있다.

합성수지로 성형되며, 범퍼 보강체에 둘러진 강화밴드의 외면을 코팅하는 코팅층;을 더 포함할 수 있다.

코팅층은 강화밴드가 둘러진 범퍼 보강체를 금형에 인서트하고, 그 외면에 사출성형함으로써 형성될 수 있다.

범퍼 보강체는 복수의 범퍼빔 중앙부에 위치할 수 있다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 범퍼 유닛의 제조방법은 복수의 범퍼빔을 금형에 안착시키는 제1안착단계; 복수의 범퍼빔이 인서트된 금형 내부로 합성수지를 주입하여 범퍼 보강체를 성형하는 제1사출단계; 및 합성수지로 성형된 범퍼 보강체의 외부에 강화섬유 토우로 형성된 강화밴드를 두르는 강화단계;를 포함한다.

강화밴드가 둘러진 범퍼 보강체를 금형에 안착시키는 제2안착단계; 강화밴드가 둘러진 범퍼 보강체가 인서트된 금형 내부로 합성수지를 주입하여 강화밴드의 외면에 코팅층을 성형하는 제2사출단계;를 더 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 범퍼 유닛 및 그 제조방법에 따르면, 차량의 경량화를 도모하고, 차량 충돌시 요구되는 안전성을 만족시킬 수 있다.

특히, 범퍼빔을 복수의 파이프로 구성함으로써 차량의 경량화를 도모하고, 합성수지로 형성되며 복수의 파이프에 의하여 관통된 베이스를 구비함으로써 차체의 경량화 도모 및 파이프간의 부하전달을 가능하게 하고, 베이스에 강화섬유를 두르도록 함으로써 차량의 충돌 시 요구되는 강도를 만족시킨다.

동시에, 베이스는 범퍼빔을 구성하는 복수의 파이프를 금형에 인서트하여 성형함으로써 결합관계를 향상시키고 강화밴드를 두른 뒤 재차 인서트 성형하여 강화밴드, 베이스 및 복수의 파이프간 결합력이 크게 상승하여 강도가 크게 증가할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼 유닛을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 범퍼 보강체, 강화밴드 및 코팅층을 나타낸 측면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼 유닛에서 범퍼 보강체의 일면에 형성된 홈을 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼 유닛의 제조방법을 나타낸 순서도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼 유닛(100)을 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 범퍼 보강체, 강화밴드(310) 및 코팅층(320)을 나타낸 측면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼 유닛(100)에서 범퍼 보강체(300)의 일면에 형성된 홈(315)을 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼 유닛(100)의 제조방법을 나타낸 순서도이다.

본 발명은 차량용 범퍼 유닛(100)의 경량화를 도모하고, 차량 충돌시 요구되는 안전성 향상을 본 발명을 활용함으로써 간단하고 효과적으로 해결할 수 있는 것이다.

도 1 내지 2와 같이, 본 발명에 따른 차량용 범퍼빔(200)은 차량 폭방향으로 배치되며 양단이 차체에 결합된 복수의 범퍼빔(200); 합성수지로 성형된 베이스로 구성되며, 베이스에는 차량 폭방향으로 복수의 관통홀(305)이 형성되고, 베이스는 복수의 관통홀(305)을 통해 복수의 범퍼빔(200)에 의해 관통된 범퍼 보강체(300); 및 강화섬유 토우로 형성되고 범퍼 보강체(300)의 외부를 두르는 강화밴드(310);를 포함한다.

이를 구체적으로 살펴보면, 복수의 범퍼빔(200)은 차량의 폭방향으로 배치되며 양단이 차체의 양측방에 결합할 수 있다. 본 발명의 범퍼빔(200)은 파이프 형상으로 구상되지만 그 단면의 형상이 다양할 수 있음은 물론이다.

또한, 범퍼빔(200)은 바람직하게는 중앙부가 차체 외측으로 돌출되도록 완만하게 휘어진 형상으로 구비되어 공기저항을 최소화하도록 구비될 수 있다. 또한, 도 1과 같이 복수의 범퍼빔(200)은 차량의 상하방향을 기준으로 정렬될 수 있다.

이에 따라, 일반적으로 차량의 높이방향으로 소정의 폭을 갖도록 형성되는 종래의 범퍼빔과 달리 복수의 파이프로 범퍼빔(200)을 구성함으로써 범퍼빔(200) 사이의 공간에 소모되는 자재의 소모가 사라지므로, 중량이 크게 낮추면서 차체 경량화를 도모한 것이다.

한편, 복수의 범퍼빔(200) 사이에 빈 공간이 형성되는 바, 종래와는 달리 주행시의 공기저항이 크게 줄어들어 주행에 있어 연비 효율적인 측면 등이 크게 향상되는 효과를 가진다.

또한, 바람직하게는 복수의 범퍼빔(200)은 다양한 공법을 통하여 고강도로 형성된 강을 이용할 수 있다. 이에 따라 동일한 부피와 중량에서도 더욱 높은 강도를 가진 범퍼빔(200)을 구비할 수 있는 것이다.

한편, 범퍼 보강체(300)는 합성수지로 성형된 베이스로 구성되며, 베이스에는 차량 폭방향으로 복수의 관통홀(305)이 형성되고, 베이스는 복수의 관통홀(305)을 통해 복수의 범퍼빔(200)에 의해 관통될 수 있다.

구체적으로, 범퍼 보강체(300)를 형성하는 합성수지의 종류는 플라스틱, 에폭시 등 다양할 수 있으며, 본 발명의 차량용 범퍼 유닛(100)을 형성하기 위하여 구비되는 복수의 범퍼빔(200)의 수만큼 관통홀(305)이 형성되어, 각각의 범퍼빔(200)을 연결하는 베이스가 된다.

복수의 범퍼빔(200)은 차량 충돌이 일어나는 경우, 판상의 범퍼빔(200)을 이용하는 경우와는 달리 범퍼빔(200) 사이의 로드패스가 존재하지 않아 각각의 범퍼빔(200)이 독립적으로 충돌하중을 부담하게 된다.

이 때, 경우에 따라서는 일부 범퍼빔(200)에 지나치게 높은 부하가 작용할 수 있는데, 관통홀(305)을 통하여 각각의 범퍼빔(200)이 결합된 범퍼 보강체(300)를 구비함에 따라서 각 범퍼빔(200)의 하중을 상호 전달할 수 있데 되므로, 하중의 분산효과로 충격에 대한 내구성이 상승되는 것이다.

즉, 본 발명의 범퍼빔(200)은 바람직하게는 파이프형상의 복수의 범퍼빔(200)으로 구성되는데, 이에 따라 수반되는 강성저하의 문제를 범퍼 보강체(300)를 구비하여 범퍼빔(200)간의 하중분산을 가능하게 하는 로드패스를 구성하여 해결하는 것이다.

또한, 본 발명의 차량용 범퍼 유닛(100)으로 충격이 전달되면 차량 전후방향은 물론 차량 높이방향의 범퍼빔(200) 사이 이격공간으로 범퍼빔(200)이 휘어지는 등 변형이 발생할 수 있는데, 범퍼 보강체(300)는 복수의 범퍼빔(200)과 결합됨으로써 이러한 변형을 일정 부분 방지하여 내구성을 상승시키는데 유리한 것이다.

한편, 핫스템핑 공법으로 형성된 복수의 범퍼빔(200)을 구비하여 범퍼 유닛을 형성하는 경우, 용접열에 의한 취성의 한계초과 문제로 인하여 보강체를 용접식 결합하는 것이 사실상 불가하다. 따라서 보강체를 결합시키기 위하여 일반적으로 범퍼빔(200)은 핫 스템핑 공법을 사용할 수 없는 문제가 있었다.

이에 대하여, 스틸 소재가 아닌 합성수지로 형성되어 용접이 아닌 끼워맞춤식 결합을 이루는 범퍼 보강체(300)를 이용함으로써 취성 문제를 극복할 수 있으므로 범퍼빔(200)을 핫 스템핑 공법으로 형성할 수 있는 이점이 있다.

또한, 도 2와 같이, 강화밴드(310)는 강화섬유 토우로 형성되고 범퍼 보강체(300)의 외부를 두르도록 구비된다.

구체적으로, 강화밴드(310)를 구성하는 강화섬유는 탄소섬유, 유리섬유 등 다양한 소재가 사용될 수 있으며, 복수의 강화섬유가 합쳐진 다발형상의 단위체를 뜻하는 강화섬유 토우를 수회 적층시킴으로써 강화밴드(310)를 구성할 수 있다.

또한, 강화섬유 토우로 구성된 강화밴드(310)를 미리 형성하여 범퍼 보강체(300)의 외면에 밀착시키거나, 강화섬유 토우를 직접 범퍼 보강체(300)에 두르면서 강화밴드(310)를 형성할 수 있는 바, 강화밴드(310) 성형방식은 다양할 수 있다. 또한, 강화밴드(310)는 범퍼 보강체(300)의 외면에 둘러진 상태에서 열융착방식에 의하여 고착될 수 있다.

상기한 바와 같이, 범퍼빔(200) 사이에 이격공간을 형성함으로써 다소 취약해지는 내구성을 보완하기 위해 범퍼 보강체(300)를 구비하면서, 범퍼 보강체(300)의 외면에 강도가 높은 강화밴드(310)를 구비하면서 범퍼 유닛으로서 요구되는 내구강도를 충실히 만족시킬 수 있는 것이다.

따라서, 강도가 높은 강화밴드(310)에 의하여 범퍼 보강체(300)의 강성과 형상유지력을 높이고 차체 경량화를 동시에 꾀할 수 있는 것이다.

한편, 도 3과 같이, 본 발명의 차량용 범퍼 유닛(100)은 범퍼 보강체(300)의 일면에 격자식으로 배열된 복수의 홈(315)이 형성될 수 있다.

홈(315)의 단면형상은 사각형상 또는 육각 형상 등 다양할 수 있으며, 홈(315)과 홈(315)의 사이에는 상대적으로 리브가 형성된 것으로 볼 수 있다. 바람직하게는, 홈(315)은 범퍼 보강체(300)를 관통하지 않는 수준의 깊이를 가질 수 있다.

범퍼빔(200) 사이에서 로드패스를 형성하는 범퍼 보강체(300)는 충분한 부하 전달능력을 구비하면서 차체 경량화를 위하여 일면에 복수의 홈(315)을 구성하되, 필요강도를 충족시키기 위하여 격자식의 배열을 이룸으로써 일부에 발생할 수 있는 응력집중현상을 방지하고, 홈(315)과 홈(315)사이의 리브를 통하여 범퍼빔(200)간의 충격을 흡수 및 전달할 수 있는 것이다.

따라서, 불필요한 재료소모를 방지함과 동시에 차체 경량화를 이루고, 격자식 배열과 리브의 형성이라는 구조적인 관점에서 필요강도를 충족시키도록 성형하는 것이다.

또한, 본 발명의 범퍼 보강체(300)에서 복수의 홈(315)이 형성된 일면은 차체를 마주하도록 구비될 수 있다.

홈(315)이 구비된 일면이 차체의 반대측에 형성될 경우, 차량 주행 시 평면형상으로 구비된 경우에 비하여 표면의 공기흐름이 원활하지 못하므로 공기저항이 증가하여 차량 주행의 효율이 낮아질 수 있다.

따라서, 범퍼 보강체(300)의 홈(315)이 형성된 일면은 차체측을 바라보도록 구비함으로써 공기저항 증가를 방지하여 주행효율을 높히도록 하는 것이다.

한편, 본 발명의 복수의 범퍼빔(200)은 핫스템핑 공법에 의하여 고강도강으로 형성될 수 있다.

핫 스템핑 공법이란 강을 고열에서 성형처리한 뒤 냉각속도를 조절하여 강의 강도를 조절하는 것을 말하는데, 동일한 소재의 강이라도 강도가 특히 높게 형성되므로 본 발명의 차체 경량화 및 요구강도 확보에 유리할 수 있다.

핫스템핑 공법으로 형성된 복수의 범퍼빔(200)을 구비하여 범퍼 유닛을 형성하는 경우, 용접열에 의한 취성의 한계초과 문제로 인하여 보강체를 용접식 결합하는 것이 사실상 불가하다. 따라서 보강체를 결합시키기 위하여 일반적으로 범퍼빔(200)은 핫 스템핑 공법을 사용할 수 없는 문제가 있었다.

이에 대하여, 스틸 소재가 아닌 합성수지로 형성되어 용접이 아닌 끼워맞춤식 결합을 이루는 범퍼 보강체(300)를 이용하여 범퍼 유닛을 보강하는 본 발명의 특성에 따라, 범퍼빔(200)을 핫 스템핑 공법으로 형성하더라도 취성 문제를 극복할 수 있으므로 핫스템핑 공법을 이용한 범퍼빔(200)의 이용이 가능하여 강도 확보에 유리한 것이다.

따라서, 범퍼빔(200) 사이에서 이격공간을 확보함으로써 강성이 취약해질수 있는 점을 보완하고자 강도 확보에 유리한 핫 스템핑 공법을 사용하여 동일한 중량과 부피에서도 더 높은 강성을 확보함으로써 차량 충돌시의 안전성을 증가시킬 수 있는 것이다.

한편, 본 발명의 범퍼 보강체(300)는 복수의 범퍼빔(200)을 금형에 인서트하고, 범퍼빔(200)의 외면에 사출성형함으로써 형성될 수 있다.

구체적으로, 범퍼 보강체(300)를 개별적으로 성형하여 범퍼빔(200)을 관입하는 경우, 범퍼빔(200)이 관입되는 관통홀(305)에는 범퍼빔(200)과의 사이에 불가피하게 공극이 존재하게 되며, 이로 인하여 범퍼 보강체(300)와 범퍼빔(200)의 결합력이 저감되는 문제가 있는 것이다.

이에 따라서, 범퍼 보강체(300)는 범퍼빔(200)을 인서트하여 그 외면에 사출성형함으로써, 개별성형에 따른 불가피한 공극 발생을 방지하여 결합부위에서 결합력이 크게 증가하는 유리한 효과가 있다.

한편, 본 발명의 강화밴드(310)는 강화섬유 토우가 범퍼 보강체(300)의 외부에 감김으로써 형성될 수 있다.

강화밴드(310)를 구성하는 강화섬유는 높은 강도를 가지는 반면, 섬유의 단절부가 존재하는 경우 부하 작용시 부하가 단절부에 집중되어 쉽게 파단될 수 있다.

이에 따라, 강화섬유가 소정의 길이로 절단되어 구비되는 단위밴드(310)를 복수개로 구비하여 범퍼 보강체(300)의 외면을 두르는 경우, 각각의 단위밴드(310)마다 섬유의 단절부가 존재하여 실질적인 강도가 낮아지게 되는 것이다.

따라서, 범퍼 보강체(300)의 외면에 강화섬유 토우를 단절부 없이 연속적으로 감아 강화밴드(310)를 형성함으로써, 강화밴드(310)를 이루는 강화섬유에 단절부 형성을 방지하여 강한 충격에도 파단이 일어나지 않도록 하는 유리한 효과가 있는 것이다.

한편, 본 발명의 강화밴드(310)는 범퍼 보강체(300)와 폭이 동일하도록 형성되어 범퍼 보강체(300)의 외부를 두르도록 구비될 수 있다.

강화밴드(310)가 범퍼 보강체(300)의 일부만을 두르도록 형성된 경우, 차량의 충격이 발생하면 강화밴드(310)가 둘러진 부분와 강화밴드(310)가 둘러지지 않은 타부분은 서로 강도와 내구력이 상이하여 범퍼 보강체(300)의 국부적 파손을 유발할 수 있다.

따라서, 강화밴드(310)는 범퍼 보강체(300)와 동일한 폭으로 형성되어 범퍼 보강체(300)의 외면 중 강화밴드(310)가 둘러지지 않은 부분이 발생하는 것을 방지함으로써 범퍼 보강체(300)의 내구력을 안정적으로 향상시키고 차량의 안전성을 향상시키는 것이다.

한편, 도 2와 같이, 본 발명의 차량용 범퍼 유닛(100)은 합성수지로 성형되며, 범퍼 보강체(300)에 둘러진 강화밴드(310)의 외면을 코팅하는 코팅층(320);을 더 포함할 수 있다.

코팅층(320)을 이루는 합성수지는 범퍼 보강체(300)를 구성하는 합성수지와 동일할 수 있으며, 강화섬유로 이루어진 강화밴드(310)는 코팅층(320)의 합성수지에 의하여 함침될 수 있다. 합성수지를 이용함으로써 차량의 경량화를 도모함과 동시에 내구성을 향상시킬 수 있는 것이다.

강화밴드(310)와 범퍼 보강체(300)는 상호 이종의 소재로 이루어진 바, 결합에 있어서 안정성이 떨어지며, 강화섬유로 이루어진 강화밴드(310)는 섬유간의 고착력이 낮은 상태로 형성될 수 있어 시간이 경과할수록 형상을 유지하지 못하고 강화밴드(310)의 일부가 이탈되는 현상이 발생할 수 있다.

따라서, 바람직하게는 범퍼 보강체(300)와 동일한 소재로 형성되는 코팅층(320)을 강화밴드(310)의 외면에 구비함으로써, 강화밴드(310)가 범퍼 보강체(300)에 결합되는 것을 보강하고 코팅층(320)과 강화밴드(310) 및 범퍼 보강체(300)가 일체로서 형성되도록 하여 안정성과 내구성을 향상시키는 것이다.

또한, 본 발명의 코팅층(320)은 강화밴드(310)가 둘러진 범퍼 보강체(300)를 금형에 인서트하고, 그 외면에 사출성형함으로써 형성될 수 있다.

코팅층(320)을 별개로 성형하여 강화밴드(310)가 둘러진 범퍼 보강체(300)의 외면에 끼워맞추는 경우 결합을 용이하게 하려면 강화밴드(310)와 코팅층(320) 사이에 공극이 불가피하게 필요하게 되고, 접착제 등을 이용하여 결합시켜야만 한다.

그러나, 강화밴드(310)가 둘러진 범퍼 보강체(300)를 직접 금형에 인서트하여 그 외면에 코팅층(320)을 사출성형하는 것은 공극이 발생하지 않으므로 결합력이 극대화 되고, 코팅층(320)을 사출성형할 때 합성수지에 강화밴드(310)가 함침되어 앵커효과에 의하여 결합력이 더욱 강해지는 것이다.

이에 더하여, 바람직하게는 코팅층(320) 성형을 위한 합성수지는 범퍼 보강체(300)를 이루는 합성수지와 동일 소재를 이용하므로 코팅층(320)의 성형시 범퍼 보강체(300)와 일체를 이루도록 상호결합함으로써 전체를 일체화시키는 작용을 할 수 있다.

즉, 코팅층(320)을 성형함에 있어 범퍼 보강체(300)를 인서트하여 코팅층(320)을 사출성형함으로써 범퍼 보강체(300), 강화밴드(310) 및 코팅층(320)은 상호결합하여 일체화를 이루도록 할 수 있고, 코팅층(320)의 결합력이 극대화 되며, 강화밴드(310)의 안정적인 고착에 유리한 것이다.

한편, 도 1과 같이, 본 발명에서 범퍼 보강체(300)는 복수의 범퍼빔(200) 중앙부에 위치할 수 있다.

복수의 범퍼빔(200)은 상기한 바와 같이 양측 단부가 차체와 결합하게 되어 고정상태를 이룬다. 이 때, 차량의 충돌에 따른 충격이 범퍼빔(200)으로 전달하게 되면 고정된 단부로부터 가장 먼 거리에 위치하는 범퍼빔(200)의 중앙부가 변형되기 쉽다.

따라서, 범퍼빔(200)의 내구력을 향상시키기 위한 범퍼 보강체(300)는 범퍼빔(200)의 중앙부에 위치함으로써 가장 효율적인 내구성 보강효과를 가질 수 있고, 복수의 범퍼 보강체(300)를 구비하지 않더라도 차량 충돌에 대한 필요강도를 확보하게 되는 것이다.

한편, 도 4와 같이, 본 발명에 따른 차량용 범퍼 유닛(100)의 제조방법은 복수의 범퍼빔(200)을 금형에 안착시키는 제1안착단계(S100); 복수의 범퍼빔(200)이 인서트된 금형 내부로 합성수지를 주입하여 범퍼 보강체(300)를 성형하는 제1사출단계(S200); 및 합성수지로 성형된 범퍼 보강체(300)의 외부에 강화섬유 토우로 형성된 강화밴드(310)를 두르는 강화단계(S300);를 포함할 수 있다.

제1안착단계(S100)에서는 복수의 범퍼빔(200)이 인서트될 수 있도록 미리 구비된 금형에 범퍼빔(200)을 안착시킨다. 바람직하게는 복수의 범퍼빔(200)의 중앙부가 안착될 수 있다. 금형의 형상은 범퍼 보강체(300)의 외형과 동일한 캐비티를 가지도록 구비된다.

또한, 제1사출단계(S200)에서는 범퍼빔(200)이 인서트된 금형의 내부로 합성수지를 주입하여 범퍼 보강체(300)를 성형하는데, 합성수지의 종류는 폴리프로필렌, 플라스틱, 폴리에틸렌 등 다양할 수 있다.

특히, 본 발명의 제조방법에 따라 범퍼빔(200)의 외면에 직접 범퍼 보강체(300)를 사출성형함으로써 이들간의 결합관계가 더욱 강해지고, 공정이 간단해지며 내구성도 향상될 수 있는 것이다.

또한, 바람직하게는 금형의 일면은 복수의 돌기가 격자식으로 형성되어 성형된 범퍼 보강체(300)의 일면은 격자식으로 배치된 복수의 홈(315)이 구비될 수 있다. 이로써 2차 공정을 거치지 않더라도 성형단계에서 복수의 홈(315)을 마련할 수 있는 것이다.

한편, 강화단계(S300)에서는 제1사출단계(S200)에 의하여 형성된 범퍼 보강체(300)의 외면에 강화밴드(310)를 두르도록 하여 범퍼 보강체(300)를 강화한다. 강화밴드(310)는 강화섬유 토우를 이용하여 형성한다.

강화밴드(310)를 범퍼 보강체(300)의 외면에 두르는 방식은 다양할 수 있다. 특히, 바람직하게는 와인딩 공법을 통하여 강화섬유 토우를 범퍼 보강체(300)의 외면에 직접 감음으로써 강화밴드(310)를 형성할 수 있다.

와인딩 공법이란, 대상물체의 외면에 섬유상태의 보강재를 감아 대상물체를 강화시키거나 코팅하는 공법을 말하는데, 일반적으로 와인딩 기계에 대상물체를 안착시킨 후 대상물체가 회전하면서 섬유상태의 보강재가 감기는 방식을 취한다.

이에 따라, 강화밴드(310)를 범퍼 보강체(300)에 밀착되도록 결합시킬 수 있으며, 강화섬유의 단절부가 존재하지 않도록 강화밴드(310)가 형성되어 강도면에 있어서 탁월한 효과를 가진다.

한편, 도 4와 같이, 본 발명에 따른 차량용 범퍼 유닛(100)의 제조방법은 강화밴드(310)가 둘러진 범퍼 보강체(300)를 금형에 안착시키는 제2안착단계(S400); 강화밴드(310)가 둘러진 범퍼 보강체(300)가 인서트된 금형 내부로 합성수지를 주입하여 강화밴드(310)의 외면에 코팅층(320)을 성형하는 제2사출단계(S500);를 더 포함할 수 있다.

강화단계(S300)에 의하여 강화밴드(310)가 둘러진 범퍼 보강체(300)는 미리 준비된 금형에 안착된다. 금형에는 범퍼 보강체(300)가 안착될 수 있도록 캐비티가 미리 구성된다. 강화밴드(310)는 와인딩된 이후 바로 금형에 안착될 수도 있고, 열융착과정을 통하여 범퍼 보강체(300)의 외면에 고착된 후 금형에 인서트될 수 있다.

제2사출단계(S500)에서는 범퍼 보강체(300)가 인서트된 금형으로 합성수지를 주입하여 코팅층(320)을 형성한다. 상기한 금형은 바람직하게는 이분된 것으로, 인서트물이 안착된 후 이분된 금형들이 결합하여 하나의 네스트를 형성한다.

코팅층(320)을 형성하는 합성수지는 바람직하게는 범퍼 보강체(300)를 이루는 합성수지와 동일한 소재일 수 있다. 따라서 합성수지가 금형에 주입되면서 강화밴드(310)가 합성수지로 함침되고, 바람직하게는 범퍼 보강체(300)와 일체로 형성될 수도 있다.

결국, 코팅층(320)이 강화밴드(310)의 외면에 형성되면서 강화밴드(310)를 안정적으로 고정시키고, 종국적으로는 범퍼 보강체(300)의 내구성을 향상시키며, 바람직하게는 범퍼보강체, 강화밴드(310) 및 코팅층(320)이 일체로 형성되면서 안정성 및 내구성이 향상되어 차량의 안정성과 경량화를 도모할 수 있는 것이다.

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 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 차량용 범퍼 유닛 200 : 범퍼빔
300 : 범퍼 보강체

Claims

차량 폭방향으로 배치되며 양단이 차체에 결합된 복수의 범퍼빔;
합성수지 재질의 일체로 성형된 베이스로 구성되며, 베이스에는 차량 폭방향으로 복수의 관통홀이 형성되고, 베이스는 복수의 관통홀을 통해 복수의 범퍼빔에 의해 관통된 범퍼 보강체;
강화섬유 토우로 형성되고 범퍼 보강체의 외부를 두르는 강화밴드; 및
합성수지로 성형되며, 범퍼 보강체에 둘러진 강화밴드의 외면을 코팅하는 코팅층;을 포함하며,
복수의 범퍼빔은 핫스템핑 공법에 의하여 고강도강으로 형성되고,
범퍼 보강체는 복수의 범퍼빔을 금형에 인서트하고 범퍼빔의 외면에 사출성형함으로써 형성됨으로써, 범퍼빔이 관통홀에 공극없이 관입된 구조를 이룸과 동시에 핫스템핑 공법으로 형성된 범퍼빔과의 향상된 결합력을 가지도록 마련되며,
강화밴드는 연속적으로 형성된 강화섬유 토우가 범퍼 보강체의 외부에 감김으로써 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼 유닛.
청구항 1에 있어서,
범퍼 보강체의 일면에는 격자식으로 배열된 복수의 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼 유닛.
청구항 2에 있어서,
범퍼 보강체에서 복수의 홈이 형성된 일면은 차체를 마주하는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼 유닛.
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청구항 1에 있어서,
강화밴드는 범퍼 보강체와 폭이 동일하도록 형성되어 범퍼 보강체의 외부를 두르는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼 유닛.
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청구항 1에 있어서,
코팅층은 강화밴드가 둘러진 범퍼 보강체를 금형에 인서트하고, 그 외면에 사출성형함으로써 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼 유닛.
청구항 1에 있어서,
범퍼 보강체는 복수의 범퍼빔 중앙부에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼 유닛.
복수의 범퍼빔을 금형에 안착시키는 제1안착단계;
복수의 범퍼빔이 인서트된 금형 내부로 합성수지를 주입함으로써, 범퍼빔이 공극없이 관입된 구조를 이루어 핫스템핑 공법으로 형성된 범퍼빔과의 향상된 결합력을 가지는 일체형의 범퍼 보강체를 성형하는 제1사출단계;
합성수지로 성형된 범퍼 보강체의 외부에 강화섬유 토우로 연속적으로 형성된 강화밴드를 두르는 강화단계;
강화밴드가 둘러진 범퍼 보강체를 금형에 안착시키는 제2안착단계; 및
강화밴드가 둘러진 범퍼 보강체가 인서트된 금형 내부로 합성수지를 주입하여 강화밴드의 외면에 코팅층을 성형하는 제2사출단계;를 포함하는 차량용 범퍼 유닛의 제조방법.
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