KR101819645B1 - 차량용 범퍼빔 및 그 제조방법 - Google Patents

차량용 범퍼빔 및 그 제조방법 Download PDF

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KR101819645B1
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Abstract

차량에 장착되는 범퍼빔으로서, 연장된 길이방향을 따라 중앙영역을 형성하는 중앙부와 상기 중앙부의 상부영역 및 하부영역을 형성하는 한 쌍의 연장부로 구분되는 빔본체; 상기 빔본체의 길이방향을 따라 상기 중앙부 내부에 매립된 보강시트; 상기 빔본체와 일체로 형성되며, 상기 중앙부의 외측면으로부터 돌출된 중앙리브; 및 상기 보강시트를 관통한 상태로 일측은 상기 중앙부 내부에 매립되고, 타측은 상기 중앙리브 내부에 매립된 고정수단;을 포함하는 차량용 범퍼빔이 소개된다.

Description

차량용 범퍼빔 및 그 제조방법 {BUMPER BEAM FOR VEHICLE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 차량용 범퍼빔에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수지를 이용하여 사출 성형으로 제조되는 차량용 범퍼빔에 관한 것이다.
범퍼빔은 차체의 전방 또는 후방에 장착되어 차량의 충돌 시 전해지는 충격에너지로부터 차체에 가해지는 손상을 최소화하여 승객의 안전성을 보장해주는 역할을 수행한다.
최근 차량의 경량화하기 위한 연구가 진행 중에 있다. 이러한 연구의 일환으로 범퍼빔을 수지제를 이용하여 성형하는데 강도의 향상 및 강성의 증대가 요구되는 부분에는 탄소섬유 등의 강화섬유를 포함하는 보강체를 통해 보강시켰다.
다만, 사출성형 시 금형 내부로 인서트된 보강체가 수지의 주입에 따라 위치를 이탈하는 현상이 발생되었고 이는 즉, 범퍼빔의 성형 불량 및 품질 저하 문제로 이어지게 되었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
공개특허공보 10-2014-0092553
본 발명은 성형 불량 없이 강도의 향상 및 강성의 증대가 요구되는 위치에 보강이 이루어진 차량용 범퍼빔을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 범퍼빔은 연장된 길이방향을 따라 중앙영역을 형성하는 중앙부와 상기 중앙부의 상부영역 및 하부영역을 형성하는 한 쌍의 연장부로 구분되는 빔본체; 상기 빔본체의 길이방향을 따라 상기 중앙부 내부에 매립된 보강시트; 상기 빔본체와 일체로 형성되며, 상기 중앙부의 외측면으로부터 돌출된 중앙리브; 및 상기 보강시트를 관통한 상태로 일측은 상기 중앙부 내부에 매립되고, 타측은 상기 중앙리브 내부에 매립된 고정수단;을 포함한다.
상기 고정수단은 타공되어 유동홀이 형성된 플레이트 형상으로서, 상기 중앙부 내부에 매립된 고정부; 및 상기 유동홀과 관통되는 유동로가 형성되도록 상기 유동홀로부터 돌출되며, 상기 보강시트를 관통한 상태로 상기 중앙리브 내부에 매립된 삽입부;를 포함할 수 있다.
상기 삽입부는 상기 유동홀로부터 돌출된 제1삽입파트; 및 상기 제1삽입파트로부터 돌출되며, 측부에는 일정거리 이격되도록 절개된 복수의 절개홀이 형성된 제2삽입파트;를 포함할 수 있다.
상기 고정수단은 상기 유동로의 내부에 충진된 형태로 배치되며, 상기 빔본체 및 상기 중앙리브와 일체로 형성되어 상기 빔본체 및 상기 중앙리브를 연결하는 연결부;를 더 포함할 수 있다.
상기 중앙리브는 상기 빔본체의 길이방향에 대해 소정의 각도로 기울어진 형태로 상기 중앙부의 외측면에 연결되되, 일정거리 이격되어 연결된 복수의 제1리브; 및 상기 제1리브와 교차되어 교차점을 형성하도록 상기 중앙부의 외측면에 연결되되, 일정거리 이격되어 연결된 복수의 제2리브;를 포함하며, 상기 고정수단은 상기 교차점이 형성된 위치에 매립될 수 있다.
상기 고정수단에는 상기 고정수단을 관통하는 유동로가 형성되고, 상기 유동로로부터 측방으로 개구된 절개홈이 복수로 형성되되, 상기 절개홈이 개구된 방향은 상기 제1리브의 양단부 및 상기 제2리브의 양단부가 형성된 방향일 수 있다.
상기 중앙부의 외측면에는 한 쌍의 강화로드가 상기 교차점을 경계로 서로 상하로 이격되어 상기 빔본체의 길이방향을 따라 상기 빔본체와 일체로 연결되되, 각각의 강화로드는 상기 제1리브와 상기 제2리브를 번갈아 가면서 가로지르도록 연결될 수 있다.
상기 빔본체와 일체로 형성되며, 상기 빔본체의 양단에 배치되어 차체와 연결되는 스테이;를 더 포함하고, 상기 보강시트는 상기 중앙부와 상기 스테이의 일측 경계부로부터 타측 경계부까지 매립될 수 있다.
상기 고정수단은 복수로 마련되되, 상기 보강시트가 연장된 방향을 따라 일정거리 이격되어 상기 보강시트를 관통할 수 있다.
상기 고정수단은 홀수로 마련되어, 상기 고정수단 중 하나가 상기 보강시트의 중앙을 관통할 수 있다.
상기 중앙부에는 상기 빔본체의 길이방향을 따라 전방으로 만입된 만입홈이 형성되어 전면과 후면이 구분되고, 상기 중앙부의 외측면은 상기 중앙부의 후면에 대응되며, 상기 보강시트는 상기 중앙부의 후면으로부터 소정의 거리 이격된 위치에 매립될 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 범퍼빔 제조방법은 길이방향으로 연장되며, 프리프레그 또는 프리폼 재질의 보강시트를 유동로가 형성된 고정수단으로 관통시키는 관통단계; 상기 고정수단에 의해 관통된 상기 보강시트를 금형 내측에 배치하되, 상기 범퍼빔에 형성되는 리브의 성형을 위한 상기 금형의 리브홈에 상기 고정수단을 삽입하는 배치단계; 및 상기 금형을 닫고, 상기 금형 내로 수지를 주입하여 성형하는 성형단계;를 포함한다.
상기 배치단계에서는 상기 고정수단이 상기 리브홈에 고정되도록 삽입할 수 있다.
상기 성형단계에서는 상기 금형의 상형에 마련된 수지주입구로부터 상기 수지가 상기 보강시트의 길이방향과 수직한 방향으로 주입되며, 상기 유동로를 따라 이동하여 상기 리브홈에 충진될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 차량용 범퍼빔에 따르면 보강이 요구되는 부분에 보강시트를 이용하여 보강하되, 성형 시 보강시트의 위치를 유지해주며 수지의 흐름을 방해하지 않는 고정수단을 이용함으로써 강도의 향상 및 강성 증대는 물론이고 성형 불량의 문제를 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 빔본체와 보강시트 및 고정수단을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 보강시트 및 고정수단의 매립형태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 범퍼빔의 후면을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 보강시트를 관통한 고정수단을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고정수단을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 중앙리브 및 내부에 매립된 고정수단을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 보강시트를 관통한 고정수단의 측면을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 범퍼빔의 측단면을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 강화로드 및 중앙리브가 형성된 범퍼빔의 후면을 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 강화로드 및 중앙리브를 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 금형 및 범퍼빔을 나타낸 도면.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 금형의 측단면을 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
도 1 내지 도 3을 참고할 때 본 발명에 따른 차량용 범퍼빔은 연장된 길이방향을 따라 중앙영역을 형성하는 중앙부(110)와 상기 중앙부(110)의 상부영역 및 하부영역을 형성하는 한 쌍의 연장부(120)로 구분되는 빔본체(100); 상기 빔본체(100)의 길이방향을 따라 상기 중앙부(110) 내부에 매립된 보강시트(200); 상기 빔본체(100)와 일체로 형성되며, 상기 중앙부(110)의 외측면으로부터 돌출된 중앙리브(300); 및 상기 보강시트(200)를 관통한 상태로 일측은 상기 중앙부(110) 내부에 매립되고, 타측은 상기 중앙리브(300) 내부에 매립된 고정수단(400);을 포함한다.
빔본체(100)는 길이방향을 따라 연장된 형태이다. 바람직하게는 길이방향이란 차량의 폭방향과 일치하는 방향을 의미할 수 있다. 또한, 적용되는 차체에 따라 소정의 곡률을 가지면서 연장된 형태일 수 있다. 빔본체(100)의 중앙영역에 해당하는 중앙부(110) 는 차체 적용 시에 전방을 향하는 전면과 후방을 향하는 후면으로 구분될 수 있다. 중앙부(110)의 상단 및 하단을 따라 연장된 연장부(120)는 각각 상부영역 및 하부영역에 해당한다.
바람직하게는 빔본체(100)는 수지의 주입으로 사출에 의해 성형될 수 있으며 장섬유 보강 복합재(G-LFT), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 열가소성 올레핀(TPO), 폴리아미드(PA) 중 하나 이상을 포함하는 재질로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
보강시트(200)는 범퍼빔의 강도 향상 및 강성 증대를 위해 빔본체(100)의 중앙부(110) 내부에 매립된 형태로 연결된다. 보강시트(200)의 경우 시트(Sheet) 형태로서 바람직하게는 중앙부(110)의 전면 또는 후면과 나란한 방향으로 중앙부(110) 내부에 매립될 수 있다.
매립이란 일부 또는 전부가 묻혀 있는 상태를 의미할 수 있다.
한편, 보강시트(200)는 강화섬유가 포함된 프리프레그(Prepreg) 또는 프리폼(Preform)으로 이루어질 수 있다. 강화섬유란 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 천연섬유 중 하나 이상을 포함하는 재질로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
프리프레그의 경우 수지에 예비 함침된 강화섬유를 의미하는 것으로 수지는 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 열가소성 올레핀(TPO), 폴리아미드(PA) 중 하나 이상을 포함하는 재질로 형성될 수 있으며 제조과정에서 금형 내에 인서트되어 빔본체(100)와 함께 일체로서 성형될 수 있다.
프리폼의 경우 마찬가지로 제조과정에서 금형 내에 인서트되어 빔본체(100)를 형성하는 수지에 의해 함침되어 빔본체(100)와 함께 일체로서 성형될 수 있다.
중앙리브(300)는 중앙부(110)의 외측면으로부터 돌출된 형상으로 형성된다. 바람직하게는 중앙부(110)의 외측면은 중앙부(110)의 후면에 대응되며 중앙부(110)의 후면으로부터 후방으로 돌출된 형상으로 형성될 수 있다. 중앙리브(300)는 복수로 구성될 수 있으며 개수에 제한되지 않는다.
빔본체(100)의 성형 시 수지의 주입으로 사출에 의해 빔본체(100)와 함께 성형되어 빔본체(100)와 일체로 형성된다. 이에 따라 빔본체(100)와 동일한 재질로서 장섬유 보강 복합재(G-LFT), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 열가소성 올레핀(TPO), 폴리아미드(PA) 중 하나 이상을 포함하는 재질로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다. 중앙리브(300)의 형성으로 강성 확보 효과를 기대할 수 있다.
고정수단(400)은 보강시트(200)를 관통한 상태로 보강시트(200)와 함께 범퍼빔에 매립된 형태로 범퍼빔과 연결된다. 바람직하게는 중앙부(110)의 전면을 바라보는 보강시트(200)의 전면으로부터 보강시트(200)를 관통할 수 있다. 보강시트(200)를 경계로 하여 전방부분의 일측은 중앙부(110) 측에 매립되고 후방부분의 타측은 중앙리브(300) 측에 매립되어 범퍼빔의 내부에 매립되는 것이다.
고정수단(400)은 스틸 재질로 형성되거나 알루미늄, 마그네슘과 같은 경량 금속 재질로 형성될 수 있다. 또는 장섬유 보강 복합재(G-LFT), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 열가소성 올레핀(TPO), 폴리아미드(PA) 중 하나 이상을 포함하는 재질로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
고정수단(400)이 스틸 재질로 형성되고 보강시트(200)가 탄소섬유를 포함할 경우 스틸과 탄소섬유 간의 전위차에 의해 전위부식이 발생할 수 있기 때문에 스틸 재질의 고정수단(400) 표면을 절연성 재질로 코팅할 수 있다.
범퍼빔의 성형을 위한 금형에서 범퍼빔의 전면에 대응되는 형상이 상형에 마련되고 범퍼빔의 후면에 대응되는 형상이 하형에 마련될 경우 수지주입구는 상형에 마련되어 상방으로부터 하방으로 수지가 주입된다.
바람직하게는 범퍼빔의 사출 성형 시에 고정수단(400)이 보강시트(200)와 함께 금형 내부에 인서트될 수 있다. 이때 고정수단(400)은 중앙리브(300)를 형성시키기 위해 마련된 금형의 리브홈(30)에 삽입하여 고정시킬 수 있다. 이에 따라 금형을 닫고 상형에 마련된 수지주입구로부터 수지가 주입되어도 수지에 의해 금형 내에 배치된 보강시트(200)가 본래 자리로부터 이탈되는 현상을 방지하는 것이 가능하다.
도 4 내지 도 7을 참고할 때 바람직하게는 상기 고정수단(400)은 타공되어 유동홀(411)이 형성된 플레이트 형상으로서, 상기 중앙부(110) 내부에 매립된 고정부(410); 및 상기 유동홀(411)과 관통되는 유동로(421)가 형성되도록 상기 유동홀(411)로부터 돌출되며, 상기 보강시트(200)를 관통한 상태로 상기 중앙리브(300) 내부에 매립된 삽입부(420);를 포함할 수 있다.
플레이트 형상의 고정부(410)는 타공되어 상하가 관통된 형태의 유동홀(411)이 마련된다. 고정수단(400)이 보강시트(200)의 전면으로부터 보강시트(200)를 관통할 경우 고정부(410)는 보강시트(200) 전면과 접하게 된다. 고정부(410)는 고정수단(400)의 일측에 대응되는 부분으로서 빔본체(100)의 중앙부(110)의 내부에 매립된다.
삽입부(420)의 경우 고정부(410)로부터 돌출되되, 유동홀(411)의 테두리를 따라 돌출되어 유동홀(411)로부터 시작되는 유동로(421)가 형성된다. 고정수단(400)이 보강시트(200)의 전면으로부터 보강시트(200)를 관통할 경우 삽입부(420)는 보강시트(200) 후면을 관통한다. 삽입부(420)는 고정수단(400)의 타측에 대응되는 부분으로서 중앙리브(300)의 내부에 매립된다. 고정부(410)의 존재로 인해 삽입부(420)가 보강시트(200)로부터 후방으로 더 이동되지 않고 위치를 유지할 수 있다.
유동로(421)는 보강시트(200)와 수직한 방향으로 개구되어 있어서 금형이 닫힌 상태에서 상형에 마련된 수지주입구로부터 수지가 주입될 때 수지가 유동로(421)를 통해 보강시트(200)를 통과하여 하형 측, 보다 구체적으로는 하형에 마련된 리브홈(30)으로 원활하게 이동되어 리브홈(30)에 수지가 충진될 수 있다.
이에 따라 수지의 흐름을 방해하는 현상을 방지할 수 있어 중앙리브(300)와 같은 복잡하고 정교한 형태의 성형 시 성형불량 문제를 해소하는 것이 가능하다.
바람직하게는 상기 삽입부(420)는 상기 유동홀(411)로부터 돌출된 제1삽입파트(422); 및 상기 제1삽입파트(422)로부터 돌출되며, 측부에는 일정거리 이격되도록 절개된 복수의 절개홀이 형성된 제2삽입파트(423);를 포함할 수 있다.
제1삽입파트(422)는 삽입부(420)로부터 유동홀(411)의 테두리를 따라 돌출된 부분에 해당한다. 제2삽입파트(423)는 제1삽입파트(422)로부터 돌출 연장된 부분으로서 측부에는 절개되어 유동로(421)와 연통되는 절개홈(424)이 복수로 마련된다.
절개홈(424)은 측방으로 개구된 형태로서 유동홀(411)로 주입되어 유동로(421)를 이동하던 수지가 절개홈(424)을 따라 측방으로도 이동될 수 있도록 개방되어 있다.
바람직하게는 제1삽입파트(422)의 경우 금형에 마련된 리브홈(30)에 고정될 수 있도록 단면이 리브홈(30)의 단면과 동일하게 구성될 수 있고 제2삽입파트(423)의 경우 단부를 향할수록 단면적이 줄어드는 형태로 구성될 수 있다. 이에 따라 수지에 완전히 감싸지지 않고 외부로 노출되는 부분을 제1삽입파트(422)로 한정하여 최소화시키는 것이 가능하다.
도 8을 참고할 때 바람직하게는 상기 고정수단(400)은 상기 유동로(421)의 내부에 충진된 형태로 배치되며, 상기 빔본체(100) 및 상기 중앙리브(300)와 일체로 형성되어 상기 빔본체(100) 및 상기 중앙리브(300)를 연결하는 연결부(430);를 더 포함할 수 있다.
고정수단(400)에 유동로(421)가 형성됨에 따라 범퍼빔의 성형 시에 수지가 주입될 경우 수지는 밑에서부터 채워지게 되므로 유동로(421)를 따라 중앙리브(300)를 형성하기 위한 리브홈(30)에 충진된다. 리브홈(30)에 수지의 충진이 완료되면 수지는 유동로(421)에도 충진되고 금형 내부에 채워지게 된다.
즉, 연결부(430)는 성형과정에서 유동로(421)에 채워진 수지로 인해 형성된 부분으로서 유동로(421)를 경계로 전방의 빔본체(100)와 후방의 중앙리브(300)를 연결해주는 역할을 수행한다. 고정수단(400)의 외부는 물론, 양단이 관통된 형태의 유동로(421)를 통해 고정수단(400)의 내부도 빔본체(100), 중앙리브(300), 연결부(430)와 서로 연결된 형태로 고정수단(400)이 범퍼빔의 내부에 매립됨으로써 견고한 연결상태를 유지하는 것이 가능하다.
바람직하게는 상기 중앙리브(300)는 상기 빔본체(100)의 길이방향에 대해 소정의 각도로 기울어진 형태로 상기 중앙부(110)의 외측면에 연결되되, 일정거리 이격되어 연결된 복수의 제1리브(310); 및 상기 제1리브(310)와 교차되어 교차점(321)을 형성하도록 상기 중앙부(110)의 외측면에 연결되되, 일정거리 이격되어 연결된 복수의 제2리브(320);를 포함하며, 상기 고정수단(400)은 상기 교차점이 형성된 위치에 매립될 수 있다.
제1리브(310)는 중앙부(110)의 외측면으로부터 돌출되는데 복수로 구성되어 각각이 소정의 각도만큼 기울어진 형태로 중앙부(110)의 외측면에 형성된다. 또한, 복수의 제1리브(310)는 서로가 일정거리만큼 이격되어 중앙부(110)의 외측면에 연결된 형태로 형성된다. 중앙부(110)의 외측면이 중앙부(110)의 후면에 대응될 경우 제1리브(310)는 중앙부(110)의 후면으로부터 후방으로 돌출된 형태일 수 있다.
소정의 각도란 수직이나 수평이 아닌 각도의 의미할 수 있다. 일정거리란 복수의 제1리브(310)가 서로 동일한 거리만큼 이격된 형태를 설명하기 위한 표현에 해당할 수 있다.
제2리브(320)는 제1리브(310)와 마찬가지로 중앙부(110)의 외측면으로부터 돌출되는데 복수로 구성되는데 바람직하게는 제1리브(310)가 기울어진 방향과 반대방향으로 제1리브(310)가 기울어진 각도만큼 기울어진 형태로 형성될 수 있다. 또한, 복수의 제2리브(320)는 서로가 일정거리만큼 이격되어 중앙부(110)의 외측면에 연결된 형태로 형성된다. 제2리브(320)는 제1리브(310)와 교차됨으로써 교차점(321)을 형성한다. 바람직하게는 제1리브(310)와 제2리브(320)가 만나는 교차점(321)이 정중앙에 형성되어 'X'자 형태를 형성할 수 있다.
바람직하게는 상기 고정수단(400)에는 상기 고정수단(400)을 관통하는 유동로(421)가 형성되고, 상기 유동로(421)로부터 측방으로 개구된 절개홈(424)이 복수로 형성되되, 상기 절개홈(424)이 개구된 방향은 상기 제1리브(310)의 양단부 및 상기 제2리브(320)의 양단부가 형성된 방향일 수 있다.
고정수단(400)에는 고정수단(400)을 관통하는, 바람직하게는 보강시트(200)에 수직한 방향으로 고정수단(400)을 관통하는 유동로(421)가 형성된다. 유동로(421)에는 유동로(421)로부터 측방으로 개구된 절개홈(424)이 복수로 마련되는데 절개홈(424)의 존재로 인해 성형 시에 유동홀(411)로 주입되어 유동로(421)를 이동하던 수지가 절개홈(424)을 따라 측방으로도 이동될 수 있다.
한편, 복수의 절개홈(424)이 개구된 방향은 각각 제1리브(310)와 제2리브(320)의 양단부를 향하도록 형성되는데 이를 통해서 성형 시에 유동로(421)를 따라 이동하던 수지가 절개홈(424)을 통해 제1리브(310) 및 제2리브(320)의 양단까지 이동하게 되어 중앙리브(300)의 성형 품질을 향상시킴은 물론 중앙리브(300)와 고정수단(400) 간의 연결상태를 보다 견고하게 할 수 있다.
도 9 및 도 10을 참고할 때 바람직하게는 상기 중앙부(110)의 외측면에는 한 쌍의 강화로드(500)가 상기 교차점(321)을 경계로 서로 상하로 이격되어 상기 빔본체(100)의 길이방향을 따라 상기 빔본체(100)와 일체로 연결되되, 각각의 강화로드(500)는 상기 제1리브(310)와 상기 제2리브(320)를 번갈아 가면서 가로지르도록 연결될 수 있다.
강화로드(500)는 중앙부(110)의 외측면에 연결되어 범퍼빔의 강도를 향상시키고 강성을 증대시키는 역할을 수행할 수 있다. 강화로드(500)는 한 쌍으로 마련되어 중앙리브(300)의 교차점(321)을 경계로 상하로 이격되어 평행하게 연결된다. 각각의 강화로드(500)는 중앙리브(300)와 교차되면서 중앙부(110)의 외측면에 연결되며 구체적으로는 제1리브(310)와 제2리브(320)를 한번씩 번갈아 가면서 가로지르는 방식으로 연결된다. 강화로드(500)와 중앙리브(300)의 교차 연결로 인해 구성요소 간의 결합력이 증대되고 범퍼빔의 강도 향상 및 강성 증대 증폭 효과를 기대할 수 있다.
강화로드(500)는 강화섬유를 포함하는 재질로 형성되며 강화섬유 다발 형태의 토우(Tow) 형태로 형성될 수 있다. 강화섬유의 경우 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 천연섬유 중 하나 이상을 포함하는 재질로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다. 강화섬유는 수지에 함침되어 범퍼빔의 중앙부(110)에 일체로 연결될 수 있다.
바람직하게는 본 발명에 따른 차량용 범퍼빔은 상기 빔본체(100)와 일체로 형성되며, 상기 빔본체(100)의 양단에 배치되어 차체와 연결되는 스테이(600);를 더 포함하고, 상기 보강시트(200)는 상기 중앙부(110)와 상기 스테이(600)의 일측 경계부로부터 타측 경계부까지 매립될 수 있다.
스테이(600)는 빔본체(100)의 양측에 빔본체(100)와 일체로 형성되어 범퍼빔이 차체에 장착되도록 연결부(430)위를 제공해주는 역할을 수행한다. 금형을 통한 사출성형 시 빔본체(100)와 함께 일체로 성형될 수 있다. 바람직하게는 스테이(600)에는 전방으로 돌출된 형태의 충격흡수부가 형성될 수 있다. 충격흡수부는 차량의 충돌에 따른 충격에너지를 흡수하여 차체의 변형을 최소화시키는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 빔본체(100) 양측의 스테이(600)의 형성으로 보강시트(200)의 경계가 설정된다. 즉, 보강시트(200)는 중앙부(110) 내부에 매립되되, 일측의 스테이(600)와 형성하는 경계부로부터 타측의 스테이(600)와 형성하는 경계부를 경계로 하여 매립된다.
바람직하게는 상기 고정수단(400)은 복수로 마련되되, 상기 보강시트(200)가 연장된 방향을 따라 일정거리 이격되어 상기 보강시트(200)를 관통할 수 있으며, 상기 고정수단(400)은 홀수로 마련되어, 상기 고정수단(400) 중 하나가 상기 보강시트(200)의 중앙을 관통할 수 있다.
고정수단(400)은 복수로 마련되어 복수의 고정수단(400)이 보강시트(200)를 관통하되, 각각의 고정수단(400)은 일정거리 이격되어 배치된 형태로 보강시트(200)를 관통한다. 이에 의해 보강시트(200), 고정수단(400), 빔본체(100) 및 중앙리브(300) 상호 간의 연결상태를 견고하게 할 수 있으며 뿐만아니라 성형 시에 복수의 고정수단(400)이 이용됨으로써 수지의 주입에도 보강시트(200)가 자기 위치를 이탈하지 않고 위치를 유지할 수 있다.
일정거리란 복수의 고정수단(400)이 서로 동일한 거리만큼 이격된 형태를 설명하기 위한 표현에 해당할 수 있다.
보다 바람직하게는 복수의 고정수단(400)은 홀수로 마련되어 복수 중 하나의 고정수단(400)이 보강시트(200)의 중앙을 관통하고 나머지 고정수단(400)들은 한 쌍을 이뤄 가운데 고정수단(400)으로부터 동일한 거리 이격되는 방식으로 보강시트(200)를 관통할 수 있다.
바람직하게는 상기 중앙부(110)에는 상기 빔본체(100)의 길이방향을 따라 전방으로 만입된 만입홈(111)이 형성되어 전면과 후면이 구분되고, 상기 중앙부(110)의 외측면은 상기 중앙부(110)의 후면에 대응되며, 상기 보강시트(200)는 상기 중앙부(110)의 후면으로부터 소정의 거리 이격된 위치에 매립될 수 있다.
빔본체(100)는 후방을 향해 개구되도록 길이방향을 따라 만입된 만입홈(111)이 형성된다. 이에 따라 빔본체(100)는 단면의 형상이 'U'자를 시계방향으로 90°회전시킨 형상을 가지게 된다. 또한, 전방으로 만입된 만입홈(111)이 형성된 위치는 중앙영역에 해당하는 중앙부(110)에 해당한다. 중앙부(110)로부터 상하부로 연장된 부분은 연장부(120)에 해당한다.
빔본체(100)의 연장부(120)도 빔본체(100)의 길이방향을 따라 후방으로 만입된 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라 빔본체(100)는 단면의 형상이 'W'자를 시계방향으로 90°회전시킨 형상을 가질 수 있다.
중앙부(110)의 외측면은 중앙부(110)의 후면에 대응된다. 보강시트(200)는 중앙부(110)의 후면으로부터 소정의 거리 이격된 위치의 중앙부(110) 내부에 매립된다. 바람직하게는 보강시트(200)는 중앙부(110)의 전면 또는 후면과 나란한 방향으로 중앙부(110) 내부에 매립되어 전방으로부터 전달되는 충격에너지에 대응할 수 있다.
보강시트(200)가 중앙부(110)의 후면으로부터 소정의 거리 이격된 위치에 매립되기 위해서는 성형 시 금형의 하형에 형성된 리브홈(30)에 고정수단(400)이 삽입되어 고정되되, 보강시트(200)는 고정수단(400)을 통해 하형에 접촉되지 않고 하형으로부터 소정의 거리만큼 떨어져 있어야 한다. 이러한 상태에서 금형으로 수지가 주입될 경우 보강시트(200)는 수지에 완전히 감싸지게 된다. 성형이 완료되면 외부로부터 보강시트(200)가 노출되지 않고 매립될 수 있다.
도 11 및 도 12를 참고할 때 본 발명에 따른 차량용 범퍼빔 제조방법은 길이방향으로 연장되며, 프리프레그 또는 프리폼 재질의 보강시트(200)를 유동로(421)가 형성된 고정수단(400)으로 관통시키는 관통단계; 상기 고정수단(400)에 의해 관통된 상기 보강시트(200)를 금형(10) 내측에 배치하되, 상기 범퍼빔에 형성되는 리브의 성형을 위한 상기 금형(10)의 리브홈(30)에 상기 고정수단(400)을 삽입하는 배치단계; 및 상기 금형(10)을 닫고, 상기 금형(10) 내로 수지를 주입하여 성형하는 성형단계;를 포함한다.
상기에서도 언급한 바와 같이 범퍼빔의 성형을 위한 금형(10)에서 범퍼빔의 전면에 대응되는 형상이 상형에 마련되고 범퍼빔의 후면에 대응되는 형상이 하형에 마련될 경우 수지주입구는 상형에 마련되어 상방으로부터 하방으로 수지가 주입된다.
먼저, 관통단계에서는 유동로(421)가 형성된 고정수단(400)을 이용하여 시트 형상의 보강시트(200)를 관통시키는 형태로 보강시트(200)에 고정수단(400)을 연결한다. 고정수단(400)은 복수로 마련될 수 있으며 유동로(421)의 경우 바람직하게는 보강시트(200)와 수직한 방향으로 개구되어 있어서 금형(10)이 닫힌 상태에서 상형에 마련된 수지주입구(30)로부터 수지가 주입될 때 수지가 유동로(421)를 통해 보강시트(200)를 통과하여 하형 측, 보다 구체적으로는 하형에 마련된 리브홈(30)으로 원활하게 이동되어 리브홈(30)에 수지가 충진될 수 있다.
다음으로 배치단계에서는 하형에 마련된 음각 형태의 리브홈(30)에 고정수단(400)을 삽입시켜 보강시트(200)와 고정수단(400)을 금형(10) 내로 인서트한다. 이를 통해 금형(10)을 닫고 금형(10) 내로 수지가 주입되어도 보강시트(200)를 관통한 상태로 리브홈(30)에 삽입된 고정수단(400)의 존재로 인해 보강시트(200)가 금형(10) 내에서 배치된 위치를 유지할 수 있어 위치의 이탈에 따른 성형불량 등의 문제를 미연에 방지하는 것이 가능하다.
배치단계가 완료되면 금형(10)을 닫고 금형(10) 내로 수지를 주입하여 범퍼빔을 성형하는 성형단계가 수행된다.
바람직하게는 상기 배치단계에서는 상기 고정수단(400)이 상기 리브홈(30)에 고정되도록 삽입할 수 있다.
단순히 고정수단(400)을 리브홈(30)에 삽입하는 것이 아니라 고정수단(400)이 리브홈(30)에 고정되도록 연결함으로써 보강시트(200)가 금형(10) 내에서 배치된 위치를 효과적으로 유지하도록 할 수 있다. 바람직하게는 고정수단(400)의 경우 단부로 갈수록 단면적이 줄어드는 형태로 형성되어 일부만 리브홈(30)에 고정됨으로써 외부로 노출되는 고정수단(400)의 면적을 최소화할 수 있다.
또한, 보강시트(200)가 외부로 노출되는 부분 없이 빔본체(100) 내부에 매립시키기 위해서는 고정수단(400)만 리브홈(30)에 고정시킨 채 보강시트(200)를 하형에 접촉시키지 않고 하형으로부터 소정의 거리만큼 떨어뜨려 놓을 수 있다.
바람직하게는 상기 성형단계에서는 상기 금형(10)의 상형에 마련된 수지주입구로부터 상기 수지가 상기 보강시트(200)의 길이방향과 수직한 방향으로 주입되며, 상기 유동로(421)를 따라 이동하여 상기 리브홈(30)에 충진될 수 있다.
상형에 마련된 수지주입구로부터 수지가 보강시트(200)의 길이방향과 수직한 방향으로 주입되어 수지는 금형(10) 내에서 하부로부터 충진될 수 있고 유동로(421)의 존재로 인해 수지는 보강시트(200)를 통과하여 리브홈(30)에도 효과적으로 충진되는 것이 가능하다. 바람직하게는 수지주입구는 유동로(421)의 직상부에 위치하여 수지의 원활한 이동을 극대화하는 것이 가능하다.
바람직하게는 수지주입구(30)는 복수의 게이트(31)로 분기될 수 있고 복수의 게이트(31)에는 각각 밸브(32)가 마련될 수 있다. 또는 웰드라인(Weld Line)의 감소목적으로 밸브(32)를 조절하여 일측의 게이트(31)로부터 타측의 게이트(31)까지 순차적으로 주입될 수 있으며 중앙의 게이트(31)로부터 양측의 게이트(31)까지 순차적으로 주입될 수 있다.
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 : 빔본체 110 : 중앙부
111 : 만입홈 120 : 연장부
200 : 보강시트 300 : 중앙리브
310 : 제1리브 320 : 제2리브
400 : 고정수단 410 : 고정부
411 : 유동홀 420 : 삽입부
421 : 유동로 422 : 제1삽입파트
423 : 제2삽입파트 424 : 절개홈
430 : 연결부 500 : 강화로드
600 : 스테이

Claims (14)

  1. 차량에 장착되는 범퍼빔으로서,
    연장된 길이방향을 따라 중앙영역을 형성하는 중앙부와 상기 중앙부의 상부영역 및 하부영역을 형성하는 한 쌍의 연장부로 구분되는 빔본체;
    상기 빔본체의 길이방향을 따라 상기 중앙부 내부에 매립된 보강시트;
    상기 빔본체와 일체로 형성되며, 상기 중앙부의 외측면으로부터 돌출된 중앙리브; 및
    상기 보강시트를 관통한 상태로 일측은 상기 중앙부 내부에 매립되고, 타측은 상기 중앙리브 내부에 매립된 고정수단;을 포함하고,
    상기 고정수단은,
    타공되어 유동홀이 형성된 플레이트 형상으로서, 상기 중앙부 내부에 매립된 고정부; 및
    상기 유동홀과 관통되는 유동로가 형성되도록 상기 유동홀로부터 돌출되며, 상기 보강시트를 관통한 상태로 상기 중앙리브 내부에 매립된 삽입부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 삽입부는,
    상기 유동홀로부터 돌출된 제1삽입파트; 및
    상기 제1삽입파트로부터 돌출되며, 측부에는 일정거리 이격되도록 절개된 복수의 절개홀이 형성된 제2삽입파트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정수단은,
    상기 유동로의 내부에 충진된 형태로 배치되며, 상기 빔본체 및 상기 중앙리브와 일체로 형성되어 상기 빔본체 및 상기 중앙리브를 연결하는 연결부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 중앙리브는,
    상기 빔본체의 길이방향에 대해 소정의 각도로 기울어진 형태로 상기 중앙부의 외측면에 연결되되, 일정거리 이격되어 연결된 복수의 제1리브; 및
    상기 제1리브와 교차되어 교차점을 형성하도록 상기 중앙부의 외측면에 연결되되, 일정거리 이격되어 연결된 복수의 제2리브;를 포함하며,
    상기 고정수단은 상기 교차점이 형성된 위치에 매립된 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 고정수단에는 상기 고정수단을 관통하는 유동로가 형성되고, 상기 유동로로부터 측방으로 개구된 절개홈이 복수로 형성되되, 상기 절개홈이 개구된 방향은 상기 제1리브의 양단부 및 상기 제2리브의 양단부가 형성된 방향인 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 중앙부의 외측면에는 한 쌍의 강화로드가 상기 교차점을 경계로 서로 상하로 이격되어 상기 빔본체의 길이방향을 따라 상기 빔본체와 일체로 연결되되,
    각각의 강화로드는 상기 제1리브와 상기 제2리브를 번갈아 가면서 가로지르도록 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 빔본체와 일체로 형성되며, 상기 빔본체의 양단에 배치되어 차체와 연결되는 스테이;를 더 포함하고,
    상기 보강시트는 상기 중앙부와 상기 스테이의 일측 경계부로부터 타측 경계부까지 매립된 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정수단은 복수로 마련되되, 상기 보강시트가 연장된 방향을 따라 일정거리 이격되어 상기 보강시트를 관통하는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 고정수단은 홀수로 마련되어, 상기 고정수단 중 하나가 상기 보강시트의 중앙을 관통하는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 중앙부에는 상기 빔본체의 길이방향을 따라 전방으로 만입된 만입홈이 형성되어 전면과 후면이 구분되고,
    상기 중앙부의 외측면은 상기 중앙부의 후면에 대응되며, 상기 보강시트는 상기 중앙부의 후면으로부터 소정의 거리 이격된 위치에 매립된 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔.
  12. 차량에 장착되는 범퍼빔의 제조방법으로서,
    길이방향으로 연장되며, 프리프레그 또는 프리폼 재질의 보강시트를 유동로가 형성된 고정수단으로 관통시키는 관통단계;
    상기 고정수단에 의해 관통된 상기 보강시트를 금형 내측에 배치하되, 상기 범퍼빔에 형성되는 리브의 성형을 위한 상기 금형의 리브홈에 상기 고정수단을 삽입하는 배치단계; 및
    상기 금형을 닫고, 상기 금형 내로 수지를 주입하여 성형하는 성형단계;를 포함하고,
    상기 성형단계에서는,
    상기 금형의 상형에 마련된 수지주입구로부터 상기 수지가 상기 보강시트의 길이방향과 수직한 방향으로 주입되며, 상기 유동로를 따라 이동하여 상기 리브홈에 충진되는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔의 제조방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 배치단계에서는,
    상기 고정수단이 상기 리브홈에 고정되도록 삽입하는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔의 제조방법.
  14. 삭제
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