KR101978923B1 - 열변형 제어를 위한 이종 패널의 헤밍 접합구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열변형 제어를 위한 이종 패널의 헤밍 접합구조에 관한 것으로서, 제1 패널의 일단부가 내측방향으로 밴딩되어 헤밍부가 형성되고, 상기 제1 패널와 다른 열팽창계수를 갖는 제2 패널 일측에 외측방향으로 절곡된 제1 굴곡부가 형성됨과 아울러 상기 헤밍부가 상기 제1 굴곡부의 일측에 접합되며, 상기 제2 패널의 일측 중 상기 제1 패널의 일단부와 대응되는 일측으로부터 외측방향으로 절곡된 제2 굴곡부가 형성되어 상기 제1 패널의 단부가 상기 제2 굴곡부 일측에 지지되는 것을 특징으로 하는 열변형 제어를 위한 이종 패널의 헤밍 접합구조를 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 열팽창률이 상이한 이종의 패널을 상호 접합한 후 열처리 과정이 이루어지더라도 열변형에 의한 휘어짐, 굴곡 형상을 방지하면서도 제1 패널 및 제2 패널의 접합상태가 견고하게 유지되도록 하는 효과가 있다.

Description

열변형 제어를 위한 이종 패널의 헤밍 접합구조{Hemming bonding structure for heterogeneous panels to prevent thermal deformation}

본 발명은 열변형 제어를 위한 이종 패널의 헤밍 접합구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열팽창률이 상이한 이종의 패널을 상호 접합한 후 열처리 과정이 이루어지더라도 열변형에 의한 휘어짐, 굴곡 형상을 방지하면서도 제1 패널 및 제2 패널의 접합상태가 견고하게 유지되도록 하는 열변형 제어를 위한 이종 패널의 헤밍 접합구조에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 대량 보급과 더불어 생활수준과 의식이 높아짐에 따라 차량의 안전도에 대한 요구가 높아지고 있으며, 완성차 업계에서는 이러한 요구에 맞춰 차량 패널의 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있으면서도 연비향상을 위한 경량화 방안에 대하여 지속적인 연구개발이 이루어지고 있다.

이에 차량에 사용되는 자재 중 도어, 보닛, 범퍼 등 고장력 강판이 사용되어야만 하는 부분을 제외한 외장재의 경우 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있으면서도 경량화를 통한 연비향상을 이루기 위해 다양한 자재가 개발되어 사용되고 있다.

여기서, 차량의 경량화를 자재로서는 경합금재료, 하이텐재 등을 적용하고 있으며, 특히 알루미늄 및 마그네슘, 티타늄 등의 경량이면서 합금 시 고강도를 가지게 되는 금속들의 적용이 확대되고 있다.

다른 방법으로는 서로 다른 특성을 갖는 이종의 패널, 일예로, 강도가 높은 소재의 패널과, 경량 소재의 패널을 접합하여 강도를 향상시킬 수 있으면서도 경량으로 형성할 수 있는 하이브리드(hybrid) 패널이 사용되고 있다.

도1은 종래 이종의 패널이 결합된 차량용 패널을 도시한 도면이고, 도2는 종래 이종의 패널이 결합된 차량용 패널이 열변형되는 상태를 도시한 도면이다.

도1에서 보는 바와 같이 종래의 이종의 패널이 결합된 차량용 패널(100)은 제1 패널(110)과, 일측이 제1 패널(110)의 일측과 접합되는 제2 패널(120)로 구성되며, 제1 패널(110)의 일단부가 내측방향으로 밴딩가공되어 제2 패널(120)의 일단부 일측에 지지되고, 밴딩되지 않은 제1 패널(110)의 일측과 이와 대응되는 제2 패널(120)의 일측을 구조용 접착제(J)를 통해 접합된다.

이러한, 종래 이종의 패널이 결합된 차량용 패널(100)은 이후 페인팅 공정에서 제1 패널(110) 또는 제2 패널(120)의 외면을 도장한 후 열처리 작업이 진행되는데, 이때, 종래 이종의 패널이 결합된 차량용 패널(100)은 제1 패널(110)과, 제2 패널(120)간 열팽창율이 상이하여 도2에서 보는 바와 같이 열처리 공정을 거치면서 열변형이 발생된다.

일예로, 제1 패널(110)로 스틸재질이 사용되고, 제1 패널(110)로 알루미늄 재질이 사용되는 경우 열처리 과정에서 열팽창율이 높은 스틸 재질의 제1 패널(110)의 단부가 제2 패널(120)에 비해 상대적으로 크게 신장되면서 열변형이 발생된다.

이후, 냉각되는 과정에서 신장된 제1 패널(110)의 단부가 수축하고, 이에 접합된 제1 패널(110) 및 제2 패널(120)의 단부가 휘어지거나 제1 패널(110)에 굴곡이 형성이 형성되고, 심한 경우 제1 패널(110) 및 제2 패널(120)이 상호 탈락되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 열팽창률이 상이한 이종의 패널을 상호 접합한 후 열처리 과정이 이루어지더라도 열변형에 의한 휘어짐, 굴곡 형상을 방지하면서도 제1 패널 및 제2 패널의 접합상태가 견고하게 유지되도록 하는 열변형 제어를 위한 이종 패널의 헤밍 접합구조를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 서로 다른 열팽창계수를 갖는 이종의 패널이 접합된 이종 패널의 헤밍 접합구조에 있어서, 제1 패널의 일단부가 내측방향으로 밴딩되어 헤밍부가 형성되고, 상기 제1 패널와 다른 열팽창계수를 갖는 제2 패널의 단부 일측에 외측방향으로 절곡된 제1 굴곡부가 형성됨과 아울러 상기 헤밍부가 상기 제1 굴곡부의 일측에 접합되며, 상기 제2 패널의 일측 중 상기 제1 패널의 일단부와 대응되는 일측으로부터 외측방향으로 절곡되어 탄성을 가지며 상기 제1 패널의 단부가 지지되는 제2 굴곡부가 형성되는 것을 특징으로 하는 열변형 제어를 위한 이종 패널의 헤밍 접합구조를 제공한다.

그리고, 상기 헤밍부는 상기 제1 굴곡부 방향으로 경사지게 형성되되, 상기 제1 굴곡부의 절곡각도와 대응되는 각도로 경사형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2 굴곡부가 형성된 일측에 상기 제1 패널과 동일한 재질의 신축플레이트가 결합되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 제2 패널은 상기 제1 패널과 접합되는 단부가 상기 제1 패널과 동일한 재질로 형성될 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 열팽창률이 상이한 이종의 패널을 상호 접합한 후 열처리 과정이 이루어지더라도 열변형에 의한 휘어짐, 굴곡 형상을 방지하면서도 제1 패널 및 제2 패널의 접합상태가 견고하게 유지되도록 하는 효과가 있다.

도1은 종래 이종의 패널이 결합된 차량용 패널을 도시한 도면,
도2는 종래 이종의 패널이 결합된 차량용 패널이 열변형되는 상태를 도시한 도면,
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 열변형 제어를 위한 이종 패널의 헤밍 접합구조를 도시한 도면,
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 패널의 일단부가 신장하는 상태를 도시한 도면,
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 패널의 일단부가 수축하는 상태를 도시한 도면,
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열변형 제어를 위한 이종 패널의 헤밍 접합구조를 도시한 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도3은 본 발명의 일실시예에 따른 열변형 제어를 위한 이종 패널의 헤밍 접합구조를 도시한 도면이다.

도3에서 보는 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 열변형 제어를 위한 이종 패널의 헤밍 접합구조(1)는 일단부가 밴딩되어 헤밍부(11)가 형성된 제1 패널(10)이 헤밍부(11)를 통해 제2 패널(20)과 접합되며, 제2 패널(20) 일측에 형성된 제1 굴곡부(21)의 일측이 제1 패널(10)의 헤밍부(11)와 접합되고, 제2 패널(20)의 타측에 형성된 제2 굴곡부(22)가 헤밍부(11)가 형성된 제1 패널(10)의 단부를 지지한다.

보다 상술하면, 본 실시예에서 제1 패널(10)은 알루미늄 재질로 형성되고, 제2 패널(20)은 스틸 재질로 형성되는데, 제1 패널(10)과 제2 패널(20)의 일측을 밀착배치한 상태에서 제1 패널(10)의 일단부를 내측방향으로 밴딩하고, 밴딩된 일측, 즉 헤밍부(11)가 제2 패널(20)의 일측을 가압하도록 함으로써 제1 패널(10)과 제2 패널(20)을 1차 결합한다.

이때, 제1 패널(10)과 결합되는 제2 패널(20)은 일측 중 헤밍부(11)와 대응되는 일측으로부터 외측방향으로 절곡된 제1 굴곡부(21)가 형성됨과 아울러 다른 일측 중 헤밍부(11)가 형성된 제1 패널(10)의 단부와 대응되는 일측으로부터 외측방향으로 절곡된 제2 굴곡부(22)가 형성된다.

여기서, 제1 굴곡부(21)는 일측에 구조용 접착제(J)를 통해 헤밍부(11)가 형성된 제1 패널(10)의 일측이 접합되는 바 제1 패널(10)과의 접합영역을 제공함과 아울러 제1 패널(10)이 신장되는 경우 일측이 제1 패널(10)의 일측에 지지되어 제2 패널(20)의 일측이 동반하여 신장되도록 하는 역할을 한다.

이때, 제1 굴곡부(21)는 일정 각도를 갖도록 경사지게 형성되는데, 헤밍부(11)가 형성된 제1 패널(10)의 단부가 제1 굴곡부(21)의 각도와 대응되는 각도로 경사지게 형성되어 제1 굴곡부(21)의 일측에 면접촉되도록 함으로써 제1 패널(10)과, 제2 패널(20)의 결합력이 보다 향상되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 제2 굴곡부(22)는 앞서 설명한 바와 같이 제1 패널(10)의 단부와 대응되는 일측으로부터 외측방향으로 절곡형성되어 탄성을 가지면서 제1 패널(10)의 단부가 열처리 과정에서 신장하는 경우 동반 신장하면서 제2 패널(20) 단부에 제1 패널(10)의 신장길이만큼의 신장길이를 보상함과 아울러 냉각시 제1 패널(10)의 단부가 수축하는 경우 탄성에 의해 동반 수축되면서 제1 패널(10)과 제2 패널(20)간 열팽창율을 보상함으로써 제1 패널(10)과 제2 패널(20)이 접합된 상태에서 이종 패널간 열팽창율 차이에 의한 열변형 문제, 즉 휘어짐, 굴곡현상 또는 제1 패널(10)과 제2 패널(20)의 탈락을 방지하는 역할을 한다.

또한, 제2 굴곡부(22)는 제1 패널(10)의 단부 일측이 지지되어 제1 패널(10)이 수축하면서 일측을 가압하는 경우 제1 패널(10)의 가압력에 의해 보다 용이하게 수축할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

도4는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 패널의 일단부가 신장하는 상태를 도시한 도면이고, 도5는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 패널의 일단부가 수축하는 상태를 도시한 도면이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 열변형 제어를 위한 이종 패널의 헤밍 접합구조(1)에 의한 열변형 보상동작을 첨부된 도4 및 도5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제1 패널(10)과 제2 패널(20)의 접합공정을 살펴보면, 제1 패널(10)과 제2 패널(20)의 단부가 상호 밀착되게 배치한 상태에서 제1 패널(10)의 단부를 내측방향으로 밴딩가공하여 제1 패널(10)의 밴딩된 영역, 즉 헤밍부(11)가 제2 패널(20)의 제1 굴곡부(21) 일측에 접촉되는데, 이때, 제1 패널(10)의 헤밍부(11)는 제1 굴곡부(21)의 절곡된 각도와 대응되는 각도로 밴딩가공되어 제1 굴곡부(21)의 일측에 면접촉된다.

이후, 면접촉된 헤밍부(11)와 제1 굴곡부(21)의 일측이 구조용 접착제(J)를 통해 접합되어 제1 패널(10)과 제2 패널(20)의 접합공정이 완료된다.

이렇게 상호 접합된 제1 패널(10) 및 제2 패널(20)은 상기한 접합공정 이후 공정에서 열처리되는 경우 열처리 과정에서 헤밍부(11)와 제2 패널(20)의 제1 굴곡부(21)를 접합하는 구조용 접착제(J)가 경화됨과 아울러 헤밍부(11)가 형성된 제1 패널(10)의 단부가 열에 의해 팽창되면서 일단부 외측방향으로 신장한다.

이때, 헤밍부(11)가 결합된 제2 패널(20)의 일측, 즉 제1 굴곡부(21)가 형성된 제2 패널(20)의 일측은 제2 굴곡부(22)가 신장함에 따라 제1 패널(10)의 일단부와 함께 동반 이동된다.

이후, 제1 패널(10) 및 제2 패널(20)이 냉각되는 경우 신장된 제1 패널(10)의 단부가 수축되고, 수축되는 제1 패널(10)의 단부가 제2 굴곡부(22)의 일측을 가압함으로써 제2 굴곡부(22) 또한 수축되며, 이에 제2 패널(20)의 단부가 제1 패널(10)의 단부와 함께 이동된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 제1 굴곡부(21)를 통해 헤밍부(11)와의 견고한 결합영역을 제공함과 아울러 제2 굴곡부(22)를 통해 제1 패널(10) 및 제2 패널(20)간 열팽창율 차이를 보상함으로써 열변형에 의한 휘어짐, 굴곡현상 및 제1 패널(10) 및 제2 패널(20)간의 탈락을 방지할 수 있다.

도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열변형 제어를 위한 이종 패널의 헤밍 접합구조를 도시한 도면이다.

도6 실시예의 기본적인 구성은 도2 내지 도5의 실시예와 동일하나, 제2 굴곡부(22)의 신축동작이 보다 용이하게 이루어질 수 있는 구조로 형성된 것이다.

도6에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 전 실시예와 달리 제2 굴곡부(22)의 일측에 제1 패널(10)과 동일한 재질의 신축플레이트(30)가 결합되어 열처리 과정에서 제1 패널(10)이 신장하는 경우 동일한 열팽창율로 신장하면서 제2 굴곡부(22)가 보다 능동적으로 신장할 수 있도록 함과 아울러 냉각과정에서 제1 패널(10)이 수축하는 경우 또한 제1 패널(10)과 동일한 열팽창율로 수축하면서 제2 굴곡부(22)가 제1 패널(10)과 제2 패널(20)의 열팽창율 차이를 보다 용이하게 보상할 수 있도록 하는 역할을 한다.

이때, 신축플레이트(30)는 제2 굴곡부(22)의 외표면에 접합되어 결합될 수 있으나, 제2 굴곡부(22)와 대응되는 내부 일측에 인서트 사출되어 형성되는 것이 바람직하다.

그 외의 구조는 전술한 기본 실시예와 동일하므로 나머지 설명은 생략하기로 한다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

10 : 제1 패널 11 : 헤밍부
20 : 제2 패널 21 : 제1 굴곡부
22 : 제2 굴곡부 30 : 신축플레이트
J : 접착제

Claims (3)

1. 서로 다른 열팽창계수를 갖는 이종의 패널이 접합된 이종 패널의 헤밍 접합구조에 있어서,
   제1 패널의 일단부가 내측방향으로 밴딩되어 헤밍부가 형성되고, 상기 제1 패널와 다른 열팽창계수를 갖는 제2 패널의 단부 일측에 외측방향으로 절곡된 제1 굴곡부가 형성됨과 아울러 상기 헤밍부가 상기 제1 굴곡부의 일측에 접합되며, 상기 제2 패널의 일측 중 상기 제1 패널의 일단부와 대응되는 일측으로부터 외측방향으로 절곡되어 탄성을 가지며 상기 제1 패널의 단부가 지지되는 제2 굴곡부가 형성되는 것을 특징으로 하는 열변형 제어를 위한 이종 패널의 헤밍 접합구조.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 헤밍부는 상기 제1 굴곡부 방향으로 경사지게 형성되되, 상기 제1 굴곡부의 절곡각도와 대응되는 각도로 경사형성되는 것을 특징으로 하는 열변형 제어를 위한 이종 패널의 헤밍 접합구조.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2 굴곡부가 형성된 일측에 상기 제1 패널과 동일한 재질의 신축플레이트가 결합되는 것을 특징으로 하는 열변형 제어를 위한 이종 패널의 헤밍 접합구조.

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