KR102122347B1 - 열차단 판재 제작 방법 및 그 방법에 의해 제작된 열차단 판재 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 열차단 판재 제작 방법은, 제1 판재에 대해서 제1 방향으로 서로 평행하며 제1 피치와 제1 높이를 가지는 복수 개의 제1 주름부를 롤-포밍 성형하는 제1 단계와; 제2 판재에 대해서 제1 방향으로 서로 평행하며 제1 피치와 제1 높이보다 큰 제2 높이를 가지는 복수 개의 제2 주름부를 롤-포밍 성형하는 제2 단계와; 제1 판재와 제2 판재를 중첩시키는 제3 단계와; 중첩된 제1 판재 및 제2 판재의 상하에서 프레스 장치로 프레스하거나 또는 중첩된 제1 판재와 제2 판재를 상하 롤을 통과하게 하여 롤-포밍하여 제1 판재와 제2 판재를 결합시키는 제4 단계를 포함한다.

Description

열차단 판재 제작 방법 및 그 방법에 의해 제작된 열차단 판재{Method for Manufacturing Sheet for Heat Shield and Sheet for Heat Shield Manufactured by the Same}

본 발명은, 열차단 판재의 제작 방법 및 그 방법에 의해서 제작된 열차단 판재에 대한 것으로서 보다 구체적으로는 자동차 엔진이나 (자동차 하부에 배치되는) 배기 매니폴드 등에 사용되어 엔진 내부의 열이 외부로 방출되는 것을 차단함으로써 엔진 효율을 극대화할 수 있는 열차단 판재의 제작 방법 및 그 방법에 의해 제작된 열차단 판재에 대한 것이다.

최근에 자동차 엔진의 고성능화 추세에 따라서 엔진 내부의 열이 외부로 방출되는 것을 차단함으로써 엔진의 효율을 높이기 위한 부품의 필요성이 강하게 대두되고 있다.

그러한 열차단 판재의 일례로서 2014년 11월 19일에 공고된 특허 제1461919호에 개시된 판재가 있는데 이 종래 기술에 의하면 다층 판재에 삼각형 형상의 사선형 가압부가 제공되는데, 이러한 형태의 다층 판재는 제작하는 금형이 복잡하고 제작이 까다로운 단점이 있다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 단점을 극복하여 간단한 공정으로 열차단 판재를 제작하는 방법과 그 방법에 의해 제작된 열차단 판재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 열차단 판재 제작 방법은, 제1 판재에 대해서 제1 방향으로 서로 평행하며 제1 피치와 제1 높이를 가지는 복수 개의 제1 주름부를 롤-포밍 성형하는 제1 단계와; 제2 판재에 대해서 제1 방향으로 서로 평행하며 제1 피치와 제1 높이보다 큰 제2 높이를 가지는 복수 개의 제2 주름부를 롤-포밍 성형하는 제2 단계와; 제1 판재와 제2 판재를 중첩시키는 제3 단계와; 중첩된 제1 판재 및 제2 판재의 상하에서 프레스 장치로 프레스하거나 또는 중첩된 제1 판재와 제2 판재를 상하 롤을 통과하게 하여 롤-포밍하여 제1 판재와 제2 판재를 결합시키는 제4 단계를 포함한다.

상기 프레스 장치는, 제1 피치로 제1 형상의 가공부가 복수 개 반복되어 제공되는 복수 개의 열과, 인접하는 열 사이에 배치되는 오목부를 포함할 수 있다.

제1 형상은, 허니콤, 사각형, 원형 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

제1 단계 및 제2 단계 중 적어도 어느 하나의 단계는 제1 판재 및 제2 판재 중 적어도 어느 하나에 구멍을 천공하는 단계가 될 수 있다.

상기 구멍은 복수 개 천공될 수 있다.

상기 복수 개의 구멍은 서로에 대해 지그재그 형태로 배열되도록 천공될 수 있다.

본 발명은 상기 방법에 의해 제작된 열차단 판재도 포함한다.

본 발명에 의하면, 판재간의 결합력이 강해지고, 종래 기술에 비해 더 많은 결합부에서 결합하므로 각각의 결합부를 강하게 가압할 필요가 없어서 판재 사이의 공기층이 더 넓어지므로 열차단 효과가 증대하는 작용효과가 제공된다.

본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 결합하는 판재 중 적어도 어느 하나에 구멍을 천공함으로써 흡음 성능을 더욱 향상시키는 작용효과가 제공된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 열차단 판재의 일부 사시도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 의한 열차단 판재의 일부 사시도.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 의한 열차단 판재의 일부 사시도.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 의한 열차단 판재의 일부 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 열차단 판재의 단면도.
도 6은 본 발명에 의한 열차단 판재에 사용되는 판재의 주름부를 성형하는 롤-포밍 공정의 개념도.
도 7은 본 발명에 의한 열차단 판재를 제작하기 위해 주름부가 형성된 두 개의 판재를 중첩시키는 과정을 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 의한 열차단 판재를 결합시키는 프레스 과정을 도시한 도면.
도 9 및 도 10은 열차단 판재를 결합시키는 과정을 전산해석한 해석 이미지.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 열차단 판재 중 구멍이 천공된 판재를 롤-포밍 성형하는 과정을 도시한 개념도.
도 12는 도 11에 의해 구멍이 천공된 판재와, 그렇지 않은 판재를 중첩시키는 과정을 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 열차단 판재의 단면도.
도 14는 본 발명의 제2 실시 형태에서 천공되는 구멍과 천공부의 다양한 예를 도시한 도면.
도 15는 본 발명의 제2 실시 형태에서 판재에 천공된 구멍 배열의 일례.
도 16은 본 발명의 제2 실시 형태에서 판재에 천공된 구멍 배열의 다른 예.
도 17은 중첩된 제1 판재와 제2 판재를 결합하기 위한 롤-포밍 공정의 모식도.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 자세하게 설명한다.

본 명세서에서는 본 발명의 설명에 필요한 필수적인 구성요소만을 설명하며, 본 발명의 본질과 관계가 없는 구성요소는 언급하지 아니한다. 그리고 언급되는 구성요소만을 포함하는 배타적인 의미로 해석되어서는 아니되며 필수적이지 않은 특정 구성요소를 배제하거나 다른 구성요소도 포함할 수 있는 비배타적인 의미로 해석되어야 한다.

도 1에는 본 발명의 제1 실시예에 의한 열차단 판재의 일부 사시도가 도시되어 있다. 열차단 판재(1a)는 상부에 배치되는 제1 판재(10; 도 5 참조)와, 하부에 배치되는 제2 판재(20; 도 5 참조)를 포함한다. 판재로는 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 박판 형태의 도장 강판, 샌드위치 패널 형태의 판재 등을 사용할 수 있다.

도 1의 열차단 판재는 허니컴(honey comb) 형태를 취하며, 후술하는 프레스 공법 또는 롤-포밍 공법에 의해서 서로 기계적 결합을 한 상태이며, 위로 돌출하는 제1 부분(2a)과 아래에 배치되는 제2 부분(3a)이 폭방향과 길이 방향을 따라서 번갈아서 배치되는 형태로 되어 있다. 제1 판재(10)와 제2 판재(20)는 동일한 피치를 가지지만, 열차단 판재의 핵심인 공기층 생성을 위해 높이는 서로 다르게 성형한 후 서로 적층시키고 프레스 공정에 의해서 제1 판재(10)와 제2 판재(20)가 결합부(A)에서 서로 코킹(caulking) 결합된다.

주름부가 형성된 제1 판재(10)와 제2 판재(20)는 도 17에 도시된 롤-포밍 공법에 의해서 서로 결합부(A)에서 코킹결합할 수도 있다.

도 2의 열차단 판재(1b)는 제1 부분(2b)과 제2 부분(3b)이 마름모 형태인 점에서 도 1의 실시예와 상이하며, 도 3의 열차단 판재(1c)는 제1 부분(2c)과 제2 부분(3c)이 원형이라는 점에서 도 1의 실시예와 상이하며, 도 4의 열차단 판재(1d)는 제1 부분(2d)과 제2 부분(3d)이 사각 형태라는 점에서 도 1의 실시예와 상이하다.

제1 판재(10)와 제2 판재(20) 사이의 체결력 측면에서는 도 1에 도시된 열차단 판재(1a)가 가장 우수하며, 허니콤 구조이기 때문에 실제 장착을 위한 형태로 변형할 때에 쉽게 휠 수 있는 장점이 있다. 또한, 도 1과 도 3의 실시예의 패턴은 방향성이 없기 때문에 부착하려는 부품의 형상에 맞추어 변형할 때에 편리한 장점이 있다.

도 5에는 본 발명에 의한 열차단 판재의 단면도가 도시되어 있다. 본 발명에 의하면 공기층(에어포켓; 30)이 측면부뿐만 아니라 제1 부분(2a, 2b, 2c. 2d)에서 제1 판재(10)와 제2 판재(20) 사이에 형성될 수 있어서 열차단 효과가 우수하다

다음으로 도 6 및 도 16을 참조하여 본 발명에 의한 열차단 판재의 제작 방법에 대해서 설명한다.

먼저 시트 형태의 작업물(50-1)을 제1 롤-포밍 장치(100, 100')에 통과시켜서 파형을 가진 판재로 성형한다. 제1 롤-포밍 장치(100, 100')는 작업물(50-1)을 제1 피치와 제1 높이를 가지는 주름부가 제공되는 제1 판재(10)로 성형할 수 있도록 폭 방향에 걸쳐 치형이 제공된다.

같은 공정으로 제2 피치(제1 피치와 동일할 수 있다)와 제2 높이를 가지는 주름부가 제공되는 제2 판재(50-2)를 롤-포밍 장치로 성형한다. 제2 높이는 제1 높이보다 큰 값이 될 수 있다. 이 롤-포밍 장치는 제2 피치와 제2 높이를 가지는 파형이 성형되도록 폭 방향에 걸친 치형이 제공된다.

그렇게 제1 판재(10)와 제2 판재(20)를 성형한 후에는 도 7에 도시된 바와 같이 두 판재(50-1, 50-2)를 중첩시켜서 작업물(60)로 만든다.

중첩된 작업물(60)은 도 8에 도시된 바와 같이 프레스 장치(70a, 70b) 사이에 배치되어 프레스 가공되어 두 판재(50-1, 50-2)가 결합한다.

프레스 장치(70a, 70b)는 제1 프레스부(70a)와 제2 프레스부(70b)를 포함한다. 제1 프레스부(70a)와 제2 프레스부(70b)는 동일한 구조가 될 수 있고 서로 상보적으로 배치될 수 있다.

프레스부는, 제1 형상의 가공부(200a, 200b)가 소정의 피치로 복수 개 반복되어 제공되는 열(250a, 250b)을 포함한다. 제1 열(250a, 250b)은 복수 개 제공되며 인접하는 열 사이에는 오목부(230a, 230b)가 배치된다. 가공부(200a, 200b)의 형태는 도 1 내지 도 4에 도시된 제1 부분(2a, 2b, 2c, 2d)의 형태에 따라 규정된다.

중첩된 작업물(60)을 사이에 두고, 프레스부(70a, 70b)는 서로 상보적으로 배치된다. 즉 상부 프레스부(70a)의 열(250a)은 하부 프레스부(70b)의 오목부(230b)에 대응하는 위치에, 상부 프레스부(70a)의 오목부(230a)는 하부 프레스부(70b)의 열(250b)에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 그처럼 배치된 상태에서 프레스 가공을 하면 제1 판재(10)와 제2 판재(20)는 서로 결합부(A)에서 코킹 결합되며, 도 1 내지 도 4와 같이 제1 부분과 제2 부분에 가공부의 형태에 따라서 소정의 형상이 성형된다.

주름부가 형성되어 중첩된 제1 판재(10)와 제2 판재(20)는 도 17에 도시된 롤-포밍 공법에 의해서 결합부(A)에 코킹 결합할 수도 있다. 이 때 롤(200, 200')은 주름부와는 소정의 각도를 가지도록 배치될 수 있다. 도 17에는 주름부와 90도를 이루도록 배치되지만, 다른 각도를 이루도록 배치될 수도 있다. 도 17에 도시된 롤-포밍 공법에 의하면 도 4와 같이 제1 부분(2d)과 제2 부분(3d)의 형상이 사각으로 성형되며, 도 2와 같은 마름모 형상으로 가공하기 위해서는 주름부가 형성되어 중첩된 제1 판재(10)와 제2 판재(20)에 대해 롤을 90도보다 작은 각도로 배치하고 1차 롤-포밍을 하고, 90보다 큰 각도로 배치하여 2차 롤-포밍을 수행할 수 있다.

도 9와 도 10에는 본 발명에 의한 방법에 의해서 중첩된 작업물(60)을 가공하여 열차단 판재가 형성되는 것을 보여주는 전산 해석 결과가 도시되어 있다.

도 11 내지 도 16에는 본 발명의 다른 실시예에 의한 열차단 판재가 도시되어 있다.

본 실시예는, 중첩되어 결합하는 판재 중 적어도 하나가 타공되어 구멍(45)이 형성되는 점에서 앞의 전술한 실시예와 다르다. 구멍(45)은 복수 개 형성될 수 있다. 판재에 구멍(45)이 제공되면, 진동이 발생할 때에 소재의 단면과 공기층(30) 사이의 마찰에 의한 에너지 감쇄가 발생하기 때문에 공기의 진동인 음파의 에너지가 열에너지로 변환되어 흡음 성능이 향상되는 효과가 있다. 흡음 주파수 대역은 구멍(45)의 크기, 개수, 판재의 두께, 소재의 물성에 따라 결정된다.

도 11에는 제3 판재(40)에 구멍(45)을 천공하는 공정이 도시되어 있다. 제3 판재(40)는 제1 판재(10)로도 제2 판재(20)로도 사용될 수 있다. 시트 형태의 작업물(50-1)을 제2 롤-포밍 장치(300, 300')에 통과시켜 파형을 가지는 판재(40)로 성형하는데, 롤-포밍 장치 중 적어도 어느 하나의 롤에 시트에 구멍(45)을 천공하는 천공부(350)이 제공된다. 롤러(300, 300') 사이에 시트(50-1)가 통과할 때에 파형을 형성할 뿐만 아니라 소정의 위치에 천공부(350)가 구멍(45)을 형성한다.

그와 같이 구멍(45)이 형성된 시트(50-1)와, 구멍이 없는 시트(50-2)를 중첩시켜서 중첩된 작업물(60)로 만든다. 그 상태의 작업물(60)을 도 8에 도시된 프레스 장치 사이에 두고 프레스 가공을 함으로써 도 1 내지 도 4와 같은 열차단 판재로 성형한다.

도 13에는 그렇게 가공된 열차단 판재의 단면도가 도시되어 있다. 제1 판재(10)의 상부에 구멍(45)이 형성되어 있다. 제1 판재(10)가 아니라 제2 판재(20)쪽에 구멍이 형성될 수도 있다.

도 14에는 천공부(350, 351, 352)의 다양한 형태와 그 천공부(350)에 의해 형성되는 다양한 구멍(45, 45-1, 45-2)의 형태가 도시되어 있다.

도 14(a)에는 통상의 원형 구멍(45)을 천공하는 천공부(350)가 도시되어 있다. 천공부(350)는 롤러(300)의 소정의 위치에 제공되어 대응하는 위치에 제3 판재(40)에 구멍(45)을 천공한다. 구멍(45)의 형태는 통상 원형이지만 그 밖의 다른 형태 예를 들어, 타원형, 다각형 등의 형태를 취할 수 있다.

도 14(b)에는 길이 방향으로 연장하는 구멍(45-1)을 형성하는 천공부(351)가 도시되어 있다. 천공부(351)는 롤러(300)의 폭방향으로 연장한다.

도 14(c)에는 시트의 진행 방향으로 연장하는 구멍(45-2)을 형성하는 천공부(352)가 도시되어 있다. 천공부(352)는 롤러(300)의 폭방향에 대해 수직 또는 소정의 각도를 이루는 방향으로 연장한다.

도 15 및 도 16에는 제3 판재(40)에 천공된 구멍(45)의 배열의 예가 도시되어 있다. 도 15과 같이 구멍들(45)이 제3 판재(40)의 길이 방향과 폭 방향으로 서로 일정한 간격으로 정렬되어 있는 예에서는, 열차단 판재에 진동이 인가될 때에 구멍의 취약한 부분(47)을 따라서 크랙이 발생할 가능성이 증대한다. 그러한 문제를 예방하기 위해서는 도 16와 같이 구멍(45)을 서로 지그재그 형태로 배열하여 형성하는 것이 바람직하다.

이상 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 대해서 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되며 전술한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 그리고 특허청구범위에 기재된 발명의, 당업자에게 자명한 개량, 변경 및 수정도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.

1: 열차단 판재
2: 제1 부분
3: 제2 부분
10: 제1 판재
20: 제2 판재
30: 공기층
40: 제3 판재
45: 구멍
100, 100': 제1 롤-포밍 장치
200, 200': 제2 롤-포밍 장치

Claims (11)

1. 판재 사이에 공기층이 형성되는 열차단 판재 제작 방법에 있어서,
   제1 판재에 대해서 제1 방향으로 서로 평행하며 제1 피치와 제1 높이를 가지는 복수 개의 제1 주름부를 롤-포밍 성형하여 제1 작업물로 가공하는 제1 단계와,
   제2 판재에 대해서 제1 방향으로 서로 평행하며 제1 피치와 제1 높이보다 큰 제2 높이를 가지는 복수 개의 제2 주름부를 롤-포밍 성형하여 제2 작업물로 가공하는 제2 단계와,
   제1 작업물과 제2 작업물을 중첩시키는 제3 단계와,
   중첩된 제1 작업물 및 제2 작업물의 상하에서 프레스 장치로 프레스하여 제1 작업물과 제2 작업물을 결합시키는 제4 단계를 포함하며,
   프레스 장치는, 제1 프레스부(70a)와, 제2 프레스부(70b)를 포함하며,
   제1 프레스부(70a)와 제2 프레스부(70b)는 각각 복수 개의 제1 열(250a)과 복수 개의 제2 열(250b)을 포함하며,
   제1 열(250a)과 제2 열(250b)에는 허니콤 형상의 가공부가 상기 제1 피치로 복수 개 반복되어 형성되어 있으며,
   제1 프레스부(70a)의 제1 열(250a)과 제2 프레스부(70b)의 제2 열(250b)는 서로 번갈아가며 상보적으로 배치되는,
   열차단 판재 제작 방법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   제1 단계 및 제2 단계 중 적어도 어느 하나의 단계는 제1 판재 및 제2 판재 중 적어도 어느 하나에 구멍을 천공하는 단계를 포함하는,
   열차단 판재 제작 방법.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 구멍은 복수 개 천공되는,
   열차단 판재 제작 방법.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 복수 개의 구멍은 서로에 대해 지그재그 형태로 배열되도록 천공되는,
   열차단 판재 제작 방법.
   
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

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