KR102183399B1

KR102183399B1 - 차량 부품의 융착 구조

Info

Publication number: KR102183399B1
Application number: KR1020190011333A
Authority: KR
Inventors: 지영훈
Original assignee: 카이스 주식회사
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2020-11-26
Also published as: KR20200093954A

Abstract

본 발명은 차량 부품의 융착 구조에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 보스의 형태를 개선하여 융착팁이 하강할 시 보스의 상단 부분이 접히도록 한 후 용융이 이루어지도록 함으로써, 가압력에 의해 모재가 눌린 상태로 용융 접합이 이루어지는 것을 방지하여 탄성복원력에 의해 접합부가 탈리되거나 주변 부품과 단차를 이루는 현상을 방지할 수 있다.

Description

차량 부품의 융착 구조{Fusion welding structure of components in vehicle}

본 발명은 차량 부품의 융착 구조에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 보스의 구조를 개선하여 모재가 하방으로 눌린 상태로 접합되는 것을 방지함으로써, 모재의 복원력에 의해 접합부가 떨어지거나 단차가 발생하는 현상을 방지토록 하는 기술에 대한 것이다.

자동차 도어트림 등의 조립 과정에서 부품들의 견고한 고정을 위해 융착 방식이 적용된다.

도1은 종래의 융착 과정을 설명하기 위한 도면이다. 융착을 위해서는 먼저 도1의 (a)와 같이 피융착물(20)의 관통공(21)에 모재(10)에 돌출 형성된 보스(11)를 삽입시켜 준비한다. 보스(11)의 하방 둘레에는 피융착물(20)을 받치는 날개(12)가 형성되어 있는데, 이에 따라 피융착물(20)의 관통공(21) 둘레 부분이 날개(12)에 지지된다.

이후 도1의 (b)와 같이 보스(11)에 열을 공급하는 융착팁(30)을 하강시키면 보스(11)의 상단 부분이 용융되면서 피융착물(20)의 관통공(21) 둘레에 용융접합부(13)가 형성되고, 용융접합부(13)가 굳으면 용융접합부(13)에 관통공(21)이 걸리면서 빠지지 않게 고정된다.

하지만 도1의 (a) 및 (b)의 융착 방식은 매우 이상적인 융착 과정을 설명한 것일 뿐, 실질적으로는 다음과 같은 문제가 발생한다.

즉 도1의 (b)와 같이 융착팁(30)이 보스(11)를 하방으로 가압하게 되면, 도2의 (a)와 같이 보스(11)를 포함하는 모재(10) 전체가 아래쪽으로 눌리게 되고, 이 상태에서 보스(11) 상단이 녹아 용융접합부(13)가 형성되면, 모재(10) 역시 아래쪽으로 눌린 상태로 고정된다. 즉 모재(10)에서 보스(11)가 형성된 부분이 아래쪽으로 일부 휘어진 상태로 고정이 이루어질 수 있는 것이다.

하지만 모재(10)의 저면이 도2의 (a)와 같이 아래쪽으로 돌출된 상태로 고정되면, 주변부품(40)과 평평함을 이루지 못하고 단차진 상태가 되기 때문에 미관을 저해하게 된다.

또한 합성수지 재질의 수지를 사출 성형하여 제작한 모재(10)는 재료의 고유 특성상 소정의 탄성력을 가진다. 즉 도2의 (a)와 같이 모재(10)에서 보스(11)가 형성된 부분이 아래쪽으로 눌려 휘어진 상태에서 피융착물(20)과 접합되면, 휘어진 모재(10)에는 지속적으로 원래 형태로 돌아가려는 복원력이 가해지게 되는 것이다.

따라서 차량이 주행하면서 반복적인 충격이 가해지고 휘어진 모재(10)의 탄성 복원력까지 더해지면 피융착물(20)과 용융접합부(13)의 접합력이 약해지고, 결국에는 도2의 (b)와 같이 용융접합부(13)가 피융착물(20)로부터 떨어져 나가는 탈리 현상이 발생하게 된다.

물론 용융접합부(13)와 피융착물(20)의 접합이 떨어지더라도, 용융접합부(13)가 관통공(21) 둘레를 여전히 덮어주고는 있기 때문에, 피융착물(20)이 모재(10)로부터 완전히 빠져나가지는 못한다. 하지만 융착 부위가 벌어진 틈에서 래틀노이즈가 발생할 가능성이 높다.

한편 자동차용 내장부품의 융착과 관련된 종래기술로는 대한민국등록특허 제10-0907038호(2009.07.02. '자동차용 내장부품 및 그 융착방법') 등이 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 보스를 가압하여 용융시킬 때 보스가 접혀지도록 함으로써 보스를 포함한 모재가 눌린 상태로 접합되는 것을 예방하여 탄성 복원력에 의해 용융접합부가 탈리되거나 단차가 발생하는 현상을 막아줄 수 있는 기술을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 융착 구조는, 모재에 돌출 형성되어 있으며, 상단의 접힘부와 하단의 고정부로 구분되는 보스; 및 상기 보스가 관통하는 관통공이 형성된 피융착물;을 포함하되, 상기 피융착물의 관통공에 상기 보스가 삽입된 상태에서 융착팁이 상기 보스의 상단을 가압하면 상기 보스의 접힘부가 접히면서 상기 피융착물의 관통공 상부 둘레를 상기 보스의 접힘부가 덮게 되고, 이후 상기 접힘부가 용융되어 융착이 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 보스의 내측은 전후방으로 개방되어 있고, 상하 방향으로 내측홈이 형성되어 있어서, 상기 융착팁의 가압에 따라 상기 보스의 접힘부가 바깥 방향으로 돌출하면서 접힐 수 있다.

또한, 상기 보스의 측면 또는 내측홈에는 전후 방향으로 파단홈이 형성되어 있을 수 있다.

본 발명에 따른 융착 구조에 의하면 자동차 도어트림 등의 부품들을 융착 고정 시킬 때, 부품에 탄성복원력이 가해지지 않도록 함으로써 견고한 고정 상태를 유지할 수가 있다.

즉 융착팁이 하강하여 보스를 가압하면, 보스 상단의 접힘부가 접히면서 피융착물의 관통공 상부 둘레의 바깥 방향으로 펼쳐지게 된다. 즉 융착팁의 가압력이 모재까지 전달되기 전, 접힘부가 접어지면서 가압력이 상쇄된다. 따라서 모재가 가압된 상태로 융착이 이루어져 탄성복원력에 의해 용융접합부가 탈리되거나 주변부품과 평평함을 이루지 못하고 단차가 발생하는 것을 방지하여 깔끔한 외관의 제품을 제조할 수 있다.

더불어 보스는 내측의 전후방이 개방되고 상하 방향으로 내측홈이 형성되어 있으며, 외측면 또는 내측홈에 파단홈이 형성되어 있어서 융착팁의 가압에 따라 보스가 원활하게 바깥 방향으로 돌출하면서 일관된 형태로 접힐 수 있다. 따라서 용융접합부도 일정한 형태로 형성되어 안정된 결합력을 보장할 수 있다.

도1은 종래의 융착 구조를 설명하기 위한 도면.
도2는 종래의 융착 구조에 의해 융착이 이루어졌을 시 발생할 수 있는 문제점을 설명하기 위한 도면.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 융착 구조를 설명하기 위한 사시도.
도4는 도3에 도시된 융착 구조를 설명하기 위한 개념적인 단면도.
도5는 도3에 도시된 융착 구조에서 보스 상단을 융착팁으로 가압할 시 보스의 접힘부가 접히는 과정을 설명하기 위한 도면.
도6은 도5의 과정으로 접혀진 보스의 접힘부가 융착되는 과정을 설명하기 위한 도면.
도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 융착 구조를 설명하기 위한 사시도.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.

도3은 본 발명의 실시예에 따른 융착 구조를 설명하기 위한 사시도이고, 도4는 도3에 도시된 융착 구조를 설명하기 위한 개념적인 단면도이다. 도3 및 도4에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 융착 구조는 모재(110) 및 피융착물(120)을 포함한다.

모재(110)에는 보스(111)가 돌출 형성되어 있으며, 보스(111)의 하부 둘레에는 십자형날개(117)들이 방사상으로 연장 형성되어 있다. 또한 보스(111)는 상단의 접힘부와 하단의 고정부(114)로 구분된다.

먼저 고정부(114)는 보스(111)에 피융착물(120)이 장착된 후 융착 과정이 이루어지는 동안 형태가 변형되거나 용융이 이루어지지 않고 관통공(121)에 삽입된 채로 형태가 유지되는 부분이며, 고정부(114) 둘레에 십자형날개(117)가 형성되어 있다.

접힘부는 보스(111)의 상단에서 외력이 가해졌을 시 접혀지는 부분을 말하며, 추후 융착팁(130)에서 가해지는 열에 의해 용융된다. 보스(111)에서 접힘부와 고정부(114)는 외관상 구분되지 않을 수도 있다. 즉 모재(110)에서 돌출된 보스(111)는 접힘부와 고정부(114) 구분 없이 일체로 형성되어 있되, 외력이 가해졌을 시 접혀지는 부분을 접힘부라 하고, 피융착물(120)의 관통공(121)에 삽입되어 형태가 유지되는 부분을 고정부(114)라 부를 수도 있다.

하지만 융착팁(130)이 보스(111)를 가압하였을 시 항상 일정한 형태로 접힘부가 접힐 수 있도록, 독특한 형태로 보스(111)를 제작하는 것이 바람직하다.

즉 도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 보스(111)의 내측은 전후방으로 개방되어 있고, 상하 방향으로 길게 내측홈(116)이 형성되어 있다. 따라서 보스(111)에 외력이 가해진다면 보스(111)의 내측은 비어 있는 구조이기 때문에 보스(111)의 양측이 바깥 방향으로 벌어질 수 있다.

또한 보스(111)의 외측면 또는 내측홈(116)에는 전후 방향으로 길게 연장되어 파단홈(115)이 형성되어 있다. 본 실시예에서는 보스(111)의 높이를 기준으로 상단에서 1/3 지점 외측면에 파단홈(115)이 형성되어 있고, 상단에서 2/3 지점 내측홈(116)에 파단홈(115)이 형성되어 있다. 파단홈(115)이 형성된 부분은 다른 부분보다 두께가 얇기 때문에 보스(111)에 외력이 인가되었을 시 파단홈(115)이 형성된 부분이 원활하게 꺾어지면서 접히는 것이 가능하다. 여기서 내측홈(116)에 형성된 아래쪽 파단홈(115)을 기준으로 그 아래 부분은 접히지 않고 형태를 유지하게 되며, 따라서 이 부분을 고정부(114)라 하고, 그 위쪽 부분을 접힘부(112,113)라고 부를 수 있다. 또한 접힘부(112,113)는 보스(111)의 외측면에 형성된 위쪽 파단홈(115)을 기준으로 그 아래 부분을 접힘하부(113), 그 위쪽 부분을 접힘상부(112)라고 구분하여 부를 수 있다.

한편 모재(110)와 결합되기 위한 피융착물(120)에는 관통공(121)이 형성되어 있다. 즉 피융착물(120)의 관통공(121)에 보스(111)가 삽입되도록 한 후 융착 과정이 이루어진다.

도3 및 도4에 도시된 융착 구조를 이용하여 융착이 이루어지는 과정에 대하여 설명토록 한다.

먼저 조립 대상이 되는 모재(110)와 피융착물(120)을 준비하고, 모재(110)와 피융착물(120)을 고정시키기 위해 도4에 도시된 바와 같이 모재(110)에 형성된 보스(111)의 상단에 피융착물(120)의 관통공(121)을 정렬하고, 보스(111)를 피융착물(120)의 관통공(121)에 삽입시키면, 피융착물(120)의 저면이 보스(111)의 십자형날개(117) 상단에 지지된다. 실시하기에 따라 십자형날개(117)가 구비되지 않은 보스(111)가 적용될 수도 있으며, 이 경우에는 피융착물(120)의 저면과 모재(110)의 상단면이 직접 밀착하게 된다.

도4에 도시된 바와 같이 피융착물(120)에 모재(110)의 보스(111)를 끼워 준비한 상태에서 보스(111)의 상단으로 융착팁(130)이 하강하면 도5의 (a)와 같이 보스(111)의 접힘부(112,113)가 파단홈(115)을 기준으로 접히게 된다. 즉 보스(111)의 외측면에 형성된 파단홈(115) 부분이 바깥 방향으로 밀려나면서 돌출하게 된다. 따라서 접힘상부(112)와 접힘하부(113)로 이루어지는 단면 형태가 마름모꼴을 이루게 되고, 융착팁(130)이 추가 하강하면 도5의 (b)와 같이 접힘부(112,113)가 납작해지면서 피융착물(120)의 관통공(121) 상부 둘레를 덮게 된다.

이후 융착팁(130)에서 열을 발생시키면 도6의 (a)와 같이 보스(111) 상단의 접혀진 부분, 즉 관통공(121) 둘레로 펼쳐진 접힘부(112,113)가 용융되고, 융착팁(130)을 상승시키면 도6의 (b)와 같이 보스(111)의 용융된 부분이 피융착물(120)과 일체로 접합된 상태에서 경화되어 용융접합부(118)가 형성된다.

이상의 융착 구조와 융착 과정 설명을 통해 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 융착 구조에 의하면 자동차 도어트림 등의 부품들을 융착 고정 시킬 때, 부품에 탄성복원력이 가해지지 않도록 함으로써 견고한 고정 상태를 유지할 수가 있다.

즉 융착팁(130)이 하강하여 보스(111)를 가압하면, 보스(111) 상단의 접힘부(112,113)가 접히면서 피융착물(120)의 관통공(121) 상부 둘레의 바깥 방향으로 펼쳐지게 된다. 즉 융착팁(130)의 가압력이 모재(110)까지 전달되기 전, 접힘부(112,113)가 접어지면서 가압력이 상쇄된다. 따라서 모재(110)가 가압된 상태로 융착이 이루어져 탄성복원력에 의해 용융접합부(118)가 탈리되거나 주변부품과 평평함을 이루지 못하고 단차가 발생하는 것을 방지하여 깔끔한 외관의 제품을 제조할 수 있다.

더불어 보스(111)는 내측의 전후방이 개방되고 상하 방향으로 내측홈(116)이 형성되어 있으며, 외측면 또는 내측홈(116)에 파단홈(115)이 형성되어 있어서 융착팁(130)의 가압에 따라 보스(111)가 원활하게 바깥 방향으로 돌출하면서 일관된 형태로 접힐 수 있다. 따라서 용융접합부(118)도 일정한 형태로 형성되어 안정된 결합력을 보장할 수 있다.

도7 본 발명의 다른 실시예에 따른 융착 구조를 설명하기 위한 사시도이다. 도7에 도시된 융착 구조는 도3 및 도4에 도시된 융착 구조와 유사하나, 보스(111)의 전후방 길이가 상대적으로 길고 이에 대응하여 피융착물(120)에도 장공 형태의 관통공(121)이 형성된 것을 확인할 수 있다. 도7에 도시된 융착 구조는 보다 강한 체결력이 필요한 부품의 결합에 사용될 수 있다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

110 : 모재
111 : 보스
112 : 접힘상부
113 : 접힘하부
114 : 고정부
115 : 파단홈
116 : 내측홈
117 : 십자형날개
118 : 용융접합부
120 : 피융착물
121 : 관통공
130 : 융착팁

Claims

모재에 돌출 형성되어 있으며, 상단의 접힘부와 하단의 고정부로 구분되는 보스; 및
상기 보스가 관통하는 관통공이 형성된 피융착물;을 포함하되,
상기 피융착물의 관통공에 상기 보스가 삽입된 상태에서 융착팁이 상기 보스의 상단을 가압하면 상기 보스의 접힘부가 접히면서 상기 피융착물의 관통공 상부 둘레를 상기 보스의 접힘부가 덮게 되고, 이후 상기 접힘부가 용융되어 융착이 이루어지는 것이며,
상기 보스의 내측은 전후방으로 개방되어 있고, 상하 방향으로 내측홈이 형성되어 있어서, 상기 융착팁의 가압에 따라 상기 보스의 접힘부가 바깥 방향으로 돌출하면서 접히게 되고,
상기 보스의 측면 또는 내측홈에는 전후 방향으로 파단홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 융착 구조.
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