KR102200966B1 - 차량용 시트백 프레임 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 차량용 시트백 프레임은 열가소성 섬유강화복합소재로 이루어진 프레임 바디와, 상기 프레임 바디의 내측에 결합된 보강제와, 상기 프레임 바디의 외측에 결합된 커버시트를 포함한다.
본 발명에 의하면 스틸 프레임과 같은 강성 및 강도를 유지하면서 경량으로 이루어지고 커버시트를 결합시킴에 따라, 시트백 프레임에 추가로 결합되는 보드를 생략할 수 있어 슬림화된 원단 일체형 차량용 시트백 프레임을 얻을 수 있고, 진공흡착방식을 이용하여 바디 프레임에 커버시트를 결합시킴에 따라 결합력을 향상되고 상품성이 증가된 차량용 시트백 프레임의 제조방법을 얻을 수 있다.

Description

차량용 시트백 프레임 및 그의 제조방법{SEAT-BACK FRAME FOR VEHICLE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 차량용 시트백 프레임 및 그의 제조방법에 관한 것이고, 보다 구체적으로 열가소성 섬유강화복합소재에 의해 바디 프레임과 보강제가 형성되고, 커버시트를 바디 프레임에 결합시킨 차량용 시트백 프레임과, 바디 프레임에 가열된 커버시트를 진공흡착시킨 상태에서 가압하여 바디 프레임에 결합시킨 차량용 시트백 프레임의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 시트는 승차감이나 안전에 관련된 중요한데，차량 주행 시 전달되는 충격이나 진동을 적절하게 흡수하여 승객에게 안락감을 제공한다.
그리고 이러한 여건을 만족시키면서，승객의 안전을 보장하기 위하여 충분한 강성 및 강도를 가질 수 있어야 한다.
그리고 시트백 프레임은 차량의 시트 내측에 구비되는 강성 구조물로서 사용자가 편안하고 안정된 자세를 취할 수 있도록 도움을 주는 시트백의 기본 골격이다.
또한, 승용차의 시트백 프레임(이하，간략히 '시트백 프레임'이라 함)은 자동차가 급정거하거나 충돌이 일어났을 경우 승객 거동에 의한 시트의 파단， 변형이 발생하여 시트에 착석한 승객에게 큰 피해를 줄 수 있다.
이에 따라, 시트백 프레임은 차량 충돌，추돌 및 급정거 등의 상황에서 시트백의 자중에 의한 관성 때문에 시트백의 파손이 없을 것，일정한 힘으로 당기거나 밀 때 시트백의 영구 변형 및 파손이 없을 것 등을 규정하는 법규를 만족해야 한다.
한편， 종래의 방식에 따른 시트백 프레임은 스틸 등의 단일의 소재를 사용하여 제작되었다. 하지만，스틸 등의 재질로 시트백 프레임을 제작하는 데에는 많은 비용이 소요되었으며，시트백 프레임의 자체 중랑이 증가되는 단점이 있었다.
이러한 종래의 문제점을 해결하고자 경량이면서 구조적인 강성을 만족시킬 수 있으며，스틸 등의 재질로 제작하는 경우에 비해 제조 단가를 상대적으로 낮출 수 있는 개선된 형태의 시트백 프레임의 개발이 요구되는 실정이다.
본 발명의 일 관점은 스틸 프레임과 같은 강성 및 강도를 유지하면서 경량으로 이루어지고 커버시트를 결합시킴에 따라, 시트백 프레임에 추가로 결합되는 보드를 생략할 수 있어 슬림화된 원단 일체형 차량용 시트백 프레임을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 관점은 열가소성 섬유강화복합재료로 이루어진 바디 프레임에 사출성형방식으로 보강제를 결합시키고, 바디 프레임에 가열된 커버시트를 진공흡착시킨 상태에서 가압하여 결합시킴에 따라 결합력이 향상시킨 차량용 시트백 프레임의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 차량용 시트백 프레임은 열가소성 섬유강화복합소재로 이루어진 프레임 바디와, 상기 프레임 바디의 내측에 결합된 보강제와, 상기 프레임 바디의 외측에 결합된 커버시트를 포함한다.
또한, 차량용 시트백 프레임에 있어서, 상기 보강제는 상기 프레임 바디의 횡방향으로 연장된 제1 보강부와, 상기 프레임 바디의 양측부에 위치되고, 상기 제1 보강부가 연결된 제2 보강부와, 상기 프레임 바디의 종방향으로 연장되도록 형성되고, 상기 제1 보강부가 연결된 상기 제3 보강부와, 상기 프레임 바디의 외주부에 형성되고, 제2 보강부와 제3 보강부가 연결된 제4 보강부를 포함한다.
또한, 차량용 시트백 프레임에 있어서, 상기 보강제는상기 제2 결합부와 연결되고, 헤드레스트가 결합되는 삽입공이 형성된 헤드레스트 결합부를 더 포함할 수 있다.
또한, 차량용 시트백 프레임에 있어서, 상기 열가소성 섬유강화 복합소재는 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT: Continuous Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT)를 포함하는 복합수지로 이루어질 수 있다.
또한, 차량용 시트백 프레임에 있어서, 상기 보강제는 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT: Long Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT)를 포함하는 소재로 이루어질 수 있다.
또한, 차량용 시트백 프레임에 있어서, 상기 커버시트는 TPO(ThermoPlastic Olefin)소재로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 차량용 시트백 프레임 제조방법은 열가소성 섬유강화복합소재를 이용하여 바디 프레임 형상으로 성형하는 바디 프레임 성형단계와, 상기 바디 프레임의 내측에 보강부를 사출성형하는 보강부 형성단계와, 상기 바디 프레임의 외측에 커버시트를 결합시키는 커버시트 결합단계를 포함한다.
또한, 상기 차량용 시트백 프레임 제조방법에 있어서, 상기 커버시트 결합단계는 상기 커버시트와 상기 바디 프레임을 선택적으로 예열하고, 프레스로 가압하여 상기 바디 프레임에 상기 커버시트를 결합시키는 프레스 가압 성형단계이다.
또한, 상기 차량용 시트백 프레임 제조방법에 있어서, 상기 바디 프레임을 상기 하부 금형에 안착시킨 상태에서 상기 커버시트를 상기 하부 금형을 통해 진공흡착하여 상기 바디 프레임에 밀착시키고, 상부 금형으로 가압하여 상기 바디 프레임에 상기 커버시트를 결합시킨다.
또한, 상기 차량용 시트백 프레임 제조방법에 있어서, 상기 바디 프레임은 흡입홀이 형성된 하부 금형에 안착시키고, 상기 흡입홀을 통해 상기 바디 프레임을 상기 하부 금형에 밀착시킨 상태에서 상기 커버시트를 바디 프레임에 접촉시키고, 상부 금형으로 상기 커버시트를 가압하여 상기 바디 프레임에 상기 커버시트를 결합시킨다.
또한, 상기 차량용 시트백 프레임 제조방법에 있어서, 상기 열가소성 섬유강화 복합소재는 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT: Continuous Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT)를 포함하는 복합수지로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 차량용 시트백 프레임 제조방법에 있어서, 상기 보강제는 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT: Long Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT)를 포함하는 소재로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 차량용 시트백 프레임 제조방법에 있어서, 상기 커버시트는 TPO(ThermoPlastic Olefin)소재로 이루어질 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 의하면 스틸 프레임과 같은 강성 및 강도를 유지하면서 경량으로 이루어지고 커버시트를 결합시킴에 따라, 시트백 프레임에 추가로 결합되는 보드를 생략할 수 있어 슬림화된 원단 일체형 차량용 시트백 프레임을 얻을 수 있고, 진공흡착방식을 이용하여 바디 프레임에 커버시트를 결합시킴에 따라 결합력을 향상되고 상품성이 증가된 차량용 시트백 프레임의 제조방법을 얻을 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 시트백 프레임을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 차량용 시트백 프레임의 제조방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 3은 도 2에 도시한 커버시트 결합단계의 일실시예를 개략적으로 도시한 공정상태도이다.
도 4는 도 3에 도시한 하부금형을 개략적으로 도시한 구성도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 시트백 프레임을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도시한 바와 같이, 상기 차량용 시트백 프레임(1000)은 프레임 바디(1100), 보강제(1200) 및 커버시트(1300)를 포함한다.
그리고 프레임 바디(1100)는 열가소성 섬유강화 복합소재로 이루어지고, 열가소성 섬유강화 복합소재는 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT: Continuous Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT)를 포함하는 복합수지로 이루어질 수 있다.
그리고 보강제(1200)는 열가소성 섬유강화복합소재에 사출성형되어 프레임 바디(1100)의 내측에 결합된다.
또한, 보강제(1200)는 프레임 바디(1100)에 강성과 강도를 제공하기 위한 것으로서, 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT: Long Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT)를 포함하는 소재로 이루어질 수 있다.
그리고 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT)에 포함된 열가소성 수지는 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 보강제(1200)는 헤드레스트 결합부(1210), 제1 보강부(1220), 제2 보강부(1230), 제3 보강부(1240) 및 제4 보강부(1250)를 포함한다.
보다 구체적으로, 헤드레스트 결합부(1210)는 헤드레스트가 결합되는 결합홀(1211)이 형성된다. 그리고 1 보강부(1220)는 차량용 시트백 프레임(1000)이 횡방향으로 벤딩되는 것을 제한하기 위한 것이고, 프레임 바디(1100)의 횡방향으로 연장되도록 형성된다.
그리고 제2 보강부(1230)는 차량용 시트백 프레임(1000)의 양측부의 강도를 보완하기 위한 것으로서, 프레임 바디(1100)의 양측부에 위치되도록 형성되고, 1 보강부(1220)가 연결된다.
그리고 제3 보강부(1240)는 프레임 바디(1100)의 종방향으로 연장되도록 형성되고, 1 보강부(1220) 및 헤드레스트 결합부(1210)와 연결되도록 형성된다.
그리고 제4 보강부(1250)는 차량용 시트백 프레임(1000)의 외주부의 강도를 보완하기 위한 것으로서, 프레임 바디(1100)의 외주부에 형성되고, 외곽프레임으로 형성된다. 그리고 제2 보강부(1230)와 제3 보강부(1240)는 제4 보강부(1250)에 연결된다.
다음으로 커버시트(1300)는 프레임 바디(1100)의 외측에 결합된다.
그리고 커버시트(1300)는 열에 의해 패턴이 손상되지 않는 TPO(ThermoPlastic Olefin)소재로 이루어질 수 있다.
또한, 커버시트는 표면처리층과, 프라이머층, 시트층, 이면 프라이머층을 포함하는 적측구조로 이루어질 수 있다.
또한, 커버시트는 표면처리층과, 프라이머층, 시트층, PP 또는 TPO FOAM 층을 포함하는 적측구조로 이루어질 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어짐에 따라 커버시트는 엠보 유지력이 강화되고, 우수한 내열 및 저온특성을 포함한다.
또한, 커버시트는 폴리스티렌계 공중합체 및 에틸렌 비닐 아세테이트계 공중합체를 포함하고, 상기 에틸렌 비닐 아세테이트계 공중합체는 비닐 아세테이트의 함량이 50 중량% 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 폴리스티렌계 공중합체는 SEBS(styrene-(ethylene/buthylene)-styrene BlockCopolymer), CEBC(crystalline block-(ethylene/buthylene)-crystalline block copolymer), HSBR(Hydrogenated styrene butadiene rubber), SBS, SEBC(Styrene-(ethylene/buthylene)-crystalline block copolymer), SEEPS(Polystyrene-block-poly(ethylene-ethylene/propylene)-block polystyrene),SEEPSOH(Polystyrene-block-poly(ethylene-ethylene/propylene)-block-hydroxyl-polystyrene, SEP(Polystyreneblock-poly(ethylene/propylene), SEPS(Polystyrene-block-poly(ethylene/propylene)-block-polystyrene)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 이루어진다.
또한, 상기 폴리스티렌계 공중합체의 중량평균 분자량은 50,000 내지 300,000으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 에틸렌 비닐 아세테이트계 공중합체의 중량평균 분자량은 100,000 내지 400,000로 이루어질 수 있다. 또한, 폴리스티렌계 공중합체와 에틸렌 비닐 아세테이트계 공중합체가 1:9 내지 9:1 중량비로 포함될 수도 있다.
이에 따라, 차량용 시트백 프레임(1000)은 내측으로 보강제(1200)가 결합되고, 외측으로 커버시트(1300)가 결합된 상태가 된다.
도 2는 도 1에 도시한 차량용 시트백 프레임의 제조방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도시한 바와 같이, 차량용 시트백 프레임의 제조방법(S1000)은 바디 프레임 성형단계(S1100), 보강부 형성단계(S1200) 및 커버시트 결합단계(S1300)를 포함한다.
보다 구체적으로, 바디 프레임 성형단계(S1100)는 열가소성 섬유강화복합소재를 이용하여 바디 프레임 형상으로 성형하는 단계이다. 그리고, 열가소성 섬유강화복합소재는 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT: Continuous Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT)를 포함하는 복합소재로 이루어질 수 있다.
다음으로, 보강부 형성단계(S1200)는 바디 프레임에 보강부를 사출성형하는 단계이다.
그리고 보강부는 프레임 바디에 강성과 강도를 제공하기 위한 것으로서, 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT: Long Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT)를 포함하는 소재로 이루어질 수 있다.
그리고 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT)에 포함된 열가소성 수지는 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 보강부는 바디 프레임에 2종의 재료로 사출성형할 수 있고, 이에 따라 다양한 형상으로 구현가능하게 된다.
다음으로 커버시트 결합단계(S1300)는 바디 프레임의 내측에 보강부가 결합된 바디 프레임의 외측에 커버시트를 결합시키는 단계이다.
그리고 커버시트 결합단계(S1300)는 프레스 가압 성형단계인 가열 및 가압단계로 이루어질 수 있다.
즉, 커버시트와 바디 프레임을 선택적으로 예열하고, 바디 프레임의 외측에 가압하여 커버시트를 바디 프레임에 결합시킨다.
또한, 바디 프레임에 커버시트를 결합시킬 경우, 커버시트를 금형 측으로 당기는 진공성형방식을 이용하여 커버시트를 바디 프레임에 결합할 수 있다.
이에 따라 다양한 굴곡부가 형성된 바디 프레임에 커버시트를 보다 효율적으로 결합시킬 수 있게 된다.
도 3은 도 2에 도시한 커버시트 결합단계의 일실시예를 개략적으로 도시한 공정상태도이다.
도시한 바와 같이, 프레스 가압성형을 위해 커버시트가 결합된 커버시트 홀더(40)를 상부금형(10)와 하부금형(20) 사이에 위치시킨다.
그리고 예열기(30)을 커버시트 홀더(40)와 하부금형(20) 사이에 대향되도록 위치시킨다.
그리고, 하부금형(20)에 보강부가 형성된 바디 프레임(미도시)을 안착시킨다.
다음으로 하부금형(20)을 상승시키고, 상부금형(10)을 하강시키면서 커버시트 홀더(40)에 결합된 커버시트를 바디 프레임에 결합시킨다.
이 때, 하부금형(20)에는 도 4에 도시한 바와 같이 흡입홀(21)이 형성되고 바디 프레임에는 흡입홀(21)에 대응되는 홀(미도시)이 형성된다.
그리고 바디 프레임이 하부금형(20)에 안착시킨 상태에서 흡입홀(21)을 통해 커버시트를 바디 프레임에 밀착시킨 상태에서 가압하여 바디 프레임에 커버시트를 결합시킴에 따라 결합력이 향상된다.
그리고 바디 프레임이 복잡한 구조로 형성되더라도, 커버시트의 결합불량 없이 바디 프레임의 외주부에 커버시트를 결합시킬 수 있게 된다.
또한, 도 4는 흡입홀이 상부에 형성된 일례를 도시한 것으로서, 바디 프레임의 가장자리에 대응되도록 복수개가 형성될 수도 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 상부금형 20: 하부금형
21: 흡입홀 30: 예열기
40: 커버시트 홀더
1000: 차량용 시트백 프레임
1100: 프레임 바디 1200: 보강제
1210: 헤드레스트 결합부 1211: 결합홀
1220: 제1 보강부 1230: 제2 보강부
1240: 제3 보강부 1250: 제4 보강부
1300: 커버시트

Claims (13)

  1. 열가소성 섬유강화복합소재로 이루어진 프레임 바디;
    상기 프레임 바디의 내측에 결합된 보강제; 및
    상기 프레임 바디의 외측에 결합된 커버시트를 포함하고,
    상기 커버시트는 표면처리층, 프라이머층, 시트층 및 이면 프라이머층의 적층구조로 이루어거나,
    상기 커버시트는 표면처리층, 프라이머층, 시트층 및 PP 또는 FOAM 층을 포함하는 적층구조로 이루어지고,
    상기 보강제는
    상기 프레임 바디의 횡방향으로 연장된 제1 보강부와,
    상기 프레임 바디의 양측부에 위치되고, 상기 제1 보강부가 연결된 제2 보강부와,
    상기 프레임 바디의 종방향으로 연장되도록 형성되고, 상기 제1 보강부가 연결된 제3 보강부와,
    상기 프레임 바디의 외주부에 형성되고, 상기 제2 보강부와 상기 제3 보강부가 연결된 제4 보강부와,
    상기 제3 보강부와 연결되고, 헤드레스트가 결합되는 삽입공이 형성된 헤드레스트 결합부를 포함하고,
    상기 프레임 바디는 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT: Continuous Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT)를 포함하는 복합수지로 이루어지고,
    상기 보강제는 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT: Long Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT)를 포함하는 소재로 이루어진
    차량용 시트백 프레임.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열가소성 섬유강화 복합소재는
    연속섬유 강화 열가소성수지(CFT: Continuous Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT)를 포함하는 복합수지로 이루어지는
    차량용 시트백 프레임.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강제는
    장섬유 강화 열가소성 수지(LFT: Long Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT)를 포함하는 소재로 이루어지는
    차량용 시트백 프레임.
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