KR102255180B1

KR102255180B1 - 물리적 발포를 이용한 자동차 현가장치용 자운스범퍼의 제조방법

Info

Publication number: KR102255180B1
Application number: KR1020200147497A
Authority: KR
Inventors: 김성술; 김형준; 김형진; 이원욱; 곽정필
Original assignee: 주식회사 디엠씨
Priority date: 2020-11-06
Filing date: 2020-11-06
Publication date: 2021-05-24

Abstract

본 발명은 자동차 현가장치에서 압축거동을 일으키는 스프링의 일단에서 상기 스프링의 충격하중을 완화하는 자운스범퍼의 제조방법에 있어서, 상기 자운스범퍼는 상기 스프링의 압축거동에 의한 충격하중의 흡수를 위해 수축이 가능하도록 내부에 다공질이 형성되되, 상기 자운스범퍼의 리사이클링과 경량화를 위해 발포 사출성형 하여 제조하는 것을 특징으로 하는 자운스범퍼 제조방법이 제공된다.

Description

물리적 발포를 이용한 자동차 현가장치용 자운스범퍼의 제조방법{Method of manufacturing jounce bumper for automobile suspension using physical foaming}

본 발명은 자동차 현가장치용 자운스범퍼의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자운스범퍼의 리사이클링과 경량화를 위해 물리적 발포를 이용한 자운스범퍼의 제조방법에 관한 것이다.

수지의 내부에 다수의 기포를 존재시킨 발포 성형품은 경량성, 단열성 및 동일 질량으로서의 강성 등의 물성이 뛰어나 여러 분야에서 사용되고 있으며, 최근 자동차 산업은 경량화, 고급화 및 환경 친화가 중요시 되어, 발포 성형품의 적용분야가 확대되고 있다.

이에 따라 현재 자동차 내장재 및 범퍼 등을 제조하는 방법 중 하나로 발포사출성형방법을 사용하고 있으며, 발포사출성형방법은 코어백 방식을 통한 화학적 발포방법 등을 사용하여 사출발포 성형품을 얻고 있다.

이러한 화학적 발포방법은 화학 발포제의 팽창을 이용하여 성형품 내부에 미세 기공을 형성시킴으로써 성형품의 비중을 저하시켜 경량화 목적을 달성한다.

그러나 종래의 화학적 발포방법은 화학 발포 재료로 재활용이 불가능하며, 원소재와 반응재로 재료비 비중이 높아 생산비용이 높고, 제조 성형 시간이 과해 생산성이 떨어지는 문제가 있다.

따라서 발포사출용 소재로서 경량성 및 경제성이 우수하면서도 재사용이 가능하여 환경에 대한 부하가 적은 사출 발포 성형방법의 개발이 요구된다.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1293923호 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1816434호 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2008-0046182호 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2020-0015789호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제조 성형 시간을 감소하여 생산성을 향상시키고, 자운스범퍼의 경량화 및 성능 개선을 이루며, 열가소성 소재를 이용함으로써 재활용(recycle) 및 생산비용을 절약할 수 있는 물리적 발포를 이용한 자동차 현가장치용 자운스범퍼의 제조방법 을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 자동차 현가장치에서 압축거동을 일으키는 스프링의 일단에서 상기 스프링의 충격하중을 완화하는 자운스범퍼의 제조방법에 있어서, 상기 자운스범퍼는 상기 스프링의 압축거동에 의한 충격하중의 흡수를 위해 수축이 가능하도록 내부에 다공질이 형성되되, 상기 자운스범퍼의 리사이클링과 경량화를 위해 발포 사출성형 하여 제조하는 것을 특징으로 하는 자운스범퍼 제조방법이 제공된다.

또한, 상기 자운스범퍼의 제조방법은, 상기 사출성형 장치(100)를 준비하는 사출성형 장치 구비단계(S110)와, 상기 사출성형 장치(100)에 발포가스를 주입하는 가스 공급 장치(140)를 구비하는 단계(S120)를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 자운스범퍼의 제조방법은, 상기 사출성형 장치(100)의 금형(130)을 준비하는 단계(S130)를 포함하되, 상기 금형(130)의 캐비티(131)에는 캐비티 내부의 압력을 가압하는 유로(160)를 배치하는 단계(S140)를 더 포함한다.

또한, 상기 자운스범퍼의 제조방법은, 상기 캐비티(131) 내부에 압력을 가압하기 위해 공기 또는 질소를 충진하되, 상기 캐비티 내부에 압력(Pi)을 5~70bar로 가압되도록 충진하는 단계(S150)와, 상기 캐비티(131) 내부의 최고압력을 일정압력 이하로 설정하기 위한 안전밸브(170)를 구비하는 단계(S160)를 포함한다.

또한, 상기 자운스범퍼의 제조방법은, 상기 사출성형장치(100)의 실린더(110) 내에 수지를 주입하는 단계(S170)와, 상기 주입된 수지를 용융시키고 상기 용융된 액상의 수지에 발포가스를 주입하는 단계(S180)를 포함하며, 상기 캐비티(131)에 액상의 수지를 주입하기 위해 대기하는 배압을 Pb(bar)라고 하고, 상기 발포가스의 주입압력을 Pg(bar)라고 할 때, 상기 배압 Pb = Pg+(0~30)bar 인 것을 특징으로 하는 자운스범퍼 제조방법이 제공된다.

또한, 상기 배압 Pb는 40bar 내지 120bar 로 유지하며, 상기 배압 Pb와 상기 캐비티의 내부압력 Pi 사이의 관계는 Pb > Pi 또는 Pb = Pi 가 되도록 설정한다.

또한, 상기 금형(130)의 캐비티(131)에 액상의 수지를 주입한 후, 상기 캐비티의 압력을 감압하여 상기 액상의 수지에 혼합된 발포가스가 확장함에 따라 상기 캐비티 내부에 상기 액상의 수지가 발포되어 상기 캐비티 내부를 채운다.

또한, 상기 자운스범퍼의 제조방법은, 상기 캐비티(131)의 압력감압은 액상의 수지의 주입이 완료된 시점 이후에 0 내지 10초 지연 후에 대기와 연통시켜 감압하는 단계(S190)와, 상기 발포 사출 성형된 자운스범퍼를 냉각시켜 취출하는 단계(S200)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자운스범퍼 제조방법이 제공된다.

또한, 상기 수지를 상기 실린더(110)에 주입하는 단계(S160)에서 상기 수지는 열가소성 수지를 사용하여 주입함으로써 폐기 시에 재사용이 가능하게 한 것을 특징으로 하는 자운스범퍼 제조방법이 제공된다.

또한, 상기 열가소성 수지는 써멀플라스틱 폴리에스터 엘라스토머(thermoplastic polyester elastomer) 또는 써멀플라스틱 폴리우레탄(thermoplastic poly urethane), 또는 열가소성가황물 (thermoplastic vulcanizates), 폴리프로필렌(poly propylene), 또는 에틸렌 초산비닐 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer) 중의 하나인 것을 특징으로 하는 자운스범퍼 제조방법이 제공된다.

또한, 상기 발포가스의 함량은 상기 자운스범퍼의 수축률에 따라 결정되며. 상기 자운스범퍼의 수축률을 X% 라 하고, 상기 캐비티의 체적을 V 라고 할 때 발포가 완료된 후 발포가스가 차지하는 체적 Vc는 (X/100)V < Vc < ((X+5)/100)V 인 것을 특징으로 하는 자운스범퍼 제조방법이 제공된다.

한편, 상기 자운스범퍼(200)는 축방향으로 원통형으로 형성되되, 축방향으로 수축 시에 원통형의 외주면의 외경팽창으로 인항 외경의 갈라짐을 방지하기 위한 외경팽창보완부를 구비하며, 상기 외경팽창보완부는 상기 외주면에 축방향으로 제1오목부(210)를 구비하고, 상기 제1오목부(210)는 중심축을 기준으로 대칭되도록 다수개 배치되고, 상기 외경팽창보완부는 상기 자운스범퍼(200)의 상면에 반경방향으로 제2오목부(220)를 구비하되, 상기 제2오목부(220)는 중심축을 기준으로 대칭되도록 다수개 배치되는 것을 특징으로 하는 자운스범퍼 제조방법이 제공된다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 물리적 발포 공법을 적용하여 제조 성형 시간을 감소하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 자운스범퍼의 경량화 및 성능 개선을 이루며, 열가소성 소재를 이용함으로써 재활용(recycle)이 가능하고 생산비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자운스범퍼의 제조 공정의 순서를 개략적으로 도시한 순서도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 사출성형장치의 개략적으로 도시한 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자동차 현가장치를 개략적으로 도시한 정면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자운스범퍼의 정면도(A) 및 배면도(B) 이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

첨부된 도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자운스범퍼의 제조 공정의 순서를 개략적으로 도시한 순서도, 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 사출성형장치의 개략적으로 도시한 구성도, 도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자동차 현가장치를 개략적으로 도시한 정면도, 도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자운스범퍼의 정면도(A) 및 배면도(B) 이다.

도 1 이하에 도시된 바와 같이 본 발명의 따른 일반적인 현가장치의 구성을 살펴보면, 휠(H)을 회전 가능하게 지지하는 너클(N)은 그 하단이 로워 컨트롤 암(AM)을 개재시켜 차체와 연결된다.

그리고 너클(N)의 상단은 너클 마운팅 유닛(MU)을 통하여 스프링(S)과 쇼크업소버(10)가 일체로 형성되는 스트러트 어셈블리(50)의 하단부와 연결된다.

그리고 상기 스트러트 어셈블리(50)의 상단부는 미도시한 차체에 인슐레이터(IS)를 개재시켜 현가 지지되며, 어셈블리(50)의 중간부 내측에는 스태빌라이저(ST)가 연결된다.

또한, 상기 스트러트 어셈블리(50)는 쇽업소버(10)의 일측에 로어패드(20)가 고정되고, 쇽업소버(10)의 상단에는 스트라이커 캡(30)이 장착되며, 쇽업소버(10)의 피스톤 로드(A1)에는 자우스범퍼(200)가 끼워진다.

또한, 상기 피스톤 로드(A1)의 상단에는 어퍼패드(21)와 인슐레이터가(IS)가 장착되며, 상기 어퍼 및 로어패드(20,21) 사이에는 스프링(S)이 개재된다.

한편, 본 발명은 자동차 현가장치에서 압축거동을 일으키는 스프링의 일단에서 상기 스프링의 충격하중을 완화하는 자운스범퍼의 제조방법에 있어서, 상기 자운스범퍼는 상기 스프링의 압축거동에 의한 충격하중의 흡수를 위해 수축이 가능하도록 내부에 다공질이 형성되되, 상기 자운스범퍼의 리사이클링과 경량화를 위해 발포 사출성형 하여 제조하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자운스범퍼의 제조방법은, 상기 캐비티(131) 내부에 압력을 가압하기 위해 공기 또는 질소를 충진하되, 상기 캐비티 내부에 압력(Pi)을 30~100bar로 가압되도록 충진하는 단계(S150)를 포함한다.

또한, 상기 자운스범퍼의 제조방법은, 상기 캐비티(131) 내부의 최고압력을 일정압력 이하로 설정하기 위한 안전밸브(170)를 구비하는 단계(S160)를 포함한다.

또한, 상기 자운스범퍼의 제조방법은, 상기 사출성형장치(100)의 실린더(110) 내에 수지를 주입하는 단계(S170)와, 상기 주입된 수지를 용융시키고 상기 용융된 액상의 수지에 발포가스를 주입하는 단계(S180)를 포함한다.

한편, 상기 사출성형장치(100)는 실린더(110) 내부에 회전 가능하게 배열된 스크루(111)와, 상기 실린더(110)의 일측 상단에 장착되는 호퍼(120)와, 상기 실린더(110)에 설치되어 실린더(110) 내에 열을 공급하는 히터와, 실린더(110)의 타측 끝단 노즐(112)에 연결 배치된 금형(130)과, 상기 실린더(110)의 내부로 가스를 공급하는 가스 공급 장치(140)가 구비된다.

또한, 본 발명에 따른 현가장치는 차량의주행 중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자의 안락한 승차감을 제공한다.

또한, 상기 캐비티(131)에 액상의 수지를 주입하기 위해 대기하는 배압을 Pb(bar)라고 하고, 상기 발포가스의 주입압력을 Pg(bar)라고 할 때, 상기 배압 Pb = Pg+(10~30)bar 로 설정한다.

또한, 상기 배압 Pb는 40bar 내지 100bar 로 유지하며, 상기 배압 Pb와 상기 캐비티의 내부압력 Pi 사이의 관계는 Pb > Pi 가 되도록 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 자운스범퍼의 제조방법은, 상기 캐비티(131)의 압력감압은 액상의 수지의 주입이 완료된 시점 이후에 0.1 내지 10초 지연 후에 대기와 연통시켜 감압하는 단계(S190)와, 상기 발포 사출 성형된 자운스범퍼를 냉각시켜 취출하는 단계(S200)를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 수지를 상기 실린더(110)에 주입하는 단계(S160)에서 상기 수지는 열가소성 수지를 사용하여 주입함으로써 폐기 시에 재사용이 가능하게 한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 열가소성 수지는 써멀플라스틱 폴리에스터 엘라스토머(thermoplastic polyester elastomer) 또는 써멀플라스틱 폴리우레탄(thermoplastic poly urethane), 또는 열가소성가황물 (thermoplastic vulcanizates), 폴리프로필렌(poly propylene), 또는 에틸렌 초산비닐 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer) 중의 하나인 것이 바람직하다.

또한, 상기 발포가스의 함량은 상기 자운스범퍼의 수축률에 따라 결정되며. 상기 자운스범퍼의 수축률을 X% 라 하고, 상기 캐비티의 체적을 V 라고 할 때 발포가 완료된 후 발포가스가 차지하는 체적 Vc는 (X/100)V < Vc < ((X+5)/100)V 인 것이 바람직하다.

이와 같이 (X/100)V < Vc < ((X+5)/100)V 수식을 통해 수축율과 발포가스 및 케비티의 관계를 설정함으로써 수축률에 따른 발포가스의 체적을 쉽게 산출할 수 있다.

한편, 상기 자운스범퍼(200)는 축방향으로 원통형으로 형성되되, 축방향으로 수축 시에 원통형의 외주면의 외경팽창으로 인항 외경의 갈라짐을 방지하기 위한 외경팽창보완부를 구비한다.

또한, 상기 외경팽창보완부는 상기 외주면에 축방향으로 제1오목부(210)를 구비하고, 상기 제1오목부(210)는 중심축을 기준으로 대칭되도록 다수개 배치된다.

또한, 상기 외경팽창보완부는 상기 자운스범퍼(200)의 상면에 반경방향으로 제2오목부(220)를 구비하되, 상기 제2오목부(220)는 중심축을 기준으로 대칭되도록 다수개 배치된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.

100 : 사출성형장치 110 : 실린더
111 : 스크루(screw) 112 : 노즐
120 : 호퍼 130 : 금형
131 : 캐비티 140 : 가스 공급 장치
160 : 유로 170 : 안전밸브
200 : 자운스범퍼 210 : 제1오목부
220 : 제2오목부

Claims

자동차 현가장치에서 압축거동을 일으키는 스프링의 일단에서 상기 스프링의 충격하중을 완화하는 자운스범퍼의 제조방법에 있어서,
상기 자운스범퍼는 상기 스프링의 압축거동에 의한 충격하중의 흡수를 위해 수축이 가능하도록 내부에 다공질이 형성되되,
상기 자운스범퍼의 리사이클링과 경량화를 위해 발포 사출성형 하여 제조하며,
상기 자운스범퍼의 제조방법은,
상기 사출성형을 위한 장치(100)를 준비하는 사출성형 장치 구비단계(S110)와,
상기 사출성형 장치(100)에 발포가스를 주입하는 가스 공급 장치(140)를 구비하는 단계(S120)를 포함하고,
또한, 사출성형장치(100)의 실린더(110) 내에 수지를 주입하는 단계(S170)와,
상기 주입된 수지를 용융시키고 상기 용융된 액상의 수지에 발포가스를 주입하는 단계(S180)를 포함하며,
또한, 상기 수지를 상기 실린더(110)에 주입하는 단계(S170)에서 상기 수지는 열가소성 수지를 사용하여 주입함으로써 폐기 시에 재사용이 가능하게 한 것이고,
또한, 상기 열가소성 수지는 써멀플라스틱 폴리에스터 엘라스토머(thermoplastic polyester elastomer) 또는 에틸렌 초산비닐 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer) 중의 하나로 선택하며,
또한, 상기 발포가스의 함량은 상기 자운스범퍼의 수축률에 따라 결정되며. 상기 자운스범퍼의 수축률을 X% 라 하고, 상기 사출성형장치(100)의 금형(130) 캐비티(131) 체적을 V 라고 할 때 발포가 완료된 후 발포가스가 차지하는 체적 Vc는 (X/100)V < Vc < ((X+5)/100)V 인 것이고,
상기 캐비티(131)의 압력감압은 액상의 수지의 주입이 완료된 시점 이후에 0.1 내지 10초 지연 후에 대기와 연통시켜 감압하는 단계(S190)와, 상기 발포 사출 성형된 자운스범퍼를 냉각시켜 취출하는 단계(S200)를 포함하며,
또한, 자운스범퍼(200)는 축방향으로 원통형으로 형성되되, 축방향으로 수축 시에 원통형의 외주면의 외경팽창으로 인항 외경의 갈라짐을 방지하기 위한 외경팽창보완부를 구비하며,
상기 외경팽창보완부는 상기 외주면에 축방향으로 제1오목부(210)를 구비하고, 상기 제1오목부(210)는 중심축을 기준으로 대칭되도록 다수개 배치되며,
또한, 상기 외경팽창보완부는 상기 자운스범퍼(200)의 상면에 반경방향으로 제2오목부(220)를 구비하되, 상기 제2오목부(220)는 중심축을 기준으로 대칭되도록 다수개 배치되는 것을 특징으로 하는 자운스범퍼 제조방법
삭제
제1항에 있어서, 상기 자운스범퍼의 제조방법은,
상기 사출성형 장치(100)의 금형(130)을 준비하는 단계(S130)를 포함하되,
상기 금형(130)의 캐비티(131)에는 캐비티 내부의 압력을 가압하는 유로(160)를 배치하는 단계(S140)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자운스범퍼 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 자운스범퍼의 제조방법은,
상기 캐비티(131) 내부에 압력을 가압하기 위해 공기 또는 질소를 충진하되,
상기 캐비티 내부에 압력(Pi)을 5~70bar로 가압되도록 충진하는 단계(S150)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자운스범퍼 제조방법.
제4항에 있어서, 상기 자운스범퍼의 제조방법은,
상기 캐비티(131) 내부의 최고압력을 일정압력 이하로 설정하기 위한 안전밸브(170)를 구비하는 단계(S160)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자운스범퍼 제조방법.
삭제
제5항에 있어서,
상기 캐비티(131)에 액상의 수지를 주입하기 위해 대기하는 배압을 Pb(bar)라고 하고, 상기 발포가스의 주입압력을 Pg(bar)라고 할 때,
상기 배압 Pb = Pg+(0~30)bar 인 것을 특징으로 하는 자운스범퍼 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 배압 Pb는 40bar 내지 120bar 로 유지하며, 상기 배압 Pb와 상기 캐비티의 내부압력 Pi 사이의 관계는 Pb > Pi 또는 Pb = Pi 가 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 자운스범퍼 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 자운스범퍼의 제조방법은,
상기 금형(130)의 캐비티(131)에 액상의 수지를 주입한 후, 상기 캐비티의 압력을 감압하여 상기 액상의 수지에 혼합된 발포가스가 확장함에 따라 상기 캐비티 내부에 상기 액상의 수지가 발포되어 상기 캐비티 내부를 채우는 것을 특징으로 하는 자운스범퍼 제조방법.