KR102288157B1 - 차량용 범퍼의 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

차량용 범퍼의 제조장치 및 제조방법을 개시한다.
일 실시예에 따른 차량용 범퍼의 제조장치는 범퍼커버의 사출성형을 위한 금형; 상기 범퍼커버의 사출시 상기 범퍼커버 배면에 결합하도록 상기 금형에 인서트로써 삽입되는 보강구조물을 상기 금형에 분리 가능한 상태로 고정시키는 고정부재;를 포함하고, 상기 보강구조물은, 섬유 강화 복합재료를 통해 상기 범퍼커버의 길이방향으로 배치되는 선형으로 마련되며, 상기 고정부재는, 상기 보강구조물을 상기 금형에 탄력을 구비한 상태로 고정시키도록 복수개가 상기 금형에 상기 보강구조물의 길이방향을 따라 서로 이격되게 배치될 수 있다.

Description

차량용 범퍼의 제조장치 및 제조방법{manufacturing device for bumper of vehicles and manufacturing method thereof}

차량용 범퍼의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

차량의 전방과 후방에는 차량의 충돌시 그 충격을 흡수하여 차체를 보호하기 위한 범퍼가 설치된다.

범퍼는 통상 범퍼커버와, 범퍼커버의 후방에 보강구조물로써 결합하는 백빔(back beam)을 구비한다. 백빔은 연결부재를 통해 커버본체 후방에 결합될 수 있다.

백빔은 주로 금속재질을 통해 마련되어 왔으나, 최근에는 차량의 경량화에 따른 연비절감 효과를 개선하기 위해 복합재료로 마련되는 백빔의 개발이 이루어지고 있다.

등록특허공보 제10-1752521호(2015.02.24. 공개)

충돌 성능을 보장하면서 백빔이 삭제되도록 할 수 있는 차량용 범퍼의 제조장치 및 제조방법을 제공하고자 한다.

충돌 성능을 보장하면서 차체의 경량화, 재료비 절감, 제조공정 간소화 등의 효과를 얻을 수 있는 차량용 범퍼의 제조장치 및 제조방법을 제공하고자 한다.

일 실시예에 따른 차량용 범퍼의 제조장치는 범퍼커버의 사출성형을 위한 금형; 상기 범퍼커버의 사출시 상기 범퍼커버 배면에 결합하도록 상기 금형에 인서트로써 삽입되는 보강구조물을 상기 금형에 분리 가능한 상태로 고정시키는 고정부재;를 포함하고, 상기 보강구조물은, 섬유 강화 복합재료를 통해 상기 범퍼커버의 길이방향으로 배치되는 선형으로 마련되며, 상기 고정부재는, 상기 보강구조물을 상기 금형에 탄력을 구비한 상태로 고정시키도록 복수개가 상기 금형에 상기 보강구조물의 길이방향을 따라 서로 이격되게 배치될 수 있다.

상기 고정부재는, 상기 보강구조물의 양 측을 지지하도록 상기 금형에 상호 마주하도록 결합하는 한 쌍의 고정리브;를 포함하고, 한 쌍의 상기 고정리브는 그 사이로 삽입되는 상기 보강구조물에 의해 탄력적으로 벌어지도록 마련되며, 한 쌍의 상기 고정리브 사이에는 상기 보강구조물의 단면 형상에 대응하는 지지홈이 마련될 수 있다.

상기 고정부재는, 상기 보강구조물의 일 측을 지지하도록 상기 금형에 상기 보강구조물의 길이방향을 따라 설치되는 복수의 제1고정부재; 상기 보강구조물의 타 측을 지지하도록 상기 금형에 상기 보강구조물의 길이방향을 따라 설치되는 복수의 제2고정부재;를 포함하고, 복수의 상기 제1고정부재와 제2고정부재는 어느 하나가 다른 하나의 사이에 대응하여 위치하도록 상기 보강구조물의 길이방향을 따라 상호 교호적으로 배치될 수 있다.

상기 보강구조물은, 밴딩이 가능하고, 외력이 제거된 상태에서 일직선 형태를 유지하도록 마련되고, 복수의 상기 고정부재는, 상기 금형에 삽입되는 과정에서 상기 보강구조물의 적어도 일부구간이 밴딩구간을 형성할 수 있게 상기 보강구조물의 휨을 유도하도록 배치될 수 있다.

일 실시예에 따른 차량용 범퍼의 제조방법은 범퍼커버의 사출성형을 위한 금형에 인서트로써 섬유강화 복합재료로 마련되는 보강구조물을 삽입하고; 상기 보강구조물이 상기 범퍼커버의 사출과정에서 상기 범퍼커버 배면에 직접 결합하도록 상기 보강구조물이 삽입된 상기 금형으로 상기 범퍼커버를 형성하는 수지를 사출하는 것;을 포함할 수 있다.

일 실시예에 의한 차량용 범퍼의 제조장치 및 제조방법에 따르면, 차량용 범퍼의 충돌 성능을 보장하면서 백빔이 삭제되도록 할 수 있다.

또 일 실시예에 의한 차량용 범퍼의 제조장치 및 제조방법에 따르면, 차량용 범퍼의 충돌 성능을 보장하면서 차체의 경량화, 재료비 절감, 제조공정 간소화 등의 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 차량용 범퍼의 제조장치와 제조방법에 의해 제조되는 차량용 범퍼의 배면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 차량용 범퍼의 제조장치의 요부 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 차량용 범퍼의 제조장치에서 고정부재를 발취하여 확대 도시한 정면도이다.
도 4와 도 5는 일 실시예에 따른 차량용 범퍼의 제조장치를 이용하여 보강구조물을 금형에 고정시키는 과정을 도시한 요부 평면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 차량용 범퍼의 제조장치의 일 변형예를 도시한 요부 평면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1에는 일 실시예에 따른 차량용 범퍼 제조장치 및 제조방법에 의해 제조되는 차량용 범퍼(1)의 구조가 도시되고, 도 2 내지 도 5에는 일 실시예에 따른 차량용 범퍼의 제조장치(10)가 도시된다.

차량용 범퍼(1)는 차체를 보호하기 위해 차량의 전방 또는 후방에 설치되는 것으로, 전방에 설치되는 프런트 범퍼와 후방에 설치되는 리어 범퍼를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 차량용 범퍼(1)는 프런트 범퍼는 물론 리어 범퍼로 채용이 가능하나, 이후에서는 설명상의 편의를 위해 프런트 범퍼보다 저속충돌 우려가 높은 리어범퍼를 예로 들어 설명하도록 한다.

차량용 범퍼(1)는 범퍼커버(2)를 구비하여 외관을 이룬다. 범퍼커버(2)는 차량에 설치된 상태에서 표면이 외부로 노출되도록 차량용 범퍼(1)의 가장 바깥쪽을 형성하게 된다.

범퍼커버(2)는 차폭을 따라 연장될 수 있다. 범퍼커버(2)의 길이방향으로 양 단부는 후방 쪽 차체의 양쪽 측면을 덮도록 밴딩되고, 범퍼커버(2)의 양 단부 사이는 완만한 곡률을 갖도록 후방으로 볼록하게 형성될 수 있다.

따라서 범퍼커버(2)는 길이방향 양 단부 쪽이 한 쌍의 밴딩부(2a)를 구성하고, 밴딩부(2a) 사이가 곡률지게 마련된 곡률부(2c)를 형성할 수 있다.

물론 범퍼커버(2)의 형태는 차량용 범퍼(1)가 채용되는 차량의 디자인이나 특성을 고려하여 다양한 형태로 변형이 가능하다.

이러한 범퍼커버(2)는 합성수지 재질을 사출 성형하여 제조될 수 있다.

차량용 범퍼(1)는 범퍼커버(2)를 보강하기 위해 범퍼커버(2)의 배면에 결합하는 보강구조물(3)을 구비한다.

보강구조물(3)은 차량의 충돌시 변형되면서 충격에너지를 흡수하고, 충돌시 발생하는 충격이 차체에 고르게 전달되도록 하는 기능을 담당할 수 있다.

보강구조물(3)은 섬유 강화 복합재료를 통해 범퍼커버(2)의 길이방향으로 배치되는 선형으로 마련되고, 범퍼커버(2)의 사출을 위한 금형(20)에 인서트로써 삽입되어 범퍼커버(2)의 사출성형시 범퍼커버(2)의 배면에 직접 결합될 수 있다.

범퍼커버(2)의 배면에는 범퍼커버(2)의 사출성형시 인서트 되는 보강구조물(3)을 덮어 감싸는 보강부(2c)가 마련될 수 있다.

섬유 강화 복합재료는 적어도 두 가지 이상의 재료의 결합으로 이루어진 소재로써, 유리나 탄소 섬유 등의 강화재가 수지 등의 모재에 함침 되어 있는 구조로 이루어진 재료를 가리킨다.

이와 같은 섬유 강화 복합재료로 마련되는 보강구조물(3)은 금속재질 등으로 마련되는 기존 범퍼의 백빔과 비교했을 때, 동일한 수준의 강성 조건을 만족시키면서 상대적으로 적은 중량을 구비할 수 있다.

섬유 강화 복합재료 중에서는 강화 섬유를 모재에 연속적으로 함침시켜 제작되는 연속섬유 강화(CFT, Continuous Fiber Thermoplastic) 복합재료가 보강구조물(3)의 소재로써 특히 적합할 수 있다.

연속섬유 강화 복합재료는 다른 일반 섬유 강화 복합재료와 비교했을 때, 강도는 물론 기계적 물성을 확보할 수 있는 장점을 구비하므로, 금형(20)에 삽입되는 인서트로써 보강구조물(3)의 제조가 용이하게 되도록 할 수 있다.

따라서 차량용 범퍼(1)는 이러한 보강구조물(3)이 인서트 되는 방식으로 범퍼커버(2)의 사출성형시 범퍼커버(2) 배면에 직접 일체로 결합하게 되므로, 차량용 범퍼(1)의 충돌 성능을 보장하면서도 백빔이 삭제되도록 마련될 수 있다.

또 섬유 강화 복합재료로 마련되는 보강구조물(3)는 금속재질의 백빔 대비 동일한 차체강성을 만족시키면서 상대적으로 적은 중량을 구비함으로써, 차체의 경량화에 따른 연비절감 효과를 증대시키는데 기여할 수 있다.

또 백빔이 삭제되는 차량용 범퍼(1)는 백빔은 물론 범퍼커버(2)에 백빔을 결합시키기 위한 구성까지도 삭제가 가능하게 되므로, 재료비 절감 및 제조공정 간소화 등 그 제조 효율 측면에 있어서도 유리한 이점을 가질 수 있다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 차량용 범퍼의 제조장치(10)는 범퍼커버(2)의 사출성형을 위해 마련되는 상기 금형(20)과, 범퍼커버(2)의 사출시 금형(20)에 인서트로써 삽입되는 보강구조물(3)을 금형(20)에 분리 가능한 상태로 고정시키는 고정부재(30)를 포함하여 구성될 수 있다.

고정부재(30)는 금형(20)에 있어서 범퍼커버(2)를 형성하는 수지가 주입되는 성형공간(21)에 위치하도록 마련될 수 있다.

금형(20)은 하형을 형성하고, 차량용 범퍼의 제조장치(10)는 도시되지 않은 상형을 더 포함할 수 있다. 상형(미도시)은 성형공간(21)을 덮거나 하형을 이루는 금형(20)과 함께 성형공간(21)을 형성하도록 마련되는 것으로, 성형공간(21)을 개폐할 수 있게 금형(20)에 분리가 가능한 상태로 결합하도록 마련될 수 있다.

고정부재(30)는 금형(20)의 성형시 금형(20)에 일체로 마련되거나, 금형(20)과 별도로 제작된 상태에서 금형(20)에 결합될 수 있다.

고정부재(30)는 범퍼커버(2)를 형성하는 수지가 성형공간(21)으로 주입되는 과정에서는 보강구조물(3)이 성형공간(21) 상의 정해진 위치를 유지하도록 보강구조물(3)을 고정시킬 수 있다.

또 고정부재(30)는 수지의 주입이 완료되어 보강구조물(3)이 성형된 범퍼커버(2)와 일체를 이룬 상태에서는 금형(20)에 대한 보강구조물(3)의 분리를 허용함으로써, 보강구조물(3)이 범퍼커버(2)와 함께 성형공간(21)으로부터 외부로 배출되도록 할 수 있다.

섬유 성분을 포함하는 보강구조물(3)은 길고 가는 선형의 형태를 취하도록 마련됨에 따라 충격흡수에 유리하도록 탄성을 구비할 수 있다. 보강구조물(3)은 원형의 단면을 갖는 선형으로 마련될 수 있다.

고정부재(30)는 복수로 구성되고, 복수의 고정부재(30)는 선형의 보강구조물(3)을 금형(20)에 탄력을 구비한 상태로 고정시키도록 금형(20)에 보강구조물(3)의 길이방향을 따라 서로 이격되게 배치될 수 있다.

따라서 선형의 보강구조물(3)은 복수의 고정부재(30)를 통해 금형(20)에 고정된 상태에서 고정부재(30) 사이에 대응하는 부위가 탄력을 발휘할 수 있게 된다.

선형의 보강구조물(3)은 복수의 고정부재(30)를 통해 금형(20)에 탄력적으로 지지됨에 따라 성형공간(21)으로 주입되는 수지의 사출압력에도 변형될 우려가 없이 안정적인 자세를 유지할 수 있다.

고정부재(30)는 보강구조물(3)의 양 측을 지지하도록 금형(20)에 상호 마주하도록 결합하는 한 쌍의 고정리브(31)를 포함할 수 있다.

한 쌍의 고정리브(31)는 그 사이로 삽입되는 보강구조물(3)에 의해 탄력적으로 벌어지도록 마련되며, 한 쌍의 고정리브(31) 사이에는 보강구조물(3)의 단면 형상에 대응하는 지지홈(32)이 마련될 수 있다.

이러한 고정리브(31)는 금형(20)에 고정되는 하부의 고정부(31a)와, 고정리브(31) 사이로 보강구조물(3)의 진입을 안내하는 상부의 가이드부(31b), 그리고 지지홈(32)이 형성되도록 고정부(31a)와 가이드부(31b) 사이에 마련되는 지지부(31c)를 포함하여 구성될 수 있다. 지지홈(32)은 양쪽 고정리브(31)의 지지부(31c)에 각각 마련되는 한 쌍의 홈부(32a)를 통해 마련될 수 있다.

고정리브(31)는 하단을 기준으로 휘어질 수 있도록 고정부(31a)의 하단이 금형(20)에 고정된 상태로 성형공간(21)에 세워지도록 마련될 수 있다.

그리고 한 쌍의 고정리브(31)는 외력이 가해지지 않은 상태에서 가이드부(31b) 사이의 간격(t1)이 보강구조물(3)의 직경보다 작고, 지지홈(32)의 폭(t2)과 형상이 보강구조물(3)의 직경 사이즈와 형상에 대응하도록 마련될 수 있다.

한 쌍의 고정리브(31)는 고정부(31a) 사이의 저부가 연결부(33)를 통해 일체로 연결된 상태에서 상호 한 몸을 이룰 수 있다.

또 일부 고정부재(30)는 성형공간(21) 외부로 연장되어 성형공간(21) 외부의 금형(20) 표면에 고정되는 연장부(34)를 더 구비함으로써, 금형(20)에 대한 결합력이 증대될 수 있다.

따라서 한 쌍의 고정리브(31)는 금형(20)에 삽입되는 보강구조물(3)에 의해 그 사이가 가압됨에 따라 가이드부(31b) 사이가 탄력적으로 벌어지도록 외측으로 휘어질 수 있다. 이에 따라 보강구조물(3)은 가이드부(31b) 사이를 통과하여 지지홈(32)에 지지되도록 안내되고, 지지홈(32)에 지지된 상태의 보강구조물(3)은 한 쌍의 고정리브(31) 사이가 본래의 위치로 복원됨에 따라 고정리브(31) 사이에 걸려 고정된 상태를 유지할 수 있다.

가이드부(31b)는 지지홈(32)에 지지되도록 끼워지는 보강구조물(3)의 삽입 동작을 용이하게 안내할 수 있도록 고정부재(30)에 삽입되는 보강구조물(3)의 삽입방향을 따라 경사지게 마련될 수 이다.

보강구조물(3)은 성형이 완료된 범퍼커버(2)와 일체를 이룬 상태에서 성형공간으로부터 배출되고, 이때 보강구조물(3)은 고정부재(30)에 결합할 때와 반대로 한 쌍의 고정리브(31) 사이로부터 탈거 될 수 있다.

일 변형예가 도시된 도 6과 같이, 고정부재(40)는 보강구조물(3)의 일 측을 지지하도록 금형(20)에 보강구조물(3)의 길이방향을 따라 설치되는 복수의 제1고정부재(41)와, 보강구조물(3)의 타 측을 지지하도록 금형(20)에 보강구조물(3)의 길이방향을 따라 설치되는 복수의 제2고정부재(42)를 포함하여 구성될 수 있다.

복수의 제1고정부재(41)와 제2고정부재(42)는 어느 하나가 다른 하나의 사이에 대응하여 위치하도록 보강구조물(3)의 길이방향을 따라 상호 교호적으로 배치되어 선형의 보강구조물(3)의 양측을 압착식으로 지지하여 고정시킬 수 있다.

이와 같이 보강구조물(3)의 길이방향을 따라 상호 엇갈리도록 배치되는 고정부재(20)들의 배치구조에 따르면, 개별 고정부재(20)에 별도의 걸림구조를 마련하지 않고서도 선형의 보강구조물(3)을 금형(20)에 분리가 가능한 상태로 용이하게 고정시킬 수 있다.

선형의 보강구조물(3)은 밴딩이 가능하면서 외력이 제거된 상태에서 일직선 형태를 유지하도록 마련되고, 전술한 고정부재(30,40)들은 보강구조물(3)이 금형(20)에 삽입되는 과정에서 보강구조물(3)의 적어도 일부구간이 밴딩구간(3a)을 형성할 수 있게 보강구조물(3)의 휨을 유도하도록 배치될 수 있다.

밴딩구간(3a)은 선형으로 마련되는 보강구조물(3)의 형태를 감안하여 범퍼커버(2)의 특정부위의 보강력을 더 높이기 위해 마련되는 것일 수 있다.

즉, 범퍼커버(2)의 길이방향으로 동일한 길이에 대하여 밴딩구간(3a)을 형성하는 보강구조물(3)은 직선 형태로 환산한 길이가 직선구간을 형성하는 보강구조물(3)의 길이보다 길게 마련될 수 있다. 따라서 범퍼커버(2)의 길이방향으로 밴딩구간(3a)은 직선구간보다 상대적으로 더 많은 량의 섬유 강화 복합재료를 통해 마련될 수 있으므로, 보강구조물(3)은 직선구간보다 밴딩구간(3a)에서 범퍼커버(2)를 보강하는 보강력이 상대적으로 더 커질 수 있다. 이에 따라 차량용 범퍼(1)는 범퍼커버(2)에 있어서 상대적으로 더 큰 보강이 요구되는 부위가 보강구조물(3)의 밴딩구간(3a)에 의해 보강되도록 함으로서, 선형으로 마련되는 단일의 보강구조물(3)을 통해 부위별로 다른 강성이 요구되는 경우에 있어서도 범퍼커버(2)의 보강 조건을 만족시킬 수 있다.

물론, 선형의 보강구조물(3)은 복열구조를 이루도록 복수로도 구성될 수 있다.

또 밴딩구간(3a)은 범퍼커버(2)의 밴딩부(2a)나, 곡률부(2b)에 대응하도록 범퍼커버(2)의 형상에 대응하여 밴딩된 것일 수 있다.

따라서 보강구조물(3)은 채용될 범퍼커버(2)의 디자인에 상관없이 형태가 단순하고 취급이 용이한 일직선 형태로 제작될 수 있고, 일직선 형태로 제작된 보강구조물(3)은 고정부재(30,40)의 배치구조를 따라 다양한 밴딩구간(3a)을 구비하도록 금형(20)에 고정된 상태에서 사출성형 되는 범퍼커버(2) 배면에 직접 결합될 수 있다.

1: 차량용 범퍼 2: 범퍼커버
3: 보강구조물 10: 차량용 범퍼의 제조장치
20: 금형 21: 성형공간
30: 고정부재 31: 고정리브
31a: 고정부 31b: 지지부
31c: 가이드부 32: 지지홈
32a: 홈부 33: 연결부
34: 연장부

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 차량용 범퍼의 제조장치를 이용한 차량용 범퍼의 제조방법에 있어서,
   상기 차량용 범퍼의 제조장치는,
   범퍼커버의 사출성형을 위한 금형;
   상기 범퍼커버의 사출시 상기 범퍼커버 배면에 결합하도록 상기 금형에 인서트로써 삽입되는 보강구조물을 상기 금형에 분리 가능한 상태로 고정시키는 고정부재;를 포함하되,
   상기 금형에 복수의 상기 고정부재를 배치하고;
   상기 금형에 인서트로써 삽입되도록 상기 보강구조물을 상기 고정부재에 고정시키고;
   상기 보강구조물이 상기 범퍼커버의 사출과정에서 상기 범퍼커버 배면에 직접 결합하도록 상기 보강구조물이 삽입된 상기 금형으로 상기 범퍼커버를 형성하는 수지를 사출하는 것;을 포함하되,
   상기 보강구조물은,
   섬유강화 복합재료를 통해 상기 범퍼커버의 길이방향으로 배치되는 선형을 이루되, 밴딩이 가능하고, 외력이 제거된 상태에서 일직선 형태를 유지하도록 마련되고,
   상기 고정부재를 배치하는 것은,
   복수의 상기 고정부재 중 적어도 일부를 상기 보강구조물의 휨을 유도하도록 배치하는 것;을 포함하고,
   상기 보강구조물을 상기 고정부재에 고정시키는 것은,
   상기 보강구조물이 복수의 상기 고정부재에 고정되는 과정에서 상기 보강구조물의 적어도 일부구간이 휘어지면서 밴딩구간을 형성하도록 하는 것;을 포함하는 차량용 범퍼의 제조방법.

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