KR102350010B1 - 열경화성 소재용 부쉬 및 이의 체결 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열경화성 소재에 형성되는 홀에 손쉽게 체결할 수 있는 열경화성 소재용 부쉬 및 이의 체결 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 열경화성 소재용 부쉬의 체결 장치는 일부가 절개되어 오므려지는 방향으로 탄성 변형되는 부쉬를 열경화성 소재에 형성되는 홀에 체결시키는 장치로서, 원기둥 형상으로서 상기 소재에 형성되는 홀로 인입되면서 상기 부쉬의 삽입 경로를 가이드 하는 가이드 수단과; 상기 가이드 수단의 둘레에 배치되고, 상단으로 상기 부쉬가 안착되도록 형성되며, 상기 소재에 형성되는 홀로 상기 부쉬를 삽입시키는 삽입 수단과; 상기 삽입 수단의 둘레에 배치되고, 상기 삽입 수단에 안착된 부쉬가 오므려지는 방향으로 탄성 변형시키는 변형 수단을 포함한다.

Description

열경화성 소재용 부쉬 및 이의 체결 장치{BUSH FOR THERMOSETTING MATERIALS AND ASSEMBLY APPARETUS OF THEREOF}

본 발명은 열경화성 소재용 부쉬 및 이의 체결 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열경화성 소재에 형성되는 홀에 손쉽게 체결할 수 있는 열경화성 소재용 부쉬 및 이의 체결 장치에 관한 것이다.

최근에는 전세계적으로 하이브리드 전기차(HEV, Hybrid Electric Vehicle), 플러그인 하이브리드 전기차(PHEV, Plug IN Hybrid Electric Vehicle), 전기차(EV, Electric Vehicle), 수소연료 전지차(FCEV, Fuel Cell Electric Vehicle)와 같은 친환경차의 수요 및 공급이 증대되고 있다.

이러한 친환경차의 경우에는 배터리의 용량 및 크기가 그 성능에 미치는 영향이 크다. 그래서 배터리의 용량 및 크기를 늘리면서 경량화시키기 위하여 해당 부품들을 플라스틱 소재로 성형하여 사용하고 있다. 특히 배터리 하우징은 차량의 하부 트레이와 볼트로 체결되어 결합되는 구조로 이는 전기자동차의 동력을 구동하는데 있어 중요한 배터리 어셈블리로 구성된다.

자동차 경량화에 사용되는 플라스틱 소재는 열가소성 수지에 비하여 강성 및 강도가 좋고 치수안정성이 우수한 열경화성 수지가 많이 사용되는데, 열경화성 수지는 열과 압력을 가하여 경화반응을 통해 성형을 하면, 다시 열을 가해도 형태가 변하지 않는 수지이다.

한편, 배터리 하우징에 있어서 치수 안정성은 하부 트레이와 볼트 체결되면서 배터리 어셈블리 내부에 내장되는 다수의 배터리 셀 부품에 수밀성능을 확보하는데 중요한 인자로 작용한다.

하지만, 플라스틱 소재의 특성상 스틸 재질보다 강도 및 강성이 낮은 단점이 있고, 이러한 물성적인 단점으로 인해 배터리 하우징을 하부 트레이에 체결할 때 취약한 부분에 크랙이 발생되는 문제가 발생하였다.

그래서, 배터리 하우징 중 하부 트레이와 볼트로 체결되는 부위에는 부쉬를 삽입하여 볼트 체결에 의해 크랙이 발생하는 것을 방지하였다.

일반적으로 부쉬(Bush)는 원형 형태를 갖는 부쉬를 많이 사용하고 있으며, 부품을 사출공법으로 성형하는 경우에는 인서트 성형법을 이용하여 부쉬를 쉽게 삽입하는 것이 가능하다. 하지만, SMC(Sheet Molding Compound)를 포함한 열경화성 소재의 경우 인서트 성형을 하기에는 금형 구조가 복잡해 지고 오히려 체결부 주변으로 웰드라인이 생기는 단점을 가지고 있다.

또한, 원형 형태의 부쉬를 홀 가공 후 삽입 방법으로 구현하는 경우에 SMC를 포함한 열경화성 소재는 억지 끼움 방식의 부쉬 삽입 방법으로 부쉬를 삽입하여야 하기 때문에 홀 주변을 갈아내면서 부쉬를 홀에 끼워야 하기 때문에 홀 주변이 손상되는 문제가 있었다.

이렇게 부쉬를 삽입하기 위하여 홀 주변이 손상되는 것을 방지하기 위해서는 홀의 사이즈와 부쉬의 사이즈가 정확하게 일치하여야 하지만, 품질 유지 및 후가공 공정에 상당한 노력과 수고가 필요한 문제가 있었다.

본 발명은 열경화성 소재에 형성되는 홀에 손쉽게 체결할 수 있는 열경화성 소재용 부쉬 및 이의 체결 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 열경화성 소재용 부쉬는 열경화성 소재에 형성되는 홀에 체결되는 부쉬로서, 일부가 절개되어 오므려지는 방향으로 탄성 변형이 가능하도록 파이프 형상으로 형성되는 링본체부와; 상기 링본체부의 절개된 단부에서 연장되어 상기 링본체부의 탄성 변형시에 링본체부의 변형 범위를 제한하는 연장부로 구분되는 것을 특징으로 한다.

상기 연장부는, 상기 링본체부의 일측 단부에서 연장되되, 단부를 폭 방향으로 이등분하여 어느 한 쪽의 영역에서 상기 링본체부의 타측 단부와 소정 간격 이격된 지점까지 연장되는 제 1 연장부와; 상기 링본체부의 타측 단부에서 연장되되, 단부를 폭 방향으로 이등분하여 다른 한 쪽의 영역에서 상기 링본체부의 일측 단부와 소정 간격 이격된 지점까지 연장되는 제 2 연장부를 포함한다.

상기 제 1 연장부와 제 2 연장부는 서로 대향되는 측면이 이격되고, 상기 제 1 연장부의 단부와 제 2 연장부의 단부가 원주 방향으로 소정 거리만큼 중첩되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 열경화성 소재용 부쉬의 체결 장치는 일부가 절개되어 오므려지는 방향으로 탄성 변형되는 부쉬를 열경화성 소재에 형성되는 홀에 체결시키는 장치로서, 원기둥 형상으로서 상기 소재에 형성되는 홀로 인입되면서 상기 부쉬의 삽입 경로를 가이드 하는 가이드 수단과; 상기 가이드 수단의 둘레에 배치되고, 상단으로 상기 부쉬가 안착되도록 형성되며, 상기 소재에 형성되는 홀로 상기 부쉬를 삽입시키는 삽입 수단과; 상기 삽입 수단의 둘레에 배치되고, 상기 삽입 수단에 안착된 부쉬가 오므려지는 방향으로 탄성 변형시키는 변형 수단을 포함한다.

상기 가이드 수단의 직경은 상기 부쉬의 내경보다 작고, 상기 삽입수단의 외경은 상기 부쉬의 외경보다 큰 것을 특징으로 한다.

상기 삽입 수단의 상단에는 상기 부쉬가 오므려지는 방향으로 탄성 변형된 후의 외경에 대응되는 직경을 갖는 안착홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드 수단과 삽입수단은 상기 부쉬의 삽입 방향을 따라 왕복 운동되고, 상기 변형 수단은 상기 가이드 수단을 중심으로 하여 방사형으로 분할되어 상기 부쉬가 오므려지는 방향을 따라 왕복 운동되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 일부가 절개되어 오므려지는 방향으로 탄성 변형되는 부쉬를 마련하여 열경화성 수지로 성형되는 자동차 부품에 부쉬를 손쉽게 체결할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 부쉬의 탄성에 의한 복원력을 이용하여 열경화성 소재에 형성된 홀에 부쉬를 손쉽게 체결할 수 있어 소재 및 부쉬의 손상을 방지할 수 있다.

그리고 부쉬를 자동으로 체결할 수 있는 장치를 마련하여 생산성의 향상을 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열경화성 소재용 부쉬를 보여주는 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열경화성 소재용 부쉬를 보여주는 평면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열경화성 소재용 부쉬의 체결 장치를 보여주는 개략적인 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열경화성 소재용 부쉬의 체결 장치를 보여주는 개략적인 평면도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열경화성 소재용 부쉬의 체결 장치를 사용하는 상태를 보여주는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열경화성 소재용 부쉬를 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열경화성 소재용 부쉬를 보여주는 평면도이다.

도 1 및 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 열경화성 소재용 부쉬(100)는 열경화성 소재에 형성되는 홀에 체결되는 부쉬로서, 일부가 절개되어 오므려지는 방향으로 탄성 변형이 가능하도록 파이프 형상으로 형성되는 링본체부(110)와; 상기 링본체부(110)의 절개된 단부에서 연장되어 상기 링본체부(110)의 탄성 변형시에 링본체부(110)의 변형 범위를 제한하는 연장부(120)로 구분된다.

링본체부(110)는 소정의 폭을 갖는 원형의 파이프 형상을 갖는다. 다만, 일부가 절개되어 오므려지는 방향으로 탄성 변형이 가능하도록 형성된다. 이를 위하여 링본체부(110)는 탄성 변형이 가능이 소재를 사용하여 구현하는 것이 바람직하다.

연장부(120)는 링본체부(110)가 오므려지는 방향으로 탄성 변형할 때 그 변형이 가능하도록 하는 공간과 그 변형의 범위를 제한하는 공간을 제공한다.

연장부(120)는 링본체부(110)의 일측 단부에서 연장되되, 단부를 폭 방향으로 이등분하여 어느 한 쪽의 영역에서 링본체부(110)의 타측 단부와 소정 간격 이격된 지점까지 연장되는 제 1 연장부(121)와; 링본체부(110)의 타측 단부에서 연장되되, 단부를 폭 방향으로 이등분하여 다른 한 쪽의 영역에서 링본체부(110)의 일측 단부와 소정 간격 이격된 지점까지 연장되는 제 2 연장부(122)를 포함한다.

그래서, 제 1 연장부(121)의 단부와 대향되는 링본체부(110)의 타측 단부 사이는 소정 간격(g1)만큼 이격되고, 제 2 연장부(122)의 단부와 대향되는 링본체부(110)의 일측 단부 사이는 소정 간격(g2)만큼 이격된다. 이때 제 1 연장부(121)의 단부와 대향되는 링본체부(110)의 타측 단부 사이 간격(g1)과 제 2 연장부(122)의 단부와 대향되는 링본체부(110)의 일측 단부 사이 간격(g2)은 동일하게 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 제 1 연장부(121)의 단부와 대향되는 링본체부(110)의 타측 단부 사이 간격(g1)과 제 2 연장부(122)의 단부와 대향되는 링본체부(110)의 일측 단부 사이 간격(g2)은 링본체부(110)의 탄성에 의한 복원력을 고려하여 그 간격을 형성하는 것이 바람직하다. 그래서 그 간격(g1, g2)가 너무 좁아서 링본체부(110)가 오므려지는 방향으로 탄성 변형할 때 너무 적은 범위에서만 변경이 되는 것을 방지한다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 연장부(121)와 제 2 연장부(122)는 서로 마주치지 않도록 평행하게 어긋나도록 형성된다. 이때 제 1 연장부(121)와 제 2 연장부(122)는 링본체부(110)의 폭(Wt)을 이등분 한 폭보다는 조금 작은 폭(W1, W2)으로 형성된다. 그래서 제 1 연장부(121)와 제 2 연장부(122)는 서로 대향되는 측면이 소정 간격(W3) 이격되어 링본체부(110)의 탄성 변형시 제 1 연장부(121)와 제 2 연장부(122)가 서로 접촉되지 않도록 한다. 물론 링본체부(110)의 탄성 변형시 뒤틀리면서 이루어질 경우에는 제 1 연장부(121)와 제 2 연장부(122)의 서로 대향되는 측면이 링본체부(110)의 변형에 의해 서로 접촉될 수도 있을 것이다.

또한, 제 1 연장부(121)의 단부와 제 2 연장부(122)의 단부는 원주 방향으로 소정 거리(g3)만큼 중첩되는 것이 바람직하다. 그래서 링본체부(110)가 오므려지는 방향으로 탄성 변형할 때 제 1 연장부(121)의 단부와 제 2 연장부(122)의 단부가 원주 방향으로 소정 거리(g3)만큼 중첩되는 영역에 의해 탄성 변형 후에도 그 형상이 유지되도록 한다.

다음으로 상기와 같이 구성되는 열경화성 소재용 부쉬를 열경화성 소재에 형성된 홀에 체결하는 장치를 도면을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열경화성 소재용 부쉬의 체결 장치를 보여주는 개략적인 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열경화성 소재용 부쉬의 체결 장치를 보여주는 개략적인 평면도이다.

도 3 및 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 열경화성 소재용 부쉬의 체결 장치(200)는 원기둥 형상으로서 소재(10)에 형성되는 홀(11)로 인입되면서 부쉬(100)의 삽입 경로를 가이드 하는 가이드 수단(210)과; 상기 가이드 수단(210)의 둘레에 배치되고, 상단으로 상기 부쉬(100)가 안착되도록 형성되며, 상기 소재(10)에 형성되는 홀(11)로 상기 부쉬(100)를 삽입시키는 삽입 수단(220)과; 상기 삽입 수단(220)의 둘레에 배치되고, 상기 삽입 수단(220)에 안착된 부쉬(100)가 오므려지는 방향으로 탄성 변형시키는 변형 수단(230)을 포함한다.

가이드 수단(210)은 소재(10)에 형성된 홀(11)로 삽입되는 부쉬(100)의 경로를 가이드하는 수단으로서, 부쉬(100)의 내경보다 작은 직경을 갖는 원기둥 형상으로 형성된다. 바람직하게는 부쉬(100)가 오므려지는 방향으로 탄성 변형된 후의 내경보다 가이드 수단(210)의 외경이 작은 것이 바람직하다. 그래서 부쉬(100)가 탄성 변형된 이후에도 가이드 수단(210)을 따라 원활하게 홀(11) 내부로 삽입될 수 있도록 한다.

그래서 가이드 수단(210)은 부쉬(100)의 삽입 방향을 따라 왕복 운동되도록 구성된다.

삽입 수단(220)은 부쉬(100)가 탄성 변형된 자세를 유지한 상태에서 소재(10)에 형성된 홀(11)로 삽입시키는 수단으로서, 가이드 수단(210)의 둘레를 따라 형성되는 대략 파이프 형상으로 형성된다. 이때 삽입 수단(220)의 외경은 부쉬(100)의 외경보다 크게 형성하는 것이 바람직하다. 그래서, 삽입 수단(220)의 상단에 부쉬(100)를 올려놓는 경우에 부쉬(100)가 삽입 수단(220)의 외면을 따라 아래로 흘러내리지 않도록 한다.

특히, 삽입 수단(220)의 상단에는 부쉬(100)가 탄성 변형된 자세로 안착되는 안착홈(221)이 형성된다. 이때 안착홈(221)은 부쉬(100)가 오므려지는 방향으로 탄성 변형된 후의 외경에 대응되는 직경을 갖는다. 그래서, 부쉬(100)를 삽입 수단(220)의 상단에 단순히 올려놓는 경우에는 안착홈(221)의 주변에 부쉬(100)가 올려놓여진 상태를 유지하다가 변형 수단(230)의 가압에 의해 부쉬(100)가 탄성 변형되면서 직경이 작아지면 부쉬(100)가 안착홈(221)으로 인입되면서 안착되는 것이다.

한편, 삽입 수단(220)의 외주면에는 부쉬(100)의 탈락이나 삽입 수단(220) 자체의 자세 유지를 위하여 방사형으로 리브가 형성될 수 있다.

또한, 삽입 수단(220)은 부쉬(100)를 소재(10)의 홀(11)로 삽입시키기 위하여 부쉬(100)의 삽입 방향을 따라 왕복 운동되도록 구성된다.

변형 수단(230)은 부쉬(100)를 탄성 변형시키도록 가압하는 수단으로서, 삽입 수단(220)의 둘레에 배치되고, 삽입 수단(220)에 안착된 부쉬(100)가 오므려지는 방향으로 가압시킬 수 있도록 구성된다.

예를 들어 변형 수단(230)은 가이드 수단(210)을 중심으로 하여 방사형으로 분할될 수 있다. 그래서, 분할된 각각의 변형 수단(230)이 부쉬(100)가 오므려지는 방향을 따라 왕복 운동되도록 구성된다.

다음으로, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 열경화성 소재용 부쉬의 체결 장치를 사용하는 상태를 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열경화성 소재용 부쉬의 체결 장치를 사용하는 상태를 보여주는 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 먼저 체결 장치(200)의 삽입 수단(220) 상부에 부쉬(100)를 올려놓는다. 그리고 체결 장치(200)의 상단에 홀(11)이 가공된 소재(10)를 배치시킨다. 이때 홀(11)과 가이드 수단(210)의 중심이 일치하도록 정렬시킨다.

그런 다음, 변형 수단(230)을 작동시켜 부쉬(100)가 오므려지는 방향으로 탄성 변형시킨다. 그러면서 삽입 수단(220)을 홀(11) 방향으로 올려주면 삽입 수단(220)의 상단에 형성된 안착홈(221)에 탄성 변형된 부쉬(100)가 인입되면서 안착된다.

이 상태에서 변형 수단(230)을 계속하여 소재(10)의 홀(11) 방향으로 진입시켜 부쉬(100)가 소재(10)의 홀(11) 내부에 위치되도록 한다. 이때 변형 수단(230)은 부쉬(100)를 가압하는 위치에서 후퇴하면서 삽입 수단(220)이 진입할 수 있는 공간을 제공한다.

그러면 변형 수단(230)의 상승에 따라 부쉬(100)를 탄성 변형시키는 방향으로 가압하고 있던 변형 수단(230)에 의한 가압이 해제된다.

이 상태에서 삽입 수단(220)을 하강시키면 홀(11) 내부에서 삽입 수단(220)의 안착홈(221)으로부터 부쉬(100)가 탈락하면서 복원력에 의해 원래의 형상으로 복귀하고 이에 따라 소재(10)의 홀(11)에 밀착되면서 견고하게 고정된다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

10: 소재 11: 홀
100: 부쉬 110: 링본체부
120: 연장부 121: 제 1 연장부
122: 제 2 연장부 200: 체결 장치
210: 가이드 수단 220: 삽입 수단
221: 안착홈 230: 변형 수단

Claims (7)

1. 열경화성 소재에 형성되는 홀에 체결되는 부쉬로서,
   일부가 절개되어 오므려지는 방향으로 탄성 변형이 가능하도록 파이프 형상으로 형성되는 링본체부와;
   상기 링본체부의 절개된 단부에서 연장되어 상기 링본체부의 탄성 변형시에 링본체부의 변형 범위를 제한하는 연장부로 구분되고,
   상기 연장부는,
   상기 링본체부의 일측 단부에서 연장되되, 단부를 폭 방향으로 이등분하여 어느 한 쪽의 영역에서 상기 링본체부의 타측 단부와 소정 간격 이격된 지점까지 연장되는 제 1 연장부와;
   상기 링본체부의 타측 단부에서 연장되되, 단부를 폭 방향으로 이등분하여 다른 한 쪽의 영역에서 상기 링본체부의 일측 단부와 소정 간격 이격된 지점까지 연장되는 제 2 연장부를 포함하는 열경화성 소재용 부쉬.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 1 연장부와 제 2 연장부는 서로 대향되는 측면이 이격되고,
   상기 제 1 연장부의 단부와 제 2 연장부의 단부가 원주 방향으로 소정 거리만큼 중첩되는 것을 특징으로 하는 열경화성 소재용 부쉬.
   
4. 일부가 절개되어 오므려지는 방향으로 탄성 변형되는 부쉬를 열경화성 소재에 형성되는 홀에 체결시키는 장치로서,
   원기둥 형상으로서 상기 소재에 형성되는 홀로 인입되면서 상기 부쉬의 삽입 경로를 가이드 하는 가이드 수단과;
   상기 가이드 수단의 둘레에 배치되고, 상단으로 상기 부쉬가 안착되도록 형성되며, 상기 소재에 형성되는 홀로 상기 부쉬를 삽입시키는 삽입 수단과;
   상기 삽입 수단의 둘레에 배치되고, 상기 삽입 수단에 안착된 부쉬가 오므려지는 방향으로 탄성 변형시키는 변형 수단을 포함하는 열경화성 소재용 부쉬의 체결 장치.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 가이드 수단의 직경은 상기 부쉬의 내경보다 작고,
   상기 삽입수단의 외경은 상기 부쉬의 외경보다 큰 것을 특징으로 하는 열경화성 소재용 부쉬의 체결 장치.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 삽입 수단의 상단에는 상기 부쉬가 오므려지는 방향으로 탄성 변형된 후의 외경에 대응되는 직경을 갖는 안착홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 열경화성 소재용 부쉬의 체결 장치.
   
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 가이드 수단과 삽입수단은 상기 부쉬의 삽입 방향을 따라 왕복 운동되고,
   상기 변형 수단은 상기 가이드 수단을 중심으로 하여 방사형으로 분할되어 상기 부쉬가 오므려지는 방향을 따라 왕복 운동되는 것을 특징으로 하는 열경화성 소재용 부쉬의 체결 장치.
   

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