KR20030063150A - 강성 지지체 및 강성 중공 부재를 갖는 주조 제품 - Google Patents

강성 지지체 및 강성 중공 부재를 갖는 주조 제품 Download PDF

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Abstract

주조 제품, 예를 들면 복수의 관통 구멍을 갖는 강성 지지체(a), 예를 들면 강성 지지체(12) 및 강성 중공 열가소성 부재(b), 예를 들면 그에 부착된 공기 덕트(15)를 포함하는 크로스 카 빔(3)이 도시된다. 강성 중공 부재(b)의 열가소성 재료의 일부는 강성 지지체(a)의 관통 구멍의 적어도 일부를 통해 연장하고, 그 안에서 관통 구멍의 에지를 끼운다. 관통 구멍을 통해 연장하는 열가소성 재료는 부착 수단, 예를 들면 강성 중공 부재(b)를 강성 지지체(a)에 고정 부착시키도록 작용하는 부착 헤드(24)를 형성한다. 또한 강성 중공 부재(b)가 강성 중공 부재(b)의 블로우 주조 제작 중 강성 지지체(a)에 고정 부착되는 본 발명의 주조 제품을 제작하는 방법이 설명된다.

Description

강성 지지체 및 강성 중공 부재를 갖는 주조 제품 {A MOLDED ARTICLE HAVING A RIGID SUPPORT AND A RIGID HOLLOW MEMBER}
본 발명은 강성 지지체, 예를 들면 금속판에 일체로 부착되는 중공 블로우 주조 열가소성 강성 부재를 포함하는 주조 제품에 관한 것이다. 중공 강성 열가소성 부재의 열가소성 패리슨(parison) 전조물은 강성 지지체에 대항하여 블로우 주조된다. 열가소성 패리슨의 부분은 강성 지지체 내의 관통 구멍을 통해 연장하고, 이로써 중공 열가소성 강성 부재를 강성 지지체에 부착한다. 또한 본 발명은 주조 제품이 제작되는 공정에 관한 것이다.
공기의 수송을 포함하는 적용예에서, 플라스틱 도관은 종종 예를 들면 몇몇 가열, 환풍 및 공기 조절 시스템(HVAC)에서 일반적으로 사용된다. 플라스틱 도관은 자체 지지체일 수도 있다. 그러나, 부가적인 구조 및 치수의 안정성이 요구되는 다른 장치(예를 들면, 자동차 및 비행기 산업)에서, 플라스틱 도관은 종종 별도의 지지 구조물에 의해 접속되고 지지된다. 대부분의 자동차에서, 크로스 카 빔은 차량 도어 필러(door pillar, 일반적으로 A 필러라 칭함)사이로 걸치고 연장한다. 일반적으로 금속으로 제작되는 크로스 카 빔은 예를 들면 차량의 측면 충격에 대해 강성 및 구조적 지지체를 차량에 제공한다. 또한 크로스 카 빔은 일반적으로 차량 내부의 기기 패널 및 HVAC 시스템을 위한 지지체를 제공하고 그에 부착된다.
일반적으로 플라스틱 도관 및 지지 구조물은 별도로 제조되고, 또한 별도의 단계에서 조립 부착된다. 플라스틱 도관 및 지지 구조물(예를 들면, 금속 빔 또는 튜브의 형태인 크로스 카 빔)은 예를 들면, 패스너, 접착제, 끈 및/또는 브라켓에 의해 일반적으로 서로 부착된다. 이러한 부착 방법은 일련의 제조 단계 및 부가적인 재료, 예를 들면 리벳, 볼트 및 접착제의 사용을 일반적으로 포함한다. 자동차 적용의 경우에는, 예를 들면, 별도로 제조된 크로스 카 빔 및 플라스틱 도관이, 함께 조립되는 경우, 승객실 내부에 원치 않는 많은 공간을 차지할 수 있다.
수송 산업, 예를 들면 자동차 및 항공기 산업에서, 연료 효율을 최대화하기 위한 노력으로 차량 또는 항공기의 중량을 줄이는 것이 바람직하다. 차량 또는 항공기의 총 중량은 각 부품의 중량을 감소시킴으로써 감소될 수 있다. 그러나, 부품의 강도 및 강성은 부품의 중량이 감소되는 경우에도 저하되지 않는 것이 일반적으로 요구된다. 또한 수송 산업에서는 차량 또는 비행기 내부에서 조립된 다양한 부품에 의해 점유되는 공간을 최소화하는 것이 바람직하다.
그러므로 강성 지지체 및 그에 부착된 강성 열가소성 중공 부재를 갖고 구조적인 안정성, 감소된 중량 및 소형화된(또는 공간 절약) 디자인의 조합을 제공하는 주조 제품의 개발에 대한 필요성이 있다. 또한 강성 열가소성 중공 부재가 강성 열가소성 중공 부재의 형성 중 동시에 주조되고 지지 구조물에 고정 부착되는 주조 제품을 제작하는 새로운 방법의 개발에 관한 필요성이 있다.
미국 특허 제5,354,114호는 일체화된 크로스 카 구조 덕트 클러스터를 개시하고 있다. 상기 제5,354,114호 특허의 일체화된 크로스 카 구조 덕트 클러스터는 열가소성 또는 열경화성 재료의 주조 플라스틱 몸체에 부착되는 강철판을 포함하는 것을 개시하고 있다.
본 발명에 따르면,
(a) 제1 표면, 제2 표면 및 에지를 갖는 복수의 관통 구멍을 갖는 강성 지지체와,
(b) 열가소성 재료의 주조 강성 부재를 포함하고,
상기 강성 부재의 적어도 일부가 상기 강성 지지체의 제1 표면과 접하고, 상기 강성 부재는 중공된 내부를 갖는 주조 제품을 제공하며.
상기 제품은 상기 강성 지지체(a)의 제1 표면상에서 상기 강성 부재(b)의 열가소성 패리슨 전조물을 주조하는 블로우 주조 단계를 포함하는 공정에 의해 제작되고, 상기 열가소성 패리슨의 열가소성 재료의 일부는 상기 강성 지지체(a)의 상기 관통 구멍의 적어도 일부를 통해 연장하고, 상기 관통 구멍의 에지는 그를 통해 연장하는 플라스틱 재료 안으로 끼위짐으로써, 상기 강성 지지체(a)에 상기 강성 부재(b)를 고정 부착시킨다.
또한 본 발명에 따르면, 강성 지지체에 고정 부착되는 주조 강성 중공 열가소성 부재를 포함하는 주조 제품을 제작하는 방법이 제공되는 데,
상기 방법은,
(I) 에지를 갖는 복수의 관통 구멍, 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 상기 지지체를 주형 내에 위치시키는 단계와,
(II) 상기 강성 지지체의 제1 표면에 대항하여 상기 강성 중공 부재의 열가소성 패리슨 전조물을 블로우 주조하는 단계를 포함하고,
상기 열가소성 패리슨의 열가소성 물질의 일부는 상기 강성 지지체의 상기 관통 구멍의 적어도 일부를 통해 연장하고, 상기 관통 구멍의 에지는 그를 통해 연장하는 플라스틱 재료 내에 끼워짐으로써 상기 강성 지지체에 상기 강성 중공 부재를 고정 부착한다.
본 발명의 특징은 본 개시의 한 부분을 구성하며 이에 첨부된 청구 범위에 구체적으로 지적된다. 이들 및 본 발명의 다양한 특징과 이들을 이용함으로써 얻어지는 기능적 이점 및 구체적인 목적은 본 발명의 바람직한 실시예가 설명되고 도시된 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 완전히 이해될 것이다.
달리 설명되지 않았더라도, 본 명세서 및 청구항 내에서 사용된 구조의 치수, 성분의 양 등을 표현한 것과 같은, 모든 숫자 또는 표현은 "약" 이라는 용어에 의해 모든 예시 내에 변경되는 것으로써 이해된다.
도1은 강성 지지체(12)에 고정되게 부착되는 블로우 주조 강성 중공 열가소성 덕트(15)를 포함하고 본 발명에 따른 주조 크로스 카 빔의 대표 사시도.
도2는 종축으로 180°회전된 도1의 주조 크로스 카 빔의 대표 사시도.
도3은 도1의 A-A 선을 통한 부착 수단의 단면도.
도4는 본 발명에 따른 주조 크로스 카 빔의 주조 강성 중공 열가소성 부재 내부로 연장하는 고정 연장부의 단면도.
도5는 도3과 유사한 부착 수단의 단면도.
도6은 도3과 유사한 부착 수단의 단면도.
도7은 도3과 유사한 부착 수단의 단면도.
도8은 강성 중공 부재(b)의 일부가 그 안의 강성 지지체(a) 단부의 적어도 일부를 감싸는 랩어라운드(wrap around) 부착 수단의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
3 : 크로스 카 빔
12 : 강성 지지체
15 : 공기 덕트
18, 21, 30 : 연장부
24 : 부착 헤드
도1 내지 도8에서, 동일한 도면 부호는 동일한 요소 및 구조적 특징을 나타낸다.
지금부터 도면의 도1 및 도2를 참조하여, 본 발명에 따른 주조 복합 크로스 카 빔(3)의 대표 단면도가 도시되어 있다. 크로스 카 빔(3)은 복수의 관통 구멍(도시 생략)을 갖는 U형태의 강성 지지체(12) 및 중공 내부(27)를 갖는, 열가소성 재료의 블로우 주조된 강한, 연속 단일 공기 덕트(15)를 포함한다. 강성 중공 덕트(15)는 복수의 부착 헤드(24)에 의해 강성 지지체(12)에 부착된다. 덕트(15)는 각각이 덕트(15)의 내부(27)에 가스 전달을 제공하는 연장부(18, 21, 30 및 33)를 갖는다. 예를 들면, 연장부(21)를 통해 안내되고 조절된 공기(예를 들면, 가열, 냉각 또는 습기 제거된 공기)는 내부(27)를 통해 이동하고 연장부(18, 30 및 33)를 통해 덕트(15)를 빠져나갈 수 있다. 크로스 카 빔(3)은 도시되지 않은 자동차 또는 트럭과 같은, 차량의 도어 필러 사이로 연장하는 크로스 카 빔으로서 사용될 수 있다.
강성 지지체(a), 예를 들면 본 발명의 주조 제품의 크로스 빔(3) 강성 지지체는 금속, 열경화성 플라스틱 재료, 열가소성 재료 및 그 조합으로부터 선택된 재료로 제조될 수도 있다. 강성 지지체(a)가 제조될 수도 있는 금속은 알루미늄 및 강철을 포함하지만 그에 제한되지 않는다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 크로스 카 빔(3)의 강성 지지체(12)는 금속, 예를 들어 강철로 제조된다.
여기와 청구항에서 사용된 바와 같이, "열경화성 플라스틱 재료"라는 용어는 화학적 반응 그룹, 예를 들면 활성화 수소 그룹 및 유리 시안산염 그룹 사이에서 공유 결합 형성으로 인해 3차원 교차 결합 네트 워크를 갖는 플라스틱 재료를 의미한다. 강성 지지체(a)가 제조될 수도 있는 열경화성 플라스틱 재료는 본 기술 분야에서 숙련된 자들에게 공지된 물질, 예를 들면 교차 결합된 폴리우레탄, 교차 결합된 폴리에폭시드 및 교차 결합된 폴리에스테르를 포함한다. 열경화성 플라스틱 재료에는 교차 결합된 폴리우레탄이 바람직하다. 강성 지지체(12)는 본 기술 분야에서 알려진 반응 사출 성형 공정에 의해 교차 결합된 폴리우레탄으로 제조될 수있다. 반응 사출 성형은 본 기술 분야에서 숙련된 자들에게 공지된 바와 같이, 별개로, 바람직하게는 동시에 (i) 활성화 수소 기능 요소(예를 들면, 폴리 및/또는 폴리아민) 및 (ii) 이소시안산염 기능 요소(예를 들면, 톨루엔 디이소시안산염과 같은 디이소시안산, 및/또는 톨루엔 디이소시안산염과 같은 2분자체 및 3분자체 디이소시안산염)를 주형 내로 사출하는 것을 포함한다.
채워진 주형은 사출된 요소의 완전한 반응을 확보 및/또는 촉진하도록 선택적으로 가열될 수도 있다. 사출된 요소의 완전한 반응 후에, 주형은 열리고, 주조된 제품, 예를 들면 강성 지지체가 주형에서 제거된다.
여기와 청구항에서 사용된 바와 같이, "열가소성 재료"라는 용어는 연화점 또는 용해점은 갖는 플라스틱 재료를 의미하고, 화학적 반응 그룹, 예를 들면, 활성화 수소 그룹 및 유리 이소시안산염 그룹 사이에서 공유 결합의 형성으로 인한 3차원 교차 결합 네트워크에 실질적으로 유리되어 있다. 강성 지지체(a), 예를 들면 크로스 카 빔(3)의 강성 지지체(12)가 제조될 수도 있는 열가소성 수지 재료의 예는 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 폴리우레아, 열가소성 폴리미드, 열가소성 폴리아미드, 열가소성 폴리아미드이미드, 열가소성 폴리에스테르, 열가소성 폴리탄산염, 열가소성 폴리설폰, 열가소성 폴리케톤, 열가소성 폴리에틸렌, 열가소성 폴리프로필렌, 열가소성 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 열가소성 폴리염화비닐 및 혼합물 또는 그 하나 이상을 포함하는 열가소성 합성물을 포함하지만 그에 한정되지는 않는다. 강성 지지체(a)가 제조될 수도 있는 열가소성 재료에는 열 가소성 폴리아미드가 바람직하다. 강성 지지체(12)는 열가소성 재료의 용해된 흐름, 예를들면, 용해된 열가소성 폴리아미드가 주형, 예를 들면, 선택적으로 가열된 주형 내부로 사출되는 본 기술 분야에서 알려진 사출 성형 공정에 의해 열가소성 재료로부터 제조될 수도 있다. 채워진 주형을 냉각시킨 후, 주조 제품, 예를 들면 강성 지지체(12)가 주형으로부터 제거된다. 강성 지지체(12)가 제조될 수도 있는 바람직한 열가소성 재료는 열가소성 폴리아미드, 예를 들면 바이엘사(Bayer Corporation)로부터 상업적으로 입수 가능한, DURETHAN 열가소성 폴리아미드이다.
강성 지지체(a)가 제조될 수도 있는 열경화성 플라스틱 재료 및/또는 열가소성 재료는 유리 섬유, 탄소 섬유, 붕소 섬유, 금속 섬유, 폴리아미드 섬유(예를 들면, KEVLAR 폴리아미드 섬유) 및 그 혼합물로부터 선택된 재료로 선택적으로 강화될 수도 있다. 강화된 섬유 및 구체적으로 유리 섬유는 본 기술 분야에 숙련된 자에게 공지된 바와 같이, 결합된 플라스틱에 혼화성 및/또는 부착성을 증가시키도록 표면상에서 크기를 가질 수도 있다. 유리 섬유는 본 발명에서 바람직한 보강 재료이다. 만약 사용된다면, 강화 재료, 예를 들면 유리 섬유는 강성 지지체(a)의 총 중량에 기초하여, 강화하는 양, 예를 들면 중량 당 5퍼센트로부터 중량 당 60 퍼센트까지의 양으로 강성 지지체(a), 예를 들면 열경화성 플라스틱 재료 및/또는 열가소성 재료 강성 지지체(12) 내에 일반적으로 존재한다.
블로우 주조 강성 중공 부재(b)의 열가소성 재료, 예를 들면 덕트(15)는 강성 지지체(a)에 관해 앞서 열거된 이러한 예시로부터 독립적으로 선택될 수도 있다. 본 발명의 실시예에서, 블로우 주조된 강성 중공 부재(b)의 열가소성 재료는 열가소성 폴리올레핀(예를 들면 열가소성 폴리염화비닐), 열가소성 폴리염화비닐,열가소성 폴리우레탄, 열가소성 폴리우레아, 열가소성 폴리아미드, 열가소성 폴리에스테르 및 열가소성 폴리탄산염 중 하나 이상으로부터 선택된다. 블로우 주조된 강성 중공 부재(b)가 제조될 수도 있는 열가소성 폴리올레핀은, 예를 들면 열가소성 폴리에틸렌, 열가소성 폴리프로필렌, 에틸렌 및 프로필렌의 열가소성 중합체, 및 열가소성 폴리부틸렌을 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 블로우 주조된 강성 중공 부재(b)는 열가소성 폴리아미드(바이엘사로부터 상업적으로 입수 가능한, 예를 들면 DURETHAN 열가소성 폴리아미드)로부터 제조된다.
블로우 주조된 강성 중공 부재(b)가 제조될 수도 있는 열가소성 재료는 유리 섬유, 탄소 섬유, 붕소 섬유, 금속 섬유, 폴리아미드 섬유 및 그 혼합물로부터 선택된 재료로 선택적으로 강화될 수도 있다. 강화 물질, 예를 들면 유리 섬유는 강성 지지체(a)에 관해 앞서 설명한 바와 같이, 예를 들면 크기에 따라 분류되어 취급될 수도 있다. 만약 사용된다면, 강화 물질, 예를 들면 유리 섬유는 블로우 주조된 강성 중공 부재(b)의 전체 중량에 기초하여, 강화하는 양, 예를 들면 중량 당 5퍼센트에서 중량 당 60퍼센트까지의 양으로 블로우 주조된 강성 중공 부재(b)의 열가소성 물질, 예를 들면 덕트 내에 일반적으로 존재한다.
강성 지지체(a) 및 블로우 주조된 강성 중공 부재(b)의 플라스틱 재료는 각각 하나 이상의 기능적인 부가물을 독립적으로 더 포함할 수도 있다. 주조된 제품의 강성 지지체(a) 및 블로우 주조된 강성 중공 부재(b)의 플라스틱 재료 내에 존재할 수도 있는 부가물은 산화 방지제, 착색제, 예를 들면 물감 및/또는 염색제 주형 분리제, 첨가제, 예를 들면 칼슘 탄산염, 자외선 흡수제, 화염 저지제 및 그 혼합물을 포함하지만, 그에 제한되지는 않는다.
부가제는 강성 지지체 또는 블로우 주조된 강성 중공 부재의 플라스틱 재료의 총 중량에 기초하여, 기능적으로 충분한 양, 예를 들면 중량 당 0.1 퍼센트에서 중량 당 10퍼센트까지 독립적인 양으로 강성 지지체 및/또는 블로우 주조된 강성 중공 부재의 플라스틱 재료 내에 존재할 수도 있다.
여기와 청구항에서 사용된 바와 같이, 강성 지지체(a) 및 블로우 주조된 강성 중공 부재(b)의 "강성"이라는 용어는 이러한 요소가 제조되는 재료가 자체 지지체임을 일반적으로 의미한다. 더욱 구체적으로는, 강성 지지체(a) 및 블로우 주조된 강성 중공 부재(b)는 각각 일반적이고 독립적으로 500 Mpa이상, 예를 들면 1000 Mpa에서 15,000 Mpa까지의 굽힘률을 갖는다.
강성 중공 부재(b), 예를 들면 크로스 카 빔(3)의 덕트(15)는 블로우 주조된 강성 중공 부재(b)의 블로우 주조 제조 중, 강성 지지체(a), 예를 들면 강성 지지체(12)에 고정 부착된다. 복수의 관통 구멍(도1 및 도2에는 도시 생략)을 갖는 강성 지지체(12)는 블로우 주형의 한측면에 위치되고, 그 제2 표면은 주형벽의 내부 표면을 향하고, 그 제1 표면은 주형의 개방된 내부를 향한다. 강성 열가소성 공급 재료는, 예를 들면 펠릿의 형태로 일반적으로 압출기 내에서 압출되고, 최종 용해된 압출물은 패리슨이라 칭하는 중공 용해 튜브를 형성하도록 형을 통과한다. 덕트(15)의 전조물인 패리슨은 강성 지지체(12)가 미리 위치되었던 개방된 주형 내부로 또는 그를 통해서 이끌린다. 주형은 패리슨 주위에서 밀폐되고, 패리슨의 적어도 한 단부를 핀칭한다. 이어서 압축된 가스는 밀폐된 주형의 내부를 채우도록 연장하는 패리슨의 내부로 공급되고, 그 안의 강성 지지체(12)의 제1 표면의 적어도 일부와 접한다. 패리슨 열가소성 재료의 일부는 부착 헤드(24)를 형성하도록 지지체(12) 관통 구멍의 적어도 일부를 통해 연장한다. 패리슨 내부의 내부 압력을 유지시키면서, 연장된 패리슨은 주형 내에서 냉각 및 고화되게 한다. 주조된 제품 내의 증가된 가스 압력이 해제되고, 주형이 열리고, 크로스 카 빔(3)이 제거된다.
도1에서 부착 헤드(24)의 A-A 선을 통한 단면도는 도3에서 부착 수단(5)으로서 도시된다. 강성 지지체(12)는 그 안에 관통 구멍(48)을 갖는다. 관통 구멍(48)은 변형된 에지부(36)에 의해 형성된다. 덕트(15)의 열가소성 재료의 일부는 지지체(12)의 제1 표면(42)에 대항해서 접하고, 관통 구멍(48)을 통하여 연장하며, 부착 헤드(24)를 형성하도록 지지체(12)의 제2 표면(39)의 일부를 지나 연장한다. 관통 구멍(48)의 변형된 에지(36)는 그를 통해 연장하는 덕트(15)의 열가소성 재료 내에 끼워진다.
도3에서, 덕트(15)의 중공 내부(27)는 부착 헤드(24)의 중공 내부(45)와 연통한다. 보다 작은 반경의 관통 구멍 및/또는 보다 큰 두께의 덕트(15)의 열가소성 재료를 선택함으로써, 관통 구멍(48)을 통해 연장하는 열가소성 재료는 함께 용해될 수도 있고, 효과적으로 관통 구멍을 막고 실질적인 고체 부착 헤드(24, 도시하지 않음)를 형성한다. 대안으로서, 그를 통해 연장하는 열가소성 재료에 의한 관통 구멍(48)의 막힘으로 인해, 부착 헤드(24)의 중공 내부(45)는 덕트(15)의 내부(27)와 연통되지 않을 수도 있다.
블로우 주조 공정 중 관통 구멍(48)을 통한 패리슨 일부의 연장을 돕기 위해, (i) 증가된 가스 압력이 열가소성 패리슨의 내부 상에 제공되고, (ii) 감소된 가스 압력이 강성 지지체(12)의 제2 표면(39) 상에 제공되고, 이로써 관통 구멍(48)의 적어도 일부를 통해 열가소성 패리슨의 부분에 힘(예를 들면, 당김 및/또는 밀기)을 가한다. 본 발명의 실시예에서, 패리슨은 (i) 및 (ii)의 방법을 동시에 이행함으로써 관통 구멍(48)을 통해 연장된다.
부착 헤드(24) 이외에, 또한 덕트(15)는 패스너, 접착제 및 그 조합으로부터 선택된 부착 수단에 의해 강성 지지체(12)에 고정 부착될 수도 있다. 본 발명에서 사용될 수도 있는 패스너의 예는 스크류, 예를 들면 판형 금속 스크류, 너트와 볼트 및 금속 리벳을 포함하지만, 그에 한정되지는 않는다. 사용될 수도 있는 접착제는 본 기술 분야에서 숙련된 사람에게 공지된 것, 예를 들어 접착제에 기초한 에폭시 레진을 포함한다.
여기와 청구항에서 사용된 바와 같이, "접착제" 라는 용어는 (i) 강성 지지체 및 강성 중공 부재와 별개인 접착제 재료, 예를 들면 접착제에 기초한 에폭시 레진과, (ii) 강성 지지체 및 강성 중공 부재 사이의 결합 접착을 말한다. 각각의 강성 지지체(12) 및 덕트(15)가 제조되는 재료는 그 사이의 결합 접착이 상호 접합으로부터 기인되도록 선택될 수도 있다. 본 발명의 실시예에서, 강성 지지체(12)는 강철로 제조되고, 덕트(15)는 DURETHAN 열가소성 폴리아미드(바이엘사로부터 상업적으로 입수 가능함)로 제조되고, 결합 접착은 상호 접합으로부터 기인한다.
본 발명에 따른 부가적인 부착 수단이 도4, 5, 6 및 7에 도시되어 있다. 도5의 부착 수단(7)은 도3의 부착 수단(5)과 유사하다. 그러나, 부착 수단(5)의부착 헤드(25)는 지지체(12)의 제2 표면(39)과 실질적으로 동일 평면이다. 동일 평면의 부착 헤드(25)는 실질적으로 동일 평면인 주형의 내부 표면에 의해 또는 지지체(12)의 제2 표면(39)과 접하여 형성된다.
도6의 부착 수단(8)은 도3의 부착 수단(5)과 유사하지만, 관통 구멍(48)은 비변형 에지부(37)에 의해 형성된다. 관통 구멍(48)의 비변형 에지부(37)는 부착 헤드(26)를 형성하고 그를 통해 연장하는 덕트(15)의 열가소성 재료 내에 끼워진다. 블로우 주조 작동 중 부착 헤드(26)는 주형의 내부 표면과 접함으로써 형성된다.
도7에서 부착 수단(10)의 관통 구멍(48)은 도3 및 도5의 변형된 에지부와 다른 구성을 갖는 변형된 에지부(38)에 의해 형성된다. 제2 표면(39)에 대해, 도7의 에지 부분(38)이 실질적으로 90°의 각을 형성함에 반해, 도3 및 5의 변형된 에지 부분(36)은 90°보다 작은 각으로 경사진다. 도7의 변형된 에지부(38)는 부착 헤드(23)를 형성하고, 그를 통해 연장하는 덕트(15)의 열가소성 재료 내에 끼워진다. 블로우 주조 작동 중 부착 헤드(23)는 주형의 내부 표면과 접합하는 방법으로 형성된다.
강성 지지체(a)는 강성 열가소성 중공 부재(b)의 열가소성 재료 내부로 연장하는 연장부, 예를 들면 고정 연장부를 가질 수도 있다. 각 연장부는 벽, 예를 들면 측벽, 중공 내부(예를 들면 챔버) 및 그 벽 내에 하나 이상의 관통 구멍을 갖는다. 강성 열가소성 중공 부재(b)의 부분은 고정 연장부의 관통 구멍을 통하고 그 챔버 내부로 연장한다. 본 발명의 실시예에서, 강성 지지체(a)의 모든 관통 구멍은 고정 연장부의 벽 내부에 위치되고, 강성 열가소성 중공 부재(b)는 고정 연장부에 의해 강성 지지체(a)에 고정 부착된다. 고정 연장부는 어떠한 원하는 형태를 가질 수도 있지만, 일반적으로 실린더형이다.
도4에서, 덕트(15)의 열가소성 재료 내부로 연장하는 고정 연장부(51)의 단면도가 도시된다. 연장부(51)는 벽(57) 및 관통 구멍(63)을 갖는다. 관통 구멍(63)은 그를 통해 연장하는 덕트(15)의 열가소성 재료 내에 끼워지는 에지(54)를 갖는다. 관통 구멍(63)을 통해 연장하는 덕트(15)의 열가소성 재료는 연장부(51)의 챔버(69) 내에 부착 헤드(66)를 형성한다. 강성 지지체(12)는 그 안에서 연장부(51)의 챔버(69)와 연통하는 관통 구멍(60)을 갖는다. 관통 구멍(60)은 챔버(69) 내에 진공을 형성하고 블로우 주조 작업 중 그 안에서 부착 헤드(66)를 당기는 데 도움을 주도록 사용될 수도 있다. 블로우 주조 작업 중 부착 헤드가 파열하는 것을 막기 위해, 원상 복귀 가능한 신축 코어 핀(도시 생략)이 본 기술 분야에서 숙련된 자들에게 공지된 바와 같이, 형성 중 부착 헤드(66)가 대항 접하는 제한된 표면을 제공하도록 주형의 내부 벽으로부터 관통 구멍(6)을 통해 챔버(69) 내로 연장될 수도 있다. 도4에서는 단 하나의 관통 구멍(63)을 갖는 경우의 고정 연장부(51)가 도시된 반면, 덕트(15)의 열가소성 재료가 챔버(69) 내부에서 부가적인 부착 헤드를 형성하도록 연장하는 복수의 관통 구멍을 가질 수도 있다.
강성 지지체(12)에 덕트(15)를 고정 부착하도록 고정 연장부를 사용하는 것의 이점은 부착 헤드(66)가 챔버(69) 내부에 제공되는 오목부 및 수반되는 보호부이다. 크로스 카 빔(3)의 형성 후, 열경화성 폴리머 합성물, 예를 들면 투 팩 에폭시(two-pack epoxy) 또는 폴리우레탄 합성물은 관통 구멍(60)에 의해 챔버(69) 내부로 안내될 수 있다. 안내된 열경화성 폴리머 혼합물은 적어도 부분적으로 챔버(69)를 채우고 제 위치에 부착 헤드(66)를 보호하고 고정시키도록 작용한다.
또한 도4의 고정 연장부(51)는 크로스 카 빔 조립체(3)를 별도의 구조체, 예를 들면 자동차의 A 필러(도시 생략)에 부착시키는 데 사용될 수도 있다. 이것은 예를 들면 볼트가 끼워질 수도 있는 관통 구멍(60)을 형성하여 강성 지지체(12)의 에지 상에 나사부(도시 생략)를 제공함으로써 달성될 수 있다. 대안으로서, 나사 너트(도시 생략)는, 예를 들면 용접에 의해 볼트가 부분적으로 끼워지는 관통 구멍(60) 상에 고정된다.
본 발명의 실시예에서, 강성 지지체(a)는 주위가 싸여진(랩어라운드 부착 수단) 강성 중공 부재(b)의 부분 내에 적어도 부분적으로 끼워지는 에지를 갖는다. 도2를 참조하면, 강성 지지체(12)의 에지(72 및/또는 75) 부분은 덕트(15)의 열가소성 재료의 부분 내에 끼워진다. 랩어라운드 부착 수단(11)의 단면도는 도8에 도시된다. 도8을 참조하면, 강성 지지체의 에지부(72)는 강성 중공 열가소성 덕트(15)의 강성 열가소성 재료 내에 끼워지는 연장부(78)를 갖는다. 이러한 랩어라운드 부착 수단은 강성 중공 열가소성 덕트(15)의 블로우 주조 성형 중 형성되는 것이 바람직하다. 도8의 부착 수단(11)과 같은, 랩어라운드 부착 수단은 강성 중공 부재(b)를 본 발명 주조 제품의 강성 지지체(a)에 고정 부착하도록 작용한다. 본 발명의 또 다른 실시예에서(도시 생략), 랩어라운드 부착 수단(11)의연장부(78)는 없고, 에지부(72)는 경사지거나 모따기 되어 있다(도시 생략). 강성 지지체(a)의 경사진 에지부는 랩어라운드 강성 중공 부재의 열가소성 재료의 부분 내에 적어도 부분적으로 끼워진다.
또한 본 발명에 따른 주조 제품은 구조적 지지체, 예를 들면 자동차나 트럭과 같은, 차량에 사용되는 크로스 카 빔을 제공하는 공기 덕트 포함하지만 그에 한정되지는 않는다. 또한 본 발명의 주조 제품은 빌딩, 공장 및 집과 항공기 산업에서 공기 덕트를 구조적으로 지지하는 데 사용될 수도 있다.
본 발명은 특별한 실시예에 대한 구체적인 설명을 참조하여 기술되었다. 이러한 상세한 설명이 첨부된 청구 범위에 포함되어 있는 한, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 발명에 의하면, 강성 지지체 및 그에 부착된 열가소성 중공 부재를 갖고 구조적인 안정성, 감소된 중량 및 소형화된(또는 공간 절약) 디자인의 조합을 제공하는 주조 제품이 제작된다.

Claims (15)

  1. (a) 제1 표면, 제2 표면 및 에지를 갖는 복수의 관통 구멍을 갖는 강성 지지체와,
    (b) 열가소성 재료의 주조 강성 부재를 포함하고,
    상기 강성 부재의 적어도 일부는 상기 강성 지지체의 제1 표면과 접하고, 상기 강성 부재는 중공 내부를 갖고,
    상기 제품은 상기 강성 지지체(a)의 제1 표면 상에 상기 강성 부재(b)의 열가소성 패리슨 전조물을 주조하는 블로우 주조 단계를 포함하는 공정에 의해 제작되고, 상기 열가소성 패리슨의 열가소성 재료의 일부는 상기 강성 지지체(a)의 상기 관통 구멍의 적어도 일부를 통해 연장하고, 상기 관통 구멍의 에지는 그를 통해 연장하는 플라스틱 재료 내에 끼워짐으로써 상기 강성 부재(b)가 상기 강성 지지체(a)에 고정 부착되는 것을 특징으로 하는 주조 제품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 강성 지지체(a)는 금속, 열경화성 플라스틱 재료, 열가소성 재료 및 그 조합으로부터 선택된 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 주조 제품.
  3. 제2항에 있어서, 상기 강성 지지체(a)는 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는 주조 제품.
  4. 제1항에 있어서, 상기 강성 중공 부재(b)의 열가소성 재료는 열가소성 폴리올레핀, 열가소성 폴리염화비닐, 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 폴리우레아, 열가소성 폴리아미드, 열가소성 폴리에스테르 및 열가소성 폴리탄산염 중 하나 이상으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 주조 제품.
  5. 제1항에 있어서, 상기 강성 중공 부재(b)의 열가소성 재료는 유리 섬유, 탄소 섬유, 금속 섬유, 폴리아미드 섬유 및 그 혼합물로부터 선택되는 재료로 강화되는 것을 특징으로 하는 주조 제품.
  6. 제1항에 있어서, 상기 강성 중공 부재(b)는 패스너, 접착제 및 그 조합으로부터 선택되는 부착 수단에 의해 상기 강성 지지체(a)에 더 고정 부착되는 것을 특징으로 하는 주조 제품.
  7. 제1항에 있어서, 상기 지지체(a)는 에지를 갖고, 강성 중공 부재(b)는 주위를 감싸고 강성 지지체(a) 에지의 적어도 일부를 끼우는 상기 강성 중공 부재(b)의 부분에 의해 상기 강성 지지체(a)에 더 고정 부착되는 것을 특징으로 하는 주조 제품.
  8. 제1항에 있어서, 상기 강성 지지체(a)는 상기 강성 중공 부재 내로 연장하는복수의 고정 연장부를 갖고, 각각의 상기 고정 연장부는 벽, 내부 챔버 및 상기 벽 내부에 하나 이상의 벽 관통 구멍을 갖고, 각각의 벽 관통 구멍은 에지를 갖고, 상기 강성 중공 부재(b)의 일부는 상기 벽 관통 구멍의 적어도 일부를 통해 상기 챔버 내로 연장하고, 상기 벽 관통 구멍의 에지는 그를 통해 연장하는 플라스틱 재료 내에 끼워짐으로써 상기 강성 중공 부재(b)를 상기 강성 부재(a)에 고정 부착하는 것을 특징으로 하는 주조 제품.
  9. 제1항에 있어서, 상기 강성 중공 부재(b)는 연속하는 단일의 중공 부재인 것을 특징으로 하는 주조 제품.
  10. 제1항에 있어서, 상기 주조 제품은 자동차 크로스 카 빔인 것을 특징으로 하는 주조 제품.
  11. 제10항에 있어서, 상기 강성 중공 부재(b)는 공기 덕트인 것을 특징으로 하는 주조 제품.
  12. 제1항에 있어서, 상기 관통 구멍의 적어도 일부는 변형된 에지부를 갖고 상기 변형된 에지부는 그를 통해 연장한 플라스틱 재료 내에 끼워지는 것을 특징으로 하는 주조 제품.
  13. 제1항에 있어서, 블로우 주조 공정 중, (i) 증가된 가스 압력이 상기 열가소성 패리슨의 내부에 제공되고, (ii) 감소된 가스 압력이 상기 강성 지지체(a)의 제2 표면 상에 제공되는 것 중 하나 이상으로써 적어도 몇 개의 상기 관통 구멍을 통해 상기 열가소성 패리슨의 부분을 압박하는 것을 특징으로 하는 주조 제품.
  14. 강성 지지체에 고정 부착된 주조 강성 중공 열가소성 부재를 포함하는 주조 제품을 제작하는 방법이며,
    (i) 에지를 갖는 복수의 관통 구멍, 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 상기 강성 지지체를 주형 내에 위치시키는 단계와,
    (ii) 상기 강성 지지체의 제1 표면에 대항하여 상기 강성 중공 부재의 열가소성 패리슨 전조물을 블로우 주조하는 단계를 포함하고,
    상기 열가소성 패리슨의 열가소성 재료의 일부는 상기 강성 지지체의 적어도 몇 개의 상기 관통 구멍을 통해 연장하고, 상기 관통 구멍의 에지는 그를 통해 연장하는 플라스틱 재료 내에 끼워짐으로써 상기 중공 부재를 상기 강성 지지체에 고정 부착시키는 것을 특징으로 하는 주조 제품의 제작 방법.
  15. 제14항에 있어서, 블로우 주조 단계(II) 중 (i) 증가된 가스 압력이 상기 열가소성 패리슨의 내부에 제공되고, (ii) 감소된 가스 압력이 상기 강성 지지체(a)의 제2 표면 상에 제공되는 것 중 하나 이상으로써, 적어도 몇 개의 상기 관통 구멍을 통해 상기 열가소성 패리슨의 부분을 압박하는 것을 특징으로 하는 주조 제품의 제작 방법.
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