KR200368511Y1 - 자동차용 임팩트빔 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 자동차용 임팩트빔에 관한 것으로서, 유선형의 몸체부와, 몸체부의 내면 양측으로부터 각각 돌출되어 자동차 보닛의 내측 프레임에 끼워지는 결합부를 포함하되; 상기 몸체부와 상기 결합부 중 어느 하나 또는 하나 이상은 소정의 미세발포성형공법에 의한 사출성형에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 사출기의 실린더 내부로 초 임계상태의 가스를 주입하여 성형재료와 가스를 혼합시켜 금형의 내부로 사출한 후, 고분자 재료의 내부에 미세한 크기의 기포 (5~50㎛)를 생성하여 제품을 성형함으로써 그 무게를 줄이는 한편 세밀한 작업을 가능케 하면서도 내구성 및 강성 등의 기계적 성질을 높일 수 있다.

Description

자동차용 임팩트빔{Impact beam for car}

본 고안은, 자동차용 임팩트빔에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 사출기의 실린더 내부로 초 임계상태의 가스를 주입하여 성형재료와 가스를 혼합시켜 금형의 내부로 사출한 후, 고분자 재료의 내부에 미세한 크기의 기포 (5~50㎛)를 생성하여 제품을 성형함으로써 그 무게를 줄이는 한편 세밀한 작업을 가능케 하면서도 내구성 및 강성 등의 기계적 성질을 높일 수 있도록 한 자동차용 임팩트빔에 관한 것이다.

자동차는 동력전달장치를 이용하여 이동하는 이동수단으로써 더 이상 사치품이 아닌 필수품으로 자리매김하고 있다. 이처럼 자동차가 우리의 생활과 긴밀한 관계를 가짐에 따라 자동차는 인간의 생명을 보호하기 위한 안전성을 필수적으로 갖추고 이어야 합니다.

따라서 도어나 범퍼 내에 내장되는 임팩트빔은 자동차의 안전성을 높이는 중요한 부품이라 할 수 있다.

임팩트빔의 재질은 동일한 부품이라도 각 차종별로 혹은 그 위치별로 다소 차이가 있다. 통상적으로 볼 때, 자동차 범퍼 내에 위치한 임팩트빔의 경우에는 일반 플라스틱 재질이나 혹은 PC/PBT와 GMT라는 재질이 주로 사용되며 사출성형에 의존한다.

그런데, 이처럼 통상의 플라스틱이나 PC/PBT와 GMT라는 재질이 임팩트빔의 재질로써 사용될 경우, 부분적으로 세밀한 작업이 불가능할 뿐만 아니라 그 기계적 성질 역시 좋지 않다. 또한 자체의 중량으로 인해 제품을 경량화 하기에 불리할 뿐만 아니라 내구성이 저하되고 그 강성 역시 떨어진다. 그리고 제품 생산에의 사이클이 비교적 길어 실제로 대량생산 체제를 도입하기에 무리가 따른다.

이에, 본 출원인은 후술하는 것처럼 임팩트빔을 사출성형할 경우, 사출기의 실린더 내부로 초 임계상태의 가스를 주입하여 성형재료와 가스를 혼합시켜 금형의 내부로 사출한 후, 고분자 재료의 내부에 미세한 크기의 기포 (5~50㎛)를 생성하여 제품을 성형함으로써 그 무게를 줄이는 한편 세밀한 작업을 가능케 하면서도 내구성 및 강성 등의 기계적 성질을 높일 수 있도록 하기에 이르렀다.

또한 치수 정밀도를 향상시키면서도 제품 생산에의 사이클이 비교적 단축시켜 대량생산을 이끌어낼 수 있도록 하기에 이르렀다.

본 고안의 목적은, 사출기의 실린더 내부로 초 임계상태의 가스를 주입하여 성형재료와 가스를 혼합시켜 금형의 내부로 사출한 후, 고분자 재료의 내부에 미세한 크기의 기포 (5~50㎛)를 생성하여 제품을 성형함으로써 그 무게를 줄이는 한편 세밀한 작업을 가능케 하면서도 내구성 및 강성 등의 기계적 성질을 높일 수 있도록 한 자동차용 임팩트빔을 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은, 치수 정밀도를 향상시키면서도 제품 생산에의 사이클이 비교적 단축시켜 대량생산을 이끌어낼 수 있도록 한 자동차용 임팩트빔을 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 자동차에 대한 사시도,

도 2a 및 도 2b는 각각 도 1에 적용된 자동차용 임팩트빔의 정면 및 배면 사시도,

도 3은 도 2a 및 도 2b에 도시된 자동차용 임팩트빔을 제조하기 위한 방법을 보인 구성도,

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 자동차 1a : 범퍼

10 : 임팩트빔 11 : 몸체부

12 : 결합부 13 : 후크부

상기 목적은, 유선형의 몸체부와, 몸체부의 내면 양측으로부터 각각 돌출되어 자동차 보닛의 내측 프레임에 끼워지는 결합부를 포함하되; 상기 몸체부와 상기 결합부 중 어느 하나 또는 하나 이상은 소정의 미세발포성형공법에 의한 사출성형에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 자동차용 임팩트빔에 의해 달성된다.

여기서, 상기 미세발포성형공법은, 소저의 가스를 선택적으로 공급 및 차단하는 가스 공급/차단 유니트와; 상기 임팩트빔의 주 원료로써의 수지가 공급되는 동시에 상기 가스 공급/차단 유니트로부터 제공된 가스를 상호 혼련하는 스크루/배럴과; 상기 사출성형기에 갖춰진 임팩트빔의 금형 내부로 수지를 충진하는 한편 수지의 역류방지를 위해 상기 스크루/배럴을 선택적으로 밀폐 유지하는 셧오프노즐과; 상기 가스 공급/차단 유니트 및 상기 셧오프노즐을 제어하는 제어장치를 가지고 사출한다.

이 때, 상기 가스는 질소일 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 고안에 대해 상세히 설명한다.

도 1에 보면 통상의 자동차(1)가 개시되어 있다. 자동차(1)의 전면이나 후면에는 충돌시 완충역할을 하는 범퍼(1a)가 개시되어 있다. 그리고 범퍼(1a) 내에는 그 내부의 각종 기계부품들에 손상이 가는 것을 저지하기 위한 수단으로써 임팩트빔(10)이 장착되어 있다. 물론, 임팩트빔(10)은 도어에도 장착될 수 있으나, 범퍼(1a)의 내부에 설치되어 있다고 가정한다.

도 2a 및 도 2b는 각각 도 1에 적용된 자동차용 임팩트빔의 정면 및 배면 사시도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 임팩트빔(10)은 범퍼(1a)의 내부에 장착되는 것으로써, 범퍼(1a)와 유사하게 유선형으로 된 몸체부(11)와, 몸체부(11)의 내면 양측으로부터 각각 돌출되어 자동차(1) 보닛의 내측 프레임에 끼워지는 결합부(12)와, 복수의 후크부(13)로 이루어져 있다. 몸체부(11) 내에는 복수의 슬릿공(11a)이 형성되어 있다.

이러한 구조를 보이는 임팩트빔(10)은 사출성형이라는 성형방법을 통해서 제조된다. 참고로 사출성형이란 임팩트빔(10)과 같이 특별한 모양의 구조체를 성형하는데 주로 사용되는 방법인데, 본 고안에서는 플라스틱에 의한 통상의 사출성형법에서 떠나 아래와 같이, 소위, 뮤셀(MuCell) 기술인 발포성형기술을 적용하여 사출성형하고 있다. 참고로, 뮤셀(MuCell)이란, 미국의 트렉셀(Trexel)사의 상표명이기에 미세발포성형공법으로써 명명하기로 한다.

본 고안에 따른 자동차용 임팩트빔(10)은, 통상의 플라스틱에 의한 사출성형으로써 제조되기는 하되, 소정의 미세발포성형부에 의한 미세발포성형공법이 적용된다. 즉, 사출기의 실린더 내부로 초 임계상태의 가스를 주입하여 성형재료와 가스를 혼합시켜 금형의 내부로 사출한 후, 고분자 재료의 내부에 미세한 크기의 기포 (5~50㎛)를 생성하여 도 2a 및 도 2b의 형상을 갖는 임팩트빔(10)을 성형하고 있는 것이다.

이처럼 사출성형에 의존하기는 하되, 소정의 미세발포성형공법이 적용됨으로써 임팩트빔(10)의 전체적인 무게는 줄어드는 반면 그 기계적 성질은 오히려 높아진다. 또한 임팩트빔(10)의 전체적인 중량이 줄어들어 경량화되면서도 오히려 그 내구성 및 강성은 높아지고 치수 정밀도를 향상된다. 이에 제품 생산에의 사이클이 비교적 단축되기 때문에 대량생산 체제를 충분히 이룰 수 있는 것이다.

도 3은 도 1에 도시된 자동차용 임팩트빔을 제조하기 위한 방법을 보인 구성도이다.

이 도면을 참조할 때, 본 임팩트빔(10)를 제조하기 위한 소정의 미세발포성형부는, 우선, 사출성형기(45) 외에도 가스 공급/차단 유니트(41)와 스크루/배럴(42, Screw-Barrel)과 셧오프노즐(43, Shut-Off-Nozzle) 및 가스 공급/차단 유니트(41)와 셧오프노즐(43)을 제어하고 필요한 가스를 발생 및 저장시키는 제어장치(44) 등의 구성을 갖추고 있다.

가스 공급/차단 유니트(41)는 제어장치(44)에 의해 선택적으로 개폐되어 수지에 가스를 공급 및 차단하는 역할을 한다. 이 때 사용되는 가스는 환경친화적인 질소 가스로써, 종래와 같이 프레온이나 분말발포제를 사용함에 따른 환경적인 문제를 야기시키지 않는다.

스크루/배럴(42)은 임팩트빔(10)의 주원료인 수지와 가스 공급/차단 유니트(41)로부터의 질소 가스를 혼련하는 역할을 한다. 이 때에 사용되는 스크루는 일반 사출성형기(45)에서 사용하는 스크루와는 다르게 개선된 형태로써 수지와 가스를 혼련시키는데 있어 그 효율을 극대화시키기 위해 전체 길이와 구경/직경/간격 등을 최적화시킨 구조를 보인다.

셧오프노즐(43)은 사출성형기(45)에 갖춰진 임팩트빔(10)의 금형 내부로 수지를 충진하는 역할 외에도 역류의 방지를 위해 스크루/배럴(42)을 밀폐공간으로유지하는 역할을 한다. 가스와 수지가 혼련된 상태에서 누출되는 것을 방지하며 최적상태에서 개방 및 차단될 수 있도록 제어장치(44)에 의해 제어된다.

그러면 위의 구성을 통해서 본 자동차용 임팩트빔(10)을 제조하는 방법을 소개하기로 한다.

우선, 임팩트빔(10)을 성형시키기 위한 주 재료로써의 수지를 정량 50% 내지 80%를 계량치로 선정한 다음, 스크루/배럴(42) 내로 공급한다. 동시에 제어장치(44)에 의해 가스 공급/차단 유니트(41)의 가스주입구가 개방되면서 가스 공급/차단 유니트(41)로부터의 질소 가스가 가스주입구를 통해 스크루/배럴(42) 내로 유입된다.

그러면 스크루/배럴(42) 내에서 수지와 가스는 스크루의 회전으로 혼련된다. 이 때, 셧오프노즐(43)은 스크루/배럴(42) 내부를 밀폐공간으로 유지시키기 위해 폐쇄되어 있다.

스크루/배럴(42) 내에서 수지와 가스의 혼련이 완료되면 제어장치(44)에 의해 제어된 셧오프노즐(43)이 개방되고, 사출성형기(45)의 금형 내부로 혼련된 수지가 충진된다. 이 때 충진되는 수지는 최초의 원액 그대로가 아닌, 초임계상태의 가스(질소)를 수지와 혼련된 미세한 발포상태(5~50㎛)이다.

충진과정에서 혼련된 수지는 밀폐공간에서의 고압상태에서 급격히 압력이 낮아지면서 가스입자가 핵화되면서 셀(Cell)이 성장하고 미세기포 형상이 만들어진다. 즉, 제품수지정량의 50% 내지 80%로 계량한 혼련된 수지는 셀의 성장에 의해부피가 팽창하며 이로 인해 100% 제품성형을 이루게 되고 미세발포성형이 완성되는 것이다.

스크루/배럴(42) 내의 혼련된 수지가 사출성형기(45)의 금형 내부로 완전히 충진되면 가스팽창으로 인한 수지의 역류를 방지하기 위해 제어장치(44)를 통해서 셧오프노즐(43)은 폐쇄되고 다음 성형을 위한 수지 계량으로 이어진다.

사출성형기(45)의 금형 내부로 초임계상태의 가스(질소)가 혼련되어 미세한 발포상태(5~50㎛)로 된 수지가 충진되면 일반적인 사출성형의 제조방법에 따라 임팩트빔(10)의 형상이 완료된다.

이와 같이, 소정의 미세발포성형공법이 적용되어 사출성형된 임팩트빔(10)에 의하면, 특히 제조원가가 절감되는 이점이 있다. 수지 소요량의 15~30%가 덜 사용되기 때문에 전체적으로 중량이 감소되며, 충진 보압공정이 필요하지 않게 됨으로써 사이클 타임 20~50% 감소되고 냉각시간 25% 감소되어 전반적으로 대량생산을 이룰 수 있다.

또한 저압 사출로 인한 잔류응력을 제거할 수 있어 휨 및 뒤틀림 불량을 방지할 수 있고, 치수정확도 및 제품 디자인의 다양성 개선되기에 품질을 개선할 수 있다. 조직 내 기포발생으로 충격강도 약 2배 신장 및 방진, 보온성 제고되기에 재료의 물성이 보강된다.

그리고 질소를 사용함으로써 원소재의 재활용하고 있기에 환경비용이 절감되는 효과가 있을 뿐만 아니라 초임계 저압사출기로서 성형기기 용량 및 소모전력 대폭 절감할 수 있는 이점이 있다.

이상 도면을 참조하여 본 고안에 대해 상세히 설명하였으나, 본 고안이 이에 제한되는 것은 아니다.

이상 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 사출기의 실린더 내부로 초 임계상태의 가스를 주입하여 성형재료와 가스를 혼합시켜 금형의 내부로 사출한 후, 고분자 재료의 내부에 미세한 크기의 기포 (5~50㎛)를 생성하여 제품을 성형함으로써 그 무게를 줄이는 한편 세밀한 작업을 가능케 하면서도 내구성 및 강성 등의 기계적 성질을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한 치수 정밀도를 향상시키면서도 제품 생산에의 사이클이 비교적 단축시켜 대량생산을 이끌어낼 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 유선형의 몸체부와, 몸체부의 내면 양측으로부터 각각 돌출되어 자동차 보닛의 내측 프레임에 끼워지는 결합부를 포함하되;

   상기 몸체부와 상기 결합부 중 어느 하나 또는 하나 이상은 소정의 미세발포성형부에 의해 사출성형되는 것을 특징으로 하는 자동차용 임팩트빔.
2. 제1항에 있어서,

   상기 미세발포성형부는,

   소저의 가스를 선택적으로 공급 및 차단하는 가스 공급/차단 유니트와;

   상기 임팩트빔의 주 원료로써의 수지가 공급되는 동시에 상기 가스 공급/차단 유니트로부터 제공된 가스를 상호 혼련하는 스크루/배럴과;

   상기 사출성형기에 갖춰진 임팩트빔의 금형 내부로 수지를 충진하는 한편 수지의 역류방지를 위해 상기 스크루/배럴을 선택적으로 밀폐 유지하는 셧오프노즐과;

   상기 가스 공급/차단 유니트 및 상기 셧오프노즐을 제어하는 제어장치를 포함하는 자동차용 임팩트빔.
3. 제2항에 있어서,

   상기 가스는 질소인 것을 특징으로 하는 자동차용 임팩트빔.