KR20120037108A - 접합성이 개선된 다층 구조의 플라스틱 시트 백 프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접합성이 개선된 다층 구조의 플라스틱 시트 백 프레임에 관한 것으로, 엔지니어 플라스틱으로 제조되고, 강도 보강을 위한 리브 또는 채널이 형성된 시트 백 프레임용 베이스와; 상기 베이스의 전체 또는 일부에 국부적으로 진동용착된 쉘 플레이트와; 상기 베이스 또는 쉘 플레이트 중 어느 하나에 형성된 돌기와; 상기 돌기와 대응결합되도록 상기 베이스 또는 쉘 플레이트 중 어느 하나에 형성된 홈을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 접합성이 개선된 다층 구조의 플라스틱 시트 백 프레임을 제공한다.
본 발명에 따르면, 중량을 크게 증가시키지 않으면서도 규정 이상의 강성을 확보함과 동시에 충격에 따른 변형이 가능하여 에너지 흡수를 통한 손상이나 탑승자를 위협하는 날카로운 형태로의 파손을 막아 보다 안전하고 편안한 고품질의 시트 백 프레임을 얻을 수 있다.

Description

접합성이 개선된 다층 구조의 플라스틱 시트 백 프레임{PLASTIC SEAT BACK FRAME ENHANCED VIBRATION WELDING ABILITY OF MULTI LAYER TYPE SEAT BACK}

본 발명은 접합성이 개선된 다층 구조의 플라스틱 시트 백 프레임에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다층 샌드위치 구조를 통해 플라스틱 시트 백 프레임의 단점인 강성을 향상시키되 진동용착면의 접합성을 더욱 우수하게 한 플라스틱 시트 백 프레임에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 시트 백(Seat Back)은 탑승자의 엉덩이를 받쳐 주는 시트 쿠션과 연결되어 탑승자의 등을 지지함으로써 편안하고 안락한 탑승환경을 제공해 주는 수단이다.

이러한 시트 백은 통상 플라스틱 소재로 성형되며, 강도(Strength) 유지를 위해 도 1의 예시와 같이, 시트 백 베이스(10) 상에 리브(Rib)(12) 또는 채널(Channel)(14)을 형성하여 강성을 보강하고 있다.

그러나, 이와 같은 구조는 적정 수준의 강도(Strenth) 유지에는 도움이 되나 제품의 강성(Stiffness)을 충분히 높이는데는 한계가 있다.

또한, 스틸(Steel)류의 보강 브라켓이나 판상의 보강재를 사용하여 강도를 더 보강한 예도 있으나 이 경우에는 중량이 급증하므로 경쟁력 측면에서 매우 불리한 단점을 가진다.

아울러, 시트 백의 강성은 시트 백 프레임의 감성품질도 포함하는 개념인데, 이를 테면 탑승자가 착좌시, 시트의 폴딩 다운시, 암레스트를 눌렀을 때에 시트 백 프레임의 강성이 부족할 경우 꿀렁거림이 발생되는 문제가 있고, 이는 사람마다 다르게 느끼기 때문에 평가기준을 정량화하기는 어렵지만 이를 최소화할 필요가 있다.

그런데, 앞서 설명한 바와 같은 강도 보강을 통해 국제 성능 법규를 만족하는 제품 강도를 확보했음에도 불구하고 강성이 부족하여 시장 진입에 어려움이 발생되고 있다.

이를 해결하기 위한 방안으로, 엔지니어링 플라스틱을 사용하여 강성을 향상시킴으로써 정적 혹은 동적 충격에너지를 흡수하여 차량의 안전 기능을 수행하려는 노력들이 경주된 바 있다.

그러나, 강성을 높이는 부분과 적정한 변형에너지를 갖도록 하여 충격을 흡수하려는 부분이 서로 반대 개념이기 때문에 두 가지 항목을 모두 개선하는데는 상당한 어려움이 있다.

즉, 강성을 높이면 변형을 통해 에너지를 흡수하는 법규 성능에서 문제가 발생하고, 반대로 적정 변형이 생기도록 하는 에너지 흡수 구조로 만들게 되면 제품 강성이 부족하다는 문제가 발생되게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 기존 시트 백 프레임에 판상의 쉘 플레이트를 전체 혹은 국부적으로 진동용착(Vibration Welding)시켜 강성도 향상시키면서 충격 흡수를 통한 감성품질도 동시에 향상시킬 수 있도록 하되 진동용착되는 용착면에서의 접합특성을 더욱 우수하게 하여 보다 더 고품위의 시트 백을 공급할 수 있도록 한 접합성이 개선된 다층 구조의 플라스틱 시트 백 프레임을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 엔지니어 플라스틱으로 제조되고, 강도 보강을 위한 리브 또는 채널이 형성된 시트 백 프레임용 베이스와; 상기 베이스의 전체 또는 일부에 국부적으로 진동용착된 쉘 플레이트와; 상기 베이스 또는 쉘 플레이트 중 어느 하나에 형성된 돌기와; 상기 돌기와 대응결합되도록 상기 베이스 또는 쉘 플레이트 중 어느 하나에 형성된 홈을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 접합성이 개선된 다층 구조의 플라스틱 시트 백 프레임을 제공한다.

이때, 상기 돌기와 홈이 접하는 면에는 톱니 형상이 더 형성된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 중량을 크게 증가시키지 않으면서도 규정 이상의 강성을 확보함과 동시에 충격에 따른 변형이 가능하여 에너지 흡수를 통한 손상이나 탑승자를 위협하는 날카로운 형태로의 파손을 막아 보다 안전하고 편안한 고품질의 시트 백 프레임을 얻을 수 있다.

또한, 기존 시트 백 프레임 제조를 위한 금형을 수정하거나 재 설계하지 않고 그대로 이용하면서 강성과 변형에 따른 에너지 흡수 두 항목을 모두 만족시키는 효과를 얻을 수 있다.

뿐만 아니라, 진동용착되는 용착면에서의 접합특성이 더욱 향상되어 우수한 접합성을 얻을 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 시트 백 프레임의 예시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 시트 백 프레임의 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 시트 백 프레임의 진동용착 예를 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 시트 백 프레임과 기존 시트 백 프레임의 충돌시 변형예를 보인 비교도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 바람직한 실시예에 따르면, 시트 백 프레임(100)은 앞서 설명한 종래 기술에서와 같이 개량된 재질인 엔지니어 플라스틱으로 제조된다.

이때, 상기 엔지니어 플라스틱은 LFT(Long Fiber Thermoplastics:열가소성 장섬유 복합재)를 비롯한 GMT(Glass fiber Mat Thermoplastics)를 모두 포함한다.

이러한 시트 백 프레임(100)은 기존 프레임을 베이스(110)로 하고, 상기 베이스(110)의 전체 또는 국부에 쉘 플레이트(120)를 진동용착시켜 이루어진다.

이 경우, 상기 베이스(110)에는 기존과 같이 강도(Strength) 보강을 위해 구비되었던 리브(Rib)(102) 또는 채널(Channel)(104)이 그대로 구비됨이 바람직하다.

아울러, 상기 쉘 플레이트(120)는 샌드위치 패널 형태가 바람직한데, 이는 중량을 절감하면서도 강도(Strength)를 보강할 수 있고, 이에 더하여 변형 흡수력이 우수하여 충돌에 따른 충격에너지를 흡수함으로써 결국 감성품질까지 포함하는 개념인 강성(Stiffness)을 개선하는 효과를 얻을 수 있게 된다.

특히, 상기 쉘 플레이트(120)를 샌드위치 패널 형태로 형성함으로써 실차 기준 테스트 결과, 시트 백 프레임의 요구 성능을 100% 충족시키기 위해 스틸을 추가했을 때 전체 중량 대비 23%의 중량 증가가 발생했지만, 본 발명에 따른 쉘 플레이트(120) 적용시 15%의 추가 중량만으로도 제품의 강성을 높이는데 성공하였다.

그런데, 상기 쉘 플레이트(120)를 상기 베이스(110)에 완전히 용접시키는 일반적인 용접 방법을 택할 경우 원하는 요구 특성, 즉 강성을 얻을 수 없었는데, 이는 용접의 일반적인 개념은 두 소재를 완벽하게 일체화시켜 쉽게 떨어지지 않도록 견고히 고정하여 일체화시키는 것이 주된 개념이지만 이럴 경우 강도는 보강되지만 충격에 따른 변형을 흡수하는 능력은 떨어지기 때문에 러기지 충돌시험(ECE R17)시 도 5와 같은 형태로 기존 단층 모델에서 발생했던 날카로운 모서리 양상이 그대로 나타나게 되어 탑승자에게 위험요소가 되므로 이러한 접합 방식은 매우 불리한 것으로 판단되었다.

이에, 본 발명에서는 국부적인 접합이 가능하면서 충돌에 따른 충격까지 흡수할 수 있는 새로운 구조적 접합 개념이 필요하였으며, 그 일환으로 진동용착을 도입하였다.

진동용착은 열가소성 수지 2개를 제품간에 가압하면서 상측 지그에 좌우 진동을 주어 접촉 부위에서 발생되는 마찰열로 수지를 용융시키고, 충분히 용융된 후 진동을 멈추면 제품이 정렬되며, 이 상태에서 가압하면서 냉각시켜 융착을 이루어내는 방법이다.

이와 같은 진동용착은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 프론트 플레이트(Front Plate)(F), 즉 본 발명에서는 쉘 플레이트(120)가 될 것이고, 리어 플레이트(Rear Plate)(R), 즉 본 발명에서는 베이스(110)가 될 것인데, 용착면(200)이 부분적으로 이루어지기 때문에 일정수준 이상의 충격이나 힘이 가해질 경우 용착면(200)의 일부가 떨어지면서 충격에너지를 흡수하고, 이를 통해 프론트 플레이트(F)가 파손되지 않으면서 리어 플레이트(R)의 유해한 파손을 막아 주게 된다.

다시 말해, 러기지 충돌시험(ECE R17)시 기존 단층 모델과 같은 날카로운 파손 부위가 발생되지 않게 되어 탑승자를 위협하는 요소가 극소화되게 된다.

이러한 진동용착은 도 2의 예시와 같이, 베이스(110)의 대략 전반에 걸쳐 형성될 수도 있고, 도 3의 예시와 같이 충돌시 충격에너지의 파형을 분석한 다음 가장 취약한 곳을 골라 국부적으로 형성할 수도 있다.

덧붙여, 용착 효율을 향상시키기 위해 진동용착되는 상기 용착면(200)에는 도 4에 도시된 바와 같이, 돌기(T)와 홈(H)이 더 형성된다.

특히, 상기 돌기(T)와 홈(H)의 접촉면에는 톱니 형상을 가공함으로써 진동용착에 따른 접합성을 더욱 높일 수 있다.

이때, 상기 돌기(T)는 상기 베이스(110) 또는 쉘 플레이트(120) 중 어느 하나에 형성될 수 있고, 홈(H)은 그 대향되는 접합면에 형성되어야 한다.

따라서, 진동용착 전에 상기 돌기(T)를 상기 홈(H)에 먼저 삽입하여 가이드 겸 기본적인 접합 준비를 마친 상태에서 진동용착을 통해 양자를 접합시키게 되면 용착면(200)에서의 접합과 동시에 돌기(T)와 홈(H) 간의 결합도 함께 이루어지므로 그 결합성, 즉 접합성은 더욱 견고해진다.

이와 같은 톱니 형상은 마찰열 발생을 증대시켜 용착시간을 단축하고, 용착시 용착면(200)에서의 접합강도를 향상시켜 용착효율을 증대시키는 역할을 하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라스틱 시트 백 프레임은 진동용착을 통해 시트 백 프레임의 베이스(110)에 샌드위치 패널 형태의 쉘 플레이트(120)를 접합시켜 다층 구조를 형성함으로써 강도 보강을 위해 추가되는 중량은 최소화하면서 반대 개념인 충격에너지 흡수라는 강성 보강까지 완벽하게 달성할 수 있어 더욱 더 고품질의 시트 백 프레임을 제조할 수 있게 된다.

특히, 상기 베이스(110)에 진동용착되는 쉘 플레이트(120)는 다층 구조의 샌드위치 패널로서 샌드위치 패널의 구조적 특성상 충돌에 따른 충격흡수력이 뛰어나고, 매우 안정적인 거동을 보이기 때문에 강성과 강도 향상이라는 두 조건을 모두 충족시킬 수 있게 된다.

이를 통해, 한차원 높아진 시트 백 프레임을 성공적으로 제작할 수 있었다.

100 : 시트 백 프레임 110 : 베이스
120 : 쉘 플레이트 200 : 용착면

Claims (2)

1. 엔지니어 플라스틱으로 제조되고, 강도 보강을 위한 리브(102) 또는 채널(104)이 형성된 시트 백 프레임(100)용 베이스(110)와;
   상기 베이스(110)의 전체 또는 일부에 국부적으로 진동용착된 쉘 플레이트(120)와;
   상기 베이스(110) 또는 쉘 플레이트(120) 중 어느 하나에 형성된 돌기(T)와;
   상기 돌기(T)와 대응결합되도록 상기 베이스(110) 또는 쉘 플레이트(120) 중 어느 하나에 형성된 홈(H)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 접합성이 개선된 다층 구조의 플라스틱 시트 백 프레임.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 돌기(T)와 홈(H)이 접하는 면에는 톱니 형상이 더 형성된 것을 특징으로 하는 접합성이 개선된 다층 구조의 플라스틱 시트 백 프레임.

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