KR20150096882A - 더스트 커버 일체형 범퍼스토퍼 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 더스트 커버 일체형 범퍼스토퍼에 관한 것으로서, 본 발명은 쇽업쇼바를 구성하고 있는 범퍼스토퍼(BUMPER STOPPER)와 상기 범퍼스토퍼를 커버하는 더스트커버(DUST COVER)가 일체형으로 성형되어진 더스트 커버 일체형 범퍼스토퍼에 관한 것이다.

Description

더스트 커버 일체형 범퍼스토퍼{BUMPER STOPPER UNITED WITH DUST COVER}
본 발명은 더스트 커버 일체형 범퍼스토퍼에 관한 것으로서, 본 발명은 열가소성 에테르 에스테르(TPEE) 탄성체를 소재로 사용하여 쇽업쇼바를 구성하고 있는 범퍼스토퍼(BUMPER STOPPER)와 상기 범퍼스토퍼를 커버하는 더스트커버(DUST COVER)가 일체형으로 성형되어진 더스트 커버 일체형 범퍼스토퍼에 관한 것이다.
쇽업쇼바(SHOCK ABSORBER)는 차축과 차체 사이에 설치되어 차량의 주행시에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 흡수하여 승차감을 향상시키는 방진 완충장치이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 통상의 쇽업쇼바는 피스톤로드(PISTON ROD), 상기 피스톤로드의 상부에 고정 장착된 범퍼스토퍼(BUMPER STOPPER), 상기 피스톤로드 및 범퍼스토퍼를 커버하는 더스트 커버(DUST COVER), 피스톤로드가 관통 설치되는 댐퍼부 및 댐퍼부의 상부를 덮는 컵(CUP)이 구비되어 있다.
상기 범퍼스토퍼(BUMPER STOPPER)는 차량에 리바운드가 발생될 경우 쇽업쇼바를 통해 입력되는 충격과 진동을 흡수하는 역할을 한다. 이를 위해 범퍼스토퍼는 에너지 흡수율이 대단히 커야 하며, 압축 변형에 의한 장기 피로 내구 성능이 보증 되어야 한다. 또한 범퍼스토퍼는 내구 전 후의 특성 변화율이 작아야 하며, 작동간 이음/소음이 발생하지 않아야 한다.
통상적으로 범퍼스토퍼 소재로는 우레탄 발포 폼이 적용되고 있다. 우레탄 발포 폼은 에너지 흡수력이 뛰어나며 압축 변형 특성 및 내구성이 우수하여 대부분의 차종에 적용되고 있다. 하지만 우레탄 발포 폼은 범퍼스토퍼 소재로 적용 가능한 그레이드(GRADE)가 제한적이며, 가격이 매우 비싸다는 단점이 있다. 또한, 우레탄 발포 폼은 수분에 의한 가수분해, 혹한기 수분 유입시 빙결에 의한 소음 발생, 모래 등의 이물질에 의한 마모현상이 발생하므로, 이를 방지하기 위해서는 더스트커버의 설치는 필수적이라 할 수 있다. 또한 압축 변형시 셀 구조간 공기 투과 및 상부 컵(CUP)) 타격으로 인한 소음 발생 가능성이 크다.
(1)한국공개특허 10-2006-0133188호 (발명의 명칭: 쇽업쇼바의 이물질 유입 방지 구조) (2)한국공개특허 10-2002-0084912호 (발명의 명칭: 쇽 업쇼바의 범퍼스토퍼)
본 발명은 범퍼스토퍼를 커버하는 더스트커버(DUST COVER)가 일체형으로 성형되어진 더스트 커버 일체형 범퍼스토퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제해결을 위하여, 본 발명은 차량의 쇽업쇼바를 구성하는 더스트커버와 범퍼스토퍼로서, 열가소성 에테르 에스테르(TPEE) 탄성체를 소재로 사용하여 상기 더스트커버의 상단부에서 범퍼스토퍼가 계속 연장 형성되어 더스트커버와 범퍼스토퍼가 일체형을 이루는 형태로 이루어진 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼를 그 특징으로 한다.
본 발명의 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼는 더스트커버와 범퍼스토퍼를 일체형으로 제작하므로 공정단순화 효과가 있다.
또한, 본 발명의 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼는 열가소성 에테르 에스테르(TPEE) 탄성체를 사용하여 사출 블로우 성형(Injection Blow Molding)에 의해 제작되는 경우, 가격이 비싼 폴리우레탄 발포 폼을 열가소성 탄성체로 대체 사용함으로써 원가절감 효과를 얻을 수 있다.
또한, 열가소성 에테르 에스테르(TPEE) 탄성체로서 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 폴리(테트라메틸렌 에테르 글리콜)의 블록공중합체를 사용하여 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼를 제작하는 경우, 폴리우레탄 발포 폼 소재에 비교하여 내구성, 내후성 및 내열성이 각별히 향상된 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래 쇽업쇼바(SHOCK ABSORBER)를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼를 도시한 단면도이다.
도 3은 상단고정 컵(CUP)이 구비된 본 발명의 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼를 도시한 단면도이다.
도 4는 사출 블로우 성형(Injection Blow Molding) 장치를 나타낸 모식도이다.
도 5는 실시예 1과 비교예 4에서 각각 제작된 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼를 비교한 사진이다
종래의 범퍼스토퍼는 상단의 고정 컵(CUP), 범퍼스토퍼 및 더스트커버가 각각 분리되는 분리형 구조를 가지고 있고, 각각의 별물을 제작하여 라인에서 조립하였다. 이에 종래의 범퍼스토퍼는 둔턱 통과 등 노면으로부터의 대하중이 입력되면 쇽업쇼바가 충격 흡수를 위해 압축 될 때 범퍼스토퍼가 상단 컵(CUP)에 직접적으로 타격을 주며 소음을 유발하게 된다. 또한 종래의 범퍼스토퍼는 우레탄 발포 폼 소재로 이루어지기 때문에 급작스러운 운동시 공기의 유입에 따른 소음이 유발된다.
반면에 본 발명의 범퍼스토퍼는 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼로서, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 상단의 고정 컵, 범퍼스토퍼 및 더스트커버가 일체형으로 성형되어 제조되므로 종래의 분리형 범퍼스토퍼에서 지적된 문제점을 해소할 수 있다.
본 발명의 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼는 길이방향으로 산(peak)과 골(trough)이 반복되는 중공의 주름관 형태로 이루어진다. 또한, 상기 산/골의 곡률비가 1.8 내지 2.2인 벨로우(Bellow) 타입으로 이루어진다. 이때 산/골(trough)의 곡률비가 1.8 미만이면 부품 성형에 문제가 있고, 2.2를 초과하면 산 부위에 응력이 집중되어 내구 성능이 급격히 저하되는 문제가 있다.
또한, 본 발명의 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼는 도 3에 나타낸 바와 같이 피스톤로드의 상부에 고정 장착되도록 하는 상단 고정 컵(CUP)을 가지고 있다. 따라서 노면으로부터의 대하중이 입력되어 쇽업쇼바가 충격 흡수를 위해 압축될 때에도 범퍼스토퍼가 상단 컵(CUP)에 충돌할 염려가 없다. 즉, 본 발명의 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼는 상단 고정 컵(CUP)을 가지고 있음으로써 소음유발의 원인을 해소하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼가 기능적인 성능을 만족하기 위해서는 소재의 선택이 중요하다. 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼용 소재로 적용되기 위해서는 특히 탄성적인 특성이 대단히 중요한데, 일반적인 결정성 또는 비결정성 고분자 재료는 반복 피로성에 대한 내구성능이 현저히 떨어지므로 점도에 따른 성형이 가능하더라도 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼용 소재로서의 기능을 달성할 수 없게 된다.
이에 본 발명에서는 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼용 소재로서 열가소성 에테르 에스테르(TPEE; Thermoplastic Ether Ester) 탄성체를 사용한다. TPEE 소재는 탄성이 좋을 뿐만 아니라, 종래의 범퍼스토퍼 소재로 사용된 폴리우레탄 발포 폼에 비교하여 가격 경쟁력이 높고 내구성, 내후성 및 내열성이 우수하다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼용 소재로서 특히 좋기로는 하기 화학식 1에 나타낸 바와 같이 하드 세그먼트인 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 단위구조와 소프트 세그먼트인 폴리(테트라메틸렌 에테르 글리콜) (PTMEG) 단위구조로 이루어진 PBT-PTMEG 블록공중합체를 사용하는 것이다.
[화학식 1]
Figure pat00001
(상기 화학식 1에서, x 및 y는 하드 세그먼트와 소프트 세그먼트의 중량비를 나타내는 것으로 x는 50 내지 60 중량%이고, y는 40 내지 50 중량%이고; n은 소프트 세그먼트를 구성하는 PTMEG의 분자량이 1,000 내지 2,000 g/mol이 되도록 하는 실수이다)
상기 화학식 1에 나타낸 PBT-PTMEG 블록공중합체는 폴리에스테르 결합을 이루고 있으면서 일반 기계적 물성을 보강하게 되는 PBT 구조의 하드 세그먼트(Hard segment)와, 폴리에테르 결합을 이루고 있으면서 유연성을 부여하게 되는 PTMEG 구조의 소프트 세그먼트(Soft segment)로 구성된다.
상기 PBT-PTMEG 블록공중합체를 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼용 소재로 사용하기 위해서는, PBT 단위구조 50 내지 60 중량%와 PTMEG 단위구조 40 내지 50 중량%로 이루어지는 것이 좋다. 이때 PBT-PTMEG 블록공중합체를 구성하는 소프트 세그먼트인 PTMEG 단위구조의 함량이 40 중량% 미만이면 굴곡 피로성이 부족하여 범퍼스토퍼로서의 성능 만족스럽기 어렵고, 반대로 50 중량%를 초과하면 스프링 특성을 만족하기 어려운 문제가 있다.
또한, 상기 PBT-PTMEG 블록공중합체는 통상의 중합방법으로 제조될 수 있는데, 예를 들면 디메틸테레프탈레이트(DMT), 부탄디올(BD) 및 폴리(테트라메틸렌 에테르 글리콜)(PTMEG)을 공중합 하여 제조할 수 있다. 본 발명에서는 상기 PBT-PTMEG 블록공중합체의 중합방법에 대해서는 특별히 제한을 두지 않는다. 다만, 상기 PBT-PTMEG 블록공중합체를 구성하는 PTMEG 단위구조의 분자량이 1,000 내지 2,000 g/mol 범위인 것이 좋은데, PTMEG의 분자량이 1,000 g/mol 미만이면 내구성 및 소음 측면에서 부품에 요구되는 성능을 달성하기 어렵고, PTMEG의 분자량이 2,000 g/mol을 초과하면 상업적 제조가 어려워 양산화에 문제가 있다.
본 발명에 따른 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼는 도 4에 나타낸 사출 블로우 성형(Injection Blow Molding) 장치를 이용하여 제작될 수 있다.
사출 블로우 성형(Injection Blow Molding) 장치는 사출부(Injection part), 블로우 성형부(Blow mold part) 및, 노즐부(Nozzle part)로 구성된다. 구체적으로 용융된 TPEE 소재가 노즐에서 토출될 때 상부의 사출부가 하강하여 부품의 일부를 프레스 성형한 후, 용융된 TPEE 소재를 끌어 올려 블로우 성형함으로써 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼를 제조할 수 있다.
이때 노즐의 상하 운동으로 성형물의 두께를 조절하며, 이후 사출부의 에어 홀로 에어를 불어넣어 수지를 금형에 밀착하여 부품을 제작한다. 이를 위해서는 TPEE 소재의 용융점도는 5 내지 20 g/10min 범위를 유지하는 것이 좋고, 보다 바람직하기로는 TPEE 소재의 용융점도가 8 내지 17 g/10min 범위를 유지하는 것이다. 만약 TPEE 소재의 용융점도가 5 g/10min 미만이면 노즐에서 토출이 어렵게 되며 블로우에 의한 성형이 불가능할 수 있고, 용융점도가 20 g/10min을 초과할 경우 요구되는 부품의 산, 골 구조의 곡률비 및 두께 조절이 용이하지 않는 문제가 있다.
이와 같은 본 발명은 하기의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4
도 4에 도시된 사출 블로우 성형(Injection Blow Molding) 장치를 이용하여 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼를 제작하였다.
먼저, 하기 표 1에 나타낸 각 소재에 열을 가하여 용융시켰다. 용융된 소재를 노즐부로 주입하고 토출될 때, 상부의 사출부가 내려와 범퍼스토퍼의 상부고정 컵(CUP)을 프레스 성형하였다.
상부고정 컵(CUP)이 성형된 상태에서 사출부가 상승하고, 노즐부로부터 용융된 소재가 토출되는데 이때 노즐부가 상하로 움직이며 성형물의 두께를 조절하였다.
블로우 성형부를 밀폐시킨 후, 사출부로부터 공기(Air)를 주입하여 블로우 성형하였다. 성형된 부품을 취출 및 재단하여 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼를 제작하였다.
구 분 실시예 비교예
1 2 3 1 2 3 4
소재* 1)PBT/PTMEG 함량(중량%) 50/50 40/60 50/50 60/40 70/30 50/50 -
2)폴리올/이소시아네이트 함량(중량%) - - - - - - 40/60
소재의 용융점도
(g/10min)		 9 12 13 7 4 18 -
산/골 곡률비 2 2 1 2 2 2 -
내구성
(cycle)		 규격(50만) 50만
통과		 50만
통과		 50만
통과		 40만
파손		 30만
파손		 10만
파손		 50만
통과
한계 내구 250만 이상
(미파손)		 110만
파손		 80만
파손		 규격미달 규격미달 규격미달 80만
파손
고온 내구 (80℃) 50만
통과		 50만
통과		 50만
통과		 규격미달 규격미달 규격미달 10만
파손
* 소재:
1)PBT-PTMEG 블록공중합체: Du Pont, HTR8724 BK320
2)폴리우레탄 폼 : BASF, MHKG
또한, 하기 표 2에는 상기 실시예 1과 비교예 4에서 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼 제작을 위해 사용된 소재의 물성을 비교 평가한 결과를 나타내었다.
항 목 실시예 1 비교예 4
상태물성 경도 (Hs) 43 (shore D) 59 (shore A)
인장강도 (kgf/㎠) 335 62
신율 (%) 380 450
내노화성
(70℃ x 336시간)		 인장강도변화율 (%) +1 -4
신율변화율 (%) 0 -1
내노화성
(120℃ x 336시간)		 인장강도변화율 (%) -1 -18
신율변화율 (%) +21 -32
내수성
(80℃ x 240시간 x 95RH%)		 인장강도변화율 (%) 0 -4
신율변화율 (%) +8 -1
내유성
(Shock absorber 오일침적)
70℃ x 288시간		 인장강도변화율 (%) 0 +6
신율변화율 (%) +2 +5
내염수성
(100℃ x 336시간 x
25wt% CaCl2)		 인장강도변화율 (%) +9 -5
신율변화율 (%) -2 -6
영구압축줄음율 (%) 59 10
저온 취성 (-45℃) 크랙 없음 크랙 없음
또한, 도 5에는 상기 실시예 1과 비교예 4에서 제작된 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼 성형물의 사진이 첨부되어 있다. 도 5에 의하면 PBT-PTMEG 블록공중합체를 소재로 사용하여 제작된 범퍼스토퍼가 우레탄 폼으로 제작된 범퍼스토퍼에 비해 내구성능이 우세함을 확인할 수 있다.

Claims (8)

  1. 차량의 쇽업쇼바를 구성하는 더스트커버와 범퍼스토퍼로서, 열가소성 에테르 에스테르(TPEE) 탄성체를 소재로 사용하여 상기 더스트커버의 상단부에서 범퍼스토퍼가 계속 연장 형성되어 더스트커버와 범퍼스토퍼가 일체형으로 성형되어진 것을 특징으로 하는 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 범퍼스토퍼의 길이방향으로 산(peak)과 골(trough)이 반복되는 중공의 주름관 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 산(peak)/골(trough)의 곡률비가 1.8 내지 2.2인 벨로우(Bellow) 타입으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼.
  4. 청구항 1에 있어서,
    피스톤로드의 상부에 고정 장착되도록 하는 상단고정 컵(CUP)을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 성형은 열가소성 에테르 에스테르(TPEE) 탄성체를 소재로 사용하여 사출 블로우 성형(Injection Blow Molding)된 것을 특징으로 하는 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 열가소성 에테르 에스테르 탄성체는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)의 단위구조 50 내지 60 중량%와 폴리(테트라메틸렌 에테르 글리콜) (PTMEG)의 단위구조 40 내지 50 중량%가 공중합된 PBT-PTMEG 블록공중합체인 것을 특징으로 하는 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 열가소성 에테르 에스테르 탄성체는 용융점도가 5 내지 20 g/10min인 것을 특징으로 하는 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼.
  8. 청구항 1 내지 7 중에서 선택된 어느 한 항의 더스트커버 일체형 범퍼스토퍼가 장착된 차량용 쇽업쇼바(SHOCK ABSORBER).
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