KR20160010765A - 연속섬유 적용 로드 형상의 단면을 갖는 시트 백 프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속섬유 적용 로드 형상의 단면을 갖는 시트 백 프레임에 관한 것으로, 연속섬유를 합성수지와 혼합한 후 로드 형태로 뽑아내고, 다수의 로드를 오븐에서 구운 후 금형에서 프레스 성형하여 시트 백 프레임을 제조하되, 상기 시트 백 프레임은 다수의 분절된 파트들로 이루어지고, 각 파트들의 단부에는 체결부가 형성되며, 각 체결부에는 브라켓이 체결되어 일체를 이룬 것을 특징으로 하는 연속섬유 적용 로드 형상의 단면을 갖는 시트 백 프레임을 제공한다.
본 발명에 따르면, 연속섬유를 열가소성 수지와 혼합하여 로드 형태로 제작하고, 이를 이용하여 시트 백 프레임을 구성하게 되면 기존 스틸 대비 약 30% 이상의 경량화가 가능하며, 주요 법규인 ECE R14, ECE R17 규정을 만족하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

연속섬유 적용 로드 형상의 단면을 갖는 시트 백 프레임{SEAT BACK FRAME WITH ROD TYPE CROSS SECTION APPLIED CONTINUOUS FIBER}

본 발명은 연속섬유 적용 로드 형상의 단면을 갖는 시트 백 프레임에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 스틸로 제작되던 파이프 타입의 고중량 시트 백 프레임을 로드 형태의 연속섬유를 적용하여 설계함으로써 경량화를 달성하도록 한 연속섬유 적용 로드 형상의 단면을 갖는 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.

때문에, 도 1의 예시와 같이 충분한 강도와 견고함을 유지할 수 있도록 스틸 파이프를 주 소재로 하여 시트 백 프레임(10)이 제작되어 왔다.

하지만, 스틸은 무겁기 때문에 차량의 연비를 떨어뜨리고, 제조비용을 증대시키는 단점이 있다.

이에, 가벼우면서 스틸 재질에 준하는 높은 기계적 물성으로 인해 가혹한 충돌성능이 필요한 자동차 안전부품에 적용되면서 많은 검증이 이루어져 온 플라스틱 시트 백 구조물(예. GMT, LFT 등)이 활용되고 있다.

이러한 플라스틱 시트 백 구조물과 관련된 선행기술로는 공개특허 제2008-100499호, 공개특허 제2010-0097776호 등이 있다.

그런데, 자동차의 사양이 고급화되면서 부품 구조도 복잡해지고, 안전요구 성능 등 고객의 요구 수준이 점차 까다로워짐에 따라 플라스틱 시트 백 프레임의 경우에도 기존과 차별화 된 새로운 소재 연구 및 구조에 대한 개선이 지속적으로 요청되고 있다.

특히, 고객의 감성, 편의를 위한 자동차의 디자인 변경에 따라 시트 백과 같은 구조품의 설계자유도가 많이 제한받고 있다.

때문에, 이렇게 변화되어 가는 시장 현황에 맞는 새로운 제품들의 시도가 시급해 요청되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 요청에 부응하기 위해 창출된 것으로, 기존 스틸로 제작되던 고중량의 시트 백 프레임을 대체하여 경량화는 물론 설계자유도를 증대시킨 연속섬유 적용 로드 형상의 단면을 갖는 시트 백 프레임을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 연속섬유를 합성수지와 혼합한 후 로드 형태로 뽑아내고, 다수의 로드를 오븐에서 구운 후 금형에서 프레스 성형하여 시트 백 프레임을 제조하되, 상기 시트 백 프레임은 다수의 분절된 파트들로 이루어지고, 각 파트들의 단부에는 체결부가 형성되며, 각 체결부에는 브라켓이 체결되어 일체를 이룬 것을 특징으로 하는 연속섬유 적용 로드 형상의 단면을 갖는 시트 백 프레임을 제공한다.

이때, 상기 로드는 연속섬유와 폴리프로필렌수지를 45-80:20-55의 중량비로 혼합한 것이 사용될 수 있다.

또한, 상기 로드는 원형, ㄷ형, ㄴ형, T형, 원형 중공, 사각 중공 중 어느 하나일 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 연속섬유는 아라미드 섬유, 카본 섬유, 부직섬유(Fabri) 중 어느 하나이고; 상기 합성수지는 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴리아미드(PA) 수지, 폴리에틸렌(PE) 수지 중 어느 하나일 수 있다.

아울러, 상기 로드는 금형에 투입될 때 여러 가닥이 꼬인 상태로 투입되어 성형될 수 있다.

나아가, 상기 시트 백 프레임의 상단 가로빔을 구성하는 로드는 길이방향으로 간격을 두고 GMT가 인서트 성형된 인서트부를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 연속섬유를 열가소성 수지와 혼합하여 로드 형태로 제작하고, 이를 이용하여 시트 백 프레임을 구성하게 되면 기존 스틸 대비 약 30% 이상의 경량화가 가능하며, 주요 법규인 ECE R14, ECE R17 규정을 만족하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 기존 GMT 대비 인장강도가 3배 이상 향상되는 장점도 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 자동차용 시트 백 프레임의 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 시트 백 프레임의 예시도이다.

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

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연속섬유 적용 로드 형상의 단면을 갖는 시트 백 프레임은 연속섬유를 열가소성 수지와 일정비율로 혼합하여 원형 막대 형태의 로드(Rod)로 제작하고, 이 로드의 갯수를 적절히 조절하여 시트 백 프레임을 제조함으로서 충분한 강도를 가질 수 있도록 구성된다.

이때, 통상적으로 알려진 유리섬유 강화 열가소성수지(예. GMT, LFT)는 보통 단섬유 혹은 장섬유를 수지에 혼합하여 구성하기 때문에 강도는 향상시키도록 설계되지만 본 발명이 원하는 인장강도 및 강성까지는 확보하지 못한다.

때문에, 본 발명에서는 인장강도 및 강성까지 확보할 수 있도록 단섬유 혹은 장섬유가 아닌 연속섬유를 사용하여 로드(Rod)를 구성한다.

이 경우, 상기 로드(Rod)는 시점과 종점이 서로 일치하는 폐곡면을 이루도록 구성되어 강도 및 강성 향상에 효율성을 높일 수 있지만, 시트백 형상과 안전성능 법규의 성격에 따라 폐곡면이 아닌 개곡면 또는 부분 형상으로도 달리할 수 있다.

이러한 로드(Rod)는 연속섬유와 폴리프로필렌수지를 30-50:50-70의 중량비로 혼합하여 원형, ㄷ형, ㄴ형, T형, 원형 중공, 사각 중공 등 다양한 단면 형상을 갖도록 가공될 수 있다.

특히, 상기 프로필렌수지 대신 폴리아미드(PA) 수지, 폴리에틸렌(PE) 수지 등을 사용할 수도 있다.

뿐만 아니라, 시트 백 프레임을 구성하기 위해 다수의 로드 가닥을 오븐에 히팅시켜 금형 안에 투입할 때 로드 가닥을 서로 꼬아 투입하게 되면 인장강도는 물론 충격강도까지 향상시킬 수 있다.

아울러, 상기 연속섬유는 유리섬유 뿐만 아니라, 아라미드 섬유, 카본 섬유, 부직섬유(Fabri) 등 다양한 것들이 사용될 수 있다.

다만, 본 발명이 원하는 인장강도와 강도 품질을 만족할 수 있는 것이어야 한다.

본 발명에서는 연속섬유 보강소재의 특성상 프레스 성형시 흐름성이 부족하여 복잡한 형상인 경우 성형성이 떨어지므로 이를 해소하기 위해 시트 백 프레임(100)을 성형 가능한 범주로 분할하여 제1파트(110), 제2파트(120)와 같이 다수의 파트로 분절 형성하고, 이들을 서로 체결하여 조립함으로써 하나의 시트 백 프레임(100)을 완성하도록 구성된다.

이때, 상기 제1,2파트(110,120)와 같이 다수의 분절된 파트들은 브라켓(130)을 통해 서로 체결될 수 있다.

이 경우, 체결성을 높이고, 성형성을 좋게 하기 위해 본 발명에서 사용되는 연속섬유 보강재와 기존 GMT를 복합성형할 수 있다.

특히, 제1,2파트(110,120)의 체결부위는 브라켓(130)이 결합될 수 있도록 성형시 미리 브라켓(130)이 조립될 수 있는 요홈 형태의 체결부(미도시)를 미리 형성하면 더욱 좋다.

뿐만 아니라, 시트 백 프레임(100)의 상단 가로빔의 경우에는 간격을 두고 다수의 인서트부(140)를 구성하되, 인서트부(140)는 블럭 형태의 GMT를 사용하여 동시 성형하게 되면 강도 보강을 더욱 더 효율화시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 연속섬유 보강재는 성질상 GMT와 유사하기 때문에 GMT 성형다이에서 함께 성형할 수 있는 장점이 있으므로 전환 사용함에 있어 추가 설비없이 구현할 수 있는 장점을 가진다.

100: 시트 백 프레임 110: 제1파트
120: 제2파트 130: 브라켓
140: 인서트부

Claims (6)

1. 연속섬유를 합성수지와 혼합한 후 로드 형태로 뽑아내고, 다수의 로드를 오븐에서 구운 후 금형에서 프레스 성형하여 시트 백 프레임을 제조하되,
   상기 시트 백 프레임은 다수의 분절된 파트들로 이루어지고,
   각 파트들의 단부에는 체결부가 형성되며,
   각 체결부에는 브라켓이 체결되어 일체를 이룬 것을 특징으로 하는 연속섬유 적용 로드 형상의 단면을 갖는 시트 백 프레임.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 로드는 연속섬유와 폴리프로필렌수지를 45-80:20-55의 중량비로 혼합한 것이 사용되는 것을 특징으로 하는 연속섬유 적용 로드 형상의 단면을 갖는 시트 백 프레임.
   
3. 청구항 1에 있어서;
   상기 로드는 원형, ㄷ형, ㄴ형, T형, 원형 중공, 사각 중공 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 연속섬유 적용 로드 형상의 단면을 갖는 시트 백 프레임.
   
4. 청구항 2에 있어서;
   상기 연속섬유는 아라미드 섬유, 카본 섬유, 부직섬유(Fabri) 중 어느 하나이고; 상기 합성수지는 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴리아미드(PA) 수지, 폴리에틸렌(PE) 수지 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 연속섬유 적용 로드 형상의 단면을 갖는 시트 백 프레임.
   
5. 청구항 1에 있어서;
   상기 로드는 금형에 투입될 때 여러 가닥이 꼬인 상태로 투입되어 성형된 것을 특징으로 하는 연속섬유 적용 로드 형상의 단면을 갖는 시트 백 프레임.
   
6. 청구항 1에 있어서;
   상기 시트 백 프레임의 상단 가로빔을 구성하는 로드는 길이방향으로 간격을 두고 GMT가 인서트 성형된 인서트부를 갖는 것을 특징으로 하는 연속섬유 적용 로드 형상의 단면을 갖는 시트 백 프레임.

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