KR20160029877A - 백커버 일체형 차량용 시트 프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 백커버 일체형 차량용 시트 프레임에 관한 것으로, 연속섬유를 합성수지와 혼합한 후 로드 형태로 뽑아내고, 다수의 로드를 오븐에서 구운 후 GMT와 함께 금형에서 프레스 성형하여 프레임 시트를 제조하되, 상기 로드는 상기 프레임 시트의 둘레방향을 따라 보강대를 형성한 것을 특징으로 하는 백커버 일체형 차량용 시트 프레임을 제공한다.
본 발명에 따르면, 유리섬유강화 열가소성수지와 연속섬유 복합소재를 상호 응용하여 백커버를 시트 프레임에 일체화시킴으로써 중량을 기존 스틸 대비 20% 이상 줄일 수 있어 경량화가 가능하고, 부품수도 기존 대비 25% 이상 줄일 수 있어 제조, 생산의 효율성 및 비용절감을 달성하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

백커버 일체형 차량용 시트 프레임{SEAT FRAME WITH ONEBODY TYPE BACKCOVER}

본 발명은 백커버 일체형 차량용 시트 프레임에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 스틸로 제작되던 파이프 타입의 고중량 시트백 프레임을 로드 형태의 연속섬유를 적용하여 설계함으로써 백커버와 시트백 프레임을 일체화시키면서 경량화시킬 수 있도록 개선된 백커버 일체형 차량용 시트 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.

도 2는 이러한 변화에 대응하여 개시되고 있는 시트 프레임(20)으로서, 백커버(30)를 사출성형하여 조립시킨 구조이며, 기존 방식과 구별하기 위해 시트백이라 하지 않고 시트 프레임이라 칭하기로 한다.

하지만, 변화된 시트 프레임(20)은 사출된 백커버(30)를 조립하는 구조이므로 높은 강성을 요구하는 바, 이 때문에 결국 재질 선택에 있어 종래 방식인 스틸 프레임을 사용할 수 밖에 없는 현실에 봉착해 있다.

특히, 시트 프레임(20)을 제조하기 위해서는 상부프레임(22), 하부프레임(24), 한 쌍의 사이드프레임(26)을 마련한 뒤 이들을 조립해야 하므로 하중 증대는 물론 조립에 따른 불편함, 작업시간 증대, 비용증대 등 또다른 문제들이 파생되기에 이르렀다.

또한, 시험 항목을 통과하기 위해서는 높은 기계적 물성을 확보해야 하는데, 그 중에서도 강도를 분명하게 확보할 수 있는 방안들이 선행되어야 하므로 구조적으로 복잡하고, 부품수가 많아 다양화된 형상만큼 제조과정은 복잡 다대해졌다.

본 발명은 상술한 바와 같은 요청에 부응하기 위해 창출된 것으로, 서로 용접 조립되던 기존 스틸 프레임을 유리섬유강화 열가소성수지로 된 소재와 강도 향상에 탁월한 특성을 지닌 연속섬유복합소재(특히 CFRTPC)를 상호 응용하여 백커버를 시트 프레임에 일체화시켜 경량화는 물론 구조적으로 단순화, 간소화시켜 제조를 용이하게 하고 비용을 절감할 수 있도록 한 백커버 일체형 차량용 시트 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 GMT와 함께 금형에서 프레스 성형하여 프레임 시트를 제조하되, 상기 로드는 상기 프레임 시트의 둘레방향을 따라 보강대를 형성한 것을 특징으로 하는 백커버 일체형 차량용 시트 프레임을 제공한다.

이때, 상기 보강대를 구성하는 로드는 연속섬유와 폴리프로필렌수지를 45-80:20-55의 중량비로 혼합한 것이 사용되는 것에도 그 특징이 있다.

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

아울러, 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.

뿐만 아니라, 상기 보강대를 구성하는 로드는 금형에 투입될 때 여러 가닥이 꼬인 상태로 투입되어 성형된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 유리섬유강화 열가소성수지와 연속섬유 복합소재를 상호 응용하여 백커버를 시트 프레임에 일체화시킴으로써 중량을 기존 스틸 대비 20% 이상 줄일 수 있어 경량화가 가능하고, 부품수도 기존 대비 25% 이상 줄일 수 있어 제조, 생산의 효율성 및 비용절감을 달성하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 자동차용 시트백 프레임의 예시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 자동차용 시트 프레임의 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 백커버 일체형 시트 프레임의 예시도로서 전면에서 본 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 백커버 일체형 시트 프레임의 예시도로서 후면에서 본 도면이다.

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 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 백커버 일체형 차량용 시트 프레임은 프레임본체(100)에 백커버(110)가 일체로 성형되어 한 몸체를 이루도록 구성된다.

때문에, 성형시 한 몸체가 될 수 있도록 양자는 대등한 소재로 이루어져여 한다.

이를 위해, 본 발명에서는 상기 프레임본체(100)와 백커버(110)가 모두 동일재질인 유리섬유강화 열가소성수지, 즉 GMT로 함께 성형되어 이루어진다.

이때, 프레임 시트의 강도 취약부위인 둘레에는 보강대(120)가 구성되는데, 상기 보강대(120)는 연속섬유를 열가소성 수지와 일정비율로 혼합하여 원형 막대 형태의 로드(Rod)로 제작하고, 이 로드의 갯수를 적절히 조절한 복합소재, 이를 테면 CFRTPC를 이용하여 구성될 수 있다.

여기에서, 통상적으로 알려진 유리섬유강화 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 강도까지 확보할 수 있도록 단섬유 혹은 장섬유가 아닌 연속섬유를 사용하여 로드(Rod)를 구성한다.

이 경우, 상기 보강대(120)를 구성하는 로드(Rod)는 프레임 시트의 둘레방향을 따라 배치된다.

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, 프레임 시트를 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.

특히, 본 발명에 따른 연속섬유 보강대(120)는 성질상 GMT와 유사하기 때문에 GMT 성형다이에서 함께 성형할 수 있는 장점이 있으므로 전환 사용함에 있어 추가 설비없이 구현할 수 있는 장점을 가진다.

즉, 오븐에서 예열된 후 성형다이에서 성형될 때 보강이 필요한 부위에만 상기 보가대(120)를 올려 놓고, GMT 성형과 동일 조건으로 프레스 성형하게 되면 성질이 동일하기 때문에 쉽게 붙으면서 일체로 성형되게 된다.

하지만, 보강대(120) 부분의 강도는 기존 GMT가 같은 물성보다 높은 기계적 강도를 갖기 때문에 충분히 원하는 강도를 확보할 수 있다.

100: 프레임 본체 110: 백커버
120: 보강대

Claims (5)

1. 연속섬유를 합성수지와 혼합한 후 로드 형태로 뽑아내고, 다수의 로드를 오븐에서 구운 후 GMT와 함께 금형에서 프레스 성형하여 프레임 시트를 제조하되,
   상기 로드는 상기 프레임 시트의 둘레방향을 따라 보강대를 형성한 것을 특징으로 하는 백커버 일체형 차량용 시트 프레임.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 보강대를 구성하는 로드는 연속섬유와 폴리프로필렌수지를 45-80:20-55의 중량비로 혼합한 것이 사용되는 것을 특징으로 하는 백커버 일체형 차량용 시트 프레임.
   
3. 청구항 1에 있어서;
   상기 보강대를 구성하는 로드는 원형, ㄷ형, ㄴ형, T형, 원형 중공, 사각 중공 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 백커버 일체형 차량용 시트 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 백커버 일체형 차량용 시트 프레임.
   
5. 청구항 1에 있어서;
   상기 보강대를 구성하는 로드는 금형에 투입될 때 여러 가닥이 꼬인 상태로 투입되어 성형된 것을 특징으로 하는 백커버 일체형 차량용 시트 프레임.

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