KR20180010797A - 제진강판을 이용한 차량용 대쉬모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제진강판을 이용하면서도 무게를 가볍게 하고 조립공정을 간소화할 수 있는 제진강판을 이용한 디젤차량용 대쉬모듈에 관한 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 엔진룸과 실내를 구분하는 차량용 대쉬모듈에 있어서, 상기 차량용 대쉬모듈은 제진강판으로 이루어지며, 상기 제진강판은 강판 사이에 접착용 수지와 전도성 고분자 수지가 도포되는 것을 특징으로 하는 제진강판을 이용한 차량용 대쉬모듈을 제공한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 대쉬 패널 이외의 부가적인 부품을 사용하지 않고도 소음, 진동을 효과적으로 저감시키고 제진강판의 성형성을 향상시키며, 가격경쟁력을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

제진강판을 이용한 차량용 대쉬모듈{Dash module for cars using vibration proof steel plate}

본 발명은 제진강판을 이용한 차량용 대쉬모듈에 관한 것이며, 구체적으로 제진강판을 이용하면서도 무게를 가볍게 하고 조립공정을 간소화할 수 있는 제진강판을 이용한 디젤차량용 대쉬모듈에 관한 것이다.

대쉬모듈은 엔진룸과 실내의 공간을 분리하고 엔진룸으로부터의 소음, 진동을 차단하여 외부로부터 승객을 보호하는 역할을 하는 부품이다.

이러한 대쉬모듈은 일정 이상의 강성이 필요하고 소음,진동을 저감시키기 위한 다수의 보강제 및 브라켓 등이 필요하다. 즉, 대쉬모듈 메인보드 외에도 소음저감을 위한 흡음장치, 진동저감을 위한 제진장치 등이 별도로 부착된다.

도 1에 나타낸 종래기술 등록특허 제10-0765842호에 의하면, 대쉬패널(1)의 엔진룸측에 발포 알루미튬폼을 이용한 흡차음 유닛(3)을 장착하게 된다.

그리고, 상기 흡차음 유닛(3)은 다수개의 기공들을 갖는 발포 알루미늄폼을 다순 압착하여 구성되는 흡차음재와 상기 흡차음재를 엔진룸 내부로 노출시키면서 상기 대쉬패널의 엔진룸측 일측에 고정하는 커버로 구성된다.

이와 같은 흡차음 기능을 갖는 대쉬패널에 의하여, 고주파(350Hz 이상) 영역의 흡차음 성능이 우수한 발포 알루미늄폼을 이용한 흡차음유닛을 대쉬패널의 엔진룸측에 구성하여 차량 주행상태에서 엔진으로부터 발생되는 고주파 영역의 소음 및 진동을 흡수 차단한다.

하지만, 이러한 별도의 흡음재 등을 사용하게 되면, 별도의 브라켓 등과 같은 고정장치도 필요하게 되고 조립과정이 복잡하게 될 뿐만 아니라, 엔진룸측의 공간을 차지하게 되어 엔진룸 설계시 제약이 따르게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 별도의 흡음재 등을 사용하지 않고도 소음, 진동을 저감시키고, 차량 경량화 및 가격경쟁력을 향상시킬 수 있는 차량용 대쉬모듈을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 엔진룸과 실내를 구분하는 차량용 대쉬모듈에 있어서, 상기 차량용 대쉬모듈은 제진강판으로 이루어지며, 상기 제진강판은 강판 사이에 접착용 수지와 전도성 고분자 수지가 도포되는 것을 특징으로 하는 제진강판을 이용한 차량용 대쉬모듈을 제공한다.

상기 제진강판은, 강판 위에 접착용 수지를 도포하는 단계; 상기 접착용 수지 위에 전도성 고분자 수지를 도포하는 단계; 상기 전도성 고분자 수지 위에 다시 접착용 수지를 도포하는 단계; 상기 접착용 수지 위에 다른 강판을 올린 상태에서 가열하고 압연롤러로 가압하는 단계를 포함하여 제조되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 대쉬 패널 이외의 부가적인 부품을 사용하지 않고도 소음, 진동을 효과적으로 저감시키고 제진강판의 성형성을 향상시키며, 가격경쟁력을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래기술에 의한 차량용 대쉬보드의 구성을 나타내는 구성도;
도 2는 소음 주파수 대역별 효과를 나타내는 설명도;
도 3은 표면처리에 의한 젖음성 향상에 따른 계면 접합력을 나타내는 설명도;
도 4는 본 발명에 의한 제진강판을 이용한 차량용 대쉬모듈의 구성을 나타내는 예시도;
도 5는 본 발명에 의한 제진강판을 이용한 차량용 대쉬모듈을 성형할 때 문제점 및 개선방법을 설명한 도표;
도 6은 본 발명에 의한 제진강판을 이용한 차량용 대쉬모듈 검사구 PLANN’G SHEET;
도 7은 본 발명에 의한 점 용접건 성능을 나타내는 도표;
도 8은 본 발명에 의한 홀더, Shank, 팁 용접암 성능을 나타내는 도표;
도 9는 본 발명에 의한 지능형 용접 네트워크의 사양을 나타내는 도표;
도 10은 본 발명에 의한 제진강판을 이용한 차량용 대쉬모듈을 나타내는 예시도.

본 발명에 의한 구체적인 실시예의 구성 및 작용에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

자동차 진동소음은 발생부위(진동원 및 소음원)에서 차체나 공기를 통한 진동이나 소음이 전달 되어 최종적응로 운전자를 비롯한 탑승자가 느끼게 된다. 흡음재, 차음재는 공기 전달음을 제어하기 위한 소재이고, 제진재는 차체 진동에 의해 방사되는 소음을 제어하기 위한 소재로 나뉘는데 본 발명은 소음진동의 중요 발생부위인 대시 패널에 제진재를 적용하여 저소음 저진동의 Dash 모듈을 제공한다.

제진강판 소재와 수지 간의 계면 접합력 향상 방안 모색

① 제진강판의 소재의 적용을 위해서는 우선적으로 금속소재와 수지간의 접합성능이 확보되어야한다.

㉮ 금속소재와 수지간의 접합성능 향상을 위한 방법으로는 금속 표면처리 및 수지와 금속간의 내부응력을 고려하여 선택하여야한다.

② 금속소재의 표면을 덮고 있는 산화피막 및 아연도금 등의 코팅처리 등으로 접합부의 젖음성을 해치므로 접합에 어려움이 있다. 수지와 모재 표면사이의 젖음 현상은 접합강도에 큰 영향을 미치며 젖음성을 증가시키기 위해서는 모재의 표면 에너지를 증가시키거나 접착제의 표면장력을 감소시켜야한다.

㉮ 세정 : 물이나 유기용매로 부착되어 있는 이물이나 기름을 제거한다.

㉯ 연마 : 연마지나 샌드클라스트에 의해 세정으로 제거되지않는 산화막 등을 기계적으로 제거한다.

㉰ 약액처리 : 산, 알카리, 산화제 등에 의해 표면의 이물을 제거함과 동시에 표면의 친화성을 높인다.

㉱ 프라이머처리 : 접착제의 표면 친화성을 높이는 프라이머를 도포한다.

③ 난접합에 대한 두 번째 원인은 금속과 고분자 수지(접착제)의 열팽창계수의 차에 의해 시간 경과에 따라 계면파괴가 발생할 수 있는 것으로 경화수축이나 열팽창계수에 의해 생기는 내부응력을 개선이 필요하다.

㉮ 수지는 고탄성의 접착층을 만들어야 함과 동시에 경화수축이나 열팽창계수에 의해 생기는 내부응력을 완화하고 고강도와 고인성이 요구되어진다.

④ 위와 같이 접합성을 향상시키기 위하여 금속 표면 처리 및 수지의 성능이 중요하다. 본 연구에서는 제진강판의 수지에 에폭시 및 아크릴계 수지를 사용하여 비교함으로써 개발 목표값에 만족하는 수지를 선택하였으며, 금속재질에 표면 처리를 하지 않고도 개발치에 만족하였으므로 생산공정과 생산단가 등을 고려하여 표면처리는 적용하지 않았다.

상기에서는 본원발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본원발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본원발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

다) 단계별 문제점 정리 및 개선안 도출

① 벤치마킹

㉮ 옵셋 충돌대응 DASH SIDE MBR L/R 일체형으로 실내룸에 위치하였다.

② 설계단계

㉮ 성형해석 결과 터널부 주름 발생율이 35% 이상으로 구조적 변경을 검토하였다.

㉯ 제진강판 적용시 소재 유입성이 높아 스프링백 현상이 기존 소재보다 높은 확률로 발생하여 개선안을 아래와 같이 도출하였다.

③ 개발단계

㉮ T/O결과 터널부 주름 과다 발생하여 프로파일 라인 및 비드추가 검토하였다.

㉯ 제진강판과 브라켓 용접시 SIDE MBR 전류과다로 용접 핀홀 발생하여 조치하였다.

④ 위와 같이 단계별로 문제점을 도출하여 개선안 검토 및 적용하였다.

4) 차체사이드 부품 조립지그 및 검사구 신규 개발

가) 단품 시제품의 품질 확인용 검사구 신규 개발

① 제진강판 Dash Panel의 단품의 품질을 확인하기 위해 검사구(CF) 제작을 진행 하였으며, 판넬 하중에 의한 처짐 방지를 위해 ±220/L 포인트 부분에 처짐 방치 MCP 면을 추가 하였다.

② 대시 판넬 상단부 Φ16 와 Φ68.2 홀을 메인툴링홀로 하고, Φ25×50 홀을 간이 툴링홀로 제작하였다.

③ 판넬 고정을 위한 클램프는 ‘T’向 규제 4개소, ‘L’向 규제 1개소, ‘H’向 규제 2개소를 적용하여 제작하였다.

④ 제작 기준

㉮ 제작 기준면은 (‘T’ +向 BASE)임

- Positive 타입

㉯ TOOL'G PIN 위치는(BUSH) ±0.05 이내, SIZE는 Φ 이내 일 것

㉰ GAP & FLUSH CHECK 부위는 각인 할 것(3.0GAP,0 FLASH)

㉱ FLUSH CHECK면은 25mm이상 확보하고 평행도는 0.1이내일 것

㉲ SETT'G BOLCK은 전량 탈,장착 가능한 구조로 하고 위치정도는 ±1.0mm이내 일 것

㉳ 측정부 수치표 작성은 아래 그림과 같이 할 것.

(C/FIXT CHECK時 SENSOR로 할 것)

㉴ CLAMP설치는 측정부에서 100mm이상 확보하고 LOAD'G,UNLOAD'G이 용이토록 할 것

나) Dash Complement을 위한 지그 개발

① 지그의 소재, 열처리, 풀림처리, 베이스, 레벨, LM, SUB BLOCK, GIUDE SHIFT, 툴링핀등은 HKMC 제작 기준을 적용하여 제작 하였다.

② 제진 Dash PNL 과 서브 부품인 Renif Dash PNL, Dust Cover, Cross Mbr Ctr/Side등을 Assy용접 할 수 있는 지그 제작을 완료 하였다.

③ 특히, 제진 Dash PNL 1.2T 두께를 적용한 제품 모델 데이터를 로케이터 면에 적용하여 제품 안착 및 용접시 변형이 없도록 설계 및 제작 진행 하였다.

④ Dash 모듈 지그 품질 확보을 위하여 3차원 정밀 측정 하여 지그 정도 검증하며. Unit 면부 경도 부분까지 추가적으로 측정/검증 진행 하였다.

⑤ 제진강판 용접 지그 BASE 및 UNIT면, Tooling Pin 등 정밀측정을 진행한 결과 공차범위(0~+0.1mm)내로 규격을 만족하였다.

⑥ 고가압 경량 직결 방식의 Servo Gun과 용접 Gun Arm의 인장, 항복강도 최적화, 전극 가압력, 고가압력 Gun의 마운틴 Bracket등 최적화 설계된 점 용접건을 제작하였다.

⑦ 가압력 500kgf 이상을 전달 할수 있는 용접 Holder 및 가압력 500kgf 이상을 전달할 수 있는 용접 Shank를 구조 최적화하여 설계 및 제작하였고, Holder, Shank 구조 변경에 따른 용접팁 또한 그에 맞게 설계 및 제작 진행 하였다.

⑧ 지능형 용접기, Robot, 용접 GUN, 제어반, 용접 모니터링 시스템이 합쳐진 점 용접 Network를 구축하였다.

⑨ 용접 제어는 물리적인 조건 변화에 대응 가능한 용접 조건 상태를 조절 가능한 지능형 방식의 시스템과 재료 변화에 따라 용접 인식 및 능동적인 전류 제어 방식을 적용한 D/C(Direct Current) 용접 제어 방식으로 적용하였다.

⑩ DPA(Digital Pre Assembly)통하여 지그와 용접 GUN간의 진입각도, 간섭/간극, 작업성 등을 검증, 또한 로봇 회전 반경을 고려한 최적의 설치 Lay-Out을 설계하였다.

⑪ 제진강판 용접에 맞는 용접건을 설계 하였다. 용접건 재질은 두랄루민을 이용하였고, 보강 Frame 두께에 최대 강성 확보를 위한 설계를 진행하였다.

⑫ 또한, OLP 지원 및 형상 가공 확인 검증과 지그 건 진입시 부자재 간섭여부 체크를 위해 최적화 반영하여 용접건 3D 설계 및 제작 진행하였다.

㉯ Dash Complement 공정설계 및 설치

- 제진 강판 Dash Compl 라인 시뮬레이션 기준으로 최적화 라인 Lay-out 구성. 용접 Robot 무빙 반경 검토하여 Robot 위치 지그와 1500mm 구간에 구성하였다.

제진적용 Dash Pnl 과 Sub Brkt 부품을 용접 지그에서 연동조건으로 앗세이 진행하였다. Cross Mbr Side 용접시 지그와 건 간섭으로 지그 블록 도피 가공하였고, Dash Pnl ‘H’向 MCP면 2개소 부상 발생하여 심 조절하여 용접성 개선 진행하였으며, 최종적인 440MPa급 제진제 적용 대시 컴플 시제품 제작을 완료하였다.

100 : 대쉬패널

Claims (2)

1. 엔진룸과 실내를 구분하는 차량용 대쉬모듈에 있어서,
   상기 차량용 대쉬모듈은 제진강판으로 이루어지며,
   상기 제진강판은 강판 사이에 접착용 수지와 전도성 고분자 수지가 도포되는 것을 특징으로 하는 제진강판을 이용한 차량용 대쉬모듈.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제진강판은,
   강판 위에 접착용 수지를 도포하는 단계;
   상기 접착용 수지 위에 전도성 고분자 수지를 도포하는 단계;
   상기 전도성 고분자 수지 위에 다시 접착용 수지를 도포하는 단계;
   상기 접착용 수지 위에 다른 강판을 올린 상태에서 가열하고 압연롤러로 가압하는 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 제진강판을 이용한 차량용 대쉬모듈.

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