KR20190056183A - 인몰드 성형을 이용한 차량부품 및 그의 제조방법과 경량 컨트롤암 및 그의 제조방법 - Google Patents

인몰드 성형을 이용한 차량부품 및 그의 제조방법과 경량 컨트롤암 및 그의 제조방법 Download PDF

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김권택
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한동주
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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법은 열가소성 섬유강화복합소재를 이용하여 베이스 바디로 형성되는 성형소재를 마련하는 성형소재 형성단계와, 프레스 가압 및 사출이 가능한 인몰드 금형을 이용하여 상기 성형소재에 대한 프레스 가압공정과, 사출소재를 성형소재에 결합시키는 사출 성형공정을 수행하는 인몰드 성형단계와, 상기 인몰드 성형단계를 통해 성형된 성형품을 상기 인몰드 금형으로부터 추출하는 성형품 추출단계를 포함한다.

Description

인몰드 성형을 이용한 차량부품 및 그의 제조방법과 경량 컨트롤암 및 그의 제조방법{VEHICLE PART, CONTROL ARM, AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME USING IN-MONDING FORMING PROCESS}
본 발명은 인몰드 성형을 이용한 차량부품 및 그의 제조방법과 경량 컨트롤암 및 그의 제조방법에 관한 것이고, 보다 구체적으로 프레스공정과 사출성형을 동시에 수행하는 인몰드 성형을 이용하여 경량 컨트롤암을 포함하는 차량부품을 제조하는 방법과 그에 의해 제조된 차량부품에 관한 것이다.
일반적으로, 차량부품은 차량의 안전성 및 내구성을 고려하여 스틸소재로 이루어져 있다.
그러나 스틸소재로 이루어질 경우 차량이 무게가 증가되고, 하이브리드 및 전기차로 구현될 경우, 베터리의 소모에 큰 영향을 미치는 문제점을 지니고 있다.
또한, 차량부품을 제조하는 제조방법에 있어서 프레스 공법과 사출공법이 사용되고 있으나, 공정이 매우 복잡하여 생산성이 저하될 뿐만 아니라, 단계적 공정으로 인해 불량 발생율이 높은 문제점을 지니고 있다.
한편, 차량부품 중에서 종래기술에 따른 컨트롤암은 고장력 스틸로 이루어진다. 또한, 최근에는 차체 경량화 트렌드에 맞추어 알루미늄 계열 금속의 컨트롤암이 개발되고 있는 실정이다. 그러나 금속 재질은 밀도가 상대적으로 높아 자동차의 연비 개선에 비효율적인 문제점을 지니고 있다. 이에 따라 고강도 열경화성 및 열가소성 복합소재를 이용한 제작이 요구된다.
또한, 복합소재를 이용한 구조물을 제조하는 방법으로 사출성형 공법과 프레스 공법이 있으나, 이는 고장력 스틸 컨트롤암과 비교하여 강도가 많이 떨어지는 문제점을 지니고 있다.
또한, 스틸 인서트 사출 및 SMC(Sheet Moulding Compounding) 공법을 이용하고 있으나, 스틸 인서트 사출의 경우 스틸이 사출물에 인서트 되면서 사출물의 내구성이 크게 저하되는 문제점이 있고, 열경화성 재료를 사용하는 SMC의 경우 낮은 성형 자유도와 생산속도 문제로 인해 원가가 상승되는 문제점을 지니고 있다.
본 발명의 일 관점은 경량으로 이루어짐과 동시에 높은 강도 및 경도를 갖는 차량부품 및 컨트롤암을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 관점은 2종 이상의 열가소성 섬유복합소재를 이용하여 베이스 바디와 보강부를 형성시킴에 따라, 2종 이상의 열가소성 섬유복합소재 의 상보적 작용으로 높은 강도와 경도를 유지할 수 있는 차량부품 및 컨트롤암을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 관점은 2종 이상의 열가소성 섬유복합소재를 이용하여 핫프레스 공정과 사출성형공정을 하나의 공정에서 수행함에 따라 생산공정이 단순화되어 생산성이 향상되고, 설계자유도가 증가되는 차량부품 및 컨트롤암 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법은 열가소성 섬유강화복합소재를 이용하여 베이스 바디로 형성되는 성형소재를 마련하는 성형소재 형성단계와, 프레스 가압 및 사출이 가능한 인몰드 금형을 이용하여 상기 성형소재에 대한 프레스 가압공정과, 사출소재를 성형소재에 결합시키는 사출 성형공정을 수행하는 인몰드 성형단계와, 상기 인몰드 성형단계를 통해 성형된 성형품을 상기 인몰드 금형으로부터 추출하는 성형품 추출단계를 포함한다.
또한, 인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법에 있어서, 상기 인몰드 성형단계는 상기 성형소재가 연화되도록 상기 성형소재에 열을 가하는 성형소재 예열단계와, 예열된 상기 성형소재를 프레스로 가압하여 상기 베이스 바디를 형성시키는 상기 프레스 가압단계와, 상기 베이스 바디에 사출소재를 결합시켜 보강부를 형성하는 사출 성형단계를 포함한다.
또한, 인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법에 있어서, 상기 인몰드 성형단계는 예열된 상기 성형소재를 상기 인몰드 금형에 대향되도록 이송시키는 인몰드 금형으로 이송단계를 더 포함한다.
또한, 인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법에 있어서, 상기 인몰드 금형은 서로 대향된 제1 금형과 제2 금형을 포함하고, 상기 제1 금형과 상기 제2 금형에는 선택적으로 사출소재가 유동되는 사출소재 유동홀와, 상기 사출소재 유동홀과 연통되고 상기 베이스 바디에 접하는 사출성형부가 형성되고, 상기 제1 금형과 상기 제2 금형로 상기 성형소재를 가압하여 상기 베이스 바디를 형성시키고, 상기 사출소재 유동홀을 통해 상기 사출소재를 상기 사출성형부에 제공하여 상기 베이스 바디에 보강부를 형성시킨다.
또한, 인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법에 있어서, 상기 열가소성 섬유강화복합소재는 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT: Continuous Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 이를 포함하는 복합소재로 이루어지고, 상기 성형소재 형성단계는 상기 연속섬유 강화 열가소성수지를 적층하는 단계로 이루어질 수 있다.
또한, 인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법에 있어서, 상기 사출소재는 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT: Long Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 단섬유 강화 열가소성 수지(SFT: Short Fiber reinforced Thermoplastic)를 포함하는 복합소재로 이루어질 수 있다.
또한, 인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법에 있어서, 상기 사출소재는 강화 열가소성 플라스틱(GMT: Glass Mat Reingorced Thermoplastics)로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일시예에 따른 인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법에 의해 제조된 차량부품은 베이스 바디를 이루는 프레스 성형 바디부와, 상기 프레스 성형 바디부에 결합된 사출성형 보강부를 포함한다.
또한, 차량부품에 있어서, 상기 사출성형 보강부는 제1 사출성형 보강부와 제2 사출성형 보강부를 포함하고, 상기 제1 사출성형 보강부와 제2 사출성형 보강부는 서로 다른 사출소재로 형성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 경량 컨트롤암은 내부 수용부가 형성되고, 상기 내부 수용부의 외주부에 일측벽부 및 타측벽부가 형성된 컨트롤암 바디와, 상기 컨트롤암 바디의 상기 내부 수용부 결합된 보강부를 포함한다.
또한, 상기 경량 컨트롤암에 있어서, 상기 보강부는 측면지지부와 연결부를 포함하고, 상기 측면지지부는 상기 컨트롤암 바디의 일측벽부와 타측벽부에 각각 결합되고, 상기 일측벽부와 타측벽부를 따라 연장되도록 형성되고, 상기 연결부는 상기 일측벽부 또는 상기 타측벽부에 결합된 측면지지부를 연결한다.
또한, 상기 경량 컨트롤암에 있어서, 상기 보강부는 상기 컨트롤암 바디의 일측벽부와 타측벽부를 각각 지지하고, 서로 연결된 일측벽부 지지부와 타측벽부 지지부를 포함한다.
또한, 상기 경량 컨트롤암에 있어서, 상기 컨트롤암 바디는 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT: Continuous Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 이를 포함하는 복합소재로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 경량 컨트롤암에 있어서, 상기 보강부는 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT: Long Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 단섬유 강화 열가소성 수지(SFT: Short Fiber reinforced Thermoplastic)를 포함하는 복합소재로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 경량 컨트롤암에 있어서, 상기 컨트롤암 바디를 차체 프레임에 장착하기 위해 스틸소재로 이루어진 장착부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 인몰드 성형을 이용한 경량 컨트롤암 제조방법은 열가소성 섬유강화복합소재를 이용하여 컨트롤암 바디로 형성되는 성형소재를 마련하는 컨트롤암 바디 소재 형성단계와, 인몰드 금형을 이용하여 컨트롤암 바디소재에 대한 프레스 가압공정과, 보강부를 형성하는 사출소재를 컨트롤암 바디소재에 형성시키는 컨트롤암 바디 형성 및 보강부 인몰딩 단계와, 상기 컨트롤암 바디 형성 및 보강부 인몰딩 단계를 통해 성형된 경량 컨트롤암을 인몰드 금형으로부터 추출하는 컨트롤암 추출단계를 포함한다.
또한, 인몰드 성형을 이용한 경량 컨트롤암 제조방법에 있어서, 상기 컨트롤암 바디 형성 및 보강부 인몰딩 단계는 상기 컨트롤암 바디 소재가 연화되도록 상기 성 컨트롤암 바디 소재에 열을 가하는 성형소재 예열단계와, 예열된 상기 컨트롤암 바디 소재를 프레스로 가압하여 상기 컨트롤암 바디를 형성시키는 상기 프레스 가압단계와, 상기 컨트롤암 바디에 사출소재를 제공하여 보강부를 형성시키는 사출 성형단계를 포함한다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 의하면 경량으로 이루어짐과 동시에 높은 강도 및 경도를 갖는 차량부품 및 컨트롤암을 얻을 수 있고, 2종 이상의 열가소성 섬유복합소재를 이용하여 베이스 바디와 보강부를 형성시킴에 따라, 상보적으로 기능에 따라 높은 강도와 경도를 유지할 수 있는 있는 차량부품 및 컨트롤암을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 2종 이상의 열가소성 섬유복합소재를 이용하여 핫프레스 공정과 사출성형공정을 하나의 공정에서 수행함에 따라 생산공정이 단순화되어 생산성이 향상되고, 설계자유도가 증가되는 차량부품 및 컨트롤암 제조방법을 얻을 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시한 인몰드 성형단계의 세부단계를 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 3a 내지 도 3d은 도 2에 도시한 인몰드 성형단계의 실제공정에 대한 일실시예를 개략적으로 도시한 세부공정도이다.
도 4는 본 발명에 따른 인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법에 의해 제조된 제1 실시예에 따른 차량부품을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법에 의해 제조된 제2 실시예에 따른 차량부품을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 경량 컨트롤암을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 7은 도 6에 도시한 경량 컨트롤암의 제조방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도시한 바와 같이, 인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법(S1000)은 성형소재 형성단계(S1100), 인몰드 성형단계(S1200) 및 성형품 추출단계(S1300)를 포함한다.
또한, 인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법(S1000)은 2종 이상의 열가소성 섬유복합소재를 이용하여 베이스 바디 및 보강부를 형성시킬 수 있다.
또한, 하나의 열가소성 섬유복합소재를 이용하여 베이스 바디 및 보강부를 형성시킬 수도 있다.
보다 구체적으로, 성형소재 형성단계(S1100)는 베이스 바디로 형성되는 성형재료를 마련하는 단계이다.
그리고 성형재료는 열가소성 섬유강화복합소재가 이용될 수 있고, 이에 대한 일례로서 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT: Continuous Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 이를 포함하는 복합소재로 이루어질 수 있다.
또한, 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT)에 포함된 열가소성 수지는 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT)는 폴리프로필렌 수지와 연속 유리섬유(GF: continuous glass fiber) 또는 연속 카본 섬유(CF: continuous carbon fiber) 등으로 이루어질 수 있다.
그리고 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT)는 적층 결합되어 성형소재로 형성될 수 있다.
다음으로, 인몰드 성형단계(S1200)는 인몰드 금형인 가압 및 사출금형을 이용하여 성형소재에 대한 프레스 가압공정과, 사출소재를 성형소재에 결합시키는 사출 성형공정을 하나의 공정으로 수행하는 단계이다.
또한, 사출소재는 베이스 바디에 강성과 강도를 제공하기 위한 것으로서, 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT: Long Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 단섬유 강화 열가소성 수지(SFT : Short Fiber reinforced Thermoplastic)를 포함하는 복합소재로 이루어질 수 있다.
그리고 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT)에 포함된 열가소성 수지는 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 사출소재는 강화 열가소성 플라스틱(GMT: Glass Mat Reingorced Thermoplastics)로 이루어질 수 있다.
그리고, 성형품 추출단계(S1300)는 인몰드 성형단계(S1200)를 통해 성형된 성형품을 가압 및 사출금형으로부터 추출하는 단계이다.
이하, 도 2를 참조하여 인몰드 성형단계에 대하여 보다 자세히 기술한다.
도 2는 도 1에 도시한 인몰드 성형단계의 세부단계를 개략적으로 도시한 순서도이다.
도시한 바와 같이, 인몰드 성형단계(S1200)는 성형소재 예열단계(S1210), 인몰드 금형으로 이송단계(S1220), 프레스 가압단계(S1230) 및 사출 성형단계(S1240)를 포함한다.
보다 구체적으로, 성형소재 예열단계(S1210)는 프레스 가압을 위해 성형소재를 연화된 상태로 만들기 위해 성형소재에 열을 가하는 단계이다.
다음으로, 인몰드 금형으로 이송단계(S1220)는 예열된 성형소재를 프레스 가압 및 사출이 가능한 인몰드 금형에 대향되도록 이송시키는 단계이다.
그리고 프레스 가압단계(S1230)는 예열된 성형소재를 프레스로 가압하여 성형품의 형상 즉, 베이스 바디를 형성시키는 단계이다.
그리고 사출 성형단계(S1240)는 프레스 가압에 의해 형성된 베이스 바디에 사출소재를 결합시켜 보강부를 형성시키는 단계이다.
또한, 인몰드 성형단계(S1200)는 인몰드 금형인 가압 및 사출금형에 인접하도록 예열부를 위치시킴에 따라, 인몰드 금형으로 이송단계(S1220)를 생략하고, 성형소재 예열단계(S1210) 이후에 바로 프레스 가압단계(S1230)로 진행시킬 수도 있다.
또한, 인몰드 성형단계(S1200)는 인몰드 금형에 예열부를 형성시키고, 예열, 프레스 가압 및 사출성형 단계를 하나의 공정으로 구현할 수도 있다.
도 3a 내지 도 3d은 도 2에 도시한 인몰드 성형단계의 실제공정에 대한 일실시예를 개략적으로 도시한 세부공정도이다.
도시한 바와 같이, 도 3a는 성형소재 예열공정을 도시한 것으로, 성형소재를 예열하기 위해 성형소재(10)를 가열부(110)에 대향되도록 위치시킨다.
다음으로, 도 3b는 베이스 바디로 형성되는 성형소재를 인몰드 금형으로 이송시킨 공정을 도시한 것으로, 가열부(110)에 의해 예열됨에 따라 연화된 성형소재(10)를 프레스 가압 및 사출이 가능한 인몰드 금형(120)에 대향되도록 이송시킨다.
이때 인몰드 금형(120)은 서로 대향된 제1 금형(120a) 및 제2 금형(120b)를 포함하고, 제1 금형(120a) 및 제2 금형(120b)에는 선택적으로 사출소재 유동홀(121)과 사출성형부(122)가 형성된다.
그리고 사출소재 유동홀(121)은 사출성형부(122)에 연통되고, 사출성형부(122)는 베이스 바디에 특정형상의 사출재료를 제공하도록 형성된다.
즉, 사출소재는 사출소재 유동홀(121)을 통해 사출성형부(122)에 제공되고, 제1 금형(120a) 및 제2 금형(120b)은 베이스 바디의 형상에 대응되고, 사출성형부는(122)은 베이스 바디에 결합되어 되고 보강부에 대응되도록 형성된다.
또한, 상기 사출소재 유동홀(121)과 사출성형부(122)는 2종 이상의 사출소재가 공급되도록 복수개가 인몰드 금형에 형성될 수 있다.
다음으로, 도 3c는 프레스 가압공정을 도시한 것으로, 예열된 성형소재(10)를 제1 금형(120a) 및 제2 금형(120b)으로 가압하여 베이스 바디를 형성시킨다.
다음으로, 도 3d는 사출성형공정을 도시한 것으로, 사출소재 유동홀(121)을 통해 사출성형부(122)에 사출소재(20)를 제공하여 베이스 바디(10)에 보강부를 형성시킨다.
또한, 사출소재 유동홀 및 사출성형부는 하나의 세트로 이루어지고, 다른 사출소재가 제공되는 사출소재 유동홀 및 사출성형부 세트가 추가로 형성되어 베이스 바디에 복수의 보강부를 형성시킬 수도 있다.
도 4는 본 발명에 따른 인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법에 의해 제조된 제1 실시예에 따른 차량부품을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도시한 바와 같이, 인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법에 의해 제조된 제1 실시예에 따른 차량부품(1000)은 프레스 성형 바디부(1100)과 사출성형 보강부(1200)를 포함한다.
보다 구체적으로, 프레스 성형 바디부(1100)는 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT: Continuous Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 이를 포함하는 복합소재로 이루어질 수 있다.
그리고 사출성형 보강부(1200)는 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT: Long Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 단섬유 강화 열가소성 수지(SFT : Short Fiber reinforced Thermoplastic)를 포함하는 복합소재로 이루어질 수 있다. 또한, 사출성형 보강부(1200)는 강화 열가소성 플라스틱(GMT: Glass Mat Reingorced Thermoplastics)로 이루어질 수도 있다.
그리고 프레스 성형 바디부(1100)는 인몰드 금형을 통해 상기 성형소재에 대한 프레스 가압에 의해 형성되고, 사출성형 보강부(1200)는 프레스 성형 바디부에 사출소재를 결합시켜 보강부를 형성시키는 사출 성형에 의해 형성된다.
또한, 프레스 가압공정과 사출 성형단계는 프레스 가압 및 사출이 가능한 인몰드 금형에 의해 하나의 공정에서 구현된다.
상기한 바와 같이, 차량부품이 이루어짐에 따라 2종의 재료의 특성에 따라 다양한 형상 및 모양의 차량부품설계가 가능하고, 경량으로 구현됨과 동시에 높은 강도 및 경도가 확보되는 차량부품으로 구현된다.
도 5는 본 발명에 따른 인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법에 의해 제조된 제2 실시예에 따른 차량부품을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도시한 바와 같이, 제2 실시예에 따른 차량부품(2000)은 도 4에 도시한 제2 실시예에 따른 차량부품(1000)과 비교하여 다른 종류의 사출소재에 의해 추가로 성형된 보강부를 더 포함하여 이루어진다.
보다 구체적으로, 제2 실시예에 따른 차량부품(2000)은 베이스 바디부(2100), 제1 사출성형 보강부(2200a) 및 제2 사출성형 보강부(2200b)를 포함한다.
그리고, 제1 사출성형 보강부(2200a)와 제2 사출성형 보강부(2200b)는 서로 다른 사출소재로 형성된다.
예를들어, 제1 사출성형 보강부(2200a)는 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT: Long Fiber reinforced Thermoplastic)로 이루어지고, 제2 사출성형 보강부(2200b)는 강화 열가소성 플라스틱(GMT: Glass Mat Reingorced Thermoplastics)로 이루어질 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 경량 컨트롤암을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 6의 (a)는 경량 컨트롤암의 일측면도이고, 도 6의 (b)는 경량 컨트롤암의 타측면도이다.
도시한 바와 같이, 경량 컨트롤암(3000)은 컨트롤암 바디(3100), 보강부(3200) 및 장착부(3300)를 포함한다.
보다 구체적으로, 컨트롤암(3000)은 차체의 자중을 휠에 전달하며 휠로부터 차체로 전달되는 진동, 충격 등의 하중을 흡수하는 서스펜션 부품으로 고강도와 탄성이 요구된다.
이를 위해 컨트롤암 바디(3100)는 열가소성 섬유강화복합소재로 이루어지고, 이에 대한 일례로서 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT: Continuous Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 이를 포함하는 복합소재로 이루어질 수 있다.
또한, 컨트롤암 바디(3100)는 내부 수용부(3130)가 형성되고 내부 수용부(3130)의 외주부에 일측벽부(3110)와 타측벽부(3120)가 형성된다.
또한 보강부(3200)는 컨트롤암 바디(3100)의 강성과 강도를 추가로 제공하기 위한 것으로서, 장섬유 강화 열가소성수지(LFT: Long Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 단섬유 강화 열가소성 수지(SFT : Short Fiber reinforced Thermoplastic)를 포함하는 소재로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 보강부는 강화 열가소성 플라스틱 (GMT: Glass Mat Reingorced Thermoplastics)로 이루어질 수 있다.
그리고 보강부(3200)는 컨트롤암 바디(3100)의 내부 수용부(3130)에 내재되도록 컨트롤암 바디(3100)에 결합된다.
또한, 보강부(3200)는 일측벽부(3110) 및 타측벽부(3120)을 각각 지지하고 교차되는 형상으로 이루어질 수 있고, 일측벽부(3110) 및 타측벽부(3120)에 면접촉 되면서 사슬형상으로 형성될 수도 있다.
이를 위해 보강부(3200)는 측면지지부(3210) 및 연결부(3220)을 포함한다.
그리고, 측면지지부(3210)은 컨트롤암 바디(3100)의 일측벽부(3110)와 타측벽부(3120)에 각각 결합되고, 일측벽부(3110) 또는 타측벽부(3120)를 따라 연장되도록 형성되고, 연결부(3220)는 일측벽부(3110)와 타측벽부(3120)에 결합된 측면지지부(3210)를 연결한다.
그리고 보강부(3200)는 일측벽부(3110) 및 타측벽부(3120)를 각각 지지하고, 서로 연결된 일측벽부 지지부(3230)과 타측벽부 지지부(3240)을 포함할 수 있다.
결국, 보강부(3200)은 그 모양과 형상에 한정되지 않고 컨트롤암 바디(3100)에 결합되고 강성과 강도를 추가로 제공할 수 있고, 측면지지부(3210), 연결부(3220), 일측벽부 지지부(3230) 및 타측벽부 지지부(3240)에 의해 보다 효과적인 서스펜션 구조로 이루어진다.
다음으로 장착부(3300)는 컨트롤암(3000)을 차체 프레임에 장착하기 위한 것으로서 스틸소재로 이루어질 수 있다.
도 7은 도 6에 도시한 경량 컨트롤암의 제조방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도시한 바와 같이, 경량 컨트롤암의 제조방법(S2000)은 컨트롤암 바디 소재 형성단계(S2100), 컨트롤암 바디 형성 및 보강부 인몰딩 단계(S2200) 및 컨트롤암 추출단계(S2300)를 포함한다.
보다 구체적으로, 컨트롤암 바디소재 형성단계(S2100)는 열가소성 섬유강화복합소재를 이용하여 컨트롤암 바디로 형성되는 성형소재를 마련하는 단계이다. 그리고 컨트롤암 바디소재 형성단계(S2100)는 열가소성 섬유강화복합소재인 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT)가 컨트롤암 바디를 형성하기 위해 적층결합된다.
다음으로 컨트롤암 바디 형성 및 보강부 인몰딩 단계(S2200)는 인몰드 금형인 가압 및 사출금형을 이용하여 컨트롤암 바디소재에 대한 프레스 가압공정과, 보강부를 형성하는 사출소재를 컨트롤암 바디소재에 형성시키는 사출 성형공정을 하나의 공정으로 수행하는 단계이다.
또한, 사출소재는 장섬유 강화 열가소성수지(LFT: Long Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 단섬유 강화 열가소성 수지(SFT : Short Fiber reinforced Thermoplastic)를 포함하는 소재로 이루어질 수 있다.
그리고 사출소재는 장섬유 강화 열가소성수지(LFT)에 포함된 열가소성 수지는 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 사출소재는 강화 열가소성 플라스틱 (GMT: Glass Mat Reingorced Thermoplastics)로 이루어질 수 있다.
그리고, 컨트롤암 바디 형성 및 보강부 인몰딩 단계(S2200)는 컨트롤암 바디소재 예열단계(S2210), 인몰드 금형으로 이송단계(S2220), 프레스 가압단계(S2230) 및 사출 성형단계(S2240)를 포함한다.
보다 구체적으로, 컨트롤암 바디소재 예열단계(S2210)는 프레스 가압을 위해 컨트롤암 바디소재를 연화된 상태로 만들기 위해 컨트롤암 바디 소재에 열을 가하는 단계이다.
다음으로, 인몰드 금형으로 이송단계(S2220)는 예열된 컨트롤암 바디소재 를 프레스 가압 및 사출이 가능한 인몰드 금형에 대향되도록 이송시키는 단계이다.
그리고 프레스 가압단계(S2230)는 예열된 컨트롤암 바디소재를 프레스로 가압하여 컨트롤암 바디로 형성시키는 단계이다.
그리고 사출 성형단계(S2240)는 컨트롤암 바디에 사출소재를 결합시켜 보강부를 형성시키는 단계이다.
다음으로 컨트롤암 추출단계(S2300)는 컨트롤암 바디 형성 및 보강부 인몰딩 단계(S2200)를 통해 성형된 경량 컨트롤암을 가압 및 사출금형으로부터 추출하는 단계이다.
또한, 인몰드 성형단계(S2200)는 가압 및 사출금형에 인접하도록 예열부를 위치시킴에 따라, 인몰드 금형으로 이송단계(S2220)를 생략하고, 성형소재 예열단계(S2210) 이후에 바로 프레스 가압단계(S2230)로 진행시킬 수도 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 성형소재 20: 사출소재
110: 가열부 120b: 제2 금형
120: 인몰드 금형 120a: 제1 금형
121: 사출소재 유동홀 122: 사출성형부
1000: 차량부품 1100: 프레스 성형 바디부
1200: 사출성형 보강부 2000: 차량부품
2100: 베이스 바디부 2200a: 제1 사출성형 보강부
2200b: 제2 사출성형 보강부
3000: 컨트롤암 3100: 컨트롤암 바디
3110: 일측벽부 3120: 타측벽부
3130: 내부 수용부 3200: 보강부
3210: 측면지지부 3220: 연결부
3230: 일측벽부 지지부 3240: 타측벽부 지지부
3300: 장착부

Claims (17)

  1. 열가소성 섬유강화복합소재를 이용하여 베이스 바디로 형성되는 성형소재를 마련하는 성형소재 형성단계;
    프레스 가압 및 사출이 가능한 인몰드 금형을 이용하여 상기 성형소재에 대한 프레스 가압공정과, 사출소재를 성형소재에 결합시키는 사출 성형공정을 수행하는 인몰드 성형단계; 및
    상기 인몰드 성형단계를 통해 성형된 성형품을 상기 인몰드 금형으로부터 추출하는 성형품 추출단계를 포함하는
    인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인몰드 성형단계는
    상기 성형소재가 연화되도록 상기 성형소재에 열을 가하는 성형소재 예열단계;
    예열된 상기 성형소재를 프레스로 가압하여 상기 베이스 바디를 형성시키는 상기 프레스 가압단계; 및
    상기 베이스 바디에 사출소재를 결합시켜 보강부를 형성하는 사출 성형단계를 포함하는
    인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 인몰드 성형단계는
    예열된 상기 성형소재를 상기 인몰드 금형에 대향되도록 이송시키는 인몰드 금형으로 이송단계를 더 포함하는
    인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 인몰드 금형은
    서로 대향된 제1 금형과 제2 금형을 포함하고,
    상기 제1 금형과 상기 제2 금형에는 선택적으로 사출소재가 유동되는 사출소재 유동홀와, 상기 사출소재 유동홀과 연통되고 상기 베이스 바디에 접하는 사출성형부가 형성되고,
    상기 제1 금형과 상기 제2 금형로 상기 성형소재를 가압하여 상기 베이스 바디를 형성시키고, 상기 사출소재 유동홀을 통해 상기 사출소재를 상기 사출성형부에 제공하여 상기 베이스 바디에 보강부를 형성시키는
    인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 열가소성 섬유강화복합소재는 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT: Continuous Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 이를 포함하는 복합소재로 이루어지고,
    상기 성형소재 형성단계는 상기 연속섬유 강화 열가소성수지를 적층하는 단계인
    인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 사출소재는 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT: Long Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 단섬유 강화 열가소성 수지(SFT : Short Fiber reinforced Thermoplastic)를 포함하는 복합소재로 이루어진
    인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 사출소재는 강화 열가소성 플라스틱(GMT: Glass Mat Reingorced Thermoplastics)로 이루어진
    인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 인몰드 성형을 이용한 차량부품 제조방법에 의해 제조된 차량부품으로서,
    베이스 바디를 이루는 프레스 성형 바디부와, 상기 프레스 성형 바디부에 결합된 사출성형 보강부를 포함하는
    차량부품.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 사출성형 보강부는
    제1 사출성형 보강부와 제2 사출성형 보강부를 포함하고,
    상기 제1 사출성형 보강부와 제2 사출성형 보강부는 서로 다른 사출소재로 형성된
    차량부품.
  10. 내부 수용부가 형성되고, 상기 내부 수용부의 외주부에 일측벽부 및 타측벽부가 형성된 컨트롤암 바디; 및
    상기 컨트롤암 바디의 상기 내부 수용부 결합된 보강부를 포함하는
    경량 컨트롤암.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 보강부는
    측면지지부와 연결부를 포함하고,
    상기 측면지지부는 상기 컨트롤암 바디의 일측벽부와 타측벽부에 각각 결합되고, 상기 일측벽부와 타측벽부를 따라 연장되도록 형성되고,
    상기 연결부는 상기 일측벽부와 상기 타측벽부에 결합된 상기 측면지지부를 연결하는
    경량 컨트롤암.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 보강부는
    서로 연결된 일측벽부 지지부와 타측벽부 지지부를 포함하고,
    상기 일측벽부 지지부와 상기 타측벽부 지지부는 각각 상기 컨트롤암 바디의 일측벽부와 타측벽부를 각각 지지하는
    경량 컨트롤암.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 컨트롤암 바디는 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT: Continuous Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 연속섬유 강화 열가소성수지(CFT)를 포함하는 복합소재로 이루어진
    경량 컨트롤암.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 보강부는 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT: Long Fiber reinforced Thermoplastic) 또는 단섬유 강화 열가소성 수지(SFT : Short Fiber reinforced Thermoplastic)를 포함하는 복합소재로 이루어진
    경량 컨트롤암.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 컨트롤암 바디를 차체 프레임에 장착하기 위해 스틸소재로 이루어진 장착부를 더 포함하는
    경량 컨트롤암.
  16. 열가소성 섬유강화복합소재를 이용하여 컨트롤암 바디로 형성되는 성형소재를 마련하는 컨트롤암 바디 소재 형성단계;
    인몰드 금형을 이용하여 컨트롤암 바디소재에 대한 프레스 가압공정과, 보강부를 형성하는 사출소재를 컨트롤암 바디소재에 형성시키는 컨트롤암 바디 형성 및 보강부 인몰딩 단계; 및
    상기 컨트롤암 바디 형성 및 보강부 인몰딩 단계를 통해 성형된 경량 컨트롤암을 인몰드 금형으로부터 추출하는 컨트롤암 추출단계를 포함하는
    인몰드 성형을 이용한 경량 컨트롤암 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 컨트롤암 바디 형성 및 보강부 인몰딩 단계는
    상기 컨트롤암 바디 소재가 연화되도록 상기 성 컨트롤암 바디 소재에 열을 가하는 성형소재 예열단계;
    예열된 상기 컨트롤암 바디 소재를 프레스로 가압하여 상기 컨트롤암 바디를 형성시키는 상기 프레스 가압단계; 및
    상기 컨트롤암 바디에 사출소재를 제공하여 보강부를 형성시키는 사출 성형단계를 포함하는
    인몰드 성형을 이용한 경량 컨트롤암 제조방법.
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