KR20190081814A - 복합재 도어 인너 패널 - Google Patents

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Abstract

인서트 사출을 통해 리인포스가 도어 인너에 결합되는 복합재 도어 인너 패널이 소개된다. 이 복합재 도어 인너 패널은 관통홀의 내측 가장자리 또는 외측 가장자리에 보강용 버가 돌출 형성되는 리인포스와, 복합소재가 리인포스과 함께 인서트 사출되되, 리인포스의 적어도 일부가 복합소재에 수용되는 도어 인너를 포함할 수 있다.

Description

복합재 도어 인너 패널{COMPOSITE DOOR INNER ASSEMBLY}
본 발명은 복합재 도어 인너 패널에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 복합소재를 이용한 인서트 사출시, 도어 인너과 리인포스 간에 견고한 결합을 구현할 수 있는 복합재 도어 인너 패널에 관한 것이다.
차량의 경량화를 위해, 초고장력강(UHSS)이나 열간 프레스포밍(Hot Press Forming) 공정의 적용 등 스틸의 고강도화를 통한 경량화가 주를 이루나, 획기적인 경량화를 추진하기 위해서는 소재 변경이 불가피하다.
스틸을 대체할 수 있는 경량 소재로는, 알루미늄합금, 마그네슘합금과 같은 비철금속, 그리고 엔지니어링 플라스틱, 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 등과 같은 폴리머 복합소재가 대표적이다. 예를 들어, 경량 소재들은 차량의 바디에 길이방향을 따라 보강재가 인서트된 범퍼빔에 적용되기도 한다. 보강재의 소재로는 기계적 강도가 우수한 장섬유 강화 플라스틱이 사용될 수 있다.
이러한 범퍼빔은 3차원 골격의 프리폼을 제작하고, 이를 바디 성형 시 인서트하여 함께 몰딩하는 방식으로 제작된다. 프리폼은 열가소성 수지가 함침된 탄소섬유 토우(tow)를 뽑아 내면서 이를 지그를 이용하여 해당 3차원 형상으로 감아 제작된다.
종래에는 경량 소재를 복합재 구조 부품에 적용한 기술(국내 등록특허 10-1743458)이 소개되어 있다. 이 종래 기술의 경우, 도어 인너 제작용 부싱이 베이스 플레이트 상에 토우를 감기 위한 복수의 스풀이 레그 형태로 배치된 구조를 갖는다.
종래 기술의 경우, 차량의 외부 충격시, 토우가 외부의 직접적인 힘에 의해 끊어질 수 있다. 아울러, 차량의 외부 충격시, 리벳이 결합된 부위는 리벳에 의한 결합강도가 높으므로 외부 충격으로 인한 손상이 없으나, 리벳이 결합된 부위의 주변에 위치한 복합재는 결합 강도가 상대적으로 낮으므로 외부 충격에 의해 찢어지면서 손상될 수 있다.
이에 차량의 외부 충격을 복합재에 분산하여 전달할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 도어 인너(복합소재) 및 리인포스 간 결합을 통해, 외부 충격을 복합재에 분산하여 전달할 수 있는 복합재 도어 인너 패널을 제공하는 것이다.
아울러, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 복합소재를 이용한 인서트 사출시, 보강용 버가 돌출 형성된 리인포스를 이용하여, 도어 인너과 리인포스 간에 견고한 결합을 구현할 수 있는 복합재 도어 인너 패널을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 복합재 도어 인너 패널은, 관통홀의 내측 가장자리 또는 외측 가장자리에 보강용 버가 돌출 형성되는 리인포스; 및 복합소재가 상기 리인포스과 함께 인서트 사출되되, 상기 리인포스의 적어도 일부가 상기 복합소재에 수용되는 도어 인너를 포함할 수 있다.
이때, 상기 보강용 버에는 상기 관통홀의 중심을 향해 수렴되는 경사 내경면이 형성될 수 있다.
또한, 상기 리인포스는 상기 도어 인너의 힌지부에 결합되는 힌지 리인포스; 상기 도어 인너의 상측 래치부에 결합되는 어퍼 래치 리인포스; 및 상기 도어 인너의 하측 래치부에 결합되는 로어 래치 리인포스를 포함할 수 있다.
또한, 상기 리인포스는 외력을 지지하도록 상기 도어 인너의 아우터 측에 배치될 수 있다.
또한, 상기 리인포스의 가장자리부에는 인서트 사출시, 상기 도어 인너 내 상기 복합소재에 삽입되도록 절곡되는 굽힘부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 리인포스는 상기 도어 인너의 뼈대를 이루는 토우를 덮도록 상기 토우가 배치된 도어 인너의 외면측에 배치될 수 있다.
또한, 상기 리인포스는 스틸 재질로 구성된 스틸 리인포스일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 리인포스를 도어 인너(복합소재)에 인서트 사출하여 결합함으로써, 외부 충격을 리인포스를 통해 전달받아 복합재로 분산할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복합소재를 이용한 인서트 사출시, 보강용 버가 돌출 형성된 리인포스를 이용하여, 도어 인너과 리인포스 간에 견고한 결합을 구현할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재 도어 인너 패널의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재 도어 인너 패널의 리인포스 및 도어 인너 간의 결합 상태를 도시한 상태도이다.
도 3은 본 발명의 변형예에 따른 복합재 도어 인너 패널의 리인포스 및 도어 인너 간의 결합 상태를 도시한 상태도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재 도어 인너 패널의 힌지 리인포스를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재 도어 인너 패널의 어퍼 래치 리인포스를 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재 도어 인너 패널의 로어 래치 리인포스를 도시한 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다.
이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
그리고 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재 도어 인너 패널의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재 도어 인너 패널의 리인포스 및 도어 인너 간의 결합 상태를 도시한 상태도이며, 도 3은 본 발명의 변형예에 따른 복합재 도어 인너 패널의 리인포스 및 도어 인너 간의 결합 상태를 도시한 상태도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 도어 인서트 어셈블리(100)는, 보강용 버(201)가 돌출 형성된 관통홀(210)을 갖는 리인포스(200)과, 적어도 일부가 관통홀(210)의 보강용 버(201)에 걸리도록 인서트 사출되는 도어 인너(300)을 포함할 수 있다.
리인포스(200)는 도어 인너(300)에 가해지는 외력을 분산시키기 위한 보강 브라켓으로, 재질은 금속, 보다 구체적으로는 스틸일 수 있다.
리인포스(200)는 구조적으로 강도 보강이 필요한 도어 인너(300)의 아우터 측에 제공될 수 있다. 예를 들어, 리인포스(200)는 도어 인너(300)의 힌지부 아우터 측에 결합되는 힌지 리인포스(230)와, 도어 인너(300)의 상측 래치부 아우터 측에 결합되는 어퍼 래치 리인포스(240)와, 도어 인너(300)의 하측 래치부 아우터 측에 결합되는 로어 래치 리인포스(250)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 리인포스(200)는 힌지 리인포스(230), 어퍼 래치 리인포스(240) 및 로어 래치 리인포스(250)로 구성되지만, 이 외에도, 리인포스(200)는 강도 보강이 요구되는 도어 인너(300)의 다양한 위치에 설치될 수 있음은 물론이다.
리인포스(200)에는 적어도 하나 이상의 관통홀(210)이 형성될 수 있다. 도 2에서 보듯이, 관통홀(210)의 외측 가장자리에는 보강용 버(201)가 돌출 형성될 수 있다. 여기서, 관통홀(210)의 외측 가장자리는 도 2을 기준으로 관통홀(210)의 상측(도어 인너의 아우터 방향)에 위치한 가장자리로 이해될 수 있다.
도 3에서 보듯이, 본 발명의 변형예로, 관통홀(210)의 내측 가장자리에는 보강용 버(201)가 돌출 형성될 수 있다. 관통홀(210)의 내측 가장자리는 도 3를 기준으로 관통홀(210)의 하측에 위치한 가장자리로 이해될 수 있다.
특히, 보강용 버(201)에는 관통홀(210)의 중심을 향해 수렴되는 경사 내경면(202)이 형성될 수 있다. 경사 내경면(202)은 관통홀(210)의 안쪽으로 점차 기울어지는 경사면을 가지므로, 도어 인너(300)의 인서트 사출 성형시, 리인포스(200) 및 도어 인너(300) 간에 결합력을 향상시킬 수 있다.
한편, 도어 인너(300)는 복합소재가 리인포스(200)과 함께 인서트 사출되어 성형되는 구조로, 전체적으로 차량의 도어 인너를 구성할 수 있다.
보다 자세하게, 도 2에서 보듯이, 도어 인너(300)는 리인포스(200)의 내면측에 복합소재가 인서트 사출되는 메인 사출부(310)와, 메인 사출부(310)와 연속되도록 복합소재가 리인포스(200)의 관통홀(210)의 내측에 인서트 사출되는 홀 사출부(320)와, 리인포스(200)의 외면측에 노출되도록 복합소재가 홀 사출부(320)와 연속되어 인서트 사출되는 서브 사출부(330)로 구성될 수 있다.
이와 같이, 도어 인너(300)이 리인포스(200)의 내면측, 관통홀(210)의 내측 및 리인포스(200)의 외면측에 연속하여 성형되면, 해당 부위에서 복합소재의 두께가 두꺼워지므로, 이 부위에서 도어 인너(300) 및 리인포스(200) 간 결합 강도가 향상될 수 있다.
도 3에서 보듯이, 본 발명의 변형예로, 도어 인너(300)는 리인포스(200)의 내면측에 복합소재가 인서트 사출되는 메인 사출부(310)와, 메인 사출부(310)와 연속되도록 복합소재가 리인포스(200)의 관통홀(210)의 내측에 인서트 사출되는 홀 사출부(320)로 구성될 수 있다.
이하, 본 발명이 적용된 구체적인 실시예에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재 도어 인너 패널의 힌지 리인포스를 도시한 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 리인포스(200)의 힌지 리인포스(230)은, 힌지 어퍼 브라켓 보강부(231)와, 힌지 로어 브라켓 보강부(232)와, 체커 보강부(233)를 포함할 수 있다.
힌지 어퍼 브라켓 보강부(231)는 도어 인너의 상측 힌지부와 결합을 위해, 복수의 관통홀(210)을 제공할 수 있고, 힌지 로어 브라켓 보강부(232)는 도어 인너의 하측 힌지부와 결합을 위해, 복수의 관통홀(210)을 제공할 수 있으며, 체커 보강부(233)는 도어 인너의 체커부(미도시)와 결합을 위해, 장홀(220)과, 장홀(220)을 사이에 두고 이격 형성되는 복수의 관통홀(210)을 제공할 수 있다.
여기서, 장홀(220)은 관통홀(210)보다 더 큰 사이즈의 채널 홈 형태로 제공될 수 있고, 장홀(220)에도 보강용 버(201)가 내면 또는 외면에서 돌출될 수 있다. 그리고 각각의 관통홀(210) 및 장홀(220)에는 도어 인너(300)의 서브 사출부(330)가 인서트 사출되어 성형될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재 도어 인너 패널의 어퍼 래치 리인포스를 도시한 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 리인포스(200)의 어퍼 래치 리인포스(240)는 스트라이커 어셈블리 보강부(241)를 포함할 수 있다.
스트라이커 어셈블리 보강부(241)는 도어 인너의 스트라이커부(미도시)와 결합을 위해, 장홀(220)과, 장홀(220)을 사이에 두고 이격 형성되는 복수의 관통홀(210)을 제공할 수 있다. 각각의 관통홀(210) 및 장홀(220)에는 도어 인너(300)의 서브 사출부(330)가 인서트 사출되어 성형될 수 있다.
이때, 어퍼 래치 리인포스(240)의 가장자리부에는 굽힘부(203)가 형성될 수 있다. 굽힘부(203)는 인서트 사출시, 어퍼 래치 리인포스(240)의 가장자리부가 도어 인너(300) 내 복합소재에 인입되도록 함으로써, 어퍼 래치 리인포스(240)과 도어 인너(300) 간의 결합 강성을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서는, 굽힘부(203)가 어퍼 래치 리인포스(240)의 가장자리부에 형성되는 구성을 설명하였지만, 이에 한정되지는 아니하며, 굽힘부(203)는 어퍼 래치 리인포스(240) 이외에도, 힌지 리인포스(230) 또는 로어 래치 리인포스(250)의 가장자리부에 형성될 수 있음은 물론이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재 도어 인너 패널의 로어 래치 리인포스를 도시한 구성도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 리인포스(200)의 로어 래치 리인포스(250)은 도어 어퍼 트림 보강부(251) 및 도어 로어 트림 보강부(252)를 포함할 수 있다.
도어 어퍼 트림 보강부(251)는 도어 인너의 도어 상측 트림부와 결합을 위해, 복수의 관통홀(210)을 제공할 수 있고, 도어 로어 트림 보강부(252)는 도어 인너의 도어 하측 트림부와 결합을 위해, 복수의 관통홀(210)을 제공할 수 있다. 각각의 관통홀(210)에는 도어 인너(300)의 서브 사출부(330)가 인서트 사출되어 성형될 수 있다.
특히, 로어 래치 리인포스(250)은 도어 인너(300)의 뼈대를 이루는 토우(400)가 배치된 도어 인너(300)의 외면측에 배치될 수 있다. 로어 래치 리인포스(250)은 토우(400)를 덮도록 배치되므로, 토우(400)에 외부 충격이 직접 가해지는 경우, 로어 래치 리인포스(250)에 의해 토우(400)는 외부 충격으로부터 보호될 수 있다.
토우(400)로 만들어진 뼈대는 사출 성형 시 리인포스와 함께 금형 내에 인서트된다. 리인포스는 토우(400)의 차량 충돌 사고 시 외측에 배치되어 직접적인 외력에 의해 토우(400)가 파단되는 것을 방지한다. 도 6의 동그라미에 확대된 도면에서 보듯이, 토우(400)와 리인포스 사이에 사출물이 유입되어 토우(400), 리인포스 및 사출물(도어 인너패널)이 잘 결합될 수 있도록 리인포스에는 토우(400)에 대응하는 오목부가 마련된다.
본 실시예에서는, 로어 래치 리인포스(250)이 토우가 배치된 도어 인너(300)의 외면측에 배치되는 구성을 설명하였지만, 이에 한정되지는 아니하며, 로어 래치 리인포스(250) 이외에도, 힌지 리인포스(230) 및 어퍼 래치 리인포스(240) 또한 토우가 배치된 도어 인너(300)의 외면측에 배치될 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100 :복합재 도어 인너 패널 200 :리인포스
201 :보강용 버 202 :경사 내경면
210 :관통홀 220 :장홀
300 :도어 인너 310 :메인 사출부
320 :홀 사출부 330 :서브 사출부

Claims (5)

  1. 관통홀의 내측 가장자리 또는 외측 가장자리에 보강용 버가 돌출 형성되는 리인포스; 및
    복합소재가 상기 리인포스과 함께 인서트 사출되되, 상기 리인포스의 적어도 일부가 상기 복합소재에 수용되는 도어 인너를 포함하는 복합재 도어 인너 패널.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보강용 버에는,
    상기 관통홀의 중심을 향해 수렴되는 경사 내경면이 형성되는 것을 특징으로 하는 복합재 도어 인너 패널.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 리인포스는,
    외력을 지지하도록 상기 도어 인너의 아우터 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 복합재 도어 인너 패널.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 리인포스의 가장자리부에는,
    인서트 사출시, 상기 도어 인너 내 상기 복합소재에 삽입되도록 절곡되는 굽힘부가 형성되는 것을 특징으로 하는 복합재 도어 인너 패널.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 리인포스는,
    상기 도어 인너의 뼈대를 이루는 토우를 덮도록 상기 토우가 배치된 도어 인너의 외면측에 배치되는 것을 특징으로 하는 복합재 도어 인너 패널.
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