KR20200093118A - 경량화된 일체형 윈도채널조립체 - Google Patents

Abstract

경량화된 일체형 윈도채널조립체가 개시된다. 본 발명에 따른 경량화된 일체형 윈도채널조립체는, 차량의 도어패널에 구비되어 윈도글라스의 상하작동을 안내하는 윈도채널; 윈도채널의 상단부에서 도어패널과의 결합을 매개하는 상부브라켓; 및 윈도채널의 하단부에서 도어패널과의 결합을 매개하는 하부브라켓을 포함하여 일체로 사출성형되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 레일구조로 길이를 갖는 윈도채널, 상부브라켓 및 하부브라켓이 종래 3개의 부품으로 각각 분할구성되어 용접을 통해 상호 체결되던 것과 달리 합성수지 등을 소재로 한 사출성형법에 의해 일체로 윈도채널조립체를 형성함에 따라 제조과정에서의 형상오차가 최소화되고, 열변형의 문제 등을 초래하지 않는 소정의 결합수단을 통해 도어패널에 윈도채널조립체를 체결함에 따라 조립오차 또한, 최소화됨으로 인해 윈도글라스의 반복적 상하작동이 원활하고 일정하며 내구성있게 이루어짐은 물론, 작동불량이나 소음 발생 등이 근본적으로 저감되는 효과가 있다. 또한, 덜어내기 구성과 단순한 구조의 구현 및 사출성형공법의 연계 등을 통해 윈도채널조립체의 경량화와 공정의 효율화가 모두 도모될 수 있는 효과가 있다.

Description

경량화된 일체형 윈도채널조립체{LIGHTWEIGHT INTEGRAL WINDOW CHANNEL ASSEMBLY}

본 발명은 경량화된 일체형 윈도채널조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 차량 윈도글라스의 상하작동을 안내하는 윈도채널이 차량의 도어패널에 고정되도록 하는 윈도채널조립체에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 탑승자의 승·하차를 위해 개폐작동을 하는 도어가 차체에 힌지결합되고, 차량 도어의 내부에는 모터의 정·역회전 구동력을 이용하는 파워 윈도우 레귤레이터(POWER WINDOW REGULATOR)가 장착되어 윈도글라스를 승·하강시키게 된다.

이때, 윈도글라스(1)의 상하작동은, 도 5에 도시된 바와 같이, 차량 도어의 내측에 윈도글라스(1)의 전후 가장자리를 감싸도록 구비된 전후방 도어채널(2,3)에 의해 가이드 내지 안내됨으로써 정확한 작동이 이루어지게 된다.

이러한 도어채널(2,3)은, 도시된 바와 같이 상하 브라켓(3a,3b)과 각각 결합된 상태로 도어패널(4) 상에 견고히 체결되어 윈도글라스(1)의 상하이동을 안내하게 된다.

위와 같은 종래의 도어채널(3)과 이에 결합되어 도어패널(4)에 대한 체결을 매개하는 상하 브라켓(3a,3b)은, 3개의 금속재 부품으로 이루어져 모두 용접에 의해 하나의 채널조립체를 이룬 후, 다시 금속재인 도어패널(4)의 장착위치에 대하여 각각 상하 브라켓(3a,3b)을 직접 용접하거나 웰드너트(3c)를 매개로 용접하여 채널조립체를 도어패널(4)에 견고히 부착 내지 체결하게 된다.

그러나 이러한 종래 금속재 채널조립체의 형성과 도어패널(4)에 대한 체결방법은, 고온의 용접열을 동반하는 복수회의 반복적 용접을 통해 이루어지는 것이어서 도어채널(3)이 열변형되어 비틀어지는 것은 물론, 채널조립체 자체의 형상오차가 커지는 문제가 있었고, 또한, 도어패널(4)과 상하 브라켓(3a,3b) 간의 용접이 동시에 이루어지는 것이 아니라 작업자 등에 의해 순차로 이루어짐에 따라 도어채널(3)의 조립위치가 미세하게 틀어지는 문제가 있었다.

이러한 문제들은 윈도글라스의 상하작동시 도어채널(3)과의 접촉저항을 증대시켜 작동불량이나 소음 등의 근본원인이 되고, 나아가 파워 윈도우 레귤레이터 등의 부품에 과부하를 가하여 작동 내구성을 현저히 저하시키는 것이어서 이를 해소 하는 한편, 최근 이슈의 중심이 되고 있는 경량화와 공정의 효율화를 모두 도모할 수 있는 연구개발이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은, 종래 3개의 분할부품으로 구성되어 도어패널 상에 체결되던 채널조립체를 단일한 하나의 부품으로 형성하여 제조과정에서의 형상오차를 최소화하고, 도어패널에 대한 채널조립체의 체결시 조립오차 또한, 최소화하는 한편, 채널조립체의 경량화와 공정의 효율화를 모두 도모할 수 있는 경량화된 일체형 윈도채널조립체를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 차량의 도어패널에 구비되어 윈도글라스의 상하작동을 안내하는 윈도채널; 윈도채널의 상단부에서 도어패널과의 결합을 매개하는 상부브라켓; 및 윈도채널의 하단부에서 도어패널과의 결합을 매개하는 하부브라켓을 포함하여 일체로 사출성형되는 것을 특징으로 하는 경량화된 일체형 윈도채널조립체에 의해 달성될 수 있다.

윈도채널은, 윈도글라스의 가장자리를 감싸며 윈도글라스의 상하작동방향을 따라 길게 형성된 가이드레일; 가이드레일의 내측과 윈도글라스 사이에 개재되는 웨더스트립; 가이드레일의 중앙부에서 길이방향을 따라 길게 형성된 살빼기장공; 및 가이드레일의 양단부에서 이격배치되며 관통형성되어 웨더스트립의 유동을 억제하는 다수의 밀림방지공을 포함할 수 있다.

상부브라켓은, 소정의 결합수단에 의해 사이드미러 주변의 도어패널에 부착되는 상판; 상판의 양측 표면 중 어느 한 면에서 돌출형성되는 격자형 보강살; 및 상판에 2개 이상이 관통형성되어 도어패널에 형성된 조립유도보스에 끼워지며 상판의 조립위치를 안내하게 되는 조립유도공을 포함할 수 있다.

웨더스트립은, 밀림방지공에 대응하는 위치에서 각각 돌출형성되어 밀림방지공에 끼워지는 돌기체가 구비될 수 있다.

웨더스트립은, 실리콘, 고무, 폴리우레탄, 발포 PP, 발포 PS, 발포 PU 및 발포 PVC 중 적어도 어느 하나를 포함한 소재로 개별제작되어 가이드레일의 내측 공간에 끼움결합되거나, 1차 사출성형된 윈도체널조립체에 대하여 소재를 이중사출하여 가이드레일과 일체화될 수 있다.

상기 목적은, 차량의 도어를 구성하도록 사출성형되는 도어패널; 도어패널의 창틀부에 대한 보강을 위해 금형 내에 인서트되어 일부매립 상태로 창틀부와 일체화되는 금속재 보강프레임; 및 윈도글라스의 상하작동을 안내하는 윈도채널과, 윈도채널의 상단부에서 도어패널 및 보강프레임과의 결합을 매개하는 상부브라켓과, 윈도채널의 하단부에서 도어패널과의 결합을 매개하는 하부브라켓을 포함하여 일체로 사출성형되는 윈도채널조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량화된 차량도어용 하이브리드패널에 의해 달성될 수 있다.

하이브리드패널은, 도어패널의 사출시 보강프레임에 형성된 다수의 리브홀을 통해 보강프레임의 비매립면 쪽으로 유동하며 돌출된 형태로 사출형성되어 창틀부를 추가보강하는 보강리브를 더 포함하고, 보강리브는, 보강프레임을 따라 소정간격으로 이격형성된 직사각형의 리브홀에 의해 격벽형태의 판상으로 돌출되며 창틀부와 일체를 이룰 수 있다.

본 발명에 의하면, 레일구조로 길이를 갖는 윈도채널, 상부브라켓 및 하부브라켓이 종래 3개의 부품으로 각각 분할구성되어 용접을 통해 상호 체결되던 것과 달리 합성수지 등을 소재로 한 사출성형법에 의해 일체로 윈도채널조립체를 형성함에 따라 제조과정에서의 형상오차가 최소화되고, 열변형의 문제 등을 초래하지 않는 소정의 결합수단을 통해 도어패널에 윈도채널조립체를 체결함에 따라 조립오차 또한, 최소화됨으로 인해 윈도글라스의 반복적 상하작동이 원활하고 일정하며 내구성있게 이루어짐은 물론, 작동불량이나 소음 발생 등이 근본적으로 저감되는 효과가 있다. 또한, 덜어내기 구성과 단순한 구조의 구현 및 사출성형공법의 연계 등을 통해 윈도채널조립체의 경량화와 공정의 효율화가 모두 도모될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 경량화된 일체형 윈도채널조립체의 정면도와 도어패널에 장착된 상태의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 경량화된 일체형 윈도채널조립체의 일방향과 타방향에서 각각 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 경량화된 일체형 윈도채널조립체의 사출성형과정을 도 2의 A-A' 절단면에 따른 단면에 기초하여 단계별로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 경량화된 차량 도어용 하이브리드패널의 사시도와 부분확대도이다.
도 5는 종래 채널조립체의 사시도와 장착상태를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 경량화된 일체형 윈도채널조립체의 정면도와 도어패널에 장착된 상태의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 경량화된 일체형 윈도채널조립체의 일방향과 타방향에서 각각 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 경량화된 일체형 윈도채널조립체의 사출성형과정을 도 2의 A-A' 절단면에 따른 단면에 기초하여 단계별로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 경량화된 차량 도어용 하이브리드패널의 사시도와 부분확대도이고, 도 5는 종래 채널조립체의 사시도와 장착상태를 도시한 도면이다.

발명의 설명 및 청구범위 등에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 좌우(옆쪽 또는 측방), 전(정,앞쪽), 후(배,뒤쪽) 등은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 및 구성간의 상대적 위치를 기준으로 정한 것으로, 이하에서 설명되는 각 방향은 이와 다르게 특별히 한정하는 경우를 제외하고, 이에 기초한 것이다.

본 발명에 따른 경량화된 일체형 윈도채널조립체(100)는, 제조과정에서의 형상오차와 도어패널(210)에 대한 체결과정에서의 조립오차를 최소화하여 윈도글라스(WG)의 반복적 상하작동을 내구성있게 안정적으로 안내하고, 작동불량이나 소음 발생 등을 근본적으로 저감하는 한편, 조립체 자체의 경량화와 공정의 효율화가 함께 도모되도록 하기 위해 안출된 발명이다.

위와 같은 기능 내지 작용을 구체적으로 구현하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 경량화된 일체형 윈도채널조립체(100)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 윈도채널(110), 상부브라켓(120) 및 하부브라켓(130) 등을 포함하여 일체로 사출성형될 수 있다.

이때, 사출성형되는 윈도채널조립체(100)는, 고강도, 내약품성, 내스크래치성, 내열성, 내진성 및 성형성 등을 두루 고려하고, 수축에 따른 변형을 저감시켜 정확한 규격의 제품으로 제작될 수 있도록 하기 위해, PC(Polycarbonate), ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene), PP(Polypropylene), PE(Polyethylene), PS(Polystyrene) 등의 합성수지 중 적어도 어느 하나를 포함한 수지를 소재로 하여 사출성형될 수 있다.

여기서 PC(Polycarbonate) 계열의 수지는, 비결정성의 열가소성 수지로서, 기계적 강도가 높고 내열성과 절연성이 뛰어나고, 열가소성 수지 중 가장 충격에 강하며, 수분이나 온도변화에 안정적인 물리특성이 있는 엔지니어링 플라스틱이다.

ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene) 계열의 수지는, 가공성 내지 성형성, 내충격성, 내열성, 내약품성 및 착색과 같은 2차 가공성이 우수하고, 다른 수지와의 상용성(相溶性)이 좋아 PC(폴리카보네이트) 등과의 혼합 사용될 수 있으며, 이를 통해 합성수지 특유의 결점이 보완될 수 있다.

PP(Polypropylene) 계열의 수지는, 내약품성, 치수 안정성, 내열성, 절연성, 내마모성 등 뛰어나고 절곡에 대한 피로도가 작은 엔지니어링 플라스틱으로, 역시 다른 수지와 혼합 사용되어 합성수지 간 결점을 보완하는데 사용될 수 있다.

PE(Polyethylene) 계열의 수지는, 물과 수증기에 대한 차단성, 열접착력, 내한성이 우수하고, 급격한 온도변화에도 점도에 큰 변화가 없어 가공이나 성형이 용이한 물리특성이 있는 엔지니어링 플라스틱이다.

상술한 바와 같은 수지들의 조합으로 이루어진 윈도채널조립체(100)는, 각각의 수지가 갖는 특유의 물성이 상호 보완적으로 적용됨에 따라 용도에 부합하는 필요한 물성을 갖게 되고, 사출성형과정의 급속 가열 및 급속 냉각을 통해 별도의 도장처리 없이도 깔끔한 외관과 정확한 설계규격의 제품으로 사출될 수 있게 된다.

그리고 윈도채널조립체(100)는, SMC(Sheet Molding Compound)를 소재로 열압착성형되어 이루어질 수 있는데, SMC는 근래 자동차에 적용 가능성이 가장 큰 경량소재로서, 서로 마주하는 캐리어필름 사이에 합성수지, 섬유강화제, 유리섬유나 유리버블과 같은 충진제를 첨가하여 이루어진 시트형상의 섬유강화 복합재료이다.

본 발명에서는 윈도채널조립체(100) 제작용 열압착 프레스 금형에 시트형상의 SMC를 투입하여 가열 압착함으로써 윈도채널조립체(100)를 일체로 제작할 수 있게 되는데, 우수한 성형성으로 인해 급격한 형상변화가 가능하고, 고강도, 경량성 및 높은 생산성을 모두 도모할 수 있는 장점이 있다.

위와 같은 소재와 제조공법에 따라 성형된 본 발명에 따른 윈도채널조립체(100)는, 설명의 편의상 도 1 내지 도 3에서 도어패널(210)의 전방에만 구비되는 것으로 도시하였지만, 후방에도 유사한 구조의 윈도채널조립체(100)가 구비되어 윈도글라스(WG)의 전후 가장자리를 지지하며 상하작동을 각각 안내하게 된다.

이하에서는 상술한 각 구성들에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 윈도채널(110)은, 차량 도어패널(210)에 구비되어 윈도글라스(WG)의 상하작동을 일정하게 안내하는 막대형상의 구성요소로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 가이드레일(112), 살빼기장공(116), 밀림방지공(118) 및 웨더스트립(114) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

가이드레일(112)은, 윈도글라스(WG)의 상하작동 범위로만 윈도글라스(WG)가 일정하게 슬라이딩되도록 규제하며 안내하는 막대형상의 구성요소로서, 윈도글라스(WG)의 가장자리를 감싸도록 내부에 가이드공간(112a)이 형성된 'ㄷ'자형 단면으로 이루어져 윈도글라스(WG)의 상하작동방향을 따라 길게 형성될 수 있다.

이때, 가이드레일(112)의 길이는, 도어패널(210)에 설치되는 위치(전방 또는 후방), 윈도글라스(WG)의 작동범위와 크기 등에 따라 달라질 수 있고, 가이드공간(112a)의 폭은 윈도글라스(WG)의 두께와 후술할 웨더스트립(114)의 두께 등에 따라 가변될 수 있음은 물론이다.

살빼기장공(116)은, 막대형상의 가이드레일(112)을 경량화하기 위해 가이드레일(112)에 관통형성된 구멍형상의 구성요소로서, 가이드레일(112)의 중앙부에서 그 길이방향을 따라 길게 관통형성된 구조로 이루어지게 된다.

이러한 살빼기장공(116)은, 단면이 'ㄷ'자인 가이드레일(112)에 요구되는 강성을 고려하여 가이드레일(112)의 서로 다른 3면 중 적어도 어느 한 면을 따라 하나 이상이 형성될 수 있다.

이때, 살빼기장공(116)을 가이드레일(112)의 중앙부에 형성한 이유는, 윈도글라스(WG)의 상하방향 슬라이딩시 작동하중이 집중되는 가이드레일(112)의 양단부에 대한 구조적인 강성을 확보하면서도 경량화할 수 있는 최적의 위치이기 때문이다.

밀림방지공(118)은, 가이드공간(112a)에 위치하게 되는 후술할 웨더스트립(114)이 윈도글라스(WG)의 작동에 따라 함께 유동하게 되는 것을 억제하고, 가이드레일(112) 양단부에 대한 구조적인 강성확보와 경량화를 동시에 도모하기 위해 마련된 구성요소이다.

이러한 밀림방지공(118)은, 가이드레일(112)의 양단부에서 각각 다수 개가 이격배치되며 관통형성되어 가이드레일(112)과 웨더스트립(114) 간의 밀착력을 보다 증대하게 된다.

여기서 다수 개의 밀림방지공(118)을 가이드레일(112)의 중앙부가 아닌 양단부에 각각 형성한 이유는, 윈도글라스(WG)의 상하방향 슬라이딩시 작동의 시점과 종점이 되어 작동하중이 집중하게 되는 가이드레일(112)의 양단부에서 윈도글라스(WG)와 웨더스트립(114) 간의 마찰저항이 중앙부보다 크게 발생하기 때문에 이를 보완하기 위함이다.

웨더스트립(114)은, 가이드공간(112a) 내측에 위치하게 되는 윈도글라스(WG)와 가이드레일(112) 사이로 수분이나 먼지 등과 같은 이물질이 각종 장치가 탑재된 차량 도어의 내부로 유입되는 것을 방지하는 구성요소이다.

이러한 웨더스트립(114)은, 윈도글라스(WG)의 상하작동에 따라 탄성변형되고 탄성복원되는 탄성소재로 제작되어 가이드레일(112)의 내측과 윈도글라스(WG) 사이에 개재되도록 배치될 수 있다.

그리고 상술한 밀림방지공(118)에 대응하는 위치의 웨더스트립(114) 양단부에는 밀림방지공(118)에 끼워지도록 각각 돌출형성된 돌기체(114a)가 구비될 수 있으며, 웨더스트립(114) 내부에는 웨더스트립(114)의 형태 유지 및 변형을 가능하게 하는 가요성의 금속와이어 또는 금속 판재가 심재로서 구비될 수 있다.

탄성소재로 제작되는 웨더스트립(114)은, 실리콘, 고무, 폴리우레탄, 발포 PP, 발포 PS, 발포 PU 및 발포 PVC 중 적어도 어느 하나를 포함한 소재로 개별제작된 후 가이드레일(112)의 내측 공간에 끼움결합되어 고정될 수 있다.

반면에 탄성소재로 제작되는 웨더스트립(114)은, 1차 사출성형된 윈도채널조립체(100)에 대하여 상술한 바와 같은 소재를 이중사출하여 가이드레일(112)과 일체화시키는 방식으로 별도의 추가적 부착공정 없이 제작될 수 있다.

이때, 이중사출되는 웨더스트립(114)은 각각 살빼기장공(116)과 밀림방지공(118)에 끼워지는 형태로 성형될 수 있고, 이 경우 더욱 견고한 결합력으로 가이드레일(112)과 결합을 이루며 일체화될 수 있게 된다.

이렇게 웨더스트립(114)이 윈도채널조립체(100)를 위한 단일한 금형시스템을 통해 이중사출방식에 의해 가이드공간(112a) 내 정확한 위치에 견고하게 고정되며 비탄성에 가까운 이종소재인 가이드레일(112)과 함께 일체화됨에 따라 제조상 설계 오차가 최소화된 고품질의 조립체 생산이 가능해지고, 조립체 자체의 제조비용은 물론, 제조시간의 단축이 일거에 도모될 수 있게 된다.

상부브라켓(120)은, 윈도채널(110)의 상단부에서 도어패널(210)과 윈도채널(110) 간의 결합을 매개하기 위해 윈도채널(110)의 상단부에 일체화되는 판상의 구성요소로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상판(122), 보강살(124) 및 조립유도공(126) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

상판(122)은, 일단부가 윈도채널(110)과 일체화되고 타단부가 소정의 결합수단에 의해 사이드미러 주변의 도어패널(210)에 부착되는 구성요소이다.

여기서 소정의 결합수단이란, 종래의 용접과 같이 고온의 용접열을 주변으로 전달하여 부품의 열변형 등을 초래하던 방식이 아니라 상판(122)의 체결공(128)과 도어패널(210)을 관통하며 양측을 체결하는 나사결합방식일 수 있고, 또는 상판(122)과 도어패널(210) 중 어느 일측에 형성된 다수의 체결공(128)에 대하여 다른 일측에서 형성된 보스가 끼워진 후 보스 단부를 열융착시켜 양측을 결합시키는 방식일 수 있다.

보강살(124)은, 합성수지를 소재로 형성된 상판(122)의 강성을 구조적인 측면에서 보강하기 위해 상판(122)의 사출성형과 함께 형성되는 구성요소로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상판(122)의 양측 표면 중 어느 한 면에서 격자형태로 돌출형성되어 이루어질 수 있다.

이러한 보강살(124)은, 상판(122)의 면적크기, 두께 및 형상, 소재로 사용되는 합성수지의 특성, 요구되는 강성 등을 고려하여 격자의 크기, 돌출정도, 두께, 폭 등을 다양하게 변경하며 상판(122)의 양측 표면 또는 어느 일표면에 형성하게 된다.

조립유도공(126)은, 도어패널(210)에 고정되는 상판(122)이 정확한 조립위치에서 도어패널(210)과 결합되도록 안내하는 구멍형태의 구성요소로서, 상판(122)에 2개 이상이 관통형성되어 이루어질 수 있다.

이러한 조립유도공(126)은, 도어패널(210)에 형성된 조립유도보스(214)에 끼워지면서 상판(122)의 정확한 조립위치를 안내함에 따라 작업자는 상술한 소정의 결합수단을 통해 상판(122)을 도어패널(210)에 정확하고 견고하게 고정할 수 있게 되며, 이로 인해 작업자의 편의성과 효율성은 물론, 조립 오차의 최소화가 이루어질 수 있게 된다.

하부브라켓(130)은, 윈도채널(110)의 하단부에서 도어패널(210)과 윈도채널(110) 간의 결합을 매개하기 위해 윈도채널(110)의 하단부에 일체화되는 판상의 구성요소로서, 상술한 상부브라켓(120)과 유사한 구조로 형성될 수 있다.

즉, 하부브라켓(130)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상술한 상부브라켓(120)과 그 크기나 형상에서 다소 차이가 있지만, 상부브라켓(120)과 유사하게 하판(132), 보강살(134), 체결공(138) 및 조립유도공(136) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 하부브라켓(130)의 구성들은 상술한 상부브라켓(120)의 구성에 대응하는 구조와 기능을 수행하게 되므로, 이에 대한 구체적인 설명은 상술한 상부브라켓(120)의 내용으로 대체하기로 한다.

이상에서 살펴본 윈도채널조립체(100)의 사출성형 및 이과 함께 이중사출방식으로 제작되는 웨더스트립(114)의 제조과정은, 이하에서 도 3을 참조하여 간략하게 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 윈도채널조립체(100)를 일체로 사출성형하기 위해 윈도채널조립체(100)의 전체적인 형상에 대응하는 캐비티가 각각 분리형성된 상형(10)과 하형(20)의 금형을 제작 준비한다.

이때, 상형(10)과 하형(20) 중 어느 한쪽에는 제1 슬라이드코어(30)가 구비되어 언더컷 부분에 해당하는 가이드레일(112) 또는 가이드공간(112a)을 성형할 수 있다.

다음으로, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 상형(10) 및 하형(20)과 언더컷인 가이드레일(112)의 사출성형을 위한 제1 슬라이드코어(30)가 서로 맞물리도록 형폐한다.

그리고 상형(10), 하형(20) 및 제1 슬라이드코어(30)에 의해 형성된 제1 캐비티(C1) 내로 상술한 바와 같은 PC, ABS 및 PBT 수지 중 적어도 어느 하나를 포함한 용융 수지 등을 제1 노즐(50)을 통해 사출하여 웨더스트립(114)이 제외된 윈도채널조립체(100)를 1차적으로 성형하게 된다.

다음으로, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 1차 성형물인 윈도채널조립체(100)를 금형에서 취출하지 않은 상태로 탄성소재인 웨더스트립(114)을 이중사출하기 위해 제1 슬라이드코어(30)를 제2 슬라이드코어(40)로 교체하게 된다.

이때, 상형(10) 및 하형(20)과 함께 형폐된 상태의 제2 슬라이드코어(40)와 1차 성형된 가이드레일(112)이 구성하게 되는 제2 캐비티(C2)는 웨더스트립(114)의 형상에 대응하게 된다.

다음으로, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 상형(10), 하형(20) 및 제2 슬라이드코어(40)에 의해 형성된 캐비티 내로 상술한 바와 같은 실리콘, 고무, 폴리우레탄, 발포 PP, 발포 PS, 발포 PU 및 발포 PVC 중 적어도 어느 하나를 포함한 용융 수지 등을 제2 노즐(60)을 통해 사출하여 웨더스트립(114)을 가이드레일(112)에 일체화시키게 된다.

마지막으로, 웨더스트립(114)이 가이드레일(112)에 대하여 이중사출되어 일체화되면, 보압 및 냉각 등의 과정을 거친 후, 상형(10) 또는 하형(20)을 이동(형개)시켜 완성된 본 발명에 따른 경량화된 일체형 윈도채널조립체(100)를 취출하게 된다.

위와 같은 하나의 단일한 금형시스템 하에서 일련의 사출공정을 통해 완성된 본 발명에 따른 윈도채널조립체(100)는, 종래 3개의 분할된 금속부품 형태로 용접을 통해 일체화되던 조립체에 비해 제조과정에서의 형상오차는 물론, 도어패널(210)에 대한 체결과정에서의 조립오차를 구조적으로 최소화함에 따라 윈도글라스(WG)의 반복적 상하작동을 내구성있게 안정적으로 안내할 수 있게 되고, 작동불량이나 소음 발생 등을 근본적으로 저감시키는 효과를 발휘하게 된다.

한편, 상술한 바와 같은 경량화된 일체형 윈도채널조립체(100)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 도어패널(210) 및 보강프레임(220) 등과 결합되어 본 발명의 실시예에 따른 경량화된 차량 도어용 하이브리드패널(200)을 구성할 수 있다.

여기서 도어패널(210)은, 차량용 도어의 일부를 구성하기 위해 다양한 형상으로 사출성형되는 구성요소로서, 형상구현과 제작이 용이하고, 생산성이 우수하고, 경량화 및 다양한 기능성의 부여와 고급스러운 질감 구현 등이 용이한 합성수지를 소재로 하여 사출성형 방식에 의해 제작될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 도어패널(210)은, 필요에 따라 상술한 바와 같은 PC, ABS, PP, PE(Polyethylene), PS(Polystyrene) 등의 합성수지 중 적어도 어느 하나를 포함한 수지를 소재로 하여 사출성형되거나 또는 경량화를 위해 탄소 단섬유(대략 수mm 내외)와 용융 수지를 소정의 금형 내로 함께 사출하여 형성될 수 있다.

이때, 도어패널(210)의 두께는 용도나 구조적 형상에 따라 다양하게 변형될 수 있지만, 자동차의 경량화와 요구되는 강성의 확보를 위해 대략 2T 내지 5T(바람직하게는 3T)가 되도록 형성하게 된다.

보강프레임(220)은, 상술한 도어패널(210)의 일영역에 대한 부분적인 보강 내지 강화가 1차적으로 이루어지게 하고, 후술할 보강리브(230)(130)의 사출형성을 매개하는 금속재의 판상형 구성요소로서, 도어패널(210)의 내측에 완전히 매립되는 것이 아니라 도어패널(210)에 대하여 일측의 매립면이 접합 또는 부착 결합됨으로써 도어패널(210)(구체적으로 창틀부(212))과 일체화될 수 있다.

여기서 창틀부(212)에 대한 보강프레임(220)의 일부매립형 일체화는, 로케이터 등에 의해 지지 고정되지 않고 보강프레임(220)의 타측 비매립면(220a)이 금형 내에 면대면으로 안착된 상태에서 금형의 합형 후 도어패널(210)의 형상에 대응하는 캐비티에 합성수지를 사출함으로써 이루어지게 된다.

이러한 보강프레임(220)의 일부매립 구조로 인해 본 발명의 실시예에 따른 차량 도어용 하이브리드패널(200)은, 보강재의 인서트에도 불구하고 경량화와 두께의 슬림화가 가능해져 디자인적 자유도가 증대되는 한편, 도어패널(210)의 강성증대 및 부속 장치의 견고한 장착 등이 가능하게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 보강프레임(220)은, 일례로서 도 4에 도시된 바와 같이, 차량용 도어패널(210) 중 취약부인 창틀부(212)를 보강 내지 강화하기 위해 이에 대응하는 형상의 금속 판재로 제작하게 된다.

이때, 보강프레임(220)의 중앙부에는 도어패널(210)의 사출성형시 후술할 다수의 보강리브(230)가 함께 형성되도록 매개하는 다수의 리브홀(222)이 프레스장치 등에 의해 소정 간격마다 관통형성된다.

이렇게 다수의 지점에서 형성된 리브홀(222)을 매개로 돌출된 형태로 사출성형되는 보강리브(230)로 인해, 보강프레임(220)과 도어패널(210) 간은 견고하게 결합될 수 있다.

리브홀(222)의 개수와 이격배치는 보강프레임(220)의 형상이나 구조 및 크기, 도어패널(210)에 대하여 요구되는 결합력의 정도 등을 고려하여 적절하게 증감될 수 있음은 물론이다.

이러한 리브홀(222)은 도 3의 (a)에 도시된 확대부분과 같이 단순히 직사각형의 형태로 뚫린 관통홀일 수 있고, 도 3의 (b)에 도시된 확대부분과 같이 후술할 보강리브(230)가 십자형태인 경우에도 마찬가지로 직사각형의 형태로 뚫린 관통홀일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 보강프레임(220)은, 강성 및 경량화 모두를 도모할 수 있는 경량의 고강성 알루미늄합금, 또는 강철 합금 등을 소재로 제작하되, 그 두께는 보강의 정도나 보강 위치의 구조적 형상에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

다만, 차량의 경량화와 사출된 도어패널(210)의 기본적인 강성과 그 두께를 고려하여 대략 1T 내지 3T가 되도록 형성하되, 바람직하게는 도어패널(210)의 두께가 3T일 때, 대략 보강프레임(220)은 1T의 두께를 갖도록 형성하게 된다.

보강리브(230)는, 소재적으로 도어패널(210)을 보강하는 상술한 금속재 보강프레임(220)과 함께 도어패널(210)을 구조적인 측면에서 추가보강하기 위해 마련된 구성요소로서, 도어패널(210)의 사출시 보강프레임(220)에 형성된 다수의 리브홀(222)을 통해 보강프레임(220)의 비매립면(220a) 쪽으로 유동하며 돌출된 형태로 사출형성되어 창틀부(212)와 일체를 이루게 된다.

위와 같은 보강리브(230)의 형성구조는, 보강프레임(220)을 기준으로 도어패널(210)이 사출형성되지 않는 쪽 즉, 보강프레임(220)의 비매립면(220a) 측에서 다수의 리브홀(222)에 각각 대응하도록 돌출형성되어 이루어지는 것으로, 이로 인해 패널의 경량화 및 구조적인 강성증대가 최적화된 구조로 구현될 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 보강리브(230)는, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 보강프레임(220)을 따라 소정간격으로 이격형성된 직사각형의 리브홀(222)에 의해 격벽형태의 판상으로 돌출되어 이루어질 수 있다.

이때, 격벽형태로 된 판상의 보강리브(230)는, 보강리브(230)에 대응하는 형태로 금형(고정측 또는 가동측 금형) 상에 형성된 리브형성캐비티(미도시,판형의 홈형태)로 사출수지가 유입됨으로써 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 보강리브(230)는, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 제1 리브(232) 및 제2 리브(234) 등을 포함하는 구조로 형성될 수 있는데, 이는 제1,2 리브(232,234)(132,134)에 대응하는 리브형성캐비티(미도시,십자형 홈형태)가 형성된 금형으로 교체함으로써 이루어질 수 있다.

즉, 직사각형의 리브홀(222)이 형성된 보강프레임(220)에 대한 별도의 변형 없이 단순히 십자형 홈형태와 같이 다른 형상의 리브형성캐비티가 구비된 금형으로 교체함으로써 다양한 형상의 보강리브(230)가 형성될 수 있게 된다.

여기서 제1 리브(232)는, 도어패널(210)의 사출시 보강프레임(220)에 형성된 직사각형의 동일한 리브홀(222)을 통해 보강프레임(220)의 비매립면(220a) 쪽으로 유동하며 격벽형태의 판상으로 돌출형성되는 구성요소로서, 도 4의 (a)와 같은 수평한 판형상의 보강리브(230)에 대응하게 된다.

그리고 제2 리브(234)는, 직사각형의 동일한 리브홀(222)을 통해 보강프레임(220)의 비매립면(220a) 쪽으로 유동하며 제1 리브(232)와 교차되며 수직한 격벽형태로 돌출형성되는 구성요소이다.

이렇게 서로 교차하며 일체로 돌출형성된 제1,2 리브(232,234)로 구성된 십자형 보강리브(230)는, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 보강프레임(220)을 비매립면(220a) 쪽에서 둘러싸는 형태로 보강프레임(220)의 끝단까지 돌출되어 창틀부(212)와 일체화되는 구조로 형성하는 것이 바람직한데, 이는 도 4의 (a)와 같은 수평한 판상의 보강리브(230)보다 더욱 견고한 결합력과 구조적 강성을 발휘할 수 있도록 하기 위기 위함이다.

이상에서 설명한 바와 같이 도어패널(210), 보강프레임(220) 및 보강리브(230) 등을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 차량 도어용 하이브리드패널(200)은, 상술한 바와 같은 일체형 윈도채널조립체(100)와 결합될 수 있다.

본 발명에 따른 차량 도어용 하이브리드패널(200)에 결합되는 윈도채널조립체(100)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 윈도채널(110), 상부브라켓(120) 및 하부브라켓(130) 등을 포함하여 미리 일체로 사출성형될 수 있다.

이때, 윈도채널(110)은 윈도글라스(WG)의 상하작동을 안내하는 구성요소로서, 앞서 기술한 내용에 의해 충분히 이해될 수 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

그리고 상부브라켓(120)은, 윈도채널(110)의 상단부에서 도어패널(210) 및 보강프레임(220)과의 결합을 매개하는 구성요소로서, 사출성형된 도어패널(210)과 금속재 보강프레임(220)(비매립면(220a))에 대하여 상술한 바와 같은 결합수단을 통해 중첩적으로 고정되고 지지됨에 따라 조립상의 오차가 최소화된 상태로 더욱 견고하게 체결될 수 있게 된다.

그리고 하부브라켓(130)은, 윈도채널(110)의 하단부에서 도어패널(210)과의 결합을 매개하는 구성요소로서, 앞서 기술한 내용에 의해 충분히 이해될 수 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

위와 같이 각각의 단일한 금형시스템 하에서 일련의 사출공정을 통해 완성된 본 발명의 실시예에 따른 차량 도어용 하이브리드패널(200)과 윈도채널조립체(100)는, 종래 다수 개로 분할된 부품형태로 용접을 통해 일체화되던 것에 비해 차량 경량화 효과를 비약적으로 증대할 수 있고, 제조과정에서의 형상오차는 물론, 도어패널(210)에 대한 체결과정에서의 조립오차를 구조적으로 최소화함에 따라 윈도글라스(WG)의 반복적 상하작동을 내구성있게 안정적으로 안내할 수 있으며, 작동불량이나 소음 발생 등을 근본적으로 저감시키는 효과를 발휘하게 된다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10: 상형 20: 하형
30: 제1 슬라이드코어 40: 제2 슬라이드코어
50: 제1 노즐 60: 제2 노즐
C1: 제1 캐비티 C2: 제2 캐비티
100: 경량화된 일체형 윈도채널조립체
110: 윈도채널 112: 가이드레일
112a: 가이드공간 114: 웨더스트립
114a: 돌기체 116: 살빼기장공
118: 밀림방지공 120: 상부브라켓
122: 상판 124,134: 보강살
126,136: 조립유도공 128,138: 체결공
130: 하부브라켓 132: 하판
200: 경량화된 차량 도어용 하이브리드패널
210: 도어패널 212: 창틀부
WG: 윈도글라스 214: 조립유도보스
220: 보강프레임 220a: 비매립면
222: 리브홀 230: 보강리브
232: 제1 리브 234: 제2 리브

Claims (7)

1. 차량의 도어패널에 구비되어 윈도글라스의 상하작동을 안내하는 윈도채널;
   상기 윈도채널의 상단부에서 도어패널과의 결합을 매개하는 상부브라켓; 및
   상기 윈도채널의 하단부에서 도어패널과의 결합을 매개하는 하부브라켓을 포함하여 일체로 사출성형되는 것을 특징으로 하는 경량화된 일체형 윈도채널조립체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 윈도채널은,
   윈도글라스의 가장자리를 감싸며 윈도글라스의 상하작동방향을 따라 길게 형성된 가이드레일;
   상기 가이드레일의 내측과 윈도글라스 사이에 개재되는 웨더스트립;
   상기 가이드레일의 중앙부에서 길이방향을 따라 길게 형성된 살빼기장공; 및
   상기 가이드레일의 양단부에서 이격배치되며 관통형성되어 상기 웨더스트립의 유동을 억제하는 다수의 밀림방지공을 포함하는 것을 특징으로 하는 경량화된 일체형 윈도채널조립체.
3. 제2항에 있어서,
   상기 상부브라켓은,
   소정의 결합수단에 의해 사이드미러 주변의 도어패널에 부착되는 상판;
   상기 상판의 양측 표면 중 어느 한 면에서 돌출형성되는 격자형 보강살; 및
   상기 상판에 2개 이상이 관통형성되어 도어패널에 형성된 조립유도보스에 끼워지며 상기 상판의 조립위치를 안내하게 되는 조립유도공을 포함하는 것을 특징으로 하는 경량화된 일체형 윈도채널조립체.
4. 제2항에 있어서,
   상기 웨더스트립은,
   상기 밀림방지공에 대응하는 위치에서 각각 돌출형성되어 상기 밀림방지공에 끼워지는 돌기체가 구비되는 것을 특징으로 하는 경량화된 일체형 윈도채널조립체.
5. 제4항에 있어서,
   상기 웨더스트립은,
   실리콘, 고무, 폴리우레탄, 발포 PP, 발포 PS, 발포 PU 및 발포 PVC 중 적어도 어느 하나를 포함한 소재로 개별제작되어 상기 가이드레일의 내측 공간에 끼움결합되거나, 1차 사출성형된 상기 윈도체널조립체에 대하여 상기 소재를 이중사출하여 상기 가이드레일과 일체화되는 것을 특징으로 하는 경량화된 일체형 윈도채널조립체.
6. 차량의 도어를 구성하도록 사출성형되는 도어패널;
   상기 도어패널의 창틀부에 대한 보강을 위해 금형 내에 인서트되어 일부매립 상태로 상기 창틀부와 일체화되는 금속재 보강프레임; 및
   윈도글라스의 상하작동을 안내하는 윈도채널과, 상기 윈도채널의 상단부에서 상기 도어패널 및 상기 보강프레임과의 결합을 매개하는 상부브라켓과, 상기 윈도채널의 하단부에서 상기 도어패널과의 결합을 매개하는 하부브라켓을 포함하여 일체로 사출성형되는 윈도채널조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량화된 차량도어용 하이브리드패널.
7. 제6항에 있어서,
   상기 하이브리드패널은,
   상기 도어패널의 사출시 상기 보강프레임에 형성된 다수의 리브홀을 통해 상기 보강프레임의 비매립면 쪽으로 유동하며 돌출된 형태로 사출형성되어 상기 창틀부를 추가보강하는 보강리브를 더 포함하고,
   상기 보강리브는, 상기 보강프레임을 따라 소정간격으로 이격형성된 직사각형의 상기 리브홀에 의해 격벽형태의 판상으로 돌출되며 상기 창틀부와 일체를 이루게 되는 것을 특징으로 하는 경량화된 차량도어용 하이브리드패널.
   

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