KR20230044027A - 적외선 용접된 리프트게이트 조립체 및 이의 제조 방법 - Google Patents

적외선 용접된 리프트게이트 조립체 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20230044027A
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마크 비르카
리야드 차야
폴 하슬
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마그나 익스테리어즈 인크.
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Abstract

마감처리되어 외부에 드러나는 표면들을 가지는 리프트게이트 조립체 및 이의 제조 방법. 리프트게이트 조립체는 제1 보강재들에 오버 몰딩된 로컬 보강재 및 제1 패널에 적외선 용접된 제1 보강재들을 포함한다. 또한 제2 및 제3 보강재는 제1 패널에 적외선 용접된다. 제1 패널에 대해 미리 결정된 위치에서 제1 패널에 각각의 보강재를 적외선 용접하기 위해, 네스팅 구조는 각각의 보강재들 및 제1 패널을 유지하기 위해 제공된다. 적어도 하나의 적외선 가열 고정구는 보강재들 및 제1 패널의 다양한 미리 결정된 표면들을 가열하고, 이어서 부품들은 각각의 부품들의 미리 결정된 표면들을 함께 결합하기 위해 함께 가압된다. 필요한 경우, 모든 보강재들은 제1 패널에 적외선 용접될 때까지 공정이 반복된다. 외장 패널들은 제2 및 제3 보강재들에 본딩된다.

Description

적외선 용접된 리프트게이트 조립체 및 이의 제조 방법{INFRARED WELDED LIFTGATE ASSEMBLY AND PROCESS OF MAKING SAME}
본 출원은 2017년 2월 16일자로 출원된 미국 가출원 제62/459,928호를 우선권으로 주장하는 PCT 국제 특허 출원(PCT International Patent Application)이다. 상기 출원의 개시 내용은 본원에 참조로 포함된다.
본 발명은 차량용 외장 패널 조립체(exterior panel assembly) 및 그 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 차량용 리프트게이트 조립체(liftgate assembly) 및 제조 방법에 관한 것이다.
자동차 산업은 응용분야, 예컨대 연비, 내구성, 강도, 충돌 성능, 높은 인장 요구사항, 소음, 진동 또는 불쾌감(noise, vibration, or harshness, nvh), 등에 따라 이미 결정된 성능 기준을 설정한다. 자동차 산업의 현재 트랜드 중 하나는 부피 및 투자 비용들을 낮추는 것이다. 그러나, 많은 전류 리프트게이트들(current liftgates)은 기계적으로 내장 패널에 부착되거나(예컨대, 리벳, 나사 등으로) 내장 패널에 직접 오버 몰딩되는(overmolded) 금속성 보강재들( metallic reinforcements)을 사용한다. 두 선택 모두 고성능 기준(high performance criteria)을 달성하기 위한 우수한 단면 특성들(sectional properties)을 제공하지 않는다. 또한, 내장 패널에 직접 오버 몰딩될 때, 금속 보강재들은 성능 기준을 충족시키기 위한 시도로(in an attempt) 더 커지는 경향이 있다. 이것은 구성요소의 무게를 낮추는 또 다른 목표에 역효과를 낳는다(counterproductive).
자동차 산업의 트랜드 중 하나는 더 나은 연비를 달성하기 위해 차량 중량을 낮추는 것이며, 이에 따라 연비 표준을 충족하고 높은 연료 가격을 상쇄하는데 도움이 된다. 스포츠 유틸리티 및 크로스 오버 차량(Sport utility and crossover vehicles)은 널리 사용되며, 이들은 전형적으로 후방 리프트 게이트들(rear liftgates) 및 다른 외장 패널 어셈블리들(other exterior panel assemblies)과 같이 상당히 무거워 차량의 이러한 부품들을 무게 감소를 위해 목표 영역(target area)으로 만든다. 모든 차량의 리프트게이트들과 같은 부품은 전통적으로 무겁고 가공 비용이 높은 스탬프 강판(stamped steel panels)으로 제조된다. 종래의 강철 리프트게이트들은 값비싼 투자이며, 무겁고, 스탬핑 플랜트(stamping plant), 차체 공장(body shop), 페인트 공장(paint shop) 및 트림 라인(trim line)에서 많은 OEM 바닥 공간을 차지한다. 또한, 강철 리프트게이트들은 스타일링 유연성이 제한적이며, 공구 제작에 많은 시간이 걸리며, 부식과 관련된 문제가 있다. ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)는 ABS가 열에 민감하지 않거나 후면 판독이 어렵기 때문에 더 큰 부품들에 대한 대안이다. 시트 몰딩 컴파운드(Sheet Molding Compound, SMC)는 리프트게이트의 내장 및 외장 패널을 위한 강철의 대안이다. SMC 사용에는 재료 및 공정과 관련된 몇가지 제조 문제가 있다. 강철 및 SMC 리프트게이트들은 열가소성 수지(thermoplastics)에 비해 큰 패널티(mass penalty)가 있다. 또한 이들은 종래의 판금 구성요소(sheet metal components)에 스타일링 제한이 있다.
열가소성 폴리올레핀(TPO)-충전 TPO(예컨대, 글라스 충전) 또는 미충전 TPO는 강철 및 SMC의 또 다른 대체 재료이지만 작업하기 어려운 재료이다. TPO는 일부 부품에 사용되었지만 너무 부드럽거나 민감하거나 유연하거나 더 큰 부품을 제조하기가 어렵기 때문에 사용하기 어려운 것으로 생각된다. TPO의 사용은 일반적으로 더 작은 부품으로 제한되었다. TPO는 리프트게이트 패널들 또는 다른 대형 외장 패널들에 사용되지 않는다. 또한 TPO 부품들은 일반적으로 클래스 A 표면(Class A surfaces)을 도장하기 전에 먼저 용접하는 것이 제한되어 있어 가공 단계가 추가된다.
본 발명에 따르면, 충분한 강도를 제공하면서도 바람직한 "클래스-A" 마감재를 유지 또는 제공하는 리프트 게이트 또는 다른 차량 부품을 제조하기 위한 새로운 제조 기술을 개발하는 것이 바람직하다. 임의의 외장 차체 조립체(exterior body assembly)의 다수의 부품들은 함께 연결해야 한다.
따라서, 이러한 모든 이유로, 경량이고, 투자 비용이 낮고, 표면 외관이 우수하고, 높은 산업 성능 기준을 충족시키거나 초과하는 리프트게이트 조립체 및 기존 시스템들과 관련한 문제 또는 우려를 제거하거나 줄이는 리프트게이트 조립체를 제조하기 위한 방법에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 일반적으로 오버 몰딩된 로컬 보강재들(local reinforcements), 예컨대 복수의 금속 보강재들을 가지는 복수의 제1 보강재들, 예컨대 측면 보강재들을 포함하는 외장 패널 조립체 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 복수의 제1 보강재들은 조립체의 적어도 제1 패널, 예컨대 내장 패널에 적외선 용접된다. 또한, 적어도 하나의 제2 보강재, 예컨대 상부 보강 패널은 적어도 제1 패널에 적외선 용접된다. 또한, 적어도 하나의 제3 보강재, 예컨대 하부 보강 패널은 적어도 제1 패널에 적외선 용접된다. 적외선 용접은 특정 응용 분야에 따라 미리 정해진 요구 사항을 달성하는 데 필요한 구조를 생성하고 다른 용접 방법 및 본딩(bonding)을 충족하거나 초과하는 데 필요한 구조를 생성한다. 또한 적외선 용접은 적용, 개선된 조인트 지오메트리(joint geometries), 클래스 "A" 표면의 판독을 감소 또는 제거하기 위한 개선된 조건, 개선된 강도와 수밀성 및 밀봉성을 생성하는 연속적인 용접(들)에 따라 더 많은 형상을 허용한다.
또한, 로컬 보강재들을 측면 제1 보강재들로 오버 몰딩함으로써 로컬 보강재들은 더 작게 만들어질 수 있다. 이것은 특히 로컬 보강재들이 강철일 때, 중량 감소에 중요하다. 또한 미리 결정된 산업 요구 사항들, 예컨대 높은 인장 요구 사항들, 소음, 진동 및 불쾌감(NVH) 요구 사항들을 충족하고 초과하도록 단면 특성들을 개선한다. 본 발명의 특성들은 금속이 내장 패널에 직접 오버 몰딩된 경우에, 유사한 시스템들과 비교하여 제1 패널에 대한 적외선 용접을 위해 오버 몰딩이 분리되어 더 우수하다. 예컨대, 마감처리되어 외부에 드러나는 표면(finish show surface)을 가지는 스포일러와 같은 적어도 하나의 제1 외장 패널 및 마감처리되어 외부에 드러나는 표면(finished show surface)을 가진 하부 외장 패널과 같은 적어도 하나의 제2 외장 패널은 각각 제2 및 제3 보강 패널에 접착제로 본딩된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제1 외장 패널은 제2 보강 패널에 기계적으로 부착되며, 제2 외장 패널은 제3 보강 패널에 기계적으로 부착된다.
본 발명은 일반적으로 적어도 하나의 패널에 적어도 하나의 보강재를 적외선 용접과 선택적으로 조합하여 적어도 하나의 보강재에 부착된 적어도 하나의 로컬 보강재를 포함하는 차량, 예컨대 전기차량, 자동차, 스포츠 유틸리티 차량 등을 위한 조립체를 제공한다. 선택적으로, 적어도 하나의 패널은 적어도 하나의 다른 패널, 바람직하게는 클래스 A 표면을 포함하는 적어도 하나의 다른 패널에 작동 가능하게 부착될 수 있다. 선택적으로, 적어도 하나의 패널은 내장 패널이다. 선택적으로, 적어도 하나의 다른 패널은 외장 패널이다. 적어도 하나의 로컬 보강재는 바람직하게는, 금속, 가장 바람직하게는, 강철이다. 선택적으로, 본 발명은 또한 일반적으로 적어도 하나의 로컬 보강재의 오버 몰딩, 바람직하게는 적어도 하나의 보강재에 적어도 하나의 로컬 보강재를 오버 몰딩하는 것을 제공한다. 선택적으로, 적어도 하나의 다른 패널은 적어도 하나의 패널 및/또는 적어도 하나의 보강재 및/또는 적어도 하나의 로컬 보강재에 부착된다. 본 발명은 조립체를 포함하고 조립체를 제조하는 공정을 포함한다.
본 발명의 추가적인 적용 분야는 이하에 제공되는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 상세한 설명 및 특정 예시들은 단지 예시의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범주를 한정하려는 것이 아님을 이해해야 한다.
본 발명은 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 더욱 완전히 이해될 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 리프트게이트 조립체의 리프트게이트 서브어셈블리의 분해 사시도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 리프트게이트 조립체의 배면도이다.
도 2b는 본 발명에 따라, 제1 패널에 연결된 제1 보강 패널에 오버 몰딩된 로컬 보강재를 도시한 도 2a에서 가져온 단면도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 리프트게이트 조립체의 배면도이다.
도 3b는 본 발명에 따라, 제1 패널에 연결된 제1 보강 패널에 오버 몰딩된 로컬 보강재를 도시한 도 3a에서 가져온 단면도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 리프트게이트 조립체의 배면도이다.
도 4b는 본 발명에 따라, 제1 패널에 연결된 제1 보강 패널에 오버 몰딩된 로컬 보강재를 도시한 도 4a에서 가져온 단면도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 리프트게이트 조립체의 배면도이다.
도 5b는 본 발명에 따라, 제1 패널에 연결된 제1 보강 패널 및 제2 보강재와 제1 외장 패널에 연결된 제1 패널 및 제2 보강 패널을 도시한 도 5a에서 가져온 단면도이다.
도 6a는 본 발명에 따른 리프트게이트 조립체의 배면도이다.
도 6b는 본 발명에 따라, 제1 패널에 연결된 제1 보강 패널을 도시한 도 6a에서 가져온 단면도이다.
도 7a는 본 발명에 따른 리프트게이트 조립체의 배면도이다.
도 7b는 본 발명에 따라, 제1 패널에 연결된 제2 보강재와 제1 외장 패널에 연결된 제2 패널 및 제2 보강재를 도시한 도 7a에서 가져온 단면도이다.
도 8a는 본 발명에 따른 리프트게이트 조립체의 배면도이다.
도 8b는 본 발명에 따라, 제1 패널에 연결된 제1 보강 패널 및 제2 보강재와 제1 외장 패널에 연결된 제1 패널 및 제2 보강 패널을 도시한 도 8a에서 가져온 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 제1 툴 네스트(first tool nest) 상의 제1 패널의 정면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 제1 툴 네스트(first tool nest)에 대한 제1 패널 및 제2 툴에 대한 보강재의 정면도이다.
도 11은 본 발명에 따라, 제1 툴에서 인접한 제1 패널을 가열하는 적어도 하나의 적외선 열원 및 제2 툴 네스트에 의해 유지되는 인접한 제2 패널을 가열하는 적어도 하나의 열원을 가지는 예시적인 적외선 용접 고정구(infrared welding fixture)의 정면도이다.
바람직한 실시예(들)에 대한 다음의 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것이며 본 발명, 그것의 출원, 또는 사용을 제한하려는 것이 아니다.
일반적으로 도면들을 참조하면, 본 발명은 통상 적어도 하나의 보강재를 적어도 하나의 패널에 적외선 용접하는 것과 조합하여 적어도 하나의 보강재에 부착된 적어도 하나의 로컬 보강재를 포함하는 조립체를 제공한다. 적어도 하나의 패널은 적어도 하나의 다른 패널, 바람직하게는, 클래스 A 표면을 포함하는 적어도 하나의 다른 패널에 부착 가능하다. 또한 본 발명은 보강재에 대한 로컬 보강재의 오버 몰딩의 조합과 구성요소들의 적외선 용접을 일반적으로 제공한다. 본 출원은 조립체 및 조립체를 제조하는 공정에 관한 것이다.
리프트게이트 조립체가 도면들 전체에 걸쳐 도시되고 본 명세서에 설명되어 있지만, 외장 차체 패널 조립체는 프론트 엔드 캐리어 조립체(front end carrier assembly), 도어 조립체, 후드 조립체, 범퍼 조립체, 쿼터 패널 조립체, 루프 조립체, 테일게이트 조립체, 임의의 멀티-피스 구조체(any multi-piece construction) 또는 임의의 다른 유형의 차체 조립체를 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 유형의 차량 구성요소인 것이 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 이해되며, 예컨대 클래스-A 표면, 도장 마감 표면(painted finished surface), 도장 열가소성 구성요소(painted thermoplastic component), 및/또는 성형 색상(molded-in color) 또는 그 밖의 마감 부품 표면 등을 가지는 적어도 하나의 패널을 포함하는 임의의 종류의 외장 차체 조립체에 특히 한정되지 않는다.
일반적으로 도 1 내지 도 8b를 참조하면, 적어도 하나의 제1 패널(12), 바람직하게는 내부 패널인 적어도 하나의 제1 패널(12)을 포함하는 서브조립체(11)에 일반적으로 도시된 리프트게이트 서브조립체를 포함하는 리프트게이트 조립체(10)에 일반적으로 도시된 리프트게이트 조립체가 도시되어 있다; 적어도 하나의 제1 보강재(14a), 바람직하게는, 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b), 더욱 바람직하게는, 측면 보강재들인 적어도 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b), 가장 바람직하게는, 적어도 하나의 제1 패널(12)에서 개구(15)에 대한 측면 보강재들인 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b); 적어도 하나의 로컬 보강재(16a), 전형적으로, 복수의 로컬 보강재들(16a), 바람직하게는, 적어도 하나의 로컬 보강재 쌍(16a,16b), 더욱 바람직하게는, 상부 보강재들인 적어도 하나의 로컬 보강재 쌍(16a,16b), 더욱 바람직하게는, 상부 보강재들인 적어도 하나의 로컬 보강재 쌍(16a,16b) 및 적어도 하나의 제2의 로컬 보강재 쌍(16c,16d); 그리고 가장 바람직하게는, 적어도 하나의 제2 보강재(18), 전형적으로, 상부 패널 보강재(18)인 적어도 하나의 제2 보강재, 바람직하게는, 외장 패널 보강재(18)인 적어도 하나의 제2 보강재, 더욱 바람직하게는, 상부 외장 패널 보강재인 적어도 하나의 제2 보강재(18), 가장 바람직하게는, 스포일러 보강재인 적어도 하나의 제2 보강재(18)를 더 포함하고; 그리고, 가장 바람직하게는, 적어도 하나의 제3 보강재(20), 전형적으로, 하부 패널 보강재인 적어도 하나의 제3 보강재(20), 바람직하게는, 외장 패널 보강재인 적어도 하나의 제3 보강재(20), 더욱 바람직하게는, 하부 외장 패널 보강재인 적어도 하나의 제3 보강재(20), 가장 바람직하게는, 하부 외장 클래스 A 패널 보강재인 적어도 하나의 제3 보강재(20)를 더 포함한다.
바람직하게는, 적어도 하나의 제2 보강재(18)는 일반적으로 차량 설치 위치에서 일반적으로 차량의 후방을 향해 돌출된 단부를 가지는 일반적으로 'U'자형, 가장 바람직하게는 일반적으로 'U'자형 형상이다. 출원에 따라 보강재를 제공하기 위해 적합한 임의의 다른 프로파일 또는 형상이 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않으면서 고려되는 것으로 이해된다.
적어도 하나의 제1 패널(12)의 개구(15)는 일반적으로 차량의 후방에서 볼 수 있도록 후방 윈도 개구를 제공하도록 크기가 정해진다. 이미 결정된 재료, 바람직하게는, 강화된 자동 윈도 글라스의 윈도(22)는 개구(15)를 커버하도록 작동 가능하게 연결된다. 바람직하게는, 접착제(24)는 윈도(22)를 연결하고, 더욱 바람직하게는, 윈도(22)의 주변에 인접한 접착제는 조립체(10)에서 윈도(22)를 부착시킨다. 가장 바람직하게는, 접착제(24)는 윈도(22)를 적어도 하나의 측면 보강재 쌍(14a,14b) 및/또는 제2 보강재(18) 및/또는 적어도 하나의 트림부품(68)에 결합된다.
바람직하게는, 적어도 하나의 제3 보강재(20)는 일반적으로 삼각형 형상이며, 가장 바람직하게는, 적어도 하나의 짧은 부재(28)로부터, 바람직하게는 하단부에서 반대방향으로 각이진 적어도 하나의 부재 쌍(26a,26b)을 포함하고, 적어도 하나의 긴 부재(30)에, 바람직하게는, 적어도 하나의 제3 보강재(20)의 상단을 향해 일반적으로 수평으로 연장되는 긴 부재(30)를 포함한다. 출원에 따라 보강재를 제공하기 위해 적합한 임의의 다른 프로파일 또는 형상이 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않으면서 고려되는 것으로 이해된다. 바람직하게는, 중심에 위치하는 적어도 하나의 추가부재(32a)는 짧은 부재(28) 및 긴 부재(30)에 연결된다. 적어도 하나의 추가부재(32a)는 바람직하게는 서로 일반적으로 평행하고 긴 부재(30)에 일반적으로 횡방향으로 연장되는 하나의 추가부재 쌍(32a,32b)이다. 출원에 따라 보강재를 제공하기 위해 적합한 임의의 다른 프로파일 또는 형상이 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않으면서 고려되는 것으로 이해된다.
바람직하게는, 적어도 하나의 개구(34a), 가장 바람직하게는, 복수의 개구들(34a)이 적어도 하나의 제3 보강재(20)에 제공되며, 이는 추가적으로 재료 비용 및 중량을 감소시키는 것을 유리하게 돕는다. 바람직하게는, 적어도 3개의 개구들(34a)이 제공된다. 더욱 바람직하게는, 적어도 하나의 개구(34a)는 일반적으로 3각형 형상, 예컨대 직각 삼각형 및, 선택적으로 추가 개구(34c)인 하나의 개구 쌍(34a,34b)이며, 추가 개구(34c)는 일반적으로 중앙에 위치한 개구인 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는, 각각의 추가부재(32a,32b)의 내부 측벽들(inner sidewalls, 36a,36b)은 개구(34c)의 측면에 경계를 지으며, 이에 반해 추가부재(32a,32b)의 외부 측벽들(38a,38b)은 각각의 개구들(34a,34b)의 하나의 벽을 형성한다. 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 출원에 따라 다소의 개구들 및 위치 또는 대안적인 위치가 제공될 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 출원에 따라 적절한 보강재를 허용하면서 재료를 최소화하기에 적합한 개구(들)의 임의의 다른 프로파일 또는 형상이 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않으면서 고려되는 것으로 이해된다.
전형적으로, 적어도 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)은 제1 패널(15)의 개구(15)에 인접하여 위치된다. 바람직하게는, 적어도 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)은 제1 패널(15)의 개구(15)의 반대 측면들 상의 차량 설치 위치에 대해 측면부분들(42a,42b), 예컨대 일반적으로 수직 또는 직립 측면에 위치된다. 더욱 바람직하게는, 적어도 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)은 측면부분들(42a,42b)에 연결되고 측면부분들(42a,42b)은 후방 기둥 또는 후방 코너 영역이다. 가장 바람직하게는, 적어도 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)은 측면부분들(42a,42b)에 연결되고 측면들(42a,42b)은 D-필러 또는 D-필러 영역이다.
바람직하게는, 적어도 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)은 실질적으로 서로의 미러 이미지들(mirror images)이며, 일반적으로 서로를 향해 연장되는 적어도 하나의 단부(40a,40b)를 포함한다. 단부(40a,40b) 부분들은 바람직하게는 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)의 상부(44a,44b)에 위치된다. 출원에 따라 보강재에 적합한 적어도 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)의 임의의 다른 프로파일 또는 형상이 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 고려되는 것으로 이해된다.
적어도 하나의 로컬 보강재 쌍(16a,16b)은 각각 적어도 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)에 연결된다. 바람직하게는, 적어도 하나의 로컬 보강재 쌍(16a,16b)은 각각 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)의 상부(44a,44b)에 각각 연결된다. 바람직하게는, 적어도 하나의 로컬 보강재 쌍(16a,16b)은 각각 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)의 상부(44a,44b)에 각각 연결된다. 바람직하게는, 적어도 하나의 제2 로컬 보강재 쌍(16c,16d)은 각각 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)의 하부(46a,46b)에 각각 연결된다. 일반적으로, 로컬 보강재들(16a-16d)은 필요한 경우 보강재를 제공한다. 전형적으로, 로컬 보강재들(16a-16d)은 전체 구조의 원하는 특성들, 예컨대 이미 결정된 비틀림 강성(torsional stiffness), 소음, 진동 및 불쾌감 등에 기여한다. 선택적으로, 제1 로컬 보강재 쌍(16a,16b) 및/또는 제2 로컬 보강재 쌍(16c,16d)은 메커니즘, 예컨대 리프트게이트 메커니즘(liftgate mechanism), 스트럿(strut), 가스 스트럿 등의 구조 및 강도를 추가한다. 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 출원에 따라 다소의 보강재들, 위치들 또는 대안적인 위치들이 제공될 수 있는 것으로 이해된다.
바람직하게는, 로컬 보강재들(16a-16d)은 금속성, 가장 바람직하게는, 강철이다. 비금속 로컬 보강재들은 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않는 출원에 따라 고려되는 것으로 이해된다.
로컬 보강재들(16a-16d)은 본 발명에 따라 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)에 각각 직접적으로 연결되며; 제1 패널(18)에 직접적으로 연결되지 않는다. 종래의 시스템들은 기계적으로 부착되거나(즉, 리벳, 스크류 등) 내부 패널에 직접적으로 오버 몰딩된 금속 보강재들을 사용한다. 금속 보강재들을 내부 패널에 직접 연결하는 것은 특히 내부 패널에 직접 오버 몰딩할 때 금속 보강재들을 더 크게 만들 필요가 있으며, 이는 중량에 영향을 미친다. 또한, 우수한 단면 특성들을 달성할 수 없다. 나쁜 단면 특성들은 또한 더 나쁜 특성들(즉, 더 나쁜 소음, 진동 및 불쾌감 등의 성능)을 초래하였다.
바람직하게는, 로컬 보강재들(16a-16d)은 각각 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)에 직접 기계적으로 연결되거나 용접되거나 오버 몰딩된다. 가장 바람직하게는, 로컬 보강재들(16a-16d)은 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)에 오버 몰딩된다. 로컬 보강재들(16a-16d)을 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)에 오버 몰딩할 경우, 가장 바람직하게는, 금속인 로컬 보강재들(16a-16d)가 더 작아지고 단면 특성들이 개선되는 것을 허용한다. 또한, 고성능 기준, 소음, 진동 및 불쾌감(NVH) 등을 달성하는 것과 같은 특성들이 더욱 우수하다.
전형적으로, 진동 주파수는 적어도 35헤르쯔, 바람직하게는, 40헤르쯔보다 크거나 같고, 가장 바람직하게는, 40헤르쯔보다 크다. 미리 결정된 더 작은 크기(또는 출원에 따른 크기)는 일반적으로 종래의 금속 보강재들보다 약 5 내지 90% 작고, 전형적으로, 적어도 약 5%, 바람직하게는, 적어도 20%, 더욱 바람직하게는, 적어도 50%, 가장 바람직하게는, 적어도 75%이다. 종래의 금속 보강재들에 비해 미리 결정된 중량 감소는 일반적으로 종래의 금속 보강재들보다 약 5 내지 75%, 전형적으로, 적어도 약 5%, 바람직하게는, 적어도 15%, 더욱 바람직하게는, 적어도 25%, 가장 바람직하게는, 적어도 35%이다. 각각의 로컬 보강재들(16a-16d)의 크기는 출원에 따라 서로 동일하거나 다르고, 다른 원하는 특성들에 적합하면서 가장 큰 중량 감소를 위해 최소화되는 것으로 이해된다.
전형적으로, 연결된 로컬 보강재들(16a-16d)을 가지는 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)은 제1 패널(12)에 적외선 용접된다. 바람직하게는, 로컬 보강재들(16a-16d)은 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)에 오버 몰딩되고, 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)은 내부 패널(12)에 적외선 용접된다. 가장 바람직하게는, 로컬 보강재들(16a-16d)은 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)에 오버 몰딩되고 이어서 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)은 내부 패널(12)과 반대 측면의 보강재들(14a,14b)에 적외선 용접된다.
선택적으로, 복수의 구멍들은 로컬 보강재들(16a-16d), 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b) 및 제1 패널(12) 상에 제공된다. 로컬 보강재들(16a-16d)을 통한 복수의 구멍들(48,49) 및 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b) 및 제1 패널(12)을 통한 복수의 구멍들(50,51)은 패스너(fasteners)가 추가적인 강도를 위해 구성요소를 함께 기계적으로 더 고정할 수 있도록 허용한다(예컨대, 구멍(50)에 정렬한 구멍(48) 및 구멍(51)에 정렬한 구멍(49)).
전형적으로, 적어도 하나의 제2 보강재(18) 및 적어도 하나의 제3 보강재(20)는 제1 패널(12)에 직접 연결되며, 예컨대 기계적으로 연결 및/또는 용접된다. 바람직하게는, 적어도 하나의 제2 보강재(18)는 제1 패널(12)에 적외선 용접되고, 더욱 바람직하게는, 적어도 하나의 제2 보강재(18)는 일반적으로 제1 패널의 개구(15)의 적어도 부분적으로 제1 패널(12)에 적외선 용접되며, 가장 바람직하게는, 적어도 하나의 제2 보강재(18)는, 예컨대 제1 패널(12)과 제2 보강재(18) 사이의 상부(44a, 44b)가 부분적으로 샌드위치된 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)을 가지는 제1 패널(12)의 개구(15) 위에서 적어도 부분적으로 제1 패널(12)에 일반적으로 적외선 용접된다. 바람직하게는, 적어도 하나의 제3 보강재(20)는 제1 패널(12)에 적외선 용접되고, 더욱 바람직하게는, 적어도 하나의 제3 보강재(20)는 제1 패널(12)의 일반적으로 개구(15) 아래의 제1 패널(12)에 적외선 용접되고, 가장 바람직하게는, 적어도 하나의 제3 보강재(20)는, 예컨대 제1 패널(12) 및 제3 보강재(20) 사이의 하부(46a,46b)가 부분적으로 샌드위치된 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)을 가지는 제1 패널(12)의 개구(15) 아래에서 제1 패널(12)에 일반적으로 적외선 용접된다. 선택적으로, 제2 보강재(18) 및/또는 제3 보강재(20)는 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b) 각각에 추가적으로 적외선 용접되고, 대안적으로 기계적으로 고정 및/또는 부착된다.
전형적으로, 제1 패널(12) 및 하나의 제1 보강재 쌍(14a, 14b)은 열가소성, 일반적으로 강화 프로필렌, 바람직하게는, 섬유 충전 프로필렌(fiber filled propylene), 더욱 바람직하게는, 글라스 섬유 강화 프로필렌(glass fiber reinforced propylene) 또는 글라스 충전 폴리프로필렌(glass filled polypropylene), 가장 바람직하게는, 장 섬유 강화 프로필렌(long fiber reinforced propylene)이다. 전형적으로, 제2 보강재(18) 및/또는 제3 보강재(20)는 열가소성, 일반적으로 강화 프로필렌, 바람직하게는, 섬유 충전 프로필렌(fiber filled propylene), 더욱 바람직하게는, 글라스 섬유 강화 프로필렌(glass fiber reinforced propylene), 가장 바람직하게는, 장 섬유 강화 프로필렌(long fiber reinforced propylene)이다. 출원에 따라 보강재 및 미리 결정된 특성들에 적합한 임의의 대안적인 재료가 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 고려되는 것으로 이해된다.
리프트게이트 조립체(10)는 적어도 하나의 외장 패널, 바람직하게는, 적어도 2개의 외장 패널, 더욱 바람직하게는, 적어도 하나의 제1 외장 패널(58), 예컨대 가장 바람직하게는 상부 외장 패널, 및 적어도 하나의 제2 외장 패널(60), 예컨대 가장 바람직하게는 외장 하부 패널을 포함한다. 바람직하게는, 상부 외장 패널(58)은 스포일러이다. 바람직하게는, 외장 하부 패널(60) 및 상부 외장 패널(58)은 마감처리되어 외부에 드러나는 표면을 가진다. 적어도 하나의 상부 외장 패널(58)은 부착 본딩(adhesive bonding), 기계적 및/또는 적외선 용접에 의해 적어도 하나의 제2 보강재(18)에 연결되며, 가장 바람직하게는, 상부 외장 패널(58)은 제2 보강재(18)에 부착 본딩된다. 적어도 하나의 하부 외장 패널(60)은 가장 바람직하게는, 부착 본딩, 기계적 및/또는 적외선 용접에 의해 적어도 하나의 제3 보강재(20)에 연결되며, 가장 바람직하게는, 상부 하부 외장 패널(60)은 제3 보강재(20)에 부착 본딩된다.
본 발명의 가장 바람직한 양태에 따르면, 리프트게이트 조립체는 가장 바람직하게는, 내부 패널인 제1 패널(12); 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b); 하나의 제1 보강재 쌍(14a, 14b)에 오버 몰딩된 두개의 로컬 보강재 쌍(16a-16d); 제1 외장 패널 보강재이고 제1 패널(12)의 개구(15) 위에서 제1 패널(12)에 적외선 용접된 제2 보강재(18); 제2 외장 패널 보강재이고 일반적으로 개구(15) 아래에서 제1 패널(12)에 적외선 용접된 제3 보강재(20)를 포함한다. 또한 로컬 보강재들(16a-16d)이 오버 몰딩된 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)은 일반적으로 개구(15)의 측면, 예컨대 42a,42b로 표시된 측면에서 제1 패널(12)에 적외선 용접된다. 로컬 보강재들(16a-16d)은 금속, 바람직하게는 강철이다. 제1 외장 패널(58), 바람직하게는, 마감처리되어 외부에 드러나는 표면(finished show surface)을 가지는 스포일러는 적어도 제2 보강재(18)에 부착 본딩되고, 제2 외장 패널(60), 바람직하게는, 마감처리되어 외부에 드러나는 표면을 가지는 하부 외장 패널은 적어도 제3 보강재(20)에 부착 본딩된다. 추가적인 로컬 보강재(16e)는 제3 보강재(20)에 기계적으로 연결되거나 적외선 용접되고, 바람직하게는, 적어도 하나의 패스너에 의해 연결된다. 이 단락의 각 특징은 이 출원 전체에 자세히 설명되어 있다. 로컬 보강재들(16a-16d)을 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)에 오버 몰딩하는 것은 금속 로컬 보강재들(16a-16d)이 더 작아 질 수 있으며, 이는 중량 및 단면 특성들이 개선되는 것을 허용한다. 예컨대, 고성능 기준, 소음, 진동 및 불쾌감(NVH) 등을 달성하는 것과 같은 특성들이 더욱 우수하다. 전형적으로, 진동 주파수는 적어도 35헤르쯔, 바람직하게는, 40 헤르쯔보다 크거나 같고, 가장 바람직하게는, 40헤르쯔보다 크다.
보다 구체적으로 도 2b 내지 도 8b를 참조하면, 일반적으로, 어셈블리를 통한 몇몇의 단면들이 도시되어 있다. 출원에 따른 대안적인 단면들이 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 고려되는 것으로 이해된다. 다양한 차량 모델들, 플랫폼들, OEM, 요구 사항, 성능 요구 사항, 표준 및 액세서리들이 공간, 치수, 형상, 기둥, 단면 매개 변수 등에 영향을 줄 수 있음이 잘 알려져 있다. 예시적인 단면들에 대해, 용접(가장 바람직하게는, 적외선 용접) 위치는 62(시리즈 "x")로 표시되고, 테이프는 64로 표시되고, 추가 접착제는 25로 표시된다. 그러나, 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 출원에 따라 다소의 그리고 임의의 대안적인 본딩 위치 및 부품 프로파일 및 위치 및 구성이 고려되는 것으로 이해된다.
적어도 하나의 날개부(winglet, 66)이 제공되는 것이 바람직하다. 적어도 하나의 날개부(66)는 바람직하게는 양면 테이프인 테이프(64)를 사용하여 연결된다. 예컨대, 도 2b 및 도 3b의 단면들은 양면인 테이프(64)의 2개의 단면들(sections)을 사용하여 2개의 위치에서 그리고 양면인 테이프(64)의 제3 단면(section)을 사용하여 적외선 용접(62)된 제1 보강재(14a) 및 제1 패널(12)이 있는 위치에서 적어도 제1 보강재(14a)에 연결된 날개부(66)를 도시한다.
전형적으로, 적어도 하나의 트림부품, 바람직하게는 내부 트림, 가장 바람직하게는 측면 내부 트림(68) 및 트림 내부(70)가 조립체(10)에, 바람직하게는 적어도 제1 패널(12)에 작동 가능하게 연결되어 제공된다. 측면 내부 트림(68)은 바람직하게는 적어도 하나의 위치에서 제1 패널(12)과 통합되거나 결합되거나 연결된다(예컨대, 용접, 적외선 용접 등). 도 2b 및 도 3b의 단면들은, 예컨대, 적어도 제1 패널(12), 가장 바람직하게는 내부 패널, 및 제1 보강재(14a)에 용접되고, 예컨대 적외선 용접되고, 윈도(22)에 접착제(25)로 본딩된다. 예컨대, 도 2b 및 도 3b의 단면들은 적어도 하나의 패스너(72)로 제1 패널(12)에 연결된 트림 내부(70)를 또한 도시한다.
로컬 보강재들은 측면 보강재들에 오버 몰딩되고 제1 패널에 적외선 용접된다. 바람직하게는, 로컬 보강재(16a)는 제1 보강재(14a)에 오버 몰딩되고 적어도 하나의 위치에서 제1 패널(12)에 적외선 용접되며, 바람직하게는, 적어도 두 위치에서 제1 패널(12)에 적외선 용접되고 측면 내부 트림(68)에 적외선 용접된다. 예컨대, 도 2b 및 도 3b의 단면들은 제1 보강재(14a)에 오버 몰딩되고 그리고 적어도 두 위치에서 제1 패널(12)에 용접되고 적어도 하나의 위치에서 측면 내부 트림(68)에 적외선 용접되는 로컬 보강재(16a)를 도시한다.
적어도 하나의 와이어 하니스(74)는 구성요소들 사이에 제공된 공간에 위치된다. 바람직하게는, 와이어 하니스(74)는 제1 패널(12), 제1 보강재(14a) 및 측면 내부 트림(68) 사이에 위치된다.
일반적으로 도 4b를 더 참조하면, 제1 보강재(14a)에 오버 몰딩된 로컬 보강재(16a)가 도시되어 있다. 제1 보강재(14a)는 윈도(25)에 부착되고 바람직하게는, 적외선 용접되어 측면 내부 트림(68)에 연결된다. 제1 보강재(14a)는 또한 적어도 두 위치에서 내부 패널(12)에 적외선 용접된다. 날개부(66)는 제1 보강재(14a)에 연결되고, 바람직하게는, 테이프(64)에 연결되며, 가장 바람직하게는, 양면 테이프인 적어도 두 위치에서 테이프(64)에 의해 연결된다. 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 출원에 따라 다소의 그리고 임의의 대안적인 본딩 위치, 적외선 위치 및 부품 프로파일, 위치 및 구성요소가 고려되는 것으로 이해된다.
일반적으로 도 5b를 더 참조하면, 적어도 두 위치에서 내부 패널(12)에 적외선 용접된(62) 제1 보강재(14a)와 적어도 두 위치에 내부 패널(12)에 적외선 용접된(62) 제2 보강재(18a)가 도시되어 있다. 가장 바람직하게는, 적외선 용접부(62)의 두 위치는 제1 보강재(14a)와 제2 보강재(18)를 제1 패널(12) 상의 정렬된 영역에서 연결한다. 또한, 제1 보강재(14a)는 윈도(22)에 부착된다. 제1 보강재(14a)는 적어도 두 위치에서, 제1 외장 패널(58), 바람직하게는, 스포일러에 부착된다(25). 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 출원에 따라 다소의 그리고 임의의 대안적인 본딩 위치, 적외선 위치 및 부품 프로파일, 위치 및 구성요소가 고려되는 것으로 이해된다. 내부 트림 상부(70a)는 제1 패널(12)에 결합된다.
일반적으로 도 6b를 더 참조하면, 날개부(66)는 윈도(22)에 부착되고(24), 제1 패널(12)에 부착되며(25), 제1 보강재(14a)에 부착되는(25) 것으로 도시되어 있다. 제1 보강재(14a)는 적어도 두 위치에서 제1 패널(12)에 적외선 용접된다(62). 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 출원에 따라 다소의 그리고 임의의 대안적인 본딩 위치, 적외선 위치 및 부품 프로파일, 위치 및 구성요소가 고려되는 것으로 이해된다. 조립체(10)를 위한 가스 스트럿(76)은 76으로 표시되어 있다.
일반적으로 도 7b를 더 참조하면, 적어도 세 위치에서, 내부 패널(12), 바람직하게는, 내부 패널(12)에 적외선 용접된(62) 제2 보강재(18), 바람직하게는, 상부 보강재가 도시되어 있다. 제2 보강재(18)는 적어도 네 위치에서, 제1 외장 패널(58), 바람직하게는, 스포일러에 부착된다(25). 제1 외장 패널 내부(58a), 바람직하게는 스포일러 내부는 윈도(22)에 부착되고(24), 제2 보강재(18)에 부착된다(25). 또한, 도어 시일(78)이 도시되어 있다. 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 출원에 따라 다소의 그리고 임의의 대안적인 본딩 위치, 적외선 위치 및 부품 프로파일, 위치 및 구성요소가 고려되는 것으로 이해된다.
일반적으로 도 8b를 더 참조하면, 제1 보강재(14a), 바람직하게는, 측면 보강재에 오버 몰딩된 로컬 보강재(16a)가 도시되어 있다. 제1 보강재(14a)는 적어도 세 위치에서, 제1 패널(12), 바람직하게는, 내부 패널에 적외선 용접된다. 제2 보강재(18), 바람직하게는, 상부 보강재는 적어도 세 위치에서 내부 패널(12)에 적외선 용접되고(62); 가장 바람직하게는, 이들 위치 중 적어도 두 위치는 제1 보강재(14a) 및 제1 패널(12)의 적외선 용접부(62) 위치와 실질적으로 정렬된다. 제2 보강재(18)는 적어도 네 위치에서, 제1 외장 패널(58), 바람직하게는, 스포일러에 부착된다(25). 제1 외장 패널 내부(58a), 바람직하게는, 스포일러 내부는 윈도(22)에 부착되고(24), 제2 보강재(18)에 부착된다(25). 또한, 도어 시일(78)이 도시되어 있다. 도어 힌지(80)는, 예컨대, 리프트게이트 도어 힌지는 일반적으로 80에 도시된다. 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 출원에 따라 다소의 그리고 임의의 대안적인 본딩 위치, 적외선 위치 및 부품 프로파일, 위치 및 구성요소가 고려되는 것으로 이해된다.
도 2a 내지 도 8b에 더 관련하여, 우측 단면들은 바람직하게는 도시된 좌측 단면들에 대해 실질적으로 미러 이미지인 것으로 이해된다.
제1 패널(12) 및/또는 보강재들, 예컨대 14a, 14b 및/또는 18 및/또는 20은 열가소성이며, 가장 바람직하게는, 글라스 강화 폴리 프로필렌(glass reinforced polypropylene)이다. 그러나, 복합재, SMC, 비 충전 열가소성 폴리올레핀(non-filled thermoplastic polyolefin, TPO) 부품, 클래스 A 표면(들)을 가지는 TPO 부품, 도장 부품, 성형 색상 부품, 도장 된 클래스 A 표면(들)이 있는 TPO 재료, 판독에 민감한 재료(material sensitive to read through), 열감성 재료(heat sensitive material), 구조 열가소성 수지, 폴리 프로필렌-기반 재료(polypropylene-based materials), 강화 폴리 프로필렌(RPP)과 같은 열경화성 수지 또는 열가소성 수지, 글라스-충전 폴리프로필렌(glass-filled polypropylene) 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 적외선 용접에 적합한 임의의 이미 결정된 재료가 고려된다.
본 발명은 본 발명이 공지된 접착 용액(gluing solutions)보다 더 강성이고; 접착 공정보다 더 빠른 공정이라는 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 종래의 시스템에 비해 몇가지 장점들을 제공한다; 중량 감소(접착제 중량보다 같거나 적음); 강철 솔루션(steel solution)보다 훨씬 우수한 D- 필러 설계 공간 활용(비틀림 강성에 영향을 미침); 치수 및 형상 정확도 개선; 높은 정확도(추가 중량 감소)로 인해 접착제 두께에 필요한 것보다 더 얇은 외장 패널일 수 있다; 오버 몰딩된 강철 보강재들도 용접될 수 있다; 오버 몰딩된 강철 보강재들은 고온에서 도움을 준다; 모드 주파수 행동(Modal frequency behavior)의 개선; 대량 생산을 위한 용접 장비 비용 절감(접착과 비교); 충돌 성능 요구 사항 충족; 모든 OEM에 필요한 강성 성능 및 다른 기준의 달성.
일반적으로 도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 임의의 양태에 따른 조립체(10)를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법이 이제 더욱 상세하게 설명될 것이다. 종래의 부착 본딩 구성요소 또는 기계적으로 연결되는 구성요소 대신에, 본 발명은 또한 오버 몰딩 및 적외선 용접을 포함한다. 또한, 로컬 보강재들은 내부 패널에 로컬 보강재들을 직접 연결하지 않고 보강재에 오버 몰딩하여 종래의 시스템에 비해 앞서 설명한 바와 같이 상당한 이점과 우수한 결과를 가진다. 부품, 네스팅 구조(nesting structure) 및 적외선 용접 고정구(infrared welding fixture)의 지오메트리(geometries) 및 프로파일은 단지 예시적인 것이며 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 출원에 따라 임의의 다른 것들이 고려되는 것으로 이해된다.
제1 패널(12), 바람직하게는, 내부 패널이 제공된다. 적어도 하나의 제1 보강재(14a), 바람직하게는, 적어도 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14b)이 제공된다. 제2 보강재(18) 중 적어도 하나 및 제3 보강재(20) 중 적어도 하나가 또한 제공된다. 적어도 하나의 로컬 보강재(16a), 바람직하게는, 적어도 두개의 로컬 보강재 쌍(16a-16d)이 제공된다. 로컬 보강재들(16a-16d)은 제1 패널(12)에 직접 연결되지 않는 것이 필수적이다. 다음 단계는 적어도 하나의 로컬 보강재를 적어도 하나의 제1 보강재(14a)에 오버 몰딩하는 것이다. 바람직하게는, 로컬 보강재들, 예컨대 16a-16d는 제1 보강재 쌍(14a, 14b)에 오버 몰딩된다. 추가적인 로컬 보강재(16e)는 예컨대 기계적으로 제3 보강재(20)에 연결된다. 선택적으로, 추가적인 로컬 보강재(16e)는 대신에 제3 보강재(20)에 오버 몰딩된다.
제1 패널(12)을 위한 제1 네스트(100), 가장 바람직하게는, 내부 패널, 및 적어도 하나의 보강재를 위한 적어도 하나의 제2 네스트(104), 예컨대 제1 보강재(들)(14a,14b) 및/또는 제2 보강재(18) 및 제3 보강재(들)(20)이 제공된다. 제1 네스트(100)는 제1 패널(18)(예컨대, 리프트게이트 서브조립체의 내부 패널)을 유지하도록 제조된다. 제2 네스트(104)는 보강재들 중 적어도 하나를 유지하도록 제조된다. 도 10은 제1 보강재(14a)를 유지하는 제2 네스트(104)를 도시한다. 하나 이상의 보강재들은 제2 네스트(104)에 유지될 수 있는 것으로 이해된다. 다수의 네스트들이 각각의 보강재들, 예컨대, 제1 보강재 쌍(14a,14b)을 수용하는 적어도 하나의 네스트 구조물, 제2 보강재(18)를 수용하는 네스트 구조물, 제3 보강재(20)를 수용하는 네스트 구조물, 및 이들의 임의의 조합에 각각 대응하여 사용될 수 있는 것으로 이해된다.
네스트(100,104) 중 적어도 하나는 클램핑 위치로 이동한다. 바람직하게는, 제1 네스트(100) 및 제2 네스트(104) 둘 다는 서로 작동 가능하게 그리고 일반적으로 116에 도시된 적외선 고정구를 갖도록 이동 가능하다. 적어도 하나의 제어기(controller) 또는 전자 제어 유닛(electronic control unit, 123)은 적외선 고정구(116) 및 복수의 네스트(100,102) 등과 예컨대, 유선 또는 무선으로 가동상태로 통신 중에 있다.
네스트는 바람직하게는 알루미늄이고, 바람직하게는, 제1 및 제2 네스트들(100,104)은 연마된 표면을 가지며, 이는 원할 때 몰드로부터 패널을 쉽게 제거하도록 허용하는 이점을 제공한다. 대안적으로, 우레탄 또는 실리콘 필름은 네스트에서 패널을 쉽게 제거하기 위해 네스트에 적용될 수 있다.
선택적으로, 적어도 제1 패널(102)은 리브 트레이스(rib trace)를 감소시키기 위해 더 높은 패킹 압력으로 성형될 수 있다.
공정은 제1 패널(102)을 제1 네스트(100)에 로딩하고, 이어서 적어도 하나의 보강재, 바람직하게는 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14a)을 제2 네스트(104)에 로딩하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 보강재의 로딩은 진공에 의해 수행된다. 특히, 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14a)은 제1 네스트(100)에 앉아 있는 제1 패널(102) 상의 재결정된 위치에 배치된다. 이어서, 제2 네스트(104)는 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14a)과 접촉하게 되고, 제2 네스트(104)가 제1 네스트(100)로부터 멀어질 때 하나의 제1 보강재 쌍(14a,14a)을 유지하기 위해 진공이 적용된다. 또한 이러한 진공력은 공정의 단계(들)에 따라 원할 때 끄고 켤 수 있다. 선택적으로, 부품 점검 맞춤(part check fit)은 패널과 보강재가 각 네스트에 접촉하는 것을 수행하여 부품이 적절히 정렬되었는지 확인한다.
이어서, 네스트들(100,104)은 각각의 부품들을 여전히 유지하면서 서로 분리된다.
복수의 적외선 열원들(118,120)을 가지는 적어도 하나의 적외선 용접 고정구(116)는 제1 및 제2 네스트들(100,104)에 각각 유지된 제1 패널(12) 및 제1 보강재 쌍(14a, 14b)과 적외선 용접 가능한 근접한 거리로 가져오게 된다. 적외선 열원들(118,120)은 패널(12)의 미리 결정된 용접 표면(108) 및 보강재들(14a,14b)로부터 미리 결정된 거리이다. 일반적으로, 각각의 패널들(12,14a,14b)까지의 적외선 열원들(118,120)은 일반적으로 5인치 미만, 전형적으로 20mm 미만, 바람직하게는 3-18mm; 더욱 바람직하게는 8 내지 12mm; 가장 바람직하게는 약 10.5 mm이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 출원에 따라 더 크거나 더 작은 거리가 고려된다. 도시된 용접 표면(108)은 예시적인 것으로 의도되고 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 출원에 따라 임의의 대안적인 적합한 표면이 고려되는 것으로 이해된다.
복수의 적외선 열원들(118,120)의 미리 결정된 위치는 일반적으로 용접될 특정 리프트게이트 구성요소 및 원하는 용접 위치에 대응한다. 복수의 적외선 열원들(118, 120)은 부품 패널(12)과 보강재들(14a,14b)을 함께 적외선 용접하기에 적합한 미리 결정된 양의 시간 및 양을 미리 결정된 용접 표면을 가열하는데 사용된다(그리고 패널(12)과 제2 보강재(18)를 함께, 그리고 패널(12)와 제3 보강재(20)와 함께).
열원 1(18,120)은 전구(bulbs), 와이어(wires), 스포일(spoils), 미러-용접 금속 핫 플레이트(mirror-welding metal hot plates), 플라크(plaques), 포일(foils), 수직 포일(vertical foils), 수평 포일(horizontal foils), 단일 글라스 전구 튜브(single glass bulb tubes), 이중 글라스 전구 튜브(double glass bulb tubes), 석영 글라스 전구 튜브(quartz glass bulb tubes), 식사 호일(meal foils) 또는 이들의 임의의 조합이다. 적외선 용접에 적합한 임의의 대안적인 열원 1(18,120)이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 출원에 따라 고려되는 것으로 이해된다.
일단 복수의 열원들(118,120)이 적외선 용접을 위해 위치될 경우, 목표된 패널/강화 영역들은(도 11에서 파도들(121,124로 표시됨)) 미리 결정된 시간 동안 미리 결정된 온도로 가열된다. 열원 전력은 바람직하게는 100 %이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 더 큰 또는 더 적은 전력 백분율이 고려된다. 가열 시간은 일반적으로 2 초보다 크고; 전형적으로, 6 초보다 크며; 바람직하게는, 8.5초보다 크고; 더욱 바람직하게는 6-9초이며; 가장 바람직하게는 15초 이하이다.
제1 패널(12) 및 보강재들(14a,14b)이 가열될 때 약 1mm의 용융물이 존재한다. 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 다소의 용융물이 고려된다.
선택적으로, 제1 패널(12) 및 보강재들(14a,14b)은 가열 후에 제자리에 유지된다. 유지 시간은 일반적으로 2초보다 크고; 전형적으로, 4초보다 크며, 바람직하게는, 6.5초보다 크고; 가장 바람직하게는 4-7초이다. 가열 시간 또는 유지 시간은 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 고려된다. 가열 및 유지 시간은 용접 강도에 영향을 미치는 요소가 될 수 있다.
가열 온도(들)은 일반적으로 패널 재료, 치수 및 외부에 드러나는 표면에 의존한다. 매개 변수에 따라 재료를 녹이는 데 약 180℃ 정도이다. 그러나, 온도는 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 출원에 따라 더 높거나 더 낮다. 적외선 열원들(118,120) 가열 온도는 동일하거나 상이할 수 있고, 바람직하게는 상이할 수 있으며, 예컨대 약 120-150℃ 차이일 수 있다. 제1 패널(12), 제1 보강재 쌍(14a,14b,18,20)의 가열 온도는 예컨대 특정 출원, 재료 및 지오메트리에 따라 동일하거나 상이할 수 있다. 바람직하게는, 열은 마감처리되어 외부에 드러나는 표면을 가지는 임의의 패널, 예컨대 마감처리된 부품 표면에 대한 판독을 방지하기 위해 마감처리된 부품 표면에서 약 50℃를 초과하지 않도록 가능한 한 낮다.
적외선 열원들(118,120)은 바람직하게는 중간 파장 적외선 소스이다. 일반적으로, 피크는 약 3㎛보다 작다. 전형적으로, 약 2 내지 3㎛이다. 이것은 재료에 대한 방사선 침입과 표면의 최대 흡수에 대한 타협이다. 이것은 FTIR 스펙트럼의 재료 연구와 침투의 광학 깊이에 기초한다. 주요 목적은 목표 표면만 가능한 빨리 가열하는 것이고 나머지 재료는 가능한 한 차갑게 유지하는 것이다.
그 후, 적외선 용접 고정구(116)가 통로 밖으로 이동하고 네스트(100,104)가 제1 및 제2 네스트들(100,104)(도 10 참조)에 의해 수행된 압축을 위해 압력하에서 적외선 용접(62)에서 제1 패널(12) 및 보강재, 예컨대 제1 보강재(14a)를 결합시켜 접촉시킨다. 일반적으로 클램핑력 또는 결합력(mating force)은 20 킬로 뉴턴보다 작고; 전형적으로, 2 내지 15KN이며; 바람직하게는, 5 내지 10KN이고; 가장 바람직하게는 약 7.5KN 이다. 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 더 크거나 더 적은 결합력이 고려된다.
일반적으로 클램핑 시간은 5초보다 크고; 전형적으로, 8초보다 크며, 바람직하게는, 9-20초이고; 더욱 바람직하게는 약 11초이며; 가장 바람직하게는 약 5-10초이다. 클램핑 시간은 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 고려된다. 일반적으로, 클램핑 압력은 5보다 크고; 전형적으로, 50보다 작으며; 바람직하게는, 5 내지 30이고; 가장 바람직하게는, 약 7.5이다. 더 크거나 더 적은 클램핑 압력은 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 고려된다.
생성되는 용접부는 가장 바람직하게는 약 0.2 내지 0.4 mm 깊이이다. 이것은 본 발명에 따른 적외선 용접이 둘 이상의 부품을 함께 연결하는 것 뿐만 아니라 적외선 용접 패널을 위한 접착제(adhesives) 또는 밀봉제(sealants)의 필요성을 제거 할 수 있기 때문에 중요하다.
바람직하게는, 용접된 제1 패널(102)과 제1 보강재 쌍(14a, 14b)은 네스트들(102,104)로부터 결합된 부품을 제거하기 전에 약 5 내지 8초 동안 네스트에서 다소 냉각되도록 허용된다. 대안적으로, 강제 냉각제(forced coolant)는 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 고려된다.
이어서, 제1 및 제2 네스트들(102,204)이 분리되고, 공정(process)은 동일하거나 상이한 네스트에 남아 있는 보강재들에 대해 반복된다(예컨대, 적어도 제1 패널(12)에 적외선 용접된 제2 보강재(18) 및/또는 제3 보강재(20)). 전형적으로, 적어도 하나의 다른 툴 네스트(tool nest)는 제2 보강재 및/또는 제3 보강재에 대해 도 10-11에 도시된 바와 유사하게, 제공된다. 바람직하게는, 다른 툴 네스트는 도 10-11에 도시된 바와 유사하게, 제2 및 제3 보강재 둘 다를 유지한다. 선택적으로, 도 10-11에 도시된 바와 유사하게, 다른 툴 네스트는 제2 보강재를 유지하고, 또 다른 툴 네스트는 제3 보강재를 유지한다.
동일한 툴 네스트가 제2 및 제3 보강재들(18,20)을 모두 유지하는 경우, 이들은 출원에 따라 툴 네스트에서 동시에 또는 다른 시간들을 유지할 수 있다. 예로서, 도 10에 도시된 바와 유사하게 용접을 생성하기 위해 제1 패널 및 제2 및 제3 보강재들(18,20)의 용접 표면은 적외선 용접 고정구(116)에 의해 동시에 가열될 수 있고, 이어서 동시에 함께 가압될 수 있다. 대안적으로, 제2 또는 제3 보강재들(18,20)은 먼저 가열되고 용접될 수 있으며, 다른 제2 또는 제3 보강재들(18,20)이 뒤따를 수 있다. 원하는 모든 보강재들이 적소에(in place) 용접되면, 서브조립체(11)는 제1 네스트(102)로부터 제거되거나 네스트에서 추가 조립이 수행된다(예컨대, 외장 패널(들)을 조립체(10)에 부착).
제1 및 제2 외장 패널들(58,60)은 제1 패널(12)에 부착 본딩된다. 대안적으로, 제1 및/또는 제2 외장 패널들(58,60)은 호환 가능한 네스트 및 적외선 가열 고정구를 사용하여 제1 패널(12)에 적외선 용접된다.
전체 사이클 시간은 종래의 본딩보다 더 빠르며 이는 약 8분이 소요될 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 총 적외선 용접 사이클 시간은 5분 이하이고, 전형적으로, 4분 이하, 바람직하게는, 3분 이하, 더욱 바람직하게는, 2.5분 이하, 가장 바람직하게는, 2.25분 이하이다. 따라서, 8분마다 하나의 부품 대신에, 본 발명은 복수의 패널을 동시에 함께 용접할 수 있다. 예컨대 접착제는 훨씬 더 오랫동안 부드러움이 유지된다. 또한, 본딩 이전에 휨(또는 다른 허용오차 변동)이 존재하는 경우, 조인트에 영구적인 응력(조인트의 전단 응력, 조인트의 크리프 등)이 있기 때문에 본딩 후에도 그 휨이 유지된다.
몇몇의 공정 및 설계 변수가 고려되는 것으로 이해된다. 예시적인 처리 및 설계 변수는 온도, 가열 시간, 이미터 거리(emitter distance), 클램핑 압력, 프레스 속도, 유지 시간, 냉각, 구성요소, 외부에 드러나는 표면 등, 부품 재료, 부품 지오메트리, 예컨대 조인트 영역 지오메트리가 평평한, 리브 등, 부품 휨(최대), 용접 플랜지 두께(최적) 및 용접 간섭(최적) 등을 포함한다.
본 발명의 설명은 본질적으로 단지 예시적이므로, 본 발명의 본질을 벗어나지 않는 변형예들은 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 의도된다. 이러한 변형예들은 본 발명의 사상 및 범주에서 벗어난 것으로 간주되지 않아야 한다.

Claims (17)

  1. 차량용 리프트게이트 조립체로서,
    적어도 하나의 제1 보강재에 오버 몰딩되고 금속성인 적어도 하나의 로컬 보강재;
    적어도 하나의 제1 패널- 상기 적어도 하나의 제1 보강재는 상기 적어도 하나의 제1 패널에 적외선 용접됨 -; 및
    상기 적어도 하나의 제1 패널에 작동 가능하게 결합된 적어도 하나의 외장 패널- 상기 적어도 하나의 외장 패널은 마감처리되어 외부에 드러나는 표면을 포함함 -을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 리프트게이트 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 로컬 보강재는 적어도 하나의 로컬 보강재 쌍(pair of local reinformnets)이고, 상기 적어도 하나의 제1 보강재는 적어도 하나의 보강재 쌍(pair of reinforcements)인 것을 특징으로 하는 차량용 리프트게이트 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보강재 쌍은 상기 적어도 하나의 제1 패널의 개구 양측에 형성된 측면들에서 상기 적어도 하나의 제1 패널에 적외선 용접되고, 상기 개구는 윈도 글라스에 제공된 것을 특징으로 하는 차량용 리프트게이트 조립체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보강재 쌍은 상기 차량의 D-필러 영역에서 상기 적어도 하나의 제1 패널에 적외선 용접되고, 상기 D-필러 영역에서의 단면 특성들은 적어도 40헤르쯔의 진동 주파수 요건을 획득하는 것을 특징으로 하는 차량용 리프트게이트 조립체.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 패널에 적외선 용접된 적어도 하나의 추가 보강재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 리프트게이트 조립체.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보강재 쌍에 오버 몰딩된 제2의 로컬 보강재 쌍을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 리프트게이트 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 로컬 보강재 쌍 및 제2의 로컬 보강재 쌍은, 각각 상기 적어도 하나의 보강재 쌍의 상부 및 하부를 향해 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 리프트게이트 조립체.
  8. 제7항에 있어서,
    적어도 하나의 제1 패널의 개구의 실질적으로 위에서 상기 적어도 하나의 제1 패널에 적외선 용접된 적어도 하나의 제2 보강재를 더 포함하고, 상기 개구는 후방 윈도에 제공되며;
    적어도 하나의 제1 패널의 개구의 실질적으로 아래에서 상기 적어도 하나의 제1 패널에 적외선 용접된 적어도 하나의 제3 보강재를 더 포함하고, 상기 개구는 후방 윈도에 제공되는 것을 특징으로 하는 차량용 리프트게이트 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 외장 패널은, 상기 적어도 하나의 제2 보강재에 부착 본딩된 상부 외장 패널인 제1 패널 및 상기 적어도 하나의 제3 보강재에 부착 본딩된 하부 외장 패널인 제2 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 리프트게이트 조립체.
  10. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 제1 패널의 개구의 실질적으로 위에서 상기 적어도 하나의 제1 패널에 적외선 용접된 적어도 하나의 제2 보강재를 더 포함하고, 상기 개구는 후방 윈도에 제공된 것을 특징으로 하는 차량용 리프트게이트 조립체.
  11. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 제1 패널의 개구의 실질적으로 아래에서 상기 적어도 하나의 제1 패널에 적외선 용접된 적어도 하나의 추가 보강재를 더 포함하고, 상기 개구는 후방 윈도에 제공된 것을 특징으로 하는 차량용 리프트게이트 조립체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 추가 보강재에 기계적으로 연결되거나 오버 몰딩된 추가 로컬 보강재를 더 포함하고,
    상기 추가 로컬 보강재에 대한 위치는 래치 영역(latch area)인 것을 특징으로 하는 차량용 리프트게이트 조립체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 추가 보강재는 중량 감소를 위해 재료가 없는 복수의 개구들을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 리프트게이트 조립체.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 패널 또는 상기 적어도 하나의 보강재는 글라스 충전 보강 폴리프로필렌(glass filled reinforced polypropylene)인 것을 특징으로 하는 차량용 리프트게이트 조립체.
  15. 차량용 외장 패널 조립체로서,
    적어도 하나의 보강재 쌍에 오버 몰딩된 적어도 하나의 제1의 로컬 보강재 쌍;
    상기 적어도 하나의 보강재 쌍에 오버 몰딩된 적어도 하나의 제2의 로컬 보강재 쌍- 상기 제1 및 제2 로컬 보강재 쌍은 금속임 -;
    제1 패널- 상기 적어도 하나의 보강재 쌍은 상기 제1 패널에 적외선 용접되며, 상기 적어도 하나의 보강재 쌍에 상기 제1 및 제2의 로컬 보강재 쌍을 오버 몰딩하여 중량 감소를 위해 상기 로컬 보강재들의 최소화된 크기를 허용함 -;
    상기 제1 패널에 적외선 용접된 적어도 하나의 제2 보강재;
    상기 제1 패널에 적외선 용접된 적어도 하나의 제3 보강재;
    상기 적어도 하나의 제2 보강재에 작동 가능하게 연결된 제1 외장 패널; 및
    상기 적어도 하나의 제3 보강재에 작동 가능하게 연결된 제2 외장 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 외장 패널 조립체.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 외장 패널은, 상기 적어도 하나의 제2 보강재에 부착 본딩되고, 마감처리되어 외부에 드러나는 표면을 가지는 스포일러(spoiler)이며,
    상기 제2 외장 패널은, 윈도용 상기 제1 패널의 개구의 실질적으로 아래에서 상기 적어도 하나의 제3 보강재에 부착 본딩되고, 마감처리되어 외부에 드러나는 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 외장 패널 조립체.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보강재 쌍은 상기 적어도 하나의 제1 패널의 개구 양측에 형성된 측면들에서 상기 적어도 하나의 제1 패널에 적외선 용접되고, 상기 개구는 윈도 글라스에 제공되는 것을 특징으로 하는 차량용 외장 패널 조립체.
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