KR101300420B1 - 결합부재 조립체를 포함하는 배터리 케이스 및 그 제조방법 - Google Patents

결합부재 조립체를 포함하는 배터리 케이스 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 결합부재 조립체를 포함하는 배터리 케이스 및 이를 제조하기 위한 배터리 케이스 제조방법에 관한 것으로서, 배터리를 수용하는 하우징 및 상기 하우징에 배터리를 장착하기 위하여 상기 하우징에 결합되어 일체로 성형되되, 복수의 결합부재가 연결조립된 결합부재 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하여, 미리 연결조립된 결합부재 조립체를 포함함으로써, 배터리 케이스 압축성형 후 냉각시에도 치수안정성이 향상되어 배터리와의 결합불량을 방지하는 효과를 제공한다.

Description

결합부재 조립체를 포함하는 배터리 케이스 및 그 제조방법{BATTERY CASE INCLUDING JOINING MEMBER ASSEMBLY AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 배터리 케이스 및 이를 제조하기 위한 배터리 케이스 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강화플라스틱 압축 성형물인 하우징의 일면에 미리 연결조립된 결합부재 조립체가 일체로 성형되는 배터리 케이스 및 이를 제조하기 위한 배터리 케이스 제조방법을 제공하는 것이다.
최근 들어 환경문제가 주요 이슈로 등장하면서, 자동차 산업에서도 큰 변화가 일어나고 있다.
세계적으로 자동차의 연비규제가 점점 엄격해지고 있으며, 그에 대응하여 자동차 업계는 하이브리드 자동차, 전기 자동차 및 자동차 부품의 경량화를 위한 기술개발이 진행되고 있으며, 실제로 상용화되고 있는 실정이다.
특히 자동차 부품의 경량화를 위한 기술개발과 관련하여서는, 자동차 배터리를 수용하는 종래 알루미늄 재질의 배터리 케이스를 플라스틱 재질의 배터리 케이스로 대체하려는 움직임이 활발하다.
배터리 케이스를 플라스틱 재질로 제조하는 경우, 배터리를 배터리 케이스에 장착하기 위하여 별도의 결합부재가 필요하게 되는데, 종래에는 이러한 결합부재 각각을 배터리 케이스에 결합시키는 방식을 이용하였다.
도 1은 종래 배터리 케이스의 사시도이다. 도 1을 참조하면, 종래와 같이 배터리 케이스(10)에 결합부재(13) 각각을 하우징(11)에 결합시키는 방식을 이용할 경우, 플라스틱 압축성형 후 이어지는 냉각공정시 배터리 케이스(10)에 치수변형이 일어나게 되고, 이러한 치수변형에 따라 결합부재(13)의 위치 및 방향이 달라지게 된다. 이에 따라 배터리를 배터리 케이스(10)에 장착시, 결합부재(13)가 배터리를 장착하기 위해 형성된 결합공과 결합하지 못하는 현상이 발생하는 문제점이 있었다. 또한, 배터리 케이스(10) 제조시, 개별적으로 결합부재를 금형에 인서트하는 공정으로 인해 제품성형 시간이 길어지게 되는 문제점이 발생하는 문제점도 발생하였다.
본 발명의 목적은 치수안정성이 향상된 플라스틱 재질의 배터리 케이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 미리 연결조립된 결합부재 조립체를 금형에삽입함으로써, 제품성형 시간을 줄이고, 배터리와의 결합 불량을 방지할 수 있는 배터리 케이스의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 케이스는 배터리를 수용하는 하우징 및 상기 하우징에 배터리를 장착하기 위하여 상기 하우징에 결합되어 일체로 성형되되, 복수의 결합부재가 연결조립된 결합부재 조립체;를 포함한다.
상기 하우징은 섬유 강화플라스틱을 재질로 포함할 수 있으며, 상기 결합부재 조립체는 일정간격으로 이격되어 배치되는 복수의 결합부재와 상기 복수의 결합부재를 연결하는 연결부재를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 결합부재 조립체는 금속을 재질로 포함할 수 있다. 또한, 상기 결합부재 조립체는 상기 하우징의 압축 성형시 금형에 미리 배치되어 상기 하우징과 일체로 성형되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 결합부재가 미리 연결조립된 결합부재 조립체를 금형에 삽입시키는 결합부재 조립체 인서트 공정과 용융된 수지를 금형에 주입하는 수지공급 공정과 금형을 폐쇄하여 용융된 수지에 의해 소정의 형상으로 하우징을 성형하되, 하우징의 일면에 결합부재 조립체를 일체로 성형하는 배터리 케이스 성형공정 및 성형된 배터리 케이스를 냉각시키는 냉각공정을 포함한다.
상기 결합부재 조립체 인서트 공정은 금속을 재질로 포함하는 결합부재 조립체를 금형에 삽입하는 것에 의함이 바람직하며,
상기 수지공급 공정은 섬유 강화플라스틱을 재질로 포함하는 수지를 공급하는 것에 의함이 바람직하다.
그리고, 상기 배터리 케이스 성형단계는 압축성형 방식을 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 배터리 케이스는 미리 연결조립된 결합부재 조립체를 포함함으로써, 배터리 케이스 압축성형 후 냉각시에도 치수안정성이 향상되어 배터리와의 결합불량을 방지하는 효과를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 배터리 케이스 제조방법은 미리 연결조립된 결합부재 조립체를 금형에 삽입함으로써, 배터리와의 결합불량을 방지하면서도 제품성형 시간을 줄일 수 있는 효과를 제공하는 것이다.
도 1은 종래 배터리 케이스의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 케이스의 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 배터리 케이스 제조방법에 따른 순서도,
도 4는 종래방식에 따른 배터리 케이스 제조방법과 본 발명에 따른 배터리 케이스 제조방법을 비교한 비교도이다.
도 5는 종래의 배터리 케이스와 본 발명에 따른 배터리 케이스를 비교하기 위해 개략적으로 도시한 비교도,
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 배터리 케이스 및 그 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 도면에서 발명을 구성하는 구성요소들의 크기는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술된 것이며, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소와 접하여 설치될 수 있고, 소정의 이격거리를 두고 설치될 수도 있으며, 이격거리를 두고 설치되는 경우엔 상기 어떤 구성요소를 상기 다른 구성요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제3의 수단에 대한 설명이 생략될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 케이스의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 케이스(100)는 하우징(110) 및 결합부재 조립체(130)를 포함한다.
하우징(110)은 배터리를 수용하는 역할을 하며, 결합부재 조립체(130)는 하우징(110)에 배터리를 장착하기 위해 하우징(110)에 결합되어 일체로 성형되며, 복수의 결합부재(131)가 연결조립된 구조를 가진다.
먼저 하우징에 대해 살펴보면, 하우징(110)은 배터리를 수용한다.
배터리를 수용하기 위해서 하우징(110)은 상부가 개방된 구조를 가질 수 있다. 다만, 하우징(110)의 형상은 이에 한정되지 아니하며 배터리를 수용하는 다양한 형상을 가질 수 있다.
하우징(110)은 강화 플라스틱을 재질로 하는 것이 바람직하다.
하우징(110)은 강화 플라스틱을 재질로 함으로써, 고강도, 고강성, 내수성, 내화학성이 우수하면서도 종래 알루미늄을 재질로 이용하는 경우에 비해 중량 자체를 경량화할 수 있게 된다. 이를 통해 배터리 케이스(100)의 중량 자체를 줄일 수 있게 되어 차량의 연비 부담을 최소화할 수 있다.
강화 플라스틱으로서, 불포화 폴리에스터, 에폭시수지 등의 열경화성 수지에 유리섬유로 보강한 섬유강화플라스틱을 이용할 수 있다.
하우징(110)을 강화 플라스틱 재질로 성형하기 위해, 하우징(110)은 통상적으로 압축성형 방법을 이용하여 성형된다.
압축성형 방법은 플라스틱 성형재료를 금형 캐비티에 넣은 뒤 프레스로서 가열 가압하여 성형하여, 냉각고화 후에 꺼내는 단계로 진행되게 된다.
하우징(110)을 압축성형 방법을 통해 성형하게 될 경우, 용융된 강화 플라스틱은 금형에 의해 가열 가압 된 후 냉각공정을 거쳐 고체화 되는데, 냉각공정시 고체화되는 과정에서 금속재질과 달리 강화 플라스틱 재질로 된 하우징(110)은 가열 가압시 성형된 형상에서 약간의 치수변화가 발생하게 된다.
이러한 치수변화는 하우징(110)의 크기가 작은 경우에는 하우징(110)의 치수변화가 작지만, 하우징(110)의 크기가 큰 경우에는 하우징(110)의 치수변화 역시 크게 나타나게 된다.
하우징(110)의 크기가 큰 경우, 복수의 결합부재(131) 각각을 직접 하우징(110)에 결합하여 일체화시킬 경우, 결합부재(131)의 위치와 방향은 하우징(110)의 치수변화에 따라 변하게 되고, 위치와 방향이 변한 결합부재(131)는 배터리와 결합불량이 발생하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따른 배터리 케이스(100)는 하우징(110)에 결합되어 일체로 성형되되, 복수의 결합부재(131)가 연결조립된 결합부재 조립체(130)를 포함한다.
본 발명은 복수의 결합부재(131)가 연결조립된 결합부재 조립체(130)를 포함함으로써, 하우징(110)의 치수변화에도 불구하고 결합부재(131)는 위치와 방향을 유지하게 되어 배터리와의 결합을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.
복수의 결합부재(131)가 연결조립된 구조의 일예로서, 결합부재 조립체(130)는 일정간격으로 이격되어 배치되는 복수의 결합부재(131)와, 이러한 복수의 결합부재(131)를 연결하는 연결부재(133)를 포함할 수 있다.
연결부재(133)는 복수의 결합부재(131)를 연결하며, 금속을 재질로 포함한다. 연결부재(133)가 복수의 결합부재(131)를 연결하는 방식으로 용접에 의해 연결하는 방식이 일반적이나, 이에 특별히 제한되어 연결되는 것은 아니다.
복수의 결합부재(131)를 연결한 금속재질의 연결부재(133)는 하우징(110)의 압축 성형시 금형에 미리 삽입됨으로써 하우징(110)과 일체로 성형된다. 하우징(110)과 일체로 성형된 연결부재(133)는 금속재질을 포함하기 때문에 하우징(110)의 압축성형시 냉각공정을 거친다 하더라도 치수안정성을 가지게 된다.
복수의 결합부재(131)는 배터리와 결합하며, 금속재질을 포함한다.
복수의 결합부재(131)는 금속재질을 포함함으로써, 배터리에 외부 충격이 가해지더라도 배터리를 안정적으로 결합할 수 있게 된다. 여기서 복수의 결합부재(131)가 배터리와 직접 결합되는 경우를 설명하였으나, 이에 한정하지 아니하며, 복수의 결합부재(131)는 별도의 고정홀더(미도시) 등과 결합하여 간접적으로 배터리와 결합될 수도 있다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 케이스 제조방법에 따른 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 케이스 제조방법은 다음과 같은 공정을 포함한다.
먼저 복수의 결합부재가 미리 연결조립된 결합부재 조립체를 금형에 삽입시킨다(결합부재 조립체 인서트 공정, S100).
결합부재 조립체 인서트 공정은 미리 연결조립된 결합부재 조립체(130)를 금형에 삽입시킴으로써, 결합부재(131)를 개별적으로 금형에 삽입시키는 종래 방식에 비해 작업시간을 줄일 수 있는 효과를 제공한다.
도 4는 종래방식에 따른 배터리 케이스 제조방법과 본 발명에 따른 배터리 케이스 제조방법을 비교한 비교도이다.
도 4의 (a)는 종래방식에 따른 배터리 케이스 제조방법에 따라 결합부재를 삽입시킨 상태를 나타낸 것으로서, 복수의 결합부재를 삽입시키기 위해 결합부재의 수만큼(N1~N12) 인서트 작업이 필요한 반면, 도 4의 (b)는 본 발명에 따른 배터리 케이스 제조방법에 따라 결합부재를 삽입시킨 상태를 나타낸 것으로서, 복수의 결합부재를 삽입시키기 위해 결합부재의 수보다 적은 결합부재 조립체의 수만큼(N1~N3)만 인서트 작업이 필요한 것을 알 수 있다.
즉, 결합부재 조립체를 인서트하는 방식을 사용함으로써 결합부재각각을 인서트하는 방식에 비해 작업시간을 현저히 줄일 수 있게 된다.
이 때, 결합부재 조립체(130)는 일정간격으로 이격된 복수의 결합부재(131)와 결합부재(131)를 연결조립하는 금속재질의 연결부재(133)를 포함한다.
다음으로, 용융된 수지를 금형에 주입한다(수지공급 공정, S200)
수지공급 공정을 통하여 공급되는 수지는 섬유 강화플라스틱을 재질로 포함하는 것이 바람직하다. 섬유 강화플라스틱을 재질로 포함하는 수지를 이용하여 하우징(110)을 성형함으로써 고강도, 고강성, 내수성, 내화학성이 우수하면서도 종래 알루미늄을 재질로 이용하는 경우에 비해 중량 자체를 경량화할 수 있게 된다.
다음으로 결합부재 조립체가 삽입된 상태에서 용융된 수지가 주입된 금형을 폐쇄하여, 소정의 형상으로 하우징을 성형하되, 하우징의 일면에 결합부재 조립체가 일체로 성형된 배터리 케이스를 성형한다(배터리 케이스 성형공정, S300).
용융된 수지는 금형을 폐쇄하고 가열 가압되는 과정에서 금형의 형상에 대응되는 소정의 형상으로 하우징(110)을 성형하게 되고, 동시에 결합부재 조립체(130)가 하우징(110)과 일체로 성형되어 배터리 케이스(100)를 성형하게 된다.
마지막으로 성형된 배터리 케이스를 냉각시킨다(냉각공정, S400)
냉각공정을 거치는 과정에서 소정의 형상으로 성형된 하우징(110)에 치수변화가 발생한다 하더라도, 결합부재 조립체(130)는 각각의 결합부재(131)가 금속재질의 연결부재(133)에 의해 연결조립된 상태이기 때문에 결합부재(131)의 위치와 방향이 변하지 않아 배터리와의 결합불량을 방지할 수 있게 된다.
도 5는 종래의 배터리 케이스와 본 발명에 따른 배터리 케이스를 비교하기 위해 개략적으로 도시한 비교도이다.
도 5를 참조하여, 각각의 결합부재(13)를 하우징(11)과 직접 일체화시켜 형성시킨 종래의 배터리 케이스(10)와 본 발명에 따라 결합부재 조립체(130)를 하우징(110)과 일체화시켜 형성시킨 배터리 케이스(100)를 살펴보도록 하겠다.
<비교예>
도 5의 (a)는 종래의 배터리 케이스의 단면을 개략적으로 도시한 것으로서, 각각의 결합부재(13)를 하우징(11)과 직접 일체화시킨 경우 냉각공정시 나타나는 변화를 나타낸 도면이다.
먼저 금속재질의 복수의 결합부재(13) 각각을 금형에 삽입한 후, 유리섬유 강화플라스틱을 재질로 하여 가로세로 길이가 1m인 하우징(11)을 가열 가압하여 성형하였다.
성형된 하우징(11)을 냉각시킨 결과, 하우징(11)의 단부가 2~3cm정도 휘어지는 현상이 발생하게 되었고, 그에 따라 결합부재(13)의 위치와 방향이 바뀌게 되어 배터리와의 결합불량이 발생하게 되었다.
<실시예>
도 5의 (b)는 본 발명에 따른 배터리 케이스의 단면을 개략적으로도시한 것으로서, 결합부재 조립체(130)를 하우징(110)과 일체화시킨 경우 냉각공정시 나타나는 변화를 나타낸 도면이다.
미리 금속재질의 결합부재(131)를 금속재질의 연결부재(133)로 연결조립한 결합부재 조립체(130)를 금형에 삽입한 후, 유리섬유 강화플라스틱을 재질로 하여 가로세로 길이가 1m인 하우징(110)을 가열 가압하여 성형하였다.
성형된 하우징(110)을 냉각시킨 결과, 결합부재(131)는 금속재질의 연결부재(133)로 연결되어 있어 결합부재(131)의 위치와 방향이 변화되지 않는 것을 관찰할 수 있었으며, 그에 따라 배터리와 결합부재(131)의 결합이 양호하였다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명은 배터리 케이스에 대하여 설명하였으나, 배터리 케이스는 배터리를 수용하는 케이스에 한정되는 것이 아니며, 배터리 외에 다양한 물건을 수용할 수 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10 : 배터리 케이스
11 : 하우징
13 : 결합부재
100 : 배터리 케이스
110 : 하우징
130 : 결합부재 조립체
131 : 결합부재
133 : 연결부재

Claims (9)

  1. 배터리를 수용하는 하우징; 및
    상기 하우징에 배터리를 장착하기 위하여 상기 하우징에 결합되어 일체로 성형되되, 복수의 결합부재가 연결부재에 의해 미리 연결조립된 결합부재 조립체;를 포함하고,
    상기 하우징은 섬유 강화플라스틱을 재질로 포함하며,
    상기 결합부재 조립체는,
    상기 하우징의 압축 성형시 금형에 미리 배치되어 상기 하우징과 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 배터리 케이스.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 결합부재 조립체는,
    일정간격으로 이격되어 배치되는 복수의 결합부재와,
    상기 복수의 결합부재를 연결하는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 케이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 결합부재 조립체는 금속을 재질로 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 케이스.
  5. 삭제
  6. 복수의 결합부재가 연결부재에 의해 미리 연결조립된 결합부재 조립체를 금형에 삽입시키는 결합부재 조립체 인서트 공정;
    용융된 수지를 금형에 주입하는 수지공급 공정;
    금형을 폐쇄하여 용융된 수지에 의해 소정의 형상으로 하우징을 성형함으로써 하우징의 일면에 상기 복수의 결합부재가 연결부재에 의해 미리 연결조립된 결합부재 조립체를 일체로 성형하는 배터리 케이스 성형공정 및;
    성형된 배터리 케이스를 냉각시키는 냉각공정;을 포함하고,
    상기 수지공급 공정은,
    섬유 강화플라스틱을 재질로 포함하는 수지를 공급하는 것을 특징으로 하는 배터리 케이스 제조방법
  7. 제6항에 있어서,
    상기 결합부재 조립체 인서트 공정은,
    금속재질의 결합부재 조립체를 금형에 삽입하는 것에 의함을 특징으로 하는 배터리 케이스 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 배터리 케이스 성형공정은,
    압축성형 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 배터리 케이스 제조방법.
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