KR101703781B1 - 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법 - Google Patents

고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법 Download PDF

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Abstract

고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법이 개시된다. 본 발명의 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법은, UD 테이프(Uni-directional Tape)를 파이프의 외주면에 감아 파이프의 반경방향으로 적층시킨 후 파이프로부터 분리하여 UD 테이프로 이루어진 카울크로스바를 형성하는 바성형단계; 및 카울크로스바를 사출금형에 삽입하여 브래킷을 일체로 사출성형하는 바인서트단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 카울크로스바와 브래킷을 수지재질로 제작하더라도 카울크로스바와 브래킷이 단순한 결합구조로서 견고한 결합력을 형성하도록 이루어지는 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법을 제공할 수 있게 된다.

Description

고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법{MANUFACTURING METHOD OF HIGH STRENGTH RESIN COWL CROSS MEMBER}
본 발명은 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 카울크로스바와 브래킷을 수지재질로 제작하더라도 카울크로스바와 브래킷이 단순한 결합구조로서 견고한 결합력을 형성하도록 이루어지는 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법에 관한 것이다.
카울크로스맴버(COWL CROSS MEMBER)는 차량의 좌우방향의 휘어짐이나 뒤틀림을 방지하고 차체의 내구성을 높이기 위한 골격으로 사용되며, 인스트루먼트 패널의 각종 전장부품이 장착되는 안내면을 제공하고 정면충돌시 승객의 안전을 보호하도록 이루어진다.
카울크로스맴버는 스틸 재질의 중공의 파이프 형상으로 제작되어 운전석 및 조수석 전방에서 차체 좌우 횡방향으로 배치되는 카울크로스바를 그 주요한 구성으로 하며, 카울크로스바의 양단에 형성된 마운팅 브라켓에 의해 차체 좌우의 패널 안쪽에 고정된다.
카울크로스바에는 스티어링 컬럼, 인스트루먼트 패널, 에어백장치 등을 지지하기 위한 복수의 브래킷이 결합되고 있다. 종래에는 복수의 브래킷이 금속 재질로 이루어져 카울크로스바에 용접 결합되었으나, 근래에 들어 자동차 제조 업계에서는 차량 진동에 의한 용접강도의 취약화를 해결하고 차량의 전체 중량을 감소시키기 위해 플라스틱 재질의 브래킷을 적용시키고 있는 추세이다.
이와 관련하여 대한민국 공개특허공보 제2005-0017204호에는 자동차의 스티어링 칼럼 고정용 지지브라켓 구조가 게시되어 있으며, 공개특허공보 제2005-0017204호는 카울 크로스바의 일정위치에서 나사 결합되며 플라스틱 재질인 지지플레이트와, 상기 지지플레이트의 일측에 결합되며 지지플레이트의 강성도를 보강하도록 스틸 재질인 보강플레이트로 구성된 지지브라켓을 형성하되, 지지브라켓의 하부에는 브레이크 페달부가 힌지 가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.
공개특허공보 제2005-0017204호는 스티어링 칼럼 고정용 지지브라켓의 중량을 줄이면서 강성도를 높이고, 그 하부에 브레이크 페달부를 힌지 가능하게 결합함으로써 부품수가 감소하는 이점이 있다.
또한, 대한민국 등록특허공보 제568710호에는 센터서포트브라켓의 구조가 게시되어 있으며, 등록특허공보 제568710호는 카울크로스멤버와 결합하는 상단부와; 상기 상단부의 양끝단에서 아래로 연장되는 한 쌍의 사이드부와; 상기 사이드부의 중간부분을 연결하여 음향시스템의 장착을 가능케 하는 장착부가 플라스틱 재질을 사용하여 일체로 성형되는 센터서포트브라켓의 구조에 있어서, 상기 상단부는 카울크로스멤버가 안착되기 위해 절곡된 형상을 가지되, 상단은 관통홀이 형성되며, 리벳이 와셔를 매개로 관통홀 및 카울크로스멤버를 관통하여 카울크로스멤버를 상단부에 고정시키는 것을 특징으로 한다.
등록특허공보 제568710호는 플라스틱을 사용하여 일체로 성형하기 때문에 부품의 경량화가 가능하여 연비를 향상시키고, 플라스틱 소재 자체 특성상 진동감쇄 효과도 발생하며, 일체형에 따른 용접 및 체결공정의 감소로 생산성이 향상되고, 종래 다수의 플레이트를 설계하기 위한 금형 설계비가 들지 않아 제품의 원가를 절감하는 이점이 있다.
그러나 공개특허공보 제2005-0017204호, 등록특허공보 제568710호에서는 금속 재질의 카울크로스바에 플라스틱의 이종 재질로 형성된 브래킷을 체결하기 위해 카울크로스바와 브래킷에 각각 홀을 형성하고 볼트, 너트 또는 리벳 등 별도의 물리적 체결수단으로 체결하고 있으나, 물리적 체결수단에 의한 결합구조는 체결수단이 삽입되는 홀이나 물리적 체결수단 자체에 차량 진동 및 외부 충격에 의한 응력이 집중됨에 따라 결합구조의 견고성이 오래 지속되지 못하고 쉽게 소음이 발생하는 문제가 있었다.
또한, 공개특허공보 제2005-0017204호, 등록특허공보 제568710호에서는 스티어링 컬럼, 인스트루먼트 패널, 에어백장치 등을 지지하기 위한 복수의 브래킷을 각각 형성해야 하므로, 브래킷마다 사출금형을 별도로 제작해야 했으며, 이는 작업공수 및 생산비를 상승시키는 요인으로 작용하고 있다.
상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 카울크로스멤버를 사출물로 제작하려는 노력이 있어왔으나, 사출물로 제작된 카울크로스멤버가 금속재질의 카울크로스멤버와 동등한 강도를 갖기 어려우며, 또한 사출물로 이루어지는 카울크로스멤버와 브래킷의 간에 충분한 결합력을 형성하려면 접합부의 구조가 복잡해지는 문제점이 있었다.
(0001) 대한민국 공개특허공보 제2005-0017204호 (공개일: 2005.02.22) (0002) 대한민국 등록특허공보 제568710호 (등록일: 2006.03.31)
본 발명의 목적은, 카울크로스바와 브래킷을 수지재질로 제작하더라도 카울크로스바와 브래킷이 단순한 결합구조로서 견고한 결합력을 형성하도록 이루어지는 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, UD 테이프(Uni-directional Tape)를 파이프의 외주면에 감아 상기 파이프의 반경방향으로 적층시킨 후 상기 파이프로부터 분리하여 상기 UD 테이프로 이루어진 카울크로스바를 형성하는 바성형단계; 및 상기 카울크로스바를 사출금형에 삽입하여 브래킷을 일체로 사출성형하는 바인서트단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법에 의하여 달성된다.
상기 바성형단계에서, 상기 파이프는 중심축을 중심으로 회전하고, 상기 UD 테이프는 상기 파이프의 중심축과 평행한 방향으로 왕복이동하며 상기 파이프의 외주면에 적층되도록 이루어질 수 있다.
상기 UD 테이프는, 열가소성 수지에 강화섬유를 일 방향으로 함침한 형태로 이루어져 상기 파이프의 중심축과 55도 이내의 각도로 감기도록 왕복이동하며, 상기 카울크로스바에는, 상기 파이프의 중심축과 55도 이내의 각도를 형성하는 상기 강화섬유의 그물망 구조가 형성되도록 이루어질 수 있다.
상기 바인서트단계에서, 상기 브래킷은 상기 카울크로스바의 둘레를 감싸는 형태로 일체로 사출성형되고, 사출성형시 상기 브래킷으로부터 전달되는 열에너지에 의해 적층된 상기 UD 테이프가 서로 합착되도록 이루어질 수 있다.
상기 바인서트단계에서, 상기 카울크로스바의 외주면은 상기 브래킷이 둘레를 감싸는 접합영역과 상기 접합영역 이외의 강화영역으로 구분되고, 상기 브래킷과 일체로 이루어지는 강화피막이 상기 강화영역을 감싸는 형태로 일체로 사출성형되며, 사출성형시 상기 브래킷 및 상기 강화피막으로부터 전달되는 열에너지에 의해 적층된 상기 UD 테이프가 서로 합착되도록 이루어질 수 있다.
상기 브래킷은, 상기 카울크로스바의 둘레를 감싸는 장착부; 및 상기 장착부로부터 연장되어 차량의 부품이 결합되는 연장부를 포함하고, 상기 연장부는, 폐 루프 형태의 골격과 상기 골격 안쪽에서 상기 골격을 서로 연결하는 복수의 연결리브를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 바성형단계에서, 상기 UD 테이프는 열가소성 수지에 강화섬유를 일 방향으로 함침한 형태로 이루어져 상기 파이프의 중심축과 55도 이내의 각도로 감기도록 왕복이동하고, 상기 카울크로스바에는 상기 파이프의 중심축과 55도 이내의 각도를 형성하는 상기 강화섬유의 그물망 구조가 형성되며, 상기 바인서트단계에서, 상기 강화피막에는 상기 파이프의 중심축과 55도 이내의 각도를 형성하는 그물망 구조의 보강리브가 돌출된 형태로 형성되도록 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, UD 테이프를 파이프의 외주면에 감아 카울크로스바를 형성한 후 브래킷과 일체로 사출성형함으로써, 카울크로스바와 브래킷을 수지재질로 제작하더라도 카울크로스바와 브래킷이 단순한 결합구조로서 견고한 결합력을 형성하도록 이루어지는 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법을 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법의 순서도.
도 2는 도 1의 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법의 바성형단계를 나타내는 도면.
도 3은 도 1의 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법의 바성형단계에서 제작된 카울크로스바를 나타내는 도면.
도 4는 도 1의 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법의 바인서트단계를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법의 바인서트단계를 나타내는 도면.
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.
본 발명의 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법은, 카울크로스바와 브래킷을 수지재질로 제작하더라도 카울크로스바와 브래킷이 단순한 결합구조로서 견고한 결합력을 형성하도록 이루어진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법의 순서도, 도 2는 도 1의 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법의 바성형단계를 나타내는 도면, 도 3은 도 1의 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법의 바성형단계에서 제작된 카울크로스바를 나타내는 도면, 도 4는 도 1의 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법의 바인서트단계를 나타내는 도면, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법의 바인서트단계를 나타내는 도면.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법(S100)은, 카울크로스바(110)와 브래킷(120)을 수지재질로 제작하더라도 카울크로스바(110)와 브래킷(120)이 단순한 결합구조로서 견고한 결합력을 형성하도록 이루어지며, 바성형단계(S100) 및 바인서트단계(S120)를 포함하여 구성된다.
바성형단계(S100)는 UD 테이프(Uni-directional Tape)로 이루어진 카울크로스바(110)를 형성하는 단계로서, 도 2에 도시된 바와 같이, UD 테이프(UD)를 파이프(P)의 외주면에 감은 상태에서 파이프(P)의 반경방향으로 적층시킨다.
UD 테이프(UD)는 PP, PA6 등 열가소성 수지(RS)에 Glass, Carbon Fiber 등 강화섬유(CF)를 일 방향으로 함침시켜 테이프 형태로 감아 제조된 중간기재로서, 일반적으로 사출성형품의 물성이 낮은 부분에 국소 보강재로 사용된다.
또한, UD 테이프(UD)는 연속 공정으로 제조되어 수지(RS) 함량에 대한 일률적인 조정이 가능하며, 균일한 물성을 나타내는 특성이 있으며, LFT(Long Fiber Reinforced Thermoplastics)에 비해 강화섬유 함유율이 높아 고성능의 성형품 생산이 가능한 장점이 있다. 아울러, 강도, 강성 및 내충격성이 매우 우수하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 바성형단계(S100)에서 UD 테이프(UD)는 파이프(P)와 평행한 원형바(B)에 끼워진 상태로 구비되며, UD 테이프(UD)가 감겨지는 방향으로 회전장치(미도시)에 의해 파이프(P)를 회전시킴으로써, UD 테이프(UD)를 파이프(P)의 외주면에 감게 된다.
파이프(P)는 중심축(X)을 중심으로 회전하고, UD 테이프(UD)는 파이프(P)의 중심축(X)과 평행한 방향으로 왕복이동하면서 파이프(P)의 외주면에 적층된다.
도시되지는 않았으나, 파이프(P)와 원형바(B) 사이에서 UD 테이프(UD)에 장력(張力)이 형성되도록 원형바(B)는 토션스프링(미도시)이나 장력벨트(미도시)에 연결된다.
원형바(B)에는 토션스프링이나 장력벨트에 의해 UD 테이프(UD)가 풀리는 방향과 반대쪽으로 회전력이 형성되며, UD 테이프(UD)는 파이프(P)에 감기고 있는 과정에서 토션스프링 또는 장력벨트에 의한 회전력에 의해 늘어지지 않고 팽팽한 상태를 유지하게 된다.
UD 테이프(UD)의 단부는 파이프(P)의 중심축(X)과 55도 이내의 각도(α)를 이룬 상태에서 파이프(P)의 외주면에 결합되며, 원형바(B)는 UD 테이프(UD)가 파이프(P)의 중심축(X)과 55도 이내의 각도(α)를 유지한 상태에서 파이프(P)의 외주면에 감기도록 파이프(P)의 중심축(X)과 평행한 방향으로 왕복이동하게 된다.
도 3은 바성형단계(S100)가 완료된 후 UD 테이프(UD)로 이루어진 카울크로스바(110)가 파이프(P)로부터 분리된 상태를 나타낸다. 카울크로스바(110)는 원형관 형태로 이루어지므로, 카울크로스바(110)의 한쪽 단부에 파이프(P)의 축방향으로 외력을 인가하면 파이프(P)로부터 카울크로스바(110)를 쉽게 분리시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 바성형단계(S100)에서 UD 테이프(UD)는 파이프(P)의 중심축(X)과 양방향으로 55도 이내의 각도(α)로 감기게 되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 카울크로스바(110)에는 파이프(P)의 중심축(X)과 55도 이내(α)의 각도를 형성하는 강화섬유(CF)의 그물망(mesh) 구조가 형성된다.
바성형단계(S100)에서 원형바(B)는 파이프(P)와 평행한 양방향으로 동일한 속도로 왕복하여 이동하게 된다. 이에 따라, 강화섬유(CF)의 그물망 구조는 카울크로스바(110)의 길이방향을 따라 어느 한 부분에 집중되지 않은 단위면적당 균일한 매시 구조를 형성하고, 또한 카울크로스바(110)의 반경방향으로도 안쪽과 바깥쪽에 단위면적당 균일한 형태의 매시 구조를 형성하게 된다.
따라서, 바성형단계(S100)를 통해 제작된 카울크로스바(110)는 강화섬유(CF)의 그물망 구조에 의해 종래 수지 재질만의 사출성형에 의해 제작된 카울크로스바보다 강도, 강성 및 내충격성이 우수하며, 사출금형(M)을 사용하지 않고 파이프(P), 원형바(B) 및 회전장치를 사용하여 카울크로스바(110)를 제작함으로써 제작비의 절감 및 제작시간의 단축을 도모할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 바성형단계(S100)가 완료되면 바인서트단계(S120)가 실시된다. 바인서트단계(S120)는 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 카울크로스바(110)를 사출금형(M)에 삽입하여 브래킷(120)을 일체로 사출성형하는 단계로서, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 브래킷(120)은 카울크로스바(110)의 둘레를 감싸는 형태로 일체로 사출성형된다.
카울크로스바(110)를 사출금형(M)에 삽입하여 브래킷(120)을 일체로 사출성형하는 과정에서, 카울크로스바(110)를 이루는 적층된 UD 테이프(UD)는 브래킷(120)으로부터 전달되는 열에너지에 의해 서로 합착되면서 카울크로스바(110)와 브래킷(120)의 접합부위에서 강도가 향상된다.
또한, UD 테이프(UD)의 열가소성 수지(RS)는 브래킷(120)의 접합부위에서 카울크로스바(110)의 반경방향으로 서로 합착되면서 열가소성 수지(RS)가 카울크로스바(110)의 반경방향으로 미량 압축되며, 이는 강화섬유(CF)의 그물망 구조가 브래킷(120)을 향해 돌출되는 형태를 유도함으로써, 접합부위에서 브래킷(120)과 카울크로스바(110)의 결속력을 향상시킨다.
종래에는 공개특허공보 제2005-0017204호, 등록특허공보 제568710호와 같이 금속 재질의 카울크로스바에 플라스틱의 이종 재질로 형성된 브래킷을 체결하려는 기술이 다양하게 개시되었으나, 이종 재질 간 물리적 체결수단에 의한 결합구조는 체결수단이 삽입되는 홀이나 물리적 체결수단 자체에 차량 진동 및 외부 충격에 의한 응력이 집중됨에 따라 결합구조의 견고성이 오래 지속되지 못하고 쉽게 소음이 발생하는 문제가 있었다.
한편, 상술한 이종 재질의 결합구조의 문제를 회피하고자 카울크로스멤버를 사출물로 제작하려는 노력도 있어왔으나, 사출물로 제작된 카울크로스멤버가 금속재질의 카울크로스멤버와 동등한 강도를 갖기 어려우며, 또한 사출물로 이루어지는 카울크로스멤버와 브래킷 간에 충분한 결합력을 형성하려면 접합부의 구조가 복잡해지는 문제점이 있었다.
본 발명의 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법(S100)은, 강도, 강성 및 내충격성이 매우 우수한 UD 테이프(UD)를 파이프(P)의 외주면에 적층시키는 형태로 카울크로스바(110)를 제작한 후 카울크로스바(110)를 사출금형(M)에 삽입하여 브래킷(120)을 일체로 사출성형함으로써, 결합구조가 단순화된 수지재질의 카울크로스멤버(100)를 용이하게 제작할 수 있으면서도 카울크로스바(110), 브래킷(120) 및 상호 결합구조의 강도가 향상된 카울크로스멤버(100)를 제작할 수 있는 이점이 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 브래킷(120)은 장착부(121) 및 연장부(122)를 포함하여 구성된다.
장착부(121)는 카울크로스바(110)의 둘레를 감싸는 부분을 지칭하고, 연장부(122)는 장착부(121)로부터 연장되는 차량의 부품이 결합되는 부분을 지칭한다. 도시되지는 않았으나, 브래킷(120)의 용도에 따라 연장부(122)는 차량의 공조장치, 전기장치, 조향장치 또는 차체와 결합될 수 있다.
연장부(122)는, 폐 루프 형태의 골격(F)과 골격(F) 안쪽에서 골격(F)을 서로 연결하는 복수의 연결리브(FR)를 포함하여 구성된다. 연장부(122)는 폐 루프 형태의 골격(F)과 이를 연결하는 연결리브(FR)에 의해 강도가 향상됨으로써, 금속 재질의 브래킷(120)과 대등한 정도의 강도를 형성하게 된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법(S100)은, 바인서트단계(S120)에서 브래킷(220)과 함께 강화피막(230)이 일체로 사출성형될 수 있다.
도 5(a)에 도시된 바와 같이, 카울크로스바(210)의 외주면은 접합영역(A1) 및 강화영역(A2)으로 구분된다. 접합영역(A1)은 브래킷(220)이 둘레를 감싸는 카울크로스바(210)의 외주면을 지칭하고, 강화영역(A2)은 접합영역(A1) 이외의 카울크로스바(210)의 외주면을 지칭한다.
도 5(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법(S100)은, 바인서트단계(S120)에서 브래킷(220)과 일체로 이루어지는 강화피막(230)이 강화영역(A2)을 감싸는 형태로 일체로 사출성형되며, 사출성형시 브래킷(220) 및 강화피막(230)으로부터 전달되는 열에너지에 의해 접합영역(A1)뿐만 아니라 강화영역(A2)까지 카울크로스바(210)의 전체 외주면에 걸쳐 적층된 UD 테이프(UD)가 서로 합착된다.
따라서, 카울크로스바(210)의 길이방향을 따라 전체적인 UD 테이프(UD)의 합착에 의해 카울크로스바(210) 전체의 강도가 향상된다. 또한 강화피막(230)은 강화영역(A2)에서 외력이나 이물질로부터 강화영역(A2)을 보호할뿐만 아니라 UD 테이프(UD)의 손상 및 이탈을 방지하게 된다.
아울러, UD 테이프(UD)의 열가소성 수지(RS)가 접합영역(A1) 및 강화영역(A2)에서 카울크로스바(210)의 반경방향으로 서로 합착되면서 열가소성 수지(RS)가 카울크로스바(210)의 반경방향으로 미량 압축되며, 이는 강화섬유(CF)의 그물망 구조가 브래킷(220) 및 강화피막(230)을 향해 돌출되는 형태를 유도함으로써, 카울크로스바(210)의 전체 길이에 걸쳐 카울크로스바(210)와 브래킷(220) 및 강화피막(230) 간의 결속력이 향상된다.
그리고 강화피막(230)은 브래킷(220)과 일체로 형성되어 서로 구속력을 형성함으로써, 결과적으로 카울크로스바(210)와 브래킷(220)의 결합력이 강화된다.
도 5(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법(S100)은, 바인서트단계(S120)에서, 강화피막(230)에 파이프(P)의 중심축(X)과 55도 이내의 각도를 형성하는 그물망 구조의 보강리브(TR)가 돌출된 형태로 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 강화피막(230)은 강화영역(A2)에서 강화섬유(CF)의 그물망 구조와 결합력을 형성하므로, 강화피막(230)에 파이프(P)의 중심축(X)과 55도 이내의 각도(그물망 구조와 동일)를 형성하는 그물망 구조의 보강리브(TR)가 돌출된 형태로 형성되면, 카울크로스바(210)에 작용하는 외력을 강화섬유(CF)와 함께 보강리브(TR)가 분산하여 지지함으로써, 카울크로스바(210)의 강도가 더욱 향상된다.
본 발명에 의하면, UD 테이프를 파이프의 외주면에 감아 카울크로스바를 형성한 후 브래킷과 일체로 사출성형함으로써, 카울크로스바와 브래킷을 수지재질로 제작하더라도 카울크로스바와 브래킷이 단순한 결합구조로서 견고한 결합력을 형성하도록 이루어지는 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법을 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 산업통상자원부의 산업핵심기술개발사업(연구과제명: 고함침 폴리아마이드 장섬유복합소재를 적용한 35% 중량저감 자동차용 CCB(Cowl Cross Beam) 부품개발(과제번호: 10050523))으로 진행되었습니다.
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 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
S100 : 카울크로스멤버 제작방법
S110 : 바성형단계 S120 : 바인서트단계
100,200 : 카울크로스멤버
110,210 : 카울크로스바 120,220 : 브래킷
UD : UD 테이프 121,221 : 장착부
RS : 수지 122,222 : 연장부
CF : 강화섬유 F : 골격
B : 원형바 FR : 연결리브
P : 파이프 230 : 강화피막
X : 중심축 TR : 보강리브
A1 : 접합영역
A2 : 강화영역

Claims (7)

  1. UD 테이프(Uni-directional Tape)를 파이프의 외주면에 감아 상기 파이프의 반경방향으로 적층시킨 후 상기 파이프로부터 분리하여 상기 UD 테이프로 이루어진 카울크로스바를 형성하는 바성형단계; 및
    상기 카울크로스바를 사출금형에 삽입하여 브래킷을 일체로 사출성형하는 바인서트단계를 포함하고,
    상기 바성형단계에서,
    상기 파이프는 중심축을 중심으로 회전하고,
    상기 UD 테이프는 상기 파이프의 중심축과 평행한 방향으로 왕복이동하며 상기 파이프의 외주면에 적층되며,
    상기 UD 테이프는, 열가소성 수지에 강화섬유를 일 방향으로 함침한 형태로 이루어져 상기 파이프의 중심축과 55도 이내의 각도로 감기도록 왕복이동하며,
    상기 카울크로스바에는, 상기 파이프의 중심축과 55도 이내의 각도를 형성하는 상기 강화섬유의 그물망 구조가 형성되는 것을 특징으로 하는 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 바인서트단계에서,
    상기 브래킷은 상기 카울크로스바의 둘레를 감싸는 형태로 일체로 사출성형되고,
    사출성형시 상기 브래킷으로부터 전달되는 열에너지에 의해 적층된 상기 UD 테이프가 서로 합착되는 것을 특징으로 하는 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 바인서트단계에서,
    상기 카울크로스바의 외주면은 상기 브래킷이 둘레를 감싸는 접합영역과 상기 접합영역 이외의 강화영역으로 구분되고,
    상기 브래킷과 일체로 이루어지는 강화피막이 상기 강화영역을 감싸는 형태로 일체로 사출성형되며,
    사출성형시 상기 브래킷 및 상기 강화피막으로부터 전달되는 열에너지에 의해 적층된 상기 UD 테이프가 서로 합착되는 것을 특징으로 하는 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 브래킷은,
    상기 카울크로스바의 둘레를 감싸는 장착부; 및
    상기 장착부로부터 연장되어 차량의 부품이 결합되는 연장부를 포함하고,
    상기 연장부는, 폐 루프 형태의 골격과 상기 골격 안쪽에서 상기 골격을 서로 연결하는 복수의 연결리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 바성형단계에서,
    상기 UD 테이프는 열가소성 수지에 강화섬유를 일 방향으로 함침한 형태로 이루어져 상기 파이프의 중심축과 55도 이내의 각도로 감기도록 왕복이동하고, 상기 카울크로스바에는 상기 파이프의 중심축과 55도 이내의 각도를 형성하는 상기 강화섬유의 그물망 구조가 형성되며,
    상기 바인서트단계에서,
    상기 강화피막에는 상기 파이프의 중심축과 55도 이내의 각도를 형성하는 그물망 구조의 보강리브가 돌출된 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법.
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