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KR20190070415A - 하이브리드 도어의 헤밍 구조 - Google Patents

하이브리드 도어의 헤밍 구조 Download PDF

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KR20190070415A
KR20190070415A KR1020170170883A KR20170170883A KR20190070415A KR 20190070415 A KR20190070415 A KR 20190070415A KR 1020170170883 A KR1020170170883 A KR 1020170170883A KR 20170170883 A KR20170170883 A KR 20170170883A KR 20190070415 A KR20190070415 A KR 20190070415A
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Abstract

본 발명은 알루미늄 재질의 아우터패널과 스틸 재질의 인너패널의 열팽창계수 차이에 의한 변형을 방지할 수 있는 하이브리드 도어의 헤밍 구조에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 하이브리드 도어의 헤밍 구조는 서로 다른 재질의 인너패널과 아우터패널을 갖는 하이브리드 도어의 헤밍 구조로서, 인너패널의 단부와 아우터패널의 단부에는 서로 맞대어지는 대면영역이 형성되되, 상기 인너패널의 대면영역을 아우터패널의 단부가 감싸면서 헤밍결합되고, 상기 인너패널와 아우터패널이 서로 맞대어지는 대면영역에는 실러가 도포되며, 상기 인너패널의 대면영역에는 상기 실러에 접촉되지 않는 비접촉영역이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 도어의 헤밍 구조{Hemming structure for door of hybrid type}
본 발명은 하이브리드 도어의 헤밍 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 알루미늄 재질의 아우터패널과 스틸 재질의 인너패널의 열팽창계수 차이에 의한 변형을 방지할 수 있는 하이브리드 도어의 헤밍 구조에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 도어는 경량화 및 강성유지를 위하여 두 개 이상의 패널들이 접합되어 구성된 구조를 갖는다.
예를 들어 도 1은 일반적인 도어의 헤밍 구조 및 문제점을 보여주는 요부 단면도로서, 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 일반적인 도어의 헤밍 구조는 차체 내부 측에 배치되는 인너패널(10)과 차체 외부 측에 배치되는 아우터패널(20)이 접합되어 이뤄진다. 이때 인너패널(10)과 아우터패널(20)이 접합되는 부분에는 인너패널(10) 보다 소정의 길이만큼 돌출되는 플랜지(21)가 아우터패널(20)의 끝단에 배치되며, 상기 플랜지(21)가 인너패널(10)의 반대쪽면(차량의 실내쪽을 향하는 면)에 접하도록 절곡되는 헤밍(hemming) 구조가 형성된다.
그리고, 인너패널(10)과 아우터패널(20)의 접합영역에는 실러(30)를 도포하여 수분 및 이물질의 침투를 방지한다. 이때 사용되는 실러(30)는 10% 정도의 신율 특성이 있고, 35N/mm 정도의 충격 특성이 있으며, 상온보다 높은 온도, 바람직하게는 도장공정의 분위기 온도 범위에서 경화되는 특성이 있다. 이러한 실러(30)는 도장공정 중에 오븐을 통과하면서 가열됨에 따라 경화되면서 인너패널과 아우터패널의 접합력을 증대시키면서 충격 특성을 유지시킨다.
한편, 근래에는 도어의 경량화 및 강성유지에 대한 물성을 향상시키기 위하여 아우터패널은 알루미늄 재질로 형성하고, 인너패널은 스틸 재질로 형성하는 하이브리드 타입의 도어가 제안되어 사용되고 있다.
하지만, 하이브리드 타입의 도어는 도 1의 ①과 같이 헤밍 공정을 실시한 후 도장공정 중에 오븐을 통과하게 된다. 이때 도 1의 ②와 같이 스틸 재질의 인너패널(10)과 알루미늄 재질의 아우터패널(20)이 서로 다른 열팽창계수 차이에 의해 알루미늄 재질의 아우터패널(20)이 스틸 재질의 인너패널(10)보다 더 많이 팽창된다. 이렇게 아우터패널(20)이 인너패널(10)보다 더 많이 팽창된 상태로 도 1의 ③과 같이 실러가 경화된다. 이렇게 아우터패널(20)과 인너패널(10)이 접합된 상태에서 도장공정이 완료되어 냉각되는 과정 중에 도 1의 ④와 같이 알루미늄 재질의 아우터패널(20)이 스틸 재질의 인너패널(10)보다 더 많이 수축되면서 뒤틀림이 발생되었다.
한편, 하이브리드 타입의 도어에 사용되는 실러의 신율을 향상시키면 서로 다른 재질의 열팽창계수 차이에 의해 발생되는 뒤틀림을 억제할 수 있지만, 이러한 고신율을 갖는 실러는 강성 및 접합 성능이 현저히 저하되어 사용할 수 없는 문제가 발생되었다.
공개특허 제10-2003-0005628호(2003.01.23)
본 발명은 서로 다른 재질의 아우터패널과 인너패널의 열팽창계수 차이에 의한 변형을 방지할 수 있는 하이브리드 도어의 헤밍 구조 및 하이브리드 도어의 헤밍 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 하이브리드 도어의 헤밍 구조는 서로 다른 재질의 인너패널과 아우터패널을 갖는 하이브리드 도어의 헤밍 구조로서, 인너패널의 단부와 아우터패널의 단부에는 서로 맞대어지는 대면영역이 형성되되, 상기 인너패널의 대면영역을 아우터패널의 단부가 감싸면서 헤밍결합되고, 상기 인너패널와 아우터패널이 서로 맞대어지는 대면영역에는 실러가 도포되며, 상기 인너패널의 대면영역에는 상기 실러에 접촉되지 않는 비접촉영역이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 인너패널의 비접촉영역은 아우터패널과 접촉되는 대면되는 면의 반대방향으로 절곡되어 돌출된 돌기에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 아우터패널은 대면영역에서 연장되어 인너패널의 대면영역을 감싸는 플랜지가 형성되고, 상기 플랜지에는 상기 인너패널의 돌기가 인입되는 관통홀이 형성될 수 있다.
상기 비접촉영역은 다수개가 서로 이격되어 형성되는 것이 바람직하다.
상기 인너패널은 스틸 소재로 형성되고, 상기 아우터패널은 알루미늄 소재로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 실러는 신율이 20 ~ 40%인 수지 소재로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 이종 재질의 인너패널과 아우터패널을 헤밍하는 경우에 인너패널과 아우터패널의 대면영역에 고신율의 실러를 사용하면서 인너패널의 대면영역에 실러에 의해 접합되지 않는 비접촉영역을 형성함으로써 서로 다른 재질의 열팽창계수 차이에 의해 발생되는 팽창량 및 수축량의 차이를 저감시켜 뒤틀림을 억제할 수 있다.
또한, 인너패널의 대면영역에 실러에 의해 접합되지 않는 비접촉영역을 돌기 형태로 형성함에 따라 대면영에서 인너패널의 부피를 증가시킴에 따라 서로 다른 재질의 열팽창계수 차이에 의해 발생되는 팽창량 및 수축량의 차이를 저감시켜 뒤틀림을 억제할 수 있다.
도 1은 일반적인 도어의 헤밍 구조 및 문제점을 보여주는 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 도어의 헤밍 구조를 보여주는 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 도어의 헤밍 방법을 보여주는 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 도어의 도장공정시 발생되는 팽창 및 수축을 보여주는 모식도이며,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 도어의 헤밍 구조를 보여주는 단면도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 도어의 헤밍 방법을 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 도어의 헤밍 구조를 보여주는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 도어의 헤밍 방법을 보여주는 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 도어의 헤밍 구조는 서로 다른 재질의 인너패널(100)과 아우터패널(200)을 갖는 차량용 하이브리드 도어의 헤밍 구조에 대한 것으로서, 예를 들어 인너패널(100)은 상대적으로 열팽창계수가 작은 스틸(steel) 소재로 형성되고, 아우터패널(200)은 상대적으로 열팽창계수가 높은 알루미늄(aluminum) 소재로 형성된다. 물론 여기서 스틸 소재는 철을 기지로 하는 철 합금을 포함하고, 알루미늄 소재는 알루미늄을 기지로 하는 알루미늄 합금을 포함한다.
인너패널(100)과 아우터패널(200)은 차량의 도어를 이루는 부품으로서, 차량 도어의 형상에 따라 그 형상이 다양하게 변경되어 실시될 수 있을 것이다.
다만, 인너패널(100)과 아우터패널(200)은 각각의 단부에서 서로 맞대어지는 접촉영역이 형성된다. 여기서 인너패널(100)과 아우터패널(200)은 각각의 단부라 함은 인너패널(100)과 아우터패널(200)의 가장자리를 의미한다.
인너패널(100)과 아우터패널(200)은 서로의 단부가 맞대어진다. 이때 아우터패널(200)의 단부는 인너패널(100)의 단부보다 더 길게 연장되어 인너패널(100)의 단부를 감싸는 플랜지(210)가 형성된다. 그래서 상기 아우터패널(200)의 플랜지(210)가 절곡되면서 인너패널(100)의 단부를 감싸는 형태로 헤밍결합이 이루어진다.
이때, 인너패널(100)과 아우터패널(200)은 서로의 단부가 맞대어지는 영역이 형성되는데, 이하 이 영역을 '대면영역(F)'이라고 지칭한다.
그래서 인너패널(100)과 아우터패널(200)이 서로 맞대어지는 대면영역(F)에는 상호간에 결합력을 향상시키고, 대면영역(F)으로 수분 및 이물질이 침투되는 것을 방지하는 실러(300)가 도포된다.
본 실시예서 사용되는 실러(300)는 하이브리드 도어가 헤밍된 다음 실시되는 도장공정 중에 고온(180 ~ 200℃)에 노출되면서 경화되는 고온 경화형 실러를 사용한다. 고온 경화형 실러는 예를 들어 에폭시 타입의 실러가 사용될 수 있다. 다만, 서로 열팽창계수가 다른 이종 재질인 인너패널(100)과 아우터패널(200)이 도장공정의 고온에 노출되면서 서로 다른 수준으로 팽창된 상태에서 실러(300)가 경화되면서 접착되고, 이 상태에서 냉각되면서 서로 다른 수준으로 수축되는 동안 발생할 수 있는 뒤틀림을 방지하기 위하여 고신율 특성을 갖는 실러(300)를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 실러(300)는 신율이 20 ~ 40% 정도를 유지하는 것이 바람직하다.
한편, 본 실시예에서는 고신율의 실러(300)를 사용한다고 하더라도 도장공정에서 경화된 실러(300)에 의해 인너패널(100)과 아우터패널(200)이 접합된 상태에서 냉각에 의해 수축되면 서로 다른 열팽창계수에 의해 수축량에 차이가 있고, 이러한 수축량 차이에 의해 뒤틀림이 발생하는 것을 방지하기 위하여 인너패널(100)의 대면영역(F) 중 일부에 실러(300)와 접촉되지 않는 비접촉영역(400)을 형성한다.
그래서 인너패널(100)에 비하여 비하여 수축량이 많은 아우터패널(200)이 인너패널(100)보다 많이 수축되는 수축량을 인너패널(100)에 형성되는 비접촉영역(400)에서 흡수하여 인너패널(100)과 아우터패널(200)이 뒤틀리는 것을 방지한다.
인너패널(100)에 형성되는 비접촉영역(400)은 아우터패널(200)과 접촉되는 대면되는 면의 반대방향으로 절곡되어 돌출된 돌기(110)에 의해 형성된다. 이렇게 인너패널(100)의 대면영역(F)에 비접촉영역(400)인 돌기(110)를 형성함에 따라 인너패널(100)의 부피가 상대적으로 늘어나고, 이렇게 늘어난 인너패널(100)의 부피에 의해 상대적으로 열팽창계수가 큰 아우터패널(200)의 팽창량 및 수축량을 보완시킨다. 부연하자면, 상대적으로 열팽창계수가 작은 스틸 재질의 인너패널(100)은 대면영역(F)의 부피를 증가시켜서 팽창량 및 수축량을 증가시킴으로서, 상대적으로 열팽창계수가 큰 알루미늄 재질의 아우터패널(200)은 대면영역에서 인너패널(100)에 비하여 상대적으로 부피가 작기 때문에 팽창량 및 수축량이 인너패널(100)의 대면영역(F)에서의 팽창량 및 수축량이 비슷하게 발생되는 것이다.
따라서, 인너패널(100)에 형성되는 비접촉영역(400)은 다수개가 서로 이격되어 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 도어를 헤밍하는 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이 각각의 형상에 맞춰 인너패널(100)과 아우터패널(200)을 준비한다. 이때 인너패널(100)은 대면영역(F)에 상부로 볼록하게 절곡된 형태의 돌기(110)를 형성한다.
이렇게 인너패널(100)과 아우터패널(200)이 준비되면, 아우터패널(200)의 대면영역(F)에 도포기구(A)를 이용하여 실러(300)를 도포한다.
실러(300)의 도포가 완료되면 인너패널(100)의 대면영역(F)과 아우터패널(200)의 대면영역(F)이 서로 맞대어지도록 아우터패널(200)에 인너패널(100)을 배치한다.
이때 아우터패널(200)의 대면영역(F)에 도포된 실러는 인너패널(100)의 대면영역(F)에 형성된 돌기(110)를 제외한 나머지 영역에 접촉된 상태가 된다.
인너패널(100)과 아우터패널(200)이 맞대어졌으면, 헤밍기구(B)를 이용하여 아우터패널(200)의 플랜지(210)를 절곡시켜 인너패널(100)의 단부를 감싸도록 헤밍결합시킨다.
이렇게 헤밍이 완료된 시점에 인너패널(100)의 대면영역(F)에 형성된 돌기(110)는 실러와 접촉하지 않는 비접촉영역(400)을 형성하게 된다.
한편, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 도어의 도장공정시 발생되는 팽창 및 수축을 보여주는 모식도이다.
도 4의 ①에 도시된 바와 같이 헤밍이 완료되어 인너패널(100)의 대면영역(F)에 형성된 돌기(110)가 실러(300)와 접촉하지 않는 비접촉영역(400)이 형성된 인너패널(100)과 아우터패널(200)을 도장공정 시 열처리를 위하여 고온(180 ~ 200℃)에 노출된다.
그러면 도 4의 ②와 같이 인너패널(100)과 아우터패널(200)은 각각 열팽창계수에 따라 팽창하게 된다. 이때 상대적으로 열팽창계수가 큰 알루미늄 재질의 아우터패널(200)은 대면영역에서 소정량 만큼의 팽창이 이루어지고, 상대적으로 열팽창계수가 작은 스틸 재질의 인너패널(100)은 아우터패널(200)보다 대면영역(F)에서 팽창량이 적어야 하지만, 돌기(110)에 의해 대면영역의 부피를 증가시켰기 때문에 팽창량이 증가하여 아우터패널(200)의 팽창량과 비슷한 수준으로 팽창이 일어난다. 이 상태에서 실러(300)의 경화에 의해 인너패널(100)과 아우터패널(200)은 접합된다.
그리고 도 4의 ③과 같이 도장공정 완료 후 냉각이 진행되면 팽창시와 반대로 상대적으로 열팽창계수가 큰 알루미늄 재질의 아우터패널(200)은 대면영역에서 소정량 만큼의 수축이 이루어지고, 상대적으로 열팽창계수가 작은 스틸 재질의 인너패널(100)은 아우터패널(200)보다 대면영역에서 수축량이 적어야 하지만, 돌기(110)에 의해 대면영역의 부피를 증가시켰기 때문에 수축량이 증가하여 아우터패널(200)의 수축량과 비슷한 수준으로 팽창이 일어난다.
또한, 인너패널(100)과 아우터패널(200)의 수축시 인너패널(100)의 돌기(110)에 의해 형성된 비접촉영역(400)에 의해 인너패널(100)과 아우터패널(200)이 실러(300)에 의해 접합하고 있는 면적이 줄어들면서 서로 다른 수축량에 의한 뒤틀림을 저감시킨다.
한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 도어의 헤밍 구조를 보여주는 단면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 도어의 헤밍 방법을 보여주는 도면이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 도어의 헤밍 구조는 전술된 실시예에서 아우터패널의 형상을 변경한 변경예이다.
발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 도어의 헤밍 구조는 전술된 실시예와 마찬가지로 돌기가 형성된 인너패널(100)와, 인너패널(100)의 단부를 헤밍 결합하는 아우터패널(500)로 이루어진다. 물론 인너패널(100)과 아우터패널(500)이 맞대어지는 대면영역에는 실러(300)가 도포되고, 인너패널(100)의 돌기(110)에 의해 비접촉영역(400)도 형성된다.
다만, 아우터패널(500)은 대면영역(F)에서 연장되어 인너패널(100)의 대면영역(F)을 감싸는 플랜지(510)가 형성되고, 플랜지(510)에는 인너패널(100)의 돌기(110)가 인입되는 관통홀(511)이 형성된다.
이때 관통홀(511)의 크기는 인너패널(100)에 형성된 돌기(110)의 크기와 같은 크기를 같거나 더 크게 형성되는 것이 바람직하다. 그래서, 아우터패널(500)의 플랜지(510)가 인너패널(100)의 단부에 헤밍되면서 인너패널(100)의 돌기(110)가 아우터패널(500)의 관통홀(511)로 인입되면서 인너패널(100)과 아우터패널(500)을 기계적으로 결합시키는 역할을 수행하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 도어를 헤밍하는 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이 각각의 형상에 맞춰 인너패널(100)과 아우터패널(500)을 준비한다. 이때 인너패널(100)은 대면영역에 상부로 볼록하게 절곡된 형태의 돌기(110)를 형성한다. 그리고 아우터패널(500)은 플랜지에 인너패널(100)의 돌기(110)가 인입되는 관통홀(511)을 형성한다.
이렇게 인너패널(100)과 아우터패널(500)이 준비되면, 아우터패널(500)의 대면영역(F)에 도포기구(A)를 이용하여 실러(300)를 도포한다.
실러(300)의 도포가 완료되면 인너패널(100)의 대면영역(F)과 아우터패널(500)의 대면영역(F)이 서로 맞대어지도록 아우터패널(500)에 인너패널(100)을 배치한다.
이때 아우터패널(500)의 대면영역(F)에 도포된 실러(300)는 인너패널(100)의 대면영역(F)에 형성된 돌기(110)를 제외한 나머지 영역에 접촉된 상태가 된다.
인너패널(100)과 아우터패널(500)이 맞대어졌으면, 헤밍기구(B)를 이용하여 아우터패널(500)의 플랜지(510)를 절곡시켜 인너패널(100)의 단부를 감싸도록 헤밍결합시킨다. 그러면 인너패널(100)의 돌기(110)가 아우터패널(500)의 관통홀(511)로 인입되면서 인너패널(100)과 아우터패널(500)이 기계적인 결합력이 증대된다.
이렇게 헤밍이 완료된 시점에 인너패널(100)의 대면영역(F)에 형성된 돌기(110)는 실러(300)와 접촉하지 않는 비접촉영역(400)을 형성하게 된다.
상기와 같이 헤밍이 완료된 시점에 비접촉영역(400)을 형성함에 따라 전술된 실시예와 같이 도장공정 중에 발생되는 팽창 및 수축시 인너패널(100)과 아우터패널(500)의 열팽창계수의 차이에 의해 발생되는 팽창량 및 수축량의 차이를 저감시시킬 수 있다.
또한, 본 실시예는 인너패널(100)의 돌기(110)가 아우터패널(500)의 관통홀(511)로 인입되면서 인너패널(100)과 아우터패널(500)이 기계적인 결합력이 증대됨에 따라 수축시 인너패널(100)과 아우터패널(500)을 기계적으로 고정되고 이에 따라 인너패널(100)과 아우터패널(500)이 뒤틀리는 현상을 저감시킬 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
100: 인너패널 110: 돌기
200, 500: 아우터패널 210, 510: 플랜지
300: 실러 400: 비접촉영역
511: 관통홀

Claims (6)

  1. 서로 다른 재질의 인너패널과 아우터패널을 갖는 하이브리드 도어의 헤밍 구조로서,
    인너패널의 단부와 아우터패널의 단부에는 서로 맞대어지는 대면영역이 형성되되, 상기 인너패널의 대면영역을 아우터패널의 단부가 감싸면서 헤밍결합되고,
    상기 인너패널와 아우터패널이 서로 맞대어지는 대면영역에는 실러가 도포되며,
    상기 인너패널의 대면영역에는 상기 실러에 접촉되지 않는 비접촉영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 도어의 헤밍 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 인너패널의 비접촉영역은 아우터패널과 접촉되는 대면되는 면의 반대방향으로 절곡되어 돌출된 돌기에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 도어의 헤밍 구조.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 아우터패널은 대면영역에서 연장되어 인너패널의 대면영역을 감싸는 플랜지가 형성되고,
    상기 플랜지에는 상기 인너패널의 돌기가 인입되는 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 도어의 헤밍 구조.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 비접촉영역은 다수개가 서로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 도어의 헤밍 구조.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 인너패널은 스틸 소재로 형성되고,
    상기 아우터패널은 알루미늄 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 도어의 헤밍 구조.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 실러는 신율이 20 ~ 40%인 수지 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 도어의 헤밍 구조.
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