KR102575052B1 - 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법 - Google Patents
사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 사출금형을 이용한 전기자동차용 배터리팩 하우징 제조방법에 있어서, 다발섬유 재질의 긴 바형태를 갖도록 강성보강재 인서트 물을 제작하는 강성보강재 인서트 물 제작단계; 상기 강성보강재 인서트 물 제작단계를 거쳐 제작된 긴 바 형태의 강성보강재 인서트 물을 일정한 길이로 절단하는 강성보강재 인서트 물 절단단계; 상기 강성보강재 인서트 물 절단단계를 거쳐 절단된 다수개의 강성보강재 인서트 물로 박스형태의 직육면체를 만들기 위하여 각 모서리부나 중간부에 강성보강재 인서트 물 선단과 인접된 다른 강성보강재 인서트 물 선단이 각각 삽입되면서 강성보강재 인서트 물의 고정결합상태를 지속적으로 유지시키기 위한 인서트 물 연결고정구를 제작하는 인서트 물 연결고정구 제작단계; 상기 인서트 물 연결고정구 제작단계를 거쳐 제작된 다수개의 인서트 물 연결고정구와 상기 일정길이로 절단된 다수개의 강성보강재 인서트 물로 박스형태의 강성보강재 직육면체 프레임을 제작하는 강성보강재 직육면체 프레임 제작단계; 상기 강성보강재 직육면체 프레임 제작단계를 거쳐 제작된 강성보강재 직육면체 프레임을 사출금형의 상형과 하형 사이의 성형중심부에 위치시키되 다수개의 인서트 물 연결고정구 부위에 보스나 코어일부 돌출부를 형성시켜 형내 강성보강재 직육면체 프레임의 장착위치를 고정시키는 강성보강재 직육면체 프레임 성형중심부 고정단계; 및 상기 강성보강재 직육면체 프레임 성형중심부 고정단계를 거쳐 사출금형의 형개시에 상기 강성보강재 직육면체 프레임을 상형과 하형 사이의 성형중심부에 고정장착시킬 수 있고 형폐시 뒤로 후퇴되어 제품 외관에 상기 강성보강재 직육면체 프레임 노출을 최소화시키는 역슬라이드 방식으로 사출성형을 진행하는 역슬라이드 사출성형단계로 이루어지는 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 경량성이 우수하면서 굴곡강성과 에너지 흡수량 등 기계적 물성이 우수하며, 긴 바(bar) 형태로 섬유 강화복합소재인 강성보강재 인서트 구조물을 이용한 인서트 사출성형 방식으로, 사전에 강성보강재 인서트 구조물을 사출금형에 결합시키되 성형두께 중심부에 위치시켜 자체 강성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 성형제품의 강성신뢰성이 유지되면서도 기계적 강도의 성능을 극대화시킬 수 있고, 단일화된 강성보강재 인서트 구조물을 보다 빠르게 삽입시켜 생산성을 보다 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
이러한 본 발명은 경량성이 우수하면서 굴곡강성과 에너지 흡수량 등 기계적 물성이 우수하며, 긴 바(bar) 형태로 섬유 강화복합소재인 강성보강재 인서트 구조물을 이용한 인서트 사출성형 방식으로, 사전에 강성보강재 인서트 구조물을 사출금형에 결합시키되 성형두께 중심부에 위치시켜 자체 강성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 성형제품의 강성신뢰성이 유지되면서도 기계적 강도의 성능을 극대화시킬 수 있고, 단일화된 강성보강재 인서트 구조물을 보다 빠르게 삽입시켜 생산성을 보다 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 경량성이 우수하면서 굴곡강성과 에너지 흡수량 등 기계적 물성이 우수하며 긴 바(bar) 형태로 섬유 강화복합소재인 강성보강재 인서트 구조물과 이를 고정결합시키는 인서트 물 연결구를 이용한 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 배기가스에 대한 국제 환경규제 강화, 석유의 고갈 가능성, 고유가 지속 등으로 세계 자동차시장은 내연기관 자동차에서 전기자동차로 눈을 돌리고 있다. 특히 순수 전기자동차(EV)는 효과적인 글로벌 온실가스 감축수단이자, 지속가능한 환경을 위한 유력한 대안으로 부상하고 있다. 한편, 연료비 상승에 대한 부담으로 저가연료 자동차에 대한 소비자들의 선호가 높아짐에 따라 전기 자동차(EV) 및 하이브리드자동차(HEV)등에 대한 판매가 대폭 증가하고 있다. 이에 따라 선진국들은 전기 자동차 보급 정책을 강력하게 추진하고 있다.
따라서 전기자동차를 운영하기 위한 핵심 부품인 배터리의 용량과 효율은 전기자동차의 가장 중요한 관건이 되고, 성능에 따른 주행 가능 거리가 큰 이슈가 되고 있으며, 이로 인해 자동차 제조 회사 및 소비자의 배터리에 대한 관심이 높아지고 있다.
종래 차량 전장용 배터리는 주로 납축전지가 사용되었지만 차량의 동력원으로 사용하기에 납축전지는 무게 및 부피 대비 축적 가능한 전기량, 즉 충전용량이 낮아 전기자동차용 배터리로는 무게 대비 충전용량을 높일 수 있는 리튬 계열의 배터리가 주로 사용되고 있다.
배터리는 기본적으로 화학적 에너지를 전기 에너지와 호환시킬 수 있도록 이루어진 장치이며, 차량의 특성상 충전과 방전이 함께 이루어질 수 있는 이차전지의 사용이 기본적인 전제가 되고 있다.
전기 자동차에 사용되는 리튬 이온 배터리는, 안정적인 용량 확보를 위해 다수의 배터리 셀 유닛(battery cell unit)이 서로 밀접하게 결합되어 모듈(module) 형태를 이루고, 복수의 모듈이 결합되어 충분한 용량을 가지는 배터리팩(battery pack)을 이루게 된다. 이런 모듈 형태를 포함한 전기 자동차 배터리에서는 전체 중량이 증가되어 이를 안정적으로 수용하고 기계적으로 보호하기 위해 케이스 혹은 하우징이 사용되며, 하우징의 강성도 상당히 높은 수준이 요구된다.
또한 전기 자동차 배터리는, 노면 상태와 같은 차량 주행 환경에 따른 진동 및 충격에 노출되므로 이러한 진동 및 충격에 대응 할 수 있도록 그 하우징에 대한 강성 설계가 필요하고, 진동 및 충격에 대한 충분한 강성을 확보하지 못할 경우 하우징 자체의 휨과 같은 변형의 문제가 발생할 수 있고, 그런 변형에 따른 하우징 내부의 부품의 고정상태 불량, 파손, 배터리 기능상의 문제가 발생할 수 있다.
또한, 주행중의 충격이나 사고로 인하여 최악의 경우 배터리 하우징이 파손되어 배터리 셀 자체나 기타 내부 부품 파손, 전원 연결부의 단락 등의 문제가 발생할 수 있고, 이런 경우 배터리는 작은 공간에 많은 에너지를 축적하고 있는 전기적, 화학적 대상물이므로 이런 에너지의 급격한 분출에 의한 화재, 폭발 등에 의해 차량 자체와 탑승자가 위험에 노출되는 문제가 발생될 수 있다.
이러한 기존의 전기 자동차 배터리 하우징과 관련된 문제를 해결하기 위해 하우징 재료 선정 및 하우징 구조, 제작방식에 대한 여러 기술들이 제시되어 왔다.
기존의 전기자동차용 배터리팩은 차량에 전원공급을 하는 리튬이온 배터리 모듈, 배터리 모듈의 온도관리를 위한 냉난방장치, 배터리로부터 전기를 송전하기 위한 배선, 배터리 제어에 필요한 각종 전기 장치 및 BMS를 내부에 포함할 수 있도록 용기 형태로 이루어지는 외형 케이스, 배터리 모듈을 고정하는 브래킷, 냉난방장치를 고정하는 브래킷, 배선 고정하는 브래킷, 배터리 제어에 필요한 전기 장치를 고정하는 브래킷, BMS를 고정하는 브래킷, 외형 케이스 적어도 일부를 외측에서 덮도록 이루어진 커버, 전기장치 등을 덮는 커버, 저전류퓨즈를 덮는 커버 등을 구비하여 이루어진다.
또한, 케이스 및 커버를 포함하여 이루어져 외관을 이루는 하우징에는 접지를 위한 전도장치가 적용되어 있다. 추가로 배터리 모듈을 고정하는 브래킷은 다수의 리튬이온 셀이 조합되어 있는 모듈의 특성 상 중량이 타 부품에 비해 상당하여 이 부분에 충격 및 진동에 의한 기계적 강도를 보강하는 브래킷이 추가되어 있다.
판금 부품은 그 제작방법의 특성 상 얇은 강판을 이용하는 것으로 그 자체의 기계적 강도를 보증하는데 어려움이 있어 보강이 필요한 부위를 절곡하거나 추가 용접하여 요구하는 강도를 만족하도록 하게 된다. 또한, 조립방식은 나사 및 너트 체결형태가 주로 이용되는데 체결력 강화를 위한 부품 선정이 적용되어 있다.
배터리 케이스 혹은 하우징에 대해 좀 더 살펴보면, 일반적으로, 전기 자동차용 배터리팩은, 배터리 하우징과 배터리 하우징에 수납된 배터리 셀을 구비하여 이루어진다. 전기차용 배터리 하우징은 배터리 장착 및 교환을 위한 마운트 장치를 구비하여 이루어지고, 내부에 수납된 배터리 셀을 외부로부터 보호하는 역할을 한다. 또한, 외부 환경에 따른 방수 보호를 위해 하우징을 이루는 케이스 및 커버 간 밀폐가 중요시 된다.
종래의 전기차용 배터리 하우징에서 이러한 과제를 해결하기 위해 충분한 두께의 금속재를 사용하여 프레스 성형하거나, 다이캐스팅 등의 공법으로 하우징의 강성을 보장하도록 구성하고, 내부 부재 등을 추가하여 기계적인 강도를 개선하는 방법이 이용되었다.
종래의 기술에서 스틸 소재를 사용하는 방식은 소재 자체가 기계적 강도가 우수하고 용접방식 적용에도 큰 문제가 되지 않아 조립성에서도 유리한 측면이 있다. 단, 소재가 중량이 무거운 금속에 속하므로 차량 배터리 하우징으로서 경량화를 위한 요구사항을 만족시키기 어렵다.
다른 방법으로는 알루미늄 소재를 이용하는 방법이 있다. 이 방법에서는 배터리 하우징을 대개 판금 가공형태로 만들고 이 때 일부 구간의 용접이 불가피하게 요구되는데 이에 따른 용접가공 비용이 상승하는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 프레스 금형 또는 다이캐스팅 금형등을 이용하는 방식도 대량생산에 맞춘 기술이 있으나, 이 또한 초기 투자비용 발생 문제와 설계의 유연성에서 제약이 있다는 문제점을 가진다. 또한 알루미늄 재질 자체는 스틸 재질 대비하여 경량화에 용이하나 기계적 강도는 저하되므로 합금으로 만들어 사용하는 것이 필요하며, 기구적인 두께 치수도 증가될 필요가 있다.
또 다른 방법으로, 경량화와 기계적 강도를 모두 만족시키기 위한 고강도 플라스틱 소재도 개발되고 있는바, 금속 소재의 배터리 하우징을 플라스틱으로 대체하기엔 기존의 제품구조와 엔지니어링 플라스틱을 사용하는 방식은 강성에 한계가 있고, 이를 보완하기 위하여 강성보강재를 투입하여 사출하는 방식이 검토되어 왔다.
기존의 강성보강대 인서트(insert) 투입산출의 경우 구조적인 특성상 제품의 일부 형상에만 강성보강재 적용이 가능하였고, 다수의 강성부강재를 배치하는 경우 인서트(insert) 투입시간 증대로 인해 싸이클 타임(cycle time)이 과도하게 증강되어 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 인서트 투입이 완료된 후 실제 제품이 생산되는 과정에서 사출부푸의 중심에 강성보강재를 위치시키는 금형구조를 구현하기가 현실적으로 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 경량성이 우수하면서 굴곡강성과 에너지 흡수량 등 기계적 물성이 우수한 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 긴 바(bar) 형태로 섬유 강화복합소재인 강성보강재 인서트 구조물을 이용한 인서트 사출성형 방식으로 사전에 강성보강재 인서트 구조물을 금형에 결합시키되 성형두께 중심부에 위치시켜 자체 강성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 성형부품의 강성신뢰성이 유지되면서도 기계적 강도의 성능을 극대화시킬 수 있고 단일화된 강성보강재 인서트 구조물을 보다 빠르게 삽입시켜 생산성을 보다 증대시킬 수 있는 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 사출금형(40)을 이용한 전기자동차용 배터리팩 하우징 제조방법에 있어서,
다발섬유 재질의 긴 바형태를 갖도록 강성보강재 인서트 물(10)을 제작하는 강성보강재 인서트 물 제작단계(S100);
상기 강성보강재 인서트 물 제작단계(S100)를 거쳐, 제작된 긴 바 형태의 강성보강재 인서트 물(10)을 일정한 길이로 절단하는 강성보강재 인서트 물 절단단계(S110);
상기 강성보강재 인서트 물 절단단계(S110)를 거쳐, 절단된 다수개의 강성보강재 인서트 물(10)로 박스형태의 직육면체를 만들기 위하여 각 모서리부나 중간부에 강성보강재 인서트 물(10) 선단과 인접된 다른 강성보강재 인서트 물(10) 선단이 각각 삽입되면서 강성보강재 인서트 물(10)의 고정결합상태를 지속적으로 유지시키기 위한 인서트 물 연결고정구(20)를 제작하는 인서트 물 연결고정구 제작단계(S120);
상기 인서트 물 연결고정구 제작단계(S120)를 거쳐, 제작된 다수개의 인서트 물 연결고정구(20)와 상기 일정길이로 절단된 다수개의 강성보강재 인서트 물(10)로 박스형태의 강성보강재 직육면체 프레임(30)을 제작하는 강성보강재 직육면체 프레임 제작단계(S130);
상기 강성보강재 직육면체 프레임 제작단계(S130)를 거쳐, 제작된 강성보강재 직육면체 프레임(30)을 사출금형(40)의 상형(41)과 하형(42) 사이의 성형중심부(43)에 위치시키되, 다수개의 인서트 물 연결고정구(20) 부위에 보스(44)나 코어일부 돌출부(45) 중 하나 이상을 형성시켜 형내 강성보강재 직육면체 프레임(30)의 장착위치를 견고히 고정시키는 강성보강재 직육면체 프레임 성형중심부 고정단계(S140); 및
상기 강성보강재 직육면체 프레임 성형중심부 고정단계(S140)를 거쳐, 사출금형(40)의 형개시에 상기 강성보강재 직육면체 프레임(30)을 상형(41)과 하형(42) 사이의 성형중심부(43)에 고정장착시킬 수 있고, 형폐시 뒤로 후퇴되어 제품(50) 외관에 상기 강성보강재 직육면체 프레임(30) 노출을 최소화시키는 역슬라이드 방식으로 사출성형을 진행하는 역슬라이드 사출성형단계(S150)로 이루어지는 특징이 있다.
상기 강성보강재 직육면체 프레임(30)에 사용되는 상기 인서트 물 연결구(20)로는, 3방향에서 상기 강성보강재 인서트 물(10) 선단이 각각 만나 결속되는 3웨이(way)A형(21)와, 3방향에서 상기 강성보강재 인서트 물(10) 선단이 각각 만나되 2방향이 동일한 방향이고 1방향이 수직으로 결속되되 대략 "T"형상으로 결속되는 3웨이(way)B형(22)와, 4방향에서 상기 강성보강재 인서트 물(10) 선단이 각각 만나되 2방향이 동일한 방향이고 다른 2방향이 다른방향에서 각각 결속되는 4웨이(way)A형(23)와, 4방향에서 상기 강성보강재 인서트 물(10) 선단이 각각 만나되 2방향이 각각 동일한 방향이고 다른 2방향이 서로 수직으로 만나 대략 "+"형상으로 결속되는 4웨이(way)B형(21) 중 어느 하나 또는 하나 이상이 사용되어서 이루어지는 특징이 있다.
상기 인서트 물 연결구(20)는, 재질이 합성수지, 알루미늄, 알루미늄합금 중 어느 하나 또는 하나 이상으로 이루어지는 특징이 있다.
이와 같이, 본 발명은 경량성이 우수하면서 굴곡강성과 에너지 흡수량 등 기계적 물성이 우수하며, 긴 바(bar) 형태로 섬유 강화복합소재인 강성보강재 인서트 구조물을 이용한 인서트 사출성형 방식으로, 사전에 강성보강재 인서트 구조물을 사출금형에 결합시키되 성형두께 중심부에 위치시켜 자체 강성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 성형제품의 강성신뢰성이 유지되면서도 기계적 강도의 성능을 극대화시킬 수 있고, 단일화된 강성보강재 인서트 구조물을 보다 빠르게 삽입시켜 생산성을 보다 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명 실시 예인 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법의 순서도이고,
도 2는 본 발명 실시 예인 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법의 강성보강재 인서트 물 제작단계 및 절단단계를 거쳐 제작된 강성보강재 인서트 물의 모습을 보인 요부확대 사시사진이며,
도 3은 본 발명 실시 예인 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법의 인서트 물 연결고정구 제작단계를 거쳐 제작된 인서트 물 연결고정구의 모습을 보인 확대 사시도,
도 4는 본 발명 실시 예인 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법의 강성보강재 직육면체 프레임 제작단계를 거쳐 제작된 강성보강재 직육면체 프레임의 일 실시 예의 모습을 보인 사시도,
도 5는 도 4의 요부확대 사시도,
도 6은 본 발명 실시 예인 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법의 강성보강재 직육면체 프레임 제작단계를 거쳐 제작된 강성보강재 직육면체 프레임의 다른 실시예의 모습을 보인 사시도,
도 7은 본 발명 실시 예인 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법의 강성보강재 직육면체 프레임 성형중심부 고정단계의 모습을 볼인 요부확대 사용상태 단면도,
도 8은 본 발명 실시 예인 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법의 역슬레이드 사출성형단계를 순차적으로 작동상태를 보인 요부확대 단면도,
도 9는 본 발명 실시 예인 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법의 역슬레이드 사출성형단계를 거쳐 제작된 제품의 모습을 보인 사시도.
도 2는 본 발명 실시 예인 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법의 강성보강재 인서트 물 제작단계 및 절단단계를 거쳐 제작된 강성보강재 인서트 물의 모습을 보인 요부확대 사시사진이며,
도 3은 본 발명 실시 예인 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법의 인서트 물 연결고정구 제작단계를 거쳐 제작된 인서트 물 연결고정구의 모습을 보인 확대 사시도,
도 4는 본 발명 실시 예인 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법의 강성보강재 직육면체 프레임 제작단계를 거쳐 제작된 강성보강재 직육면체 프레임의 일 실시 예의 모습을 보인 사시도,
도 5는 도 4의 요부확대 사시도,
도 6은 본 발명 실시 예인 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법의 강성보강재 직육면체 프레임 제작단계를 거쳐 제작된 강성보강재 직육면체 프레임의 다른 실시예의 모습을 보인 사시도,
도 7은 본 발명 실시 예인 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법의 강성보강재 직육면체 프레임 성형중심부 고정단계의 모습을 볼인 요부확대 사용상태 단면도,
도 8은 본 발명 실시 예인 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법의 역슬레이드 사출성형단계를 순차적으로 작동상태를 보인 요부확대 단면도,
도 9는 본 발명 실시 예인 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법의 역슬레이드 사출성형단계를 거쳐 제작된 제품의 모습을 보인 사시도.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다. 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니되며, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
그리고, 아래 실시 예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법은, 강성보강재 인서트 물 제작단계(S100)와, 강성보강재 인서트 물 절단단계(S110)와, 인서트 물 연결고정구 제작단계(S120)와, 강성보강재 직육면체 프레임 제작단계(S130)와, 강성보강재 직육면체 프레임 성형중심부 고정단계(S140)와, 역슬라이드 사출성형단계(S150)로 이루어진다.
상기 강성보강재 인서트 물 제작단계(S100)는, 다발섬유 재질의 긴 바형태를 갖도록 강성보강재 인서트 물(10)을 제작하는 단계이다.
상기 강성보강재 인서트 물 절단단계(S110)는, 도 2와 같이, 상기 강성보강재 인서트 물 제작단계(S100)를 거쳐, 제작된 긴 바 형태의 강성보강재 인서트 물(10)을 일정한 길이로 절단하는 단계이다.
상기 인서트 물 연결고정구 제작단계(S120)는, 도 3과 같은 형상으로, 상기 강성보강재 인서트 물 절단단계(S110)를 거쳐, 절단된 다수개의 강성보강재 인서트 물(10)로 박스형태의 직육면체를 만들기 위하여 각 모서리부나 중간부에 강성보강재 인서트 물(10) 선단과 인접된 다른 강성보강재 인서트 물(10) 선단이 각각 삽입되면서 강성보강재 인서트 물(10)의 고정결합상태를 지속적으로 유지시키기 위한 인서트 물 연결고정구(20)를 제작하는 단계이다.
상기 강성보강재 직육면체 프레임 제작단계(S130)는, 도 4 내지 도 6과 같이, 상기 인서트 물 연결고정구 제작단계(S120)를 거쳐, 제작된 다수개의 인서트 물 연결고정구(20)와 상기 일정길이로 절단된 다수개의 강성보강재 인서트 물(10)로 박스형태의 강성보강재 직육면체 프레임(30)을 제작하는 단계이다.
상기 강성보강재 직육면체 프레임(30)에 사용되는 상기 인서트 물 연결구(20)로는, 도 4 내지 도 6과 같이, 3방향에서 상기 강성보강재 인서트 물(10) 선단이 각각 만나 결속되는 3웨이(way)A형(21)와, 3방향에서 상기 강성보강재 인서트 물(10) 선단이 각각 만나되 2방향이 동일한 방향이고 1방향이 수직으로 결속되되 대략 "T"형상으로 결속되는 3웨이(way)B형(22)와, 4방향에서 상기 강성보강재 인서트 물(10) 선단이 각각 만나되 2방향이 동일한 방향이고 다른 2방향이 다른방향에서 각각 결속되는 4웨이(way)A형(23)와, 4방향에서 상기 강성보강재 인서트 물(10) 선단이 각각 만나되 2방향이 각각 동일한 방향이고 다른 2방향이 서로 수직으로 만나 대략 "+"형상으로 결속되는 4웨이(way)B형(21) 중 어느 하나 또는 하나 이상이 사용되어서 이루어진다.
상기 인서트 물 연결구(20)는, 재질이 합성수지, 알루미늄, 알루미늄합금 중 어느 하나 또는 필요에 따라서 하나 이상으로 이루어짐이 강성을 위해서는 바람직함을 알 수 있다.
상기 강성보강재 직육면체 프레임 성형중심부 고정단계(S140)는, 도 7와 같이, 상기 강성보강재 직육면체 프레임 제작단계(S130)를 거쳐, 제작된 강성보강재 직육면체 프레임(30)을 사출금형(40)의 상형(41)과 하형(42) 사이의 성형중심부(43)에 위치시키되, 다수개의 인서트 물 연결고정구(20) 부위에 보스(44)나 코어일부 돌출부(45) 중 하나 이상을 형성시켜 형내 강성보강재 직육면체 프레임(30)의 장착위치를 견고히 고정시키는 단계이다.
상기 역슬라이드 사출성형단계(S150)는, 도 8과 같이, 상기 강성보강재 직육면체 프레임 성형중심부 고정단계(S140)를 거쳐, 사출금형(40)의 형개시에 상기 강성보강재 직육면체 프레임(30)을 상형(41)과 하형(42) 사이의 성형중심부(43)에 고정장착시킬 수 있고, 형폐시 뒤로 후퇴되어 제품(50) 외관에 상기 강성보강재 직육면체 프레임(30) 노출을 최소화시키는 역슬라이드 방식으로 사출성형을 진행하여, 도 9와 같이, 제품(50)을 얻는 단계이다.
이와 같은 본 발명은, 경량성이 우수하면서 굴곡강성과 에너지 흡수량 등 기계적 물성이 우수하며, 긴 바(bar) 형태로 섬유 강화복합소재인 강성보강재 인서트 물(10)을 이용한 인서트 사출성형 방식으로, 사전에 강성보강재 인서트 물(10)을 사출금형(40)에 결합시키되 td형(41)과 하형(42) 사이의 성형중심부(43)에 보스(44)나 코어 일부 돌출부(45)를 통해 고정시킨 상태로 사출작업이 진행되어 자체 강성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 성형제품(50)의 강성신뢰성이 유지되면서도 기계적 강도의 성능을 극대화시킬 수 있고, 사출작업시 단일화된 강성보강재 인서트 물(10)과 인서트 물 연결구(20)로 이루어진 감성부강재 직육면체 프레임(30)을 보다 빠르게 사출금형(40) 내에 삽입고정시켜 생산성을 보다 증대시킬 수 있게 된다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 것은 자명하다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 강성보강재 인서트 물
20 : 인서트 물 연결고정구
21 : 3웨이A형
22 : 3웨이B형
23 : 4웨이A형
24 : 4웨이B형
30 : 강성부강재 직육면체 프레임
40 : 사출금형
41 : 상형
42 : 하형
43 ; 성형중심부
44 : 보스
45 : 코어 일부 돌출부
50 : 제품
100 : 강성보강재 인서트 물 제작단계
110 : 강성보강재 인서트 물 절단단계
120 : 인서트 물 연결고정구 제작단계
130 : 강성보강재 직육면체 프레임 제작단계
140 : 강성보강재 직육면체 프레임 성형중심부 고정단계
150 : 역슬레이드 사출성형 단계
20 : 인서트 물 연결고정구
21 : 3웨이A형
22 : 3웨이B형
23 : 4웨이A형
24 : 4웨이B형
30 : 강성부강재 직육면체 프레임
40 : 사출금형
41 : 상형
42 : 하형
43 ; 성형중심부
44 : 보스
45 : 코어 일부 돌출부
50 : 제품
100 : 강성보강재 인서트 물 제작단계
110 : 강성보강재 인서트 물 절단단계
120 : 인서트 물 연결고정구 제작단계
130 : 강성보강재 직육면체 프레임 제작단계
140 : 강성보강재 직육면체 프레임 성형중심부 고정단계
150 : 역슬레이드 사출성형 단계
Claims (3)
- 사출금형(40)을 이용한 전기자동차용 배터리팩 하우징 제조방법에 있어서,
다발섬유 재질의 긴 바형태를 갖도록 강성보강재 인서트 물(10)을 제작하는 강성보강재 인서트 물 제작단계(S100);
상기 강성보강재 인서트 물 제작단계(S100)를 거쳐, 제작된 긴 바 형태의 강성보강재 인서트 물(10)을 일정한 길이로 절단하는 강성보강재 인서트 물 절단단계(S110);
상기 강성보강재 인서트 물 절단단계(S110)를 거쳐, 절단된 다수개의 강성보강재 인서트 물(10)로 박스형태의 직육면체를 만들기 위하여 각 모서리부나 중간부에 강성보강재 인서트 물(10) 선단과 인접된 다른 강성보강재 인서트 물(10) 선단이 각각 삽입되면서 강성보강재 인서트 물(10)의 고정결합상태를 지속적으로 유지시키기 위한 인서트 물 연결고정구(20)를 제작하는 인서트 물 연결고정구 제작단계(S120);
상기 인서트 물 연결고정구 제작단계(S120)를 거쳐, 제작된 다수개의 인서트 물 연결고정구(20)와 상기 일정길이로 절단된 다수개의 강성보강재 인서트 물(10)로 박스형태의 강성보강재 직육면체 프레임(30)을 제작하는 강성보강재 직육면체 프레임 제작단계(S130);
상기 강성보강재 직육면체 프레임 제작단계(S130)를 거쳐, 제작된 강성보강재 직육면체 프레임(30)을 사출금형(40)의 상형(41)과 하형(42) 사이의 성형중심부(43)에 위치시키되, 다수개의 인서트 물 연결고정구(20) 부위에 보스(44)나 코어일부 돌출부(45) 중 하나 이상을 형성시켜 형내 강성보강재 직육면체 프레임(30)의 장착위치를 견고히 고정시키는 강성보강재 직육면체 프레임 성형중심부 고정단계(S140); 및
상기 강성보강재 직육면체 프레임 성형중심부 고정단계(S140)를 거쳐, 사출금형(40)의 형개시에 상기 강성보강재 직육면체 프레임(30)을 상형(41)과 하형(42) 사이의 성형중심부(43)에 고정장착시킬 수 있고, 형폐시 뒤로 후퇴되어 제품(50) 외관에 상기 강성보강재 직육면체 프레임(30) 노출을 최소화시키는 역슬라이드 방식으로 사출성형을 진행하는 역슬라이드 사출성형단계(S150)로 이루어짐을 특징으로 하는 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 강성보강재 직육면체 프레임(30)에 사용되는 상기 인서트 물 연결구(20)로는, 3방향에서 상기 강성보강재 인서트 물(10) 선단이 각각 만나 결속되는 3웨이(way)A형(21)와, 3방향에서 상기 강성보강재 인서트 물(10) 선단이 각각 만나되 2방향이 동일한 방향이고 1방향이 수직으로 결속되되 "T"형상으로 결속되는 3웨이(way)B형(22)와, 4방향에서 상기 강성보강재 인서트 물(10) 선단이 각각 만나되 2방향이 동일한 방향이고 다른 2방향이 다른방향에서 각각 결속되는 4웨이(way)A형(23)와, 4방향에서 상기 강성보강재 인서트 물(10) 선단이 각각 만나되 2방향이 각각 동일한 방향이고 다른 2방향이 서로 수직으로 만나 "+"형상으로 결속되는 4웨이(way)B형(21) 중 어느 하나 또는 하나 이상이 사용되어서 이루어지는 것을 특징으로 하는 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 인서트 물 연결구(20)는, 재질이 합성수지, 알루미늄, 알루미늄합금 중 어느 하나 또는 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 사출성형용 전기자동차 배터리팩 하우징 제조방법.
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2022
- 2022-06-30 KR KR1020220080588A patent/KR102575052B1/ko active Active
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