KR-20260061839-A - METHOD FOR FORMING HIGH-STRENGTH SIDE BRACKET FOR AUTOMOTIVE SEAT FRAME

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Abstract

본 발명은 자동차 시트 프레임용 고강도 사이드 브라켓의 성형 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 강판을 사용하여 사이드 브라켓을 성형하는 방법으로서, 적어도 1,180 MPa의 인장 강도를 갖는 강판을 드로잉 공법을 적용하여 치수 정밀도가 ± 5 mm인 사이드 브라켓을 성형하고, 상기 사이드 브라켓의 경량화율은 적어도 10 %인 것을 기술적 요지로 한다.

Inventors

임동석
백남종

Assignees

성일기업(주)

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20241028

Claims (1)

강판을 사용하여 사이드 브라켓을 성형하는 방법으로서, 적어도 1,180 MPa의 인장 강도를 갖는 강판을 드로잉 공법을 적용하여 치수 정밀도가 ± 5 mm인 사이드 브라켓을 성형하고, 상기 사이드 브라켓의 경량화율은 적어도 10 %인 것을 특징으로 하는, 자동차 시트 프레임용 고강도 사이드 브라켓의 성형 방법.

Description

자동차 시트 프레임용 고강도 사이드 브라켓의 성형 방법{METHOD FOR FORMING HIGH-STRENGTH SIDE BRACKET FOR AUTOMOTIVE SEAT FRAME} 본 발명은 자동차 시트 프레임용 고강도 사이드 브라켓의 성형 방법에 관한 것이다. 자동차 산업에서 자동차의 경량화와 안전성은 중요한 과제이다. 특히 자동차의 무게를 줄이면서도 높은 구조적 강도를 유지하는 기술에 대한 수요가 커지고 있는데, 이러한 경량화는 연비 향상 및 배출가스 저감을 통해 친환경적인 장점을 제공할 뿐만 아니라, 차량의 기동성과 안정성을 높여 탑승자의 안전을 강화하는 데 기여한다. 자동차 시트 프레임은 자동차 내부 구조에서 중요한 역할을 하며, 충돌 시 탑승자를 보호하는 중요한 부품 중 하나로서, 시트 프레임의 강도와 내구성은 자동차 안전성의 핵심 요소로 간주된다. 하지만 높은 강도를 유지하면서도 시트 프레임의 무게를 줄이는 것은 제조 공정에서 기술적인 어려움이 있다. 전통적인 성형 공법인 포밍 공법은 단순하고 저비용으로 구현할 수 있지만, 복잡한 형상이나 고강도 소재를 사용하는 경우 치수 정밀도가 떨어지거나 크랙 발생 등의 문제가 발생한다. 즉, 포밍 공법은 일반적인 금속보다 변형에 대한 저항이 큰 고강도 강판을 성형하는 과정에서 크랙이 발생할 위험이 높고, 소재의 두께가 불균형하게 변형되는 두께 편차 문제가 발생한다. 이러한 두께 불균형은 사이드 브라켓의 치수 정밀도를 크게 저하시켜 성형 후 품질 관리에 어려움이 있다. 또한 포밍 공법은 복잡한 형상을 성형하는데 적합하지 않다. 고강도 강판을 강제로 변형시키는 과정에서 강판에 과도한 응력이 가해지기 때문에, 복잡하고 깊은 형상을 형성하려면 다단 공정을 거쳐야 한다. 이로 인해 공정이 복잡해지고 제조 비용이 증가하며, 생산성 또한 저하된다. 특히 다단 공정 중 각 단계에서 금속의 변형이 누적되어 소재의 물리적 특성에 손상을 줄 수 있어 사이드 브라켓의 내구성과 강도에 부정적인 영향을 초래하게 된다. 결국 포밍 공법을 적용한 성형 방식은 고품질의 일관된 사이드 브라켓을 얻기 어렵고 복잡한 형상을 구현하는데 있어 비효율적이므로, 자동차의 안정성과 직결되는 시트 프레임에 적용되는 사이드 브라켓을 성형할 수 있는 새로운 방법이 요구되고 있는 실정이다. 도 1은 본 발명에 따른 사이드 브라켓을 포함하는 자동차 시트 프레임의 구조도이다. 도 2는 본 발명의 성형 방법으로 성형되는 사이드 브라켓의 사시도. 도 3은 도 2의 사진이다. 도 4(a)는 드로잉 공법의 개념도이고, 도 4(b)는 포밍 공법의 개념도이며, 도 4(c)는 드로잉 공법과 포밍 공법이 복합적으로 적용된 하이브리드 공법의 개념도이다. 도 5(a)는 종래 포밍 공법을 적용한 사이드 브라켓의 10 단 성형 방법을 나타낸 예시도이고, 도 5(b)는 본 발명에 따른 드로잉 공법을 적용한 사이드 브라켓의 9 단 성형 방법을 나타낸 예시도이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 반응, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 반응, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 본 발명은 자동차 시트 프레임용 고강도 사이드 브라켓의 성형 방법에 관한 것이다. 즉 본 발명은 강판을 사용하여 사이드 브라켓을 성형하는 방법으로서, 적어도 1,180 MPa의 인장 강도를 갖는 강판을 드로잉 공법을 적용하여 치수 정밀도가 ± 5 mm인 사이드 브라켓을 성형하고, 사이드 브라켓의 경량화율은 적어도 10 %인 것을 특징으로 한다. 관련하여 우선, 도 1은 본 발명에 따른 사이드 브라켓을 포함하는 자동차 시트 프레임의 구조도를 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 자동차 시트 프레임 구조는 자동차의 내부 구성 중 하나로서, 자동차 충돌 시 탑승자의 안전을 보장하고 시트를 안정적으로 고정하는 역할을 한다. 이러한 자동차 시트 프레임 구조는 상부 브라켓, 하부 브라켓 및 사이드 브라켓으로 구성된다. 상부 브라켓은 시트 프레임의 상부에 위치하여 시트의 상단 부분을 고정하고, 자동차 충돌 시 시트 프레임의 상부가 변형되지 않도록 지지하는 기능을 한다. 하부 브라켓의 경우 시트 프레임의 하부에 위치하여 시트를 차량 바닥에 고정하는 기능을 하며, 충격을 분산시키는데 중요한 역할을 한다. 도 2는 본 발명의 성형 방법으로 성형되는 사이드 브라켓의 사시도이고, 도 3은 도 2의 사진이다. 도 2와 도 3에 도시된 바와 같은 사이드 브라켓은 시트 프레임의 좌우 측부를 지지하여 자동차 충돌 시 탑승자의 측면을 보호하는 것으로, 사이드 브라켓 자체의 강도가 높아야 시트가 강한 외부 충격에도 변형되지 않고 탑승자를 안전하게 보호할 수 있다. 이를 위해 본 발명에서는 최소 1,180 MPa 이상의 초고강도 강판을 사용하되, 드로잉 공법을 적용하여 사이드 브라켓의 복잡한 형상을 세밀하게 성형하면서도 치수 정밀도를 ± 0.5 mm 이내로 유지할 수 있게 함으로서, 사이드 브라켓의 경량화와 고강도화를 동시에 실현하여 시트 프레임 전체의 안전성과 경량화를 향상시킬 수 있게 된다. 인장 강도가 1,180 MPa에 달하는 매우 높은 강도를 갖는 냉간성형용 초고강도 강판은 상온에서 성형이 가능해 열처리 없이도 복잡한 형상으로 가공할 수 있으며, 고강도 성질과 함께 우수한 가공성을 갖추고 있어 복잡한 형상의 사이드 브라켓을 성형하는데 적합하다. 이렇게 적어도 1,180 MPa의 인장 강도를 갖는 강판은 기존의 일반적인 강판보다 두께를 줄이면서도 동일한 강도를 유지할 수 있어, 자동차의 경량화율을 높일 수 있게 된다. 도 4(a)는 드로잉 공법의 개념도이다. 드로잉 공법은 강판을 펀치(Punch)로 눌러서 금형(Die)을 통과시키며 원하는 형상으로 성형하는 공법으로서, 강판이 금형 사이에 위치되고 펀치가 하부에서 힘(F)을 가하면서 금속을 당기거나 누르는 방식으로 성형된다. 홀더(Holder)는 강판이 균일하게 성형되도록 강판을 잡아주는 역할을 하며, 금형과 펀치가 동시에 상하로 움직이며 강판을 원하는 형상으로 성형할 수 있다. 도 4(b)는 포밍 공법의 개념도이다. 포밍 공법은 강판에 압력을 가하여 금형과 펀치 사이에서 강판을 변형시키는 방식으로 성형하는 것으로, 주로 단순한 형상을 성형할 때 용이하다. 도 4(b)에서 볼 수 있듯이, 강판은 금형과 펀치 사이에 배치되며, 상부에서 금형이 하부로 힘(V, F)을 가해 강판을 눌러 성형함과 동시에, 하부에서 펀치가 상부로 움직이며 강판을 금형에 밀어 넣는다. 패드(Pad)는 강판이 성형될 때 압력이 균일하게 가해지도록 해주는 기능을 한다. 이러한 포밍 공법은 복잡한 사이드 브라켓의 형상을 성형하는데 한계가 있는데, 이로 인해 고강도 강판을 성형할 때는 두께 불균형이나 크랙 발생과 같은 문제가 발생하고 깊이 있는 형상을 성형할 때 정밀도가 떨어질 뿐만 아니라 여러 단계를 거치는 다단 공정이 필요하다. 도 4(c)는 드로잉 공법과 포밍 공법이 복합적으로 적용된 하이브리드 공법의 개념도로서, 드로잉 공법의 정밀도와 포밍 공법의 생산성을 결합하여, 복잡한 형상을 보다 효율적으로 성형할 수 있다는 특징이 있다. 도 5(a)는 종래 포밍 공법을 적용한 사이드 브라켓의 10 단 성형 방법을 나타낸 예시도로서, 복잡한 형상을 갖는 사이드 브라켓을 성형하기 위해 여러 단계를 거쳐 강판을 변형시킴을 알 수 있다. 각 단계에서 강판의 성형이 이루어지며, 단계마다 강판의 형상이 조금씩 변형되는데, 특히 포밍 공정은 강판을 강제로 변형시키는 방식이기 때문에 복잡한 형상을 만들기 위해 여러 단계를 거쳐야만 한다. 이러한 도 5(a)는 단계별로 강판의 형상을 미세하게 조정하면서 최종적으로 복잡한 사이드 브라켓 형상을 구현하는 방식을 나타낸 것으로, 성형 과정 중 크랙 발생, 치수 불균형 등 품질 문제를 일으킬 수 있으며, 제조 시간과 비용이 증가할 수 있는 단점이 있다. 도 5(b)는 본 발명에 따른 드로잉 공법을 적용한 사이드 브라켓의 9 단 성형 방법을 나타낸 예시도로, 기존 포밍 공법 보다 단계를 하나 줄여 보다 효율적으로 사이드 브라켓을 성형할 수 있는 방법을 보여준다. 드로잉 공법은 강판을 당기거나 펴는 방식으로 성형하는 방법으로, 포밍 공법에 비해 치수 정밀도를 높이고 크랙 발생을 방지할 수 있는 장점이 있다. 이러한 도 5(b)에 따르면, 기존 10 단 공정을 9 단으로 줄이면서도 동일한 성형 품질을 유지하고, 더 나은 품질을 구현할 수 있게 된다. 상기와 같은 방법으로 성형되는 본 발명의 사이드 브라켓은 적어도 10 %의 경량화율을 달성할 수 있다. 경량화율은 기존 사이드 브라켓의 무게에서 얼마나 가벼워졌는지를 백분율로 나타낸 것으로, ((기존 사이드 브라켓 무게 - 본 발명의 사이드 브라켓 무게)/(기존 사이드 브라켓 무게)) × 100의 방법으로 계산될 수 있다. 예를 들어, 기존 사이드