KR0138892B1 - 자동차용 문짝 안전 구조재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 문짝 안전 구조재에 관한 것으로, 특히 섬유 강화 프라스틱으로 된 가로들보를 갖는 문짝 안전 구조재에 관한 것이다.

종래의 철강으로 된 가로들보는 문짝 단위 중량을 크게 증가시켜 문짝의 내구성과 에너지 효율을 감소시키고 굴곡성과 내충격 강도가 약해 안전성을 확보하는데 문제가 되고 있었다.

본 발명은 이를 극복하기 위하여, 섬유 강화 프라스틱을 소재로 하는 가로들보와, 이 가로들보 양단에 접착되는 들보고정판과를 구비하는 자동차용 문짝 안전 구조재이다.

Description

자동차용 문짝 안전 구조재

제1도 내지 제7도는 본 발명의 실시예를 나타낸 것으로서,

제1도는 문짝 안전 구조재의 정면도.

제2도는 제1도의 ㄱ-ㄱ 선 단면도.

제3도는 제1도의 ㄴ-ㄴ 선 단면도.

제4도는 가로들보의 일부절결 사시도.

제5도는 자동차 문짝에의 장착예시도.

제6도는 제5도의 ㄷ-ㄷ 선 단면도.

제7도는 제5도의 ㄹ-ㄹ 선 단면이고,

제8도는 본 발명의 평가방법도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 가로들보 2, 2' : 들보고정판

3 : 몸체 4, 4' : 날개

5, 5' : 접착제 12, 12' : 표피층

13, 13' : 세로보강층 14, 14', 14 : 가로보강층

본 발명은 자동차용 문짝 안전 구조재에 관한 것으로, 특히 섬유 강화 프라스틱으로 된 가로들보를 갖는 문짝 안전 구조재에 관한 것이다.

문짝 안전 구조재는 자동차가 측면에서 충돌할 경우 내부 승객을 보호하기 위해 문짝 내부에 가로질러 장착되는 것으로서 굴곡탄성과 내충격강도가 우수한 것을 요구하고 있다.

종래의 문짝 안전 구조재는 요구강성을 만족하는 철강 파이프 또는 형상을 문짝 내부의 외판과 근접하여 용접 장착시켜 사용하고 있었다. 그러나 종래의 이러한 철강 소재는 문짝 단위중량을 크게 증가시킴으로써 문짝의 내구성과 에너지 효율을 감소시키고 대기오염을 증가시키는 하나의 요인으로 작용하고 있을 뿐만 아니라 굴곡탄성이 매우 작아 외부충격이 가해지면 변형이 일어나고 한 번 변형이 일어나면 원상복귀 하지 않는다는 결점을 가지고 있다.

본 발명의 목적은 요구규격을 만족시키면서도 경량이고 굴곡탄성과 내충격강도가 우수한 소재로 가로들보를 구성하고, 이에 적합한 고정수단을 채택하여 차량 경량화에 따른 연비증가와 안전성을 확보시키는데 있는 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 섬유 강화 프라스틱을 소재로 하는 가로들보와, 이 가로들보 양단에 접착되는 들보고정판을 구비시킨 것이다.

가로들보는 내외면에 형성되는 표피층과, 이 표피층내에 형성되는 적어도 하나 이상의 세로보강층 및 가로보강층으로 이루어져 있고, 상기 표피층과 세로보강층 및 가로보강층은 각각 유리섬유, 탄소섬유 또는 아라미드 섬유중에서 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 강화섬유와, 불포화포리에스터수지, 비닐에스터수지, 에폭시 수지, 포리메탈메타 아크릴 수지, 포리아마이드 수지, 포화 포리에스터 수지 또는 포리스틸렌 수지중애서 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 결합제 수지로 이루어져 있다.

이하 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.

제1도 내지 제7도에 있어서 부호 1은 가로들보이고, 2, 2'는 들보고정판이다.

가로들보(1)는 소위 인발성형 또는 압축성형에 의하여 얻어지는 섬유 강화 프라스틱(FRP)으로서 상단이 폐쇄된 중공의 U자형 몸체(3)와, 이 몸체(3) 양면에 들보고정판(2, 2')과의 접촉면을 증대시키고 내충격강도를 보강할 수 있는 파형상의 돌출된 날개(4, 4')로 이루어져 있다. 상기 몸체(3)의 하부는 들보고정판(2), (2')과의 접착면적을 넓혀 접착강도를 증대하고 단면 계수를 크게 하여 충돌시 충격력에 대한 내구강도를 증대시키기 위해 반원형으로 한 것이다.

본 발명에서는 몸체를 상기와 같은 몸체(3)외에 ㅁ형, Ⅰ형, 0형을 사용할 수 있으며 단위 굴곡 변형에 대한 저항강도가 우수한 ㅁ 형 및 Ⅰ형이 특히 유리하다.

들보고정판(2, 2')은 금속재이고 상기 가로들보(1)의 양단에서 접착제(5, 5')에 의하여 접착된 후 자동차문짝(6)의 문짝 내판(7)과 문짝 외판(8) 사이의 양쪽에서 용접되는 것으로서 부채꼴을 이루는 접착부(9)와 용접부(10)로 구성되고 용접부(10) 이외의 중앙부위에는 가로들보(1)의 날개(4, 4')와 일치하는 형상의 보강골(11, 11')이 형성되어 있다.

상기 들보고정판(2, 2')은 외부충격시 가로들보(1)에 미치는 응력을 분산할 수 있는 구조를 취하고 있다.

상기한 접착제(5, 5')는 에폭시 수지 또는 우레탄 수지 접착제를 사용할 수 있고 접착강도의 증대를 위해 접착면 연마와 프라이머(Primer)처리를 한다.

상기한 가로들보(1)는 몸체(3)와 날개(4, 4')를 내외면에 형성되는 2개의 표피층(12, 12')과 이 표피층(12, 12')내에 형성되는 2개의 세로보강층(13, 13') 및 세로보강층(13, 13')내에 형성되는 3개의 가로보강층(14, 14', 14)으로 구성하고 있다.

상기 표피층(12, 12')과 세로보강층(13, 13') 및 가로보강층(14, 14', 14)은 강화섬유와 결합제 수지로 이루어져 있다. 본 발명에서는 세로보강층과 가로보강층을 상기 실시예에 국한하지 않고 그 형성되는 각각의 층을 적어도 하나 이상으로 취할 수 있다.

상기 표피층(12, 12')의 강화섬유는 외관을 미려하게 하기 위해 망사형을 취하는 것이 바람직하고, 세로보강층(13, 13')의 강화섬유는 세로방향의 강도를 보강해 주기 위해 연속 또는 단속적으로 절단섬유의 불규칙결합을 이루는 매트상으로 하는 것이 바람직하며, 가로보강층(14, 14', 14)은 가장 높은 강도가 요구되는 방향이므로 집합된 연속섬유상으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 강화섬유는 유리섬유와 탄소섬유 및 아라미드(Aromatic Polyamide)섬유를 1종 단독 또는 2종 이상을 혼합 사용할 수 있고, 결합제 수지는 비닐 에스터 수지와 불포화 포리에스터 수지, 에폭시 수지, 포리메틸메타 아크릴 수지, 포화 포리에스터 수지, 포리아미드 수지 및 포리스틸렌 수지를 1종 단독 또는 2종 이상을 혼합 사용할 수 있도록 하고 있으나 실시예에서는 [표 1]과 같은 9가지로 실시하였다. 다음 실시예들은 공히 가로들보(1)의 단면적을 6.10㎠로 하고 강화섬유의 합량을 결합제 수지함량과의 부피대비 40%로 하고 있다.

[표 1]

종래의 가로들보(철강파이프)는 단면적을 2.38㎠로 하고 비중을 7.80, 무게 1.535g으로 할 때 상기 실시예와는 현격한 차이를 보이고 있다. 다시 말해 종래의 무게를 기준으로 할 때 실시예들은 40.2∼57.3%로 무게가 절감되는 결과를 얻었다.

제8도는 본 발명의 평가방법도로서, 상기 실시예에 따라 얻어지는 가로들보(1)와 이 가로들보(1)에 접착된 들보고정판(2), (2')이 자동차문짝(6)의 문짝내판(7)과 문짝외판(8)에 가로질러 용접되고 자동차문짝(6) 외부에서 충격이 가해졌을 때 그 굴곡변형량을 측정하는 일종의 시뮬레이션이다.

따라서, 제8도에서는 양쪽의 버팀부재(15), (15')사이에 가로들보(1)를 가설하여 고정부재(16, 16')로 들보고정판(2), (2')을 고정하고 상기 가로들보(1)의 중앙상부에서 가압부재(17)로 하중을 가하도록 하였다.

상기 시험은 [표 2]와 같은 미국연방 자동차 안전기준(FMVSS214)에 따라 행하였다.

[표 2]

[표 3]은 상기 [표 2]의 시험 조건에 따라 얻어진 종래의 것과 실시예의 굴곡변형량 비교 결과치이다. 여기에서 실시예와 종래의 것은 [표 1]과 결부시켜 언급한 시료들이다.

[표 3]

상기 결과에서 실시예들은 단계가 진행될수록 종래에 비해 굴곡 변형량이 커짐을 알 수 있다. 이것은 섬유 강화 프라스틱의 특성을 보여주는 것으로서 그 굴곡탄성이 우수함을 알 수 있는 것이고 1단계에서 보듯이 상대적으로 내충격 강도가 우수함도 아울러 보여준다.

이와 같은 본 발명은 요구규격을 만족시키고 있고 경량하면서 굴곡탄성과 내충격강도가 우수한 가로들보와, 응력분산이 잘되면서 장착이 용이한 구조의 들보고정판으로 구성되기 때문에 문짝의 내구성을 향상시키고 차량을 경량화시켜 연비증가를 도모하고 안전성을 확보하게 되는 효과가 있는 것이다.

Claims (8)

1. 섬유 강화 프라스틱 소재로 하는 가로들보와, 이 가로들보 양단에 접착되는 들보고정판을 구비하는 자동차용 문짝 안전 구조재.
2. 제1항에 있어서, 가로들보는 상단이 폐쇄된 중공의 U자형 몸체와, 이 몸체양면에 돌출된 파형상의 날개로 이루어진 자동차용 문짝 안전 구조재.
3. 제2항에 있어서, 몸체를 'Ⅰ'형을 형성한 자동차용 문짝 안전 구조재.
4. 제2항에 있어서, 몸체를 'ㅁ'자형으로 형성한 자동차용 문짝 안전 구조재.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가로들보는 내외면에 형성되는 표피층과, 이 표피층내에 형성되는 적어도 하나 이상의 세로보강층 및 가로보강층으로 이루어진 자동차용 문짝 안전 구조재.
6. 제5항에 있어서, 표피층과 세로보강층 및 가로보강층은 각각 유리섬유, 탄소섬유 또는 아라미드섬유중에서 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 강화섬유와, 불포화 포리에스터 수지, 비닐에스터 수지, 에폭시 수지, 포화포리에스터 수지 또는 포리스틸렌 수지중에서 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 결합제 수지로 이루어진 자동차용 문짝 안전 구조재.
7. 제6항에 있어서, 표피층의 강화섬유는 망사형으로 하고, 세로보강층의 강화섬유는 절단섬유의 불규칙 결합으로된 매트상으로 하며, 가로보강층의 강화섬유는 연속섬유상으로 한 자동차용 문짝 안전 구조재.
8. 제6항에 있어서, 강화섬유는 결합제 수지와의 부피대비 40%로 한 자동차용 문짝 안전 구조재.