KR101299520B1 - 복합재료를 포함하는 프레임 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 2 개 이상의 선형구간이 만나는 연결부위의 강도를 보강한 복합재료를 포함하는 프레임 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 복합재료를 포함하는 프레임은, 상기 연결부위에 위치하는 제 1 보형물; 상기 선형구간에 위치하고 상기 제 1 보형물과 연결되는 제 2 보형물; 상기 제 1 보형물을 피복하고 제 1 두께를 가지며 복합재료로 구성되는 제 1 스킨부; 및 상기 제 2 보형물을 피복하고 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 가지며 상기 복합재료로 구성되는 제 2 스킨부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 2 개 이상의 선형구간이 만나는 연결부위의 강도를 보강한 복합재료를 포함하는 프레임 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
자동차의 연비효율과 배기가스를 줄이기 위해서 전기자동차 및 천연가스차 등이 개발되고 있고, 전기자동차 및 천연가스차의 경우, 연비효율을 개선하기 위하여 차량의 경량화가 필요하다. 자동차에서, 금속소재의 부품이 전체 무게의 70%정도를 차지하고 있으므로, 설계를 변경하여 차량의 무게를 경감시키는 데 한계가 있다. 따라서, 금속소재를 경량재질인 복합재료로 교체하여 사용할 수 있다. 그러나, 복합재료로 복잡한 형상, 예를 들면, H자 형상, L자 형상 및 T자 형상의 프레임은 최소한 2 개 이상의 선형구간이 연결되는 연결부위를 포함하고, 연결부위는 선형구간으로부터 하중이 집중적으로 전달되므로 피로가 누적되어 변형 및 파괴되기 쉽다. 따라서, 연결부위의 변형 및 파괴는 프레임의 수명을 단축시키고, 프레임이 자동차에 적용되는 경우, 안전운행을 확보하기 어려운 문제가 발생하게 된다.
상기와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위하여, 복합재료로 구성되고 연결부위와 선형구간을 포함하는 복잡한 형상을 가지는 프레임에 있어서, 연결부위에 선형구간보다 더 두꺼운 스킨부를 적용하거나, 스킨부와 동일한 재질의 보형물을 삽입하여 연결부위의 강도를 보강하는 복합재료를 포함하는 프레임 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 선형구간이 만나는 연결부위를 가지는 프레임에 있어서, 상기 연결부위에 위치하는 제 1 보형물; 상기 선형구간에 위치하고 상기 제 1 보형물과 연결되는 제 2 보형물; 상기 제 1 보형물을 피복하고 제 1 두께를 가지며 복합재료로 구성되는 제 1 스킨부; 및 상기 제 2 보형물을 피복하고 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 가지며 상기 복합재료로 구성되는 제 2 스킨부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 포함하는 프레임을 제공한다.
상기 제 1 보형물의 제 1 직경은 상기 제 2 보형물의 제 2 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 복합재료를 포함하는 프레임을 제공한다.
상기 제 1 및 제 2 보형물은, 폴리염화비닐, 우레탄 및 발사나무 중 하나를 선택하여 사용하고, 상기 제 1 및 제 2 스킨부는 탄소섬유복합재료 또는 유리섬유복합재료를 사용하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 포함하는 프레임을 제공한다.
상기 제 1 보형물의 표면에는 상기 제 1 스킨부와 접촉면적을 증가시키기 위한 요철부가 형성되는 것을 특징으로 하는 복합재료를 포함하는 프레임을 제공한다.
상기 제 1 및 제 2 보형물 중 하나의 단부에 돌출부가 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 보형물 중 다른 하나에 상기 돌출부가 삽입되는 삽입부가 형성되는 것을 특징으로 하는 복합재료를 포함하는 프레임을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 선형구간이 만나는 연결부위를 가지는 프레임의 제조방법에 있어서, 상기 연결부위 및 상기 선형구간 각각에 서로 연결되는 제 1 및 제 2 보형물을 배열하는 단계; 상기 제 1 보형물에 제 1 두께를 가지는 제 1 스킨부를 피복하고, 상기 제 2 보형물에 상기 제 1 두께보다 얇은 두께를 가지는 제 2 스킨부를 피복하는 단계; 및 상기 제 1 및 제 2 스킨부를 경화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 프레임의 제조방법을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 선형구간이 만나는 연결부위를 가지는 프레임에 있어서, 상기 연결부위에 위치하고 표면에 요철부가 형성되고 제 1 보형물; 상기 선형구간에 위치하고 상기 제 1 보형물과 연결되는 제 2 보형물; 상기 제 1 보형물을 피복하고 복합재료로 구성되는 제 1 스킨부; 및 상기 제 2 보형물을 피복하고 상기 제 1 스킨부와 동일한 복합재료로 구성되는 제 2 스킨부;를 포함하고, 상기 제 1 보형물은 상기 제 1 스킨부와 동일한 복합재료로 구성되고, 상기 제 2 보형물은 폴리염화비닐, 우레탄 및 발사나무 중 하나를 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 포함하는 프레임을 제공한다.
상기 제 1 및 제 2 보형물은 동일한 직경을 가지며, 상기 제 1 보형물은 내부에 동공이 형성되는 것을 특징으로 하는 복합재료를 포함하는 프레임을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 선형구간이 만나는 연결부위를 가지는 프레임의 제조방법에 있어서, 복합재료로 구성되는 제 1 보형물을 형성하는 단계; 상기 연결부위 및 상기 선형구간 각각에 상기 제 1 보형물과 상기 제 1 보형물과 연결되는 제 2 보형물을 배열하는 단계; 상기 제 1 및 제 2 보형물 각각에 복합재료로 구성되는 제 1 및 제 2 스킨부를 피복하는 단계; 및 상기 제 1 보형물과 상기 제 1 및 제 2 스킨부를 경화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 프레임의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 복합재료를 포함한 프레임은 다음과 같은 효과가 있다.
복합재료로 구성되고 연결부위와 선형구간을 포함하는 복잡한 형상을 가지는 프레임에 있어서, 연결부위에 선형구간보다 더 두꺼운 스킨부를 적용하거나, 연결부위에 적용되는 보형물을 스킨부와 동일한 복합재료를 사용하여 연결부위의 강도를 보강할 수 있다.
연결부위에 적용되는 보형물의 표면적이 선형구간에 적용되는 보형물의 표면적보다 작은 경우, 연결부위에 적용되는 보형물의 표면에 요철부를 형성하여, 보형물로부터 스킨부가 이탈되는 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저상용 버스의 리어 프레임의 사시도
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 1의 제 1 영역에 대한 단면도
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 1의 제 1 영역에 대한 제조 단면도
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 1의 제 1 영역에 대한 단면도
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 1의 제 1 영역에 대한 제조 단면도
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 1의 제 1 영역에 대한 단면도
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 1의 제 1 영역에 대한 제조 단면도
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 1의 제 1 영역에 대한 단면도
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 1의 제 1 영역에 대한 제조 단면도
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
프레임은 통상적으로 금속재질로 만들어지고 자동차의 뼈대역할을 하며, 자동차에서 점유하는 무게가 상당하다. 따라서, 경량의 자동차를 제조하기 위해서, 경량의 소재를 사용한 프레임의 제조가 필수적이다. 본 발명에서는 대표적으로 저상용 버스에서 사용하는 프레임에 대하여 설명한다. 그러나, 본 발명은 저상용 버스뿐만아니라, 복합재료를 사용하는 다양한 제품에 적용될 수 있다. 저상용 버스의 프레임은 프론트 프레임(front frame)과 리어 프레임(rear frame)으로 구성되고, 본 발명에서는 일례로 리어 프레임에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저상용 버스의 리어 프레임의 사시도이다.
리어 프레임(10)은 플로어(floor) 연결부(12), 서스펜션(suspension) 연결부(14), 상부몸체 연결부(16)로 구성된다. 상부몸체 연결부(16)는 측면부(18)를 포함한다. 리어 프레임(10)은 금형(도시하지 않음)의 내부에 스킨부(skin portion)를 구성하는 복합재료, 보형물(form: 도시하지 않음), 및 복합재료와 보형물을 접착시키는 접착제(도시하지 않음)를 적층하고, 100 내지 150도의 온도에서 복합재료를 경화시켜 제작한다.
복합재료의 경화온도는 바람직하게는 120도에서 수행된다. 복합재료는 예를 들면, 탄소섬유복합재료(carbon fiber reinforced plastic: CFRP) 또는 유리섬유복합재료(fiber glass reinforced plastic: FRP) 등을 사용할 수 있다. 보형물은 폴리염화비닐(polyvinyl chloride: PVC), 우레탄(urethan) 및 발사(balsa) 나무 중 하나를 선택하여 사용할 수 있다.
리어 프레임(10)은 L자 형상을 가지는 제 1 영역(12a), H자 형상을 가지는 제 2 영역(12b) 및 T자 형상을 가지는 제 3 영역(12c)을 포함하고, 제 1 내지 제 3 영역(12a, 12b, 12c) 각각은 연결부위(13a) 및 선형구간(13b)을 포함한다. 연결부위(13a)는 선형구간(13b)으로부터 전달되는 하중이 집중되기 때문에, 피로가 누적되어 변형 및 파괴되기 쉽다. 따라서, 상대적으로 취약한 연결부위(13a)의 강도를 보강할 필요성이 있다. 연결부위(13a)에 선형구간(13b)보다 작은 직경을 가지는 보형물을 삽입하여, 연결부위(13a)의 제 1 스킨부(도시하지 않음)를 선형구간(13b)의 제 2 스킨부(도시하지 않음)보다 두껍게 형성하여 강도를 보강하거나, 연결부위(13a)에 설치되는 보형물을 스킨부와 동일한 복합재료로 사용하여 보형물의 강도를 개선함으로써 연결부위(13a)의 강도를 보강할 수 있다.
제 1
실시예
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 1의 제 1 영역에 대한 단면도이다. 도 1의 제 2 및 제 3 영역(12b, 12c)이 제 1 영역(12a)과 유사한 형태를 가지고 있으므로, 설명을 생략한다.
도 2와 같이, 도 1의 리어 프레임(10)에서 제 1 영역(12a)은, 연결부위(13a) 및 선형구간(13b)으로 정의되고, 보형물(24) 및 스킨부(26)를 포함하여 구성된다. 연결부위(13a)는 2 개 이상의 선형구간(13b)이 만나고, 2 개 이상의 선형구간(13b)에서 전달되는 하중이 집중되는 지점이다. 2 개의 선형구간(13b)이 연결되는 연결부위(13a)에서, 2 개의 선형구간(13b)이 이루는 각도는 극단적으로 1도에서 179도까지를 포함할 수 있으나, 본 발명에서는 개략적으로 90도 및 45도의 직각 또는 예각을 의미한다. 선형구간(13b)은 제 1 영역(12a)의 형태에 따라 직선 또는 곡선으로 형성되는 구간이며, 다른 선형구간(13b)이 연결되거나 분기되지 않는 영역을 의미한다.
보형물(24)은 연결부위(13a) 각각에 설치되는 제 1 보형물(24a)과 선형구간(13b)에 설치되는 제 2 보형물(24b)을 포함한다. 제 1 및 제 2 보형물(24a, 24b)는 폴리염화비닐, 우레탄 및 발사나무 중 하나를 사용한 벌크소재를 프레스(press)를 이용하여 가압하거나 또는 절삭하여 제작한다. 그리고, 도 1의 프레임(10)을 더욱 경량화하기 위하여, 제 1 및 제 2 보형물(24a, 24b)의 내부에 동공을 형성하여, 파이프 형태로 제작할 수 있다.
스킨부(26)는 연결부위(13a) 각각에 설치되는 제 1 스킨부(26a)와 선형구간(13b) 각각에 설치되는 제 2 스킨부(26b)를 포함한다. 연결부위(13a)와 선형구간(13b)은 동일한 직경을 가진다. 다시 말하면, 연결부위(13a)의 제 1 스킨부(26a)와 선형구간(13b)의 제 2 스킨부(26b)는 동일면을 유지한다.
제 1 및 제 2 보형물(24a, 24b)은 제 1 및 제 2 스킨부(26a, 26b)의 경화에 의해서 고정되므로, 제 1 및 제 2 보형물(24a, 24b)을 연결하기 위하여 접착제를 사용할 필요가 없으나, 제 1 및 제 2 보형물(24a, 24b)이 정확하게 정렬을 위하여, 제 1 보형물(24a)의 양단부에 돌출부(28)를 설치하고, 제 1 보형물(24a)과 접촉하는 제 2 보형물(24b)의 단부에 돌출부(28)가 삽입되는 삽입부(30)를 설치할 수 있다. 반대로, 제 1 보형물(24a)과 접촉하는 제 2 보형물(24b)의 단부에 돌출부(28)를 형성하고, 제 1 보형물(24a)의 양단부에 삽입부(30)를 설치할 수 있다.
연결부위(13a)에 설치되는 제 1 보형물(24a)의 제 1 직경(D1)은 선형구간(13b)에 설치되는 제 2 보형물(24b)의 제 2 직경(D2)보다 작게 제작된다. 따라서, 제 1 보형물(24a)을 피복하는 제 1 스킨부(26a)의 제 1 두께(T1)은 제 2 보형물(24b)을 피복하는 제 2 스킨부(26b)의 제 2 두께(T2)보다 두껍다. 따라서, 제 1 스킨부(26a)는 제 2 스킨부(26b)보다 대략적으로 1.2 내지 1.5배 두껍게 형성되어, 연결부위(13a)의 강도를 보강할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 1의 제 1 영역에 대한 제조 단면도이다. 도 3a 내지 도 3c에서, 설명의 편의를 위하여 L자 형상의 연결부위(13a)를 직선으로 도시한다.
도 3a와 같이, 제 1 및 제 2 보형물(24a, 24b)을 배열한 후, 제 1 및 제 2 보형물(24a, 24b) 각각을 제 1 및 제 2 스킨부(26a, 26b)로 피복한다. 이때, 접착력을 강화시키기 위하여, 제 1 및 제 2 보형물(24a, 24b)의 표면에 접착제(도시하지 않음)을 적층시킬 수 있다. 제 1 보형물(24a)의 제 1 직경(D1)은 설치되는 제 2 보형물(24b)의 제 2 직경(D2)보다 작게 제작된다. 따라서, 제 1 보형물(24a)을 피복하는 제 1 스킨부(26a)의 제 1 두께(T1)은 제 2 보형물(24b)을 피복하는 제 2 스킨부(26b)의 제 2 두께(T2)보다 두껍다. 따라서, 제 1 스킨부(26a)는 제 2 스킨부(26b)보다 대략적으로 1.2 내지 1.5배 두껍게 형성되어, 연결부위(13a)의 강도를 보강할 수 있다.
제 1 및 제 2 보형물(24a, 24b)은 폴리염화비닐, 우레탄 및 발사나무 중 하나를 선택하여 사용할 수 있다. 제 1 및 제 2 보형물(24a, 24b)는 동일한 재질을 사용하거나 필요에 따라 서로 다른 재질을 사용할 수 있다. 제 1 및 제 2 스킨부(26a, 26b)는 탄소섬유복합재료 및 유리섬유복합재료 중 하나를 수지가 미리 함침된 프리프레그(prepreg)를 사용한다. 프리프레드는 수지와 경화재가 어느 정도 반응이 진행되어 점도가 상승한 상태에서 용제(solvent)에 의해 용해되지 않고 열에 의해 용융되어 유동할 수 있는 상태에서 사용한다.
도 3b와 같이, 하부 및 상부금형(30a, 30b)을 준비하고, 하부 및 상부금형(30a, 30b)의 내부를 이형제로 이형처리한 후, 하부금형(30a)의 내부에 제 1 및 제 2 스킨부(26a, 26b)에 의해서 피복된 제 1 및 제 2 보형물(24a, 24b)을 하부금형(30a)의 내부에 위치시키고, 상부금형(30b)을 하부금형(30b)에 결합시킨다. 제 1 및 제 2 스킨부(26a, 26b)가 위치한 하부 및 상부금형(30a, 30b)을 경화장치(도시하지 않음)에 장입하고, 제 1 및 제 2 스킨부(26a, 26b)를 대략적으로 100 내지 150도의 온도에서 경화시킨다. 도 3c와 같이, 하부 및 상부금형(30a, 30b)으로부터 제 1 및 제 2 스킨부(26a, 26b)를 탈형시켜, 도 1의 프레임(10)의 제 1 영역(12a)을 형성한다.
제 1 실시예에서, 제 1 보형물(24a)의 제 1 표면적은 제 2 보형물(24b)의 제 2 표면적보다 작기 때문에, 제 1 스킨부(16a)와 제 1 보형물(24a) 사이의 제 1 접착력은 제 2 스킨부(26b)와 제 2 보형물(24b) 사이의 제 2 접착력보다 작을 수 있다. 이러한 현상은 제 1 보형물(24a)의 제 1 직경(D1)이 제 2 보형물(24b)의 제 2 직경(D2)보다 작기 때문에 발생한다. 따라서, 제 1 영역(12a)에 하중에 가해지는 경우, 제 2 스킨부(26b)과 제 2 보형물(24b)은 접착상태를 유지하지만, 제 1 스킨부(26a)는 제 2 보형물(24a)로부터 이탈될 수 있다.
제 2
실시예
제 2 실시예에서는 제 1 실시예의 도 2에서 발생할 수 있는 제 1 스킨부(26a)와 제 1 보형물(24a) 사이의 제 1 접착력과 제 2 스킨부(26b)와 제 2 보형물(24b) 사이의 제 2 접착력의 차이를 극복하기 위하여, 제 1 보형물(24a)의 제 1 표면적을 증가시키는 방법을 제안한다. 제 2 실시예에서, 제 1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 1의 A에 대한 단면도이다.
도 4와 같이, 도 1의 리어 프레임(10)에서 제 1 영역(12a)은, 연결부위(13a) 및 다수의 선형구간(13b)으로 정의되고, 보형물(24), 요철부(32) 및 스킨부(26)를 포함하여 구성된다. 보형물(24)은 연결부위(13a) 각각에 설치되는 제 1 보형물(24a)과 다수의 선형구간(13b) 각각에 설치되는 제 2 보형물(24b)을 포함한다. 제 1 보형물(24a)은 내부에 동공을 가지는 파이프 형태로 제작된다. 제 1 보형물(24a)은 스킨부(26)와 동일한 탄소섬유복합재료 또는 유리섬유복합재료를 사용하고, 제 2 보형물(24b)는 폴리염화비닐, 우레탄 및 발사나무 중 하나를 선택하여 사용한다.
스킨부(26)는 연결부위(13a) 각각에 설치되는 제 1 스킨부(26a)와 다수의 선형구간(13b) 각각에 설치되는 제 2 스킨부(26b)를 포함한다. 요철부(32)는 제 1 보형물(24a)의 표면적을 증가시키기 위하여 설치한다. 도 4에서는 제 1 보형물(24a)의 표면에만 요철부(32)를 설치하였지만, 필요에 따라 제 2 보형물(24b)의 표면에도 설치할 수 있다. 제 1 및 제 2 보형물(24a, 24b)의 정확한 정렬을 위하여, 제 2 보형물(24b)의 단부에 제 1 보형물(24a)의 단부가 삽입되는 삽입부(30)를 설치할 수 있다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 1의 A에 대한 제조 단면도이다.
도 5a와 같이, 부품금형(40)을 준비하고, 부품금형(40)의 표면을 이형제로 이형처리한 후, 복합재료를 사용하여 성형막(42)을 적층한다. 도 4의 제 1 보형물(24a)이 L자 형상이므로 탈형의 용이성을 확보하기 위하여, 부품금형(40)은 제 1 서브금형(40a)과 제 2 서브금형(40b)으로 구성된다. 성형막(42)은 탄소섬유복합재료 및 유리섬유복합재료 중 하나를 수지가 미리 함침된 프리프레그(prepreg)를 사용한다. 프리프레드는 수지와 경화재가 어느 정도 반응이 진행되어 점도가 상승한 상태에서 용제(solvent)에 의해 용해되지 않고 열에 의해 용융되어 유동할 수 있는 상태에서, 사용한다.
성형막(42)의 표면에 요철 전사체(44)를 적층한다. 요철 전사체(44)는 요철이 형성된 직물 또는 수직계통의 필름을 사용한다. 요철 전사체(44)에서 요철의 형상은 필요에 따라 크기 및 형상을 선택하여 사용할 수 있다.
도 5b와 같이, 부품금형(40) 및 성형막(42) 상에 실링재(46)를 개재하여 배기관(도시하지 않음)이 연결된 진공백(48)을 설치한다. 실링재(46)는 진공백(48)이 부품금형(40)에 완전히 밀착하고, 진공백(48)의 내부를 외부와 차단시켜 기밀을 유지하게 한다. 성형막(42) 및 진공백(48)이 설치된 부품금형(40)을 경화장치(도시하지 않음)에 장입하고, 배기관을 통하여 진공백(48)의 내부를 진공을 배기하면서, 성형막(42)를 경화시켜 제 1 보형물(24a)을 형성한다.
성형막(42)를 경화처리하는 동안, 진공백(48)의 내부가 진공으로 배기되면서 진공백(48)이 요철 전사체(44)에 압력을 가하여 요철 전사체(44)가 성형막(42)에 완전히 밀착된다. 요철 전사체(44)가 성형막(42)에 완전히 밀착되면, 요철 전사체(44)의 요철이 성형막(42)에 전사된 상태에서 경화되어, 성형막(42)에는 요철부(32)가 형성된다. 도 5c와 같이, 부품금형(40)으로부터 진공백(48) 및 성형막(42)을 분리하고, 성형막(42)에서 요철 전사체(44)를 이탈시켜 제 1 보형물(24a)의 형성을 완료한다.
도 5d 및 도 5f에서는 설명의 편의를 위하여 L자 형상의 제 1 보형물(24a)를 직선으로 도시한다. 도 5d와 같이, 제 1 및 제 2 보형물(24a, 24b)을 배열한 후, 제 1 및 제 2 보형물(24a, 24b) 각각을 제 1 및 제 2 스킨부(26a, 26b)로 피복한다. 이때, 접착력을 강화시키기 위하여, 제 1 및 제 2 보형물(24a, 24b)의 표면에 접착제(도시하지 않음)을 적층시킬 수 있다.
도 5b에서, 제 1 보형물(24a)의 제 1 직경은 제 2 보형물(24b)의 제 2 직경보다 작고, 제 1 보형물(24a)을 피복하는 제 1 스킨부(26a)의 제 1 두께는 제 2 보형물(24b)을 피복하는 제 2 스킨부(26b)의 제 2 두께보다 두껍게 제작되는 것으로 도시되어 있으나, 제 1 보형물(24a)이 도 4의 스킨부(24)와 동일한 복합재료로 구성되어, 도 4의 연결부위(13a)에서 충분한 강도를 확보할 수 있으므로, 제 1 및 제 2 보형물(24a, 24b)을 동일한 직경으로 형성할 수 있다.
제 2 보형물(24b)은 폴리염화비닐, 우레탄 및 발사나무 중 하나로 구성되는 벌크소재를 프레스를 이용하여 가압하거나 절삭하여 제작한다. 제 1 및 제 2 스킨부(26a, 26b)는 탄소섬유복합재료 및 유리섬유복합재료 중 하나를 수지가 미리 함침된 프리프레그(prepreg)를 사용한다.
도 5e와 같이, 하부 및 상부금형(30a, 30b)을 준비하고, 하부 및 상부금형(30a, 30b)의 내부를 이형제로 이형처리한 후, 하부금형(30a)의 내부에 제 1 및 제 2 스킨부(26a, 26b)에 의해서 피복된 제 1 및 제 2 보형물(24a, 24b)을 하부금형(30a)의 내부에 위치시키고, 상부금형(30b)을 하부금형(30b)에 결합시킨다. 제 1 및 제 2 스킨부(26a, 26b)가 위치한 하부 및 상부금형(30a, 30b)을 경화장치(도시하지 않음)에 장입하고, 제 1 및 제 2 스킨부(26a, 26b)를 대략적으로 100 내지 150도의 온도에서 경화시킨다. 도 5b에서 성형막(42)을 경화시키지 않고, 스킨부(26)과 함께 도 5b의 성형막(42)을 동시에 경화시킬 수 있다. 도 5f와 같이, 하부 및 상부금형(30a, 30b)으로부터 제 1 및 제 2 스킨부(26a, 26b)를 탈형시켜, 도 1의 프레임(10)의 제 1 영역(12a)을 형성한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (16)
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- 선형구간이 만나는 연결부위를 가지는 프레임의 제조방법에 있어서,
부품금형의 표면에 성형막을 적층하는 단계;
상기 성형막의 표면에 요철 전사체를 적층하는 단계;
상기 성형막을 경화시키면서, 상기 요철 전사체의 요철을 상기 성형막에 전사시켜 제 1 보형물을 형성하는 단계;
상기 연결부위 및 상기 선형구간에 각각 상기 제 1 보형물과 상기 제 1 보형물과 연결되는 제 2 보형물을 배열하는 단계;
상기 제 1 및 제 2 보형물에 각각 제 1 및 제 2 스킨부를 피복하는 단계; 및
상기 제 1 및 제 2 스킨부를 경화시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 프레임의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 보형물을 형성하는 단계는,
상기 요철 전사체를 실링재와 진공백을 사용하여 외부와 차단시키는 단계; 및
상기 진공백의 내부를 진공으로 배기하면서, 상기 요철 전사체를 상기 성형막에 밀착시켜 상기 요철 전사체의 요철을 상기 성형막에 전사시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 프레임의 제조방법.
- 제 10 항에 있어서,
상기 요철 전사체는 직물 또는 필름을 사용하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 프레임의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 스킨부의 두께는 상기 제 2 스킨부의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 프레임의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 보형물의 직경은 상기 제 2 보형물의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 프레임의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 보형물의 직경은 상기 제 2 보형물의 직경과 동일하고, 상기 제 1 보형물은 내부에 동공이 형성되는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 프레임의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 보형물 중 하나의 단부에 돌출부가 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 보형물 중 다른 하나에 상기 돌출부가 삽입되는 삽입부가 형성되는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 프레임의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 보형물 및 상기 제 1 스킨부는 동일한 복합재료로 구성되고, 상기 제 2 보형물은 폴리염화비닐, 우레탄 및 발사나무 중 하나를 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 프레임의 제조방법.
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|---|---|---|---|---|
| JPH06114876A (ja) * | 1992-09-22 | 1994-04-26 | Chen Shun-Sen | 複合材料製の自転車フレームとその作製方法 |
| JP2004216425A (ja) * | 2003-01-15 | 2004-08-05 | Taisei Plas Co Ltd | アルミニウム合金パイプの連結継手とその製造方法 |
-
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- 2011-05-23 KR KR1020110048242A patent/KR101299520B1/ko active IP Right Grant
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