KR101352598B1 - Frame structure using composite material - Google Patents

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KR101352598B1 KR1020120014798A KR20120014798A KR101352598B1 KR 101352598 B1 KR101352598 B1 KR 101352598B1 KR 1020120014798 A KR1020120014798 A KR 1020120014798A KR 20120014798 A KR20120014798 A KR 20120014798A KR 101352598 B1 KR101352598 B1 KR 101352598B1
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이원길
박정후
문바울
오중석
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주식회사 에이취 케이
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Abstract

본 발명은 복합소재 프레임 구조에 관한 것으로서, 상부 몸체 연결부와, 상기 상부 몸체 연결부와 소정의 간격을 두고 배치된 플로어 연결부와, 상기 상부 몸체 연결부 및 상기 플로어 연결부를 연결하는 서스펜션 연결부를 포함하는 프레임에 있어서, 상기 상부 몸체 연결부 및 상기 플로어 연결부는, 폴리염화비닐 폼(PVC Foam)과, 상기 폴리염화비닐 폼의 외면를 감싸며 적층되는 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그(CFRP Prepreg)로 이루어진 다수 개의 제1구조물과, 폴리염화비닐 폼(PVC Foam)으로 이루어진 다수 개의 제2구조물을 포함하여, 상기 제1구조물 다수 개와 상기 제2구조물 다수 개가 차례로 번갈아가며 배치되어 있는 제1보강부재를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기의 구조에 따르면, 상부 몸체 연결부 및 플로어 연결부와 같은 복합소재로 이루어진 튜브 형태의 판재 제작시 미리 성형된 각재의 폴리염화비닐 폼을 내부에 삽입함으로써, 구조적으로 강도 및 강성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a composite frame structure, comprising: an upper body connecting portion, a floor connecting portion disposed at a predetermined distance from the upper body connecting portion, and a frame including a suspension connecting portion connecting the upper body connecting portion and the floor connecting portion. The upper body connection part and the floor connection part may include a plurality of first structures including a polyvinyl chloride foam (PVC Foam) and carbon fiber reinforced plastic prepreg (CFRP Prepreg) laminated to surround the outer surface of the polyvinyl chloride foam. And a first reinforcing member including a plurality of second structures made of polyvinyl chloride foam, wherein the plurality of first structures and the plurality of second structures are alternately arranged. According to the above structure, made of a composite material such as the upper body connecting portion and the floor connecting portion By inserting a polyvinyl chloride foam during production of the sheet material of the tube-shaped timber formed in advance therein, there is an effect that it is possible to further improve the structural strength and rigidity to.

Description

복합소재 프레임 구조{Frame structure using composite material}Frame structure using composite material

본 발명은 구조적으로 강도 및 강성을 더욱 향상시키기 위한 복합소재 프레임 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a composite frame structure for further improving the structural strength and rigidity.

최근 들어 자동차의 연비효율과 배기가스를 줄이기 위해서 전기자동차 및 천연가스차 등이 개발되고 있고, 전기자동차 및 천연가스차의 경우, 연비효율을 개선하기 위하여 차량의 경량화가 필요하다. In recent years, electric vehicles and natural gas vehicles have been developed to reduce the fuel efficiency and exhaust gas emissions of automobiles. In the case of electric vehicles and natural gas vehicles, it is necessary to lighten the vehicles in order to improve fuel efficiency.

특히 자동차에서는 금속소재의 부품이 전체 무게의 70%정도를 차지하고 있으므로, 설계를 변경하여 차량의 무게를 경감시키는 데 한계가 있다. 따라서, 금속소재를 경량재질인 복합재료로 교체하여 사용할 수 있다. Particularly in automobiles, parts made of metal materials account for about 70% of the total weight, so there is a limit in reducing the weight of the vehicle by changing the design. Therefore, the metal material can be replaced with a composite material of a lightweight material.

종래의 기술 중 철도차량 차체를 복합소재로 교체한 기술이 대한민국 등록특허 제0766361호 및 대한민국 공개특허 제2011-0064096호 등에 제시되어 있다.Among the conventional techniques, a technique of replacing a railway car body with a composite material is disclosed in Korean Patent No. 0766361 and Korean Patent Publication No. 2011-0064096.

그러나 차량의 프레임이 복합소재로 이루어진다 하더라도 구조적으로 강도 및 강성을 더욱 향상시킬 수 있는 구조의 개발이 지속적으로 요구되어 오고 있으며, 복합소재 내에 볼트와 같은 체결수단의 적용이 불가능하다는 문제점이 있다.However, even if the vehicle frame is made of a composite material, the development of a structure that can further improve the structural strength and rigidity has been continuously demanded, there is a problem that it is impossible to apply a fastening means such as bolts in the composite material.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 구조적으로 강도 및 강성을 더욱 향상시킬 수 있고, 볼트와 같은 체결수단의 적용이 가능한 복합소재 프레임 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to provide a composite frame structure that can further improve the strength and rigidity structurally, and is applicable to the fastening means such as bolts.

본 발명은 상부 몸체 연결부와, 상기 상부 몸체 연결부와 소정의 간격을 두고 배치된 플로어 연결부와, 상기 상부 몸체 연결부 및 상기 플로어 연결부를 연결하는 서스펜션 연결부를 포함하는 프레임에 있어서, 상기 상부 몸체 연결부 및 상기 플로어 연결부는, 폴리염화비닐 폼(PVC Foam)과, 상기 폴리염화비닐 폼의 외면를 감싸며 적층되는 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그(CFRP Prepreg)로 이루어진 다수 개의 제1구조물과, 폴리염화비닐 폼(PVC Foam)으로 이루어진 다수 개의 제2구조물을 포함하여, 상기 제1구조물 다수 개와 상기 제2구조물 다수 개가 차례로 번갈아가며 배치되어 있는 제1보강부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재 프레임 구조를 제공한다.The present invention provides a frame including an upper body connecting portion, a floor connecting portion arranged at a predetermined distance from the upper body connecting portion, and a suspension connecting portion connecting the upper body connecting portion and the floor connecting portion, wherein the upper body connecting portion and the The floor connection part includes a plurality of first structures including a polyvinyl chloride foam (PVC Foam), a carbon fiber reinforced plastic prepreg stacked around the outer surface of the polyvinyl chloride foam, and a polyvinyl chloride foam (PVC Foam). It provides a composite frame structure comprising a plurality of the first structure and a plurality of the first structure and a plurality of the second structure comprising a first reinforcing member is arranged in turn.

본 발명에 있어서, 상기 서스펜션 연결부는, 스틸 플레이트(Steel Plate)와,In the present invention, the suspension connection portion, a steel plate (Steel Plate),

상기 스틸 플레이트의 양측면에 각각 적층되는 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그(CFRP Prepreg)층과, 상기 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그층이 양측면에 적층된 상기 스틸 플레이트가 양측면에 각각 접착되는 폴리염화비닐 폼(PVC Foam)층으로 구성된 제2보강부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재 프레임 구조를 제공한다.Polyvinyl chloride foam (PVC) to which the carbon fiber reinforced plastic prepreg layer laminated on both sides of the steel plate and the steel plate on which the carbon fiber reinforced plastic prepreg layer is laminated on both sides are adhered to both sides, respectively. Foam) provides a composite frame structure comprising a second reinforcing member composed of a layer.

본 발명에 있어서, 상기 폴리염화비닐 폼층의 일면에는 안착홈이 형성되고, 상기 안착홈에 안착되는 안착부와, 상기 안착부로부터 돌출되어 상기 안착부보다 단면적이 작은 돌출부와, 상기 안착부 및 상기 돌출부를 관통하며 내면에 나사산이 형성된 체결부를 포함하는 스틸 인서트(Steel Insert)가 적용되어, 상기 제2보강부재에 체결수단이 체결될 수 있는 것을 특징으로 하는 복합소재 프레임 구조를 제공한다.In the present invention, a seating groove is formed on one surface of the polyvinyl chloride foam layer, a seating portion seated in the seating groove, a protrusion projecting from the seating portion and having a smaller cross-sectional area than the seating portion, the seating portion and the Steel inserts (Steel Insert) including a fastening portion penetrating the protrusions and the thread formed on the inner surface is applied to provide a composite frame structure, characterized in that the fastening means can be fastened to the second reinforcing member.

본 발명의 복합소재 프레임 구조에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the composite frame structure of the present invention, there are the following effects.

첫째, 상부 몸체 연결부 및 플로어 연결부와 같은 복합소재로 이루어진 튜브 형태의 판재 제작시 미리 성형된 각재의 폴리염화비닐 폼을 내부에 삽입함으로써, 구조적으로 강도 및 강성을 더욱 향상시킬 수 있다.First, by inserting the polyvinyl chloride foam of the pre-molded square material inside the tube-shaped plate made of a composite material such as the upper body connection portion and the floor connection portion, it is possible to further improve the structural strength and rigidity.

둘째, 서스펜션 연결부와 같은 복합소재로 이루어진 판재의 제작시 복합소재와 스틸의 구조적인 결합을 통하여 복합소재만으로 제작했을때의 강도 및 강성과 대비하여, 강도는 복합소재를 따라가며, 강성은 스틸의 성질을 따라가므로 제품의 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.Second, in the manufacture of plate made of composite materials such as suspension connections, the strength follows the composite material and the rigidity of the steel, in contrast to the strength and stiffness of the composite material alone. By following the properties, the quality of the product can be further improved.

셋째, 볼트 결합 및 용접이 불가능한 복합소재 내에 스틸 소재의 스틸 인서트를 삽입함으로써, 볼트와 같은 체결수단의 적용이 가능하다.Third, by inserting the steel insert of the steel material in the composite material that can not be bolted and welded, it is possible to apply a fastening means such as bolts.

또한, 스틸 인서트의 구조는 볼트의 체결시 복합소재 내부에서 볼트의 체결력을 최대화할 수 있다.In addition, the structure of the steel insert can maximize the fastening force of the bolt inside the composite material when fastening the bolt.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지상용 버스의 프론트 프레임을 도시한 사시도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지상용 버스의 리어 프레임을 도시한 사시도.
도 5는 도 1의 A-A'선을 취하여 본 단면도.
도 6은 도 1의 B-B'선을 취하여 본 단면도.
도 7은 도 1의 서스펜션 연결부에 스틸 인서트가 적용된 구조를 도시한 단면도.
도 8은 도 7의 스틸 인서트를 분리하여 도시한 사시도.1 and 2 are perspective views showing the front frame of the ground bus according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are perspective views showing the rear frame of the ground bus according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1.
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 1. FIG.
7 is a cross-sectional view illustrating a structure in which a steel insert is applied to the suspension connection part of FIG. 1.
FIG. 8 is a perspective view showing the steel insert of FIG. 7 removed.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

본 발명의 실시예에서는 대표적으로 지상용 버스에서 사용되는 프레임에 대하여 설명하지만, 이에 한정하지는 않으며, 지상용 버스 뿐만 아니라 복합재료를 사용하는 차량 등의 프레임에 두루 적용될 수 있다.Although the frame used in the terrestrial bus is described in the embodiment of the present invention, the present invention is not limited thereto and can be applied to a frame such as a vehicle using a composite material as well as a terrestrial bus.

지상용 버스 프레임은, 도 1에 도시한 바와 같은 프론트 프레임(Front Frame,100)과, 도 3에 도시한 바와 같은 리어 프레임(Rear Frame,200)으로 구성된다.
The ground bus frame is composed of a front frame 100 as shown in FIG. 1 and a rear frame 200 as shown in FIG.

먼저, 복합소재가 적용되는 프론트 프레임(100)에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.First, the front frame 100 to which the composite material is applied will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

프론트 프레임(100)은 상부 몸체 연결부(110)와, 상부 몸체 연결부(110)와 소정의 간격을 두고 평행하게 배치된 플로어(Floor) 연결부(130)와, 상부 몸체 연결부(110) 및 플로어 연결부(130)를 연결하는 한 쌍의 서스펜션(Suspension) 연결부(150)를 포함하여, 대략 우물정(井)자 형태를 이룬다.
The front frame 100 includes an upper body connecting part 110, a floor connecting part 130 arranged in parallel with the upper body connecting part 110 at a predetermined interval, an upper body connecting part 110 and a floor connecting part 110 And a pair of suspension connection parts 150 connecting the first and second connection parts 130 and 130 to form a substantially umbrella shape.

도 1 및 도 2에 도시한 프론트 프레임(100)의 구조 중 상부 몸체 연결부(110) 및 플로어 연결부(130)는 제1보강부재와 외피재(106)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.The upper body connecting portion 110 and the floor connecting portion 130 of the structure of the front frame 100 shown in Figures 1 and 2 is preferably configured to include a first reinforcing member and the outer shell material (106).

제1보강부재와 외피재(106)의 단면구조를 도 5에 도시하였다.5 illustrates a cross-sectional structure of the first reinforcing member and the outer cover material 106.

도 5에 따르면, 제1보강부재는 다수 개의 제1구조물(103)과 다수 개의 제2구조물(104)로 구성되어 있되, 제1구조물(103) 다수 개와 제2구조물(104) 다수 개가 차례로 번갈아가며 적층되도록 배치되어 있다.According to FIG. 5, the first reinforcing member is composed of a plurality of first structures 103 and a plurality of second structures 104, and a plurality of first structures 103 and a plurality of second structures 104 alternately. It is arranged to be stacked.

제1구조물(103)은 폴리염화비닐 폼(PVC Foam,101)과, 폴리염화비닐 폼(101)의 외면를 감싸며 적층되는 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그(CFRP Prepreg,102)로 이루어져 있다.The first structure 103 is composed of a polyvinyl chloride foam 101 and a carbon fiber reinforced plastic prepreg 102 wrapped around the outer surface of the polyvinyl chloride foam 101.

제2구조물(104)은 폴리염화비닐 폼(PVC Foam)으로 이루어져 있다.The second structure 104 is made of polyvinyl chloride foam (PVC Foam).

제1구조물(103)과 제2구조물(104)은 각재로 이루어져 가로로 길게 배치되어 차례로 번갈아가며 적층되는 것이 바람직하다.It is preferable that the first structure 103 and the second structure 104 are made of the grooves and are arranged laterally and alternately stacked in turn.

상기와 같이 구성된 제1보강부재의 외면을 감싸며 외피재(105)가 적층되는데, 외피재(105)는 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그(CFRP Prepreg)인 것이 바람직하다.The outer covering member 105 is laminated on the outer surface of the first reinforcing member. The outer covering member 105 is preferably a carbon fiber-reinforced plastic prepreg (CFRP prepreg).

상기와 같이 구성되는 상부 몸체 연결부(110) 및 플로어 연결부(130)를 구성하는 제1보강부재와 외피재(106)의 제조방법은 다음과 같이 이루어진다.A method of manufacturing the first reinforcing member and the sheath material 106 constituting the upper body connecting portion 110 and the floor connecting portion 130 constructed as described above is performed as follows.

먼저, 제1폴리염화비닐 폼(PVC Foam,101)을 각재로 가공한다. (S10단계)First, a first polyvinyl chloride foam (PVC foam 101) is processed into a plate. (Step S10)

다음으로, 제1폴리염화비닐 폼(101)의 외면을 감싸며 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그(CFRP Prepreg,102)를 적층한다. (S20단계)Next, a carbon fiber-reinforced plastic prepreg (102) is laminated around the outer surface of the first polyvinyl chloride foam (101). (Step S20)

이때, 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그(102)를 1~2t 적층할 때마다 진공압축(Compaction)을 통하여 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그(102) 사이의 기포를 제거한다.At this time, bubbles between the carbon fiber-reinforced plastic prepregs 102 are removed through vacuum compaction each time 1 to 2 t of the carbon fiber-reinforced plastic prepreg 102 is laminated.

그리고 최종적으로 적층되는 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그(102)의 외부를 진공필름으로 감싸고, 진공도가 30bar가 되면, 135℃ 정도의 히팅부스(Heating Booth)에서 3~4시간 동안 진공상태에서 가열한다.The outside of the carbon fiber-reinforced plastic prepreg 102 to be finally laminated is wrapped with a vacuum film. When the degree of vacuum is 30 bar, it is heated in a vacuum state for 3 to 4 hours in a heating booth at about 135 占 폚.

다음으로, (S20)단계를 통하여 적층된 적층재(103)와, 각재의 제2폴리염화비닐 폼(PVC Foam,104)을 접착한다. (S30단계)Next, the laminate 103 laminated through the step (S20) and the second polyvinyl chloride foam (PVC Foam, 104) of the respective materials are bonded. (Step S30)

이때, (S20)단계를 통하여 적층된 적층재(103) 다수 개와, 제2폴리염화비닐 폼(104) 다수 개는 가로로 길게 배치된 상태에서 세로로 적층되도록 차례로 번갈아가며 접착하여, 형태를 고정한다.At this time, the plurality of laminated material 103 and the plurality of second polyvinyl chloride foam 104 laminated through the step (S20) are alternately bonded in turn so as to be stacked vertically in a state that is long horizontally arranged, fixing the form do.

마지막으로, 상기 (S30)단계를 통하여 적층된 적층재(103,104)의 외부에 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그와 같은 외피재(105)를 적층한다. (S40단계)Finally, the outer shell 105 such as carbon fiber reinforced plastic prepreg is laminated to the outer layer of the laminate 103 and 104 laminated through the step (S30). (Step S40)

이때, 외피재(105)를 1~2t 적층할 때마다 진공압축(Compaction)을 통하여 외피재(105) 사이의 기포를 제거한다.At this time, bubbles between the outer cover materials 105 are removed through vacuum compaction each time the outer cover material 105 is laminated 1 to 2t.

그리고 최종적으로 적층되는 외피재(105)의 외부를 진공필름으로 감싸고, 진공도가 30bar가 되면, 135℃ 정도의 히팅부스(Heating Booth)에서 3~4시간 동안 진공상태에서 가열한다.Then, the outer surface of the envelope material 105 which is finally stacked is covered with a vacuum film, and when the degree of vacuum is 30 bar, it is heated in a vacuum state for 3 to 4 hours in a heating booth at about 135 ° C.

이와 같이, 상부 몸체 연결부(110) 및 플로어 연결부(130)와 같은 복합소재로 이루어진 튜브 형태의 판재 제작시 미리 성형된 각재의 폴리염화비닐 폼(101)을 삽입함으로써, 구조적으로 강도 및 강성을 향상시킬 수 있다.
Thus, by inserting the polyvinyl chloride foam 101 formed beforehand in the process of manufacturing the tube-shaped plate material made of the composite material such as the upper body connecting portion 110 and the floor connecting portion 130, it is possible to improve the strength and rigidity structurally .

도 1 및 도 2에 도시한 프론트 프레임(100)의 구조 중 서스펜션 연결부(150)는 제2보강부재와 외피재를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.In the structure of the front frame 100 shown in Figs. 1 and 2, the suspension connection portion 150 is preferably configured to include a second reinforcing member and the outer shell material.

제2보강부재와 외피재의 단면구조를 도 6에 도시하였다.6 illustrates a cross-sectional structure of the second reinforcing member and the outer cover material.

도 6에 따르면, 제2보강부재는 스틸 플레이트(Steel Plate,151)와, 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그(CFRP Prepreg)층(152)과, 폴리염화비닐 폼(PVC Foam)층(153)으로 구성되는 것이 바람직하다.According to FIG. 6, the second reinforcing member includes a steel plate 151, a carbon fiber reinforced plastic prepreg layer 152, and a polyvinyl chloride foam layer 153. It is desirable to be.

스틸 플레이트(151)는 한 쌍으로 구성되는 것이 바람직하다.The steel plates 151 are preferably composed of a pair.

각각의 스틸 플레이트(151)의 양측면에는 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그층(152)이 적층된다.A carbon fiber-reinforced plastic prepreg layer 152 is laminated on both sides of each steel plate 151.

폴리염화비닐 폼층(153)의 양측면에는 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그층(152)이 양측면에 적층되어 있는 스틸 플레이트(151)가 각각 적층된다.On both sides of the polyvinyl chloride foam layer 153, a steel plate 151 having carbon fiber-reinforced plastic prepreg layers 152 stacked on both sides thereof is laminated.

상기와 같이 구성된 제2보강부재의 외면을 감싸며 외피재층(154)이 적층되며, 외피재층(154)은 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그(CFRP Prepreg)인 것이 바람직하다.It is preferable that the outer wrapping material layer 154 is wrapped around the outer surface of the second reinforcing member and the outer wrapping material layer 154 is a carbon fiber-reinforced plastic prepreg (CFRP prepreg).

상기와 같이 구성되는 서스펜션 연결부(150)를 구성하는 제2보강부재와 외피재(154)의 제조방법은 다음과 같이 이루어진다.A method of manufacturing the second reinforcing member and the outer cover material 154 constituting the suspension connection part 150 constructed as described above is performed as follows.

먼저, 한 쌍의 스틸 플레이트(Steel Plate,151)를 가공한다. (S10단계)First, a pair of steel plates 151 is machined. (Step S10)

다음으로, 각각의 스틸 플레이트(151)의 양측면에 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그(CFRP Prepreg,152)를 각각 적층한다. (S20단계)Next, carbon fiber-reinforced plastic prepregs 152 (CFRP prepregs 152) are laminated on both side surfaces of the steel plates 151, respectively. (Step S20)

이때, 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그(152)를 1~2t 적층할 때마다 진공압축(Compaction)을 통하여 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그(152) 사이의 기포를 제거한다.At this time, bubbles between the carbon fiber-reinforced plastic prepregs 152 are removed through vacuum compaction each time 1 to 2 t of the carbon fiber-reinforced plastic prepreg 152 is laminated.

그리고 최종적으로 적층되는 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그(152)의 외부를 진공필름으로 감싸고, 진공도가 30bar가 되면, 135℃ 정도의 히팅부스(Heating Booth)에서 3~4시간 동안 진공상태에서 가열한다.Then, the outside of the carbon fiber-reinforced plastic prepreg 152 to be finally stacked is covered with a vacuum film. When the degree of vacuum is 30 bar, the substrate is heated in a vacuum state in a heating booth at about 135 ° C for 3 to 4 hours.

다음으로, 상기 (S20)단계를 통하여 적층된 한 쌍의 적층재(151,152)를 폴리염화비닐 폼(PVC Foam,153)의 양측면에 접착한다. (S30단계)Next, the pair of laminates 151, 152 laminated through the step (S20) is bonded to both sides of the polyvinyl chloride foam (PVC Foam, 153). (Step S30)

마지막으로, 상기 (S30)단계를 통하여 적층된 적층재(151,152,153)의 외부에 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그(CFRP Prepreg)와 같은 외피재(154)를 적층한다. (S40단계)Finally, the outer shell material 154 such as carbon fiber reinforced plastic prepreg (CFRP Prepreg) is laminated to the outside of the laminated material (151, 152, 153) laminated through the step (S30). (Step S40)

이때, 외피재(154)를 1~2t 적층할 때마다 진공압축(Compaction)을 통하여 외피재(154) 사이의 기포를 제거한다.At this time, bubbles between the outer cover materials 154 are removed through vacuum compaction each time the outer cover material 154 is laminated 1 to 2t.

그리고 최종적으로 적층되는 외피재(154)의 외부를 진공필름으로 감싸고, 진공도가 30bar가 되면, 135℃ 정도의 히팅부스(Heating Booth)에서 3~4시간 동안 진공상태에서 가열한다.Then, the outer surface of the envelope material 154 which is finally stacked is covered with a vacuum film, and when the degree of vacuum is 30 bar, it is heated in a vacuum state in a heating booth at about 135 ° C for 3 to 4 hours.

이와 같이, 서스펜션 연결부(150)와 같은 복합소재로 이루어진 판재의 제작시 복합소재와 스틸의 구조적인 결합을 통하여 복합소재만으로 제작했을때의 강도 및 강성과 대비하여, 강도는 복합소재를 따라가며, 강성은 스틸의 성질을 따라가므로 제품의 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.
In this way, when the plate material made of the composite material such as the suspension connection part 150 is formed by structural coupling between the composite material and the steel, the strength follows the composite material in comparison with the strength and rigidity of the composite material alone, Stiffness follows the properties of steel, which can further improve the quality of the product.

도 2에 도시한 프론트 프레임(100)의 구조 중 서스펜션 연결부(150)의 저면에는 볼트와 같은 체결수단이 체결될 수 있도록 스틸 인서트(Steel Insert,160)가 적용되는 것이 바람직하다.The steel insert (Steel Insert, 160) is preferably applied to the bottom surface of the suspension connecting portion 150 of the structure of the front frame 100 shown in Figure 2 so that the fastening means such as bolts can be fastened.

스틸 인서트(160) 구조를 도 7 및 도 8에 도시하였다.The steel insert 160 structure is shown in FIGS. 7 and 8.

도 7에 도시한 바와 같이, 서스펜션 연결부(150)의 폴리염화비닐 폼층(153)의 일면에는 안착홈(153a)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 7, a mounting groove 153a is formed on one surface of the polyvinyl chloride foam layer 153 of the suspension connection part 150.

안착홈(153a)의 양측벽은 상부로 갈수록 넓어지도록 경사지게 형성되어 있는 것이 바람직하다.It is preferable that both side walls of the seating groove 153a are formed to be inclined so as to become wider toward the upper side.

스틸 인서트(160)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 안착부(161)와 돌출부(162)와 체결부(163)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 8, the steel insert 160 includes a seating portion 161, a protrusion 162, and a fastening portion 163.

안착부(161)는 안착홈(153a)에 안착될 수 있도록 마련되어 있어, 안착부(161)의 양측벽이 상부로 갈수록 넓어지도록 경사지게 형성되어 있으며, 양측면에는 상부가 개방된 홈(161a)이 형성되어 있다.The seating portion 161 is provided so as to be seated in the seating groove 153a and is inclined so that both side walls of the seating portion 161 are widened toward the upper portion and a groove 161a having an open upper portion is formed on both sides thereof .

돌출부(162)는 안착부(161)의 상면으로부터 돌출되어 있으며, 안착부(161) 보다 단면적이 작도록 형성되어 있고, 돌출부(162)의 상부에는 원형의 머리부(162a)가 형성되어 있다.The protrusion 162 protrudes from the upper surface of the seating portion 161 and has a smaller sectional area than the seating portion 161. A circular head 162a is formed on the upper portion of the protrusion 162. [

이러한 안착부(161)와 돌출부(162)를 관통하며 체결부(163)가 형성되어 있으며, 체결부(163)의 내면에는 나사산이 형성되어 있어, 볼트 등의 체결수단이 용이하게 체결될 수 있다.The fastening portion 163 is formed through the seating portion 161 and the protruding portion 162 and the inner surface of the fastening portion 163 is threaded so that fastening means such as bolts can be easily fastened .

상기와 같이 구성된 폴리염화비닐 폼층(153) 및 안착부(161)에는 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그(CFRP Prepreg)와 같은 외피재층(154)이 적층된다.The polyvinyl chloride foam layer 153 and the seating part 161 constructed as described above are laminated with a covering material layer 154 such as a carbon fiber reinforced plastic prepreg (CFRP prepreg).

이와 같이 구성되는 서스펜션 연결부(150)에 적용되는 인서트의 적용 방법은 다음과 같이 이루어진다.A method of applying the insert applied to the suspension connection unit 150 configured as described above is as follows.

먼저, 스틸 인서트(160)를 가공한다. (S10단계)First, the steel insert 160 is machined. (Step S10)

다음으로, 스틸 인서트(160)에 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그를 감싼다. (S15단계)Next, the steel insert 160 is wrapped with a carbon fiber-reinforced plastic prepreg. (Step S15)

다음으로, 스틸 인서트(160)를 폴리염화비닐 폼(153)의 일면에 형성된 안착홈(153a)에 접착한다. (S20단계)Next, the steel insert 160 is adhered to the seating groove 153a formed on one surface of the polyvinyl chloride foam 153. (Step S20)

마지막으로, 폴리염화비닐 폼(153)의 외부에 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그와 같은 외피재(154)를 적층한다. (S30단계)Finally, a cover material 154 such as a carbon fiber-reinforced plastic prepreg is laminated on the outside of the polyvinyl chloride foam 153. (Step S30)

이때, 외피재(154)를 1~2t 적층할 때마다 진공압축(Compaction)을 통하여 외피재(154) 사이의 기포를 제거한다.At this time, bubbles between the outer cover materials 154 are removed through vacuum compaction each time the outer cover material 154 is laminated 1 to 2t.

그리고 최종적으로 적층되는 외피재(154)의 외부를 진공필름으로 감싸고, 진공도가 30bar가 되면, 135℃ 정도의 히팅부스(Heating Booth)에서 3~4시간 동안 진공상태에서 가열한다.Then, the outer surface of the envelope material 154 which is finally stacked is covered with a vacuum film, and when the degree of vacuum is 30 bar, it is heated in a vacuum state in a heating booth at about 135 ° C for 3 to 4 hours.

상기와 같이, 볼트 결합 및 용접이 불가능한 복합소재 내에 스틸 소재의 스틸 인서트(160)를 삽입함으로써, 볼트와 같은 체결수단의 적용이 가능하다.As described above, by inserting the steel insert 160 made of steel into the composite material which can not be bolted and welded, it is possible to apply a fastening means such as a bolt.

또한, 스틸 인서트(160)의 구조는 볼트의 체결시 복합소재 내부에서 볼트의 체결력을 최대화할 수 있다.
Further, the structure of the steel insert 160 can maximize the fastening force of the bolt in the composite material when the bolt is fastened.

도 2에 도시한 프론트 프레임(100)의 구조 중 서스펜션 연결부(150)와 상부 몸체 연결부(110)가 서로 연결되는 부분(120)에는 발사 나무(Balsa wood)로 채워지는 것이 바람직하다.
In the structure of the front frame 100 illustrated in FIG. 2, the portion 120 in which the suspension connecting portion 150 and the upper body connecting portion 110 are connected to each other is preferably filled with balsa wood.

한편, 복합소재가 적용되는 리어 프레임(200)에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.Meanwhile, the rear frame 200 to which the composite material is applied will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

리어 프레임(200)은 상부 몸체 연결부(210)와, 상부 몸체 연결부(210)와 소정의 간격을 두고 평행하게 배치된 플로어(Floor) 연결부(230)와, 상부 몸체 연결부(210) 및 플로어 연결부(230)를 연결하는 한 쌍의 서스펜션(Suspension) 연결부(250)를 포함하여, 대략 우물정(井)자 형태를 이룬다.The rear frame 200 includes an upper body connecting part 210, a floor connecting part 230 disposed in parallel with the upper body connecting part 210 at a predetermined interval, an upper body connecting part 210 and a floor connecting part 210 And a pair of suspension connection parts 250 connecting the first and second connection parts 230 and 230 to each other to form a substantially well shape.

상부 몸체 연결부(210)의 전방으로는 상부 몸체가 연결될 수 있도록 수직 프레임 및 수평 프레임 등이 교차로 배치되어 있는 연결 프레임(270)이 연결되어 있다.A connecting frame 270 is connected to the front of the upper body connecting part 210 so that a vertical frame and a horizontal frame are alternately arranged to connect the upper body.

연결 프레임(270)과 상부 몸체 연결부(210)가 서로 연결되는 부분(271)과, 전방에 수직하게 배치된 수직 프레임(273)의 내부는 발사 나무(Balsa wood)로 채워지는 것이 바람직하다.
It is preferable that the portion 271 where the connection frame 270 and the upper body connecting portion 210 are connected to each other and the inside of the vertical frame 273 arranged vertically to the front are filled with balsa wood.

상부 몸체 연결부(210) 및 플로어 연결부(230)는 제1보강부재와 외피재를 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 상세구조 및 제조방법은 상기에서 설명한 프론트 프레임(100)의 상부 몸체 연결부(110) 및 플로어 연결부(130)의 구조 및 제조방법과 동일하므로 여기에서는 설명을 생략하기로 한다.
The upper body connecting part 210 and the floor connecting part 230 preferably include a first reinforcing member and a sheath material. The detailed structure and manufacturing method are the same as those of the upper body connecting part 110 of the front frame 100, And the floor connection unit 130, and thus the description thereof will be omitted here.

마찬가지로, 서스펜션 연결부(250)는 제2보강부재와 외피재를 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 상세구조 및 제조방법은 상기에서 설명한 프론트 프레임(100)의 서스펜션 연결부(150)의 구조 및 제조방법과 동일하므로 여기에서는 설명을 생략하기로 한다.
The detailed structure and manufacturing method are the same as the structure and manufacturing method of the suspension connection part 150 of the front frame 100 described above, The description will be omitted here.

서스펜션 연결부(250)의 저면에는 저면에는 볼트와 같은 체결수단이 체결될 수 있도록 스틸 인서트(Steel Insert,260)가 적용되는 것이 바람직하며, 스틸 인서트의 적용구조 및 적용방법은 상기에서 설명한 프론트 프레임(100)의 스틸 인서트(160)의 구조 및 적용방법과 동일하므로 여기에서는 설명을 생략하기로 한다.
A steel insert 260 is preferably applied to the bottom surface of the suspension connection part 250 so that a fastening means such as a bolt can be fastened to the bottom surface of the suspension connection part 250. The application structure and application method of the steel insert are the same as the above- 100 steel insert 160, and therefore the description thereof will be omitted here.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the appended claims.

100 : 프론트 프레임 103 : 제1구조물
104 : 제2구조물 110 : 상부 몸체 연결부
130 : 플로어 연결부 150 : 서스펜션 연결부
151 : 스틸 플레이트 152 : 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그층
153 : 폴리염화비닐 폼층 160 : 스틸 인서트
161 : 안착부 162 : 돌출부
163 : 체결부 200 : 리어 프레임
210 : 상부 몸체 연결부 230 : 플로어 연결부
250 : 서스펜션 연결부100: front frame 103: first structure
104: second structure 110: upper body connection
130: Floor connection part 150: Suspension connection part
151: steel plate 152: carbon fiber reinforced plastic prepreg layer
153: polyvinyl chloride foam layer 160: steel insert
161: seat part 162:
163: fastening part 200: rear frame
210: upper body connection part 230: floor connection part
250: Suspension connection

Claims (3)

상부 몸체 연결부와, 상기 상부 몸체 연결부와 소정의 간격을 두고 배치된 플로어 연결부와, 상기 상부 몸체 연결부 및 상기 플로어 연결부를 연결하는 서스펜션 연결부를 포함하는 프레임에 있어서,
상기 상부 몸체 연결부 및 상기 플로어 연결부는,
폴리염화비닐 폼(PVC Foam)과, 상기 폴리염화비닐 폼의 외면를 감싸며 적층되는 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그(CFRP Prepreg)로 이루어진 다수 개의 제1구조물과,
폴리염화비닐 폼(PVC Foam)으로 이루어진 다수 개의 제2구조물을 포함하여, 상기 제1구조물 다수 개와 상기 제2구조물 다수 개가 차례로 번갈아가며 배치되어 있는 제1보강부재를 포함하고,
상기 서스펜션 연결부는,
스틸 플레이트(Steel Plate)와,
상기 스틸 플레이트의 양측면에 각각 적층되는 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그(CFRP Prepreg)층과,
상기 탄소섬유강화플라스틱 프리프레그층이 양측면에 적층된 상기 스틸 플레이트가 양측면에 각각 접착되는 폴리염화비닐 폼(PVC Foam)층으로 구성된 제2보강부재를 포함하며,
상기 폴리염화비닐 폼층의 일면에는 안착홈이 형성되고,
상기 안착홈에 안착되는 안착부와, 상기 안착부로부터 돌출되어 상기 안착부보다 단면적이 작은 돌출부와, 상기 안착부 및 상기 돌출부를 관통하며 내면에 나사산이 형성된 체결부를 포함하는 스틸 인서트(Steel Insert)가 적용되되,
상기 안착홈 및 상기 안착부의 양측벽은 상부로 갈수록 넓어지도록 경사지게 형성되어 있으며,
상기 안착부의 양측벽에는 상부가 개방된 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합소재 프레임 구조.In the frame comprising an upper body connecting portion, a floor connecting portion arranged at a predetermined distance from the upper body connecting portion, and a suspension connecting portion connecting the upper body connecting portion and the floor connecting portion,
The upper body connection portion and the floor connection portion,
A plurality of first structures comprising a polyvinyl chloride foam (PVC Foam), and a carbon fiber reinforced plastic prepreg laminated on the outer surface of the polyvinyl chloride foam;
Including a plurality of second structures made of polyvinyl chloride foam (PVC Foam), the first reinforcement member and the plurality of the first structure and the plurality of the second structure is arranged alternately arranged,
The suspension connection portion,
Steel plate,
A carbon fiber reinforced plastic prepreg layer laminated on both sides of the steel plate,
A second reinforcing member composed of a polyvinyl chloride foam (PVC Foam) layer to which the steel plate having the carbon fiber reinforced plastic prepreg layer laminated on both sides is adhered to both sides,
A mounting groove is formed on one surface of the polyvinyl chloride foam layer,
Steel insert including a seating portion seated in the seating recess, a protrusion projecting from the seating portion and having a smaller cross-sectional area than the seating portion, and a fastening portion penetrating the seating portion and the protrusion portion and having a thread formed on an inner surface thereof. Applies,
The seating grooves and both side walls of the seating part are formed to be inclined to widen upwards,
Composite frame structure, characterized in that the groove is formed on both sides of the seating portion is open at the top. 삭제delete 삭제delete
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