KR101391353B1 - 카본섬유강화플라스틱 소재의 일체형 차체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 경량화 및 타 부품과의 조립성이 우수할 뿐만 아니라 차체의 강도와 강성, 및 충돌에너지 흡수 능력 향상을 도모할 수 있는 카본섬유강화플라스틱 소재의 일체형 차체에 관한 것으로, 차량의 전방에서부터 후방까지 연장되는 하나의 수평한 판 형상으로 제공되는 언더바디부; 및 단면이 "∧"자 형상을 가지면서 언더바디부의 외곽에 일체로 형성되는 융기부;를 포함하고, 언더바디부와 융기부는 카본섬유강화플라스틱으로 성형되며, 융기부에는 융기부의 하부를 마감하면서 융기부에 접착제 또는 볼트 및 너트로 조립되는 충돌에너지 흡수판이 조립되며, 충돌에너지 흡수판에 의해 하부가 마감된 각각의 융기부의 내부에는 충돌에너지의 흡수 능력을 높일 수 있도록 충돌에너지흡수제 또는 튜브 중 어느 하나, 또는 튜브와 함께 충돌에너지흡수제가 내장된다.

Description

카본섬유강화플라스틱 소재의 일체형 차체{One Piece Car Body made of CFRP}
본 발명은 카본섬유강화플라스틱 소재의 일체형 차체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 경량화 및 타 부품과의 조립성이 우수할 뿐만 아니라 차체의 강도와 강성, 및 충돌에너지 흡수 능력 향상을 도모할 수 있는 카본섬유강화플라스틱 소재의 일체형 차체에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 차체는 크게 모노코크 바디와 프레임 바디로 구분되는데, 모노코크 바디는 일반 승용차에 적용되는 구조로 차체 패널과 멤버의 부재들이 결합되어 박스형태의 골격을 형성하고, 부재간 결합에는 점 용접이 사용된다.
모노코크 바디는 누구나 알 수 있듯이, 전방에 엔지룸을 형성하는 프론트 사이드 멤버와, 센터 플로워 사이드 멤버, 리어 플러워 사이드 멤버에 의해 기본 골격을 이룬다. 그리고 프론트 사이드 멤버의 사이에는 대시패널이 고정되고, 센터 플로워 사이드 멤버의 사이에는 센터 플로워 패널이 고정되며, 리어 플로워 사이드 멤버의 사이에는 리어 플로워 패널이 고정된다.
전술한 대시패널, 센터 플로워 패널 및 리어 플로워 패널로 구성되는 언더바디는, 누구나 알 수 있듯이 센터 플로워 패널의 전방 플랜지에 대시패널의 하측 플랜지를 통하여 용접되고, 센터 플로워 패널의 후방 플랜지에 리어 플로워 패널의 전방 플랜지를 통하여 용접된다.
그런데, 전술한 종래의 차체는 중량물인 철재로 구성됨과 아울러 각각의 멤버들과 각각의 패널들이 기계적으로 체결되거나 용접으로 접합되기 때문에 차체의 중량이 무거워 연비의 향상을 기대할 수 없으며, 차체의 강도 및 강성이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 차량의 경량화 및 타 부품과의 조립성이 우수할 뿐만 아니라 차체의 강도와 강성, 및 충돌에너지 흡수 능력 향상을 도모할 수 있는 카본섬유강화플라스틱 소재의 일체형 차체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
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상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 카본섬유강화플라스틱 소재의 일체형 차체는, 차량의 전방에서부터 후방까지 연장되는 하나의 수평한 판 형상으로 제공되는 언더바디부; 및 단면이 "∧"자 형상을 가지면서 언더바디부의 외곽에 일체로 형성되는 융기부;를 포함하고, 언더바디부와 융기부는 카본섬유강화플라스틱으로 성형되며, 융기부에는 융기부의 하부를 마감하면서 융기부에 접착제 또는 볼트 및 너트로 조립되는 충돌에너지 흡수판이 조립되며, 충돌에너지 흡수판에 의해 하부가 마감된 각각의 융기부의 내부에는 충돌에너지의 흡수 능력을 높일 수 있도록 충돌에너지흡수제 또는 튜브 중 어느 하나, 또는 튜브와 함께 충돌에너지흡수제가 내장될 수 있다.
구체적으로 언더바디 및 융기부는, 허니컴 또는 금속판과 같은 내장재가 내장되도록 성형한 후, 내장재가 내장된 언더바디부 및 융기부의 일측면 및 타측면 상에 보강판을 덧대어 성형할 수 있다.
구체적으로 언더바디부 및 융기부에는, 볼트, 또는 너트, 또는 금속판과 같은 연결부속들이 삽입되어 성형될 수 있다.
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이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 카본섬유강화플라스틱 소재의 일체형 차체는,
첫째 카본섬유강화플라스틱 소재로 차체를 형성함으로써 종래 철재(鐵材) 차체에 비해 30%이상의 중량절감 효과를 얻을 수 있으며, 내식성, 내진동, 충격흡수성이 우수할 뿐만 아니라 차체를 형성하기 위한 설비비를 종래 철재(鐵材) 차체에 비해 50% 이하로 절감할 수 있는 이점이 있다.
둘째, 언더바디부가 하나의 판 형상, 즉 일체형으로 형성되어 있기 때문에 제작공정이 줄어들어 제작기간 및 제작비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 강도 및 강성이 우수한 이점이 있다.
셋째, 금속 또는 볼트 또는 너트와 같은 연결부속을 삽입하여 성형할 수 있어 다른 부품들과의 조립이 용이한 이점이 있다.
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도 1은 본 발명에 따른 카본섬유강화플라스틱 소재의 일체형 차체를 나타낸 사시도이고,
도 2는 도 1의 선 A-A를 따라 도시된 단면도이며,
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 차체의 다른 실시예를 나타낸 부분 단면도이고,
도 5는 도 1에 도시된 차체에 장착되는 충돌에너지 흡수판들을 나타낸 사시도이며, 그리고
도 6 및 도 7은 도 5에 도시된 충돌에너지 흡수판들이 차체에 장착된 상태를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 카본섬유강화플라스틱 소재의 일체형 차체를 나타낸 사시도로서, 본 발명에 따른 카본섬유강화플라스틱 소재의 일체형 차체(100)는, 도시된 바와 같이 수평한 판 형상으로 제공되는 언더바디부(110), 및 단면이 대략 "∧"자 형상을 가지면서 언더바디부(110)의 외곽에 일체로 형성되는 융기부(120)를 포함한다.
전술한 바와 같이, 언더바디부(110)와 융기부(120)로 이루어진 본 발명의 차체(100)는 경량화를 위해 철재(鐵材)보다 중량대비 강도가 우수한 통상의 카본섬유강화플라스틱(carbon fiber reinforced plastics; CFRP)으로 성형된다.
먼저, 언더바디부(110)는 차체의 강도와 강성을 높일 수 있도록 도시된 바와 같이 차량의 전방에서부터 후방까지 연장되는 하나의 판 형상으로 제공된다.
한편, 융기부(120)는 본 발명에 따른 차체(100)의 강도와 강성을 높이기 위해 형성된다. 융기부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 단면이 대략"∧"자 형상을 가지는데, 이러한 융기부(120)에는 도 5에 도시된 바와 같이 융기부(120)의 하부를 마감하면서 융기부(120)에 접착제 또는 볼트 및 너트로 조립되는 충돌에너지 흡수판(130)이 조립된다(도 5 및 도 6참조). 이때 충돌에너지 흡수판(130)은 도시된 바와 같이 융기부(120)의 하부에 대응하는 형상을 가지며 충돌에너지 흡수판(130)에는 충돌에너지 흡수판(130)의 강도를 높이기 위해 다수의 리브(132)가 형성된다.
그리고 충돌에너지 흡수판(130)에 의해 하부가 마감된 각각의 융기부(120)의 내부에는 충돌에너지의 흡수 능력을 높일 수 있도록 도 7에 도시된 바와 같이 충돌에너지흡수제(140), 또는 튜브(150) 중 어느 하나, 또는 튜브(150)와 함께 충돌에너지흡수제(140)가 내장될 수 있다. 여기서 충돌에너지흡수제(140)는 누구나 알 수 있듯이, 통상의 발포수지일 수 있다.
한편, 언더바디(110) 및 융기부(120)는 강도 및 강성을 고려하여 필요한 부분의 두께를 서로 다르게 성형될 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 언더바디(110), 또는 융기부(120)는 통상의 허니컴 또는 금속판과 같은 내장재(160)가 내장되도록 성형한 후, 내장재(160)가 내장된 언더바디부(110), 또는 융기부(120)의 상부면 및 하부면 상에 보강판(170)을 덧대어 강도 및 강성을 높일 수 있다. 또한, 언더바디부(110), 또는 융기부(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 다른 부품들과의 조립을 위해 볼트, 또는 너트, 또는 금속판과 같은 연결부속(180)들이 삽입되어 성형될 수 있다.
이와 같이 형성된 본 발명에 따른 카본섬유강화플라스틱 소재의 일체형 차체(100)는 카본섬유강화플라스틱 소재로 차체를 형성함으로써 종래 철재(鐵材) 차체에 비해 30%이상의 중량절감 효과를 얻을 수 있으며, 내식성, 내진동, 충격흡수성이 우수할 뿐만 아니라 차체를 형성하기 위한 설비비를 종래 철재(鐵材) 차체에 비해 50% 이하로 절감할 수 있다.
또한, 언더바디부(110)가 하나의 판 형상, 즉 일체형으로 형성되어 있기 때문에 제작공정이 줄어들어 제작기간 및 제작비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 강도 및 강성이 우수하며, 금속 또는 볼트 또는 너트와 같은 연결부속(180)을 삽입하여 성형할 수 있어 다른 부품들과의 조립이 용이하다.
상기와 같은 카본섬유강화플라스틱 소재의 일체형 차체(100)는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
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100 : 카본섬유강화플라스틱 소재의 일체형 차체
110 : 언더바디부 120 : 융기부
130 : 충돌에너지 흡수판 132 : 리브
140 : 충돌에너지 흡수제 150 : 튜브
160 : 내장재 170 : 보강판
180 : 연결부속

Claims (6)

  1. 차량의 전방에서부터 후방까지 연장되는 하나의 수평한 판 형상으로 제공되는 언더바디부; 및
    단면이 "∧"자 형상을 가지면서 상기 언더바디부의 외곽에 일체로 형성되는 융기부;를 포함하고,
    상기 언더바디부와 상기 융기부는 카본섬유강화플라스틱으로 성형되며, 상기 융기부에는 상기 융기부의 하부를 마감하면서 상기 융기부에 접착제 또는 볼트 및 너트로 조립되는 충돌에너지 흡수판이 조립되고, 상기 충돌에너지 흡수판에 의해 하부가 마감된 각각의 상기 융기부의 내부에는 충돌에너지의 흡수 능력을 높일 수 있도록 충돌에너지흡수제 또는 튜브 중 어느 하나, 또는 상기 튜브와 함께 상기 충돌에너지흡수제가 내장되며,
    상기 언더바디 및 상기 융기부는 허니컴 또는 금속판과 같은 내장재가 내장되도록 성형한 후, 상기 내장재가 내장된 상기 언더바디부 및 상기 융기부의 일측면 및 타측면 상에 보강판을 덧대어 성형됨과 아울러 상기 언더바디부 및 상기 융기부에는 볼트, 또는 너트, 또는 금속판과 같은 연결부속들이 삽입되어 성형되는 카본섬유강화플라스틱 소재의 일체형 차체.
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