KR101428091B1 - 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법 - Google Patents

자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101428091B1
KR101428091B1 KR1020080084806A KR20080084806A KR101428091B1 KR 101428091 B1 KR101428091 B1 KR 101428091B1 KR 1020080084806 A KR1020080084806 A KR 1020080084806A KR 20080084806 A KR20080084806 A KR 20080084806A KR 101428091 B1 KR101428091 B1 KR 101428091B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
composite material
reinforced composite
rod
fiber
manufacturing
Prior art date
Application number
KR1020080084806A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100026005A (ko
Inventor
신금철
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020080084806A priority Critical patent/KR101428091B1/ko
Publication of KR20100026005A publication Critical patent/KR20100026005A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101428091B1 publication Critical patent/KR101428091B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60JWINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
    • B60J5/00Doors
    • B60J5/04Doors arranged at the vehicle sides
    • B60J5/048Doors arranged at the vehicle sides characterised by the material
    • B60J5/0484Doors arranged at the vehicle sides characterised by the material hybrid, i.e. plastic moulded onto metal parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60JWINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
    • B60J5/00Doors
    • B60J5/04Doors arranged at the vehicle sides
    • B60J5/042Reinforcement elements
    • B60J5/0422Elongated type elements, e.g. beams, cables, belts or wires
    • B60J5/0423Elongated type elements, e.g. beams, cables, belts or wires characterised by position in the lower door structure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/10Road Vehicles
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E05LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2900/00Application of doors, windows, wings or fittings thereof
    • E05Y2900/50Application of doors, windows, wings or fittings thereof for vehicles
    • E05Y2900/53Type of wing
    • E05Y2900/531Doors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Vibration Dampers (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 알루미늄, 일방향 섬유강화 복합재료, 직물형 섬유강화 복합재료를 사용하여 중공형 충격 흡수봉을 제조함으로써, 강철 재료나 알루미늄 재료로 만든 충격 흡수봉에 비해 무게가 가볍고 사용재료의 효율성이 우수하여 자동차 측면 충돌 시 에너지 흡수율을 향상시킨 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법에 있어서,
중공형 알루미늄 봉으로 내부 흡수봉을 형성하는 단계와; 상기 내부 흡수봉의 외주면에 일방향 섬유강화 복합재료를 적층하여 중간부 흡수봉을 형성하는 단계와; 상기 일방향 섬유강화 복합재료의 배향각도를 결정하는 단계와; 상기 중간부 흡수봉의 외주면에 직물형 섬유강화 복합재료를 적층하여 외부 흡수봉을 형성하는 단계와; 상기 직물형 섬유강화 복합재료의 배향각도를 결정하는 단계와; 상기 알루미늄 봉과 일방향 섬유강화 복합재료 및 직물형 섬유강화 복합재료의 접합 및 경화를 동시에 수행하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법을 제공한다.
중공형, 하이브리드, 충격 흡수봉, 일방향 섬유강화 복합재료, 직물형 섬유강화 복합재료, 동시경화, 복합소재, 프리프레그 성형법, 배향각도

Description

자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법{Manufacturing method for hybrid impact bar of vehicle with composite materials}
본 발명은 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄, 일방향 섬유강화 복합재료, 직물형 섬유강화 복합재료를 사용하여 중공형 하이브리드 충격 흡수봉을 제조함으로써, 강철재료로 만든 충격 흡수봉에 비해 무게가 가볍고 사용재료의 효율성이 우수하며 비굽힘강성(Specific bending stiffness)이 향상된 우수한 성능을 갖도록 한 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법에 관한 것이다.
현재, 항공기 분야에서는 기계적 특성이 우수한 일방향 섬유강화 복합재료를 많이 사용하고 있고, 최근 자동차 분야에서도 활용도를 높이고 있으나, 직물형 섬유강화 복합재료에 관해서는 자동차 외장재에 응용하기 위해 기본적인 물성 연구와 성형 가능성에 관한 연구를 진행하고 있는데 그치고 있다.
그동안 알려진 연구 성과를 살펴보면, 직물형 섬유강화 복합재료의 3차원 물 성 특성은 일방향 섬유강화 복합재료에 비해 매우 뛰어나 앞으로 자동차 부품에 있어서 외장 부품뿐 아니라, 하중을 지지 및 전달하는 부품에까지 사용이 확대될 전망이다.
한편, 속이 비어 있는 중공형 충격 흡수봉의 경우 굽힘 하중의 전달 메커니즘을 고려해 볼 때 속이 꽉 찬 구조에 비해 재료의 효율성이 높을 뿐 아니라, 무게를 줄일 수 있어 많은 자동차 부품에서 활용되고 있다.
자동차의 측면 충돌 시 발생하는 충돌 에너지는 일차적으로 자동차 전 후방 도어에 직접적으로 전달된 다음 이차적으로 도어 내의 프레임에 지지된 충격 흡수봉에 전달된다.
충격 흡수봉에 전달된 충돌 에너지는 충격 흡수봉의 굽힘 변형 에너지로 전환되므로 충돌 에너지가 승객에게 직접적으로 전달되지 않도록 하는데, 이때 충격 흡수봉은 프레임보다 강성이 낮고 변형 에너지가 높은 구조 및 재료를 선정하여야 충돌 에너지 흡수 효율이 높은 것으로 알려져 있다.
탄소섬유 또는 유리섬유를 강화한 섬유강화 플라스틱 복합재료는 변형 에너지가 가해질 때 섬유와 플라스틱 경계면에서의 미끄러짐에 의한 에너지 흡수, 섬유 자체의 파손에 의한 에너지 흡수, 플라스틱의 파손에 의한 에너지 흡수에 의해 변형 에너지를 흡수하게 된다.
여기에 충격 흡수봉 가장 내부에 알루미늄을 사용하게 된다면 알루미늄 자체의 변형 에너지와 알루미늄과 복합재료 사이 접합부에서 발생하는 미끄럼 에너지가 동시에 활용되므로 에너지 흡수 구조로서 유용하다.
또한 섬유강화 플라스틱 복합재료는 비 강성(Specific stiffness) 및 비 강도(Specific strength)가 우수하여 가볍지만 큰 힘과 에너지를 전달하거나 흡수할 수 있으므로, 알루미늄-일방향 섬유강화 복합재료-직물형 섬유강화 복합재료의 구조로 제조된 복합소재 충격 흡수봉은 충돌 에너지 흡수에 매우 유리한 구조라 할 수 있다.
기존에 복합재료를 이용한 충격 흡수봉에 관한 연구는 있었으나 흡수봉 내부에 알루미늄을 활용하여 맨드렐 사용 공정을 제거하고 충돌 에너지 흡수 능력을 극대화한 것은 없다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 중앙에 속이 비어 있는 알루미늄 봉을 사용하고, 그 외부에 굽힘 방향의 강성과 강도를 보강하기 위한 일방향 섬유강화 복합재료와 수직 방향의 압축 하중 지지 능력을 강화하기 위한 3차원 물성이 우수한 직물형 섬유강화 복합재료를 순차적으로 사용하여 자동차의 측면 충돌 에너지의 흡수를 극대화함으로써 연비 및 안전을 향상시킬 수 있도록 한 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법에 있어서,
중공형 알루미늄 봉으로 내부 흡수봉을 형성하는 단계와; 상기 내부 흡수봉의 외주면에 일방향 섬유강화 복합재료의 배향각도를 결정하고 적층하여 중간부 흡수봉을 형성하는 단계와; 상기 중간부 흡수봉의 외주면에 직물형 섬유강화 복합재료의 배향각도를 결정하고 적층하여 외부 흡수봉을 형성하는 단계와; 상기 각 층별 복합재료를 상호 접합하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법을 제공한다.
바람직하게, 상기 일방향 섬유강화 복합재료와 직물형 섬유강화 복합재료는 프리프레그 성형법을 이용하여 알루미늄 봉의 외부에 감아서 가공되는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게, 상기 일방향 섬유강화 복합재료와 직물형 섬유강화 복합재료의 배향각도는 0°∼15°인 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 각 층별 복합재료의 접합 및 경화 공정은 동시경화 접합방법으로 실시되는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게, 상기 중간부 흡수봉을 전체의 50중량% 로 형성하고, 상기 외부 흡수봉의 직경을 34㎜ 로 형성하여 강철 충격 흡수봉의 강성 이상을 얻도록 하고, 상기 외부 흡수봉을 전체의 25중량% 로 형성하여 길이 방향에 대한 수직 방향 강성을 유지하는 것을 특징으로 하며,
바람직하게, 상기 일방향 섬유강화 복합재료와 직물형 섬유강화 복합재료는 압력이 7기압 이고, 온도가 80℃ 에서 경화되는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게, 상기 접합 및 경화 공정 후 흘러나와 외부 흡수봉의 외면에 날카로운 모서리를 형성하는 레진을 사포 및 마무리 공구를 이용하여 다듬어 응집 집중을 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하며,
또한 바람직하게, 상기 일방향 섬유강화 복합재료 및 직물형 섬유강화 복합재료의 레진(Resin)으로 사용되는 재료는 동일한 것을 사용하여 층간 접합력을 향상시키고 층간 발생하는 열응력을 감소시키도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방법으로 제조된 하이브리드 충격 흡수봉은, 중앙에 중공형의 알루미늄 봉을 배치하고 그 외부에 길이 방향의 물성이 우수한 일방향 섬유강화 복합재료와 3차원 물성이 우수한 외부직물형 섬유강화 복합재료를 하이브리드 구조로 제작함으로써, 비 강성 및 비 강도 특성이 우수하며 측면 충돌 시 에너지 흡수 능력이 향상되는 효과를 얻을 수 있으며,
알루미늄 봉에 복합재료를 적층한 후 멘드렐을 제거할 필요가 없으므로 멘드렐 공정을 생략할 수 있는 장점이 있다.
또한, 충격 흡수봉을 구성하는 섬유의 배향각도를 조절함으로써 굽힘 강성을 조절할 수 있고, 충격 흡수봉의 내경과 일방향 섬유강화 복합재료 및 직물형 섬유강화 복합재료의 내경을 조절할 수 있으며, 기존 재료에 비해 매우 가벼워지므로 연비 특성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명을 기반으로 충격 흡수봉 외에 자동차에서 충돌 에너지를 흡수하는 부품을 추가로 개발할 수 있는 여건을 제공할 수 있을 뿐 아니라, 이 외에도 자동차 차체를 형성하여 굽힘 강성 및 강도를 기반으로 하여 제조하는 부품의 설계에도 응용할 수 있다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 본 발명의 설명에 있어서 종래의 기술과 동일한 부분에 대하여 중복되는 설명은 생략되는 것도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 일실시 예를 상세하게 설명한다.
본 발명은 자동차의 측면 충돌로부터 발생되는 충돌 에너지를 승객에게 전달되지 않고 자체 변형 에너지로 흡수될 수 있도록 하는 충격 흡수봉(10)의 경량화 제조방법으로, 충격 흡수봉(10)의 내부에 중공의 알루미늄 봉을 사용하고 주위에는 섬유방향 강성 및 강도가 우수한 일방향 섬유강화 복합재료 및 직물형 섬유강화 복합재료를 사용하여 자동차의 연비 및 안전성을 향상시킬 수 있도록 한다.
먼저, 이하에서 사용되는 용어를 다음과 같이 정의한다.
1) 용어 '하이브리드'는 충격 흡수봉을 구성하고 있는 재료가 한 종류가 아닌 여러 종류라는 것을 의미한다.
2) 용어 '동시경화'는 두 가지 이상의 재료가 접합될 때 접합공정과 경화공정이 동시에 수행된다는 것을 의미한다.
3) 용어 '배향각도'는 복합재료 내에 함유된 섬유의 배향방향을 가리키는 것으로서, 기준좌표에 대해 경사진 각도를 표시하는 용어이다.
4) 용어 '중공형'은 충격 흡수봉 내부를 속이 빈 구조를 가리키는 용어이다.
5) 용어 '프리프레그 성형법'은 섬유강화 복합재료를 얇은 필름 형태로 가공하여 경화되지 않은 상태로 만들어져 나온 프리프레그를 이용하여 제조하는 공정을 의미한다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 구조를 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 중공형 하이브리드 충격 흡수봉의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 중공형 하이브리드 충격 흡수봉(10)은 그 내부를 속이 빈 형태로 형성하기 위하여, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복합재료 경화 후 분리할 필요가 없는 중공형 알루미늄 봉을 중앙에 배치하여 내부 흡수봉(10a)을 형성하고, 상기 알루미늄 봉의 외주면에 프리프레그 성형법을 이용하여 일방향 섬유강화 복합재료와 직물형 섬유강화 복합재료를 원주방향으로 순서대로 감아 일정한 두께로 적층한 다음 경화시켜 각각 중간부 흡수봉(10b)과 외부 흡수봉(10c)을 형성한다.
상기 중간부 흡수봉(10b)을 형성하는 일방향 섬유강화 복합재료의 배향각도는 길이방향 강성 및 강도를 확보하면서 열응력을 감소시킬 수 있도록 하기 위하여 0°~ 15°의 값으로 결정한다.
그리고, 상기 일방향 섬유강화 복합재료의 외주면에 배치하여 충격 흡수봉의 최외각에 외부 흡수봉(10c)으로 형성되는 직물형 섬유강화 복합재료의 배향각도는 수직 방향의 강성을 확보하기 위해 0°~15°로 한다.
또한, 상기 일방향 섬유강화 복합재료 및 직물형 섬유강화 복합재료의 레진(Resin)으로 사용되는 재료는 동일한 것을 사용하여 층간 접합력을 향상시키고 층간 발생할 열응력을 감소시키도록 한다.
도 7은 본 발명에 따른 충격 흡수봉의 내경에 따른 굽힘 강성 변화의 예(두께 2㎜)를 도시한 그래프로서, 상기 충격 흡수봉(10)의 내경을 조절하여 굽힘 강성을 조정할 수 있다.
상기 충격 흡수봉(10)의 층간 접합공정은 접착제를 사용하지 않고 접합공정을 간단히 수행할 수 있는 동시경화 접합방법을 이용하며, 상기 충격 흡수봉(10)의 최종 동시경화 후에는 경화공정 중 흘러나와 충격 흡수봉의 외면에 날카로운 모서리로 형성된 레진을 사포 및 마무리 공구를 이용하여 다듬어 응력 집중을 줄여준다.
이하, 본 발명을 실시 예에 의하여 더욱 상세히 설명하고자 한다.
하기의 실시예는 단지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 실험예
본 발명에 사용된 일방향 섬유강화 복합재료 및 직물형 섬유강화 복합재료를 구성하고 있는 섬유와 수지의 성분 및 제조방법은 다음과 같다.
1) 일방향 섬유강화 복합재료
- 제품명: USN150BX Prepreg (두께 - 0.144mm, 질량 224g/m2)
- 구성비: 150 g/m2(섬유), 36 g/m2(수지)
- 섬유의 종류: 탄소섬유
- 수지의 종류: 에폭시 수지(Bisphenol A)
2) 직물형 섬유강화 복합재료
- 제품명: HG181/RS1222 (두께 - 0.25mm, 질량 299g/m2)
- 섬유의 종류: 유리섬유
- 수지의 종류: 에폭시 수지
복합재료의 강성을 측정하기 위하여 MTS(Materials Testing Systems)를 사용하였다. (접합강도 [Pa] = 최대 load [N] / 조인트 접합면의 단면적 [m2])
본 발명의 실시 예로서, 중공형 하이브리드 충격 흡수봉의 제조를 위하여 일방향 섬유강화 복합재료와 직물형 섬유강화 복합재료의 굽힘 강도를 향상시킬 수 있는 방법을 알아보았다.
중공형 하이브리드 충격 흡수봉(10)의 굽힘 강도를 향상시키기 위한 방법으 로서, 충격 흡수봉 중간부에 사용되는 일방향 섬유강화 복합재료의 배향각도 결정방법과, 충격 흡수봉 외부에 사용되는 직물형 섬유강화 복합재료의 배향각도 결정방법과, 충격 흡수봉 내부 및 외부의 두께를 고려한다.
상기 충격 흡수봉 중간부에 사용되는 일방향 섬유강화 복합재료의 배향각도는 다음과 같이 결정할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 일방향 섬유강화 복합재료의 배향각도에 따른 강성의 변화 예를 보여주는 그래프이며, 여기서 El, Et, Glt는 각각 섬유방향의 강성, 섬유에 수직방향의 강성, 평면 전단강성을 나타낸다. 도 4는 본 발명에 따른 일방향 섬유강화 복합재료의 두께가 일정할 때 내경의 크기에 따른 굽힘 강성의 변화 예(두께 2mm인 경우)를 보여주는 그래프이다.
도 3을 고려하면 충격 흡수봉의 굽힘 방향 강성을 보강해 주려면 적층각도가 0°에 가까운 것이 바람직하고, 도 4를 고려하면 굽힘 강성을 확보하기 위해서 중심으로부터의 거리가 먼 것이 좋다. 그러므로 굽힘 방향 강성을 확보할 수 있는 일방향 섬유강화 복합재료의 배향각도의 범위는 0°~15°로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 충격 흡수봉 외부에 사용되는 직물형 섬유강화 복합재료의 배향각도 결정방법은 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 직물형 섬유강화 복합재료의 배향각도에 따른 강성의 변화 예를 보여주는 그래프로서, 직물형 섬유강화 복합재료의 배향각도가 증가할수록 강성이 떨어지는데, 충격 흡수봉(10)의 제조에 있어서 길이방향과 수직 방향의 강성이 중요하므로, 배향각도의 범위는 도 5에 나타난 결과를 고려하여 0°~15°로 하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명에 따른 직물형 섬유강화 복합재료 충격 흡수봉의 내경에 따른 굽힘 강성의 변화 예(두께 2mm)를 보여주는 그래프로서, 충격 흡수봉의 내경을 크게 하는 것이 굽힘 강성에 바람직하나 충격 흡수봉이 장착될 공간의 레이 아웃을 고려해야 적절하게 형성한다.
도 7은 본 발명에 따른 충격 흡수봉의 내부 알루미늄 봉과 중간부 일방향 복합재료와 외부 직물형 복합재료의 강성을 모두 고려하여 산출된 내경의 크기에 따른 굽힘 강성의 변화 예(두께 2mm)를 보여주는 그래프로서, 내경이 커질수록 굽힘 강성이 우수해지는 것을 확인할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 충격 흡수봉 제조방법은 일방향 및 직물형 섬유강화 복합재료의 재료가 달라지더라도 적용 가능하며, 상기한 방법에 따라 충격 흡수봉을 제조하면 강성 및 강도가 우수한 성능의 충격 흡수봉을 얻을 수 있다.
현재 중형 자동차에 사용되고 있는 강철 충격 흡수봉 대비 동일한 강성을 적용하기 위해서는 직경이 34mm 는 되어야 하며, 일방향 섬유강화 복합재료의 조성비는 전체의 50중량% 는 되어야 하고, 충격 흡수봉의 길이 방향에 대해 수직 방향 강성을 유지하기 위해서는 직물형 섬유강화 복합재료의 조성비는 전체의 25중량% 는 되어야 한다. 따라서, 알루미늄 봉의 조성비는 전체의 25중량% 이하가 된다.
도 8은 일방향 섬유강화 복합재료와 직물형 섬유강화 복합재료의 경화 싸이클을 나타내는 그래프로서, 복합재료 자체의 경화 싸이클 및 알루미늄과 복합재료 상호 간에 접합 싸이클을 보여준다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 봉과 일방향 및 직물형 섬유강화 복합재료는 7기압 정도의 압력 조건 하에서 80℃와 120℃에서 경화 및 접합이 이루어지는 것을 알 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 구조를 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 중공형 하이브리드 충격 흡수봉의 구성을 개략적으로 도시한 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 일방향 섬유강화 복합재료의 배향각도에 따른 강성의 변화 예를 보여주는 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 일방향 섬유강화 복합재료의 두께가 일정할 때 내경의 크기에 따른 굽힘 강성의 변화 예(두께 2mm인 경우)를 보여주는 그래프,
도 5는 본 발명에 따른 직물형 섬유강화 복합재료의 배향각도에 따른 강성의 변화 예를 보여주는 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 직물형 섬유강화 복합재료 충격 흡수봉의 내경에 따른 굽힘 강성의 변화 예(두께 2mm)를 보여주는 그래프,
도 7은 본 발명에 따른 충격 흡수봉의 내부 알루미늄 봉과 중간부 일방향 복합재료와 외부 직물형 복합재료의 강성을 모두 고려하여 산출된 내경의 크기에 따른 굽힘 강성의 변화 예(두께 2mm)를 보여주는 그래프,
도 8은 일방향 섬유강화 복합재료와 직물형 섬유강화 복합재료의 경화 싸이클을 나타내는 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 충격 흡수봉 10a : 내부 흡수봉
10b : 중간부 흡수봉 10c : 외부 흡수봉

Claims (9)

  1. 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법에 있어서,
    중공형 알루미늄 봉으로 내부 흡수봉을 형성하는 단계와;
    상기 내부 흡수봉의 외주면에 일방향 섬유강화 복합재료의 배향각도를 결정하고 적층하여 중간부 흡수봉을 형성하는 단계와;
    상기 중간부 흡수봉의 외주면에 직물형 섬유강화 복합재료의 배향각도를 결정하고 적층하여 외부 흡수봉을 형성하는 단계와;
    상기 각 층별 복합재료를 상호 접합하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 일방향 섬유강화 복합재료와 직물형 섬유강화 복합재료는 프리프레그 성형법을 이용하여 알루미늄 봉의 외부에 감아서 가공되는 것을 특징으로 하는 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 일방향 섬유강화 복합재료의 배향각도는 0°~15°인 것을 특징으로 하는 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 직물형 섬유강화 복합재료의 배향각도는 0°∼15°인 것을 특징으로 하는 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 각 층별 복합재료의 접합 및 경화 공정은 동시경화 접합방법으로 실시되는 것을 특징으로 하는 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 중간부 흡수봉을 전체의 50중량% 로 형성하고, 상기 외부 흡수봉의 직경을 34㎜ 로 형성하여 강철 충격 흡수봉의 강성 이상을 얻도록 하고, 상기 외부 흡수봉을 전체의 25중량% 로 형성하여 길이 방향에 대한 수직 방향 강성을 유지하는 것을 특징으로 하는 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 일방향 섬유강화 복합재료와 직물형 섬유강화 복합재료는 압력이 7기압 이고, 온도가 80℃ 에서 경화되는 것을 특징으로 하는 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법.
  8. 청구항 1 또는 청구항 5 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 접합 및 경화 공정 후 흘러나와 외부 흡수봉의 외면에 날카로운 모서리를 형성하는 레진을 사포 및 마무리 공구를 이용하여 다듬어 응집 집중을 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법.
  9. 청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 일방향 섬유강화 복합재료 및 직물형 섬유강화 복합재료의 레진(Resin)으로 사용되는 재료는 동일한 것을 사용하여 층간 접합력을 향상시키고 층간 발생하는 열응력을 감소시키도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법.
KR1020080084806A 2008-08-29 2008-08-29 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법 KR101428091B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080084806A KR101428091B1 (ko) 2008-08-29 2008-08-29 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080084806A KR101428091B1 (ko) 2008-08-29 2008-08-29 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100026005A KR20100026005A (ko) 2010-03-10
KR101428091B1 true KR101428091B1 (ko) 2014-08-07

Family

ID=42177395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080084806A KR101428091B1 (ko) 2008-08-29 2008-08-29 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101428091B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101198625B1 (ko) 2010-08-18 2012-11-07 중앙대학교 산학협력단 차량용 금속?복합재료 하이브리드 휠의 제조방법
KR102047344B1 (ko) * 2013-04-12 2019-11-21 코오롱인더스트리 주식회사 자동차 도어용 임팩트 빔

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006213312A (ja) 2005-01-06 2006-08-17 Nissan Motor Co Ltd 車輌用エネルギ吸収部材及びそれを用いたドアガードビーム
KR100783905B1 (ko) 2006-08-18 2007-12-10 현대자동차주식회사 복합재료로 구성된 자동차용 하이브리드 드라이브샤프트
KR20080012559A (ko) * 2006-08-04 2008-02-12 현대자동차주식회사 자동차용 하이브리드 드라이브샤프트의 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006213312A (ja) 2005-01-06 2006-08-17 Nissan Motor Co Ltd 車輌用エネルギ吸収部材及びそれを用いたドアガードビーム
KR20080012559A (ko) * 2006-08-04 2008-02-12 현대자동차주식회사 자동차용 하이브리드 드라이브샤프트의 제조방법
KR100783905B1 (ko) 2006-08-18 2007-12-10 현대자동차주식회사 복합재료로 구성된 자동차용 하이브리드 드라이브샤프트

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100026005A (ko) 2010-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Improving the bending strength and energy absorption of corrugated sandwich composite structure
US8888169B2 (en) Motor vehicle structure, and method of making a motor vehicle structure
JP2012509443A (ja) エネルギー吸収材
US20070114816A1 (en) Undercarriage liner made of plastic for a vehicle
KR101396822B1 (ko) 연속섬유 강화 프리프레그 시트를 이용한 열가소성 복합소재 제조방법
US10052851B2 (en) Fiber reinforced plastic member for vehicle and method of producing the same
US20130004696A1 (en) Components made of thermoplastic composite materials
CN109436099A (zh) 一种应用于复合材料汽车门槛的正多边形等截面防撞结构
KR20030082840A (ko) 자동차 프레임의 사이드 멤버 및 그의 제조 방법
KR101428091B1 (ko) 자동차용 하이브리드 충격 흡수봉의 제조방법
JP4462978B2 (ja) 自動車のエネルギー吸収構造
KR100828806B1 (ko) 자동차용 하이브리드 드라이브샤프트의 제조방법
Cahyono et al. Light-weight sandwich panel honeycomb core with hybrid carbon-glass fiber composite skin for electric vehicle application
CN111114480A (zh) 一种新型汽车吸能盒及其制备方法
KR20200030772A (ko) 샌드위치 구조체
KR101776432B1 (ko) 자동차 루프용 복합재 및 이의 제조방법
Lauter et al. Crash tests of hybrid structures consisting of sheet metal and local CFRP reinforcements
KR102217436B1 (ko) 적층체 및 이를 포함하는 성형품
KR101944870B1 (ko) 자동차 도어용 임팩트 빔
KR20100026003A (ko) 자동차용 하이브리드 스티어링 칼럼 샤프트의 제조 방법
KR101874831B1 (ko) 자동차 도어용 임팩트 빔
CN114313024B (zh) 一种复合材料汽车门槛及其制备方法
KR102003895B1 (ko) 자동차 도어용 임팩트 빔
JP5398111B2 (ja) 積層体およびこれを用いた自動車用ボンネット
GU et al. Optimization design of the control arm of CFRP–aluminum foam sandwich structure

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180730

Year of fee payment: 5