KR101806707B1 - 차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치 - Google Patents

차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치 Download PDF

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박남해
강용한
박상현
우종선
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Abstract

본 발명은 차량 충돌 시 승객 무릎이 타격하게 되는 글로브 박스의 전면부 강성을 증대하여 무릎 침투를 억제할 수 있는 차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치에 관한 것으로, 차량 충돌 시 승객 무릎이 타격하게 되는 글로브 박스의 전면부 강성을 증대하여 무릎 침투를 억제할 수 있도록 함에 있어, 기존의 조수석용 니 볼스터 장치 대비 중량 및 원가를 절감하고 제조 공정을 축소할 수 있는 차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치 {Knee bolster of gloove box for vehicle}
본 발명은 차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 충돌 시 승객 무릎이 타격하게 되는 글로브 박스의 전면부 강성을 증대하여 무릎 침투를 억제할 수 있는 차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치에 관한 것이다.
일반적으로 주행 중이던 차량에 충돌사고가 발생하면 차량 내 승객은 관성에 의해 차량 전방으로 밀려나게 된다.
이에 따라, 차량에는 충돌 사고시 승객을 보호하기 위한 승객 구속 장치로서 에어백 및 시트벨트 등이 기본적으로 장착되어 있으나, 승객의 하체가 계기판이나 글로브 박스 등이 설치된 인스트루먼트 판넬 하측으로 밀려들어가는 현상이 발생하는 경우 에어백이나 시트벨트에 의해 충분히 보호받기 어려우며, 결국 승객의 하체에 심각한 상태를 초래하게 된다.
따라서, 이렇게 승객의 하체가 인스트루먼트 판넬 하측으로 밀려들어가는 현상을 방지하기 위하여, 승객 하체 특히, 무릎의 상해치를 저감하기 위한 니 볼스터 장치가 사용되며, 조수석의 니 볼스터 장치는 주로 글로브 박스의 전면에 설치된다.
종래의 조수석용 니 볼스터 장치는 글로브 박스의 전면에 형성된 하우징에 장착되는 스틸 소재의 보강판과 이 보강판을 덮어주기 위한 전면커버로 이루어지며, 글로브 박스의 전면 하우징에 상기 보강판을 스크류 마운팅 방식으로 장착하고 보강판을 덮어주기 위한 상기 전면커버를 글로브 박스의 전면에 진동 융착 방식으로 설치함으로써 구비된다.
그런데, 이러한 종래의 니 볼스터 장치는 소재의 특성상 중량 증대 및 이로 인한 연비 악화를 초래하고, 스크류 마운팅 및 진동 융착 등의 조립 방식으로 인해 조립 공정이 증대되어 제조 원가가 상승하고, 또한 중량 증대로 인해 글로브 박스의 열림 속도 제어가 곤란하게 되어 픔질 문제를 초래하고, 글로브 박스의 전면 두께가 증대됨에 의해 저장 용량이 축소되고 미관이 저하되는 단점이 있다.
본 발명은 차량 충돌 시 승객 무릎이 타격하게 되는 글로브 박스의 전면부 강성을 증대하여 무릎 침투를 억제할 수 있도록 함에 있어, 기존의 조수석용 니 볼스터 장치 대비 중량 및 원가를 절감하고 제조 공정을 축소할 수 있는 차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이에 본 발명에서는, 차량의 글로브 박스에 구비되는 니 볼스터 장치로서, 차량 충돌 시 승객의 무릎이 타격하게 되는 글로브 박스의 전면부에 복합소재 강화 플레이트가 설치되고, 상기 복합소재 강화 플레이트는 연속섬유들이 한 방향으로 배열되어 있는 복수의 복합소재 시트가 연속섬유 배열 방향을 기준으로 소정 패턴으로 적층된 것임을 특징으로 하는 차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치를 제공한다.
이때, 상기 복합소재 시트는 연속섬유들이 열가소성 소재 내에 서로 동일한 하나의 배열 방향을 가지고 함침된 연속섬유 복합소재로 이루어진다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 글로브 박스의 전면부에는, 복합소재 강화 플레이트가 장착되는 하우징이 구비되고, 상기 복합소재 강화 플레이트가 장착된 하우징을 덮어주는 전면커버가 장착된다.
또한, 상기 하우징에는 복합소재 강화 플레이트를 관통하여 전면커버와 접합되는 복수의 융착 리브와, 상기 복합소재 강화 플레이트의 고정을 위한 복수의 후킹부가 구비되고, 상기 글로브 박스의 전방에 배치된 카울 크로스바와 상기 복합소재 강화 플레이트가 설치된 글로브 박스의 전면부 사이에 승객의 무릎 침투를 억제하기 위한 레프트 지지 브라켓과 라이트 지지 브라켓이 설치된다.
그리고, 일예로, 상기 복합소재 강화 플레이트는 복수의 복합소재 시트가 연속섬유 배열 방향을 모두 일치시켜 적층 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 복합소재 강화 플레이트는 연속섬유들이 모두 0°의 배열 방향을 가지거나, 또는 연속섬유들이 모두 90°의 배열 방향을 가질 수 있다.
다른 일예로, 상기 복합소재 강화 플레이트는 전체 두께를 기준으로 정해진 비율에 따라 서로 다른 연속섬유 배열 방향을 가지는 복합소재 시트들을 적층하여 구성될 수 있다.
또 다른 일예로, 상기 복합소재 강화 플레이트는 복수의 복합소재 시트가 연속섬유 배열 방향을 서로 직교시켜 적층 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 복합소재 강화 플레이트는 연속섬유들이 횡방향으로 길게 배치된 복합소재 시트와, 연속섬유들이 종방향으로 길게 배치된 복합소재 시트, 및 연속섬유들이 경사방향으로 길게 배치된 복합소재 시트를 혼합 적층하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치는, 연속섬유 복합소재를 이용한 복합소재 강화 플레이트를 적용함으로써, 승객의 무릎 침투량을 제어하고 무릎 상해를 저감할 수 있음은 물론, 동일 두께 기준 기존의 조수석용 니 볼스터 장치 대비, 글로브 박스의 전면부 충돌하중에 대한 강성을 효과적으로 증대할 수 있으며, 이에 동등 수준의 기능을 구현하기 위한 복합소재 강화 플레이트의 중량 및 두께 축소가 가능하여 제조 원가가 절감되고, 이로써 글로브 박스의 저장 용량 및 품질 향상을 도모할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치를 보여주는 사시도 및 단면도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합소재 강화 플레이트를 설치한 글로브 박스의 전면커버를 생략한 사시도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복합소재 강화 플레이트를 설치한 글로브 박스의 전면커버를 생략한 정면도
도 4는 도 3의 B-B에서 본 단면도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레프트 지지 브라켓 및 라이트 지지 브라켓을 보여주는 평면도
도 6 내지 11은 본 발명의 실시예에 따른 복합소재 강화 플레이트의 연속섬유 적층 패턴을 보여주는 예시도
본 발명은 차량 충돌 발생 시 무릎 침투를 방지하여 승객 상해를 최소화하도록 하고, 기존의 조수석용 니 볼스터 장치 대비, 중량 및 원가를 절감하고, 제조 공정을 축소하며, 글로브 박스의 저장 용량 및 품질 향상을 도모할 수 있는 차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치를 제공하고자 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2에 보듯이, 차량의 글로브 박스(10)는 차량 충돌 시 승객의 무릎이 타격하게 되는 글로브 박스(10)의 전면부에 복합소재 강화 플레이트(20)가 설치되며, 이러한 복합소재 강화 플레이트(20)를 설치한 글로브 박스(10)의 전면부가 승객 하체 특히, 무릎의 상해치를 저감하기 위한 구조물(즉, 니 볼스터)로서 이용된다.
이러한 구조물을 구비한 글로브 박스(10)는 조수석 전방 하측에 승객 무릎을 보호할 수 있도록 설치되며, 차체 구조물의 하나인 카울 크로스바(30)에 설치되는 브라켓(31)에 의해 회전가능하게 지지되어 글로브 박스(10)의 수납공간을 개폐할 수 있도록 구성된다.
상기 글로브 박스(10)의 전면부에는 복합소재 강화 플레이트(20)가 장착되는 하우징(11)이 형성되고, 상기 복합소재 강화 플레이트(20)가 장착된 하우징(11)을 덮어주는(닫아주는) 전면커버(14)가 구비된다.
여기서 전, 후 방향은 차량의 전후방향을 기준으로 한 것으로, 글로브 박스(10)의 후방 공간은 승객이 탑승하는 공간(조수석)이 되고, 이에 글로브 박스(10)의 후방에 승객의 무릎이 위치하게 되며, 또한 복합소재 강화 플레이트(20)가 설치되는 글로브 박스(10)의 전면부는 조수석에 착석한 승객의 전후방향을 기준으로 한 글로브 박스(10)의 전면 부위로서 충돌 시 차량 전방으로 밀려들어가는 승객의 무릎이 부딪히게 되는 부분이다.
상기 복합소재 강화 플레이트(20)는 글로브 박스(10)의 전면부 강성을 증대하여 글로브 박스(10)의 전면부를 타격하는 승객 무릎이 차량 전방으로 침투하는 것을 억제 및 방지하고, 이러한 복합소재 강화 플레이트(20)를 구비한 글로브 박스(10)는 카울 크로스바(30)에 설치된 한 쌍의 지지 브라켓(32,33)을 통해 무릎 침투를 더욱 억제할 수 있도록 하여 차량 충돌 발생 시 무릎에 가해지는 충격을 흡수하면서 무릎 침투량을 제어하게 된다.
이러한 복합소재 강화 플레이트(20)는 글로브 박스(10)의 전면부 강성을 증대시킬 수 있는 연속섬유 복합소재(CFT, Continuous Fiber Thermoplastics)를 사용하여 제작될 수 있다.
도 2 및 도 3에는 복합소재 강화 플레이트가 글로브 박스의 하우징 하측에 설치된 실시예가 도시되어 있고, 도 4에는 전면커버를 글로브 박스의 전면부에 장착 시 복합소재 강화 플레이트를 구속하기 위한 복합소재 강화 플레이트의 조립 구조가 도시되어 있고, 도 5에는 글로브 박스와 카울 크로스바 사이에 설치되는 지지 브라켓이 도시되어 있다.
도 2 및 도 3을 보면, 복합소재 강화 플레이트(20)는 글로브 박스(10)의 하우징(11) 하부에 위치하도록 설치되고, 상기 하우징(11)에는 복합소재 강화 플레이트(20)를 관통하여 전면커버(14)와 접합되는 복수의 융착 리브(12)가 구비된다.
상기 복수의 융착 리브(12)는 복합소재 강화 플레이트(20)를 관통한 형태로 전면커버(14)의 내측면 곳곳에 진동 융착에 의해 접합된다. 진동 융착을 통해 전면커버(14)를 융착 리브(12)에 부착할 때 복합소재 강화 플레이트(20)를 움직이지 않도록 구속하기 위하여 상기 하우징(11)에는 후킹부(13)가 돌출 구비되고, 이러한 후킹부(13)에 복합소재 강화 플레이트(20)를 가압하여 후킹 조립함으로써 하우징(11)에서 이탈하지 않도록 고정되게 지지할 수 있다.
따라서, 글로브 박스(10)의 하우징(11)과 전면커버(14) 사이에 복합소재 강화 플레이트(20)를 삽입하고 진동 융착을 수행할 때, 상기 후킹부(13)에 의해 복합소재 강화 플레이트(20)를 하우징(11)내 정해진 위치에 고정해주게 된다.
상기 복합소재 강화 플레이트(20)는 글로브 박스(10)의 하우징(11) 내에 장착될 때, 진동 융착이나 스크류 마운팅 방식으로 조립하지 않음으로써 조립 공정을 축소하고 그에 따른 원가 절감의 효과를 도모할 수 있다.
이때, 상기 후킹부(13)는 하우징(11)에 장착되는 복합소재 강화 플레이트(20)의 조립 위치를 가이드하는 역할도 할 수 있다.
또한, 도 5를 보면, 차량 전후방향을 기준으로, 글로브 박스(10)의 전방에 설치되어 있는 차체 구조물인 카울 크로스바(30)와, 복합소재 강화 플레이트(20)가 설치된 글로브 박스(10)의 전면부 사이에는, 무릎 침투를 방지하기 위하여 지지 브라켓(32,33)이 배치된다.
구체적으로, 상기 지지 브라켓(32,33)은 카울 크로스바(30)의 길이방향으로 이격 배치되는 레프트 지지 브라켓(32)과 라이트 지지 브라켓(33)이며, 차량 충돌 시 승객 무릎이 침투하게 되는 위치를 고려하여 글로브 박스(10)의 소정 위치에 인접하도록 구비된다.
시험 더미를 이용한 충돌 해석에 의하면, 조수석에 착석한 승객의 우측 무릎이 글로브 박스(10)의 전면부 중앙을 타격하게 되고 좌측 무릎이 글로브 박스(10)의 전면부 좌측을 타격하게 되므로, 도 5에 도시한 바와 같이 글로브 박스(10)의 전면부 좌측의 플랜지부(11a)와 글로브 박스(10)의 전면부 중앙 상측에 각각 레프트 지지 브라켓(32)과 라이트 지지 브라켓(33)이 위치하도록 할 수 있다.
이때 글로브 박스(10)의 하우징(11)에 설치된 복합소재 강화 플레이트(20)가, 차량 전후방향을 기준으로, 레프트 지지 브라켓(32)과 라이트 지지 브라켓(33)의 후방에 오버랩되도록 배치되어 상기 지지 브라켓(32,33)에 동일한 충격하중이 분배될 수 있도록 함으로써 승객의 양측 무릎에 동일한 하중이 전달되도록 한다.
아울러, 글로브 박스(10)의 수납공간 개폐를 가능하도록 하기 위하여, 상기 레프트 지지 브라켓(32)과 라이트 지지 브라켓(33)은 각각 일측단은 카울 크로스바(30)에 접합되어 고정되고 타측단은 글로브 박스(10)의 닫힘 상태에서 글로브 박스(10)에 인접한 상태가 된다.
한편, 상기 복합소재 강화 플레이트(20)는 연속섬유 복합소재(CFT)로 형성된 복수의 복합소재 시트(21)를 적층하여 구성된 것으로서, 복수의 복합소재 시트(21)를 소정의 패턴으로 적층하고 고온으로 예열한 뒤 가압(프레스)함으로써 판상의 복합소재 강화 플레이트(20)를 제작할 수 있다.
상기 연속섬유 복합소재(CFT)는 연속섬유(continuous fibers)와 열가소성 소재(thermoplastics)로 이루어진 복합소재로서, 열가소성 소재 내에 연속섬유(장섬유)를 함침하여 제조되며, 이때 열가소성 소재 내에 연속성과 방향성(배열 방향)을 가지고 함침되는 연속섬유로는 유리섬유(GF), 탄소섬유(CF) 등이 사용될 수 있고, 열가소성 소재로는 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드(PA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등이 사용될 수 있다.
하나의 복합소재 시트(21)는 광폭화한 연속섬유들이 단일 방향을 가지도록 열가소성 소재에 함침시켜 가공되며, 후공정으로 연속섬유들이 함침된 열가소성 소재의 냉각 및 취출 단계, 라미네이션 단계 등을 거쳐 제조 완료된다.
이렇게 제조된 복수의 복합소재 시트(21)를 예열한 뒤 프레스 공정을 거침으로써 복수의 복합소재 시트(21)가 서로 접합되어 상기 복합소재 강화 플레이트(20)가 제조된다.
이렇게 복합소재 강화 플레이트(20)를 제조할 때, 각각의 복합소재 시트(21)는 연속섬유의 배열 방향을 기준으로 소정 패턴으로 적층될 수 있으며, 이에 따라 복합소재 강화 플레이트(20)는 내부의 연속섬유들이 소정 패턴의 배열 방향을 가지는 다층 구조로 적층되어진다.
이러한 복합소재 강화 플레이트(20)는, 동일 두께를 기준으로, 복합소재 시트(21)의 적층 패턴에 따라 지지 강성을 증감 제어할 수 있다. 복합소재 강화 플레이트(20)의 지지 강성을 제어하기 위한 복합소재 시트(21)의 적층 패턴에 대해 도 6 내지 11을 참조하여 좀더 설명하면 다음과 같다.
도 6 내지 11에는 복수의 복합소재 시트로 이루어진 복합소재 강화 플레이트의 연속섬유 적층 패턴(혹은 복합소재 시트의 적층 패턴)이 각각 예시되어 있다.
먼저, 도 6에 보듯이, 복합소재 강화 플레이트(20a)는 단일 방향성(내부의 연속섬유들이 하나의 방향으로만 서로 동일하게 배열됨)의 복합소재 시트(21a)를 연속섬유 배열 방향을 기준으로 한 방향으로 적층하여 구성할 수 있다. 이 경우 하나의 복합소재 시트(21a)내에 배열되는 연속섬유들은 물론이고 복합소재 시트(21a) 간에 서로 적층되는 연속섬유들도 배열 방향이 모두 하나로 일치되어 배열된다.
이러한 복합소재 강화 플레이트(20a)는 글로브 박스(10)의 전면부에서 횡방향(수평방향)으로 길게 배치된 연속섬유들이 복합소재 강화 플레이트(20a)의 두께 방향으로 적층된 복층 구조를 이루게 된다.
즉, 차량의 좌우방향을 기준으로 0°의 방향성(배열 방향)을 가지는 복합소재 시트(21a), 다시 말해 수평방향의 방향성을 가지는 복합소재 시트(21a)들을 연속섬유의 배열 방향을 일치시켜 단일 패턴으로 적층함으로써 도 6에 도시된 바와 같이 0°의 방향성을 가지는 유니-디렉션(Uni-direction) 타입의 복합소재 강화 플레이트(20a)를 제조할 수 있다.
그리고, 단일 방향성의 복합소재 시트(21)를 연속섬유 배열 방향을 기준으로 한 방향으로만 적층하여 복합소재 강화 플레이트(20)를 제조하되, 글로브 박스(10)의 전면부에서 연속섬유들이 종방향(수직방향)으로 배열되도록 할 수 있다. 이 경우 차량의 좌우방향을 기준으로 90°의 방향성(배열 방향)을 가지는 복합소재 시트(21b), 다시 말해 수직방향의 방향성을 가지는 복합소재 시트(21b)들을 연속섬유의 배열 방향을 일치시켜 단일 패턴으로 적층함으로써 도 7에 도시된 바와 같이 90°의 방향성을 가지는 유니-디렉션(Uni-direction) 타입의 복합소재 강화 플레이트(20b)를 제조할 수 있다.
여기서, 적층 패턴에 따른 연속섬유의 배열 방향은 차량 좌우방향을 기준으로 한다. 또한, 상기 연속섬유의 적층 패턴에 의해 복합소재 강화 플레이트(20)가 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 복합소재 강화 플레이트(20)는 연속섬유의 적층 패턴에 상관 없이 글로브 박스(10)를 타격하는 무릎의 충격하중을 흡수하고 균일하게 분산하는 기능을 수행할 수 있으나, 다만 글로브 박스(10)의 전면부 지지 강성을 증대하기 위한 복합소재 강화 플레이트(20)임을 고려할 때, 층간 연속섬유들이 0°의 방향성을 가지도록 적층된 복합소재 강화 플레이트가 동일 두께 기준 충격하중을 보다 효과적으로 흡수하고 분배할 수 있다.
0°로 배열된 연속섬유들이 층간 적층되어 있는 복합소재 강화 플레이트(20a)의 경우, 승객 무릎이 타격할 시 연속섬유의 배열 방향에 의해 횡방향 파단이 일어나게 되고 이에 의해 종방향으로 수축하듯 파단이 진행됨으로써 글로브 박스(10)의 하부 파단에 유리하여 충돌 시 충격하중을 보다 효과적으로 흡수하고 분배할 수 있게 된다.
또한, 도 8에 보듯이, 연속섬유가 단일 배열 방향을 가지도록 배치된 복합소재 시트(21)들을 적층할 때, 각각의 복합소재 시트(21)에 포함된 연속섬유가 서로 직교하도록 적층하는 것도 가능하다.
다시 말해, 복합소재 강화 플레이트(20c)의 두께 방향으로 적층되는 단일 배열 방향의 연속섬유들이 층간에 서로 직교하도록 하는 적층 패턴을 적용하는 것도 가능하다.
이렇게 제조된 복합소재 강화 플레이트(20c)는 0°로 배열된 연속섬유들이 포함된 복합소재 시트(21a)와 90°로 배열된 연속섬유들이 포함된 복합소재 시트(21b)를 적어도 하나 이상씩 포함하여 구성된다.
예를 들어, 도 8과 같이 10겹의 복합소재 시트(21)로 적층 구성되는 복합소재 강화 플레이트(20c)의 경우, 90°로 배열된 연속섬유들이 포함된 복합소재 시트(21b)와 0°로 배열된 연속섬유들이 포함된 복합소재 시트(21a)의 적층 비율이 1:2 이며, 구체적으로 1층과 4층, 7층, 및 10층의 연속섬유들은 90°의 배열 방향을 가지게 적층되고, 그 외에 나머지 층의 연속섬유들은 0°의 배열 방향을 가지게 적층된다.
이러한 적층 패턴에 의하면 복합소재 강화 플레이트(20c)는 전체 두께를 기준으로 정해진 비율에 따라 서로 다른 연속섬유 배열 방향을 가지는 복합소재 시트(21a,21b)를 적층하여 구성되며, 이러한 적층 패턴은 복합소재 강화 플레이트(20c)의 강성 및 강도 지지 방향이 0°가 주요한 경우에 더욱 유리하게 적용될 수 있다.
또한, 도 9 내지 11에 보듯이, 복합소재 강화 플레이트(20)는 배열 방향이 횡방향이거나 종방향인 연속섬유와 더불어, 배열 방향이 차량의 좌우 방향을 기준으로 경사각도를 가지는 연속섬유 즉, 소정의 경사방향(傾斜方向)으로 배치된 연속섬유를 포함하도록 제조되어 사용될 수도 있다. 이때, 글로브 박스(10)의 전면부에서 연속섬유의 경사방향 각도는 0 ~ 90° 사이의 임의의 각도가 될 수 있다.
이렇게 2개 이상의 서로 다른 연속섬유 배열 방향을 가지는 복합소재 시트(21)로 복합소재 강화 플레이트(20)를 구성하는 경우, 복합소재 강화 플레이트(20)의 전체 두께를 정해진 비율로 나누어 서로 다른 연속섬유 배열 방향을 가지는 복합소재 시트(21)로 적층 구성하는 것이 가능하다.
예를 들어, 서로 다른 연속섬유 배열 방향을 가지는 복합소재 시트(21)들의 적층 비율을 동일 비율로 적용할 수 있다.
먼저, 도 9에 보듯이, 연속섬유들이 횡방향으로 길게 배치된 복합소재 시트(21b)와, 연속섬유들이 종방향으로 길게 배치된 복합소재 시트(21a), 및 연속섬유들이 경사방향으로 길게 배치된 복합소재 시트(21c,21d)를 혼합 적층하여 복합소재 강화 플레이트(20d)를 제조할 수 있다. 구체적으로는, 0°의 연속섬유 배열 방향을 가지는 복합소재 시트(21a)와, 90°의 연속섬유 배열 방향을 가지는 복합소재 시트(21b)와, +45°의 연속섬유 배열 방향을 가지는 복합소재 시트(21c), 및 -45°의 연속섬유 배열 방향을 가지는 복합소재 시트(21d)를 복합 적층하여 복합소재 강화 플레이트(20d)를 구성할 수 있다.
이때, 서로 다른 연속섬유 배열 방향을 가지는 복합소재 시트(21)의 적층 순서 역시 복합소재 강화 플레이트(20)의 강성을 제어하는데 영향을 미칠 수 있다.
도 9에 도시한 복합소재 강화 플레이트(20d)의 경우, 최외층에 0°의 연속섬유 배열 방향을 가지는 복합소재 시트(21a)가 적층되고, 최내층에 -45°의 연속섬유 배열 방향을 가지는 복합소재 시트(21d)가 적층되며, 최외층과 최내층 사이에 90°의 연속섬유 배열 방향을 가지는 복합소재 시트(21b)와 +45°의 연속섬유 배열 방향을 가지는 복합소재 시트(21c)가 적층된다.
도 10에 도시한 복합소재 강화 플레이트(20e)의 경우, 최외층에 90°의 연속섬유 배열 방향을 가지는 복합소재 시트(21b)가 적층되고, 최내층에 +45°의 연속섬유 배열 방향을 가지는 복합소재 시트(21c)가 적층되며, 최외층과 최내층 사이에 0°의 연속섬유 배열 방향을 가지는 복합소재 시트(21a)가 적층된다.
그리고, 도 11에 도시한 복합소재 강화 플레이트(20f)의 경우, 최외층에 90°의 연속섬유 배열 방향을 가지는 복합소재 시트(21b)가 적층되고, 최내층에 -45°와 +45°의 연속섬유 배열 방향을 가지는 복합소재 시트(21d,21c)가 적층되며, 최외층과 최내층 사이에 0°의 연속섬유 배열 방향을 가지는 복합소재 시트(21a)가 적층된다.
이와 같이 본 발명의 복합소재 강화 플레이트(20)는 글로브 박스(10)의 전면부 강성 설계에 따라 복합소재 시트(21)의 적층 패턴을 다양하게 적용할 수 있으며, 특히 다양한 연속섬유 배열 방향을 포함할수록 복합소재 강화 플레이트(20)의 강도를 증대하는데 유리하기는 하나, 연속섬유 배열 방향을 다양화할수록 동일 두께 기준 복합소재 강화 플레이트(20)의 제조 비용이 상승하게 되므로, 연속섬유의 적층 패턴을 최적화하여 최소한의 제조 비용으로 복합소재 강화 플레이트(20)의 강성을 증대하는 것이 바람직하다.
한편, 연속섬유들이 하나의 방향으로만 배열된 단일 방향성의 복합소재 시트(21)가 아니라, 연속섬유들이 그물망과 같이 서로 엮이어 직물(fabric) 형태로 직조되고 이렇게 직조된 형태의 연속섬유들이 열가소성 소재 내에 함침되어 있는 복합소재 시트를 복층으로 적층함으로써, 그물형으로 직조된 형태의 연속섬유들이 열가소성 소재 내에 복층으로 적층되어 있는 구조의 복합소재 강화 플레이트(미도시)를 제조할 수도 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 도 8에 도시된 복합소재 강화 플레이트(20c)의 경우, 수평방향으로 길게 배치된 수평방향 연속섬유와 수직방향으로 길게 배치된 수직방향 연속섬유가 적층 배치되어 연속섬유들이 층간에 서로 직교하도록 배치됨으로써 위에서 볼 때는 연속섬유들이 서로 교차하고 측면에서 볼 때는 연속섬유들이 교차하지 않으나, 그물형으로 직조된 연속섬유를 포함하는 복합소재 시트를 이용하여 복합소재 강화 플레이트를 제조하는 경우 위에서 볼 때는 물론이고 측면에서 볼 때도 연속섬유들끼리 교차한 상태가 된다.
이와 같이 글로브 박스(10)의 전면부에 삽입되는 복합소재 강화 플레이트(20)는 연속섬유의 배열 방향을 고려하여 다양한 적층 패턴으로 제조될 수 있으며, 따라서 연속섬유의 배열 방향을 고려한 복합소재 시트(21)의 적층을 통해 복합소재 강화 플레이트(20)의 지지 강성을 증감 제어할 수 있다. 이에 따라 복합소재 강화 플레이트(20)는 동일 두께를 기준으로 고가의 연속섬유 복합소재 사용량 및 중량을 최적화할 수 있고, 복합소재 강화 플레이트(20)에 소요되는 제조 비용을 절감할 수 있다.
이러한 복합소재 강화 플레이트(20)는 동일 두께 기준 기존의 조수석용 니 볼스터 장치 대비, 글로브 박스(10)의 전면부 충돌하중에 대한 강성을 효과적으로 증대할 수 있으며, 이에 동등 수준의 기능을 구현하기 위한 복합소재 강화 플레이트(20)의 중량 및 두께 축소가 가능하여 제조 원가가 절감되고, 이로써 글로브 박스의 저장 용량 및 품질 향상을 도모할 수 있는 이점이 있다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10 : 글로브 박스 11 : 하우징
11a : 플랜지부 12 : 융착 리브
13 : 후킹부 14 : 전면커버
20,20a,20b,20c,20d,20e,20f : 복합소재 강화 플레이트
21,21a,21b,21c,21d : 복합소재 시트
30 : 카울 크로스바 31 : 브라켓
32 : 레프트 지지 브라켓 33 : 라이트 지지 브라켓

Claims (11)

  1. 차량의 글로브 박스에 구비되는 니 볼스터 장치로서,
    차량 충돌 시 승객의 무릎이 타격하게 되는 글로브 박스의 전면부에 복합소재 강화 플레이트가 설치되고, 상기 복합소재 강화 플레이트는 연속섬유들이 한 방향으로 배열되어 있는 복수의 복합소재 시트가 연속섬유 배열 방향을 기준으로 소정 패턴으로 적층되어 구성되며,
    상기 글로브 박스의 전방에 배치된 카울 크로스바와 상기 복합소재 강화 플레이트가 설치된 글로브 박스의 전면부 사이에 승객의 무릎 침투를 억제하기 위한 레프트 지지 브라켓과 라이트 지지 브라켓이 설치되고,
    상기 레프트 지지 브라켓과 라이트 지지 브라켓의 일측단은 카울 크로스바에 접합되어 고정되며,
    상기 글로브 박스의 닫힘 상태에서, 상기 레프트 지지 브라켓의 타측단은 글로브 박스의 전면부 좌측의 플랜지부에 인접하게 되고, 상기 라이트 지지 브라켓의 타측단은 글로브 박스의 전면부 중앙 상측에 인접하게 되는 것을 특징으로 하는 차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 글로브 박스의 전면부에는, 복합소재 강화 플레이트가 장착되는 하우징이 구비되고, 상기 복합소재 강화 플레이트가 장착된 하우징을 덮어주는 전면커버가 장착된 것을 특징으로 하는 차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 하우징에는 복합소재 강화 플레이트를 관통하여 전면커버와 접합되는 복수의 융착 리브와, 상기 복합소재 강화 플레이트의 고정을 위한 복수의 후킹부가 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 복합소재 강화 플레이트는 복수의 복합소재 시트가 연속섬유 배열 방향을 모두 일치시켜 적층 구성된 것임을 특징으로 하는 차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 복합소재 강화 플레이트는 연속섬유들이 모두 0°의 배열 방향을 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 복합소재 강화 플레이트는 연속섬유들이 모두 90°의 배열 방향을 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 복합소재 강화 플레이트는 전체 두께를 기준으로 정해진 비율에 따라 서로 다른 연속섬유 배열 방향을 가지는 복합소재 시트들을 적층하여 구성된 것임을 특징으로 하는 차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 복합소재 강화 플레이트는 복수의 복합소재 시트가 연속섬유 배열 방향을 서로 직교시켜 적층 구성된 것임을 특징으로 하는 차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 복합소재 강화 플레이트는 연속섬유들이 횡방향으로 길게 배치된 복합소재 시트와, 연속섬유들이 종방향으로 길게 배치된 복합소재 시트, 및 연속섬유들이 경사방향으로 길게 배치된 복합소재 시트를 혼합 적층하여 구성된 것임을 특징으로 하는 차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 복합소재 시트는 연속섬유들이 열가소성 소재 내에 서로 동일한 하나의 배열 방향을 가지고 함침된 것임을 특징으로 하는 차량용 글로브 박스의 니 볼스터 장치.
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