KR101895380B1 - 선루프의 루프 가이드 프레임 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르는 루프 가이드 프레임은, 루프 블라인드 아래에 위치되어 띠 형상을 이루는 레일 지지대; 레일 지지대와 루프 블라인드 사이에 위치되고, 루프 블라인드의 이동을 제한하도록 프레임 형상으로 이루어져 마주보는 레일들을 가지며, 프레임 형상으로 정의되는 영역을 루프 블라인드의 페브릭에 의해 부분적으로 덮이는 레일 프레임을 포함하고, 레일 지지대는 레일들을 이어주도록 순차적으로 적층되는 하부재, 중간재와 상부재로 이루어지며 끼움 홀과 끼움 홀에 끼워진 램프 클립을 가지고, 하부재, 중간재와 상부재는 개별적으로 속경화 에폭시와 탄소 섬유 강화 플라스틱(carbon-fiber-reinforced plastic; CFRP)을 포함하는 탄소 섬유 강화 플라스틱 프리프레그(CFRP prepreg)이다.

Description

선루프의 루프 가이드 프레임{ROOF GUIDE FRAME OF SUNROOF}
본 발명은, 차량의 선루프에서, 레일 지지대에 램프 클립을 조립 시, 레일 지지대와 램프 클립의 조립 환경을 양호하게 하는데 적합한 선 루프의 루프 가이드 프레임에 관한 것이다.
일반적으로, 선 루프는 차량의 천정에 위치되며, 차량의 주행 관점에서 차량의 내부 공기와 외부 공기의 교환을 통한 시원한 청량감과 차량의 밀폐된 내부 공간으로부터 주변 환경에 노출되는 탁 트인 개방감을 운전자에게 준다. 또한, 상기 선 루프는 차량의 운전 시간대 별로 낮에는 차량의 어두운 내부 공간에 조사되는 밝고 따뜻한 햇살 그리고 밤에는 차량으로부터 벗어나지 않으면서 차량의 내부에 선사되는 밤 하늘의 별을 운전자로 하여금 만끽하게 해준다.
여기서, 상기 선 루프는 개폐 방식 별로 위로 열리는 팝업(POP-UP), 접히는 폴딩(FOLDING), 서랍처럼 뒤로 밀어서 여는 톱 마운트(TOP MOUNT)의 개폐 방식, 그리고 차량의 전체 천정을 강화 유리로 덮는 파노라마 방식으로 이용된다. 특히, 상기 선 루프는 파노라마 방식으로 채택되는 때 차량의 천정에서 차량의 앞좌석부터 뒷좌석까지 유리를 덮어 차량의 앞좌석 또는 뒷좌석을 덮는 기존 선루프보다 채광성과 통풍성을 더 개선해 준다.
한편, 상기 파노라마 방식의 선 루프는 도 1 내지 도 4에서 부분적으로 개시된다. 도 1 내지 4에서, 상기 선 루프(80)는 순차적으로 조립되는 루프 가이드 프레임(40), 루프 블라인드(또는 선 쉐이드; 60)와 루프 글래스(70)를 포함하여 차량에서 천정을 구성한다. 상기 루프 가이드 프레임(40)은 레일 지지대(10)와 레일 프레임(20)을 갖는다. 상기 레일 지지대(10)는 레일 프레임(20) 아래에서 레일 프레임(20)의 중앙 영역에 위치되어 레일 프레임(20)의 마주보는 양 변을 이어준다. 상기 레일 지지대(10)는 냉간 압연 강판(Steel Plate Cold Commercial; SPCC)을 절단하여 띠 형상을 이룬다.
또한, 상기 레일 지지대(10)는 소정 영역에서 끼움 홀(15)을 갖는다. 상기 레일 프레임(20)은 마주보는 양 변에서 레일들(r1, r2)을 갖는다. 상기 루프 블라인드(60)는 레일 프레임(20)의 레일들(r1, r2)을 통해 레일 프레임(20)에 조립된다. 상기 루프 블라인드(60)는 딱딱한 플레이트 형상을 갖는다. 상기 레일 프레임(20)과 루프 블라인드(60)의 조립 후, 차량의 작업자는 레일 프레임(20)의 끼움 홀(15)에 램프 클립(30)을 끼우는 동안 램프 클립(30)을 통해 레일 프레임(20)에 하중을 가한다.
여기서, 상기 레일 지지대(10)가 냉간 압연 강판(SPCC)으로 이루어져 강성을 가지며 끼움 홀(15) 주변에서 취약하기 때문에, 상기 레일 프레임(20)에 램프 클립(30)의 하중을 가하는 동안, 상기 램프 클립(30)은 레일 지지대(10)를 휘게 하여 레일 지지대(10)의 초기 형상을 도 3의 점선 형상으로 변형시킨다. 상기 레일 지지대(10)는 초기 형상에서 루프 블라인드(60)와 제1 간격(S1)을 유지하지만 점선 형상에서 루프 블라인드(60)와 제2 간격(S2)을 유지한다. 상기 레일 지지대(10)가 끼움 홀(15) 주변에서 점선 형상으로 경사를 이룬 후, 상기 레일 지지대(10)는 끼움 홀(15)을 통해 램프 클립(30)과 결합할 수 있다.
여기서, 상기 램프 클립(30)이 끼움 홀(15)을 통해 레일 지지대(10)를 부분적으로 관통하여 끼워져야 하지만, 상기 레일 지지대(10)와 루프 블라인드(60)는 끼움 홀(15) 주변에서 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2) 사이의 좁은 공간을 형성하므로, 상기 램프 클립(30)은 끼움 홀(15)을 통해 루프 블라인드(60)에 접촉되어 레일 지지대(10)에 끼워지지 않는다. 따라서, 상기 차량의 작업자는 냉간 압연 강판으로 이루어진 레일 지지대(10)를 통해 차체와 선루프(80)의 조립 환경을 열악하게 갖는다. 상기 선 루프(80)는 한국 공개특허공보 제 10-2006-0002744 호에 종래기술로 유사하게 개시되고 있다.
한국 공개특허공보 제 10-2006-0002744 호
본 발명은, 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 차량의 선루프에서, 레일 지지대와 램프 클립의 조립 시, 레일 지지대와 램프 클립의 조립 환경을 양호하게 하여 레일 지지대의 초기 형태를 지속적으로 유지시키면서 차량의 무게를 줄이는데 적합한 선 루프의 루프 가이드 프레임을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 루프 가이드 프레임은, 순차적으로 조립되는 루프 블라인드와 루프 글라스 아래에 위치되어 상기 루프 블라인드의 이동을 가이드 하도록, 상기 루프 블라인드 아래에 위치되어 띠 형상을 이루는 레일 지지대; 상기 레일 지지대와 상기 루프 블라인드 사이에 위치되고, 상기 루프 블라인드의 상기 이동을 제한하도록 프레임 형상으로 이루어져 마주보는 레일들을 가지며, 상기 프레임 형상으로 정의되는 영역을 상기 루프 블라인드에 의해 부분적으로 덮이는 레일 프레임을 포함하고, 상기 레일 지지대는 상기 레일들을 이어주도록 순차적으로 적층되는 하부재, 중간재와 상부재로 이루어지며 끼움 홀과 상기 끼움 홀에 끼워진 램프 클립을 가지고, 상기 하부재, 상기 중간재와 상기 상부재는 개별적으로 속경화 에폭시와 탄소 섬유 강화 플라스틱(carbon-fiber-reinforced plastic; CFRP)을 포함하는 탄소 섬유 강화 플라스틱 프리프레그(CFRP prepreg)이고, 상기 하부재와 상기 상부재의 탄소 섬유 조직에서 한 가닥의 실 방향은 상기 중간재의 탄소 섬유 조직에서 한 가닥의 실 방향과 소정 각을 이루는 것을 특징으로 한다.
상기 하부재와 상기 상부재는 적어도 하나의 층으로 이루어질 수 있다.
상기 하부재와 상기 상부재는 동일 방향으로 배열되는 탄소 섬유 조직을 가질 수 있다.
상기 하부재와 상기 상부재는 일 방향으로 배열되면서 상기 일 방향에 대해 직교하도록 배열된 탄소 섬유 조직으로 이루어진 직물 형태의 탄소 섬유 강화 플라스틱(fabric form CFRP)을 포함할 수 있다.
상기 중간재는 하나 또는 다수의 층으로 이루어질 수 있다.
상기 중간재가 복수의 막을 가진 하나의 층으로 이루어지는 때, 상기 중간재는 단일 방향 또는 다방향으로 배열되는 탄소 섬유 조직으로 이루어진 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)을 포함할 수 있다.
상기 중간재가 다수의 층으로 이루어지는 때, 상기 중간재는 순차적으로 적층되는 제1 중간재, 제2 중간재와 제3 중간재를 포함하고, 상기 제1 중간재와 상기 제3 중간재는 개별적으로 복수의 막을 가진 하나의 층이고, 상기 제2 중간재는 하나의 층으로 이루어질 수 있다.
상기 복수의 막은 단일 방향 또는 다방향으로 배열될 수 있다.
상기 제1 중간재와 상기 제3 중간재는 단일 방향 또는 다방향으로 배열되는 탄소 섬유 조직으로 이루어진 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)을 포함할 수 있다.
상기 제2 중간재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET) 폼재, PVC(polyvinyl chloride) 폼재 또는 허니콤(honeycomb) 구조를 가지는 소재를 포함할 수 있다.
상기 레일 지지대는 상기 속경화 에폭시를 통해 약 140℃ 의 온도를 가지는 금형(Die)에서 약 7분 동안 열처리 후 경화될 수 있다.
상기 하부재와 상기 상부재의 상기 탄소 섬유 조직에서 상기 한 가닥의 실 방향은 상기 중간재의 상기 탄소 섬유 조직에서 상기 한 가닥의 실 방향과 약 45°의 각을 이룰 수 있다.
상기 램프 클립이 레일 지지대와 접촉 시, 상기 레일 지지대는 상기 램프 클립의 하중 10Kg중 에서 약 11mm 이하의 변형을 일으킬 수 있다.
상기 하부재와 상기 상부재는 동일한 두께를 가지고, 상기 하부재와 상기 상부재의 두께의 합은 상기 중간재의 두께보다 더 작은 크기를 가질 수 있다.
상기 하부재와 상기 상부재는 동일한 두께를 가지고, 상기 제1 중간재와 상기 제3 중간재는 동일한 두께를 가지며, 상기 제2 중간재의 두께는 상기 하부재, 상기 상부재, 상기 제1 중간재와 상기 제3 중간재의 두께의 합보다 더 큰 크기를 가질 수 있다.
상기 하부재와 상기 상부재는 동일한 압축 강도와 인장 강도를 가지고, 상기 제1 중간재와 상기 제3 중간재는 동일한 압축 강도와 인장 강도를 가지며, 상기 제2 중간재는 상기 제1 중간재보다 더 작은 크기의 압축 강도와 인장 강도를 가질 수 있다.
본 발명은. 차량에서 차체와 선 루프의 조립을 위해, 루프 가이드 프레임의 레일 프레임과 레일 지지대에서 레일 지지대를 탄소 섬유 강화 플라스틱 프리프레그(carbon-fiber-reinforced plastic prepreg; CFRP prepreg)로 형성하여 레일 지지대와 램프 클립의 조립시 램프 클립을 통해 레일 지지대에 하중을 가해도 레일 지지대의 복원력에 의해 레일 지지대의 초기 형상을 지속적으로 유지할 수 있다.
본 발명은, 선루프의 루프 가이드 프레임에서, 레일 지지대를 탄소 섬유 강화 플라스틱 프리프레그(CFRP prepreg)로 형성하여 레일 지지대에서 종래의 냉간 압연 강판(SPCC) 대비 경량 소재의 이용과 종래의 냉간 압연 강판 대비 전체 두께의 감소(종래 기술의 두께; 12.8mm, 본 발명의 두께; 6.4mm)를 통해 차량의 주행 중 연비 개선을 위해 차량의 무게를 감소시키는 차량의 설계 여유도를 가질 수 있다.
본 발명은, 선루프의 루프 가이드 프레임에서, 레일 지지대에 경량 소재인 탄소 섬유 강화 플라스틱 프리프레그(CFRP prepreg)를 이용하므로 차량의 무게 감소와 함께 차량의 무게 중심을 낮추어서 차량의 주행 중 차량의 흔들림을 줄여주고 차량의 주행 중 커브 길에서 사고 위험을 줄일 수 있다.
도 1은 차량의 외부에서 볼 때 종래 기술 또는 본 발명에 따른 선 루프를 보여주는 개략도이다.
도 2는 도 1에서 종래 기술에 따른 루프 가이드 프레임을 상세하게 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2의 절단선 A - A' 를 따라 취해 레일 지지대를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 2의 절단선 B - B' 를 따라 취해 레일 지지대와 레일 프레임을 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 1에서 본 발명에 따른 루프 가이드 프레임을 상세하게 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 5의 'C' 영역을 취해 레일 지지대와 레일 프레임을 보여주는 평면도이다.
도 7은 도 5의 절단선 I - I' 를 따라 취해 레일 지지대를 보여주는 단면도이다.
도 8은 도 6의 절단선 Ⅱ - Ⅱ' 를 따라 취해 레일 지지대와 레일 프레임을 보여주는 단면도이다.
도 9는 도 7의 절단선 Ⅲ - Ⅲ' 를 따라 취해 레일 지지대의 적층 구조를 보여주는 개략도이다.
도 10은 도 9의 레일 지지대의 적층 구조의 변형 예를 보여주는 개략도이다.
도 11은 도 7의 레일 지지대를 형성하는 PCM(prepreg compression molding) 공법에서 본 발명의 가열 경화 단계를 보여주는 시간-온도 그래프이다.
도 12는 도 7의 레일 지지대를 형성하는 PCM(prepreg compression molding) 공법에서 비교 예의 가열 경화 단계를 보여주는 시간-온도 그래프이다.
도 13은 도 9 및 도 10의 레일 지지대에서 하부재의 탄소 섬유 조직을 보여주는 이미지이다.
도 14는 도 9 및 도 10의 레일 지지대에서 중간재의 탄소 섬유 조직을 보여주는 이미지이다.
도 15는 도 9의 레일 지지대에서 하부재와 상부재의 탄소 섬유 조직, 그리고 중간재의 탄소 섬유 조직의 배열 방향을 개략적으로 보여주는 이미지이다.
도 16은 도 5의 루프 가이드 프레임에서 루프 블라인드를 통해 레일 지지대에 가해지는 외부 힘과 그 힘에 반응하는 레일 지지대의 변형 정도를 보여주는 시뮬레이션 이미지이다.
도 17은, 도 16의 레일 지지대에 도 9의 하부재, 중간재와 상부재를 가지는 때, 하부재(또는 상부재)의 탄소 섬유 조직과 중간재의 탄소 섬유 조직 사이에서 본 발명에 따른 45°를 이루는 이미지 시료와 비교 예에 따른 0°이루는 이미지 시료의 변형을 보여주는 그래프이다.
도 18은, 도 16의 레일 지지대에 도 10의 하부재, 중간재와 상부재를 가지는 때, 하부재(또는 상부재)의 탄소 섬유 조직과 중간재의 탄소 섬유 조직 사이에서 본 발명에 따른 45°를 이루는 이미지 시료와 비교 예에 따른 0°이루는 이미지 시료의 변형을 보여주는 그래프이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 도 1에서 본 발명에 따른 루프 가이드 프레임을 상세하게 보여주는 사시도이고, 도 6은 도 5의 'C' 영역을 취해 레일 지지대와 레일 프레임을 보여주는 평면도이다.
또한, 도 7은 도 5의 절단선 I - I' 를 따라 취해 레일 지지대를 보여주는 단면도이고, 도 8은 도 6의 절단선 Ⅱ - Ⅱ' 를 따라 취해 레일 지지대와 레일 프레임을 보여주는 단면도이다. 여기서, 도 5 내지 도 8은 도 1 내지 도 4와 동일한 부재에 대해 동일 부호를 가능한 사용하기로 한다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 선 루프(220)는, 순차적으로 조립되는 루프 가이드 프레임(150), 루프 블라인드(60)와 루프 글라스(70)를 포함한다. 상기 루프 가이드 프레임(150)은 도 1에 기술한 바와 같이 루프 블라인드(60) 아래에 위치되어 루프 블라인드(60)의 이동을 가이드한다. 좀 더 상세하게는, 상기 루프 가이드 프레임(150)은 레일 지지대(120)와 레일 프레임(130)을 포함한다.
상기 레일 지지대(120)는 루프 블라인드(60) 아래에 위치되어 띠 형상을 이룬다. 상기 레일 프레임(130)은 레일 지지대(120)와 루프 블라인드(60) 사이에 위치되고, 루프 블라인드(60)의 이동을 제한하도록 프레임 형상으로 이루어져 마주보는 레일들(R1, R2)을 가지며, 프레임 형상으로 정의되는 영역을 루프 블라인드(60)에 의해 부분적으로 덮인다.
여기서, 상기 레일 지지대(120)는 레일 프레임(130)의 레일들(R1, R2)을 이어주도록 탄소 섬유 강화 플라스틱 프리프레그(CFRP prepreg)로 형성되고, 도 7에 도시된 바와 같이 끼움 홀(125)을 한정하여 끼움 홀(125)에 끼워진 램프 클립(140)을 갖는다. 또한, 상기 레일 프레임(130)은 알루미늄(Al)을 포함하는 금속 물질로 이루어지거나 비금속 물질로 이루어질 수 있다.
상기 레일 지지대(120)와 레일 프레임(130)은 도 6 및 도 8과 같이 리벳(135)으로 체결되지만, 리벳(135)에 한정되지 않으며, 리벳(135) 대신에 볼트와 너트 또는 소성 가공을 하여 체결될 수 있다.
도 9는 도 7의 절단선 Ⅲ - Ⅲ' 를 따라 취해 레일 지지대의 적층 구조를 보여주는 개략도이고, 도 10은 도 9의 레일 지지대의 적층 구조의 변형 예를 보여주는 개략도이다.
도 11은 도 7의 레일 지지대를 형성하는 PCM(prepreg compression molding) 공법에서 본 발명의 가열 경화 단계를 보여주는 시간-온도 그래프이고, 도 12는 도 7의 레일 지지대를 형성하는 PCM(prepreg compression molding) 공법에서 비교 예의 가열 경화 단계를 보여주는 시간-온도 그래프이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 레일 지지대(120)는 하부재(90), 중간재(100)와 상부재(110)를 포함한다. 상기 하부재(90)와 상부재(110)는 하나 또는 다수의 층으로 이루어진다. 그러나, 본 발명의 설명을 단순화하기 위해, 상기 하부재(90)와 상부재(110)는 하나의 막(layer)을 가진 하나의 층(film)으로 이루어지는 것으로 가정한다.
상기 하부재(90), 중간재(100)와 상부재(110)는 개별적으로 속경화 에폭시와 탄소 섬유 강화 플라스틱(carbon-fiber-reinforced plastic; CFRP)을 포함하는 탄소 섬유 강화 플라스틱 프리프레그(CFRP prepreg)이다. 상기 하부재(90)와 상부재(110)는 동일 방향으로 배열되는 탄소 섬유 조직을 갖는다.
상기 하부재(90)와 상부재(110)는 일 방향으로 배열되면서 일 방향에 대해 직교하도록 배열된 탄소 섬유 조직으로 이루어진 직물 형태의 탄소 섬유 강화 플라스틱(fabric form CFRP)을 포함한다. 상기 중간재(100)는 복수의 막을 가진 하나의 층이다.
상기 중간재(100)는 단일 방향 또는 다방향으로 배열되는 탄소 섬유 조직으로 이루어진 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)을 포함한다. 즉, 상기 복수의 막은 단일 방향 또는 다방향으로 배열된다. 그러나, 본 발명의 설명을 단순화하기 위해, 상기 중간재(100)는 '단일 방향으로 배열되는 탄소 섬유 조직으로 이루어진 탄소 섬유 강화 플라스틱(unidirectional form CFRP)'으로 이루어지는 것으로 가정한다.
여기서, 상기 하부재(90)와 상부재(110)의 탄소 섬유 조직에서 한 가닥의 실 방향은 중간재(100)의 탄소 섬유 조직에서 한 가닥의 실 방향과 소정 각을 이룬다. 좀 더 구체적으로, 상기 하부재(90) 또는 상부재(110)의 한 가닥의 실 방향은 중간재(100)의 한 가닥의 실 방향과 약 45°의 각을 이룬다(도 13 내지 도 15를 참조).
한편, 상기 하부재(90)와 상부재(110)는 동일한 두께를 가지고, 상기 하부재(90)와 상부재(110)의 두께의 합은 중간재(100)의 두께보다 더 작은 크기를 갖는다. 또한, 상기 레일 지지대(120)에서, 상기 하부재(90), 중간재(100)와 상부재(110)의 탄소 섬유 조직들은 도 13 내지 도 14에서 상세하게 설명하기로 한다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 변형 예에 따른 레일 지지대(210)는 순차적으로 적층되는 하부재(160), 중간재(170, 180, 190)와 상부재(200)를 포함한다. 상기 하부재(160)와 상부재(200)는 도 9의 하부재(90) 및 상부재(110)와 동일한 물질을 포함한다. 그러나, 상기 중간재는 다수의 층으로 이루어지는 제1 내지 제3 중간재(170, 180, 190)를 포함한다.
상기 제1 중간재(170)와 제3 중간재(190)는 속경화 에폭시와 탄소 섬유 강화 플라스틱(carbon-fiber-reinforced plastic; CFRP)을 포함하는 탄소 섬유 강화 플라스틱 프리프레그(CFRP prepreg)이다. 상기 제1 중간재(170)와 제3 중간재(190)는, 도시되지는 않지만, 개별적으로 복수의 막을 가진 하나의 층으로 이루어진다.
상기 제1 중간재(170)와 제3 중간재(190)는 단일 방향 또는 다방향으로 배열되는 탄소 섬유 조직으로 이루어진 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)을 포함한다. 그러나, 본 발명의 설명을 단순화하기 위해, 상기 제1 중간재(170)와 제3 중간재(190)는 '단일 방향으로 배열되는 탄소 섬유 조직으로 이루어진 탄소 섬유 강화 플라스틱(unidirectional form CFRP)'으로 이루어지는 것으로 가정한다.
여기서, 상기 복수의 단일 층은 동일 방향으로 배열되는 탄소 섬유 조직을 갖는다. 한편, 상기 제2 중간재(180)는 하나의 층으로 이루어진다. 상기 제2 중간재(180)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET) 폼재, PVC(polyvinyl chloride) 폼재 또는 허니콤(honeycomb) 구조를 가지는 소재를 포함할 수 있다. 한편, 상기 하부재(160)와 상부재(200)는 동일한 두께를 가지고, 상기 제1 중간재(170)와 제3 중간재(190)는 동일한 두께를 갖는다.
상기 제2 중간재(180)의 두께는 하부재(160), 제1 중간재(170), 제3 중간재(190)와 상부재(200)의 두께의 합보다 더 큰 크기를 갖는다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명에 따르는 도 11의 PCM 공법에서, 가열 경화 단계는 본 발명의 레일 지지대(120 또는 210; 속경화 에폭시 수지를 포함)를 금형에 삽입시키고, 로딩 온도(=상온)로부터 가열 온도(=약 140℃)까지 가파른 온도 구배를 이용하여 금형의 온도를 승온시키고, 가열 온도에서 일정 시간 동안 금형의 온도를 유지시키고, 가열 온도로부터 언로딩 온도(=80℃)까지 완만한 온도 구배를 이용하여 금형의 온도를 하온시키는 것을 포함한다.
여기서, 본 발명의 가열 경화 단계는 금형의 온도를 로딩 온도로부터 시작해서 가열 온도를 지나 언로딩 온도에 도달시켜 레일 지지대(120 또는 210)의 속경화 에폭시 수지를 열 경화시키는데 약 17분을 필요로 한다.
이와는 대조적으로, 비교 예에 따른 도 12의 PCM 공법에서, 가열 경화 단계는 비교예의 레일 지지대(복수의 탄소 섬유 경화 플라스틱에 일반 에폭시 수지를 포함)를 금형에 삽입시키고, 상온으로부터 로딩 온도(=80℃)까지 금형의 온도를 예열시키고, 로딩 온도로부터 가열 온도(=약 150℃)까지 가파른 온도 구배를 이용하여 금형의 온도를 승온시키고, 가열 온도에서 일정 시간 동안 금형의 온도를 유지시키고, 가열 온도로부터 언로딩 온도(=80℃)까지 가파른 온도 구배를 이용하여 금형의 온도를 하온시키는 것을 포함한다.
여기서, 비교예의 가열 경화 단계는 금형의 온도를 상온으로부터 시작해서 로딩 온도와 가열 온도를 순차적으로 지나 언로딩 온도에 도달시켜 일반 에폭시 수지를 열 경화시키는데 약 150분을 필요로 한다.
도 13은 도 9 및 도 10의 레일 지지대에서 하부재의 탄소 섬유 조직을 보여주는 이미지이고, 도 14는 도 9 및 도 10의 레일 지지대에서 중간재의 탄소 섬유 조직을 보여주는 이미지이다.
또한, 도 15는 도 9의 레일 지지대에서 하부재와 상부재의 탄소 섬유 조직, 그리고 중간재의 탄소 섬유 조직의 배열 방향을 개략적으로 보여주는 이미지이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 상기 하부재(도 9의 90 또는 도 10의 160)은 속경화 에폭시 수지와 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)을 포함한다. 좀 더 상세하게는, 상기 하부재(90 또는 160)는 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)으로서 직물 형태의 탄소 섬유 강화 플라스틱(fabric form CFRP)을 포함한다. 여기서, 상기 하부재(90 또는 160)는 탄소 섬유 조직에서 한 가닥의 실 방향을 따라 제1 기준 라인(RL1)을 도 13과 같이 대응시킬 수 있다.
상기 하부재(90 또는 160)의 탄소 섬유 조직의 형상은 도 9 또는 도 10의 상부재(110 또는 200)의 탄소 섬유 조직의 형상에서도 동일하게 나타난다. 이와는 다르게, 상기 중간재(도 9의 100 또는 도 10의 170)도 속경화 에폭시 수지와 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)을 포함한다. 좀 더 상세하게는, 상기 중간재(100 또는 170)는 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)으로서 단일 방향 형태의 탄소 섬유 강화 플라스틱(unidirectional form CFRP)을 포함한다.
여기서, 상기 중간재(100 또는 170)는 탄소 섬유 조직에서 한 가닥의 실 방향을 따라 제2 기준 라인(RL2)을 도 14와 같이 대응시킬 수 있다. 상기 중간재(100 또는 170)의 탄소 섬유 조직의 형상은 도 10의 중간재(190)에서도 동일하게 나타난다. 한편, 도 15에 도시한 바와 같이, 상기 하부재(90), 중간재(100)와 상부재(110)는 하나의 레일 지지대(도 12의 120)를 구성하는데, 상기 레일 지지대(120)에서, 상기 하부재(90)와 중간재(100), 또는 중간재(100)와 상부재(110)는 제1 기준 라인(RL1)과 제2 기준 라인(RL2)을 통해 서로에 대해 소정 각을 이루도록 배열된다.
좀 더 구체적으로는, 상기 하부재(90)와 상부재(110)의 탄소 섬유 조직에서 한 가닥의 실 방향(RL1)은 중간재(100)의 탄소 섬유 조직에서 한 가닥의 실 방향(RL2)과 약 45°의 각을 이룬다. 여기서, 상기 하부재(90), 중간재(100)와 상부재(110)는 표 1과 같이 압축 강도와 인장 강도를 갖는다.
구분 압축 강도(MPa) 인장 강도(MPa)
UD CFRP PREPREG 869 2273
PET FORM 0.7 1.2
FABRIC CFRP PREPREG 454 670
상기 표 1을 참고해 볼 때, 도 9 또는 도 10에서, 하부재(90 또는 160)와 상부재(110 또는 200)는 동일한 압축 강도와 인장 강도를 가지고, 도 9의 중간재(100)과 함께 도 10의 제1 중간재(170)와 제3 중간재(190)는 동일한 압축 강도와 인장 강도를 가지며, 도 10에서, 제2 중간재(180; PET FORM)는 제1 중간재(170)보다 더 작은 크기의 압축 강도와 인장 강도를 갖는다.
이를 통해서, 상기 하부재(90)와 상부재(110)는 레일 지지대에서 기본 강성을 부여하기 위해 이용되고, 상기 하부재(90) 또는 상부재(110)는 중간재(100)와 접촉하여 중간재(100)의 제2 기준라인(RL2)에 직각되는 방향으로 취약한 성질을 보완하면서 중간재(100)에서 섬유의 흩어짐을 방지하고 편하중을 완화시키기 위해 이용된다. 또한, 도 10의 중간재(180)는 PET FORM을 포함하는데 PET FORM 을 이용하여 도 9 대비 레일 지지대의 두께를 증가시켜 더 높은 강성을 갖는다.
도 16은 도 5의 루프 가이드 프레임에서 루프 블라인드를 통해 레일 지지대에 가해지는 외부 힘과 그 힘에 반응하는 레일 지지대의 변형 정도를 보여주는 시뮬레이션 이미지이다.
도 17은, 도 16의 레일 지지대에 도 9의 하부재, 중간재와 상부재를 가지는 때, 하부재(또는 상부재)의 탄소 섬유 조직과 중간재의 탄소 섬유 조직 사이에 본 발명에 따른 45°의 각을 이루는 이미지 시료와 비교 예에 따른 0°의 각을 이루는 이미지 시료의 변형을 보여주는 그래프이다.
도 18은, 도 16의 레일 지지대에 도 10의 하부재, 중간재와 상부재를 가지는 때, 하부재(또는 상부재)의 탄소 섬유 조직과 중간재의 탄소 섬유 조직 사이에서 본 발명에 따른 45°를 이루는 이미지 시료와 비교 예에 따른 0°이루는 이미지 시료의 변형을 보여주는 그래프이다.
도 16 내지 도 18을 참조하면, 상기 클립 램프(140)가 레일 지지대(120)와 접촉 시, 시뮬레이션 도구는 루프 블라인드(60) 통해 레일 지지대(120)에 주는 하중(F=10kg중(또는, 10kgf))에 대한 레일 지지대(120)의 변형 정도를 계산할 수 있다. 상기 시뮬레이션 도구는 레일 지지대(120)에서 끼움 홀(도 7의 125) 또는 램프 클립(도 7의 140) 주변에서 압력 등고선을 색깔 별로 그릴 수 있다.
도 17에서, 상기 하부재(90)(또는 상부재(110))의 탄소 섬유 조직과 중간재(100)의 탄소 섬유 조직 사이에 본 발명에 따른 45°의 각을 이루는 이미지 시료는 도 9의 레일 지지대(120)를 가정한다. 여기서, 본 발명의 레일 지지대(120)는 비교 예의 레일 지지대보다 더 작은 크기로 변형을 일으킨다. 즉, 상기 압력 하에서, 본 발명의 레일 지지대(120)는 약 8.8(mm) 미만의 변형을 일으키고, 비교 예(도 12의 적층 구조에 0°의 각을 가짐)의 레일 지지대는 약 9.2(mm) 이상의 변형을 일으킨다.
도 18에서, 상기 하부재(160)(또는 상부재(200))의 탄소 섬유 조직과 중간재(170, 190)의 탄소 섬유 조직 사이에 본 발명에 따른 45°의 각을 이루는 이미지 시료는 도 10의 레일 지지대(210)를 가정한다. 여기서, 본 발명의 레일 지지대(210)는 비교 예의 레일 지지대(도 10의 적층 구조에 0°의 각)보다 더 작은 크기로 변형을 일으킨다. 즉, 상기 압력 하에서, 본 발명의 레일 지지대(210)는 약 9.8(mm) 미만의 변형을 일으키고, 비교 예의 레일 지지대는 약 10.1(mm) 이상의 변형을 일으킨다.
120; 레일 지지대, 130; 레일 프레임
150; 루프 가이드 프레임, R1, R2; 레일

Claims (16)

  1. 순차적으로 조립되는 루프 블라인드와 루프 글라스 아래에 위치되어 상기 루프 블라인드의 이동을 가이드 하는 루프 가이드 프레임에 있어서,
    상기 루프 블라인드 아래에 위치되어 띠 형상을 이루는 레일 지지대;
    상기 레일 지지대와 상기 루프 블라인드 사이에 위치되고, 상기 루프 블라인드의 상기 이동을 제한하도록 프레임 형상으로 이루어져 마주보는 레일들을 가지며, 상기 프레임 형상으로 정의되는 영역을 상기 루프 블라인드에 의해 부분적으로 덮이는 레일 프레임을 포함하고,
    상기 레일 지지대는 상기 레일들을 이어주도록 순차적으로 적층되는 하부재, 중간재와 상부재로 이루어지며 끼움 홀과 상기 끼움 홀에 끼워진 램프 클립을 가지고,
    상기 하부재, 상기 중간재와 상기 상부재는 개별적으로 속경화 에폭시와 탄소 섬유 강화 플라스틱(carbon-fiber-reinforced plastic; CFRP)을 포함하는 탄소 섬유 강화 플라스틱 프리프레그(CFRP prepreg)이고,
    상기 하부재와 상기 상부재는 일 방향으로 배열되면서 상기 일 방향에 대해 직교하도록 배열된 탄소 섬유 조직으로 이루어진 직물 형태의 탄소 섬유 강화 플라스틱(fabric form CFRP)을 포함하고,
    상기 하부재와 상기 상부재의 탄소 섬유 조직에서 한 가닥의 실 방향은 상기 중간재의 탄소 섬유 조직에서 한 가닥의 실 방향과 소정 각을 이루고,
    상기 레일 지지대는 상기 속경화 에폭시를 통해 약 140℃ 의 온도를 가지는 금형(Die)에서 약 7분 동안 열처리 후 경화되는 루프 가이드 프레임.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 하부재와 상기 상부재는 적어도 하나의 층으로 이루어지는 루프 가이드 프레임.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 하부재와 상기 상부재는 동일 방향으로 배열되는 탄소 섬유 조직을 가지는 루프 가이드 프레임.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 중간재는 하나 또는 다수의 층으로 이루어지는 루프 가이드 프레임.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 중간재가 복수의 막을 가진 하나의 층으로 이루어지는 때,
    상기 중간재는 단일 방향 또는 다방향으로 배열되는 탄소 섬유 조직으로 이루어진 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)을 포함하는 루프 가이드 프레임.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 중간재가 다수의 층으로 이루어지는 때,
    상기 중간재는 순차적으로 적층되는 제1 중간재, 제2 중간재와 제3 중간재를 포함하고,
    상기 제1 중간재와 상기 제3 중간재는 개별적으로 복수의 막을 가진 하나의 층이고,
    상기 제2 중간재는 하나의 층으로 이루어지는 루프 가이드 프레임.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 복수의 막은 단일 방향 또는 다방향으로 배열되는 루프 가이드 프레임.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 중간재와 상기 제3 중간재는 단일 방향 또는 다방향으로 배열되는 탄소 섬유 조직으로 이루어진 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)을 포함하는 루프 가이드 프레임.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 중간재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET) 폼재, PVC(polyvinyl chloride) 폼재 또는 허니콤(honeycomb) 구조를 가지는 소재를 포함하는 루프 가이드 프레임.
  11. 삭제
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 하부재와 상기 상부재의 상기 탄소 섬유 조직에서 상기 한 가닥의 실 방향은 상기 중간재의 상기 탄소 섬유 조직에서 상기 한 가닥의 실 방향과 약 45°의 각을 이루는 루프 가이드 프레임.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 램프 클립이 레일 지지대와 접촉 시,
    상기 레일 지지대는 상기 램프 클립의 하중 10Kg중 에서 약 11mm 이하의 변형을 일으키는 루프 가이드 프레임.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 하부재와 상기 상부재는 동일한 두께를 가지고,
    상기 하부재와 상기 상부재의 두께의 합은 상기 중간재의 두께보다 더 작은 크기를 가지는 루프 가이드 프레임.
  15. 제7 항에 있어서,
    상기 하부재와 상기 상부재는 동일한 두께를 가지고,
    상기 제1 중간재와 상기 제3 중간재는 동일한 두께를 가지며,
    상기 제2 중간재의 두께는 상기 하부재, 상기 상부재, 상기 제1 중간재와 상기 제3 중간재의 두께의 합보다 더 큰 크기를 가지는 루프 가이드 프레임.
  16. 제7 항에 있어서,
    상기 하부재와 상기 상부재는 동일한 압축 강도와 인장 강도를 가지고,
    상기 제1 중간재와 상기 제3 중간재는 동일한 압축 강도와 인장 강도를 가지며,
    상기 제2 중간재는 상기 제1 중간재보다 더 작은 크기의 압축 강도와 인장 강도를 가지는 루프 가이드 프레임.
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