KR101962837B1 - 차량 측면 도어 구조물 및 이의 제조 방법과 사용 방법 - Google Patents

차량 측면 도어 구조물 및 이의 제조 방법과 사용 방법 Download PDF

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사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이.
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 측면 도어는 구조물을 포함하고, 상기 구조물은 섬유 스트립을 구비하는 플라스틱 내부 쉘, 및 외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 외부 쉘 지지 보를 구비하는 플라스틱 외부 쉘을 포함한다. 상기 외부 쉘 지지 보는 50 중량비(50 wt.%) 이상의 섬유들을 가지는 섬유 스트립을 포함하고, 주축에 대해 ±45°이하의 각도를 향하도록 형성된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 측면 도어를 제조하는 방법은, 플라스틱 내부 쉘을 형성하기 위해 섬유 스트립 상에 섬유 보강 폴리머를 유동 성형하는 단계와; 플라스틱 외부 쉘을 형성하도록 용착된 섬유 스트립 상에 섬유 보강 폴리머를 유동 성형하는 단계와; 복합 구조물을 형성하기 위해 상기 내부 쉐로가 상기 외부 쉘을 결합하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 외부 쉘은 상기 외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 외부 쉘 지지 보를 포함한다.

Description

차량 측면 도어 구조물 및 이의 제조 방법과 사용 방법{VEHICLE SIDE DOOR STRUCTURE AND METHOD OF MAKING AND USING THE SAME}
본 발명은 충격 하중 및 기계적인 요구에 대한 자동차의 안전 기준을 충족할 수 있는 차량 측면 도어 및 이러한 차량 측면 도어를 제조하고 사용하는 방법에 관한 것이다.
차량 제조자들은 연비 효율 및 배기 저감과 관련하여 지속적으로 변화하는 정부의 규제를 만족하기 위해 승용차의 중량을 줄이는 방법에 대해 지속적으로 연구하고 있다. 자동차의 가장 큰 구조물은 차체(BIW)로 알려진, 구조체이다. 상기 차체는 자동차의 구조물을 형성하고, 다른 부품, 예를 들어, 도어들, 엔진, 차대, 외부 및 내부 트림, 시트들 등에 결합하는 용접된 판금 부품들로 알려져 있다. 상기 차체가 자동차의 가장 큰 구조물이기 때문에, 제조자에 의한 중량 감소의 대상이 되고 있다. 다만, 제조자들은 도어와 같은, 자동차의 구조적인 부품들의 중량을 감소하고자 하는 부분에 대한 관심이 매우 부족한 실정이다.
측면 충돌 충격 또는 폴 측면 충격 테스트에 대한 안전 기준들을 충족하기 위하여, 고강도의 스틸로 제조되는 금속 충격 보들은 자동차의 측면 도어들에 결합한다. 이러한 스틸 충격 보들의 고강도 및 내구성은 상기 측면 도어의 내구성 및 내충돌성을 결정하는 중요한 역할을 한다.
다만, 구조적인 짜임새와 내구성을 고려함과 동시에, 차량의 중량을 감소한 상태에서, 전체 차량의 안전성을 유지하는 것이 바람직하다. 따라서 감소된 중량과 감소된 제조 비용으로 측면 도어들과 같은, 자동차의 구조적인 부품들을 제조하는 것이 요구됨과 함께, 자동차의 측면 충격 안전 기준을 충족하는 데에 요구되는 필수적인 기계적 특성들이 유지될 수 있어야 한다.
본 발명은 두 개의 쉘 복합 구조물을 포함하는 차량용 측면 도어들 및 상기 측면 도어들을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 차량용 측면 도어는 섬유 스트립을 구비하는 플라스틱 내부 쉘 및 외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 외부 쉘 지지 보를 구비하는 플라스틱 외부 쉘을 포함한다. 상기 외부 쉘 지지 보는 섬유 스트립을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 차량용 측면 도어는 구조물을 포함하고, 상기 구조물은 섬유 스트립을 구비하는 플라스틱 내부 쉘 및 외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 외부 쉘 지지 보를 구비하는 플라스틱 외부 쉘을 포함하며, 상기 섬유 스트립은 섬유들의 총 무게에 대해 50 중량비(50 wt.%) 이상의 섬유들을 가지고, 상기 섬유 스트립의 주축에 대해 +45°내지 -45°각도의 방향을 향하도록 형성된다. 상기 외부 쉘 지지 보는 섬유 스트립을 포함할 수 있고, 상기 섬유 스트립은 50 중량비(50 wt.%) 이상의 섬유들을 가지고 상기 섬유 스트립의 주축에 대해 +45°내지 -45°각도의 방향을 향하도록 형성된다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 차량은 구조체 및 측면 도어를 포함할 수 있다. 상기 측면 도어는 섬유 스트립을 구비하는 플라스틱 내부 쉘, 상기 외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 외부 쉘 지지 보, 상기 플라스틱 외부 쉘을 감싸는 도어 외피, 창문 및 힌지를 포함하고, 상기 외부 쉘 지지 보는 섬유 스트립을 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 차량용 측면 도어를 제조하는 방법은, 플라스틱 내부 쉘을 형성하기 위해 섬유 스트립 상에 섬유 보강 폴리머를 유동 성형하는 단계와, 플라스틱 외부 쉘을 형성하도록 용착된 섬유 스트립 상에 섬유 보강 폴리머를 유동 성형하는 단계와, 복합 구조물을 형성하기 위해 상기 플라스틱 내부 쉘과 상기 플라스틱 외부 쉘을 결합하는 단계를 포함하고, 상기 외부 쉘은 상기 외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 외부 쉘 지지 보를 포함한다.
이러한 특징 및 이에 제한되는 않는 다른 특징들은 이하에서 구체적으로 설명되는 내용에 따라 명확해질 것이다.
본 발명의 예시적인 실시 예들은 첨부된 도면들을 참조하여 설명하도록 하고, 동일한 구성요소는 동일한 도면부호로 도시할 것이다.
도 1은 예시적인 두 개의 쉘 복합체를 포함하는 자동차의 측면 도어용 어셈블리의 확대도이다.
도 2는 실질적으로 단방향의 섬유 스트립에 대한 예시적인 장소들을 도시하는 두 개의 쉘 복합체 중 내부 쉘의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 실질적으로 단방향의 섬유 스트립에 대한 예시적인 장소들을 도시하는 두 개의 쉘 복합체 중 외부 쉘의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 두 개의 쉘 복합체를 보여주는 도면이다.
도 5는 측면 도어의 일부를 상세하게 도시한, 차량의 부분 측면도이다.
도 6a는 힌지들과 잠금장치에 적용되는 충격의 영향을 보여주는 종래 기술에 따른 측면 도어를 보여주는 도면이다.
도 6b는 힌지들에 적용되는 충격의 영향을 보여주는 폴리머를 포함한 힌지를 구비하는 측면 도어를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 4의 7-7 라인을 따라 절개한 단면도로서, 내부 쉘 또는 외부 쉘 지지 보 내에 실질적으로 단방향의 섬유 스트립에 대한 예시적인 장소들을 보여주는 도면이다.
도 8 내지 도 11은 두 개의 쉘 복합체의 내부 쉘 도는 외부 쉘에 이용될 수 있는 지지 보들의 여러 실시 예들을 보여주는 사시도이다.
도 12는 보강되지 않은 폴리머 재료들의 탄성계수를 보여주는 그래프이다.
도 13은 실질적으로 단방향의 유리 섬유 스트립들의 탄성계수를 보여주는 그래프이다.
도 14는 실질적으로 단방향의 탄소 섬유 스트립들의 탄성계수를 보여주는 그래프이다.
도 15는 측면 도어의 중량을 조정하는 데에 최적화된 영역을 도시하는 내부 쉘 창문 프레임 부분의 사시도이다.
도 16은 상기 측면 도어의 중량을 조정하는 데에 최적화된 영역을 도시하는 외부 쉘 창문 프레임 부분의 사시도이다.
도 17은 측면 충격 테스트에 따른 측면 도어, 차체 및 배리어(barrier)의 내부 에너지 분배를 보여주는 그래프이다.
도 18은 폴 충격 테스트에 따른 측면 도어 및 차체의 내부 에너지 분배를 보여주는 도면이다.
도 19는 보가 분리된 상태에서 유럽 신차 평가 제도(Euro NCAP)에 따른 측면 충돌 하중 하에서 충격이 50 밀리세컨드(ms)의 시간 동안 가해진 후에 교차되는 실질적으로 단방향의 보들을 포함하는 두 개의 쉘 디자인을 보여주는 정면도이다.
위에서 설명한 것처럼, 구조적인 짜임새와 내구성 및 차량의 안전성 사이의 절충 없이, 자동차의 전체 중량을 감소하는 것이 바람직하다. 따라서 감소된 중량과, 감소된 비용 소모가 가능한, 측면 도어들과 같은, 자동차의 구조적인 부품들에 대한 요구가 있고, 이러한 상태에서 자동차 측면 충격 안전 기준에 요구되는 필수적인 기계적 특성들을 유지할 필요가 있다.
자동차의 내부에 플라스틱 부품들을 설치하는 것은 구조적인 짜임새에 영향을 주지 않는 영역에서 가능하다. 플라스틱 재료들을 대신하여 스틸과 같은 금속 재료를 사용하는 것은 부품의 하중을 효율적으로 줄일 수 있지만, 부품의 기계적 특성들, 내구성 및 내충돌성에 직접적인 영향을 주게 되어 재료의 강성이 감소하게 되는 결과를 초래한다.
본 발명은 복합 구조물(예를 들어, 두 개의 쉘 복합 구조물)을 포함하는 자동차용 측면 도어에 관한 것이다. 상기 복합 구조물은 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 포함하는 플라스틱 내부 쉘 및 플라스틱 외부 쉘을 포함한다. 상기 실질적으로 단방향의 스트립이라는 용어의 의미는 50 중량비 이상의 섬유(즉, 상기 스트립 내의 섬유들의 총 중량을 기준으로)가 상기 스트립의 주축에 대해 +45°내지 -45°각도로 향하도록 형성되는 것을 의미하고, 상기 주축은 장축을 의미하는 것이다. 특히, 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 정해진 위치에 배치하는 것(플라스틱 내부 쉘 및/또는 플라스틱 외부 쉘 내의 제한된 위치에 배치하는 것)은 두 개의 쉘 복합 구조물과 측면 도어 구조물에 구조적인 짜임새를 제공할 수 있다. 금속 지지 보들의 사용 없이도, 바람직한 구조적인 짜임새를 갖출 수 있다. 일반적으로, 상기 지지 보는 전방으로부터 후방으로 쉘을 가로지르도록 연장될 수 있고, 충격이 이루어지는 동안 충격 하중의 일부가 차체로 전달되게 할 수 있다. 예를 들어, 내부 및 외부 플라스틱 측면 도어 쉘들을 가지는, 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 상기 도어를 향해 연장되고, 전방 창문 개구에 인접하게 연장되며, 상기 쉘을 가로지르도록 배치되고, 상기 도어의 후방으로 연장될 수 있다. 선택적으로, 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 상기 쉘의 전방 내에서 창문에 인접하게 연장될 수 있고, 상기 쉘의 후방에서 상기 쉘을 가로지르도록 하방으로 경사지게 연장될 수 있다. 실질적으로 단방향의 섬유 스트립이 상기 쉘을 가로지름에 따라, 유럽 신차 평가 제도(EuroNCAP)에 따른 측면 충격 테스트(Euro NCAP에 따른 측면 충격 테스트 규약 버전 5.2(2011년 11월)에 따라 행해짐)에서 4점을 초과하는 점수를 받을 수 있다. 바람직하게, 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 창문 프레임에 대한 구조적인 짜임새를 제공하기 위해 창문 프레임을 둘러싸도록 배치된다.
실질적으로 단방향의 섬유 스트립들을 가지는 복합체 도어 구조물은 금속 지지 구조물로 구성되지 않는다. 다시 말하면, 상기 측면 도어를 형성하는 금속 부품은 창문을 개방 및 폐쇄하기 위한 기어들, 도어 핸들, 상기 차체에 상기 도어를 부착하기 위한 힌지 또는 비구조적 금속 부품들일 수 있다.
비록 유럽 신차 평가 제도(EuroNCAP) 기준과 측면 충격 기준을 충족하기 위한 필수적인 구조적 짜임새는 스틸과 같은 금속 도어가 일부 이상을 차지하는 것을 요구하지만, 비금속 해결책이 본 발명에 의해 개발된 것이다. 본 발명은 도어 내의 기준 금속 지지 부품들을 플라스틱 복합 구조물로 대체하는 것에 의해 자동차 측면 도어의 중량을 줄일 수 있음과 동시에, 테스트 기준을 충족시킬 수 있는 것이다. 복합 구조물의 강성은 스틸 도어와 비교하여 볼 때 상기 도어의 구조적 짜임새와 내구성을 유지하면서도 스틸 도어의 강성과 유사하게 구성된다. 상기 자동차 측면 도어들은 충격 하중과 기계적 요구들에 대한 자동차 안전 기준을 충족시킬 수 있다. 나아가, 새로운 통합 플라스틱 디자인과 관련되는 비용은 자동차와 측면 도어 각각에 대한 전체적인 제조 비용으로서 기존에 비해 저 비용으로 제조 또는 디자인되는 것이 적용될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 자동차용 측면 도어는 플라스틱 내부 쉘 및 플라스틱 외부 쉘을 포함하는 복합 구조물을 포함한다. 상기 두 개의 쉘 복합체 중 플라스틱 내부 쉘 및 플라스틱 외부 쉘은 섬유 보강 폴리머 재료와 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 포함한다. 상기 섬유 보강 폴리머 재료는 상기 플라스틱 내부 쉘과 상기 플라스틱 외부 쉘의 구조물에 대해 전체적으로 배치되는 반면에, 상기 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘 내의 계획된 장소에 배치된다. 상기 실질적으로 단방향의 섬유 스트립으로 보강될 수 있는 상기 플라스틱 내부 쉘 내의 부품들의 예로는 내부 쉘 지지 보, 창문 프레임, 내부 쉘 본체부 전체(또는 선택적으로 일부), 이러한 장소들에 대한 하나 이상의 조합체일 수 있다. 실질적으로 단방향의 섬유 스트립으로 보강될 수 있는 플라스틱 외부 쉘 내의 부품들의 예로는 외부 쉘 지지 보, 창문 프레임, 상기 외부 쉘 본체부 전체(또는 선택적으로 일부), 이러한 장소들에 대한 하나 이상의 조합체일 수 있다. 선택적으로, 상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘은 금속 지지 부품으로 형성되지 않을 수 있다. 선택적으로, 부속품들(예를 들어, 도어 핸들, 잠금장치(또는 키를 수용하도록 형성되는 잠금장치의 일부), 배선장치, 창문 매커니즘, 가이드 레일 부품들, 및/또는 스피커)은 금속을 포함할 수 있다.
상기 플라스틱 내부 쉘은 내부 쉘 지지 보를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 외부 플라스틱 쉘은 두 개 이상의 비교차 외부 쉘 지지 보를 포함할 수 있다. 상기 내부 쉘 지지 보와 상기 외부 쉘 지지 보는 각각 실질적으로 단방향의 섬유 스트립, 예를 들어, 섬유 보강 폴리머 재료로 오버몰딩(overmolding) 된 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 포함할 수 있다.
상기 섬유 보강 폴리머 재료는 다양한 폴리머 재료들, 예를 들어, 열가소성 폴리머, 열경화성 폴리머 및 위의 폴리머의 조합물질과 같은 재료들을 포함할 수 있다. 상기 폴리머 재료들은 열가소성 폴리머, 탄성 중합체가 혼합된 열가소성 폴리머 및/또는 열경화성 폴리머를 포함할 수 있다. 열가소성 재료들은 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 아크릴로나이트릴-뷰타디엔-스티렌(ABS), 폴리카보네이트, 폴리카보네이트/PBT 혼합물, 폴리카보네이트/ABS 혼합물, 코폴리카보네이트-폴리에스테르, 아크릴-스티렌-아크릴로니트릴(ASA), 아크릴로니트릴-(에틸렌-폴리프로필렌 디아민 변형물질)-스티렌(AES), 페닐렌 에테르 수지, 폴리페닐렌 에테르/폴리아미드의 혼합물, 폴리아미드, 페닐렌 황화물 수지, 폴리염화비닐 PVC, 내충격성 폴리스틸렌(HIPS), 저/고 밀도 폴리에틸렌(L/HDPE), 폴리프로필렌(PP), 열가소성 올레핀(TPO) 및 위에서 설명한 재료들 중 하나 이상을 포함하는 조합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 플라스틱 부품은 사빅 이노베이티브 플라스틱스 아이피 ㅂ비.브이.(BIC Innovative Plastics IP B.V.) 사로부터 상업적으로 이용 가능한, 제노이 사의 수지를 포함할 수 있다. 발포재(예를 들어, 팽창된 폴리프로필렌(EPP))와 같은 재료들은 상기 구조물에 추가되어, 예를 들어, 승객 보호 및/또는 추가적인 도어의 구조적 짜임새를 제공하도록 고려될 수 있다.
상기 폴리머에 더하여, 섬유 보강 폴리머 재료는 보강 섬유를 포함한다. 위에서 설명한 폴리머 재료들 중에서 사용될 수 있는 상기 보강 섬유 재료들은 유리(변형된 유리 포함), 탄소(변형된 탄소 포함), 자연재(변형된 자연재 포함), 아라미드, 현무암, 중합체 등과 같은 섬유들 및 위에서 설명한 섬유의 종류, 구체적으로, 유리, 탄소, 아라미드, 및/또는 현무암 중 하나 이상을 포함하는 조합물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 있어서, 보강 섬유는 E-유리, S-유리, AR-유리, T-유리, D-유리, R-유리와 같은 유리 섬유 및 위에서 설명한 재료 중 하나 이상을 포함하는 혼합물질일 수 있다.
일반적으로, 본 발명에 따른 섬유들은 장 섬유, 예를 들어, 10 이상의 형상비(길이/직경)를 가지는 섬유, 구체적으로, 50 이상의 형상비, 더 구체적으로 50 내지 500의 형상비, 보다 더 구체적으로 80 내지 400의 형상비를 가지는 섬유이다. 예를 들어, 상기 장 섬유의 직경은 5 내지 35 마이크로미터(㎛), 구체적으로 10 내지 20㎛의 크기를 가질 수 있다. 상기 섬유들은 예를 들어, 0.4밀리미터(mm) 이상의 길이, 구체적으로, 1mm 이상, 더 구체적으로, 2mm 이상의 길이를 가질 수 있다.
예시적인 섬유 보강 폴리머 재료는 SABIC Innovative Plastics IP B.V. 사로부터 상업적으로 이용 가능한 폴리프로필렌 수지로 채워진 장 유리 섬유인 스타맥스 사의 수지이다. 상기 플라스틱 부품은 위에서 설명한 폴리머 재료들 중 하나 이상의 재료 및/또는 보강물, 예를 들어, 열경화성 재료를 가지는 혼합물질을 포함하는 혼합물질로부터 제조될 수 있다.
선택적으로, 상기 섬유들은 풀 재료로 코팅될 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 유리 섬유들은 풀 재료로 코팅되지 않는다. 사용된 풀 재료의 양은 연속 가닥 내에 필라멘트 실을 묶기에 충분할 정도이면 된다. 섬유들이 풀 재료로 코팅될 때, 섬유들의 하중과 크기를 고려하여, 약 0.1 중량비에서 약 5 중량비의 풀 재료의 양을 가지는 것이 바람직하다.
섬유 보강 폴리머 재료 내의 폴리머의 양은 사용된 보강 섬유의 양 및/또는 유형에 따라 달라지고, 및/또는 섬유 보강 폴리머 재료 내의 다른 구성요소의 양 및 존재에 따라 달라진다. 예를 들어, 상기 폴리머는 예를 들어, 유리 섬유 보강 폴리프로필렌에 대한 섬유 보강 폴리머 재료의 총 중량에 대해 40 내지 80 중량비, 구체적으로 50 내지 75 중량비, 더욱 구체적으로 60 내지 70 중량비의 양이 존재할 수 있다.
섬유 보강 폴리머 재료가 사용된 보강 섬유의 양은 사용된 폴리머 및/또는 다른 첨가물 또는 충전제의 존재를 포함하는 하나 이상의 요소들에 따라 달라지지만, 이러한 요소들이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 보강 섬유의 양은 예를 들어, 유리 섬유 보강 폴리프로필렌에 대한 섬유 보강 폴리머 재료의 총 중량에 기초하여 볼 때, 20 내지 60 중량비, 구체적으로 25 내지 50 중량비, 더욱 구체적으로 30 내지 45 중량비를 구성할 수 있다.
위에서 설명한 것처럼, 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 주축에 대해 +45°내지 -45°각도를 향하도록 형성되는 대다수의 섬유들을 가진다. 바람직하게, 60 중량비 이상의 섬유, 구체적으로 70 중량비 이상, 더 구체적으로 80 중량비 이상, 더욱 구체적으로 90 중량비 이상의 섬유들은(스트립 내의 섬유들의 총 중량에 기초하여 볼 때), 주축에 대해 +45°내지 -45°각도를 향하도록 형성된다. 예를 들어, 섬유들의 절반 정도(예를 들어, 40 내지 60 중량비, 구체적으로 45 내지 55 중량비, 더욱 구체적으로 약 50 중량비)는 주축에 대해 (+)α방향을 향하게 되고, 이에 비해 다른 절반의 섬유(예를 들어 40 내지 60 중량비, 구체적으로 45 내지 55 중량비, 더 구체적으로 약 50 중량비)들은 주축에 대해 (-)α방향을 향하게 되며, 상기 α는 상기 주축에 대해(예를 들어 주축을 따라) 1°내지 45°의 각도를 의미한다.
상기 섬유들은 상기 스트립 또는 불연속적인 장 섬유들을 따라 길이 방향으로 연속적으로 형성될 수 있다. 장 섬유들은 구조적 짜임새에 있어서 연속 섬유와 거의 동일한 효과를 가지는 섬유이다. 구체적으로, 장 섬유들은 10밀리미터(mm) 이상의 길이를 가진다. 상기 섬유 스트립 재료는 직물, 봉합된 복수의 축을 가지는 직물들, 및 상기 주 스트립 방향으로 연장(즉, 상기 주축에 대해 +45°내지 -45°각도를 향하도록 형성)되는 대다수의 섬유들을 가지는 다른 재료들을 포함할 수 있다. 상기 섬유 스트립 재료는 Euro NCAP에 따른 측면 충격 테스트 규약 버전 5.2(2011년 11월)에 따라 행해진 측면 충격 테스트를 충족하면서 구조적인 짜임새를 가질 수 있도록 한다. Euro NCAP에 따른 측면 충격 테스트 규약 버전 5.2(2011년 11월)를 충족하는 본 발명에 따른 (섬유 스트립을 가지는) 측면 도어는, Euro NCAP에 따른 측면 충격 테스트 규약 버전 5.2(2011년 11월)를 충족하는 것과 함께, 동일한 크기의 차량에 있어서 스틸로 구성된 측면 도어의 최소 중량 미만의 중량을 가질 수 있다.
이러한 섬유 스트립 재료는 폴리머 매트릭스에 박혀있는 섬유들(연속 섬유들 및/또는 장 섬유들)로부터 형성된다. 섬유 재료들은 보강 섬유들에 대한 위에서 설명한 재료들을 포함하지만, 상기 폴리머 매트릭스는 섬유 보강 폴리머 재료용 폴리머 재료와 관련되는 위에서 설명한 재료의 일부를 포함할 수 있다. 실질적으로 단방향의 섬유 스트립 내의 섬유 부피 비율은 실질적으로 단방향의 섬유 스트립의 총 부피에 대해 10 내지 85％, 구체적으로 30 내지 70％, 더 구체적으로, 50 내지 60％를 차지할 수 있다.
실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 예를 들어, 폴리머를 가지는 섬유 조방사들을 압착함으로써, 녹여진 폴리머를 통과하는 연속 섬유의 조방사들을 끌어당기는 것에 의해, 준비될 수 있다. 이에 대한 결과로서 섬유들이 서로 정렬되는 연속 섬유 복합물질이 된다. 상기 복합물질은 시트 내에 형성된다. 이러한 재료를 제공하기 위한 다른 제조 방법들은 연속 섬유 및/또는 장 섬유들의 압출 등의 방식을 통해, 제공될 수 있다.
실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 단일의 블록과 같은, 다양한 형태로 제공될 수 있다. 다른 예로서, 상기 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 여러 테이프들이 적층되어 있는 층의 형태일 수 있고, 상기 스트립은 이러한 층들 각각 내에서 섬유의 대다수는 주축에 대해 +45°내지 -45°각도로 연장되어 배치되도록 테이프를 적층하는 것에 의해 형성된다. 따라서, 실질적으로 단방향의 스트립 재료의 형성은 상기 스트립의 주축에 대해 평행한 방향을 따라 고 강도와 고 강성을 가질 수 있다. 상기 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 몰딩시 바람직한 크기 및/또는 형상으로 절개될 수 있는 시트의 형태로 제공될 수 있다. 상기 스트립의 두께는 측면 도어, 이용 가능한 공간 및 요구되는 구조적 짜임새에 기초하여 결정된다. 일반적으로, 스트립의 두께는 10mm 이하, 구체적으로 0.5 내지 8mm 사이, 더 구체적으로 1 내지 5mm 사이의 값을 가질 수 있다.
필수적으로, 두 개의 쉘 복합 구조물은 실질적으로 단방향의 섬유 스트립들이 보강된 제한된 영역들을 가지는 플라스틱 구조물이다. 상기 측면 도어 구조물 내에서 두 개의 쉘 복합체의 집합은 상기 측면 도어에 구조적 짜임새 및 유로 NCAP(Euro NCAP)와 같은, 자동차 산업에서 이용되는 측면 충격 안전 기준을 충족하기 위해 필요한 내구성을 제공한다. 상기 유럽 신차 평가 제도(Euro NCAP)는 자동차의 충격 테스트용 상대적인 비율을 제공하도록 개발된 유럽 기준이다. 이러한 기준은 상기 차량의 측면에 대한 측면 충격 및 폴 충격 평가에 관한 것이다.
본 발명에 따른 두 개의 쉘 복합 구조물을 포함하는 측면 도어는 유럽 NCAP에 따른 측면 충격 테스트 규약 버전 5.2(2011년 11월)과, 유럽 NCAP에 따른 평가 규약 - 성인 승객 보호 버전 5.4(2011년 11월)에서 4점 이상의 점수, 구체적으로 6점 이상, 더욱 구체적으로 8점 이상(최고 점수)을 받은 것이다.
추가로, 다른 예로서, 상기 측면 도어는 유럽 NCAP에 따른 폴 충격 테스트 규약 버전 5.2(2011년 11월)과, 유럽 NCAP에 따른 평가 규약 - 성인 승객 보호 버전 5.4(2011년 11월)에서 4점 이상, 구체적으로 6점 이상, 더 구체적으로 8점 이상(최고 점수)을 받은 것이다.
본 발명에 따른 구성요소들, 제조과정들, 구조물들의 내용은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 첨부된 도면들은 본 발명을 설명하는 데에 있어서 편리성과 용이성을 기초로 개략적으로 도시한 것이고, 이러한 장치들 또는 구성요소들의 크기와 치수를 제한하는 것은 아니고, 본 발명의 실시 예들이 본 발명의 권리범위를 제한하는 것도 아님을 밝혀둔다. 비록 특정 용어들은 후술하는 설명에서 발명을 명확하게 표현하기 위해 사용되었지만, 이러한 용어들이 도면에 도시된 특정 실시 예들의 특정 구조에서만 적용되는 것을 뿐이고, 본 발명의 권리범위를 제한하는 것은 아니다. 이하의 도면과 설명에 있어서, 함수와 같은 구성요소들은 분수 등의 방법을 통해 설명될 것임을 밝혀둔다.
도 1은 예시적인 자동차 측면 도어의 주요 구성요소들의 조립체를 도시하고 있다. 도 1을 참조하면, 측면 도어(10)는 플라스틱 내부 쉘(12), 플라스틱 외부 쉘(50), 선택적으로 충격 튜브(들)(60) 및 도어 외피(40)를 포함한다. 도 1을 참조하여 이러한 용어들에 대해 설명하면, 상기 플라스틱 내부 쉘에서 사용되는 "내부"라는 용어는 차의 내부를 사시도의 형태로 도시할 때 상기 두 개의 쉘 복합 구조물의 최내측 부분을 의미한다. 유사하게 상기 플라스틱 외부 쉘에서 사용되는 "외부"라는 용어는 차의 내부를 사시도의 형태로 도시할 때 상기 두 개의 쉘 복합 구조물의 최외측 부분을 의미한다.
다시 도 1을 참조하면, 도 1에서는 두 개의 쉘 복합체를 포함하는 자동차의 측면 도어의 조립체에 대한 일 실시 예가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 것처럼, 상기 플라스틱 내부 쉘(12)은 본체부(14) 및 상기 내부 쉘(12)의 본체부(14)를 가로지르도록 배치되는 지지 보(24)를 구비한다. 상기 플라스틱 내부 쉘(12)은 세 개의 주 측부들 상에 배치되는 리빙(ribbing)(26)을 포함한다. 상기 리빙(26)은 상기 내부 쉘(12)의 주변에 인접하게, 상기 본체부(16)의 후방으로 연장(선택적으로 후방을 따라)되게, 상기 본체부(20)의 하부를 가로지르도록, 상기 창문 프레임에서 상기 본체부(18)의 전방 위에 배치된다. 상기 리빙(26)은 차의 몸체부를 향하여 상기 외피(40)로부터 하중을 전달할 수 있고, 충격이 발생하는 동안 관통이 이루어지는 현상을 줄일 수 있을 정도의 강성을 추가할 수 있다. 측면 충격 충돌이 이루어지는 동안, 상기 리빙(26)은 상기 외피 하부 가장자리(또는 측면 가장자리들)이 차의 내부에 배치되는 것을 차단하는 것에 의해, 상기 리빙(26)이 차체(도시되지 않음)에 충격 하중을 전달하도록 작용한다. 상기 리빙(26)은 다양한 형상 및 크기를 가질 수 있고, 바람직한 구조적 짜임새를 제공하도록 형성된다. 일반적으로, 상기 하방(20)을 가로지르는 상기 후방(16)으로부터(예를 들어, 상기 하방의 50% 이상, 구체적으로 상기 하방의 75% 이상), 상기 리빙은 상기 하방의 50% 내에 배치될 수 있고, 구체적으로 상기 내부 쉘(12)의 하방의 25% 내에 배치될 수 있다. 상기 전방(18)을 따라, 상기 리빙은 상기 하방(20)으로부터 하부 창문 프레임부(36)까지 상기 전방 상에 연장될 수 있다. 상기 리빙의 구성요소는 가압된 금속 부품들을 포함하지 않는다.
상기 하부 리빙(상기 후방(16)과 하방(20)에 접하는 부분)과 상부 리빙(상기 전방(18)과 하부 창문 프레임부(36)에 접하는 부분) 사이에서, 상기 내부 쉘(12)을 가로지르도록 연장되는 것은 지지 보(24)일 수 있다.
도 1에 도시된 플라스틱 외부 쉘(50)은 외부 쉘 상부 지지 보(56) 및 외부 쉘 하부 지지 보(58)를 포함한다. 상기 외부 쉘 지지 보(56, 58)들은, 도면에 도시된 것처럼, 비평행하고, 비교차하며, 전방에서 후방으로 상기 외부 쉘(50)의 폭을 가로지르도록 연장된다. 도 1은 비평행한 형상을 가지는 외부 쉘 상부 지지 보(56) 및 외부 쉘 하부 지지 보(58)를 도시하고 있지만, 상기 보들은 서로 평행하게 배치될 수도 있다.
상기 도어 외피(40)(예를 들어, 조립시 시각적으로 보이는 도어의 외부를 커버)는 두 개의 쉘 복합체 중 외부 쉘(50)에 인접하게 배치되고, 각각의 측면 도어 부품들의 조립시 상기 외부 쉘에 부착된다. 상기 외부 쉘이 상기 도어 외피에 부착되는 방법은 접착, 기계적인 결합, 용접, 구성요소들 중 어느 하나의 변형(예를 들어, 부착 구역으로서 사용될 수 있는 중첩 영역을 형성하도록 부품의 가장자리를 묶는 방식), 또는 위에서 설명한 방법들 중 하나 이상으로 구성되는 복합방식을 포함하는 다양한 방법들을 통해 달성될 수 있다.
도 2는 두 개의 쉘 부품 구조물 중 플라스틱 내부 쉘(12)의 일 예를 보여주는 도면으로서, 상기 내부 쉘은 도면에 도시된 것처럼 폭(W)과 높이(H)를 가지도록 형성된다. 상기 플라스틱 내부 쉘(12)은 내부 쉘 본체부(14) 및 내부 쉘 창문 프레임부(28)를 포함한다. 상기 플라스틱 내부 쉘의 상기 내부 쉘 창문 프레임부(28) 및 상기 내부 쉘 본체부(14) 각각은 섬유 보강 폴리머 재료 및 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 포함할 수 있다.
도 2는 상기 플라스틱 내부 쉘(12) 내에서 실질적으로 단방향의 섬유 스트립 "UD"의 위치를 도시하고 있다. 도 2를 참조하면, 상기 실질적으로 단방향의 섬유 스트립(UD)은 내부 쉘 창문 프레임부(28)를 둘러싸고, 상기 하부 창문 프레임부(36), 상기 상부 창문 프레임부(30), 상기 전방 창문 프레임부(34) 및/또는 상기 후방 창문 프레임부(30)를 따라 배치될 수 있다. 상기 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 상기 내부 쉘 본체부(14) 내에 배치될 수 있고, 예를 들어 하부(20) 방향의 상기 창문 프레임부로부터, 상기 본체부의 후방을 따라 연장되며 및/또는 상기 본체부의 전방을 따라 연장될 수 있다. 도어 쉘의 하부를 향하는 창문 프레임으로부터 상대적으로 직선으로 연속하는 실질적으로 단방향의 섬유 스트립(UD)은 선택적으로 창문 프레임 내에서 최대 강성을 가지도록 사용될 수 있다.
바람직한 충격 특성을 획득하고, 유럽 NCAP에 따른 측면 충격 기준을 충족하기 위하여, 추가적인 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 하중이 측면 충격이 발생하는 동안 차체로 전달되는 방식으로 전방(16)과 후방(18) 사이에서, 상기 본체부(14)를 가로지르도록 연장될 수 있다. 본체의 중앙에 배치되는 추가 UD 스트립들은 충돌시, 예를 들어 도어가 구부러질 때, 상기 내부 쉘의 균열을 차단할 수 있는 장점을 가진다. 상기 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 측면 도어의 열 팽창이 고온(예를 들어 60℃ 이상) 또는 저온(예를 들어 -30℃ 이하)의 상태에서 제어되도록 배열될 수 있고, 이러한 상태에서 도어의 형상은 차의 나머지 부분과 결합한 상태를 유지할 수 있다. 다시 말하면, 도어와 바디(본체부) 사이의 접하는 부분은 열 순환이 이루어지는 동안 바람직한 저항력을 유지할 수 있다. 이러한 이유로, 상기 도어와 바디 사이의 간격에 대한 저항력은 열 변화에 의해, 바람직하게 1mm 이하로 변화될 수 있다. 유사하게, 도어의 표면은 차의 인접 영역의 나머지 부분에 대한 실질적인 온도 상승이 이루어지게 한다. 게다가, 내부 쉘 지지 보(24)는 도시된 것처럼 실질적으로 단방향의 섬유 스트립(UD)으로부터 형성된다.
도 3을 참조하면, 도 3은 두 개의 쉘 복합 구조물 중 플라스틱 외부 쉘(50)의 일 예로서, 상기 플라스틱 외부 쉘(50)은 폭(w)과 높이(h)를 가지는 모습을 도시하고 있다. 상기 외부 쉘(50)은 후방 본체부(54)와 전방 본체부(55)를 구비하는 외부 쉘 본체부(52)를 포함한다. 상기 외부 쉘은 외부 쉘 창문 프레임부(62)를 포함한다. 상기 외부 쉘 창문 프레임부(62)와 상기 외부 쉘 본체부(52) 각각은 섬유 보강 폴리머 재료 및 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 포함할 수 있다. 상기 외부 쉘 하부 지지 보(58)는 실질적으로 단방향의 섬유 스트립으로만 구성될 수 있지만, 실질적으로 단방향의 섬유 스트립에 섬유 보강 폴리머 재료를 혼합한 재료는 예를 들어, 보의 단면 형상을 유지하고, 충격이 발생하는 동안 이러한 형상이 변형되는 것을 차단하는 것에 의해, 성능을 더욱 좋은 방향으로 안내할 수 있다. 이러한 섬유 보강 폴리머 재료로부터 리브들을 추가하는 것은 보(56, 58) 상에서 달성될 수 있다. 추가로, 폴리머 재료는 충돌 충격의 결과로서, UD-스트립 부품들로 하중을 전달하게 하고, 이러한 하중들은 도어 구조물의 나머지 부분으로 전달된다. 예를 들어, 도 7에 도시된 것처럼 보에 UD-스트립들을 연결하는 웨브들은 폴리머 재료로 형성될 수 있다.
도 3은 플라스틱 외부 쉘(50) 내에서 실질적으로 단방향의 섬유 스트립(UD)의 위치를 도시하고 있다. 도 3에 도시된 것처럼, 실질적으로 단방향의 섬유 스트립(UD)은 하부 창문 프레임부(70), 상부 창문 프레임부(64), 전방 창문 프레임부(68), 및/또는 후방 창문 프레임부(66)를 따라 외부 창문 프레임부에 배치될 수 있다. 다시 말하면, 실질적으로 단방향의 섬유 스트립(UD)은 전체적인 창문 프레임부(62)를 둘러싸도록 선택적으로 연장될 수 있다. 후방 창문 프레임부(62) 내에 배치되는 실질적으로 단방향의 섬유 스트립(UD)은 후방 외부 쉘 본체부(54)의 상부 영역 내에서 상기 외부 쉘의 높이(h)를 따라 연장될 수 있다. 이와 유사하게, 전방 창문 프레임부(62) 내에 배치되는 실질적으로 단방향의 섬유 스트립(UD)은 전방 외부 쉘 본체부(55)의 상부 영역 내에서 상기 외부 쉘의 높이(h)를 따라 연장될 수 있다.
하측 위치에서 창문 유리에 의해 제한적으로 제공되고 외피와 내부 사이에서 이용 가능한 공간에 결합하는 보들은 상기 외부 쉘 내에 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 보들은 충격에 의해 발생하는 반동력을 처리할 수 있도록 비어있는 바디 내의 영역들(예를 들어, 돌발 고정 없이도 충격 하중을 수용할 수 있는 구조적인 짜임새를 가지는 영역들)을 향하여 상기 쉘의 폭을 가로지르도록 연장되는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 돌발 고장은 10%를 초과하는 강성의 강소를 의미한다. 구체적으로 돌발 고장은 20%를 초과하는 강성의 감소, 더 구체적으로 50%를 초과하는 강성의 감소, 더욱 구체적으로 100%의 강성의 감소를 의미한다. 예를 들어, 외부 쉘 지지 보(56, 58)들이 존재할 수 있다. 상기 외부 쉘 지지 보(56, 58)들은 상기 외부 쉘 지지 보(56, 58)들의 길이를 따라 배치되는 실질적으로 단방향의 섬유 스트립(UD)을 포함한다.
플라스틱 외부 쉘의 다양한 부분들은 오버몰딩 과정(예를 들어, 단일의 오버몰딩 과정)을 사용하여 형성될 수 있다. 따라서, 도 3에 도시된 외부 쉘은 상부 및 하부 지지 보(56, 58)들이 직접 내부 쉘 구조물의 부품으로서 성형되는 완성된 플라스틱 구조물이다.
본 발명은 유동 성형 과정을 사용하여 두 개의 쉘 복합 구조물을 마련하도록 제공되는 제조방법에 관한 것이다. 특히, 유동 성형 과정들은 두 개의 도어 복합체의 플라스틱 내부 쉘 및 플라스틱 외부 쉘을 형성하도록 사용된다. 예를 들어, 두 개의 쉘 복합 구조물을 마련하는 방법은 플라스틱 내부 쉘을 형성하기 위하여 몰드 내에서 실질적으로 단방향의 섬유 스트립 상에 섬유 보강 폴리머를 유동 성형하는 단계와, 플라스틱 외부 쉘을 형성하기 위해서 몰드 내에서 실질적으로 단방향의 섬유 스트립 상에 섬유 보강 폴리머를 유동 성형하는 단계와, 두 개의 쉘 복합 구조물을 형성하기 위해 플라스틱 내부 쉘과 플라스틱 외부 쉘을 결합하는 단계를 포함한다.
복합 구조물의 내부 및 외부 쉘을 마련하기 위한 오버몰딩 과정의 사용은, 창문 프레임 내에서 시각적으로 보이는 부품들의 결합을 가능하게 한다. 예를 들어, 색상, 충전재, 또는 위에서 설명한 것 중 하나 이상을 구비하는 혼합물질과 같은 선택적인 재료들은, 섬유 보강 폴리머 혼합체 내에 직접 결합된다. 이러한 요소들은 부품 표면의 선택적인 구조물이 합쳐질 때, 예를 들어, 가죽 외관을 가지는 부품이 합쳐질 때, 시각적으로 보일 수 있는 부품들을 제공할 수 있다. 결과적으로, 창문 프레임의 페인팅 또는 부식 처리와 같은 추가 과정들은 더 이상 필수 과정이 아닐 것이다.
실질적으로 단방향의 스트립 재료는 바람직한 크기와 형상을 가지는 분절체들로 절개되고 상기 분절체들은 몰드 내에 계획된 위치에 배치된다. 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 몰드 내에 스트립 재료의 분절체들을 배치하기 이전에 미리 형성될 필요가 없다. 몰드 내에 배치한 이후에, 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 섬유 보강 폴리머 재료(예를 들어, 유동 성형 과정을 통해)로 오버몰딩 된다. 사용될 수 있는 유동 성형 과정은 사출 성형, 압축 성형 또는 사출 성형과 압축 성형의 혼합 방식을 포함한다.
상기 플라스틱 내부 쉘(12)에 대한 몰드는 내부 쉘의 본체부(14)를 가로지르는 내부 쉘 지지 보(24)의 직접적인 설치를 위한 영역을 포함할 수 있다. 선택적으로, 내부 쉘 지지 보(24)는 생략될 수 있거나, 상기 외부 쉘 내의 지지 보들과 같은, 두 개의 쉘 복합 구조물에 존재하는 다른 구조적인 부품들과 결합할 수 있고, 이러한 상태에서도 상기 측면 도어는 충격 및 강성 하중을 견뎌낼 수 있다. 이러한 몰드는 내부 쉘의 세 개의 이상의 주 측부들을 따라 리빙(26)을 형성하기 위한 영역들을 더 포함할 수 있다. 도 1에는 내부 쉘 본체부(14) 내에서 리빙(26)의 예시적인 위치가 도시되어 있다. 따라서, 전체적인 플라스틱 내부 쉘(12)은 선택적으로 단일의 오버몰딩 과정을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 플라스틱 내부 쉘(12)은 지지 보(24)와 리빙(26)이 내부 쉘 구조물의 부품으로서 직접 성형되는 완성된 플라스틱 구조물일 수 있다.
이와 유사하게, 플라스틱 외부 쉘(50)용 몰드는 외부 쉘의 폭을 가로지르는 외부 쉘 상부 지지 보(56)와 외부 쉘 하부 지지 보(58)의 직접적인 설치를 위한 영역들을 포함한다. 따라서, 도 3에 도시된 외부 쉘은 상부 및 하부 지지 보(56, 58)들이 내부 쉘 구조물의 부품으로서 직접 성형되는 완성된 플라스틱 구조물일 수 있다. 전체 플라스틱 외부 쉘(12)은 선택적으로 단일의 오버몰딩 과정을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 플라스틱 외부 쉘(50)은 지지 보(56, 24)들이 플라스틱 외부 쉘 구조물의 부품으로서 직접 성형되는 완성된 플라스틱 구조물일 수 있다.
위에서 설명한 제조방법은 서로 분리 제조되는 스틸이 도어 구조물에 용접 또는 접착의 방식으로 부착되어 보들을 형성하는 종래 기술과 차이가 있다.
상기 내부 및 외부 쉘 지지 보들은 지지 보 구조물의 길이 방향을 따라 배치되는 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 포함한다. 도 7은 내부 쉘 또는 외부 쉘 지지 보 내에 실질적으로 단방향의 섬유 스트립의 배치를 위한 예시적인 장소들을 도시하고 있다. 상기 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 연속 섬유 보강체가 길이 방향, 즉, 보의 길이 방향, 주축 방향으로 연장되도록 상기 몰드 내에 배치된다.
도 4는 조립된 두 개의 쉘 복합 구조물(80)의 일 예를 도시하고 있다. 최종 복합 구조물을 형성하기 위해 플라스틱 외부 쉘에 플라스틱 내부 쉘을 부착하는 것은 접착제, 용접, 열 융착, 고정 수단(예를 들어, 스크류, 볼트), 위에서 설명한 방식 중 하나 이상으로 구성되는 혼합방식을 포함하는 다양한 기계장치들을 사용하여 달성될 수 있다. 다른 예로서, 더욱 진보된/더욱 확장된 방법들, 예를 들어 서로 결합된 부품들에 추가적인 오버몰딩을 수행하는 방법이 이하에서 설명될 것이다.
두 개의 쉘 복합 구조물(80)은 두 개의 쉘 복합 창문 프레임부(82) 및 두 개의 쉘 복합 본체부(84)를 구비한다. 내부 쉘 지지 보(24), 외부 쉘 상부 지지 보(56) 및 상부 쉘 하부 지지 보(58)의 상대적인 위치가 도 4에 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 지지 보(56 및/또는 58)들 내의 많은 리브들은 보의 말단에 비해 중앙에 더 많은 지지력을 제공하는 것에 의해, 상기 지지 보의 중앙을 향할수록 점점 증가된 개수로 형성된다.
상기 측면 도어는 추가적인 기능성 부품들을 더 포함할 수 있다. 기능성 부품들의 예로는 창문, 창문 가이드 레일들, 충격 튜브들(예를 들어, 창문 영역의 베이스(하부)를 가로지르도록 배치되고 정면 충돌이 이루어지는 동안 하중을 전달하도록 형성되는 보 또는 튜브), 도어 핸들, 도어 잠금장치, 힌지, 도어 래치, 스피커, 창문 제어기, 후드(예를 들어 기류, 빗물 등의 이동방향 전환용), 안테나, 기어들, 전기 설비(예를 들어, 컴퓨터 칩, 커넥터들, 전선장치 등), 도어 미러, 도어 미러 조정 노브들, 소프트 패드(예를 들어 차체 등의 충격 감소용), 소프트 재료 또는 폴리머, 통풍기들, 내피로부터 몰딩되는 사출물(예를 들어, 도어의 승객측의 표면 상의 직물, 직조된 영역 또는 이와 유사한 것) 또는 위에서 설명한 재료 중 하나 이상의 혼합재료를 포함한다.
비록 금속 지지 구조물들이 구조적인 짜임새를 더욱 좋게 하고 위에서 설명한 섬유 스트립들과 함께 사용될 수 있지만, 이러한 구조물들은 많은 중량을 추가해야 한다. 다만, 본 발명의 디자인에서 얻어지는 구조적인 짜임새의 수준 때문에, 측면 도어 구조물은 금속 보들 또는 금속 변형 부품들로 구성될 필요가 없고, 이러한 상태에서도 바람직한 측면 충격 테스트를 충족시킬 수 있다. 다시 말하면, 상기 복합 구조물은 금속 보들 및 금속 변형 부품들과 같은 금속 구조 지지 부품들로 구성되지 않는다. 선택적으로, 힌지, 도어 핸들, 잠금장치(또는 키를 수용하도록 형성된 잠금장치의 일부분), 전기 설비(전선, 창문 메카니즘 포함), 기어들, 안테나, 가이드 레일 부품들 및/또는 스피커들 외에는, 상기 도어 구조물이 금속으로 구성되지 않는다. 선택적으로, 힌지, 도어 핸들, 및 전기 설비를 제외하고는, 상기 도어 구조물이 기본적으로 금속으로 구성되지 않는다. 선택적으로, 장식품들(예를 들어, 도어 핸들, 잠금장치(또는 키를 수용하도록 형성된 잠금장치의 일부)), 전선, 창문 메카니즘, 가이드 레일 부품들 및/또는 스피커들은 금속을 포함할 수 있다.
복합 구조물 내의 두 개의 분리된 플라스틱 쉘의 조립체는 두 개의 쉘 복합체의 내부 쉘과 외부 쉘 사이에서 창문이 위치하도록 안내한다. 게다가, 창문 프레임이 두 개의 쉘 구조로 형성되기 때문에, 창문 유리 가이드 레일들은 몰딩 과정이 이루어지는 동안 상기 구조물 내에 직접 설치될 수 있다. 실질적으로 단방향의 섬유 스트립의 형상 및 배치 때문에, 상기 두 개의 쉘 복합 구조물은 내부 쉘과 외부 쉘 사이의 창문의 존재에도 불구하고, 구조적 짜임새와 내구성에 의해 적용된 충격 하중에 효율적으로 대처하도록 상기 측면 도어에 이러한 하중을 전달할 수 있다.
도 5는, 도어 외피(40)와 두 개의 쉘 복합 창문 프레임부(82)를 가지는 조립된 측면 도어의 일부를 도시하고 있다. 도 5a 및 도 5b는 각각 도 5의 A와 B 부분의 확대도로서, 두 개의 쉘 복합 창문 프레임(82)의 창문 밀폐장치 단면(90)을 개략적으로 도시하고 있다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 창문 밀폐장치 단면(90)은 창문(92), 차체(100), 창문 밀폐장치(94) 및 실질적으로 단방향의 섬유 스트립 재료(UD)의 상대적인 위치를 도시하고 있다. 도 5c는 창문 밀폐장치 단면 내에서 실질적으로 단방향의 섬유 스트립 재료(UD)의 위치를 보여주는 확대도이다. 지지 보들 내의 실질적으로 단방향의 섬유 스트립과, 프레임 부품들의 길이를 따르는 창문 프레임 내의 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은, 예를 들어, 상부 창문 프레임(상부 창문 프레임을 가로지르도록 대향됨)을 따라 연장되고, 하부 창문 프레임을 따라 연장되고, 전방 창문 프레임을 따라 연장되고, 및/또는 후방 창문 프레임을 따라 연장된다.
도 6은 종래의 측면 도어(114), 차체(100)의 일부분, 도어 잠금장치(112) 및 종래의 금속 힌지(110)(예를 들어, 스틸 힌지)를 도시하고 있다. 두 개 이상의 힌지가 사용될 수 있지만, 상기 힌지의 개수가 이에 제한되는 것은 아니다. 도 6에 도시된 종래의 금속 힌지(110)는 파손되지 않은 상태로 측면 도어 충격에 대해 유럽 NCAP에 따른 측면 충격 테스트 규약 버전 5.2(2011년 11월)과, 유럽 NCAP에 따른 평가 규약- 성인 승객 보호 버전 5.4(2011년 11월)에 따르는 유럽 NCAP의 충격 하중을 견뎌내도록 형성된다. 다만, 후속 충격에 의해, 상기 측면 도어(114)는 불가능하지 않다면, 개방되는 것이 어려울 수 있다.
도 6b는 실질적으로 단방향의 스트립(예를 들어, 도 1에 도시됨), 차체(BIW)(100)의 일부분, 도어 잠금장치(112), 및 힌지(116)를 포함하는 예시적인 플라스틱 측면 도어를 도시하고, 상기 도어 구조물에 부착되는 부품의 일부 이상은 플라스틱 또는 복합 재료로 제조되고, 힌지 핀 또는 축(도시되지 않음), 및 핀(도시되지 않음)을 둘러싸는 부싱만이 금속 재료로 제조될 수 있다. 상기 본체에 부착되는 힌지(116)의 부품은 일정한 건축 양식 또는 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 힌지(116)는 예를 들어, 상기 힌지와 상기 차체 사이에서 섬유 보강 폴리머 재료를 포함할 수 있다. 선택적으로, 상기 힌지는 섬유 보강 폴리머 재료로 형성된다. 섬유 보강 폴리머 재료는 상대적으로 연성인 플라스틱 재료이다. 상기 힌지의 위치 및/또는 상기 잠금장치의 위치의 영역은 바람직한 하중 하에서 파손되도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 상기 힌지(116) 및/또는 잠금장치(112)는 상기 도어들의 회복 불능의 변형, 예를 들어, 100mm 이상의 도어 관통을 야기하는 충격 하중이 발생하는 경우 파손되도록 설계될 수 있다. 본 명세서 있어서, "파손"은 상기 차체에 상기 도어를 연결하는 부분, 예를 들어, 힌지, 잠금장치에서 균열이 발생하는 것을 의미한다. 이러한 파손은 상기 도어 구조물의 부품인 힌지의 부품 내에서, 상기 차체에 부착되는 상기 힌지(116)와 상기 측면 도어 구조물 사이에서 발생하는 파손을 포함한다. 측면 충격에 따른 이러한 파손은 차체를 향하여 충격 하중을 더욱 효율적으로 전달하고, 캐빈 내로 도어 조립체가 침범하는 현상을 감소시킬 수 있다. 또한 충격 이후에 도어의 용이한 제거가 가능하고 승객이 더욱 용이하게 접근하는 것을 가능하게 한다.
예를 들어, 상기 차체에 파손 가능하게 연결됨에 따라, 바람직한 충격 하중이 발생하게 되면, 두 개의 쉘 복합 구조물 내의 지지 보들은 상기 차체에 더욱 효율적으로 충격 에너지를 흡수 및 전달하고, 파손 없이 휘어지는 것이 가능하게 하지만, 상기 연결장치(예를 들어, 힌지 및/또는 잠금장치)는 파손되게 한다.
이러한 강도와 강성의 혼합 조절은 내부 쉘 및 외부 쉘 내에 실질적으로 단방향의 섬유 스트립의 위치, 상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘 내의 지지 보들의 형상, 상기 차체에 보의 하중을 효율적으로 전달하는 상기 지지 보 단부들의 디자인, 및 상기 내부 쉘의 본체부 내의 리빙의 패턴에 따라 달라진다. 따라서, 상기 측면 도어의 두 개의 쉘 복합 디자인은, 측면 충격 테스트가 수행되는 동안 힌지들 또는 잠금장치를 파손하는 방식으로 충격 흡수 에너지를 발생시키는 것이다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 측면 도어는 유럽 NCAP에 따른 측면 충격 테스트 규약 버전 5.2(2011년 11월)에 따라 행해진 EuroNCAP 측면 충격 테스트에서 용이하게 개방될 수 있다. 모든 힌지들이 파손될 때, 크게 변형된 도어는 잠금장치가 더 이상 개방되지 않는 경우에도, 용이하게 제거될 수 있다.
선택적으로, 상기 측면 도어는 금속 변형 부품들로 구성되지 않는다.
도 7 내지 도 11은 두 개의 쉘 복합체의 내부 쉘 또는 외부 쉘에서 이용될 수 있는 지지 보들의 다양한 실시 예를 보여주는 사시도이다. 상기 지지 보(또는 지지 보들)의 단면은 단일의 형상 또는 모양에 제한되지 않는다. 상기 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 상기 지지 보의 깊이 내에서 최대 휨 강성을 가지도록 보 구조물 내에 배치된다. 또한 상기 지지 보들은 다양한 단면을 가진다. 상기 지지 보(또는 지지 보들)의 치수와 실질적으로 단방향의 섬유 스트립의 양과 상기 지지 보를 설치하는 데에 사용된 섬유 보강 폴리머 재료는 상기 지지 보가 유럽 NCAP 방식에 따라 행해진 측면 또는 폴 충격 안전 테스트가 수행되는 동안 구조적 짜임새에 손상이 가지 않도록 최적화될 수 있다. 이러한 도면들에 도시된 것처럼, 상기 지지 보는 두 개의 벽체 사이에 설치되는 리브들을 포함할 수 있다. 상기 지지 보는 두 개의 벽체들에 대해 사선(90도 방향이 아닌)을 향하도록 배치될 수 있지만, 및/또는 두 개의 벽체에 대해 수직한 방향을 향하도록 배치될 수도 있다. 선택적으로 후방 및/또는 전방 벽체들은 리브들을 가로지르는, 두 개의 벽체 사이를 연결하도록 연장된 상태로 존재할 수 있다.
본 발명은 두 개의 쉘 복합 구조물을 포함하는 자동차용 측면 도어를 제조하는 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 이러한 방법은 플라스틱 내부 쉘을 형성하기 위해 몰드 내에 수용된 실질적으로 단방향의 섬유 스트립 상에 섬유 보강 폴리머를 유동 성형하는 단계와, 플라스틱 외부 쉘을 형성하기 위해 몰드 내에 수용된 실질적으로 단방향의 섬유 스트립 상에 섬유 보강 폴리머를 유동 성형하는 단계와, 두 개의 쉘 복합 구조물을 형성하기 위해 플라스틱 내부 쉘과 플라스틱 외부 쉘을 결합하는 단계를 포함하고, 상기 내부 쉘은 상기 내부 쉘의 본체부를 가로지르는 각도를 따라 배치되는 내부 쉘 지지 보를 포함하고, 상기 외부 쉘을 상기 외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 두 개 이상의 비평행, 비교차 외부 쉘 지지 보들을 포함한다. 상기 자동차 측면 도어들은 유럽 NCAP 방식에 따라 행해진 측면 충격 테스트에서 4점 이상의 점수를 받은 것이다.
선택적으로, 이러한 방법은 상기 실질적으로 단방향의 섬유 스트립 재료를 바람직한 형상과 크기를 가지는 분절체들로 절개하는 단계와, 상기 몰드 내에 상기 분절체들을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 선택적으로, 상기 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 주 내에 상기 분절체들을 배치하기 이전에 미리 성형될 수 있다. 이러한 사전 성형 방식들은 삼차원 형상을 추가하기 위해 실질적으로 단방향의 스트립 재료를 상기 몰드 내에 수용하기 이전에 가열 및/또는 가압 성형하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 몰드 내에 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 수용하기 이전에 사전 성형되지 않는다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 있어서, 이러한 제조 방법은 상기 측면 도어에 기능적인 부품들을 추가하는 단계를 더 포함한다. 기능적인 부품들의 예로는 창문, 창문 가이드 레일들, 충격 튜브들, 도어 핸들, 도어 잠금장치, 힌지, 도어 래치, 스피커, 창문 제어기, 또는 위에서 설명한 장치 중 하나 이상으로 구성되는 혼합장치를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 차량용 측면 도어는 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 구비하는 플라스틱 내부 쉘 및 외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 외부 쉘 지지 보를 구비하는 플라스틱 외부 쉘로 구성된 구조물을 포함할 수 있다. 상기 외부 쉘 지지 보는 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 포함할 수 있다. 상기 측면 도어는 유럽 신차 평가 제도(Euro NCAP) 방식에 따라 행해진 측면 충격 테스트에서 4점 이상의 점수를 받은 것이다.
본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 차량용 측면 도어는 구조물을 포함할 수 있고, 상기 구조물은 내부 쉘 섬유 스트립의 주축에 대해 45°내지 -45°의 각도로 연장되고, 섬유들의 총 중량에 대해 50 중량비 이상의 섬유를 가지는 내부 쉘 섬유 스트립을 구비하는 플라스틱 내부 쉘; 및 외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 외부 쉘 지지 보를 구비하는 플라스틱 외부 쉘을 포함하고, 상기 외부 쉘 지지 보는 외부 쉘 섬유 스트립의 주축에 대해 45°내지 -45°의 각도로 연장되고, 섬유들의 총 중량에 대해 50 중량비 이상의 섬유를 가지는 외부 쉘 섬유 스트립을 포함한다. 이러한 측면 도어는 유럽 신차 평가 제도(Euro NCAP) 방식에 따라 행해진 측면 충격 테스트에서 4점 이상의 점수를 받은 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 차량은 구조체 및 측면 도어를 포함할 수 있다. 상기 측면 도어는 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 구비하는 플라스틱 내부 쉘; 외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 외부 쉘 지지 보를 구비하는 플라스틱 외부 쉘; 상기 플라스틱 외부 쉘 상에 배치되는 도어 외피; 및 힌지를 포함할 수 있고, 상기 외부 쉘 지지 보는 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 포함한다. 상기 측면 도어는 유럽 NCAP 방식에 따라 행해진 측면 도어 테스트에서 4점 이상의 점수를 받은 것이고, 상기 힌지는 측면 충격 테스트가 수행되는 동안 파손된다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 차량은 구조체 및 측면 도어를 포함할 수 있다. 상기 측면 도어는 내부 쉘 섬유 스트립의 주축에 대해 45°내지 -45°의 각도로 연장되고, 섬유들의 총 중량에 대해 50 중량비 이상의 섬유를 가지는 섬유 스트립을 구비하는 플라스틱 내부 쉘; 상기 외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 외부 쉘 지지 보를 구비하는 플라스틱 외부 쉘; 상기 플라스틱 외부 쉘 상에 배치되는 도어 외피; 창문; 및 힌지를 포함하고, 상기 외부 쉘 지지 보는 내부 쉘 섬유 스트립의 주축에 대해 45°내지 -45°의 각도로 연장되고, 섬유들의 총 중량에 대해 50 중량비 이상의 섬유를 가지는 섬유 스트립을 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 차량용 측면 도어를 제조하는 방법은 플라스틱 내부 쉘을 형성하기 위해 실질적으로 단방향의 섬유 스트립 상에 섬유 보강 폴리머를 유동 성형하는 단계와; 플라스틱 외부 쉘을 형성하기 위해 실질적으로 단방향의 섬유 스트립 상에 섬유 보강 폴리머를 유동 성형하는 단계와; 복합 구조물을 형성하기 위해 플라스틱 내부 쉘과 플라스틱 외부 쉘을 결합하는 단계를 포함하고, 상기 외부 쉘은 상기 외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 외부 쉘 지지 보를 포함한다. 상기 측면 도어는 유럽 NCAP 방식에 따라 행해진 측면 도어 테스트에서 4점 이상의 점수를 받은 것이다.
이하에서는 측면 도어, 상기 측면 도어의 제조 방법, 상기 측면 도어를 사용한 차량에 대한 여러 실시 예들에 대하여 설명한다.
실시 예 1: 차량용 측면 도어는 구조물을 포함하고, 상기 구조물은 내부 쉘 섬유 스트립의 주축에 대해 45°내지 -45°의 각도로 연장되고, 섬유들의 총 중량에 대해 50 중량비 이상의 섬유를 가지는 내부 쉘 섬유 스트립을 구비하는 플라스틱 내부 쉘; 및 외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 외부 쉘 지지 보를 구비하는 플라스틱 외부 쉘을 포함하고, 상기 외부 쉘 지지 보는 외부 쉘 섬유 스트립의 주축에 대해 45°내지 -45°의 각도로 연장되고, 섬유들의 총 중량에 대해 50 중량비 이상의 섬유를 가지는 외부 쉘 섬유 스트립을 포함한다. 측면 도어는 유럽 신차 평가 제도(Euro NCAP) 방식에 따라 행해진 측면 충격 테스트에서 4점 이상의 점수를 받은 것이다.
실시 예 2: 실시 예 1에 따른 측면 도어에 있어서, 상기 플라스틱 내부 쉘은 상기 내부 쉘의 본체부를 가로지르도록 배치되는 내부 쉘 지지 보를 포함하고, 상기 내부 쉘 지지 보는 실질적으로 단방향의 섬유 스트립 구역들을 포함한다.
실시 예 3: 실시 예 1 또는 실시 예 2에 따른 측면 도어에 있어서, 상기 플라스틱 외부 쉘은 상기 외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 두 개 이상의 비교차 외부 쉘 지지 보들을 포함한다.
실시 예 4: 실시 예 1 내지 실시 예 3 중 어느 하나의 실시 예에 따른 측면 도어에 있어서, 상기 내부 쉘의 창문 프레임부는 상기 창문 프레임부의 상부, 하부, 후방 및 전방 중 하나 이상을 가로지르도록 배치되는 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 포함한다.
실시 예 5: 실시 예 1 내지 실시 예 4 중 어느 하나의 실시 예에 따른 측면 도어에 있어서, 상기 외부 쉘의 창문 프레임부는 상기 창문 프레임부의 상부, 하부, 후방 및 전방 중 하나 이상을 가로지르도록 배치되는 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 포함한다.
실시 예 6: 실시 예 1 내지 실시 예 5 중 어느 하나의 실시 예에 따른 측면 도어에 있어서, 상기 외부 쉘 지지 보의 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 섬유 보강 폴리머 재료로 오버몰딩 된다.
실시 예 7: 실시 예 1 내지 실시 예 6 중 어느 하나의 실시 예에 따른 측면 도어에 있어서, 상기 내부 쉘은 본체부 내에 배치되는 리빙을 더 포함한다.
실시 예 8: 실시 예 7에 따른 측면 도어에 있어서, 상기 리빙은 상기 본체부의 후방, 하부 및 전방 주변을 따라 배치된다.
실시 예 9: 실시 예 1 내지 실시 예 8 중 어느 하나의 실시 예에 따른 측면 도어에 있어서, 상기 측면 도어는 비금속 구조적 지지 부품들로 구성된다.
실시 예 10: 실시 예 1 내지 실시 예 9 중 어느 하나의 실시 예에 따른 측면 도어에 있어서, 상기 측면 도어는 유럽 NCAP 규약에 따라 측정된 측면 도어 테스트에서 6점 이상의 점수를 받은 것이다.
실시 예 11: 실시 예 1 내지 실시 예 10 중 어느 하나의 실시 예에 따른 측면 도어에 있어서, 상기 도어에 결합하는 힌지를 더 포함하고, 상기 힌지는 100mm를 초과하는 도어 침범에 따라 상기 측면 충격 테스트가 수행되는 동안 파손된다.
실시 예 12: 실시 예 1 내지 실시 예 11 중 어느 하나의 실시 예에 따른 측면 도어에 있어서, 상기 측면 도어는 유럽 NCAP 방식에 따라 측정된 폴 충격 테스트에서 4점 이상의 점수를 받은 것이다.
실시 예 13: 실시 예 1 내지 실시 예 12 중 어느 하나의 실시 예에 따른 구조체 및 측면 도어를 포함하는 차량에 관한 것이다.
실시 예 14: 차량은 구조체 및 측면 도어를 포함한다. 상기 측면 도어는 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 구비하는 플라스틱 내부 쉘; 외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 외부 쉘 지지 보를 구비하는 플라스틱 외부 쉘; 상기 플라스틱 외부 쉘 상에 배치되는 도어 외피; 및 힌지를 포함하고, 상기 외부 쉘 지지 보는 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 포함한다. 선택적으로, 상기 측면 도어는 유럽 NCAP 방식에 따라 행해진 측면 충격 테스트에서 4점 이상의 점수를 받은 것이고 상기 힌지는 상기 측면 도어 테스트가 수행되는 동안 파손된다.
실시 예 15: 실시 예 14에 따른 차량에 있어서, 상기 플라스틱 내부 쉘은 상기 내부 쉘의 본체부를 가로지르도록 배치되는 내부 쉘 지지 보를 더 포함하고, 상기 내부 쉘 지지 보는 리브들 및 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 포함한다.
실시 예 16: 실시 예 14 또는 실시 예 15에 따른 차량에 있어서, 상기 플라스틱 외부 쉘은 상기 외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 두 개 이상의 비교차 외부 쉘 지지 보들을 포함한다.
실시 예 17: 실시 예 14 내지 실시 예 16 중 어느 하나의 실시 예에 따른 차량에 있어서, 상기 측면 도어는 비금속 구조적 지지 부품들로 형성된다.
실시 예 18: 실시 예 14 내지 실시 예 17 중 어느 하나의 실시 예에 따른 차량에 있어서, 상기 외부 쉘 지지 보의 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 섬유 보강 폴리머 재료로 오버몰딩 된다.
실시 예 19: 실시 예 14 내지 실시 예 18 중 어느 하나의 실시 예에 따른 차량에 있어서, 상기 내부 쉘은 내부 쉘 본체부의 후방, 하부 및 전방을 따라 배치되는 리빙을 더 포함한다.
실시 예 20: 차량용 측면 도어를 제조하는 방법은, 플라스틱 내부 쉘을 형성하기 위해 실질적으로 단방향의 섬유 스트립 상에 섬유 보강 폴리머를 유동 성형하는 단계와; 플라스틱 외부 쉘을 형성하기 위해 실질적으로 단방향의 섬유 스트립 상에 섬유 보강 폴리머를 유동 성형하는 단계와; 복합 구조물을 형성하기 위해 상기 플라스틱 내부 쉘과 상기 플라스틱 외부 쉘을 결합하는 단계를 포함하고, 상기 외부 쉘은 상기 외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 외부 수레 지지 보를 포함하고, 상기 측면 도어는 유럽 NCAP 방식에 따라 행해진 측면 도어 테스트에서 4점 이상의 점수를 받은 것이다.
실시 예 21: 실시 예 20에 따른 차량에 있어서, 상기 플라스틱 내부 쉘의 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 오버몰딩 된 지지 보 내에 배치된다.
실시 예 22: 실시 예 20 또는 실시 예 21에 따른 차량에 있어서, 유동 성형은 사출 성형, 압축 성형 또는 사출 성형과 압축 성형의 혼합 성형을 포함한다.
실시 예 23: 실시 예 20 내지 실시 예 22 중 어느 하나의 실시 예에 따른 차량에 있어서, 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 바람직한 형상 및 크기를 가지는 분절체들로 절개하는 단계 및 몰드 내에 상기 분절체들을 배치하는 단계를 더 포함한다.
실시 예 24: 실시 예 20 내지 실시 예 23 중 어느 하나의 실시 예에 따른 차량에 있어서, 상기 외부 쉘에 도어 외피를 부착하는 단계를 더 포함한다.
실시 예 25: 실시 예 1 내지 실시 예 12 중 어느 하나의 실시 예에 따른 측면 도어를 제조하는 방법으로서, 상기 제조 방법은 내부 쉘을 유동 성형하는 단계와, 외부 쉘을 유동 성형하는 단계와, 상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘을 결합하는 단계를 포함한다.
실시 예 26: 실시 예 1 내지 실시 예 12 중 어느 하나의 실시 예에 따른 측면 도어를 포함하는 차량(예를 들어, 자동차, 트럭 등)에 관한 것이다. 상기 차량들은 구조적 지지체, 조종 장치, 추진 장치(예를 들어, 엔진), 범퍼들, 라이트들, 시트들, 유리, 지붕, 추가 도어들, 및/또는 트렁크/해치 백 등과 같은 대표적인 차량 부품들을 더 포함할 수 있다.
두 개의 쉘 복합체를 포함하는 측면 도어는 이하의 예시들을 통해 설명될 것이지만, 이러한 예시들이 본 발명의 권리범위를 제한하는 것은 아니다.
예시들
예시 1: 실질적으로 단방향의 연속 섬유 보강 재료의 테스트
비보강 폴리머 재료들의 탄성 계수는 표준 방식들을 사용하여 마이크로공학적 분석을 통해 테스트 또는 도출된다. 인장 탄성률은 실내 온도에서, 표준 실험실 상태 하에, 2012년에 인증된, ISO 527에 따라 테스트 되었다. 마이크로공학적 분석에 사용된 소프트웨어는 2012년에 루뱅 대학에서 이용한, simple_mmech_v25이다. 도 12는 비보강 폴리머 매트릭스 재료들(폴리프로필렌(PP), 폴리아미드(PA)(건조상태) 및 PA 50% 상대 습도(RH))의 탄성 계수(E-modulus)를 보여주는 그래프이다. 도 12를 참조하면, 도 12에는 테스트를 거친 서로 다른 폴리머들 사이의 탄성 계수의 변화 정도가 도시되어 있다. 즉, 상기 탄성 계수는 테스트를 거친 폴리머의 유형에 따라 심지어 상대 습도에 따라 달라진다.
실질적으로 단방향(UD)의 섬유 보강 재료(예를 들어, 연속 섬유)는 폴리머 매트릭스로서 폴리프로필렌, 폴리아미드(건조 상태), 또는 폴리아미드 50% RH를 사용하여 준비된다. 장 유리 섬유들 또는 장 탄소 섬유들은 상기 폴리머 매트릭스 내에 결합한다. 유리 또는 탄소 섬유들에 대한 부피 비율은 60%이다. UD 복합 재료의 탄성 계수는 표준 방식을 사용하여 테스트가 이루어진다. 도 13은 연속 유리 섬유 보강 재료(유리-섬유 UD-복합체)의 탄성 계수를 보여주는 그래프이다. 도 14는 연속 탄소-섬유 보강 재료(탄소-섬유 UD-복합체)의 탄성 계수를 보여주는 그래프이다.
도 13을 참조하면, 도 13에는 PP, PA 및 PA 50% RH 유리 섬유 UD-복합체들의 탄성 계수가 증가하는 모습이 도시되어 있다. 유사하게, 도 14에는, PP, PA 및 PA 50% RH 탄소 섬유 UD-복합체들의 탄성 계수가 증가하는 모습이 도시되어 있다. 게다가, 도 13 및 도 14를 참조하면, 비보강 PP, PA(건조 상태), 또는 PA 50% RH 사이에서 관찰되는 탄성 계수의 변화는 상기 폴리머 매트릭스 내의 UD 섬유의 존재에 의해 시각적으로 제거된다. 즉, 연속 섬유와 함께, 상기 RH는 더 이상 탄성 계수에 대한 변수로 작용하는 것이 아니다.
예시 2: 두 개의 쉘 복합 구조물의 준비
두 개의 쉘 복합 구조물은 사빅 이노베이티브 플라스틱스 아이피 비.브이.(SABIC Innovative plastics IP B.V.) 사로부터 상업적으로 이용 가능한 스타맥스(STAMAX) 사의 수지, 및 실질적으로 단방향의 유리 섬유 스트립 재료를 사용하여 준비된다. 상기 유리 섬유 스트립 재료는 폴리프로필렌 매트릭스에 박히고 롤 형태의 테이프로 제공되는 연속 장 유리 섬유들을 사용하여 준비된다. 이러한 테이프의 층들은 각각의 층의 섬유들이 재료의 길이 방향으로 평행하도록 적층된다.
PP-유리 섬유 스트립의 분절체들은 내부 쉘 몰드와 외부 쉘 몰드 내에 기설정된 위치에서 절개 및 배치된다. 스타맥스 사의 재료는 상기 몰드 내에 주입된다. 실제 오버몰딩 과정이 수행되는 동안에 적정 온도로 삽입재를 예열시 UD-유리 PP 삽입재와 스타맥스 사의 오버몰딩 재료 사이에 바람직한 접착이 이루어지게 되고, 변성이 이루어지는 동안에 이러한 삽입재는 여전히 녹은 상태 또는 오버몰딩 된 스타맥스 사의 재료의 열에 의해 다시 녹게 되는 것이다. 스타맥스 사의 재료의 오버몰딩이 이루어지는 동안의 공정 변수들은 사빅 사로부터 얻어질 수 있는 스타맥스 사의 공정 데이터 처리로서 획득된다.
예시 3: 창문 프레임 정 하중 테스트
예시 2의 두 개의 쉘 복합 구조물을 포함하는 측면 도어의 창문 프레임은 복합 창문 프레임의 강성을 평가하기 위해 정적 하중 조건 방식을 사용하여 일정 테스트를 거치게 된다. 비교 대상은 스틸 도어이다.
창문 프레임들은 스틸로 제조된 창문 프레임들에 대응하는 지점에서, 두 개의 쉘 복합 창문 프레임부의 중앙지점(P1)과 코너지점(P2)(도 4 참조)에 400N의 하중(힘)을 받는 테스트를 수행하였다. 이러한 힘의 방향에 따른 변형의 정도는 상기 중앙지점(P1)과 코너지점(P2)에서 측정된 결과이다.
표 1은 400N의 하중 적용에 따라 관찰되는 변형을 비교한 표이다. 표 1에 나타난 것처럼, 두 개의 쉘 복합 측면 도어의 창문 프레임은 스틸로 제조된 도어의 창문 프레임에 비해 정적인 하중 하에서 더욱 우수한 성능을 가지는 것을 알 수 있다.
힘(400N)의 방향에 따른 변형(mm)
중앙지점(P1) 코너지점(P2)
스틸 도어 19.6 22.7
두 개의 쉘 복합 도어 11.0 9.2
상기 측면 도어의 복합 창문 프레임의 하중은 내부 쉘과 외부 쉘의 다양한 지점들을 따라 실질적으로 단방향의 복합체의 양을 조절하는 것에 의해 최적화된다. 다양한 지점들에서 스타맥스 사의 제품의 양 또한 조절된다. 이러한 과정의 목표는 중앙지점과 코너지점에서 400N의 정 하중 하의 변형이 스틸 도어들 보다 상대적으로 더 적게 발생하고, 모든 조건 하에서 스틸 도어와 비교하여 볼 때 강성이 더욱 우수하게 유지될 수 있도록 상기 플라스틱 도어의 디자인을 최적화하는 것이다.
도 15는 측면 도어의 하중을 조절하는 데에 최적화된 영역들을 보여주는 내부 쉘 창문 프레임부의 사시도이다. 도 16은 상기 측면 도어의 하중을 조절하는 데에 최적화된 영역들을 보여주는 외부 쉘 창문 프레임부의 사시도이다. 도 15와 도 16을 함께 참조하면, 표 2는 복합 도어 구조물의 디자인 1과 2에 있어서 각 지점에 배치되는 유리 섬유 스트립 재료(UD)의 두께를 나타내고 있다. 또한 도 2에는 각각의 지점에서 400 뉴턴(N)의 정 하중이 적용됨에 따라 실내 온도를 유지하는 상태로 P1과 P2에서 관찰되는 변형의 정도를 보여주고 있다.
디자인 종류 디자인 1의 두께(mm) 디자인 2의 UD(mm)
UD1-인 3 0.6
UD2-인 3 0.8
UD3-인 3 1.0
UD4-인 3 0.6
UD1-아웃 3 0.8
UD2-아웃 3 1.0
UD3-아웃 3 0.6
UD4-아웃 3 0.4
창문 프레임의 중량(g) 1429 766
무게 감소량(g) 663
P1; 변형(mm)¹ 11.0 15.3
P2; 변형(mm)¹ 9.2 14.3
¹은 힘(400N)의 방향
표 2는 다양한 위치들에서 유리 섬유 UD 스트립의 두께를 수정하는 것에 의해, 복합 측면 도어의 전체 중량이 감소되는 것을 나타내고 있다. 디자인 2의 창문 프레임의 중량은 디자인 1의 창문 프레임의 중량 보다 663g 만큼 감소된다. 이러한 디자인들은 스틸 도어 보다 상대적으로 중량이 더 감소하게 된다. 게다가, 최적화된 두 개의 쉘 복합 창문 프레임의 중앙지점과 코너지점에서 힘의 방향에 따른 변형은 스틸 창문 프레임에서 관찰되는 변형의 양 보다 상대적으로 더욱 적다(도 1 참조).
디자인 2는 1,179g의 중량을 가지는 스틸 창문 프레임 보다 413g만큼 적은 중량을 가진다. 다시 말하면, 이러한 디자인은 20% 이상, 구체적으로 30% 이상의 중량 절약을 가능하지만, 비율이 이에 제한되는 것은 아니다.
예시 3: 유럽 NCAP에 따른 측면 도어 테스트를 수행하는 동안의 충격 성능
예시 2의 최적화된 두 개의 쉘 복합체를 포함하는 도어는 유럽 NCAP에 따른 측면 충격 테스트 규약 버전 5.2(2011년 11월), 및 유럽 NCAP에 따른 평가 규약 - 성인 승객 보호 버전 5.4(2011년 11월)에 따라 행해진 측면 충격 테스트 및 폴 충격 테스트 방법이 수행되었다.
일반적인 전 차량 또는 감소된 차량 모델은 유럽 NCAP에 따른 측면 충격 테스트 방식에 따라 측면 도어 수행의 평가로 사용되었다. 테스트를 거친 예시적인 자동차는 스틸 후방 도어 및 복합체 전방 도어를 포함한다. 상기 복합체 전방 도어는 도 4에 도시된 구조물을 구비하는 두 개의 쉘 복합체를 포함한다. 이러한 모델의 상기 측면 충격 테스트 성능은 후방 스틸 도어 구조물과 전방 스틸 도어 구조물을 구비하는 차량 모델과 비교될 수 있다.
상기 측면 도어 충격 테스트는 유럽 NCAP에 따른 테스트 규약에 따라 약 50km/h±1km/h의 목표 속도로 평면 배리어 충격을 사용하여 복합체 또는 스틸 전방 도어들에 수행된다. 측면 충격에 따른 차량 내의 측면 도어에 의해 침범의 정도가 평가된다. 이에 대한 결과는 스틸 구조물을 대체하는 복합 도어의 구조 부품의 중량이 30%만큼 가벼워지지만, 복합체 전방 도어가 스틸 전방 도어에 비해 차량 내에 더욱 적은 침범을 발생하는 것으로 도출되었다.
도 17은 복합 도어를 구비하는 자동차와, 스틸 도어를 구비하는 자동차의 측면 충격 테스트에 따라 측면 도어, 차체, 및 배리어 내의 내부 에너지 분배를 도시하고 있다. 이러한 그래프는 스틸 도어를 가지는 모델과 비교하여 볼 때, 상기 배리어가 더욱 많은 에너지를 흡수하는 동안 복합 도어는 더욱 적은 에너지를 소멸시킨다. 이에 따라 복합 도어에 더욱 우수한 강성이 나타나게 된다.
또한 유럽 NCAP에 따른 평가 규약 - 성인 승객 보호 버전 5.4(2011년 11월)에서 정해진 상해 지수는 유럽 NCAP에 따른 점수 비율에 대해 평가하고 있다. 도 3에는 금속 도어와 복합 도어에 대한 결과를 비교하여 나타내고 있다. 이러한 결과는 특정 테스트에서 예상되는 복합 도어를 가지는 차량에 최대 8점을 부여하고 있다.
몸체 유럽 NCAP 기준 스틸 도어 복합 도어
가슴/늑골 조직 기준 ＜0.32m/s 0.13 0.10
복부 상해, 복부에 가해지는 힘 ＜2.5kN 1.8 1.2
골반 상해, 치골에 가해지는 힘 ＜3kN 3.5 2.0
측면 충격 테스트에 있어서, 지지 보들은 에너지 흡수에 중요한 역할을 하고, 차체에 하중을 전달하는 데에 중요한 역할을 한다.
예시 4: 유럽 NCAP에 따른 폴 충격 테스트 성능을 수행하는 동안의 충격 성능
일반적인 전 차량 모델은 유럽 NCAP에 따른 폴 충격 테스트 규약 버전 5.2(2011년 11월), 및 유럽 NCAP에 따른 평가 규약 - 성인 승객 보호 버전 5.4(2011년 11월)에 따라 행해진 유럽 NCAP에 따른 폴 측면 충격 테스트 규약들에 대한 측면 도어 성능의 평가 기준으로서 사용된다. 유럽 NCAP에 따른 테스트 규약에 따른 약 29±0.5km/h의 목표 속도에서의 폴 충격과, 약 90°±3°의 목표 각도에서의 폴 충격이 테스트 되었다.
테스트를 거친 예시적인 자동차는 스틸 후방 도어 및 복합체 전방 도어를 포함한다. 상기 복합체 전방 도어는 도 4에 도시된 구조물을 구비하는 두 개의 쉘 복합체를 포함한다. 이러한 모델의 측면 충격 테스트 성능은 후방 스틸 도어 구조물과 전방 스틸 도어 구조물을 구비하는 차량 모델과 비교할 수 있다.
폴 충격에 따른 차량 내의 측면 도어에 의한 침범의 정도가 평가된다. 상기 복합체 도어는 상기 스틸 도어와 비교하여 볼 때 폴 충격에 따라 승객실 내에 다소 적은 침범이 이루어지는 것을 알 수 있다.
도 18은 복합 도어를 구비하는 자동차와, 스틸 도어를 구비하는 자동차의 폴 충격 테스트에 따른, 측면 도어 및 차체 내의 내부 에너지 분배를 도시하고 있다. 이러한 그래프는 복합 도어를 가지는 모델 내의 에너지 분산이 스틸 도어를 가지는 모델에서 관찰된 에너지 분산과 거의 동일하게 이루어지는 모습을 도시하고 있다.
유럽 NCAP에 따른 평가 규약 - 성인 승객 보호 버전 5.4(2011년 11월)에 정해진 상해 지수는 유럽 NCAP에 따른 지점 비율에 대해 평가하고 있다. 위의 표 3에 도시된 것처럼, 이러한 결과는 특정 테스트에 있어서 복합 도어를 구비하는 차량에 대해 최대 8점을 받도록 설계되어 있다.
예시 5: 교차(cross beam) 보와 비교차(non-intersecting) 보들의 비교
두 개의 비교차 보들을 구비하는 도어는 동일한 도어 중량을 가지는 교차 보들을 구비하는 디자인(지글러 등이 출원인인 EP 1581380 B1호에 상세히 설명된 방식)과 비교된다. 이러한 비교는 도어가 작은 차량에 결합된 상태에서, 유럽 NCAP에 따른 측면 충돌이 발생한 이후의 결과에 따라 수행된다. 상기 교차 보들의 레이아웃은 충격이 이루어지는 동안, 일 지점에서 20ms의 구조적 짜임새 손실이 발생하지만, 10 밀리세컨드(ms)의 단면 지점에서의 선 균열을 발생하게 된다. 최종 손상은 보들의 단면 지점에서 50ms만큼 발생하게 된다(도 19에서 화살표로 도시된 부분 참조).
안전 동작이 생산 조건 또는 충격 조건에서 작은 변화에 대해 크게 반응하여 균열이 발생할 때, 도 19에 도시(단면 레이아웃)된 디자인에 따르면, 안전 기준 부분이 손상되고, 안전 동작이 좋지 않게 설계되어 구조적인 손상이 발생하게 된다.
도 4에 도시된 디자인에 따르면, 두 개의 비교차 구조적 보들은 동일한 조건 하에서 손상이 발생하지 않게 된다.
위에서 설명한 예시들을 검토하여 볼 때, 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 구비하고, 전방으로부터 후방을 향하는 본체부를 가로지르도록 연장되는 두 개 이상의 지지 보를 구비하는 측면 도어 구조물은 바람직한 구조적 짜임새를 구성할 수 있고 유럽 NCAP에 따른 측면 도어 충격 안전 기준을 충족하게 된다. 이러한 지지 보들은 금속으로 이루어지지 않는다.
위에서 설명한 예시들을 검토하여 볼 때, 실질적으로 단방향의 섬유 스트립과, 비교차 지지 보들(예를 들어, 도어 구조물 내의 모든 지지 보들은 비교차 한다)을 구비하는 지지 보들 포함하는 측면 도어 구조물은 바람직한 구조적 짜임새를 구성할 수 있고 유럽 NCAP에 따른 측면 도어 충격 안전 기준을 충족하게 된다. 이러한 지지 보들은 금속으로 이루어지지 않는다.
일반적으로, 본 명세서에서 설명한 포함, 구성, 필수 구성이라는 용어는 적절한 구성요소로 대체될 수 있는 것으로 해석될 수 있다. 본 명세서에서 설명한 부품들, 재료들, 구성요소들, 종래에 사용된 구성품들의 특정 사용 또는 구성요소의 부존재는 본 발명의 기능 및/또는 목적을 달성하는 데에 필수적인 것이 아니라면 추가, 대체 가능함을 밝혀둔다.
본 명세서에서 설명한 수치 범위의 종료 수치와 관련하여, 이러한 종료 수치는 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다(예를 들어, 25 중량비까지 또는 더욱 구체적으로 5 중량비 내지 20 중량비의 범위는 5 중량비와 25 중량비를 포함한 사이 수치들을 모두 포함하는 개념이다). "혼합"이라는 용어는 화합, 섞임, 합금, 반응물, 이와 유사한 것을 모두 포함하는 개념이다. 게다가, "제1", "제2", 이와 유사한 용어는 일 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용되는 용어로서, 순서, 양 또는 중요도에 따라 기재한 것은 아니다. 본 명세서에서 기재된 "하나", "하나의", "상기"라는 용어는 구성의 양을 제한하는 것은 아니고, 본 명세서에서 특별히 개수를 한정하지 않는 한, 단수 개념과 복수 개념을 모두 가지는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 기재된 "들"이라는 복수의 표현은 하나 이상을 포함하는(예를 들어, 필름은 하나 이상의 필름을 포함한다) 것으로서, 즉, 단수와 복수를 모두 포함하는 개념이다. "일 실시 예", "다른 실시 예", "하나의 실시 예" 등을 통해 설명되는 도면부호 또는 구성은 하나 이상의 실시 예에서 기재된 특정 부품(예를 들어, 특징, 구조 및/또는 특성)을 의미하는 것이고, 이러한 부품들은 다른 실시 예들에 존재할 수도 있거나 존재하지 않을 수도 있다. 게다가, 이러한 부품들은 다양한 실시 예들에서 적절한 방식으로 혼합되어 사용될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 특정 실시 예들은 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자 또는 출원인이 예측하지 못한 실질적으로 동등한 범위에서 다른 대안, 수정, 변형 및 개선이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명은 이러한 변형, 수정, 변화, 개선 및 실질적으로 동등한 범위의 변형되는 부분까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (24)

  1. 구조물을 구성하는 차량용 측면 도어로서,
    상기 구조물은,
    스트립 내 섬유들의 총 중량을 기반으로 50 중량%(50 wt.%) 이상의 섬유들을 가지는 내부 쉘 섬유 스트립을 포함하고, 상기 내부 쉘 섬유 스트립의 주축에 대해 +45°내지 -45°각도의 방향을 향하도록 형성되는 플라스틱 내부 쉘; 및
    외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 외부 쉘 지지 보를 구비하는 플라스틱 외부 쉘을 포함하고,
    상기 외부 쉘 지지 보는 상기 스트립 내 섬유들의 총 중량을 기반으로 50 중량%(50 wt.%) 이상의 섬유들을 가지는 외부 쉘 섬유 스트립을 포함하고, 상기 외부 쉘 섬유 스트립의 주축에 대해 +45°내지 -45°각도의 방향을 향하도록 형성되고,
    상기 측면 도어는 유럽 신차 평가 제도(Euro NCAP)의 2011년 11월자 측면 충격 테스트 규약 버전 5.2 방식(Side Impact Testing Protocol Version 5.2)에 따라 행해진 측면 충격 테스트에서 4점 이상의 점수를 받은 것을 특징으로 하는 측면 도어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라스틱 내부 쉘은 상기 내부 쉘의 본체부를 가로지르도록 배치되는 내부 쉘 지지 보를 포함하고,
    상기 내부 쉘 지지 보는 실질적으로 단방향의 섬유 스트립 영역들을 포함하는 것을 특징으로 하는 측면 도어.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라스틱 외부 쉘은, 상기 외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 두 개 이상의 비교차(non-intersecting) 외부 쉘 지지 보들을 포함하는 것을 특징으로 하는 측면 도어.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 쉘의 창문 프레임부는, 상기 창문 프레임부의 상부, 하부, 후방부 및 전방부 중 하나 이상을 가로지르도록 배치되는 실질적으로 단방향의 섬유 스트립들을 포함하는 것을 특징으로 하는 측면 도어.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 쉘의 창문 프레임부는 상기 창문 프레임부의 상부, 하부, 후방부 및 전방부 중 하나 이상을 가로지르도록 배치되는 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 측면 도어.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 쉘 지지 보의 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 섬유 보강 폴리머 재료로 오버몰딩 되는 것을 특징으로 하는 측면 도어.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 쉘은 본체부 내에 배치되는 리빙(ribbing)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측면 도어.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 리빙은 상기 본체부의 후방 부분, 하부 부분 및 전방 부분을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 측면 도어.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 측면 도어는 비금속 구조적 지지 부품들로 구성되는 것을 특징으로 하는 측면 도어.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 측면 도어는 유럽 신차 평가 제도(Euro NCAP)의 2011년 11월자 측면 충격 테스트 규약 버전 5.2 방식에 따라 행해진 측면 충격 테스트에서 6점 이상을 받은 것을 특징으로 하는 측면 도어.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 도어에 결속된 힌지를 더 포함하고,
    상기 힌지는 상기 측면 충격 테스트가 수행되는 동안 100mm를 초과하여 도어에 침투함에 따라 파손되는 것을 특징으로 하는 측면 도어.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 측면 도어는 유럽 신차 평가 제도(Euro NCAP)의 2011년 11월자 측면 충격 테스트 규약 버전 5.2 방식에 따라 행해진 측면 충격 테스트에서 4점 이상의 점수를 받은 것을 특징으로 하는 측면 도어.
  13. 구조체 및 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 측면 도어를 포함하는 차량.
  14. 구조체;
    실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 구비하는 플라스틱 내부 쉘과, 외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 외부 쉘 지지 보를 구비하는 플라스틱 외부 쉘을 포함하는 측면 도어;
    상기 플라스틱 외부 쉘 상에 형성되는 도어 외피;
    창문; 및
    힌지를 포함하고,
    상기 외부 쉘 지지 보는 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 구비하고,
    상기 측면 도어는 유럽 신차 평가 제도(Euro NCAP)의 2011년 11월자 측면 충격 테스트 규약 버전 5.2 방식에 따라 행해진 측면 충격 테스트에서 4점 이상의 점수를 획득하고,
    상기 힌지는 상기 측면 충격 테스트를 수행하는 동안 파손되는 것을 특징으로 하는 차량.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 플라스틱 내부 쉘은 상기 내부 쉘의 본체부를 가로지르도록 배치되는 내부 쉘 지지 보를 더 포함하고,
    상기 내부 쉘 지지 보는 리브들 및 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 플라스틱 외부 쉘은 상기 외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 두 개 이상의 비교차 외부 쉘 지지 보들을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  17. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 측면 도어는 비금속 구조적 지지 부품들로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량.
  18. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 외부 쉘 지지 보의 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 섬유 보강 폴리머 재료로 오버몰딩 되는 것을 특징으로 하는 차량.
  19. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 내부 쉘은 내부 쉘 본체부의 후방부, 하부 및 전방부를 따라 배치되는 리빙을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  20. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 차량용 측면 도어를 제조하는 방법으로서,
    플라스틱 내부 쉘을 형성하기 위해 실질적으로 단방향의 섬유 스트립 상에 섬유 보강 폴리머를 유동 성형하는 단계;
    플라스틱 외부 쉘을 형성하도록 배치된 실질적으로 단방향의 섬유 스트립 상에 섬유 보강 폴리머를 유동 성형하는 단계; 및
    복합 구조물을 형성하기 위해 상기 플라스틱 내부 쉘과 상기 플라스틱 외부 쉘을 결합하는 단계를 포함하고,
    상기 외부 쉘은 상기 외부 쉘의 폭을 가로지르도록 배치되는 외부 쉘 지지 보를 포함하고,
    상기 측면 도어는 유럽 신차 평가 제도(Euro NCAP)의 2011년 11월자 측면 충격 테스트 규약 버전 5.2 방식에 따라 행해진 측면 충격 테스트에서 4점 이상의 점수를 받은 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 플라스틱 내부 쉘의 상기 실질적으로 단방향의 섬유 스트립은 오버몰딩 된 지지 보 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 유동 성형은 사출 성형, 압축 성형, 또는 상기 사출 성형과 압축 성형의 혼합 성형을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 실질적으로 단방향의 섬유 스트립을 기설정된 형상과 크기를 가지는 분절체들로 절개하는 단계와, 몰드(mold) 내에 상기 분절체들을 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 외부 쉘에 도어 외피를 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
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