KR102251616B1 - 구조 부재 - Google Patents

구조 부재 Download PDF

Info

Publication number
KR102251616B1
KR102251616B1 KR1020197000461A KR20197000461A KR102251616B1 KR 102251616 B1 KR102251616 B1 KR 102251616B1 KR 1020197000461 A KR1020197000461 A KR 1020197000461A KR 20197000461 A KR20197000461 A KR 20197000461A KR 102251616 B1 KR102251616 B1 KR 102251616B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
loop
structural member
core
core portion
resin
Prior art date
Application number
KR1020197000461A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190033056A (ko
Inventor
이아인 붐프레이
Original Assignee
윌리엄스 어드밴스드 엔지니어링 리미티드
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 윌리엄스 어드밴스드 엔지니어링 리미티드 filed Critical 윌리엄스 어드밴스드 엔지니어링 리미티드
Publication of KR20190033056A publication Critical patent/KR20190033056A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102251616B1 publication Critical patent/KR102251616B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G7/00—Pivoted suspension arms; Accessories thereof
    • B60G7/001—Suspension arms, e.g. constructional features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/30—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers
    • B32B27/308—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers comprising acrylic (co)polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/36—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/38—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising epoxy resins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/266—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by an apertured layer, the apertures going through the whole thickness of the layer, e.g. expanded metal, perforated layer, slit layer regular cells B32B3/12
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/024—Woven fabric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2277/00—Use of PA, i.e. polyamides, e.g. polyesteramides or derivatives thereof, as reinforcement
    • B29K2277/10—Aromatic polyamides [Polyaramides] or derivatives thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2307/00—Use of elements other than metals as reinforcement
    • B29K2307/04—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2309/00—Use of inorganic materials not provided for in groups B29K2303/00 - B29K2307/00, as reinforcement
    • B29K2309/08—Glass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3076—Aircrafts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/40—Symmetrical or sandwich layers, e.g. ABA, ABCBA, ABCCBA
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021—Fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021—Fibrous or filamentary layer
    • B32B2260/023—Two or more layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/04—Impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/046—Synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0261—Polyamide fibres
    • B32B2262/0269—Aromatic polyamide fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/101—Glass fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/546—Flexural strength; Flexion stiffness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/08—Cars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/18—Aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/10—Constructional features of arms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/10—Constructional features of arms
    • B60G2206/122—Constructional features of arms the arm having L-shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/10—Constructional features of arms
    • B60G2206/123—Constructional features of arms the arm having T-shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/10—Constructional features of arms
    • B60G2206/124—Constructional features of arms the arm having triangular or Y-shape, e.g. wishbone
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/70—Materials used in suspensions
    • B60G2206/71—Light weight materials
    • B60G2206/7101—Fiber-reinforced plastics [FRP]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/70—Materials used in suspensions
    • B60G2206/71—Light weight materials
    • B60G2206/7104—Thermoplastics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/80—Manufacturing procedures
    • B60G2206/84—Hardening

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Rod-Shaped Construction Members (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

본 발명은 구조 부재에 관한 것으로, 적어도 하나의 앵커 지점(anchor point)을 정의하고, 코어는 적어도 하나의 표면을 가지는 코어부(core portion); 상기 코어부의 표면 상에 폐쇄된 루프(closed loop)로 배치되고, 상기 루프는 상기 적어도 하나의 앵커 지점을 수용하는 공간의 경계를 형성하는 섬유 토우(fiber tow); 및 직조된 섬유 시트 재료로 형성되고 상기 섬유 토우를 덮는 보호 쉘(protective shell)을 포함하되, 상기 코어, 상기 섬유 토우 및 상기 보호 쉘은 수지에 의해 함침되어 결합되는 구조 부재에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 구조 부재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

구조 부재
본 발명은 2개의 구성 요소를 함께 연결하는데 사용하기 위한, 예컨대 위시본(wishbone) 형태의 연결부와 같은, 구조 부재의 개선에 관한 것이다. 특히 섬유 강화(fibre-reinforced) 구조 부재에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
구조 부재를 사용하여 두 부품을 함께 연결하는 것이 바람직한 경우가 많다. 차량의 무게를 지지할 뿐 아니라 주행 중 충격 하중에 견디고, 몸체에 대해 정해진 위치를 유지하며, 차량의 샤시(chassis)와 휠 캐리어를 연결하는 경우가 좋은 예이다. 위시본(wishbone) 형태의 구조 부재가 3개 지점을 연결하는데 사용되어, 2개 지점은 일 부품에, 남은 1개 지점은 타 부품에 연결되도록 사용될 수 있다. 혹은 그 대신 단지 두 개의 연결 지점을 제공하는 도그본(dogbone) 형태의 구조 부재가 각각의 부품에 연결될 수도 있다. 다른 예로서 항공기 날개의 상하 외측 표면을 내부에서 지지하는 지지 지주(strut)로 구성된 격자 구조가 있다.
많은 경우, 특히 자동차, 비행기, 기차 및 보트를 비롯한 운송수단의 경우, 구조 부재는 요구 강성은 가지되, 상대적으로 가볍고 제조비용이 저렴한 것이 바람직하다. 무게를 줄이면 운송수단을 이동시키는데 필요한 에너지가 감소하고, 많은 경우, 무게를 줄이면 탑재량을 늘일 수 있다. 예를 들어, 자체하중을 포함하는 최대 하중을 규제 받는 트럭의 경우, 트럭이 가벼워지면 더 많은 화물을 운반할 수 있다.
위시본과 같은 전통적 구조 부재는 금속 소재를 이용하여 관형(tubular form) 또는 주조로 만들어져 왔다. 이러한 구조 부재는 단순하고 저렴하게 제작되지만 요구 강성을 감안하면 상대적으로 무겁다. 알루미늄과 같은 소재는 밀도가 낮지만 강철보다 강성이 약하기 때문에 결과적으로 경량화의 효과는 미미하다.
극단적인 경량화가 필요하고 제조비용이 문제가 되지 않는 분야의 경우, 예컨대 경주용 차량의 서스펜션과 같은 경우, 직조된 탄소 섬유 소재로 맨드릴을 감싸는 외피 형태의 구조 부재가 개발되어 왔다. 맨드릴은 탄소 섬유 복합재 쉘만 남기기 위해 사용 전에 제거될 수도 있고, 그대로 남겨진 채로 사용될 수도 있다. 후자의 경우가 제조는 더 쉬우나, 가장 가벼운 폼(foam) 만드릴이 사용되는 경우에도 약간의 무게 증가는 피할 수 없다. 그러나, 이러한 구조 부재는 대부분의 용도에는 사용되기 힘들 정도로 고가이며, 이는 구조 전반에 사용되는 소재 때문이기도 하지만, 또한 소재를 적층(lay-up)하는 과정이 느리고 복잡한 공정이기 때문기도 하다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 구조 부재와 관련된 문제점의 적어도 일부를 개선하는 구조 부재를 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1양태에 따른 구조 부재는, 적어도 하나의 앵커 지점(anchor point)를 정의하고, 코어는 적어도 하나의 표면을 가지는 코어부(core portion); 코어부 표면 상에 폐쇄된 루프로 배치되고, 루프는 적어도 하나의 앵커 지점을 수용하는 공간의 경계를 형성하는 섬유 토우(tow); 및 직조된 섬유 시트 재료로 형성되고 섬유 토우를 덮는 보호 쉘(protective shell)을 포함하되, 코어, 섬유 토우 및 보호 쉘은 수지에 의해 함침되어 결합된다.
또한 본 발명의 바람직한 구성으로서 두 부품을 함께 결합하기 위한 구조 부재에서, 코어부는 적어도 2개의 이격된 앵커 지점을 정의하고, 코어는 2개의 대향하는 표면을 가지고; 각각의 표면은 직조된 섬유 시트 재료로 형성되는 보호 쉘에 의해 덮여지고; 각각의 표면은 또한 적어도 하나의 앵커 지점을 수용하는 공간의 경계를 형성하는 섬유 토우(fiber tow)에 의해 덮여지고; 각각의 루프는 코어부와 보호 쉘 중 하나 사이에 샌드위치 되되, 쉘 및 코어는 경화된 수지에 의해 함침되고 함께 결합된다.
이러한 배열에서, 코어는 2 개의 루프 및 보호 쉘에 의해 각 면이 샌드위치 된 중앙층을 포함할 수 있다.
대안으로, 토우의 적어도 하나의 루프를 샌드위치 하는 2 개의 코어부가 있을 수 있으며, 코어부는 각각의 보호 쉘에 의해 덮여 있다. 따라서, 보호 쉘은 코어에 의해 루프로부터 분리되지만, 여전히 루프 및 코어 모두를 덮으며 보호를 제공한다.
루프 또는 각 루프는 적어도 2개의 앵커 지점을 포함하는 공간을 정의할 수 있다.
구조 부재는 코어 또는 관련 루프 된 섬유 토우의 표면 또는 각 표면 사이에, 직조된 재료로 이루어진 내측 쉘을 더 포함할 수 있다. 이 재료는 탄소 섬유, 유리 섬유, 다른 섬유 또는 탄소/유리가 섞인 하이브리드 직조물을 포함할 수 있다. 이 쉘은 토우를 코어에서 분리한다.
본 발명은 벌크 코어부와 벌크 코어부의 대향하는 두 외측면에 다수의 탄소 섬유 실(thread)로 형성된 탄소 섬유 토우의 루프를 제공하고 모든 층을 함침시키는 수지에 의해 서로 결합시킴으로써, 지지 부재는 인장, 압축 및 굽힘 모멘트 하에서 우수한 성능을 가질 수 있으며 제어된 방식으로 두 부품 서로 간의 상대 위치를 유지할 수 있다. 벌크 캐리어는 2개의 루프가 서로 이격되도록 보장하고, 이 경우 굽힘 운동은 어느 한 루프의 일부분에서, 해당 루프의 섬유에 의해 지지되는, 인장력을 발생시킬 것이며 결과적으로 굽힘에 대해 향상된 성능을 제공한다. 루프의 연속 섬유는 인장력에 대한 저항 성능이 매우 우수하다.
토우는 통상 직조되지 않은 연속 필라멘트의 번들을 의미하며, 각각의 필라멘트는 탄소 섬유, 그라파이트 섬유와 같은 인조 섬유이거나, 토우 내에 이종의 필라멘트가 혼합된 것일 수 있다. 필라멘트는 연속적인 것이 바람직하며, 각각의 필라멘트는 루프 주의를 적어도 한번 또는 여러 번 감싸고 연장될 수 있다.
구조 부재를 따라 임의의 주어진 위치에서 코어부는 구조 부재의 두께 부분 벌크를 구성할 수 있으며, 쉘 각각은 상대적으로 얇다. 구조 부재를 따라 임의의 주어진 단면에서 코어부의 두께는 쉘 두께의 적어도 10배 또는 적어도 50배 일 수 있다.
코어는 탄소, 유리 또는 아라미드(aramid) 재료로 낮은 섬유 체적(낮은 복합재 내 섬유 함량)을 갖는 것이 바람직하다. 벌크 캐리어는 펠트(felt)와 같은 저가 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 재료는 다공성일 수 있고, 루프를 캡슐화하는 경화된 수지로 함침될 수 있다. 여기서, 낮음 섬유 체적은 섬유 체적 분율이 0.3 미만이거나 혹은 0.2 미만인 것을 의미할 수 있다. 코어의 벌크 재료는 잘게 잘린 섬유의 펠트, 예컨대 재생 합성 섬유 재료를 포함할 수 있다.
낮은 체적 분율에 의해 코어의 비용을 낮게 유지할 수 있으며, 이는 쉘 및 루프에 의해 부품의 주요 강도가 제공되기 때문에 허용될 수 있다.
코어부 각각의 외측면 상에는 루프의 경로에 대응되는 홈이 제공될 수 있다.
내측 쉘은 루프를 수용하고 조립 시 루프에 대한 가이드를 제공하는 홈을 코어부로부터 멀이지는 방향을 향하는 측면 상에 포함할 수 있다. 홈은 가이드를 형성하는 것과 더불어 루프 재료가 인장 하중 하에서 곧게 펴지는 것을 억제할 것이다.
홈은 내측 쉘의 최외측으로부터 최내측 표면을 통과하며, 슬롯을 형성할 수 있다. 이 경우, 내측 쉘은 두 부분으로 구성될 수 있으며, 한 부분은 루프에 의해 정의된 공간의 경계 외부에 놓이고, 다른 부분은 루프에 의해 정의된 공간의 경계 내부에 놓인다. 이들 두 부분은 구조 부재의 제조 중에 연결될 수도, 독립적인 부품일 수도 있다.
홈은, 변형 예로서, 코어부의 표면에 형성될 수 있으며, 이 경우 내측 쉘은 제공되지 않는다. 일부 구성에서, 인장 하중 하에서 루프가 곧게 펴지는 것을 방지하기 위해 루프 주위에 추가 보강재가 감겨져 있으며, 대시 가이드는 제공되지 않을 수 있다. 이 추가 재료는 외측 쉘의 일부를 형성할 수 있다.
내측 쉘은 경화된 수지로 함침되어 루프가 내측 쉘과 보호 쉘을 결합하는 수지 내에 갇히게 할 수도 있다. 따라서, 수지는 코어, 내측 쉘 및 토우 뿐만 아니라 외측 쉘에 이르기까지 연속적일 수 있다.
토우의 각 루프는 2개 이상의 앵커 지점을 포함하면서 최소 또는 최소 길이에 가까운 루프를 정의하는 경로를 따를 수 있다.
최단 길이를 달성하기 위해, 각각의 루프는 2개의 앵커 지점 사이에서 연장되는 직선부를 포함할 수 있으며, 직선부는 인접한 앵커 지점의 외곽을 타고 도는 곡선 형상의 후크부를 거쳐 인접하는 직선부와 연결된다.
각 루프의 직선부는 앵커 지점에 인가되는 임의의 힘이 직선부의 양단을 단겨, 루프의 직선부를 따라 직접 작용할 수 있도록 배향될 수 있다.
2개의 루프는 형상과 크기가 동일할 수 있고, 하나의 루프의 임의의 지점과 이에 대응되는 다른 루프의 지점 사이의 거리가 루프를 따라 모든 지점에서 일정하도록 서로에 대해 배치될 수 있다.
부품은 두 개 또는 그 이상의 앵커 지점의 각각이 단일 평면상에 놓이고, 두 루프도 역시 평면인 형상일 수 있다. 그러나 앵커 지점은 모두가 단일 평면에 있지는 않을 수 있다.
앵커 지점이 모두 단일 평면에 놓이는 경우, 코어부는 또한 코어부의 중심축의 대향된 측면 상에 위치되는 2 개의 루프와 평행한 평면 일 수 있다.
토우의 루프 각각, 예를 들어, 연속 탄소 섬유 필라멘트의 루프는 연속 필라멘트의 다발로부터 루프 둘레로 다수의 턴(turn)을 포함할 수 있다. 2개 루프의 필라멘트 수, 토우 및 필라멘트의 직경 및 토우의 층수는 완성된 부재의 구조 강도에 맞춰 설정될 수 있다.
2개 루프는 다수의 필라멘트가 함께 직조되거나 비직조(unwoven)되어 로프(rope)로서 구성될 수 있으며, 로프는 루프 주위로 여러 턴 권취된다.
2개의 외측 쉘은 대향 표면을 덮을 수 있고, 함께 코어부 측면을 덮어서 연속적인 보호 용 외측 쉘을 형성할 수 있다.
루프 각각은 표면 상에 놓인 편평한 스트링 또는 리본을 형성하기 위해 루프의 두께보다 큰 코어부의 외부 표면을 가로지르는 폭을 가질 수 있다.
루프는 단방향 탄소 섬유 필라멘트가 펼쳐진 토우 리본을 포함하는 토우를 하나 또는 그 이상의 턴 포함할 수 있다. 여기서 리본은 필라멘트가 편평한 스트립의 형태로 배열되어 있음을 의미한다.
루프가 편평한 스트립 형태로 형성되도록 여러 턴의 토우가 제공될 수 있다. 이는 스트립을 가로지르는 방향으로의 굽힘에 대해 부재가 우수한 저항성을 가지도록 제공한다.
스트립은 토우 두께의 단일 루프 또는 다수의 가닥으로 이루어진 루프일 수 있다.
선택적으로 내측 쉘에 의해 이격되고, 코어부의 외부 표면 상에 제공되는 제2 또는 제3 토우 루프가 있을 수 있다. 이들은 다른 내부에 중첩될 수 있다. 제2루프가 제공되는 경우, 이 루프는 앵커 지점이 제2루프와 제1루프 사이의 공간에 놓이도록 앵커 지점을 포함하지 않는 공간을 정의할 수 있다.
외측 쉘 및 선택적인 내측 쉘의 두께는 각각의 위치에서 요구되는 부품의 강성에 따라 구조 부품 상의 상이한 위치에서 변할 수 있다.
구조 부재는 앵커 지점과 그 앵커 지점 주변을 지나는 루프의 부분 사이에 배치되는 충전 부재(infill piece)를 포함할 수 있다. 이 충전 부재는 금속 성분, 예를 들어 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다.
충전 부재는 앵커로부터의 하중을 섬유 루프의 후크부 상으로 효율적으로 전달하는 것을 도울 수 있다.
또한, 충전 부재는 앵커 지점에 연결되는 앵커에 대해 신뢰성 있고 안전한 연결 지점으로 기능할 수 있다. 앵커는 예를 들어 스터드(stud)를 포함할 수 있다.
구조 부재의 강성을 제어하기 위해 다양한 다른 충전 부품이 구조 부재에 포함될 수 있다. 예를 들어, 부가적으로 굴곡성이 필요한 경우, 상대적으로 유연한 재료로 이루어진 비 다공성 충전재가 코어부와 외측 쉘 사이에 배치될 수 있으며, 이는 해당 위치에서 경화된 수지의 성분을 감소시켜 부품이 보다 유연해지도록 한다.
충전 부재는 외측 쉘 아래에 배치되거나, 외측 쉘과 나란히 밀착되어 구조 부재의 최외측 부분을 형성할 수 있다. 따라서, 외측 쉘은 충전 부재를 수용하도록 절단될 수 있다.
충전 부재는 수지로 함침되거나, 비 다공성일 수 있고, 충전 부재의 하부면과 접촉하는 경화된 수지에 의해 구조 부재의 나머지 부분에 접착될 수 있다.
볼트의 스터드와 같은 체결요소를 수용하기 위해 하나 혹은 여러 앵커 지점들에서 코어부와 외측 쉘을 모두 관통하는 구멍이 제공될 수 있다.
각각의 쉘은 고 섬유 분율로 직조된 탄소 섬유, 유리 섬유, 탄소/유리 섬유의 하이브리드 시트 재료로 이루어질 수 있다. 여기서, 고 섬유 분율은 적어도 0.4의 분율, 또는 코어부 분율의 적어도 2배를 의미할 수 있다.
각각의 보호 쉘 및 각각의 선택적인 내측 쉘은 단일 연속 시트 또는 다수 시트의 층 배열을 포함할 수 있다. 조립 전에 각 시트는 수지가 없고 섬유만 포함하는 건조한 상태일 수 있으며, 또는 경화성 수지로 사전 함침된 직조된 섬유를 포함하는 프리프레그(pre-preg)일 수 있다.
구조 부재는 3개의 앵커 지점을 갖는 위시본 지주(wishbone strut)을 포함할 수 있으며, 루프는 3개 앵커 지점을 둘러 지나며 연결한다.
대안적으로, 구조 부재는 2개의 앵커 지점을 갖는 도그본(dogbone) 형상의 지주를 포함할 수 있다. 루프는 도그본 형상으로 배열될 수 있으며, 코어부 또는 토우의 루프도 도그본 형상으로 배열될 수 있다.
물론, 많은 다른 형상 및 개수의 앵커 지점이 본 발명의 범위 내에서 제공될 수 있으며, 앞의 설명은 단지 예시적인 목적으로 언급된다.
구조 부재는 차량용 지주 또는 항공기 날개 용 지주를 포함할 수 있다.
본 발명의 제2양태에 따른 본 발명의 제1양태에 따른 구조 부재를 구성하는 방법은, 상기 코어부를 제공하는 단계; 일면 상에 루프가 되도록 연속 섬유 토우를 적용하는 단계; 상기 루프 위에 외측 쉘을 배치하는 단계; 미경화(uncured) 수지를 적어도 상기 외측 쉘에 함침시키는 단계; 및 상기 함침된 수지를 경화하는 단계를 포함한다.
이 방법은 다른 외부 표면에 관련 루프를 제공한 다음, 그 루프 위에 다른 외측 쉘을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
내측 쉘이 제공되는 경우, 이 방법은 외측 쉘로 덮기 전에 내측 쉘에 의해 정의된 가이드 상에 루프를 감는 단계를 포함할 수 있다.
수지로 함침시키는 단계는 코어부 및 쉘들 모두에 수지를 함침시키는 단계를 포함할 수 있다.
수지를 경화하는 단계는 진공 상태에서 수행될 수 있는데, 예를 들어, 부품을 봉지(bag)에 넣고 수지를 공급하기 전에 봉지로부터 공기를 배출시킴으로써 수행될 수 있다.
이 방법은 내측 쉘, 루프 및 외측 쉘을 샌드위치로서 제공한 후 조립된 샌드위치를 코어부의 표면 상에 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
수지를 경화하는 단계는 열 및 압력 중 하나 이상을 사용하여 수행될 수 있다.
이 방법은 프리폼(preform)으로서 내측 쉘 및 외측 쉘을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예가 다음의 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 완전한 구조 부재의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 구조 부재의 주요 부분의 분해도이다.
도 3은 도 1의 구조 부재의 단면도이다.
도 4는 각 앵커 지점에서 충전 부재를 포함하는 다른 구조 부재의 실시예의 단면도이다.
도 5는 도 4의 구조 부재를 도시하는 사시도이다.
도 6은 코어부의 한쪽에만 2개의 루프와 하나의 앵커 지점을 갖는 구조 부재의 또 다른 실시예의 단면도이다.
도 7은 토우의 단일 루프가 2개의 코어 부분 사이에 위치하는 다른 실시예의 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명은 섬유 강화 복합 재료를 사용하여 형성된 구조 부재에 관한 것이다. 섬유 강화 복합 재료는 섬유 재료로 강화된 중합체 매트릭스로 제조된 임의의 섬유 강화 재료일 수 있다. 섬유 재료는 예를 들어 탄소, 유리, 아라미드 또는 당 업계에 공지된 임의의 다른 적절한 강화 섬유일 수 있다. 중합체 매트릭스는 에폭시, 비닐 에스테르 또는 폴리에스테르 열경화성 플라스틱과 같은 복합 재료의 형상을 형성하는데 사용되는 임의의 적합한 재료일 수 있다. 섬유 강화 복합 구조는 예를 들어 자동차, 우주 항공 또는 건설 산업에서 사용하기에 적합한 탄소 섬유 또는 유리 섬유 재료일 수 있다.
본 발명의 제1양태에 속하는 구조 부재(1)의 예가 도 1 내지 도 3에 도시된다. 부재(1)는 차량의 몸체(미도시)와 휠 캐리어(미도시)와 같은 두 부분을 함께 연결하는 위시본을 포함한다. 구조 부재의 3개 모서리 각각은 이 예에서 차체 또는 휠 캐리어에 고정된 지주(strut)를 수용할 수 있는 관통 구멍이 마련된 앵커 지점(anchor point, 6)를 정의한다. 구멍의 대안으로서, 스터드가 각 앵커 지점에서 구조 부재(1)의 면에 용접되거나 결합될 수 있거나, 스터드 및 구멍이 혼합된 형태로 제공될 수 있다. 통상의 기술자라면 본 발명이 3개의 앵커 지점에 한정되지 않으며, 3 개의 앵커 지점이 제공되는 경우, 도 1에 도시된 구조 부재의 형상에 제한되지 않음을 이해할 것이다. 다른 형상, 예를 들어, V자형의 2개의 단부 및 코너에 앵커 지점을 갖는 V형상이 제공될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같은 구조 부재는 각각 고유한 앵커 지점 쌍 사이에서 연장되는 3 개의 직선부를 포함한다. 이 3개의 직선부 사이의 중앙에는 구조 부품의 무게를 줄이기위한 큰 구멍이 마련되어 일 실시예에서는 3개의 부재는 삼각형을 형성한다. 도 2는 구조 부재(1)의 조립에 사용된 주요 부품을 분해된 형태로 도시하고, 도 3은 이들 부품이 서로 어떻게 연결되는지를 보여주는 단면도이다.
도 2 및 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 구조 부재(1)의 핵심은 부재의 전체 모양 및 두께를 한정하는 코어부(2)이다. 코어부(2)는 부재의 대부분의 체적을 차지하고, 일 실시예에서는 약 0.2의 체적 분율을 갖는 낮은 섬유 체적의 재료로 구성된다. 코어부(2)는 외주 벽 및 내주 벽에 의해 연결되는 서로 대향하는 2개의 주 외면(2a, 2b)을 갖는다. 일 실시예에서, 2개의 외면 각각은 각각의 단일 평면에 놓이지만, 본 발명은 이러한 배치로 제한되지 않는다.
내측 쉘(3)은 외부 표면의 둘레에 대응하는 둘레를 가지고 각각의 표면(2a, 2b)에 접한다. 내측 쉘(3)은 단방향 섬유 토우 리본의 루프(4)를 수용하는, 코어부(2)로부터 멀어지는 방향으로 그 표면에 형성되는 루프 모양의 홈을 갖는다. 루프(4)는 각 앵커 지점의 바깥을 둘러 지나간다. 내측 쉘(3)의 홈은 코어부(2)의 표면 상에 대응하는 홈 내에 위치된 내측 쉘의 하부의 융기부와 연계된다. 이로서 모든 요소가 조립 중에 정확하게 정렬될 수 있다.
다음으로 각각의 내측 쉘(3) 및 루프(4)는 직물 섬유 시트 재료로 형성된 보호 외측 쉘(5)로 덮인다. 외측 쉘(5)은 코어부의 벽을 따라 연장되지 않는 것으로 도시되었지만, 외측 쉘(5)이 코어부(2)를 완전히 둘러싸도록 형성될 수 있다는 것은 본 발명의 범위 내에서 예상될 수 있을 것이다.
코어 부(2), 내측 쉘(3) 및 외측 쉘(5)은 수지로 함침되어 전체 구조 부재를 형성하도록 경화된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 앵커 지점(6) 사이의 루프(4) 부분은 직선이어서, 루프(4)가 앵커 지점을 멀리 이동시키려고 하는 임의의 힘에 대해 높은 저항을 제공할 수 있게 한다. 임의의 압축력은 수지와 직조된 섬유 시트 재료로 이루어진 외측 쉘에 의해 지지된다.
사용할 수 있는 구조 부재를 조립하는 방법은 다음과 같다.
제1단계에서, 코어 부(2)는 재료의 벌크 시트로부터 절단되거나 원하는 두께를 얻기 위해 몇 개의 재료 층을 적층함으로써 형성된다. 다음으로 내측 쉘(3)은 일 표면 상에 배치되고, 섬유 루프는 내측 쉘 상의 홈 내에 놓인다. 이러한 작업은 로봇에 의해 수행될 수 있다. 다음으로, 외측 쉘(5)이 끼워지고, 여기까지 조립된 부재는 뒤집는다.
다음으로, 제2외부 표면 상에서 내측 쉘(3), 루프(4) 및 외측 쉘(5)을 추가하는 단계가 반복된다.
위 작업이 완료되면, 조립된 부재는 진공 봉지 내에 배치되고 공기를 제거한다. 다음으로 쉘과 코어부를 함침시키는 수지가 부재 내로 주입된다.
마지막으로, 제조사의 규격에 따라 열 및 선택적으로 압력을 가하며 수지를 경화시키고, 완성된 부재는 진공 봉지에서 꺼내 식힌다. 다음으로 후처리 공정, 예컨대 부재 내에 필요에 따라 앵커 지점에 앵커를 용접한다거나 구멍을 가공하는 등의 작업을 수행할 수 있다.
몇 가지 수정이 가능하다. 예를 들어, 도 4 및 도 5는 코어부(202)를 완전히 둘러싸도록 부재의 측면 둘레를 감싸는 상부 및 하부 쉘(200, 201)을 갖는 유사한 부재를 도시한다. 이들 2개의 쉘(200, 201)은 부재의 측면을 따라 연장되어 측면 중앙에서 서로 맞닿는다. 또한, 내측 쉘(203, 204)는 일 실시예의 측벽을 덮는다. 또한, 일 실시예에서 부재는 앵커 지점에서 루프로 하중을 전달하도록 제어하기 위한, 앵커 지점(6) 각각 및 루프(4)의 사이에 놓이는 인서트 또는 충전 부재(205)를 포함한다. 충전 부재(205)는 코어부의 표면 상에 놓인 것으로 도시되었으나, 코어부 내에 매립되거나 코어 부분의 일부를 대체하여 배치될 수 있다. 이 충전 부재는 금속 소재일 수 있다.
충전 부재는 지지 부재의 앵커 지점들 사이 부분의 굴곡성을 증가 또는 감소시키기 위해 예컨대 앵커 지점 쌍의 사이를 포함하는 상이한 위치 범위에 배치될 수 있다.
도 6 및 도 7은 다른 두 대안을 도시한다. 명확성과 편의를 위해, 여기서 사용된 참조 번호는 도 3에서 사용된 참조 번호와 동일하며 동일한 구성 요소를 가리킨다. 도시한 바와 같이, 도 6의 실시예는 루프를 코어부의 일측면에만 갖는다. 도 7의 실시예는 루프가 2개의 코어부 사이에 샌드위치 형태로 배치되며, 루프의 각 측면에 가요성 시트가 배치된다. 이 경우, 외부 보호 용 층은 루프로부터 멀리 떨어져 있지만, 루프 및 코어에 대해 동일한 보호 기능을 수행한다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 앵커 지점(anchor point)을 정의하고, 코어는 적어도 하나의 표면을 가지는 코어부(core portion);
    상기 코어부의 표면 상에 폐쇄된 루프(closed loop)로 배치되고, 상기 루프는 상기 적어도 하나의 앵커 지점을 수용하는 공간의 경계를 형성하는 섬유 토우(fiber tow);
    직조된 섬유 시트 재료로 형성되고 상기 섬유 토우를 덮는 보호 쉘(protective shell); 및
    상기 각각의 표면과 연결된 루프 사이에 직조된 재료로 형성되는 내측 쉘로서, 상기 내측 쉘은 상기 코어부로부터 바깥을 향하는 면에 배치되고, 상기 루프를 수용하며, 상기 루프의 조립 용 가이드 역할을 하는 홈을 선택적으로 포함하는, 내측 쉘
    을 포함하되,
    상기 코어, 상기 섬유 토우 및 상기 보호 쉘은 수지에 의해 함침되어 결합되는 구조 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코어부는 2개의 대향하는 표면을 가지고,
    상기 표면 각각은 직조된 섬유 시트 재료로 형성된 보호 쉘에 의해 덮여 있고,
    상기 표면 각각에는 연속된 섬유 토우가 폐쇄된 루프로 배치되되, 상기 루프는 상기 적어도 하나의 앵커 지점을 수용하는 공간의 경계를 형성하고,
    상기 루프 각각은 상기 코어부와 상기 보호 쉘 중 하나 사이에 샌드위치 되되,
    상기 보호 쉘 및 상기 코어부는 수지에 의해 함침되어 결합되어
    두 부품을 연결하도록 형성되는 구조 부재.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 코어부는
    외측면을 따라 임의의 위치에서 두 대향하는 표면의 최단 거리로 정의되는 두께가
    상기 임의의 위치에서 상기 쉘 두께의 적어도 10배인 구조 부재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코어부는
    탄소, 유리 또는 아라미드(aramid) 섬유 중 어느 하나의 소재로 이루어지되,
    낮은 섬유 체적(낮은 복합재 내 섬유 함량)을 갖는 구조 부재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 코어부는
    외측면 각각에 상기 루프의 경로에 대응되는 홈이 제공되는 구조 부재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 루프는
    상기 둘 혹은 그 이상의 앵커 지점을 둘러싸는 공간을 정의하는 경로를 따라 형성되되, 상기 루프는 최소 또는 최소에 근접한 길이인 구조 부재.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 루프들 각각은 두 앵커 지점들 사이에서 연장 형성되는 직선부를 포함하고,
    상기 직선부는 인접한 앵커 지점의 외곽을 타고 도는 곡선 형상의 후크부를 거쳐 인접하는 직선부와 연결되고,
    상기 루프 각각의 상기 직선부는,
    상기 앵커 지점에 인가되는 임의의 힘이 상기 직선부의 양단을 당겨, 상기 루프의 상기 직선부를 따라 직접 작용할 수 있도록 배향되는 구조 부재.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 두 개의 루프는
    형상과 크기가 동일하고,
    하나의 루프의 임의의 지점과 이에 대응되는 다른 루프의 지점 사이의 거리가 상기 루프를 따라 모든 지점에서 일정하도록 서로에 대해 배치되는 구조 부재.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 루프들 각각은 상기 루프를 둘러싸는 복수로 권취된 토우를 포함하는 구조 부재.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 두 외측 쉘은
    상기 대향하는 표면을 덮고,
    상기 코어부를 둘러싸는 연속적인 보호 용 외측 쉘을 형성하도록 상기 코어부의 측면을 함께 덮는 구조 부재.
  12. 제1항에 있어서,
    앵커 지점과 앵커 지점 주변을 지나는 상기 루프의 부분 사이에 배치되는 충전 부재(infill piece)를 포함하는 구조 부재.
  13. 제1항에 있어서,
    스터드 또는 볼트와 같은 체결요소를 수용하기 위해 상기 앵커 지점들 중 하나에서 외측 쉘들 및 상기 코어부를 관통하는 구멍이 제공되는 구조 부재.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 쉘 각각은 고 섬유 함량의 직조된 시트 재료로 이루어진 구조 부재.
  15. 제1항에 있어서,
    3개의 앵커 지점을 갖는 위시본(wishbone) 지주(strut) 형태로 구성되고,
    상기 루프는 상기 3개 앵커 지점을 연결하고 둘러싸는 구조 부재.
  16. 제1항에 있어서,
    2개의 앵커 지점을 갖는 도그본(dogbone) 형태로 구성되는 구조 부재.
  17. 제15항에 있어서,
    차량용 지주를 포함하거나 또는
    항공기 날개 용 지주를 포함하거나 또는
    차량 몸체 또는 샤시(chassis)의 일체형 부품을 포함하는 구조 부재.
  18. 제1항에 따른 구조 부재를 제조하는 방법으로서,
    상기 코어부를 제공하는 단계;
    일면 상에 루프가 되도록 연속 섬유 토우를 적용하는 단계;
    상기 루프 위에 외측 쉘을 배치하는 단계;
    미경화(uncured) 수지를 적어도 상기 외측 쉘에 함침시키는 단계; 및
    상기 함침된 수지를 경화하는 단계를 포함하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 함침된 수지를 경화하는 단계 이전에,
    타면 상에 제2루프를 적용하는 단계; 및
    상기 제2루프 위에 제2외측 쉘을 배치하는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 수지를 함침시키는 단계는
    상기 코어부 및 상기 각각의 쉘 모두를 수지에 함침시키는 단계를 포함하는 방법.
KR1020197000461A 2016-07-07 2017-07-05 구조 부재 KR102251616B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB1611862.2A GB201611862D0 (en) 2016-07-07 2016-07-07 A structural member
GB1611862.2 2016-07-07
PCT/GB2017/051986 WO2018007815A1 (en) 2016-07-07 2017-07-05 A structural member

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190033056A KR20190033056A (ko) 2019-03-28
KR102251616B1 true KR102251616B1 (ko) 2021-05-13

Family

ID=56890992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197000461A KR102251616B1 (ko) 2016-07-07 2017-07-05 구조 부재

Country Status (11)

Country Link
US (1) US10946614B2 (ko)
EP (1) EP3481654B1 (ko)
JP (1) JP7063894B2 (ko)
KR (1) KR102251616B1 (ko)
CN (1) CN109689403B (ko)
AU (1) AU2017294152B2 (ko)
CA (1) CA3029693A1 (ko)
GB (1) GB201611862D0 (ko)
MX (1) MX2019000011A (ko)
WO (1) WO2018007815A1 (ko)
ZA (1) ZA201900684B (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201611862D0 (en) 2016-07-07 2016-08-24 Williams Grand Prix Eng Ltd A structural member
DE102016219303A1 (de) * 2016-10-05 2018-04-05 Zf Friedrichshafen Ag Fahrwerksbauteil in Faserkunststoffverbund-Monobauweise mit duroplastischem Matrixwerkstoff und Verfahren zu dessen Herstellung
US10882378B2 (en) * 2017-08-18 2021-01-05 Zhejiang CFMOTO Power Co., Ltd. ATV air heat exchanger with mounting structure and linkage
JP7128700B2 (ja) * 2018-09-20 2022-08-31 株式会社Subaru 繊維強化樹脂構造体

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020150747A1 (en) 2001-02-16 2002-10-17 Wellman Scott A. Structural composite
JP2011126075A (ja) * 2009-12-16 2011-06-30 Toyota Motor Corp 連結部材およびその製造方法
KR101549918B1 (ko) * 2014-07-10 2015-09-03 주식회사 일진 차량의 현가암 및 그 제조방법

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0481310A (ja) * 1990-07-23 1992-03-16 Nitto Boseki Co Ltd Ｆｒｐ製サスペンションアーム
ATE140423T1 (de) 1992-06-04 1996-08-15 Sulzer Innotec Ag Verfahren zur herstellung eines werkstücks mit einer durchgangsöffnung aus thermoplastischem verbundwerkstoff
EP0594131A1 (en) 1992-10-21 1994-04-27 The Budd Company Composite chassis structure and method of manufacture
DE19527197A1 (de) 1995-07-26 1997-01-30 Henrik Schaefer Werkstück aus Faserverbundmaterial
DE19628388A1 (de) 1996-07-13 1998-01-15 Inst Polymerforschung Dresden Kraftflußgerechter, multiaxialer, mehrlagiger Faservorformling mit zumindest bereichsweiser Z-Achsen-Verstärkung und ein Verfahren zu seiner Herstellung
JP3705384B2 (ja) * 1996-10-05 2005-10-12 東邦テナックス株式会社 サスペンションアームおよびその製造方法
US6324940B1 (en) * 1997-08-13 2001-12-04 Maclean-Fogg Company Composite link
DE10153875A1 (de) 2001-11-02 2003-05-15 Bpw Bergische Achsen Kg Bauteil in langgestreckter Bauweise aus einem Faser-Kunststoff-Verbund
EP2110302A1 (en) * 2003-06-11 2009-10-21 CAMPAGNOLO S.r.l. Bicycle component
DE102010037817A1 (de) * 2010-09-28 2012-03-29 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Struktur- oder Fahrwerkteil eines Kraftfahrzeugs
DE102013007284A1 (de) 2013-04-27 2014-10-30 Volkswagen Ag Verbindungsstrebe und Verfahren zur Herstellung derselben
GB201611862D0 (en) 2016-07-07 2016-08-24 Williams Grand Prix Eng Ltd A structural member

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020150747A1 (en) 2001-02-16 2002-10-17 Wellman Scott A. Structural composite
JP2011126075A (ja) * 2009-12-16 2011-06-30 Toyota Motor Corp 連結部材およびその製造方法
KR101549918B1 (ko) * 2014-07-10 2015-09-03 주식회사 일진 차량의 현가암 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
ZA201900684B (en) 2019-10-30
CN109689403A (zh) 2019-04-26
EP3481654C0 (en) 2023-09-06
EP3481654B1 (en) 2023-09-06
GB201611862D0 (en) 2016-08-24
US10946614B2 (en) 2021-03-16
AU2017294152B2 (en) 2023-06-01
KR20190033056A (ko) 2019-03-28
CN109689403B (zh) 2022-08-19
JP7063894B2 (ja) 2022-05-09
EP3481654A1 (en) 2019-05-15
US20190315088A1 (en) 2019-10-17
JP2019524561A (ja) 2019-09-05
AU2017294152A1 (en) 2019-01-24
MX2019000011A (es) 2019-07-04
CA3029693A1 (en) 2018-01-11
WO2018007815A1 (en) 2018-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102251616B1 (ko) 구조 부재
CN104023954B (zh) 具有共结合的加强件的复合材料柱状结构及制造方法
EP2324258B1 (en) Composite tie rod and method for making the same
US20170015401A1 (en) Trussed structure
EP2143634B1 (en) Hydrid strut having metal and composite portions
US7997534B2 (en) Connecting structure for an aircraft or spacecraft and method for producing the same
KR20110017843A (ko) 복합재 스티프너와 그 제조방법
RU2758221C2 (ru) Трехточечный рычаг подвески и способ изготовления трехточечного рычага подвески
WO2010024994A1 (en) Composite tie rod and method for making the same
US20120135180A1 (en) Structural component and method for producing a structural component
US20210190110A1 (en) Attachment of composite lug to composite structural tube
CA1084028A (en) Main connector for an airfoil or wing
US6840542B2 (en) Side member for use in vehicle frame and method of manufacturing the same
US6823918B2 (en) Integrally reinforced composite sandwich joint and process for making the same
US20110311782A1 (en) Planar component of an aircraft and method for producing the same
US6793183B1 (en) Integral node tubular spaceframe
KR101199411B1 (ko) 공기저장탱크 기능의 금속재 내부구조를 갖는 복합소재 대차프레임
CN210852909U (zh) 无人机的机臂和无人机
JPH08300526A (ja) 輸送機器用部材
JP2004502573A (ja) コア入り賦形複合構造部材及びその製造方法
US20230264748A1 (en) Vehicle body pillar structure and vehicle body structure
WO2018173322A1 (ja) 繊維強化複合体
JP7323402B2 (ja) 繊維強化樹脂複合材及び繊維強化樹脂複合材の製造方法
CN116985563A (zh) 车辆轮辋以及用于制造轮辋体的方法
CN115899536A (zh) 一种单向载荷承载件、加工方法及复材夹层结构

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant