KR20010013212A - 차체의 프레임 구조체 - Google Patents

Abstract

프레임단면내에 충전되는 충전재가 가져야만하는 재료 특성이 설명된다. 상기 특성에 따르는 재료를 사용함으로써, 프레임의 에너지흡수능력이 효율적으로 향상된다. 프레임단면내의 적어도 일부에 충전재가 충전되는 프레임구조체에서, 충전재는 4 Mpa 이상의 평균압축강도 및/또는 10 Mpa 이상의 최대굽기 강도로 설정된다. 특히, 충전재는 5 Mpa 이상의 평균압축강도 및/또는 60 Mpa의 최대 굽기강도로

Description

차체의 프레임 구조체{Frame Structure for Vehicle Body}

일반적으로, 자동차와 같은 차륜에 있어서의 차체 프레임구조체로서, 충돌시의 안전성을 강화할 목적으로, 프레임의 판 두께를 늘리거나 또는 프레임 단면내에 보강용의 판재(소위, 보강재)를 설치하여 프레임의 강도 및 강성을 높히는 한편 충격 에너지 흡수성의 향상을 꾀하도록 하는 것은 공지되었다.

한편, 최근에는, 특히 연소성능 향상의 관점에서, 차체중량의 증가를 억제하는 것이 요청되어 왔다. 그러나, 전술의 일반적인 프레임구조체는, 상당한 중량증가를 초래하고, 연소성능의 유지와 충돌 안전성의 향상을 양립하여 달성하는 것이 어려웠다.

이런 이유로, 프레임 단면내의 적어도 일부분에 충전재로서 발포 우레탄을 충전함에 의해, 프레임의 판두께 자체를 증가시키거나 또는 보강재를 제공하는 경우와 같이 큰 중량증가를 초래하는 일없이, 프레임의 강도 및 강성의 개선과 충돌 때의 에너지 흡수성의 향상을 꾀하는 것에 대한 논의가 있어 왔다. 이것은 일부에서 이미 실용화되고 있다.

예컨대 일본 특허공개 공보 헤이세이3-32990호는, 프레임의 단면(중심 필라, center pillar)내에 발포 우레탄을 충전하는 간단하고 신뢰할 수 있는 방법을 위해서 중심 필라와 루프 사이드 레일과의 접속부에 공기 벤트 홀이 구비되는 구조물을 개시하고 있다.

전술한 바와같이, 프레임 단면내에 충전재를 충전하여 충돌때의 프레임의 에너지 흡수성의 향상을 꾀할때, 발포 우레탄과 같이 충돌하중의 작용에 대하여 어느 정도 이상 높은 변형력을 갖는 충전재료를 사용하여, 그러한 충전재를 포함하는 프레임의 변형에 의해서 에너지 흡수를 꾀하는 방법이 일반적으로 실용화되었다.

그러나, 충전재의 적용에 의한 프레임의 에너지 흡수성의 향상에 관한 날카로운 연구와 조사결과, 본 원의 발명자는, 발포 우레탄과 같이 충전재가 강도가 낮고 변형이 용이할 때 프레임의 에너지흡수성의 충분한 향상을 달성하는 것이 어렵다는 것을 발견하였다. 그 이유는, 종래와 같이 발포 우레탄 같은 높은 변형력을 갖는 재료가 충전재로서 사용될때에, 충돌하중이 하중 입력점에서 주위의 프레임 강판에 충분히 분산되고 전달되지 못하여서 프레임이 하중 입력점 및 그 근방에만 국부적으로 크게 변형되기 때문이다.

이와 같이, 프레임 단면내에 충전재를 충전하여 에너지 흡수성의 향상을 꾀하려는 시도에서 그 효과는 충전재의 종류나 기계적 특성에 크게 의존한다.

그러나, 일반적으로는 발포 우레탄의 충전재가 프레임 단면내로 충전되는 방법 또는 충전재가 지지되는 구조물에 대한 다양한 제안이 있어 왔으나, 지금까지 프레임단면내에 충전하여 쓰이는 재료의 특성, 특히 기계적 특성에 대한 논의와 상기 특성에 대한 논의에 기초하여 재료의 적절한 사용에 대한 어떠한 제안도 없었다. 또한, 충전재용으로 발포 우레탄외에 다른 재료의 사용이 현재까지 검토되지 않고 있다.

본 발명은, 예컨대 자동차등의 차체의 프레임구조체, 특히, 프레임 단면내의 적어도 일부에 충전재가 충전되어 되는 차체의 프레임구조체에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 실시 형태에 따른 차체 프레임의 정적 3점 굽기 시험(static three-point bending test)을 하는 시험장치를 모식적으로 나타낸 설명도,

도2는 상기 프레임의 동적 3점 굽기 시험(dynamic three-point bending test)을 하는 시험 장치를 모식적으로 나타낸 설명도,

도3은 충전재의 평균압축강도를 설명하기 위한 프레임의 정적압축 하중대 변위 곡선을 모식적으로 나타내는 그래프,

도4는 충전재의 최대 휨 강도를 설명하기 위한 프레임의 정적 휨 하중대 프레임의 변위 곡선을 모식적으로 도시하는 그래프,

도5는 충전재의 동적 에너지흡수특성을 설명하기 위한 프레임의 동적 휨 하중대 변위 곡선을 모식적으로 도시하는 그래프,

도6은 도1의 정적 3점 굽기 시험의 기본적 부품을 도시하는 확대 설명도,

도7은 상기 3점 굽기 시험에 사용된 차체 프레임의 단면구조를 도시하는 설명도,

도8은 충전재가 없는 상태의 프레임의 변형 모드의 일례를 모식적으로 도시하는 설명도,

도9는 충전재가 구비된 프레임의 변형 모드의 일례를 모식적으로 도시하는 설명도,

도10은 충전재중량과 프레임의 정적 에너지흡수량의 관계를 도시하는 그래프,

도11은 충전재의 평균압축강도와 프레임의 정적 에너지흡수량의 관계를 도시하는 그래프,

도12는 충전재의 최대 휨 강도와 프레임의 정적 에너지흡수량의 관계를 도시하는 그래프,

도13은 도12의 그래프의 주요부를 확대하여 도시하는 그래프,

도14는 충전재중량과 프레임의 동적 에너지흡수량과의 관계를 도시하는 그래프,

도15는 동적 3점 굽기 시험에서 충전 길이 범위와 에너지흡수성의 향상율과의 관계를 도시하는 그래프,

도16은 자동차의 차체구조의 일례를 도시하는 사시도,

도17은 상기 차체의 후방에서 충돌되었을 때의 후방 측면 프레임에의 충돌하중의 입력 모드를 도시하는 설명도,

도18은 도17상태에서 상기 차체의 후방 측면 프레임의 부분 종단면 설명도,

도19는 차체 프레임의 정적 캔티레버(cantilever) 굽기시험을 하는 시험장치를 모식적으로 나타낸 설명도,

도20은 상기 캔티레버 굽기시험에 사용된 차체 프레임의 단면구조를 도시하는 설명도,

도21은 상기 캔티레버 굽기시험에 있어서의 충전된 충전재의 다양한 형태를 구비한 프레임의 굽힘 각도와 굽힘모우먼트의 관계를 도시하는 그래프,

도22는 상기 캔티레버 굽기시험에 있어서의 충전된 충전재의 다양한 형태를 구비한 프레임의 최대 휨 모멘트와 에너지흡수량을 도시하는 그래프,

도23은 접착층의 전단 접착강도와 최대 휨모멘트와의 관계를 도시하는 그래프,

도24는 자동차의 차체의 제조공정을 개략적으로 도시하는 공정 설명도,

도25는 상기 차체 프레임내에 충전재의 적용공정을 개략적으로 도시하는 공정 설명도,

도26은 충전된 발포성충전재가 미발포상태인 차체 프레임의 단면구조를 도시하는 설명도,

도27은 상기 충전재가 발포한 후의 상기 차체 프레임의 단면구조를 도시하는 설명도,

도28a는 상기 차체 프레임내에의 충전재의 적용공정을 개략적으로 도시하는 공정 설명도의 일부로서, 프레임의 외측 패널의 단면도,

도28b는 상기 공정 설명도의 일부에서 충전재가 외측 패널의 내부면에 고정되는 상태를 도시하는 단면설명도,

도28c는 상기 공정 설명도의 일부에서, 충전재의 내측에 보강재를 배치한 상태를 도시하는 단면 설명도,

도28d는 상기 공정 설명도의 일부에서, 충전재가 보강재의 내측면에 고정되는 상태를 도시하는 단면 설명도,

도28e는 상기 공정도의 일부에서, 프레임의 조립상태를 도시하는 단면설명도,

도29는 본 발명의 실시의 형태에 있어서의 구체예1 에 관한 차체 프레임의 단면구조를 도시하는 설명도,

도30은 도29에 있어서의 Y30-Y30 선을 따른 단면설명도,

도31은 상기 구체예1의 변형예에 관한 차체 프레임에 관한 도30과 유사한 단면 설명도,

도32는 본 발명의 실시의 형태에 있어서의 구체예2에 관한 차체 프레임의 단면 구조를 도시하는 설명도,

도33은 상기 구체예2의 변형예에 관한 차체 프레임의 단면구조를 도시하는 설명도,

도34는 상기 구체예2의 다른 변형예에 관한 차체 프레임의 단면구조를 도시하는 설명도,

도35는 상기 구체예2의 또다른 변형예에 관한 차체 프레임의 단면구조를 도시하는 설명도,

도36은 본 발명의 실시의 형태에 있어서의 구체예3에 관한 차체 프레임의 단면구조를 도시하는 설명도,

도37은 상기 도36에 있어서의 Y37-Y37선에 따른 단면설명도,

도38a는 본 발명의 실시의 형태에 있어서의 구체예4에 관한 차체 프레임내로 충전재의 적용공정을 개략적으로 도시하는 공정설명도의 일부에서, 프레임의 외측 패널의 단면설명도,

도38b는 상기 공정설명도의 일부에서, 외측 패널의 내면에 충전재를 접착고정한 상태를 도시하는 단면설명도,

도38c는 상기 공정 설명도의 일부에서, 충전재의 내측에 보강재를 배치한 상태를 도시하는 단면 설명도,

도38d는 상기 공정 설명도의 일부에서, 보강재의 내측에 충전재가 고정되는 상태를 도시하는 단면설명도,

도38e는 상기 공정설명도의 일부에서, 프레임의 조립완료상태를 도시하는 단면설명도,

도39a는 본 발명의 실시의 형태에 있어서의 구체예5에 관한 차체의 프레임내로의 충전재의 적용공정을 개략적으로 도시하는 공정설명도의 일부에서, 프레임의 외측 패널의 단면설명도,

도39b는 상기 공정도의 일부에서, 외측 패널의 안쪽에 보강재를 접합한 상태를 도시하는 단면설명도,

도39c는 상기 공정도의 일부에서, 보강재의 내면에 접착제층이 구비된 상태를 도시하는 단면설명도,

도39d는 상기 공정설명도의 일부에서, 보강재의 내면에 충전재를 접착고정한 상태를 도시하는 단면설명도,

도39e는 상기 공정설명도의 일부에서, 프레임의 조립완료상태를 도시하는 단면설명도,

도40은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 구체예6에 관한 차체 프레임의 단면구조를 도시하는 단면설명도,

도41은 상기 도36에 있어서의 Y41-Y4l 선에 따른 단면설명도,

도42는 본 발명의 실시의 형태에 있어서의 구체예7에 관한 차체 프레임의 단면구조를 도시하는 설명도,

도43은 상기 차체 프레임을 도42에 있어서의 Y43-Y43방향에서 본 도면,

도44는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 구체예8에 관한 차체 프레임의 단면구조를 도시하는 설명도,

도45는 상기 도44에 있어서의 Y45-Y45선에 따른 단면설명도,

도46은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 구체예9에 관한 차체 프레임의 단면구조를 도시하는 단면설명도,

도47은 상기 도46에 있어서의 Y47-Y47선에 따른 단면설명도,

도48은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 구체예10에 관한 차체 프레임의 단면구조를 도시하는 설명도,

도49는 상기 도48에 있어서의 Y49-Y49선에 따른 단면설명도,

도50은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 구체예11에 관한 차체 프레임의 단면구조를 도시하는 설명도,

도51은 상기 도50에 있어서의 Y5l-Y51선에 따른 단면설명도,

도52는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 구체예l2에 관한 차체 프레임의 단면구조를 도시하는 설명도,

도53은 상기 차체 프레임을 도52에 있어서의 Y53-Y53방향에서 본 도면,

도54는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 구체예12의 변형예에 관한 차체 프레임의 충전재미발포상태에 있어서의 단면구조를 도시하는 설명도,

도55는 상기 변형예에 관한 차체 프레임을 도54에 있어서의 Y55-Y55방향에서 본 도면,

도56은 충전재가 발포된 상태의 상기 변형예에 따른 차체 프레임의 단면구조를 도시하는 설명도,

도57은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 구체예l3에 대응하는 종래 기술에 관한 차체 프레임의 주요부의 단면구조를 도시하는 설명도,

도58은 상기 구체예13에 따른 차체 프레임의 주요부의 단면구조를 도시하는 설명도,

도59는 상기 구체예13의 변형예에 관한 차체 프레임의 주요부의 단면구조를 도시하는 설명도,

도60a는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 구체예14에 관한 차체 프레임내에의 충전재의 적용공정을 개략적으로 도시하는 공정설명도의 일부에서, 슬라이스 상태의 충전재를 도시하는 단면설명도,

도60b는 상기 공정설명도의 일부에서, 라미네이트 충전재의 수지 침전 상태를 도시하는 단면설명도,

도60c는 상기 공정설명도의 일부에서, 수지가 침전된 충전재가 프레임내로 완전히 조립된 상태를 도시하는 단면설명도,

도60d는 상기 공정설명도의 일부에서, 도60c에 있어서의 Y60-Y60선에 따른 단면설명도,

도61은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 구체예15에 관한 차체 프레임의 주요부의 단면구조를 도시하는 설명도,

도62는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 구체예16에 관한 차체 프레임의 단면구조를 도시하는 단면설명도,

도63은 상기 도62에 있어서의 Y63-Y63선에 따른 단면설명도,

도64는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 구체예17에 관한 차체 프레임의 단면구조를 도시하는 설명도,

도65는 상기 도64에 있어서의 Y65-Y65선에 따른 단면설명도,

도66은 본 발명의 실시의 형태에 있어서의 구체예18에 관한 차체 프레임의 단면구조를 도시하는 설명도,

도67은 상기 도66에 있어서의 Y67-Y67선에 따른 단면설명도이다,

따라서, 본 발명의 주요 목적은, 충전재 수단에 의해 차체 프레임의 에너지흡수성의 향상을 꾀하려는 시도에서, 프레임 단면내에의 충전재로서 갖추어야하는 재료특성을 검토하고, 이 목적에 적합한 충전재를 사용함으로써, 프레임의 에너지 흡수성을 보다 효과적으로 강화할 수 있도록 하는 것이다.

전술의 목적을 달성하기 위하여 본 원 발명의 제1양상에서는, 프레임단면내의 적어도 일부분에 충전재가 충전되는 프레임구조로서, 상기 충전재는 평균압축강도(compressive strength)가 4 MPa 이상 또는 최대 휨 강도가 10 MPa 이상으로 설정되어 있다.

상기 충전재에 관해서, 평균 압축강도가 4 MPa 이상 또는 최대 굽기 강도( maximum bending strength)가 10 MPa 이상으로 한 것은 다음의 이유에서다.

즉, 충전재의 평균압축강도가 커짐에 따라서 프레임의 에너지 흡수량도 증가하지만, 평균압축강도가 4 MPa 이상으로 되면 에너지 흡수량의 증가정도는 포화한다. 환원하면, 평균압축강도가 4 MPa 이상이 되면, 거의 최대치에 가까운 에너지흡수량을 얻을 수 있다. 또는, 충전재의 최대 휨 강도가 커짐에 따라서 프레임의 에너지 흡수성도 증가하지만, 최대 휨 강도가 l0 MPa 이상으로 되면 에너지 흡수량의 증가정도는 포화한다. 바꾸어 말하면, 최대 휨 강도가 10 MPa 이상 되면, 거의 최대치에 가까운 에너지 흡수량을 얻을 수 있다.

또한, 본 원 발병의 제2 양상에서, 상기 충전재는 평균압축강도가 5 MPa 이상 또는 최대 휨 강도가 60 MPa 이상으로 설정된 제1 양상에 기술된 바와같은 차체의 프레임 구조물이 구비된다.

상기 충전재에 관해서 평균압축강도가 5 MPa 이상 또는 최대 굽기 강도가 60 MPa 이상으로 설정한 것은 다음과 같은 이유에 의한다.

즉, 충전재의 평균압축강도가 특히 5 MPa 이상으로 될때, 프레임의 에너지흡수량의 증가정도는 보다 안정적으로 포화하여, 최대치에 가까운 에너지흡수량을보다 안정적으로 얻을 수 있다. 또는, 충전재의 최대 휨 강도가 특히 60 MPa 이상으로 되면, 프레임의 에너지흡수량의 증가정도는 보다 안정적으로 포화하여, 최대치에 가까운 에너지흡수량을 보다 안정적으로 얻을 수 있다.

더욱이, 본 발명의 제3양상에서는, 프레임단면내의 적어도 일부분에 충전재가 충전 되는 차체의 프레임구조물로서, 상기 충전재는 평균압축강도가 4 MPa 이상으로, 그리고 최대 굽기 강도가 10 MPa 이상으로 설정된다.

상기 충전재에 관해서, 평균압축강도가 4 MPa 이상으로 또한 최대 굽기 강도가 10 MPa 이상으로 한 것은 다음의 이유에 의한다.

즉, 충전재의 평균압축강도가 커짐에 따라서 프레임의 에너지흡수량도 증가하지만, 평균압축강도가 4 MPa 이상으로 되면 에너지흡수량의 증가정도는 포화한다. 바꾸어 말하면, 평균압축강도가 4 MPa 이상이 되면, 거의 최대치에 가까운 에너지흡수량을 얻을 수 있다. 더구나, 충전재의 최대 휨 강도가 커짐에 따라서 프레임의 에너지흡수량도 증가하지만, 최대 휨 강도가 10 MPa 이상으로 되면 에너지흡수량의 증가정도는 포화한다. 바꾸어 말하면, 최대 휨 강도가 10 MPa 이상 되면, 거의 최대치에 가까운 에너지흡수량을 얻을 수 있다.

본 발명의 제4 양상에 따르면, 상기 충전재는 평균압축강도가 5 MPa 이상으로, 또한 최대 휨 강도가 60 MPa 이상으로 설정되는 본 발명의 제3양상에 기술된 바와같은 차륜의 프레임 구조물이 구비된다.

상기 충전재에 관해서 평균압축강도가 5 MPa 이상으로, 그리고 최대 휨 강도가 60 MPa 이상으로 한 것은 다음의 이유에 의한다.

즉, 충전재의 평균압축강도가 특히 5 MPa 이상으로 되면, 프레임의 에너지흡수량의 증가정도는 보다 안정적으로 포화하여, 최대치에 가까운 에너지흡수량을보다 안정적으로 얻을 수 있고, 더구나, 충전재의 최대 굽기 강도가 특히 60 MPa 이상으로 되면, 프레임의 에너지흡수량의 증가정도는 보다 안정적으로 포화하여, 최대치에 가까운 에너지흡수량을 보다 안정적으로 하여 얻을 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명의 제5양상에서는, 상기 평균압축강도가 충돌하중 입력측에 관해서 한정되는 반면, 상기 최대 휨 강도는 반(counter)충돌하중 입력측에 관해서 한정되는 상기 제1 내지 제4양상중 어느 하나에 기술된 바와같은 차륜의 프레임 구조물이 제공된다.

또한, 본 발명의 제6양상에서는, 다층구조 형태에서 상기 특성을 갖는 상이한 충전재가 사용되는 상기 제5양상에 기술된 바와 같은 차륜의 프레임 구조물이 제공된다.

또한, 본 발명의 제7양상에서는, 상기 충전재의 밀도가 1.O g/㎤ 이하를 갖는 제1내지 제6양상 중 어느 하나에 기술된 바와 같은 차륜의 프레임 구조물이 제공된다.

여기에서, 상기 충전재의 밀도를 1.0 g/㎤ 이하로 한 것은, 밀도가 1.0 g/㎤ 를 넘으면 프레임단면내에 보강재를 제공하는 경우와 비교해서 중량의 감소나 비용면에서 바람직하지 못하기 때문이다.

또한, 본 발명의 제8양상에서는, 상기 충전재가 다공성 재료로된 제1 내지 제8양상 중의 어느 하나에 설명된 바와 같은 차륜의 프레임 구조물을 제공한다.

이 경우에, 상기 다공성 재료는 발포체는 물론이고, 이외에도, 예컨대, 금속등의 소결체, 눌러 굳힌 목재 칩 및 중공 비드를 혼입시킨 것등과 같은 다공성을 갖는 여러가지의 재료가 포함된다.

또한, 본 발명의 제9양상에서는, 상기 충전재가 에폭시 수지인 제8양상에 기술된 바와 같은 차륜의 프레임 구조물이 제공된다.

또한, 본 발명의 제10양상에서는, 상기 충전재가 프레임의 하중지점사이의 길이에 대하여 15% 이상의 길이의 범위에 걸쳐 충전되는 제1내지 제9양상에 기재된 바와 같은 차륜의 프레임 구조물을 제공한다.

상기 충전재의 충전범위를 프레임의 하중지점사이의 길이에 대하여 15% 이상으로 하는 것은 충전재의 충전범위가 증가함에 따라서 흡수 에너지가 증가하고, 약 15%에서 포화되기 때문이다. 바꾸어 말하면, 충전재의 충전길이 범위가 15% 이상 이면, 거의 최대치에 가까운 에너지흡수량을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 제11양상에서는, 상기 충전재의 반충돌하중 입력측에 보강부재가 설치되는 제1 내지 제10양상 중 어느 하나에 기술된 것과 같은 차륜의 프레임 구조물을 제공한다.

또한, 본 발명의 제12양상에서는, 프레임단면내의 적어도 일부분에 프레임 및/또는 충전재를 보강하기 위한 보강부재가 설치되고, 상기 보강부재는 충전재를 지지하는 지지기능을 갖는 제1 내지 제11양상 중 어느 하나에 기술된 것과 같은 차륜의 프레임 구조물을 제공한다.

또한, 본 발명의 제13양상에서는, 상기 충전재의 반충돌하중입력측에, 프레임단면을 구성하는 패널부재의 이온 전착공정에서 프레임 단면 및/또는 충전재 전착부의 일부로부터 이온 전착액을 배출시키기 위한 배출 홀이 구비되는 제1 내지 제12양상중 어느 하나에 기재된 것과 같은 차륜의 프레임 구조물이 제공된다.

또한, 본 발명의 제14양상에서는, 상기 프레임단면을 구성하는 패널의 적어도 일부분과 상기 충전재층과의 사이에 접착제층이 구비되는 제1 내지 제13양상중 어느 하나에 기재된 것과 같은 차륜의 프레임 구조물이 제공된다.

또한, 본 발명의 제15양상에서는, 상기 접착제층이 상기 충전재의 충돌하중입력측과 상기 패널재의 적어도 일부분과의 사이에 설치되는 제14양상에 기재된 것과 같은 차륜의 프레임 구조물이 제공된다.

또한, 본 발명의 제16양상에서는, 상기 접착제층이 3 MPa 이상의 전단 접착강도를 갖는 제14 또는 제15양상에 기재된 것과 같은 차륜의 프레임 구조물이 제공된다.

상기 접착층의 전단 접착강도를 3 MPa 이상으로 한 것은, 접착제층의 전단 접착강도가 커짐에 따라서 프레임이 견될 수 있는 최대 휨 모멘트도 증가하지만, 전단 접촉강도가 3 MPa 이상으로 되면 최대 휨 모멘트의 증가정도는 그전과 비교해서 완만하게 된다. 환언하면, 전단 접착강도가 3 MPa 이상이면, 프레임이 부담할 수 있는 최대 휨 모멘트를 대단히 효과적으로 증대시켜, 높은 에너지흡수능력을 얻을 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명의 제17양상에서는, 프레임 구조물 자체가 상기 특성을 갖고 충전재 자체가 3MPa 이상의 전단 접촉강도를 갖는 제17양상에 기재된 것과 같은 차륜의 프레임 구조물을 제공한다.

상기 충전재 자체의 전단 접착강도를 3 MPa 이상으로 한 것은, 전단 접착강도가 커짐에 따라서 프레임이 견될 수 있는 최대 휨 모멘트가 증가하지만, 전단 접착강도가 3 MPa 이상으로 되면 최대 휨 모멘트의 증가정도는 그전까지와 비교해서 완만하게 된다. 환언하면, 전단 접착강도가 3 MPa 이상 되면, 프레임이 견될 수 있는 최대 휨 모멘트를 대단히 효과적으로 증대시켜 높은 에너지흡수능력을 얻을 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명의 제18양상에서는, 다공성의 홀이 독립적으로 형성되고 접착제의 밀폐성을 높인 제8 또는 제9양상에 기술된 것과 같은 차륜의 프레임 구조물을 제공한다.

또한, 본 발명의 제19양상에서는, 상기 차체 프레임 자체가, 자동차의 차체측부에서 수직으로 연장되는 필라부재와, 자동차의 차체양측에서 전후로 연장되는 프레임부재와, 좌우측 상에서 서로 각각에 대하여 프레임부재를 연결하는 연결부재와, 도어 본체부의 보강부재와, 범퍼의 보강부재중의 적어도 어느 하나에 인가되는 제1 내지 제18양상에 기술된 것과 같은 차체의 프레임 구조물을 제공한다.

이 경우에, 상기 필라부재는 자동차의 차체측부에서 수직으로 연장되는 소위, 중심 필라, 전방 필라, 힌지 필라, 후방 필라를 포함하고, 상기 프레임부재는 자동차의 차체양단에서 전후로 연장되는 소위 측면문턱, 후방 측면 프레임 및 전방 프레임을 포함하고, 상기 연결부재는 좌우측상에서 서로 각각에 대해서 프레임부재를 연결하는 소위 횡단 부재를 포함하고, 상기 도어 본체부의 보강부재는 소위 임펙트 바아를 포함하고, 범퍼의 보강부재는 소위 보강 부재를 포함한다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해서, 첨부도면을 참조하면서 설명 한다. 우선, 충전재료에 대하여(즉, 프레임 단면내에 충전된 상태가 아니라, 충전재료 그 자체에 관해서), 그 기초적인 물리적 그리고 기계적 특성을 조사하였다. 특히, 표1에 도시된 6종류의 재료에 관해서, 각각 그 밀도를 조사함과 동시에, 각 밀도에 대한 압축강도 및 굽기 강도를 시험에 의해서 구하였다. 상기 밀도는 모든 경우의 재료에서, 실온(약 20℃)에 있어서의 값을 조사하였다. 각 재료의 명세 사항은 다음과 같다.

·발포 우레탄수지: 경도 8 kg/㎠ ·A1 발포체: 알루미늄 발포성재료

·목재: 소나무 ·에폭시수지 A

·에폭시수지 B ·A1 잉곳: 막대 형상의 알루미뉴재료 .보강재: 일반적으로 프레임단면내에 제공되는 강판으로 제조됨(판두께 1mm의 SPC1-N의 강판)

상기 보강재의 밀도는, 후술하는 도7에 도시된 것과 같은 프레임단면내에 배치되는 보강재 중량과, 상기 보강재가 위치되는 대응 프레임부의 능력사이에서 프레임내 환산밀도로서 산출한 것이다. 또한, 보강재의 평균압축강도와 최대 굽기 강도뿐 아니라 발포 우레탄의 평균압축강도도 너무 그 값이 낮으므로 측정할 수 없었다.

표1

재료	밀도(g/㎠)	평균압축강도(Mpa)	최대굽기강도(Mpa)
발포우레탄	0.09	0.6	-
a1 발포체	0.29	1.9	2.4
목재	0.41	2.5	59.2
에폭시 수지A	0.50	3.0	3.7
에폭시 수지B	0.50	9.0	11.0
A1 잉곳	2.67	234	586
보강재	0.61	-	-

각 충전재의 압축강도와 밀도와의 관계를 조사하기 위한 개별적인 충전재의 압축력 시험이 다음과 같이 수행되었다. 즉, 각 재료를 한변 30mm의 입방체로 가공하여 시편을 마련하였다. 이것에 대하여 도3에 도시된 바와같이 한 방향으로부터 압축하중을 가하여 관련되는 충전재의 압축강도(평균압축강도)로부터 취한 변위량(압축량) 0∼8 mm의 범위에서 평균하중을 구한다.

또한, 각 충전재의 굽기 강도를 조사하기 위해서 충전재의 굽기 시험이 다음과 같이 수행되었다. 즉, 각 재료의 시험재료를 폭 5cm ×길이 15cm ×두께 1cm의 평판상으로 가공하여 시험편을 제작한다. 각 충전재의 시험편은 소위 오토 그래프(auto graph)에 의해서 지점 사이거리 8cm의 3점 굽기시험을 하였다. 그리고, 그 하중-변위 다이아그램으로부터 각 충전재의 굽기 강도가 산출되었다.

상기표1의 각 충전재의 밀도의 데이타로부터 비용은 물론 중량효과의 감소면에서, 차체 프레임의 프레임단면내에 충전하는 충전재의 밀도는, l.0 g/㎤ 이하가 적당하고, 바람직하게는 0.6 g/㎤ 이하가 되면 더욱 중량효과의 감소가 기대된다.

다음에, 상기 각 충전재를 프레임의 소정부분의 내부공간에 충전하여 프레임의 주요 에너지흡수특성을 평가하는 시험을 하였다.

우선, 프레임을 구성하는 패널부재를 참조하면, 1mm 두께의 SPcl-N 강판이 사용되었다. 이 강판(SPC1-N)의 기계적 특성은 다음과 같다.

·인장강도: 292 N/㎟

·항복점 : 147 N/㎟

·신장률 : 50.4 %

이 강판을 사용하여, 한 쪽이 개방되고 단면이 U 자형으로 형성된 패널부재(Po)와 평판상으로 형성된 패널부재(Pi)가 함께 도7에 도시된 바와같이 캔티레버 해트(hat)형상으로 조합되고, 조합된 조립체의 중첩부(Lf)를 60mm 피치로 스폿용접하여 최종적으로 조립하였다.

한편, 도7에 있어서 가상적으로 도시한 바와같이, 프레임단면내에 보강재(Rf)를 설치하는 경우에는, 이 보강재(Rf)의 재료는 프레임(FR)의 패널부재(Pi, Po)에서의 것과 동일한 것이 사용되었다. 이 경우에, 보강재(Rf)의 양단부에서의 플랜지부(도면에 도시되지 않음)는 양 패널부재(Pi,Po)의 플랜지부(중첩부 Lf)사이에서 핀치(pinch)된 후에, 세개의 리프(leaf)가 포개지어 스폿용접으로 조립된다.

상기 프레임(FR)의 소정부분의 내부공간에 표1의 각 충전재를 각각 충전하여 각종의 기계적시험을 하여, 압축강도 또는 굽기 강도와 에너지흡수성과의 관계를 조사하였다.

우선, 프레임의 정적 3점굽기시험이 수행되었다. 도1은 프레임(Rf)의 정적 3점굽기시험을 하는 시험장치를 모식적으로 나타낸 설명도이다. 또한, 도6은 이 정적 3점굽기시험장치의 주요부를 확대하여 도시한 설명도이다.

도7에 있어서 실선으로 표시된 단면형상을 갖는 소정 길이의 프레임(FR)의 단면내에 충전재(S)를 Ef= 50∼30O mm의 길이에 걸쳐 충전한다. 이어서, 만능시험기에 의해 압력기(Ma)를 통해 프레임(FR)의 중앙에 정적하중(Ws)을 가하여 도4에 도시한 바와같이, 변위량 0∼45 mm의 범위에서의 하중-변위를 측정하여, 정적 에너지흡수량을 구하였다.

시험결과를 도10 내지 도14의 그래프에 도시하였다. 먼저 도10은 충전재중량과 에너지흡수량의 관계를 나타낸 것이다. 이 도10에 있어서, 검은 원(●)은 목재가 충전된 경우이고,검은 사각형(■)은 에폭시수지 a를 충전한 경우이며, 흰 삼각형(△)은 강판 보강재(판 두께 1.Omm)가 프레임단면내에 구비되는 경우를 도시한다. 한편, 흰 원(ｏ)은 판두께 l.6 mm의 강판(SPC1-N)의 경우를 참고로서 도시하고 있다.

이 그래프(도10)로부터 잘 알 수 있는 바와같이, 목재 및 에폭시수지A의 경우에, 충전재(S)의 충전중량이 증가함에 따라서 흡수 에너지가 증가되고, 시험장치의 양 지점(Ms)에 의해 지지된 프레임부분이 최대치를 도시한다. 또한, 목재나 에폭시수지등의 충전재(S)가 사용될때, 유사한 에너지흡수량을 얻는데 필요한 충전재 중량은 단지 보강재가 구비된 경우의 것보다 훨씬 작아진다.

이와 같이, 프레임단면내에 충전재(S)를 충전함으로써, 보강재(Rf)가 구비되는 경우와 비교하여 프레임(FR)의 에너지흡수성이 크게 개선된다.

도1l은 충전재(S)의 평균압축강도와 에너지흡수량 사이의 관계를 도시하는바, 그래프의 수평축은 대수눈금이다. 이 측정에 있어서, 각 충전재(S)의 충전길이 (Ef)를 50mm 으로 하였다. 이 기준이하의 충전길이의 경우에는, 충전재(S)는 어떤 굽휨효과도 발생하지 않아서, 그 에너지흡수성은 압축강도와의 상관성이 보다 커진다. 한편, 도11에 있어서, 점(a1, a2, a3, a4, a5)은 우레탄수지, A1 발포체, 목재, 엑폭시수지A 및 A1 잉곳에 각각 공헌하는 데이타를 보여주고 있다.

도l1의 그래프로부터 잘 알 수 있는 바와같이, 충전재(S)의 평균압축강도가 증가함에 따라서 에너지흡수량도 증가하지만, 평균압축강도가 4 MPa 이상으로 되면 프레임(FR)의 에너지흡수량의 증가정도는 포화한다. 바꾸어 말하면, 평균압축강도가 4 MPa 이상으로 되면, 거의 최대치에 가까운 에너지흡수량을 얻을 수 있다.

특히, 평균압축강도가 5 MPa 이상으로 되면, 프레임(FR)의 에너지흡수량의 증가정도는 보다 안정적으로 포화하여, 최대치에 가까운 에너지흡수량이 보다 안정적으로 얻어진다

한편, 도12는 충전재(S)의 최대 굽기강도와 에너지흡수량과의 관계를 도시하고 있다. 도13은 상기 도12의 그래프에 있어서의 최대 굽기강도 80 MPa 이하의 부분을 확대하여 도시하는 그래프이다. 이 측정에 있어서, 각 충전재(S)의 충전길이(Ef)를 1OOmm 로 하였다. 충전 길이가 1OOmm 정도까지 증가하면, 충전재의 굽기강도 프레임(FR)의 에너지흡수성의 향상에 기여하게 된다. 한편, 도12 및 도13에 있어서, 점(b1, b2, b3 및 b4)은, Al 발포체, 에폭시수지A, 목재 및 A1 잉곳 각각에 공헌하는 데이타를 보여주고 있다.

이들 그래프로부터 잘 알 수 있는 바와같이, 충전재(S)의 최대 굽기 강도가 커짐에 따라서 에너지흡수량도 증가하지만, 최대 굽기강도가 l0 MPa 이상으로 되면 프레임(FR)의 에너지흡수량의 증가정도는 포화한다. (특히 도13참조). 바꾸어 말하면, 최대 굽기 강도가 10 MPa 이상이면, 거의 최대치에 가까운 에너지흡수량을 얻을 수 있다.

특히, 최대 굽기 강도가 60 MPa 이상으로 되면, 프레임(FR)의 에너지흡수량의 증가정도는 보다 안정적으로 포화하여, 최대치에 가까운 에너지흡수량을 보다 안정적으로 얻을 수 있다.

전술한 정적 에너지흡수성 시험에서, 프레임단면내에 충전재가 충전되어 있지 않은 경우에는, 도8에 도시한 바와 같이, 프레임(FR)은 하중(Ws)의 입력점에서 국부적으로 크게 변형된다. 이것에 대하여, 프레임단면내에 충전재가 충전되어 있는 경우에는, 입력하중(Ws)은 입력점에 제한됨이 없이 길이(Ef)의 범위로 충전된 충전재(S)를 통해 프레임(FR)의 충전부분주위에 분산된다. 즉, 충전재(S)를 내부에 충전함에 의해, 프레임은 국부적으로 큰 변형이 생기는 일없이 광범위하게 변형된다. 이에 따라, 흡수 에너지도 비약적으로 증가하는 것으로 생각된다.

이 경우에, 충전재(S) 자체의 에너지흡수량을 계산에 의해서 구하면, 전흡수 에너지의 7% 이하로 된다. 이 사실로부터도, 충전재(S)를 프레임(FR)내에 충전함에 의하는 에너지흡수성의 향상은, 충전재(S) 자체의 에너지흡수성보다도, 충전재(S) 에 의한 하중 분산효과가 대단히 크게 기여하고 있는 것을 알 수 있다.

또한, 도10의 그래프에서, 특히, 목재가 충전되고 에너지흡수량의 상한을 보이는 프레임에 관해서, 시험후의 프레임의 상태를 눈으로 관찰하면, 시험장치의 양지점(Ms)에서 지지된 프레임부분이 거의 완전히 찌부러진 상태로 되어 있었다. 즉, 이 프레임(FR)에서의 최대의 에너지흡수는 이 지점(Ms)에 의한 지지부분의 찌그러짐에 공헌한다. 따라서, 이 경우에 충전재(S)의 역할은 입력하중(Ws)을 지점에 분산시키는 것이다.

한편, 충전길이 Ef= 50mm 에서 충전재가 충전된 각 프레임에 관해서, 시험후의 프레임단면의 찌그러짐 상태를 눈으로 관찰하면, 에너지흡수성이 비교적 낮은 경우{보강재(Rf)만, 우레탄수지 및 A1 발포체)의 하중 입력점에서는 프레임 단면이 거의 완전히 찌그러졌고, 반면에 에너지 흡수성이 비교적 높은 경우(에폭시수지, 목재 및 al 잉곳)의 하중입력점에서의 프레임 단면은 찌그러지지 않았다.

하중입력점에서의 프레임단면의 이 찌그러짐은 충전재(S)의 압축강도가 크게 기여하고 있다. 전술한 바와같이, 충전재(S)의 평균압축강도가 증가함에 따라서 너지흡수량이 증가하여 약 4MPa 에서 포화하고, 약 5MPa 에서 보다 안정적으로 포화한다.(도11 참조).

이 사실로부터, 단면의 찌그러짐은 프레임의 에너지흡수성능에 크게 영향을 미치고 단면의 찌그러진 부분은 응력집중이 생겨 국부적인 변형을 가속하여, 프레임(FR)의 파손을 초래하고, 충분한 에너지흡수량을 확보할 수가 있다.

프레임(FR)내에 충전된 충전재(S)상의 압력하중은 특히 하중입력측에 직접적으로 작용한다. 따라서, 충전재(S)의 평균압축강도는, 특히 하중입력측에 있어서 상기 단면의 찌그러짐을 방지하기 위하여 충분한 값(4 MPa 이상)으로 유지되는 것이 양호하다.

또한, 전술한 바와같이, 충전재(S)의 충전길이(Ef)가 일정 이상으로 길게 될때, 충전재(S)의 평균압축강도가 거의 동등이더라도 에너지흡수성에 차가 생긴다. 충전재(S)의 충전길이(Ef)를 100mm 로 하는 경우에 있어서 에너지흡수량이 비교적 낮음을 보이고, 에폭시수지A를 충전한 프레임의 단면을 눈으로 관찰한 결과, 충전재(에폭시수지)에 크랙이 보였다. 이 크랙은 최대 굽기강도가 크게 영향을 미치고, 이 최대굽기강도가 증가됨에 따라서 에너지흡수량이증가하여, 약 lOMPa 에서 포화하고, 약 60MPa 에서 보다 안정적으로 포화한다.(도12 및 도13 참조) 프레임(FR)에 충전된 충전재(S)상의 굽기 하중은, 특히 반하중입력측에 직접적으로 작용한다. 따라서, 상기 충전재(S)의 최대 굽기강도는, 특히 반하중입력측에서 상기 충전재의 크랙을 방지하기 위하여 충분히 큰 값(10 MPa 이상)으로 유지시키는 것이 양호하다.

한편, 상기 기술에 근거하여서, 프레임(FR)내에 충전재(S)를 충전할때, 충전재(S)를 상이한 충전재로 구성되는 다층구조로 함으로써 프레임(FR)의 에너지 흡수효율이 크게 향상되고, 이 구조에서, 특정값(적어도 4 MPa)이상의 평균압축강도를 갖는 충전재층이 하중입력측에 구비되고, 반면에 특정값(적어도 10 MPa)이상의 의 최대 굽기 강도를 갖는 충전재층이 반하중입력측에 구비된다.

전술의 정적 3점굽기시험에 이어서, 프레임의 동적 3점굽기시험을 수행하였다. 도2는 프레임(FR)의 동적 3점굽기시험을 수행하는 시험장치를 도시하는 설명도이다. 정적 3점굽기시험에서와 같이, 충전재는 도7의 실선으로 도시된 바와같은 단면형상을 갖는 프레임(FR)의 단면에 충전재를 50∼30Omm 의 길이에 걸쳐 충전하고, 프레임(FR)의 변형량이 낙하 중량부(Mb)에 의해 프레임 중앙부분에 주어지는 충격하중(Wd)으로 측정됨과 동시에, 충격하중을 로드셀(Mc)로 측정하여, 도5에 도시한 바와같이 변위량 0∼45 mm의 범위에서 에너지흡수량을 구하였다.

도14는 충전재중량과 에너지흡수량과의 관계를 도시한다. 도14에 있어서, 검은 원형(●)은 목재가 충전되고, 검은 사각(■)은 에폭시수지A가 충전된 것을 도시한다.

이 그래프(도14)로부터 잘 알 수 있는 바와같이, 정적 3점굽기시험의 경우와 같이, 목재 및 에폭시수지a 의 양자의 경우에, 충전재(S)의 충전량이 증가함에 따라서 흡수 에너지가 증가하게 되고, 에너지흡수량의 상한이 인정되고, 그 값은 약0.85 KJ 이었다.

이와 같이, 동적하중(Wd)에 관해서도, 프레임단면내에 충전재(S)를 충전함에 의해, 프레임(FR)의 에너지흡수성이 향상되는 것이 확인되었다.

정적하중(Ws)의 경우와 동적하중(Wd)의 경우를 비교하면, 에너지흡수량은 동적하중(Wd)의 경우가 정적하중(Ws)의 경우보다 약 1.7 배정도 크다.

한편, 이상으로 얻어진 정적하중(Ws) 및 동적하중(Wd)의 비(정적대 동적비)가 에너지흡수성의 데이타로부터 산출하면, 대단히 높은 상관성이 인정되었다. 따라서, 정적 하중(Ws, 충전재료(S)등의 하중확산 효과)에 대한 에너지 흡수 효과에 기초한 조사는 동중하중(Wd)이 관련된 에너지 흡수의 경우에도 적용할 수 있는 것으로 고려된다.

도15는 상기 동적 3점굽기시험에서 프레임단면내에 보강재(Rf)만이 구비된 경우에 에너지흡수성의 향상율과 충전재(S)의 충전길이 범위(하중 지점 사이 거리에 대하는 충전길이의 비율)와의 관계를 도시하는 그래프이다. 이 도15에 있어서, 흰 원(ｏ)은 목재가 충전된 경우를, 흰 삼각형(△)은 에폭시수지A가 충전된 경우를 도시하고 있다.

이 그래프(도15)로부터 잘 알 수 있는 바와같이, 목재 및 에폭시수지의 양 경우에, 충전재(S)의 충전범위가 증가함에 따라서 흡수 에너지가 증가하나, 약 15%에서 포화한다. 바꾸어 말하면, 충전재(S)의 충전길이 범위가 하중 지점 사이거리에 대하여 15% 이상으로 되면, 거의 최대의 에너지흡수량을 얻을 수 있다. 따라서, 충전재(S)의 충전범위는, 하중 지점사이 거리에 대하여 l5% 이상인 것이 바람직하다.

다음에, 전술한 충전재가 프레임단면내에 충전되는 충전재가 사용되는 자동차의 몸체가 설명될 것이다.

도16은 자동차의 차체구조를 도시하는 사시도로서, 이러한 구조의 차체에 전방 또는 후방 또는 측면으로부터의 충돌이 있는 경우(도16에 있어서의 화살표 af, ar, as 참조), 충돌방향에 따라서 차체 각부의 프레임에 충돌하중이 입력된다.

예컨대, 차체 측면으로부터의 충돌(소위 측면충돌)이 있는 경우에는, 특히, 차체측면에서 수직으로 연장되는 소위 중심 필라(2)에 큰 충돌하중이 작용한다. 따라서, 중심 필라(2)의 루트부 또는 벨트라인 부분의 파손에 의한 중심필라(2)가 내부로 침입하는 것을 방지하기 위한 완전한 보호의 관점에서 중요하다. 따라서, 충전재를 이들 부분에 충전시킴으로써 중심 필라(2)가 충돌 에너지흡수를 강화시키는 것이 필요하다.

또한, 차체에 후방으로부터의 충돌이 있는 경우(소위 후방충돌)에는, 특히, 차체후부에서 전후방향으로 연장되는 후방 측면 프레임의 파손, 특히, 도17 및 도18에 도시한 바와같은 후방 측면 프레임의 굴곡부(3a)에서의 파손이 일어날 가능성이 크다. 따라서, 후방 측면 프레임(3)에 대하여, 따라서 이 굴곡부(3a)에 충전재를 충전함으로써 충돌 에너지의 흡수성을 높이는 것이 요청된다. 즉, 도18에 도시한 바와 같이, 후방 측면 프레임(3)의 외측 패널(3Po)와 내측 패널(3Pi)로 형성된 프레임단면내에, 후방 측면 프레임(3)의 에너지흡수성을 강화하기 위하여 상기 굴곡부(3a)에 대응하는 부분에 충전재(3S)를 충전시키는 것이 요망된다. 도18에서, 참조부호 3Rf는 후방 측면 프레임(3)의 단면내에 보강재가 설치되는 것을 나타낸다.

한편, 차체측면부의 앞측에 루트부가 파손되기 더욱 용이한 수직으로 연장되는 힌지 필라(4)가 충전재로 보강되는 것이 양호하다. 더욱이, 차체 내부 플로우어의 양 측부에서 전후로 연장되는 측면 문턱(sill, 5)과, 차체 내부 루프의 양 측부에서 전후로 연장되는 루프 측면 레일(6)이 다른 프레임 부재와의 접속부에 충전재를 충전시킴으로써 보강된다.

상기 중심 필라(2)에 관해서, 차체의 한 측면으로부터의 충돌(소위 측면 충돌)이 있는 경우에는, 충돌하중이 하중 모드에서 캔티레버 비임의 것과 유사한 굽기 모멘트로서 작용하는 벨트 라인부 또는 이 중심 필라(2)의 주위에 큰 충돌하중이 작용한다.

이 굽기 모멘트로 인한 파손으로부터 프레임(중심 필라, 2)을 방지하기 위하여 충전재를 적용할 필요가 있다.

본 원 발명자는, 프레임단면내에 충전재를 충전하는 과정에서 충전재와 프레임을 구성하는 패널재의 적어도 일부분과의 사이에 접착제층을 개재시킴으로써, 에너지 흡수성뿐 아니라 프레임이 견딜 수 있는 최대 굽기 모멘트가 크게 보강된다는 것을 찾아내었다.

도19는, 프레임의 정적 캔티레버 굽기시험을 수행하는 시험장치를 모식적으로 도시하고 있다. 도20에 도시된 바와같은 특정길이와 단면형상을 갖는 프레임(FR)의 단면내에 충전재(S)를 충전한 후에, 이 프레임(FR)의 일단을 지지판(Me)에 고정시키고, 이 지지판(Me)을 장치 기반(Mf)에 고정시킨다. 그리고, 만능 시험기에 의해 프레임(FR)의 타단 근방에 프레서(Md)를 통해 정적하중(Wm)을 가하여, 변위 및 굽기각도와 하중과의 관계를 측정한다. 이런 방법으로 최대 굽기 모멘트와 정적 에너지 흡수량이 측정된다.

도21은 충전된 충전재의 다양한 형태에 대해서 프레임의 굽기 각과 굽기 모멘트사이의 관계를 도시하는 그래프이다. 이 그래프에서, "a" 에서 "e" 까지 표시된 개개의 곡선은 다음의 충전재가 충전되는 프레임의 특성을 보여주고 있다.

·곡선 a : 어떤 충전재없다.(강판 프레임만)

·곡선 b : 에폭시수지A

·곡선 c : 에폭시수지B

·곡선 d : 에폭시수지B와 프레임(FR)의 판넬(Po 또는 Pi)과의 사이에 접착제가 인가된 에폭시수지B

·곡선 e : 목재(소나무)

이 도21로부터 알 수 있는 바와같이, 곡선의 어느 경우에도, 굽기 각도가 어느 정도에 달할 때까지는 곡선은 굽기 각도의 증가에 따라서 거의 직선적으로 증가한다. 그리고, 곡선 "a"-"c" 및 "e"의 경우에, 곡선은 어떤 굽기 각에서 피크(최대점)에 도달한 후에 굽기 모멘트는 굽기 각의 증가에 따라서 감소한다. 곡선 "a" 의 경우(충전재료없이 강판 프레임만)는 이 감소의 정도는 크다.

이것에 대하여, 곡선 "d"의 경우(에폭시수지b 十접착제)에는, 굽기 모멘트가 크게 상승한 후에도, 굽기 모멘트는 굽기 각도의 증가에 따라서 감소되지 않고 높은 굽기 모멘트를 유지하고, 최대 굽기 모멘트값은 5개의 곡선중 최대이다. 동일한 충전재(에폭시수지B)를 사용하는 곡선 "c"와 비교하여, 굽기 각도의 증가에 대한 경향과 최대 굽기 모멘트의 크기의 양자에 관해서 명확한 차가 있다.

결과적으로, 동일한 충전재를 사용해도, 이 충전재를 프레임의 파넬 부재에 대하여 접착제로 고정시킴으로써 프레임의 굽기 모멘트의 특성이 크게 향상된다. 도22는 캔티레버 굽기 시험에서 충전된 도21과 유사한 충전재의 다양한 형태를 갖는 프레임의 최대 굽기 모멘트(Nm) 및 에너지흡수량(J)을 도시하는 막대 그래프이다. 이 그래프에서, "A"-"E"의 각 란은 다음의 충전재가 적용되는 프레임의 특성을 보이고 있다. 또한, 각 란에서, 좌측의 수치(흰 막대)는 최대 굽기 모멘트 (Nm)를, 오른쪽 란의 수치(빗금친 막대)는 프레임의 에너지흡수량(J)을 보이고 있다.

·"A" 란 : 어떤 충전재도 없다.(단지 강판 프레임만)

·"B" 란 : 에폭시수지A

·"C" 란 : 에폭시수지B

·"D" 란 : 에폭시수지B와 접착제{충전재가 에폭시수지b에서 프레임(FR)의 패널부재(Po 또는 Pi)와의 사이에 접착제(전단강도 7.2 MPa의 차체 실러)가 인가됨}

·"E" 란 : 목재(소나무)

도22의 그래프로부터 잘 알 수 있는 바와같이, 에폭시수지B 十접착제("d" 란)의 프레임은 가장 큰 에너지 흡수량을 보이고, 동일한 충전재(에폭시수지b)를 사용하는 "C" 란 경우에서의 에너지 흡수량과 비교해서 명확한 차가 있다.

결과적으로, 동일한 충전재를 사용하더라도, 프레임의 에너지흡수 특성은 충전재를 프레임의 패널부재에 접착제로 고정시킴으로써 개선된다.

도23은 접착제(V)층의 전단 접촉강도와 최대 굽기 모멘트사이의 관계를 도시하는 그래프이다.

이 도23으로부터 잘 알 수 있는 바와같이, 접착제층의 전단 접촉강도가 증가함에 따라서 프레임이 견될 수 있는 최대 굽기 모멘트가 증가하는 반면, 최대 굽기 모멘트에서 증가 정도(그래프의 곡선 성분)는 전단 접촉강도가 3 MPa 이상으로 되는 경우보다 완만해진다. 환언하면, 접착제층의 전단 접촉강도가 3 MPa 이상이면, 프레임이 견될 수 있는 최대 굽기 모멘트는 매우 효과적으로 증가하여 충분한 굽기 모멘트가 달성되고 높은 에너지 흡수성이 이루어진다. 따라서, 접착제층의 전단 접촉강도가 3 MPa 이상일 필요가 있다.

또한, 전단접촉강도를 7MPa 이상으로 크게 증가하면, 최대 굽기 모멘트의 증가 정도는 포화된다. 환언하면, 전단 접촉강도가 7MPa 이상이면, 굽기 모멘트값은 거의 최대값을 얻을 수 있다. 따라서, 접착제층의 전단 접착강도는 양호하게는 7MPa 이상이 된다.

한편, 충전재 자체가 접착성을 갖고 있는 경우에는, 별도의 접착제를 사용하지 않고 그 접겸성을 이용하여 그대로 프레임의 패널부재에 접착 고정시킬 수 있다. 이 경우에 있어서도, 전단 접촉강도는 양호하게는 3MPa 이상, 보다 양호하게는 7 MPa 이상인 것이 더욱 바람직하다.

다음에, 이상과 같은 특성을 갖는 발포성의 충전재를 자동차의 차체 프레임에 충전하는 경우의 구체예에 관해서 설명한다.

도24는 도16에 도시된 바와같은 차체의 제조공정을 개략적으로 도시함과 동시에, 예컨대 에폭시수지B로 제조되는 발포성 충전재를 차체 프레임에 적용하는 경우의 충전작업을 도시하는 공정설명도이다.

이 그림에 도시한 바와같이, 공정 #l의 프레스가공으로 형성된 강판 부재가 조립공정 #2 및 #3에서 하부 조립되고, 이것들의 조립공정에서 필요한 부분에 의해 충전재가 충전된다.(예컨데, 에폭시수지b: 발포온도 150∼l70 ℃)(화살표 참조). 공정 #4 및 #5로 차체전체의 조립을 끝낸후, 공정 #6의 전착공정에서 전착된 필름을 건조시킬 때에, 이 충전재는 그 건조온도로 발포경화된다. 한편, 전착공정후의 도장 공정도 #7에서도 도장후의 건조가 행하여지기 때문에, 이 건조 공정에서 발포 경화가 될 수도 있다.

도25는, 차체 프레임내에의 엑폭시수지등의 발포성의 충전재의 적용을, 예컨대 중심 필라를 예로 들어 보여주는 공정설명도이다. 또한, 도26 및 도27은, 중심 필라의 벨트라인의 주변을 도시하는 종단면 설명도이다. 더욱이, 도28a 내지 도28e는 충전재를 이 중심 필라의 단면내에 충전하는 상세한 공정을 도시하는 공정설명도이다.

이들 도면에 도시한 바와같이, 강판을 압축성형하여 얻어진 측면 프레임 외측부품(프레임의 외측 패널), 보강재부품(보강재) 및 내측부품(프레임의 내부 패널)을 조립하기 위하여, 우선, 측면 프레임 외측부품{프레임(FR)의 외측 패널(Po), 도28a 참조}에 미발포의 충전재(Sa)를 설정한후에, 보강재(Rf)가 조립된다.(공정 # 11, 도28c 참조).

이어서, 이 보강재(Rf)의 안쪽에 미발포의 충전재(Sb)를 설정하고(도28d 참조), 패널부재(Pi)를 조립해서 프레임(FR)이 제조된다.(공정 #12, 도28e 참조). 미발포상태에서는 점토와 같은 상기 에폭시수지는 외측 패널(Po)상에 또는 보강재(Rf)상에 용이하게 설정될 수 있다.

그 결과, 도26에 도시한 바와같이, 프레임 단면내에 미발포의 충전재(So, Sa+ Sb)가 충전된다. 그리고, 이 충전재(So)를 발포경화시킴으로써, 도27에 도시한 바와같이, 발포경화된 충전재(S)가 충전되는 프레임(FR)이 형성된다.

이하에, 본 발명에 따른 프레임 단면의 적어도 일부에 충전재가 충전되는 프레임 구조체의 구체적인 실시예가 기술될 것이다.

구체예1 :

구체예1은 충전재의 반충돌 하중입력측에 보강부재가 설치되어 있는 프레임이다. 도29 및 도30은 자동차의 차체 프레임으로서의 예컨대 소위 중심 필라의 프레임구조를 도시한다.

특히, 이들 도면에 도시한 바와같이, 구체적인 실시예에 따른 프레임(FR1)에서는, 하중(W)의 입력측에 있어서 외측패널(Po)과 평행하게 설치된 강판제 보강재(Rf)와는 별도로, 프레임단면내에 반하중입력측에 예컨대 선형형상(와이어 형상)의 보강재(K1)가 다수 설치되어있다. 이들 다수의 와이어 보강재(K1)는, 보다 바람직하게는 스테인레스제로 하여 내측 판넬(Pi)과 평행하게 연장된다. (즉, 하중입력 방향과 수직하게). 이와같이, 보강재(Rf) 및 와이어 형상 보강재(K1)를 설치하는외에, 프레임 단면내에 충전재(S1)로서 예컨대 에폭시수지가 충전된다.

특히, 예컨대, 미발포 미경화의 충전재(S1)를 소정 두께의 쉬트형상으로 성형한 후에, 이 와이어 형상 보강재(K1)가 프레임의 세로 방향으로 연장하도록 이 쉬트형 충전재(S1)에 설정된다. 필요하면, 추가의 쉬트형 충전재(S1)가 적재되고, 보강재의 설정이 반복된다. 이어서, 그 후, 충전재(S1, 예컨대 에폭시수지)를 발포시킴으로써, 도29 및 도30에 도시된바와 같은 프레임 구조체가 얻어진다.

도31은 실시예1의 변형예에 따른 프레임(FR2)을 도시하고 있다. 이 변형예에서는, 반충돌 하중입력측에 설치되는 보강재로서 예컨대 스테인레스제 그믈형 쉬트(K2)가 사용되고 있다. 이것 대신에, 다공성 쉬트재가 사용될 수 있고, 와이어형 보강재가 단면 그믈형상에 구비되도록 교차될 수도 있다.

이 구체적인 실시예에서는, 전술한 바와같이 충전재(S1, S2)의 반충돌하중입력측에 보강부재(Kl, K2)를 설치한 것에 의해, 충전재(S1, S2)의 반충돌 하중입력측의 굽기 강도를 보강할 수 있다. 그 결과, 충전재(S1, S2)의 충전길이를 어느 정도 이상 길게 설정한 경우라도, 충돌하중(W)이 작용하였을 때에 충전재(S1, S2)에 크래킹을 방지할 수 있어서，프레임(FRl, FR2)의 에너지 흡수능력을 보다 한층 높일 수 있다.

구체예2 :

이 구체예2는 프레임 단면내에 설치된 보강재에 충전재를 유지하는 기능을 더불어 부여한 프레임구조를 도시한다.

특히, 도32에 도시한 바와같이, 이 실시예에 따른 프레임(FR3)에서는, 프레임단면내의 외측(예컨대 하중입력측)에, 일반적으로 U 자형상의 단면을 갖는 박스형 보강재(K3)가 설치된다. 이 보강부재(K3)는, 하중입력측상의 외측 패널(Po) 및 보강재(Rf)와 평행하게 연장되는 몸체부(K3a)와, 이 몸체부(K3a)에 수직으로 된 한 쌍의 직립 벽부(K3b)를 포함한다.

이와같이, 이 실시예에서, 프레임 단면내에 보강재(K3)를 설치함으로써, 특히 프레임(FR3)의 외측 파트와 충전재(S3)가 보강된다. 이외에, 충전재(S3)가 보강재(K3)에 유지된다.

즉, 충전재(S3)를 지지하는 기능뿐아니라 충전재(S3) 및 프레임(FR3)을 보강하는 기능이 하나의 부재(K3)에 의해 실현되기 때문에, 두 기능이 구현되는 반면 프레임(FR3)은 구조가 간단하고 중량이 감소한다.

도33은 실시예2의 변형예에 따른 프레임(FR4)을 도시하고 있다. 이 변형예에서는, L 자형 단면을 갖는 보강부재(K4)가 프레임 단면내의 외측(즉, 하중 입력측) 에 설치되었다. 이 보강부재(K4)는, 하중 입력측상의 외측 패널(Po)과 평행하게 연장되는 몸체부(K4a)와 이것에 수직한(즉, 일반적으로 하중 입력방향과 평행하게) 직립 벽부(K4b)를 포함한다. 이어서, 충전재(S4)는 이 L 자형 단면내에 유지된다.

도34 및 도35는 실시예2의 다른 변형예에 따른 프레임(FR5, FR6)을 도시한다. 이들 변형예에서는, 프레임단면내의 내부측(요컨대, 반하중입력측)에 보강부재(K5, K6)가 각각 설치된다.

즉, 프레임(FR5)에서는 일반적으로 U 자형 단면을 갖는 박스형 보강부재(K5)가 프레임단면내의 내부측(요컨대, 반하중입력측)에 위치된다. 이 보강부재(K5)는, 반하중 입력측상의 내측 패널(Pi)과 평행하게 연장되는 몸체부(K5a)와 이것에 수직한(즉, 일반적으로 하중 입력방향과 평행하게) 한 쌍의 직립 벽부(K5b)를 포함한다. 이어서, 충전재(S5)는 이 U자형 박스 보강부재(K5)내에 유지된다.

또한, 프레임(FR6)에서는, 단면이 L 자형을 하는 보강부재(K6)가 프레임단면에서 내측(요컨대 반하중입력측)에 설치되어 있다. 이 보강부재(K6)는, 반하중 입력측상의 내측 패널(Pi)과 평행하게 연장되는 몸체부(K6a)와 이것에 수직한(즉, 일반적으로 하중 입력방향과 평행하게) 한 쌍의 직립 벽부(K6b)를 포함한다. 이어서, 충전재(S6)는 이 L자형 단면 내부에 유지된다.

상기 다른 변형예(도34 및 도35의 변형예)에서는, 보강부재(K5, K6)가 프레임(FR5, FR6) 및/또는 충전재(S5, S6)의 내측이 보강된다.

또한, 보강부재(K5, K6)를 내측 패널(Pi)에 고정시키는 방법은 보강재(K3)를 도32의 예에서 외측상의 패널부재(보강재, Rf)에 접합시키고 고정시키는 경우와 동일하다.

구체예3 :

이 구체예3은 프레임단면을 구성하는 판넬재에의 전착공정에서 프레임 단면 및/또는 충전재 전착부분으로부터 전착액을 배출시키기 위한 배출구멍이 구비된 프레임 구조체를 도시하고 있다.

특히, 도36 및 도37에 도시된 바와같이, 이 실시예에 따른 프레임(FR7)에서는, 프레임단면내에 충전된 충전재(S7)의 내측(예컨대, 반하중 입력측)에 일반적으로 내부 패널(Pi)에 접하는 프레임의 길이 방향으로 연장되는 구멍(Hd, 드레인 구멍)이 다수 설치된다.

이 드레인 구멍(Hd)은, 프레임단면을 구성하는 내부 패널(Pi) 및 외측 패널(Po)뿐 아니라 보강재(Rf)가 증착에 의해서 코팅되는 전착공정에서 충전재(S7)가 충전되는 부분 및/또는 프레임 단면내로부터 증착액을 방출하기 위함이다. 수지제 또는 강제의 파이프를 내측 패널(Pi)의 조립전에 충전재(S7)의 내측(반하중 입력측)에 설정하고, 그 후에, 충전재(S7)를 발포경화시킴으로써 드레인 구멍(Hd)이 내측 패널(Pi)에 거의 접하 도록 형성된다.

전착공정에서 프레임(FR7)내에 인가된 전착액은, 상기 충전재가 발포 및 경화될때라도, 상기 드레인 구멍(Hd)을 경유해서 유동하도록 할 수 있다. 따라서, 이 충전재(S7)에 의해서 그 전후가 불럭될 수는 없고, 또한, 충전재(S7)의 충전부분에 고여지지도 않는다. 더욱이, 상기 드레인 구멍(Hd)이 반하중 입력측상의 프레임의 세로 방향을 따라서 연장되는 파이프 부재로 형성되기 때문에, 충전재(S7)는 반하중입력측상에서 보강되고 따라서 굽기 강도가 개선된다.

한편, 이와 같이 파이프재를 쓰는 대신에, 예컨데 다공질의 수지를 내측에 설치할 수도 있다.

앞서 도시한 바와같이, 이 구체적인 실시예에서, 충전재(S7)에 상기 드레인 구멍(Hd)을 마련하였기 때문에, 프레임 단부내로부터 또는 충전재(S7)를 충전한 부분으로부터 드레인 구멍(Hd)을 통해서 장애없이 증착액이 배출될 수 있다.

또한, 상기 드레인 구멍(Hd)이 충전재(S7)의 반하중입력측에 구비되므로, 충전재(S7)는 반하중 입력측상에서 보강될 수 있고, 프레임의 세로 방향을 따라서 연장하는 파이프 부재에 드레인 구멍(Hd)을 형성함으로써 굽기 강도가 강화된다. 이에 따라, 충전재(S7)의 충전길이를 어느 정도 이상 길게하여 정해진 경우라도, 충돌하중이 작용하였을 때에 충전재(S7)의 크랙킹을 억제할 수 있고, 프레임(FR7)의 에너지 흡수능력을 보다 한층 강화시킬 수 있다.

구체예4 :

이 구체예4는, 프레임단면을 구성하는 패널재의 적어도 일부분과 충전재층과의 사이에 접착층이 구비되는 프레임구조를 도시하고 있다.

특히, 도38a 내지 도38e에 도시된 바와같이, 우선 외측 패널(Po)의 내면측에 접착제를 도포한 뒤에, 미발포의 충전재(S8a, 예컨대, 에폭시수지)를 설정한다.(도38b). 그리고, 충전재(S8a)의 내측에 보강재(Rf)를 조립하고(도38c), 다음에, 보강재(Rf)의 내외면에 접착제를 도포한 뒤에, 미발포의 충전재(S8b, 예컨데, 에폭시수지)를 설정한다. 한편, 보강재(Rf)의 내외면에 미리 접착제를 도포한 뒤에, 해당 보강재(Rf)의 조립을 할 수도 있다.

그리고, 내측패널(Pi)의 내면측에 접착제를 도포한 뒤에, 해당 내측패널(Pi)를 조립하고 그것에 의해서 프레임(FR8)을 구성한다. 이 경우에, 이 내측 패널(Pi)측에 접착제를 도포하는 대신에, 충전재(S8b)측에 부착제가 도포될 수 있다. 내측패널(Pi)에 전착액이 적용되는 것을 감안하면, 접착제는 충전재(S8b)측에 도포되는 것이 바람직하다.

그 후, 예컨대 전기 증착 공정 단계에서의 건조 단계에서 상기 충전재(S8a, S8b)를 발포경화시킴으로써, 특정 부위에 발포경화한 충전재가 충전되는 프레임 (FR8)이 형성된다. 이 충전재의 발포경화에 의해, 충전재는 각 패널부재에 강하고 견고하게 고정된다.

전술한 부착제로서는 비록 다양한 형태의 것이 사용되지만, 이 실시예에서는, 예컨대, 165℃로 가열후, 20분간 냉각경화시킨후에 전단 부착강도가 약 7MPa의 열경화성 부착제가 사용되었다.

이와 같이, 실시예에서는, 프레임단면을 구성하는 패널부재의 적어도 일부분과 충전재층이 접착제에 의해 접착 고정되기때문에, 접착제를 도포시키는 단순한 구성에 의해서 충전재가 충전되는 프레임(FR8)부분의 강성을 높일 수 있다.

특히, 상기 충전재가 프레임(FR8)의 굽기 모멘트가 작용하는 부분에 충전되어 있는 경우에는, 충전재가 접착제로 패널부재에 접착고정되어 있기 때문에, 간단한 구성으로 프레임(FR8)이 부담할 수 있는 최대 굽기 모멘트값을 강화할 수있고, 에너지흡수능력을 향상시킬 수 있다.

더욱이, 충전재의 충돌하중입력측과 패널부재(내측패널, Pi)의 적어도 일부분과의 사이에 상기 접착제층이 구비되므로, 상기 충전재의 충돌하중입력측의 압축강도를 강화시킬 수 있어, 프레임(FR8)의 단면의 어떤 쪼개짐도 효율적으로 억제하여 에너지흡수능력을 보다 향상시킬 수 있다.

구체예5 :

이 구체예5는, 프레임단면을 구성하는 패널재의 적어도 일부분과 충전재층과의 사이에 접착제층이 구비되는 프레임구조의 다른 구체예를 도시한다.

특히, 이 실시예에서, 도39a 내지 도39e에 도시된 바와같이, 우선 외측 패널(Po)와 보강재(Rf)가 특정점(f9)에 접착제에 의해 접착고정된다.(도39b). 이 공정에서, 소위 중심 필라의 경우에는 충돌하중이 입력되는 벨트라인과 그 주위를 접착하는 것이 바람직하다.

다음에, 보강재(Rf)의 내면측에 접착제를 도포(도39c)한 후에 충전재(S9)를 설정한다.(도39d). 그리고, 내측패널(Pi)의 내면측에 접착제를 도포한 뒤에, 상기 내측패널(Pi)을 조립하여서 프레임(FR9)을 구성한다.(도39E). 이 때에, 내측패널(Pi)측에 접착제를 도포하는 대신에, 충전재(S9)측에 접착제를 도포할 수도 있다.

이 실시예에서는, 외측패널(Po)과 보강재(Rf)가 특정점(f9)(특히, 하중입력점 또는 그 근방)에 접착제에 의해 접착고정되기 때문에, 충돌하중입력측의 충전재의 압축강도뿐아니라 이 부분에서의 프레임의 강성이 보강되어서 프레임(FR9)의 단면의 어떤 쪼개짐도 효율적으로 억제하여 에너지흡수능력을 보다 개선 시킬 수 있다.

한편, 접착제로서는 상기 구체예4와 같은 것이 사용될 수 있다.

구체예6 :

이 구체예6은, 프레임단면을 구성하는 패널부재에 전착공정에서 패널부재 내면에 장애없이 전착액이 유동할 수 있도록 한 프레임 구조를 도시한다.

도40 및 도41에 도시된 바와같이, 이 실시예에 따른 프레임(FRl0)에서는, 프레임단면내의 내측(예컨대 반하중입력측)상에 내측 패널(Pi)에 인접하여, 프레임길이 방향으로 연장하는 막대 형상부재(b1)가 예컨대 다수 설치된다. 이 막대 형상부재(b1)는, 예컨대 수지제 또는 강제로, 미발포의 충전재(S10)의 반하중입력측에서, 내측패널(Pi)과 접촉하기 위하여 내측패널(Pi)을 향하여 돌출하도록 설정된다.

특히, 충전재(S10)는 상기 막대 형상부재(bl)를 통해 내측 패널(Pi)로부터 소정의 갭으로 분리되도록 설정되고, 또한 보강재(Rf)로부터도 일정한 갭으로 분리되도록 설정되는바, 바꾸어 말하면, 프레임단면내에서 플로팅 상태로 세텡되어서패널부재에의 전착공정에서 팬널부재내면에 장애없이 전착액의 유동이 이루어진다. 그리고, 그 후, 충전재(S10)를 발포경화시킴으로써, 프레임단면내가 충전재(Sl0)로 거의 충전된다.

이 경우, 충전재(Sl0)의 반하중입력측이 프레임길이 방향으로 연장되는 막대 형상부재(b1)로 보강되기 때문에, 충전재(Sl0)의 굽기 강도가 개선되어서, 에너지흡수능력도 향상된다.

구체예7 :

이 구체예7은 구체예6과 같이, 프레임단면을 구성하는 패널부재에의 전착공정에서 패널부재 내면에 장애없이 전착액이 유동하도록 하는 프레임구조를 도시한다.

특히, 도42 및 도43에 도시한 바와같이 이 실시예에 따른 프레임(FRl1)에서는, 프레임단면내에 패널부재에 수직의(즉, 하중 입력측) 한 쌍의 직사각형 판재(b2)가 프레임 단면내에 구비되고, 미발포의 충전재(S11)가 이들 지지판(b2)사이에 설정된다. 예를들면 다수의 막대형 부재(b3)가 그 단부가 이들 한 쌍의 판부재(b2)에 의해 지지되도록 구비되고, 상기 미발포의 충전재(S11)는 이 막대 형상부재(b3)에 휘감길 수 있도록 설정된다.

또한, 상기 각 지지판(b2)의 네 코너에는 내외측을 향하여 돌출하는 레그부(b2a)가 구비된다. 내부패널(Pi) 또는 보강재(Rf)와 접촉하는 각 레그부(b2a)에 의해서 특정한 또는 더 이상의 갭이 이들 패널부재(Pi,Rf)에 유지된다.

바꾸어 말하면, 충전재(Sl1)는 프레임단면내에서 플로팅 상태로 설정되고, 따라서 패널부재재에의 전착공정에서 패널부재재 내면에 장애없이 전착액이 유동될 수 있다. 그리고, 그 후, 충전재(S11)를 발포경화시킴으로써, 프레임단면이 충전재(S11)로 거의 충전된다.

이 경우에도, 가능한 한 충전재(S11)의 반하중입력측상에서 프레임의 길이 방향으로 연장되는 막대부재(b3)를 부착시킴으로써, 충전재(S11)가 막대형 부재(b3)에 의해서 반하중 입력측상에 보강되고, 따라서 굽기 강도 및 에너지 흡수능력이 향상된다.

구체예8 :

이 구체예8은 프레임단면내의 충전재의 충전상태가 프레임 외부에서 확인되는 프레임구조를 도시한다.

특히, 도44 및 도45에 도시된 바와같이, 이 실시예에 따른 프레임(FR12)에서, 내측 패널(Pi)에 검사용의 홀부(Hi)가 구비된다. 이 검사용 홀부(Hi)는 예컨대 약 5mm의 직경을 갖고, 충전재(S12)가 충전되는 부분에 대응하는 점에 구비된다.

따라서, 발포성의 충전재(S12)가 발포경화한 상태에서 충분히 충전되면, 이 홀부(Hi)에서 충전재가 팽창되기 때문에 확인을 할수있다. 한편, 엑폭시수지등의 발포성충전재의 경우에는, 홀이 약 5-7 mm 정도 이하의 직경을 가지면, 충전재가 이 홀로부터 새어나오는 일은 없다. 상기 홀부(Hi)에서 충전재(S12)의 발포과정동안 공기의 순환이 이루어지기도 한다.

구체예9:

이 구체예9는, 패널부재가 충전재를 지지하기 위하여 형성된 돌출부를 갖는 프레임구조를 도시한다.

특히, 도46 및 도47에 도시한 바와같이, 이 실시예에 따른 프레임(FR13)에서는, 보강재(Rf)의 내면측에 다수의 돌출부(Rfa)가 형성된다. 이들 돌출부(Rfa)는, 보다 바람직하게는, 보강재(Rf)내면에 대하여 수직이 아니라, 차체에 부착된 프레임(FR13)에 상방으로 경사지도록 연장되도록 구성된다. 그리고, 충전재(S13)의 하중입력측이 상기 돌출부(Rfa)와 접촉하는 상태에서 보강재(Rf)에 유지되어 있다. 따라서, 충전재(Sl3)가 프레임(FR13)내에서 아래 쪽(그림에 있어서의 오른쪽)으로 탈락하는 일은 없다.

이 구조는, 특히 별도의 부재를 구비하지 않고(예컨대, 구조의 복잡화를 초래하는 일없이) 충전재(Sl3)를 프레임단면내에 유지할 수 있고, 에폭시수지등의 발포성충전재를 미발포상태로 유지하는 경우뿐아니라 목재충전재가 유지되는 경우에도 특히 유효하다.

구체예10 :

이 구체예l0은, 충전재와 패널부재재와의 사이에 발포재를 설정하여 이 발포재에 의해서 충전재를 패널부재에 유지 및 고정하도록 한 프레임구조를 도시하고 있다.

특히, 도48 및 49에 도시한 바와같이, 이 실시예에 따른 프레임(FR14)에서는, 예컨대 목재 충전재(S14a)와 내측패널(Pi)사이 및 보강재(Rf)와 충전재(S14a)사이에 발포성의 충전재(S14b)를 미발포상태로 설정하고, 이 미발포의 충전재(S14b)를 발포경화시킴으로써 충전재(S14a)가 내측패널(Pi)과 보강재(Rf)와의 사이에 유지 고정되어 있다.

이 경우에도, 특히 별도의 부재 설치의 필요성없이(즉, 구조의 복잡화를 초래하는 일없이), 충전재(Sl4a)를 프레임단면내에 유지하는 것이 가능하다.

구체예ll :

이 구체예1l은, 발포성의 충전재의 외견상의 발포비율을 하강시키는 것에 의해 충전재를 목표 부위에 안정적으로 충전할 수 있도록 한 프레임구조를 도시하고 있다.

특히, 도50 및 도51에 도시한 바와같이, 이 실시예에 따른 프레임(FR15)에서는, 발포성(예컨대 에폭시수지)의 충전재(S15a)를 미리 발포경화시킨 상태로 프레임(FR15)내에 배치하고, 그 발포경화된 충전재(S15a)와 내측 패널(Pi) 및 보강재(Rf)와 충전재(S15a)의 사이에 미발포상태의 발포성(예컨대 에폭시수지)의 충전재 (S15b)가 설정된다. 이어서, 이 미발포의 충전재(S15b)를 예컨대 전착공정에서의 건조시에 발포경화시킴으로써 충전재(Sl5a)가 내측패널(Pi)과 보강재(Rf)와의 사이에 유지 고정된다.

이 경우에, 전착건조공정시에서, 단지 이미 설정된 미발포상태의 충전재(S15b)만이 발포되므로, 전체의 충전재가 발포될 때보다 외견상 발포율이 낮아진다.

충전재의 발포율이 어떤 수준 이상이될 때에는, 프레임의 형상에 따라서는 프레임내의 원래 목표로한 부위에 충전재를 충분히 충전할 수 없는 경우가 있다. 그러나, 이 실시예에서는 외견상 충전율을 낮춤으로써 목표부위에 안정적인 충전을 이룰 수 있다.

한편, 외견상의 발포비율을 내리는 방법으로서는, 충전재를 미리 저온으로 발포시킨 상태에서, 그 저온발포상태로 충전재를 프레임단면내에 설정하고, 그 후에 고온으로(예컨대, 전착건조공정에서) 최종 발포시켜서, 100%의 발포비율을 얻을 수 있다. 이 경우에, 최종발포공정에서의 외견상의 발포비율은 미리 저온으로 발포시킨 양만큼 저하한다.

구체예12 :

이 구체예12는, 충전재가 프레임단면내에서 소정의 지지부재로 지지시키어서, 프레임단면을 구성하는 패널부재에의 전착공정에서 패널부재의 내면에 전착액이 장애없이 유동할 수있도록 한 프레임구조를 도시한다.

특히, 도52 및 도53에 도시한 바와같이, 이 실시예에 따른 프레임(FR16)에서는, 프레임단면내에 패널부재에 수직인(예컨데, 하중입력방향) 한 쌍의 직립벽부(b6)와 내측 패널(Pi)에 평행한 판형의 본체부(b7)를 포함하는 박스형 지지부재(b 5)가 구비되고, 이어서, 미발포상태의 발포성충전재(S16, 예컨대 에폭시수지)가 이 지지부재(b5)의 내부에 설정된다.

상기 직립벽부(b6)의 네 구석에는 내외측으로 돌출하는 레그부(b6a)가 구비된다. 보강재(Rf)와 접촉하는 하중입력측의 각 레그부(b6a)에 의해서, 미발포의 충전재(S16)와 보강재(Rf) 및 충전재(S16)와 내측패널(Pi) 사이에 소정 이상의 갭이 유지된다.

따라서, 패널부재(Pi, Po, Rf)에의 전착공정에서 패널부재내면에 전착액이 장애없이 유동할 수 있다. 그리고, 그 후, 충전재(S16)를 발포경화된다.

도54-도56은 구체예12의 변형예를 도시하고 있다. 이 변형예에 따른 프레임(FR17)에서는, 소정 이상의 지름을 갖는 다수의 홀을 구비한 다공성부(b7)가 구비된다. 그리고, 미발포의 충전재(S17)가 발포경화되는 때에는, 충전재(S17)가 상기다공성부(b7h)의 홀부를 통하여 내측에 충전되고, 이것에 의해서 프레임(FR17)의 외측뿐만아니라 내측에도 장애없이 충전재(S17)가 충전된다.

이 경우에, 충전재(S17)의 반하중입력측이 지지부재(b5)의 본체부(b7)로 보강되기 때문에, 충전재(S17)의 굽기강도가 향상되고, 프레임(FR17)의 에너지흡수능력이 강화된다.

구체예13 :

이 구체예13은, 프레임의 패널부재에 예컨대 너트등을 매설하여 개구부를 마련하는 경우에, 이 개구부가 충전재로 막히는 것을 방지하도록 한 프레임구조를 도시하고 있다.

도57에 도시한 바와같은 종래 예에 따른 프레임에서는, 너트(Nt')를 프레임(FR18')의 내측패널(Pi')에 고정했을 때에, 충전재(S18')의 발포경화에 따라 충전재 (S18')가 너트 홀(Hn')내로 유입되어서 홀부(hn')를 막는다.

도58에 도시된바와같은 이 실시예에 따른 프레임(FR18)에서는, 충전재의유입을 방지하기위해 사용되는 조이 또는 비닐로 제조된 쉬트부재(b8)가 너트(Nt)의 반내측패널(Pi)상에 위치된다. 따라서, 충전재(S18)가 발포경화될때에, 이 발포성 충전재(S18)가 너트 홀(Hn)내로 결코 유입되지 않는다.

도59는 구체예13의 변형예를 도시한다. 변형예에 따른 프레임(FR19)에서는, 예컨대, 충전재의 유입을 방지하기 위한 수지로 제조된 캡부재(b9)가 너트(Nt)의 반내측패널(Pi)상에 위치되고, 충전재(S19)의 유입이 방지된다.

구체예14:

이 구체예l4는, 발포성 충전재가 목재의 충전재에 함침된 프레임 구조를 도시하는바, 충전재가 이 발포성 충전재를 발포시킴으로써 충전재가 고정된다.

특히, 도60a-도60d에 도시한 바와같이, 이 실시예에 따른 프레임(FR20)에서는, 우선, 프레임의 충전부위의 형상에 따라 형성된 예컨대 소나무 혹은 삼목(Japanese cedar)등의 목재 충전재(S20)를 약 1mm 정도의 두께로 얇게하여서(도60a), 이와 같은 방법으로한 얇은 다수의 목재 충전재가 예컨대 에폭시수지계 혹은 페놀수지계의 접착제로 접착하여 적층한다. 그리고, 이것을 건조시킨후에, 발포성 성분을 포함한 예컨대 에폭시수지계 혹은 페놀수지계의 수지조(bl0)내에 담근다.(도60b). 이 과정에서, 필요하면 압력을 가하여 수지의 모재 충전재(S20)내로의 함침을 촉진한다.

전술한 바와같은 발포성 성분으로 함침된 목재 충전재(S20)를 프레임(FR20)내에 설정하여, 이것을 예컨대 전착도장후에 건조시킨다. 이 건조에 의해, 목재 충전재(S20)내에 함침된 발포성분이 발포하여, 충전재(S20)가 내측 패널(Pi) 및 보강재(Rf)에 대하여 밀착하여 고정된다.(도60c 및 도60d).

이 경우에는, 접착제를 특별하게 사용할 필요없이 목재 충전재(S20)내에 함침된 발포성분에 의해서 충전재(S20)를 프레임(FR20)의 패널부재(내측패널(Pi) 및 보강재(Rf))에 대해서 밀착고정하는 것이 가능하다.

구체예15:

이 구체예l5는, 프레임의 굽기 모멘트가 집중적으로 작용하는 부분에 충전재를 충전하여 보강하도록 한 프레임구조를 도시하고 있다.

특히, 도61에 도시한 바와같이, 이 실시예에 따른 후방 프레임내로 형성된 프레임(FR2l)에서는, 프레임(FR21)의 굴곡부에 내측패널(Pi21)과 합체되어 폐단면을 형성하는 보강부재(b21)가 고정되어 있고, 그 폐단면내에 다공성 충전재로서 예컨대 발포성의 충전재(S21) (예컨대, 에폭시수지)가 충전된다.

이 보강부재(b21)는, 프레임(FR21)을 보강함과 동시에, 충전재(S21)의 유지기능을 갖는 것이다.

전술한 바와같이 프레임(FR21)의 굽기 모멘트가 집중적으로 작용하는 부분의 단면내에, 보강부재(b21)를 제공함으로써, 충전재(S21)가 보강부재(b21)에 의해유지되고, 프레임(FR21)이 견될 수 있는 최대 굽기 모멘트값을 크게 향상 시킬 수 있다.

구체예16 :

이 구체예l6은, 서로 독립의 다공성 홀을 제조하여서 접착제의 밀폐성을 향상시킨 구조를 제공한다.

특히, 도62 및 도63에 도시한 바와같이, 이 실시예에 따른 프레임(FR22)에서는, 내측 패널(Pi)과 보강재(Rf)로 형성되는 폐단면내에 다공성 충전재(S22)가 충전되고, 다수의 독립 홀부(Sh)가 충전재(S22)의 보강재(Rf)대향면에 형성된다. 이어서, 충전재(S22)는 접착제층(ad)에 보강재(Rf)의 내부면에 접착고정된다.

이와 같이, 서로 독립의 다공성 재료(충전재(S22))의 홀부(Sh)를 만들어서, 하중입력시에 홀이 깨어지는 것이 억제되며, 동시에, 접착제(ad)의 접착면적을 증대시키는 것으로 접착제의 밀착성을 높여 보다 안정한 접착력을 얻는 것이 가능하다. 이 결과, 프레임(FR22)이 견될 수 있는 굽기 모멘트의 개선이 안정적으로 얻어지고 에너지흡수능력을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

구체예17 :

이 구체예17은, 본 발명에서 개시한 평균압력강도 특성 또는 최대굽기 강도특성을 갖는 상이한 충전재가 다중층으로 위치되는 프레임 구조를 도시하고 있다.

특히, 도64 및 도65에 도시한 바와같이, 이 실시예에 따른 프레임(FR23)에서는, 본 원 발명에서 개시한 최대 굽기 강도특성으로서 10 MPa 이상의 최대 굽기 강도를 갖는 충전재(제1충전재)에 의해 주어지고 소정 두께의 판상(제1충전재층)으로 형성된 다수의 쉬트(S23a)와, 본 원 발명에서 개시한 평균 압축강도 특성으로서 4 MPa 이상의 평균 압력강도를 갖는 충전재(제2충전재)를 소정두께의 판상으로 형성한 다수의 쉬트(S23b)(제2충전재층)이 준비된다. 이어서, 이들 판상 충전재층(S23a, S23b)이 프레임(FR23)의 내측패널(Pi)과 보강재(Rf)로 형성되는 폐단면내에, 예컨대 교대로 적충되도록 충전된다. 한편, 이 경우, 상기 제1충전재의 평균압축강도는 4 MPa 미만이고, 또한, 제2충전재의 최대 굽기 강도는 10 MPa 미만이다.

이와 같이, 10 MPa 이상의 최대 굽기 강도를 갖는 제l충전재층(S23a)와 4 MPa 이상의 평균압축강도를 갖는 제2충전재층(S23b)를 다중층으로 적층함으로써, 개개의 것으로서는 한편의 특성밖에 갖을 수 없는 충전재(S23a, S23b)를 사용함으로써, 전체로서는 양쪽의 특성(예컨대, 최대 굽기 강도가 10 MPa 이상으로, 또한, 평균압축강도가 4 MPa 이상)을 갖는 충전재를 얻을 수 있다.

한편, 제1충전재층(S23a)의 최대 굽기 강도를 60 MPa 이상, 제2충전재층(S 23b의 평균압축강도를 5 MPa 이상으로 설정하여, 보다 높은 특성을 얻을 수도 있다. 또한, 상기한 바와 같이 상이한 강도특성을 갖는 충전재(S23a, S23b)를 판형상으로 적층하는 대신에, 어느것 인가 한편의 충전재를 막대 형상으로 하여서 충전재를 다른 충전재와 조합하여 이들 충전재를 적층할 수 도 있다.

구체예18 :

이 구체예18은, 본 원 발명에서 개시한 평균압축강도특성 또는 최대 굽기 강도 특성을 갖는 상이한 충전재를 2층구조로서 프레임의 하중입력측과 반하중입력측에 설치한 프레임구조를 도시하고 있다.

도66 및 도67에 도시한 바와같이, 이 실시예에 따른 프레임(FR24)에서는, 도66도에서 화살표로 표시된 방향으로 하중이 입력되지만, 프레임(FR24)의 하중입력측과 반하중입력측의 상이한 강도특성의 다른 충전재가 설치 되어 있다. 즉, 반하중입력측에는 최대 굽기 강도 특성이 우월한 충전재(S24a)가, 하중입력측에는 평균압축강도특성이 우월한 충전재(S24b)가 각각 설치되어 있다. 반하중입력측의 충전재(S24a)는, 본 원에서 개시한 최대 굽기 강도 특성으로서 10 MPa 이상의 최대굽기 강도를 갖고, 하중입력측의 충전재(S24b)는, 본원에서 개시한 평균압축강도특성으로서 4 MPa 이상의 평균납축강도를 갖고 있다.

이와 같이, 프레임(FR24)의 반하중입력측에 10 MPa 이상의 최대 굽기 강도를 갖는 제1충전재층(S24a)을 구비시키고, 하중입력측에 4 MPa 이상의 평균압축강도를 갖는 제2충전재층(S24b)을 설치하는 것에 의해, 용이하고 또한 확실하게 프레임(FR24)의 하중입력측 및 반하중입력측 각각에 대하여 가장 효과적인 강도특성을 부여할 수 있다.

한편, 제1충전재층(S24a)의 최대 굽기 강도를 60 MPa 이상, 제2충전재층(S24b)의 평균압축강도를 5 MPa 이상으로 설정하여서, 보다 높은 특성을 얻을 수도 있다.

전술한 실시예는, 차체 프레임로서 자동차의 차체측부에서 수직으로 연장되는 소위 중심 필라를 주로 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이러한 경우에 한정되지 않고, 자동차의 차체측부에서 수직으로 연장되는 다른 필라부재(예컨대, 전방 필라, 힌지 필라부, 후방 필라등), 자동차의 차체양측에서 전후으로 연장되는 프레임 부재(예컨대, 측면 문턱, 후방 측면 프레임, 전방 프레임등), 좌우측 프레임부재를 접속시키기 위한 접속부재(즉, 소위 단면부재등), 도어 본체의 보강부재(예컨대, 소위 충격바아등) 및 범퍼의 보강 부재(예컨대, 소위 범퍼 보강부재등)과 같은 다른 차체 프레임에 대하여 유효하게 적용할 수 있다.

전술한 바와같이 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위내에서 여러가지의 개량 또는 구성의 변경이 가능하다.

본 원 발명의 제1양상에 따르면, 상기 충전재는 평균압축강도가 4 MPa 이상 또는 최대굽기강도가 10 MPa 이상으로 설정되어 있다. 따라서, 평균압축강도가 이상인 것에 의해서, 프레임이 하중입력점 및 그 근방엔서 국부적으로 크게 변형하여 단면의 균열이 생기는 것이 억제되고, 입력하중을 프레임의 지지부분에 유효하게 분산하여 높은 에너지흡수능력을 얻을 수 있다. 또는, 최대 굽기 강도를 10 MPa 이상으로 하여서, 프레임이 하중입력점 및 그 근방으로 국부적으로 크게 변형하는 경우라도, 충전재의 크랙 발생을 억제하고, 프레임이 취성적으로 파손되는 것을 방지함과 동시에, 입력하중을 프레임의 지지부분에 효율적으로 분산하여 높은 에너지흡수능력을 얻을 수 도 있다.

또한, 본 원 발명의 제2양상에 따르면, 기본적으로는 상기 제1양태의 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 상기 충전재는 평균압축강도가 5 MPa 이상 또는 최대 굽기 강도가 60 MPa 이상으로 설정되기 때문에, 제1양상의 발명과 동일한 효과를 보다 안정적으로 얻을 수 있다.

더욱, 본 원 발명의 제3양상에 따르면, 상기 충전재는 평균압축강도가 4 MPa 이상으로, 또한 최대 굽기 강도가 10 MPa 이상으로 설정된다. 따라서, 평균압축강도를 4 MPa 이상으로 함으로써, 프레임이 하중입력점과 그 근방에서 국부적으로 크게 변형하여 단면의 균열이 생기는 것을 억제하고, 입력하중을 프레임의 지지부분에 효율적으로 분산하여 높은 에너지흡수능력을 얻을 수 있다. 또한, 최대 굽기강도를 10 MPa 이상으로 함으로써, 프레임이 하중입력점 및 그 근방에서 국부적으로 크게 변형한 경우라도, 충전재의 깨짐 발생을 억제하여, 프레임이 취성적으로 파손되는 것을 방지함과 동시에, 입력하중을 프레임의 지지부분에 유효하게 분산시키고 높은 에너지흡수능력을 얻을 수 있다.

또한, 본 원 발명의 제4양상에 따르면, 기본적으로는 상기 제3양태의 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 상기 충전재는, 평균압축강도가 5 MPa 이상으로, 또한 최대 굽기 강도가 60 MPa 이상으로 설정되어 있기 때문에, 제3양태의 발명과 동일한 효과를 보다 안정적으로 얻을 수 있다.

또한, 본 원 발명의 제5양상에 따르면, 기본적으로는 상기 제1-제4양태의 발명중 어느 하나와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 상기 평균압축강도는 충돌하중입력측에 한정되고, 상기 최대 굽기 강도는 반충돌하중입력측에 한정되기 때문에, 주로 하중입력측에 직접적으로 작용하는 압축하중을 효율적으로 부담하고, 더욱이, 주로 반하중입력측에 직접적으로 작용하는 굽기 하중을 효율적으로 부담할 수 있다. 즉, 프레임의 하중입력측 및 반하중입력측 각각에 대하여 가장 효과적인 특성이 분산되어서, 효율적인 보강이 이루어진다.

또한, 본 원 발명의 제6양상에 따르면, 기본적으로는, 상기 제5양상의 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 상기 특성을 갖는 충전재를 다층구조로서 설치 하였기 때문에, 상기 평균압축강도를 갖는 충전재층과 상기 최대 굽기 강도를 갖는 충전재층을 다층으로 적재함으로써, 전체로서 상기 양쪽의 특성을 갖는 충전재를 얻을 수 있다. 또한, 프레임의 하중입력측에 상기 평균압축강도를 갖는 충전재를 제공하고, 반하중입력측에 상기 최대 굽기 강도를 갖는 충전재층을 설치함으로써, 용이하고 또한 확실하게 프레임의 하중입력측 및 반하중입력측 각각에 대하여 가장 효과적인 특성을 부여할 수가 있다.

또한, 본 원 발명의 제7양상에 따르면, 기본적으로는 상기 제l-제6양태의 발명중 어느 하나의 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 더구나, 상기 충전재의 밀도를 1.O g/㎤ 이하로 하였기 때문에, 프레임은 가벼워지고 높은 에너지흡수능력을 얻을 수 있다.

또한, 본 원 발명의 제8양상에 따르면, 기본적으로는 상기 제1-제7양상의 발명중 어느 하나의 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 상기 충전재를 다공성의 재료로 하였기 때문에, 프레임내에의 충전이 용이하고 프레임은 가벼워지며, 높은 에너지흡수능력을 얻을 수 있다.

또한, 본 원 발명의 제9양상에 따르면, 기본적으로는 상기 제8양상의 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 상기 충전재를 에폭시수지로 하였기 때문에, 당해 수지의 발포성을 이용하여 프레임단면내에의 충전작업을 용이하고 또한 확실하게 할 수 있다.

또한, 본 원 발명의 제10양상에 따르면, 기본적으로는 상기 제1-제9양상의 발명중 어느 하나의 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 상기 충전재는 프레임의 하중지점사이의 길이에 대하여 15% 이상 길이의 범위에 충전되어 있기 때문에, 입력하중을 그 입력점측에서 프레임내에 유효하게 분산하여 높은 에너지흡수능력을 얻을 수 있다.

또한, 본 원 발명의 제11양상에 따르면, 기본적으로는 상기 제l-제10의 발명중 어느 하나의 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 더구나, 충전재의 반충돌하중입력측에 보강부재를 설치 하였기 때문에, 충전재의 반충돌하중입력측의 굽기 강도를 높게 할수있다. 이에 따라, 예컨대 충전재의 충전길이를 어느 정도이상길게 설정되는 경우라도, 프레임에 충돌하중이 작용하였을 때에 충전재의 크랙이 억제되고, 프레임의 에너지흡수능력을 보다 한층 높일 수 있다.

또한, 본 원 발명의 제12양상에 따르면, 기본적으로는 상기 제11양상의 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 더구나, 프레임 및/또는 충전재를 보강하는 기능과 충전재를 유지하는 기능을 하나의 부재로 행할 수 있기 때문에, 프레임의 구조가 간소하고 가볍지만 두 기능이 실현될 수 있다.

또한, 본 원 발명의 제13양상에 따르면, 기본적으로는 상기 제1-제12의 양상의 발명 중 어느 하나의 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 더구나, 충전재에 상기배출 홀이 구비되기 때문에, 이 배출구멍에서 프레임단면내 및/또는 그 충전재를 충전한 부분으로부터 장애없이 전착액이 배출될 수 있다. 또한, 상기 배출 홀이 충전재의 반하중입력측에 구비되므로, 홀을 프레임길이 방향에 따라 연장되는 부재로 형성함으로써, 충전재의 반하중입력측을 보강하고, 굽기 강도가 향상된다. 그 결과, 충전재의 충전길이가 어느 정도 이상 길게 설정되는 경우라도, 충돌하중이 작용하였을 때에 충전재의 크랙이 생기는 것을 억제할 수 있고, 프레임의 에너지흡수능력을 보다 한층 높일 수 있다.

또한, 본 원 발명의 제14양상에 따르면, 기본적으로는 상기 제1-제13 양상의 발명중 어느 하나의 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 더구나, 프레임단면을 구성하는 패널부재의 적어도 일부분과 충전재층이 접착제에 의해 접착고정되기 때문에, 충전재가 충전되는 프레임의 부분의 강성이 단순히 접착제를 인가함으로써 향상된다.

특히, 상기 충전재가 프레임의 굽힘모멘트가 작용하는 부분에 충전되어 있는 경우에는, 충전재가 접착제를 사용하여서 패널부재에 접착고정되어 있기 때문에, 간단한 구성으로 프레임이 부담할 수 있는 최대 굽기 모멘트값을 높여 에너지흡수능력을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 원 발명의 제15양상의 발명에 따르면, 기본적으로는 상기 제14의 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 충전재의 충돌하중입력측과 패널부재의 적어도 일부분과의 사이에 상기 접착제가 구비되기 때문에, 상기 충전재의 충돌하중입력측의 강성을 높임과 동시에, 입력하중의 확실한 분산을 꾀할 수 있고, 프레임의 단면의 균열을 억제하여 에너지흡수능력을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 본 원 발명의 제16양상의 발명에 따르면, 기본적으로는 상기 제14 또는 제l5의 양상과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 상기 접착제층의 전단접착강도를 3 MPa 이상으로 하였기 때문에, 프레임이 부담할 수 있는 최대 휨모멘트값을 대단히 효과적으로 증대시킬 수 있어 높은 에너지흡수능력을 얻을 수 있다.

또한, 본 원 발명의 제17양상의 발명에 따르면, 기본적으로는 상기 제16양상의 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 충전재자체의 전단접촉강도를 3 MPa 이상으로 하였기 때문에, 프레임이 부담할 수 있는 최대 휨모멘트값을 대단히 효과적으로 증대시킬 수있고, 높은 에너지흡수능력을 얻을 수 있다.

또한, 본 원 발명의 제18양상의 발명에 따르면, 기본적으로는 상기 제8 또는 제9양상의 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 다공성 홀이 독립적으로 형성되어서 접착제의 밀폐성이 향상되고 보다 효과적인 접착이 가능해지며, 프레임이 부담할 수 있는 최대 휨모멘트값을 안정적으로 향상시켜서 에너지흡수능력을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 원 발명의 제19양상의 발명에 따르면, 기본적으로는 상기 제1-제l8양상의 발명중 어느 하나의 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 특히, 자동차의 차체측부에서 상하로 연장되는 필라부재(예컨대, 중심필라, 전방 필라, 힌지 필라부, 후방 필라등), 자동차의 차체양측에서 전후방으로 연장되는 프레임부재(예컨대, 측면문턱, 후방 측면부재 및 전방 프레임등), 좌우의 프레임부재를 연결하는 연결부재(예컨대, 소위 단면부재등), 도어 본체부의 보강부재(예컨대, 소위 충격 바아) 및 범퍼의 보강부재(예컨대, 소위 범퍼 보강부재등)의 적어도 어느 하나에 본 발명의 프레임 구조체가 적용될 때에 차체의 에너지흡수능력을 향상시킬 수 있다.

Claims (19)

1. 프레임단면내의 적어도 일부분에 충전재가 충전되는 차체의 프레임구조체에 있어서,

   상기 충전재는 4 MPa 이상으로 설정된 평균압축강도 또는 10 MPa 이상으로 설정된 최대 굽기 강도를 갖는 것을 특징으로하는 차체의 프레임구조체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 충전재는 5 MPa 이상으로 설정된 평균압축강도 또는 60 MPa 이상으로 설정된 최대 굽기 강도를 갖는 것을 특징으로하는 차체의 프레임구조체.
3. 프레임단면내의 적어도 일부분에 충전재가 충전되어 되는 차체의 프레임구조체에있어서,

   상기 충전재는 4 MPa 이상으로 설정된 평균압축강도 및 10 MPa 이상으로 설정된 최대 굽기 강도를 갖는 것을 특징으로하는 차체의 프레임구조체.
4. 제3항에 있어서,

   상기 충전재는 5 MPa 이상으로 설정된 평균압축강도 및 60 MPa 이상으로 설정된 최대 굽기 강도를 갖는 것을 특징으로하는 차체의 프레임구조체.
5. 제1항 내지 제4항중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 평균압축강도가 충돌하중입력측에 대해서 한정되는 반면, 상기 최대 굽기 강도는 반충돌하중입력측에 대해서 한정되는 것을 특징으로하는 차체의 프레임구조체.
6. 제5항에 있어서,

   상기 특성을 갖는 상이한 충전재가 다층구조로서 설치되는 것을 특징으로하는 차체의 프레임구조체.
7. 제1항 내지 제6항중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 충전재는 1.0 g/㎤ 이하로 설정된 밀도를 갖는 것을 특징으로하는 차체의 프레임 구조체.
8. 제1항 내지 제7항중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 충전재는 다공성 재료로 제조되는 것을 특징으로하는 차체의 프레임구조체.
9. 제8항에 있어서,

   상기 충전재가 에폭시수지인것을 특징으로하는 차체의 프레임구조체.
10. 제1항 내지 제9항중의 어느 한 항에 있어서,

    상기 충전재는 프레임의 하중지점사이의 길이에 대하여 15% 이상의 범위로 충전되는 것을 특징으로하는 차체의 프레임구조체.
11. 제1항 내지 제10항중의 어느 한 항에 있어서,

    상기 충전재의 반충돌하중입력측에는 보강재가 설치된는 것을 특징으로하는 차체의 프레임구조체.
12. 제1항 내지 제10항중의 어느 한 항에 있어서,

    프레임단면내의 적어도 일부분에 프레임 및/또는 충전재를 보강하는 보강부재가 설치되고, 상기 보강부재는 충전재를 유지하는 유지기능을 갖는 것을 특징으로하는 차체의 프레임구조체.
13. 제1항 내지 제12항중의 어느 한 항에 있어서,

    상기 충전재의 반충돌하중입력측에 프레임단면을 구성하는 패널부재에의 전착공정에서 프레임단면내 및/또는 그 충전재전착부분으로부터 전착액을 배출시키기 위한 배출 홀이 구비되는 것을 특징으로하는 차체의 프레임구조체.
14. 제1항 내지 제13항중의 어느 한 항에 있어서,

    상기 프레임단면을 구성하는 패널부재의 적어도 일부분과 상기 충전재층과의 사이에 접착제층이 구비되는 것을 특징으로하는 차체의 프레임구조체.
15. 제14항에 있어서,

    상기 접착제층이 충전재의 충돌하중입력측과 상기 패널부재의 적어도 일부분과의 사이에 구비되는 것을 특징으로하는 차체의 프레임구조체.
16. 제14항 또는 제15항에 있어서,

    상기 접착제층이 3 MPa 이상의 전단 접착강도를 갖는 것을 특징으로하는 차체의 프레임구조체.
17. 제16항에 있어서,

    프레임구조체가 상기 특성을 갖고, 충전재 자체가 3 MPa 이상의 전단 접촉강도를 갖는 것을 특징으로하는 차체의 프레임구조체.
18. 제8항 또는 제9항에 있어서,

    다공성 홀이 독립적으로 형성되고, 그것에 의해서 접착제의 밀폐성을 높인 것을 특징으로하는 차체의 프레임구조체.
19. 제1항 내지 제18항중의 어느 한 항에 있어서,

    자동차의 차체측부에서 상부및 하부로 연장되는 필라부재, 자동차의 차체양측에서 전후방으로 연장되는 프레임부재, 좌우의 프레임부재를 연결하는 연결부재, 도어 본체부의 보강부재 및 범퍼의 보강부재의 적어도 어느 하나에 상기 차체 프레임이 적용되는 것을 특징으로 하는 차체의 프레임구조체.