KR20060120273A - 자체 지지형 차량 본체부 - Google Patents
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Abstract
하부구조(7)와 외부 스킨(6)을 포함하는 자체 지지형 차량 본체부(1)가 개시된다. 상기 하부구조(7)는 벌집형 코어층(2)을 포함하며, 벌집형 코어층(2)은 소음 방출측 상의 개방 셀형 제 1 덮개층(3) 및 외부 스킨측 상의 제 2 덮개층(4)에 의해 덮인다. 상기 하부구조는 적절한 부착 수단(5)에 의해 외부 스킨(6)에 부착된다. 전체 자체 지지형 차량부(1)의 HPC값은 1000 미만이다. 덮개층(3)의 기류 저항은 200 내지 5000Ns/㎥이다.
Description
본 발명은 자체 지지형 차량 본체부에 관한 것이며, 보다 상세하게는 이러한 차량 본체부의 제조를 위해 적합한 하부구조뿐 아니라, 특허청구범위 제1항의 전제부에 따른 충격 및 소음 흡수 모터 보닛(motor bonnet)에 관한 것이다.
본질적으로 자동차 산업에 사용되는 것과 같은 모터 보닛은 얇은 금속 시트 또는 합성물질로 제조된 덮개를 가지며, 스트럿(struts) 또는 유사한 구조물에 의해 강화된다. 또한, 현대식 자동차는 외부로 방출되는 엔진 소음을 줄이기 위해 음향 효과적인 라이닝을 구비한다.
이러한 라이닝은 종래 기술에 널리 공지되어 있으며, 예를 들면 EP 0,352,993에 설명되어 있다. 이 공개공보에 개시되어 있는 조립체는 항공기 산업에 사용되는 것과 같은 음향 효과적인 부품들에 관한 것이다. 보다 상세하게, 이러한 부품은 벌집형 구조물을 갖는 코어층을 포함하며, 벌집형 구조물의 개별적인 구멍들은 배기구(drainage openings)를 통해 서로 음향적으로 연통한다. 이러한 코어층은 음향 효과적이 될 수 있도록 천공되거나 개방 셀형인 덮개층으로 일측면이 감싸인다. 이러한 조립체는 충격 흡수 기능을 위한 임의의 방법으로 적합하지 않다.
FR-2,727,189에는 아날로그 음향 효과적인 조립체가 개시되어 있다. 이러한 조립체는 개방 셀형 포옴(foam)으로 채워질 수 있는 벌집형 구조물을 갖는 코어층을 또한 포함하고, 양 측면에 개방 셀형 합성 포옴으로 제조된 외부 덮개층을 구비할 수 있다. 이 조립체는 건물 내의 방음에 사용되며, 임의의 특정한 충격 흡수 특성을 나타내지 않는다.
또한, DE-U-296,07,262로부터 임의의 승용차에 사용하기 위한 아날로그 조립체가 공지되어 있다. 이 공개 공보에 개시되어 있는 요소는 자동차의 루프 라이너(roof liner)로서 사용된다. 이 요소는 코어층으로서 벌집형 층을 포함하며, 이 코어층의 양 측면에 섬유재로 제조된 덮개층을 포함한다. 이들 덮개층은 벌집형 층상에 용해되며, 재료 접착으로 인해 전체 요소의 강성이 증가된다. 이 장치는 안정성을 제공하고 향상된 인장 강도를 제공하지만, 임의의 특정한 음향 또는 충격 흡수 특성을 갖지 않는다.
현대의 자동차 산업의 목표는 상당한 개수의 상이한 기술적 기능들을 갖는 부품들을 줄이고 무게를 감소시킬 수 있도록, 동일한 조립체에 상이한 물리적 특성들을 포함하는 차량 부품을 생산하는 것이다. 따라서, 예를 들면 CH-692,731은 충격 흡수 및 소음 흡수 특성을 결합한 자동차에 사용하기 위한 초경량 패키지를 개시하고 있다. 이 패키지는 승객을 보호하기 적합하며, 바람직하게는 접지부 공간(foot space)의 충돌에 민감한 부분에 사용된다. 이 패키지는 임의의 특정한 강성을 갖지 않으며 현존하는 차량의 공간 내부에만 장치된다.
대체로, 공지되어 있는 조립체는 강성 또는 음향 특성 또는 충격 흡수 특성 을 나타내며, 차량에 추가로 삽입된다. 이들 요소들 중 어떤 것도 전술한 특성들을 유용하고 바람직한 방식으로 결합하지 않는다.
따라서, 본 발명의 목적은 자체 지지형 자동차 본체부를 제조하기 위하여 음향 효과적인 하부구조를 제공하는 것이며, 보다 상세하게는 다른 도로 이용자(보행자 또는 동물)와 충돌하는 경우, 심각한 부상, 특히 두부 손상(head injuries)을 초래할 수 있는 스트럿(struts) 및 비이딩(beading)을 필요로 하지 않는 자동차 본체부(특히 자동차 보닛)를 제공하기 위하여, 하부 구조와 함께 제조된 자동차 보닛의 향상된 음향 특성 및 충격 흡수 특성뿐만 아니라 강성을 향상되게 하는 자동차 보닛을 제공하는 것이다.
이러한 문제는 자체 지지형 차량 본체부에 의해, 특히 특허청구범위 제5항의 특징들을 포함하는 차량 본체부의 제조를 위한 하부구조에 의해서뿐만 아니라, 특허청구범위 제1항의 특징들을 갖는 자동차 보닛에 의해서 해결된다.
본 발명에 따른 차량 본체부는 하부구조와 외부 스킨을 포함하며, 상기 하부구조는 코어층, 바람직하게는 벌집형 코어층을 포함한다. 이 코어층은 소음 방출측에 개방 셀형 제 1 덮개층을, 외부 스킨측에 제 2 덮개층을 포함한다. 이 하부구조는 적절한 부착 수단에 의해 외부 스킨에 부착된다. 본 발명에 따르면, 자체 지지형 차량 본체부 전체의 HPC(Head Performance Criterion; 두부 성능 기준) 값은 1000 미만이며, 덮개층의 기류 저항은 소음 방출측 상에서 200 내지 5000Ns/㎥가다.
상기 HPC값은 다음과 같이 정의된다.:
여기서:
a: 결과 가속도는 "중력(g)"의 배수이다.
t1 및 t2: HPC 값이 최대인 기록의 시작과 끝을 정의하는, 충돌중의 두 시간 상수(초 단위)이다.
따라서, HPC 값을 결정하기 위해, x, y 및 z 방향에서 보행자의 두부(head)를 중심으로 가속도가 측정되어 결과 가속도가 계산된다. HPC 값은 전술한 공식을 기초로, 즉, 시간에 대한 결과 가속도를 적분함으로써 결정될 수 있다. HPC 값은 무차원(dimension-free) 값이다.
이러한 차량 본체부의 다른 실시예들 및 대응하는 하부구조는 당업자의 일반적인 지식에 속한다.
본 발명의 차량 본체부는 자체 지지형 모터 보닛, 자체 지지형 트렁크 덮개 또는 자체 지지형 차량 루프로서 설계될 수 있으며, 임의의 도로 또는 철도 운송용 차량에 적용될 수 있음이 이해된다.
본 발명은 도면의 도움으로 예시적인 실시예에 의해 보다 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 차량 본체부의 개략도,
도 2는 국소 고정 수단을 갖는 본 발명에 따른 차량 본체부의 개략도,
도 3은 추가의 충격 흡수 부재를 갖는 본 발명에 따른 차량 본체부의 개략도,
도 4는 시간에 대한 충격 지연 진행의 비교 측정 곡선,
도 5는 오메가형 변형이 국소적으로 배치된 하부구조를 포함하는 본 발명에 따른 차량 본체부의 개략도, 및
도 6은 국소적으로 압축된 영역을 갖는 하부구조를 포함하는, 도 5에 도시된 바와 같은 차량 본체부의 개략도이다.
본 발명에 따른 조립체가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 도 1은 벌집형 코어층(2)을 갖는 자체 지지형 차량 본체부(1)를 나타내고, 벌집형 코어층(2)은 엔진 구획부 측에 개방 셀형 덮개층(3)을, 외부 스킨 측에 덮개층(4)을 포함하며, 상기 외부 스킨 측상의 덮개층(4)은 결합강화제 또는 접착제에 의해 외부 스킨(6)에 접착된다. 이하, 벌집형 코어층(2) 및 두 개의 덮개층(3,4)을 포함하는 조립체는 하부구조(7)로 지칭된다. 바람직하게 코어층(2)은 판지, 알루미늄, 노멕스(Nomex®) 또는 다른 변형 가능한 재료로 제조되며, 특히 PA, 폴리에스테르, PU와 같은 플라스틱 재료로 제조된다. 재생 판지 또는 골판지 또는 TS-포옴(PU 또는 폴리아미드 기초 포옴) 또는 TP-포옴(EPP, Notyl®EEF 또는 유사물) 또는 금속성 포옴과 같은 다른 적절한 재료가 사용됨이 명백하다. 바람직하게 두 개의 덮개층(3,4)은 섬 유 재료, 특히 광물 섬유(유리 섬유, 세라믹 섬유), 천연 섬유(예를 들면, 면, 황마, 사이잘 삼, 리넨, 삼), 동물 섬유(모 등), 높은 내용융성(melting resistance)을 갖는 금속성 및/또는 합성 또는 화학 섬유와 같은 유형의 복수의 섬유 복합 재료로 제조된다. 특정 실시예에서, 벌집형 하부구조는 알루미늄으로 제조되며, 금속 함유층에 접착된다. 대체로, 외부 스킨(6)은 강 또는 알루미늄 시트로 이루어진다. 각각의 층들은 마찰 연결(기계적) 및/또는 재료 연결(납땜, 접착)에 의해 서로 연결될 수 있다. 본 발명에 따른 조립체는 원하는 충격 흡수 필요조건이 충족되도록 만들어진다. 하부구조(7)의 두께 및 성분뿐만 아니라 외부 스킨(6) 재료의 두께 및 선택이 함께 고려되어야 하는 점에서, 전체 차량 본체부, 즉, 외부 스킨(6) 및 하부구조(7)의 굽힘 강성에 특히 주의해야 한다. 코어층(2)의 바람직한 두께 값은 20± 10mm이다. 이 코어층(2)의 각각의 셀의 직경은 5mm 내지 25mm이며, 내압축성은 100KPa 내지 1000KPa이다. 차량 본체부(1)의 외부 스킨(6)은 공지되어 있는 페놀 재료로 제조될 수 있다. 유리 섬유, 현무암 섬유 및 다른 섬유 재료(또한 열가소성 폴리머)가 사용될 수 있음은 당연하다. 이러한 외부 스킨 면적 중량(area weight)은 500g/㎡ 내지 1500g/㎡이다. 하부구조(7) 및 외부 스킨(6) 사이의 결합은 중량이 150g/㎡ 미만인 점착성 막 또는 하부구조(7)가 중합화될 때 용융되기 시작하는 열가소성 막에 의해 이루어질 수 있다. 물론, 에폭시 수지, 멜라민, 우레탄, 아크릴 또는 요소 포름알데히드(urea formaldehyde)와 같은 다른 전형적인 접착제가 사용될 수 있으며, 또는 적절한 최종 성형 단계에 의해 외부 스킨(6)과 하부구조(7)와의 연결이 이루어질 수 있다. 하부구조는 클립 또는 라인 본 딩(line bonding) 및 기계 고정에 의해, 또는 하부 지지 브래킷 및 클립을 삽입함으로써 금속성 외부 스킨(6)에 고정될 수 있음이 이해된다. 또한, 하부구조(7)는 힌지 또는 후크를 고정하고 하부구조의 강성을 개선하거나 변화시키기 위해, SMC 또는 열경화성 또는 금속성 강화재로 제조된 국소 고정점(local fixation points)을 일체화할 수 있다.
본질적으로 본 발명의 자체 지지형 차량 본체부(1)에 요구되는 강성은 하부구조(7)의 강성 효과(stiffening effect)에 의해 형성된다. 당업자는 각 층의 디자인, 재료, 두께 및 강성을 적절히 선택할 것이다. 특히, 당업자는 벌집형 층의 적절한 두께, 셀 크기, 내압축성 또는 재료를 선택하도록 주의하는 반면, 재료의 성질, 표면 중량, 스킨의 접착 강도를 고려할 것이다.
본질적으로 본 발명의 차량 본체부(1)의 음향 효과는 하부구조(7)의 음향 특성에 의해 형성된다. 특히, 개발 셀형 덮개층(3)은 200 내지 5000Ns/㎥의 기류 저항을 갖는다.
가능한 충격 상황동안 운동 에너지의 흡수 능력을 개선하기 위해 하부구조(7)는 도 3에 나타낸 바와 같이 - 적어도 국소적으로 - 다른 벌집형 또는 포옴 층(8) 및 추가 섬유층(9)을 구비할 수 있음을 이해해야 한다.
도 2에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, 차량 본체부(1)에 다른 부재, 특히 힌지 또는 다른 폐쇄 부재를 부착하기 위한 추가 부재(11)들을 제공하는 것은 당업자의 영역에 속한다. 또한, 차량 본체부(1)는 미리 결정된 영역에 단열을 제공할 수 있으며, 특히 알루미늄 호일을 제공할 수 있다. 금속 섬유, 전도성 막 또 는 금속 격자(metallic grid)를 사용하면 전자기파에 대한 보호(EMC 보호)를 제공할 수 있다.
도 4는 복수의 상이한 장치들에 대한 충격 지연의 시간 종속적인 측정 곡선을 나타낸다. 임계 HPC(두부 성능 기준) 값은 35km/시의 충격 속도에서 두부 중량이 3.5kg인 아동 신체의 두부(또는 두부 중량이 4.8kg인 성인 신체의 두부)에 대해 측정된다. 이 값은 유럽 자동차 산업의 충격 흡수 지침을 충족시키기 위해 1000 미만(HPC<1000)이어야 한다.
도 5는 오메가형 변형이 국소 배치된 하부구조를 갖는, 본 발명에 따른 차량 본체부의 개략도를 나타낸다. 이 디자인은 전체 차량 본체부의 강성을 증가시키는데 유용하다. 이러한 형상의 하부구조의 결합구조는 HPC값이 1000 미만으로 유지되도록 조정된다. 국소 패딩 또는 국소 하부구조(8)가 추가될 수 있다.
도 6은 도 5에 도시되어 있는 바와 같은 차량 본체부를 나타내며, 이 차량 본체부는 하부구조의 강성을 변화시킬 수 있도록 하는 국소적으로 압축된 영역(12,13)들을 포함한다. 특히 이로 인해 동력 편차의 제 1 최고점이 또한 감소할 수 있다. 청구된 하부구조는 적어도 부분적으로 알루미늄 막으로 덮여서 우수한 내열성을 보장할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 이 하부구조는 차량 본체부가 도장(painting)되기 전에 조립될 경우, 도장 후에 제거될 수 있는 비직물 섬유 또는 호일에 의해 덮인다. 당업자는 구조적 주름을 포함하는 하부구조를 설계하거나 내화성, 내화학성 및 방습성(humidity-resistant) 첨가제를 제공하는 것을 고려할 것이다.
본 발명에 따른 구조물은 ACEA 및/또는 EEC WG17에 따른 보행자 보호에 대한 차세대 기준이 충족될 수 있도록, 또는 다른 국가(미국, 일본 등)들의 동등한 규정이 충족되도록 설계되며 제조될 수 있음이 이해된다. 현행 규정은 단지 전면유리(windscreen) 상의 충돌에 관한 것으로, 의무적이지 않거나 다만 모터 보닛에 임의로 적용할 수 있다. 이러한 차량 본체부는 FMVSS 201 규정을 이행하는 헤드라이너(headliner)로서 설계될 수 있음이 이해된다.
본 발명의 차량 본체부의 이점은 당업자에게 매우 명백하다. 특히 이러한 이점은 음향 효과적이고, 자체 지지형 차량 본체부, 즉, 구조적 부분을 충분히 형성하는 강성을 가지며 요구 HPC 값을 갖는 차량 본체부 형성시 나타날 것이다.
또한, 본 발명은 보다 소형인 차량 구조를 가능하게 하여, 차량 본체부는 엔진 블록 또는 다른 강성 부재(집합체, 배터리 또는 유사 부재)에 더 가까이 배치될 수 있다. 이는 특히, 하부구조의 점진적인 압축 작용에 의해서뿐만 아니라, 전체 자체 지지형 차량 본체부의 변형에 의해 야기되는 증가된 에너지 흡수에 의해 보장된다. 이에 따라, 엔진 블록 또는 임의의 다른 강성 차량 부재 사이의 공간은 규정된 HPC 값(또는 HIC 값, 즉, 두부 손상 기준(Head Injury Criterium))을 초과하지 않고 25%까지 감소될 수 있다.
Claims (10)
- 하부구조(7) 및 외부 스킨(6)을 포함하는 자체 지지형 차량 본체부로서, 상기 하부구조(7)가 개방 셀형 코어층(2)을 포함하며, 상기 코어층(2)이 소음 방출측 상에 제 1 개방 셀형 덮개층(3)을 포함하고, 외부 스킨측에 제 2 덮개층(4)을 포함하며, 상기 하부구조(7)가 적절한 부착 수단(5)에 의해 상기 외부 스킨(6)에 부착되고, 전체 자체 지지형 차량 본체부(1)의 HPC 값이 1000 미만이며, 상기 덮개층(3)의 기류 저항이 상기 방출측 상에서 200 내지 5000Ns/㎥인,자체 지지형 차량 본체부.
- 제 1 항에 있어서,상기 하부구조(7)가 차량 구조 부품을 형성하도록 설계되는,자체 지지형 차량 본체부.
- 제 1 항에 있어서,상기 하부구조(7)가 상기 외부 스킨(6)과 함께 차량 구조 부품을 형성하도록 설계되는,자체 지지형 차량 본체부.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 부착 수단(5)이 점착성 막 또는 열가소성 막, 전형적인 점착 재료 또는 기계 수단을 포함하는,자체 지지형 차량 본체부.
- 코어층(2), 개방 셀형 제 1 덮개층(3) 및 제 2 덮개층(4)을 포함하는 하부구조(2,3,4)로서, 제 1 항에 따른 차량 본체부의 조립에 적합한,하부구조.
- 제 5 항에 있어서,상기 개방 셀형 코어층(2)이 벌집형 층인,하부구조.
- 제 5 항에 있어서,상기 개방 셀형 코어층(2)이 100KPa 내지 1000Kpa의 내압축성을 갖는,하부구조.
- 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 1 덮개층(3)이 200 내지 5000Ns/㎥의 기류 저항을 갖는,하부구조.
- 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 하부구조가 추가의 벌집형 층(8)을 국소적으로 구비하는,하부구조.
- 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 하부구조가 오메가형 변형 및/또는 국소적으로 압축된 영역(12,13)을 갖는,하부구조.
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