KR20180099061A

KR20180099061A - 차량용 캐리어

Info

Publication number: KR20180099061A
Application number: KR1020170026013A
Authority: KR
Inventors: 박성욱; 이동한; 윤석보; 소원섭; 민옥렬; 조용민
Original assignee: 한온시스템 주식회사; 한화첨단소재 주식회사
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2018-09-05

Abstract

본 발명은 차량용 캐리어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 캐리어의 강성은 확보하면서도 무게 절감을 위해 연속섬유강화 열가소성 복합재(CFRTPC, Continuous Fiber Reinforced Thermoplastics) 재질로 이루어지며, 외면에 레진 재질의 보강층을 포함하는 차량용 캐리어에 관한 것이다.

Description

차량용 캐리어{Carrier for Motor Vehicle}

최근에는 자동차의 조립공정에 있어서, 공정을 단순화 및 자동화하며 생산성을 향상시킬 목적으로 다수의 부품들을 조립한 집합체를 조립라인에서 조립하는 즉, 모듈화하는 기술이 제안되고 있다.

그 중 대표적인 예로써 쿨링모듈과 헤드램프 및 범퍼빔을 포함한 범퍼를 조립하여 모듈화한 프론트 엔드 모듈을 들 수 있다.

상기 프론트 엔드 모듈은 중앙에 배치된 캐리어를 중심으로 하여 상기 캐리어의 쿨링모듈 장착부에 라디에이터와 콘덴서 및 팬 슈라우드를 포함한 쿨링모듈이 장착되고, 상기 캐리어의 헤드램프 장착부에는 헤드램프가 장착되며, 상기 캐리어의 전면에는 범퍼빔이 장착되어 모듈화된다.

이와 같이 차량의 전방에 배치되는 부품들을 조립하여 모듈화함으로써 조립공정이 단순화되어 생산성이 향상되었다.

도 1에는 종래의 차량용 캐리어(C)의 사시도가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 캐리어(C)는 상측 수평지지부(10)와 상측 수평지지부(10)의 아래측에 나란하게 배치되는 하측 수평지지부(20)와 상측 및 하측 수평지지부(10, 20)를 연결하는 좌측 및 우측 수직지지부(30, 40)로 이루어져 쿨링모듈 장착부가 구비된 대략 사각틀 형상의 전면 패널(50)과 전면 패널(50)의 좌측 및 우측에 연장 형성되어 헤드램프 장착을 위한 서포트 패널(60)과, 수직지지부 양측으로 연장 형성되어 범퍼빔 장착을 위한 범퍼빔 스테이(70)로 이루어진다.

위와 같은 구성의 캐리어(C)는 차량 전방에 배치되는 주요 부품들이 결합되기 때문에 강도 보강을 위해 금속 재질로 제조하고 있으나, 최근 연비 향상을 위한 차량의 무게 절감이 이슈화됨에 따라 캐리어(C)의 강도는 유지하면서도 무게를 줄이기 위한 기술의 개발이 요구되고 있다.

한국공개특허 제2013-0024031호(2013.03.08. 공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 캐리어의 무게 절감을 위해 캐리어를 플라스틱 재질로 제조하되, 강도 보강을 위해 연속섬유강화 열가소성 복합재(CFRTPC, Continuous Fiber Reinforced Thermoplastics) 재질로 이루어진, 차량용 캐리어를 제공함에 있다.

특히 캐리어의 최외층은 순수 수지 재질로 이루어진 보강층이 형성된 차량용 캐리어를 제공함에 있다.

본 발명의 차량용 캐리어는, 상측 수평지지부(100)와, 하측 수평지지부(200)와, 상기 상측 및 하측 수평지지부(100, 200)를 연결하는 좌측 수직지지부(300)와, 우측 수직지지부(400)로 이루어져 쿨링모듈 장착부가 구비된 전면 패널(500)과, 헤드램프 장착을 위해 상기 전면 패널(500)의 좌측 및 우측에 구비되는 서포트 패널(600)로 이루어진 차량용 캐리어(1000)에 있어서, 상기 캐리어(1000)는, 연속섬유강화 열가소성 복합재 재질로 이루어진 기재층(110); 및 상기 기재층(110)의 외면에 형성되며, 매끄러운 재질로 이루어진 보강층(120); 을 포함한다.

이때, 상기 기재층(110)은, 연속된 강화섬유를 배열하고, 수지를 함침 시키는 방식으로 형성된 다수의 시트를 적층하여 라미네이트하되, 상기 강화섬유는 일방향으로 방향성을 갖도록 배열된다.

또한, 상기 보강섬유는, 유리섬유, 카본섬유, 아라미드 섬유 중 어느 하나이거나, 유리섬유-카본섬유, 유리섬유-아라미드섬유, 카본섬유-아라미드섬유, 유리섬유-카본섬유-아라미드섬유를 혼용한 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보강층(120)은, 수지 재질의 시트를 상기 기재층(110)의 외면에 라미네이트하여 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보강층(120)은, 상기 연속섬유강화 열가소성 복합재 시트 적층 시 최외층에 적층되어 라미네이트되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보강층(120)은, 상기 캐리어(1000)의 차량 전방측면 및 차량 상측면에 형성된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 보강층(120)은, 상기 보강섬유로 인해 상기 기재층(110)의 외면에 발생되는 돌출이나 주름 등을 방지하도록 구성된다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 차량용 캐리어는, 기재 재질로 연속섬유강화 열가소성 복합재 재질을 채택하여 기존의 스틸 보강재를 구비한 캐리어 대비 무게는 25~30% 절감하고, 강성은 300% 향상된 효과가 있다.

특히 연속섬유강화 열가소성 복합재 재질의 특성 상 외면에 발생될 수 있는 보강섬유(Fiber) 돌출, 주름 등을 최외층에 형성되는 순수 수지 재질의 보강층을 통해 커버하여 외관 품질을 향상시킨 효과가 있다.

도 1은 종래의 차량용 캐리어의 사시도
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 차량용 캐리어의 사시도
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 차량용 캐리어의 부분확대도
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 차량용 캐리어의 단면사시도 (도 3의 AA')
도 5는 도 4의 분해단면사시도
도 6은 강화플라스틱 재질로 이루어진 캐리어의 표면 사진

이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2에는 본 발명의 일실시 예에 따른 캐리어(1000)의 전체사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 캐리어(1000)의 부분 확대사시도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 본 발명의 차량용 캐리어(1000)는 상측 수평지지부(100)와 상측 수평지지부(100)의 아래측에 나란하게 배치되는 하측 수평지지부(200)와, 상측 및 하측 수평지지부(100, 200)를 연결하는 좌측 수직지지부(300)와, 우측 수직지지부(400)로 이루어져 쿨링모듈 장착부가 구비된 대략 사각틀 형상의 전면 패널(500)과, 헤드램프의 장착을 위해 전면 패널(500)의 좌측 및 우측에 구비된 서포트 패널(600)과, 범퍼빔 장착을 위해 수직지지부(300, 400)의 좌측 및 우측에 구비된 범퍼빔 스테이(700)를 포함하여 구성된다.

이때 본 발명의 일실시 예에 따른 캐리어(1000)는 금속 재질보다 우수한 강성을 갖고, 무게는 금속 재질보다 가볍게 구성되도록 다음과 같은 구성을 갖는다.

도 4에는 본 발명의 일실시 예에 따른 캐리어(1000)의 상측 수평지지부(100)의 단면사시도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명의 일실시 예에 따른 상측 수평지지부(100)의 분해단면사시도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 캐리어(1000)는 연속섬유강화 열가소성 복합재 재질로 이루어진 기재층(110)을 포함하여 이루어진다.

연속섬유강화 열가소성 복합재는, 연속된 유리섬유(GF: Glass Fiber)를 배열하고, 폴리프로필렌수지(PP Resin)를 함침시키는 방식으로 시트를 형성하고, 다수 단위의 시트를 적층하고 라미네이트하여 형성될 수 있다.

이때 본 발명의 유리섬유는 일방향으로 방향성을 갖도록 배열되어 가공 방향으로 방향성을 갖도록 구성시켜 기계적 강도를 높이도록 구성된다.

또한, 연속섬유를 사용하기 때문에 끊김 없이 가공할 수 있어 연속생산이 가능한 장점도 있다.

본실시 예에서는 연속섬유강화 열가소성 복합재의 보강섬유로 유리섬유를 기재하였으나, 이는 예시적인 설명일 뿐이며, 유리섬유와 같은 보강기능을 수행할 수 있는 섬유로 카본섬유, 아라미드 섬유를 사용하여 동일한 구조의 복합재를 구성할 수 있다.

나아가, 상기 보강섬유도, 유리섬유, 카본섬유, 아라미드섬유를 단독 첨가할 수도 있지만, 유리섬유-카본섬유, 유리섬유-아라미드섬유, 카본섬유-아라미드섬유, 유리섬유-카본섬유-아라미드섬유를 혼용하여 사용할 수 있는데, 이 경우에는 이들이 각각 동일의 중량비율로 혼합되어 구성할 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 레진의 경우에도 폴리프로필렌수지 외에 나일론수지를 사용할 수도 있음은 물론이다.

이렇게 제조된 일 방향 연속섬유강화 열가소성 복합재는 GMT, LFT-D 등의 소재와 융합되어 성형 가공됨으로써 본 발명의 캐리어(1000)와 같이 고강도, 경량화 제품 구현에 매우 유용하게 활용될 수 있다. 특히 본 발명의 일실시 예에 따른 기재층(110)으로 이루어진 연속섬유강화 열가소성 복합재는 기존 플라스틱 재질의 캐리어 대비 강성은 300% 증가되었고, 무게는 25~30% 감소된 것을 특징으로 한다. 또한 비중은 기존 플라스틱 재질 대비 5~10프로 감소된 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명은 캐리어(1000) 성형 시 최외층에 라미네이트되는 보강층(120)을 더 포함하여 이루어진다. 즉 연속섬유강화 열가소성 복합재로 이루어진 기재층(120)의 외면에 라미네이트하다 보강층(120)을 더 포함한다.

캐리어(1000)를 연속섬유강화 열가소성 복합재재질만으로 구성할 경우 재질 특성 상 도 6에 도시된 바와 같이 외면에 보강섬유로 인한 돌출 및 주름 등이 발생되어 외관 품질이 저하될 수 있기 때문이다.

따라서 보강층(120)은 외관을 매끄럽게 할 수 있는 순수 수지(resin)재질이면 어떠한 재질도 적용이 가능하나, 일예로 폴리에스테르 재질로 이루어질 수 있다.

보강층(120)을 기재층(110)의 외면에 형성하는 방법은 다음과 같은 실시 예로 구성될 수 있다.

일예로 연속섬유강화 열가소성 복합재 시트를 적층한 적층체의 외측에 보강층(120)을 적층한 상태에서 라이네이트를 수행하여 기재층(110)과 보강층(120)을 한 번에 성형할 수 있다.

다른 예로, 기재층(110)을 성형한 후 기재층(110)의 외측에 보강층(120)을 적층하여 라이네이트를 수행할 수도 있다.

보강층(120)은 캐리어(1000)의 외관 품질 향상을 위한 목적으로 구성되기 때문에 캐리어(1000)의 전 영역에 형성되지 않고, 캐리어(1000)의 주요 부위에 부분적으로 형성될 수 있다. 일예로 캐리어(1000)는 주로 차량 전방측 및 차량 상방 측으로 돌출 형성되며, 차량 후방측이나 차량 하방 측은 오목하게 형성된다.

따라서 보강층(120)은 기재층(110)의 차량 전방측 및 차량 상방 측에 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

1000 : 캐리어
500 : 전면패널 100 : 상측 수평지지부
200 : 하측 수평지지부 300 : 좌측 수직지지부
400 : 우측 수직지지부
600 : 서포트 패널
700 : 범퍼빔 스테이
110: 기재층 120 : 보강층

Claims

상측 수평지지부(100)와, 하측 수평지지부(200)와, 상기 상측 및 하측 수평지지부(100, 200)를 연결하는 좌측 수직지지부(300)와, 우측 수직지지부(400)로 이루어져 쿨링모듈 장착부가 구비된 전면 패널(500)과, 헤드램프 장착을 위해 상기 전면 패널(500)의 좌측 및 우측에 구비되는 서포트 패널(600)로 이루어진 차량용 캐리어(1000)에 있어서,
상기 캐리어(1000)는,
연속섬유강화 열가소성 복합재 재질로 이루어진 기재층(110); 및
상기 기재층(110)의 외면에 형성되며, 매끄러운 재질로 이루어진 보강층(120);
을 포함하는, 차량용 캐리어.
제 1항에 있어서,
상기 기재층(110)은,
연속된 강화섬유를 배열하고, 수지를 함침시키는 방식으로 형성된 다수의 시트를 적층하여 라미네이트하되,
상기 강화섬유는 일방향으로 방향성을 갖도록 배열되는, 차량용 캐리어.
제 2항에 있어서,
상기 강화섬유는,
유리섬유, 카본섬유, 아라미드 섬유 중 어느 하나이거나,
유리섬유-카본섬유, 유리섬유-아라미드섬유, 카본섬유-아라미드섬유, 유리섬유-카본섬유-아라미드섬유를 혼용한 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 차량용 캐리어.
제 2항에 있어서,
상기 보강층(120)은,
수지 재질의 시트를 상기 기재층(110)의 외면에 라미네이트하여 형성된 것을 특징으로 하는, 차량용 캐리어.
제 2항에 있어서,
상기 보강층(120)은,
상기 연속섬유강화 열가소성 복합재 시트 적층 시 최외층에 적층되어 라미네이트하다 것을 특징으로 하는, 차량용 캐리어.
제 1항에 있어서,
상기 보강층(120)은,
상기 캐리어(1000)의 차량 전방측면 및 차량 상측면에 형성된 것을 특징으로 하는, 차량용 캐리어.
제 2항에 있어서,
상기 보강층(120)은,
상기 강화섬유로 인해 상기 기재층(110)의 외면에 발생되는 돌출이나 주름 등을 방지하도록 구성되는, 차량용 캐리어.