KR20180099325A - 차량의 루프 - Google Patents

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Abstract

차량의 루프가 개시된다. CFRP 소재로 제작된 루프 패널부; 및 CFRP 소재로 제작되고 상기 루프 패널부에 대각선 방향으로 서로 접합된 다수 개의 센터 루프 레일부를 포함하여 중량 저감 및 강성 증대를 도모할 수 있다.

Description

차량의 루프{VEHICLE ROOF}
본 발명은 차량의 루프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 CFRP 소재로 제작된 차량의 루프에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 루프는 차실의 상부를 형성하는 데, 이러한 루프는 차량의 길이 방향을 따라 배치됨과 더불어 차량의 높이 방향으로 연장되게 형성된 다수 개의 필러들과 연결되어 지지된다.
또한 차량의 루프는 통상적으로 사각 형상의 루프 패널과, 이 루프 패널에 결합되어 루프 패널의 강성을 보강하는 하나 이상의 루프 레일을 포함하고 있다.
예를 들면, 하나의 루프 패널에 프런트 루프 레일과 리어 루프 레일이 차량의 길이 방향을 따라 전후로 배치되어 결합되고, 프런트 루프 레일과 리어 루프 레일 사이에는 4개 이상의 센터 루프 레일이 배치되어 루프 패널과 결합하고 있다.
상기 루프 패널과 다수 개의 루프 레일들은 각각 스틸 재질로 제작되어 서로 용접으로 결합되고 있으므로, 부품수가 많고 중량이 과다하며, 용접 작업수가 과다한 결점이 있었다.
또한, 다수 개의 루프 레일은 각각 차량의 폭 방향을 따라 연장된 상태로 차량의 길이 방향을 따라 소정 간격을 두고 배치되어 루프 패널과 결합되면서 루프 패널의 강성을 보강하지만, 루프 레일의 배치 구조가 루프 패널의 강성을 보강하기에는 미흡한 결점이 있었다.
이와 더불어 루프 패널과 다수 개의 루프 레일들은 스틸 재질로 제작되고 있기 때문에, 최근의 차량의 경량화 및 연비 향상에도 불리한 측면이 있었다.
본 발명의 실시 예는, CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics; 탄소 섬유 강화 플라스틱) 재질을 사용하여 루프 패널부와 루프 레일부를 일체로 성형하여 경량화를 도모할 수 있고, 루프 패널부 위에 루프 레일부의 최적 배치로 구조적 강성도 증대시킬 수 있는 차량의 루프를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 루프는, CFRP 소재로 제작된 루프 패널부; 및 CFRP 소재로 제작되고 상기 루프 패널부에 대각선 방향으로 서로 접합된 다수 개의 센터 루프 레일부를 포함할 수 있다.
상기 루프 패널부의 전방 및 후방 가장자리에는 각각 프런트 루프 레일부와 리어 루프 레일부가 추가로 형성될 수 있다.
상기 상기 프런트 루프 레일부와 상기 리어 루프 레일부에는 폼 코어가 내장될 수 있다.
상기 다수 개의 센터 루프 레일부들은 서로 교차되게 배치될 수 있다.
상기 다수 개의 센터 루프 레일부들은 상기 루프 패널부의 하면에 접합될 수 있다.
상기 다수 개의 센터 루프 레일부는, 상기 루프 패널부의 전방 일측 모서리 부위와 후방 타측 모서리 부위를 연결하는 제1센터 루프 레일부; 및 상기 루프 패널부의 전방 타측 모서리 부위와 후방 일측 모서리 부위를 연결하는 제2센터 루프 레일부를 포함할 수 있다.
상기 루프 패널부는 윈도우 개구부와 인접한 전방 변과 후방 변 및, 프런트 필러 및 리어 필러와 인접한 좌측 변과 우측 변을 각각 포함하고; 상기 전방 변과 후방 변은 5등분으로 분할되어 상기 다수 개의 센터 루프 레일부들이 연결되며; 상기 좌측 변과 우측 변은 4등분으로 분할되어 상기 다수 개의 센터 루프 레일부들이 연결될 수 있다.
상기 전방 변과 후방 변을 5등분으로 분할하는 4개의 분할 지점들의 사이 간격은 동일할 수 있다.
상기 전방 변과 상기 후방 변은 5등분으로 분할하는 제1,2,3,4분할 지점들을 포함하고; 상기 좌측 변과 우측 변은 4등분으로 분할하는 제1분할 지점과 제2분할 지점을 포함하며; 상기 좌측 변 및 우측 변의 제1분할 지점들은 상기 리어 필러와 오버랩되게 배치되며; 상기 좌측 변 및 우측변의 제2분할 지점은 상기 제1분할 지점과 상기 루프 패널부의 모서리 부위 사이의 간격을 2등분하는 지점에 배치될 수 있다.
상기 다수 개의 센터 루프 레일부는, 상기 전방 변의 제1분할 지점과 상기 우측 변의 제1분할 지점을 연결하는 제3센터 루프 레일부; 상기 전방 변의 제2분할 지점과 상기 우측 변의 제2분할 지점을 연결하는 제4센터 루프 레일부; 상기 전방 변의 제3분할 지점과 상기 좌측 변의 제2분할 지점을 연결하는 제5센터 루프 레일부; 상기 좌측 변의 제1분할 지점과 상기 전방 변의 제4분할 지점을 연결하는 제6센터 루프 레일부; 상기 후방 변의 제1분할 지점과 상기 우측 변의 제2분할 지점을 연결하는 제7센터 루프 레일부; 상기 후방 변의 제2분할 지점을 상기 우측 변의 제1분할 지점과 연결하는 제8센터 루프 레일부; 상기 후방 변의 제3분할 지점과 상기 좌측 변의 제2분할 지점을 연결하는 제9센터 루프 레일부; 및 상기 좌측 변의 제1분할 지점과 상기 후방 변의 제3분할 지점을 연결하는 제10센터 루프 레일부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 루프에 의하면, 루프 패널부와 다수 개의 루프 레일부가 CFRP 소재로 일체로 형성되어, 루프의 중량을 효과적으로 저감할 수 있다.
다수 개의 루프 레일부를 루프 패널부에 배치함에 있어서, 외부로부터 하중이 입력되는 루프 패널부의 하중 입력부위에 루프 레일부가 배치되게 하고, 또한 루프 패널부의 전방 아래에 위치하는 윈드 실드 개구부와 인접한 루프 패널부의 가장자리에는 보다 많은 개수의 루프 레일부가 배치되게 하며, 루프 패널부의 측방 아래에 위치하는 도어 개구부와 인접한 루프 패널부의 가장자리에는 상대적으로 적은 개수의 루프 레일부가 배치되게 함으로써, 루프 패널부가 주변 차체와 연결되는 연결 강성에 따라 루프 레일부를 통한 적절한 보강으로 한정된 개수의 루프 레일부로 최적의 강성 보강 효과를 얻을 수 있다.
또한, 다수 개의 루프 레일부는 각각 루프 패널부의 폭 방향 가장자리와 길이 방향 가장자리를 서로 연결하고, 각 루프 레일부들은 서로 크로스되게 배치되어 격자 무늬 혹은 네트 형상으로 형성함으로써, 루프 패널부의 구조적인 강성을 효과적으로 증대시킬 뿐 아니라 루프 패널부를 통해 입력되는 외부 하중을 효과적으로 분산시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 루프가 주변 차체에 결합된 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 루프의 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 루프가 주변 차체에 결합된 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 루프(1)는 CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics; 탄소 섬유 강화 플라스틱) 소재로 제작되어 차체의 상부를 형성하도록 주변 차체와 결합될 수 있다.
즉, 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하고 차량의 높이 방향을 따라 상부로 연장되게 형성된 프런트 필러 멤버(20) 및 차량의 길이 방향을 따라 후방에 위치하고 차량의 높이 방향을 따라 상부로 연장되게 형성된 리어 필러 멤버(30)에 차량의 루프(1)가 결합되어 지지될 수 있다.
도 2를 참조하면, 차량의 루프(1)는 루프 패널부(11)와 다수 개의 루프 레일부(12)를 포함할 수 있다.
루프 패널부(11)는 대체로 사각 패널 형상으로 형성될 수 있고, CFRP 소재로 제작될 수 있다.
다수 개의 루프 레일부(12)는, 차량의 길이 방향을 따라 루프 패널부(11)의 전방 가장자리에 위치하는 프런트 루프 레일부(13)와, 후방에 위치하는 리어 루프 레일부(14) 및, 프런트 루프 레일부(12a)와 리어 루프 레일부(12b) 사이에서 대각선 방향으로 배치된 다수 개의 센터 루프 레일부(15)를 각각 포함하고, CFRP 소재로 제작될 수 있다.
다수 개의 센터 루프 레일부(14)는 서로 교차되게 배치되어, 네트 형상 혹은 격자 무늬 형상으로 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 프런트 루프 레일부(13)와 리어 루프 레일부(14)의 내부에는 폼 코어(Form core; 16)가 충진될 수 있다.
또한, 상기 다수 개의 센터 루프 레일부(15)들은 루프 패널부(11)의 하면에 접합될 수 있다.
도 4를 참조하면, 다수 개의 센터 루프 레일부(15)들은 루프 패널부(11)의 강성을 최적으로 보강하고, 루프 패널부(11)에 외부로부터 입력되는 하중을 적절히 효과적으로 분산할 수 있는 배치 구조를 가진다.
즉, 루프 패널부(11)는 대체로 사각 형상을 하고서 그 전방 변(11a)의 양측 모서리 부위는 프런트 필러 멤버(20)와 연결되는 바, 이 연결 부위를 보강하기 위해 제1센터 루프 레일부(15a)의 일단이 일측 모서리 부위에 연결되고, 제1센터 루프 레일부(15a)의 타단은 루프 패널부(11)의 후방 변(11b)의 타측 모서리 부위에 연결된다.
또한, 제2센터 루프 레일부(15b)의 일단은 상기 전방 변(11a)의 타측 모서리 부위에 연결되고, 그 타단은 후방 변(11b)의 일측 모서리 부위에 연결된다.
즉, 2개의 제1,2센터 루프 레일부(15a, 15b)들은 루프 패널부(11)의 대각선 방향으로 교차되게 배치되어 루프 패널부(11)의 4개의 모서리 부위를 교차되게 연결함으로써, 루프 패널부(11)의 종방향 및 횡방향 강성을 증대시키고, 4개의 모서리 부위를 통해 입력되는 외부 하중을 효과적으로 분산할 수 있게 된다.
한편, 루프 패널부(11)에 있어서 차량의 길이 방향을 따라 전방 및 후방에 위치하고, 아래에는 윈도우 개구부가 형성된 전방 변(11a)과 후방 변(11b)은 상대적으로 강성이 취약하므로, 5등분으로 분할하고, 차량의 폭 방향을 따른 좌측 변(11c)과 우측 변(11d)은 프런트 필러(20) 및 리어 필러(30)에 의해 지지되므로 전방 변(11a) 및 후방 변(11b)보다 상대적으로 지지 강성이 크기 때문, 4등분으로 분할한다.
즉, 전방 변(11a)의 4개의 분할 지점(11aa, 11ab, 11ac, 11ad)사이의 간격(A)은 동일하게 하고, 후방 변(11b)의 4개의 분할 지점(11ba, 11bb, 11bc, 11bd)사이의 간격(B)도 동일하게 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 좌측 변(11c)은 제1분할 지점(11ca)과 제2분할 지점(11cb)으로 분할하고, 제1분할 지점(11ca)은 리어 필러(30)와 오버랩되게 배치하고, 제2분할 지점(11cb)은 제1분할 지점(11ca)과 좌측 모서리 부위 사이의 간격의 간격에 위치되게 분할하는 것이 바람직하다.
우측 변(11d)의 제1,2분할 지점(11da, 11db)들은 좌변 변(11c)의 분할 지점(11ca, 11cb)들과 동일한 방식으로 분할한다.
한편, 상기 각 분할 지점은 다수 개의 센터 루프 레일부들을 통해 서로 연결하여 루프 패널부(11)의 강성을 증대시키는 것이 바람직하다.
즉, 전방 변(11a)의 제1분할 지점(11aa)과 우측 변(11d)의 제1분할 지점(11da)을 제3센터 루프 레일부(15c)로 연결하고, 전방 변(11a)의 제2분할 지점(11ab)과 우측 변(11d)의 제2분할 지점(11db)을 제4센터 루프 레일부(15d)로 연결하며, 전방 변(11a)의 제3분할 지점(11ab)과 좌측 변(11c)의 제2분할 지점(11cb)을 제5센터 루프 레일부(15e)로 연결한다.
또한, 좌측 변(11c)의 제1분할 지점(11ca)을 전방 변(11a)의 제4분할 지점(11ad)과 제6센터 루프 레일부(15f)로 연결하고, 후방 변(11b)의 제1분할 지점(11ba)을 제7센터 루프 레일부(15g)을 통해 우측 변(11d)의 제2분할 지점(11db)과 연결하며, 후방 변(11b)의 제2분할 지점(11bb)을 제8센터 루프 레일부(15h)을 통해 우측 변(11d)의 제1분할 지점(11da)과 연결하며, 후방 변(11b)의 제3분할 지점(11bc)을 제9센터 루프 레일부(15i)을 통해 좌측 변(11c)의 제2분할 지점(11cb)과 연결하며, 좌측 변(11c)의 제1분할 지점(11ca)를 제10센터 루프 레일(15j)을 통해 후방 변(11b)의 제3분할 지점(11bc)과 연결되게 한다.
한편, 상기 서술한 차량의 루프를 제작할 수 있는 제조방법은, CFRP 소재를 사용하여 루프 패널부(11)의 프리 폼을 성형하고, 상기 프리 폼에 센터 루프 레일부들을 격자 무늬 형상으로 보강하게 되는 데, 이 때에 CFRP 소재의 센터 루프 레일부들을 테이프 형태로 제작하여 루프 패널부에 적층하거나 혹은 Dry Fiber Placement 공법으로 적층할 수 있다.
상기와 같이 루프 패널부의 프리 폼에 센터 루프 레일부들을 적층한 다음에 동시에 경화시키면, 루프 패널부와 센터 루프 레일부들이 상호 접합되어 일체를 이루게 된다.
다른 한편으로는, 루프 패널부와 센터 루프 레일부들을 금형에 삽입하여 열과 압력을 가해서 일체로 제작할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
1: 루프
11: 루프 패널부
12: 센터 루프 레일부
16: 폼 코어
20: 프런트 필러
30: 리어 필러

Claims (10)

  1. CFRP 소재로 제작된 루프 패널부; 및
    CFRP 소재로 제작되고 상기 루프 패널부에 대각선 방향으로 서로 접합된 다수 개의 센터 루프 레일부;
    를 포함하는 차량의 루프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 루프 패널부의 전방 및 후방 가장자리에는 각각 프런트 루프 레일부와 리어 루프 레일부가 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 루프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상기 프런트 루프 레일부와 상기 리어 루프 레일부에는 폼 코어가 내장된 것을 특징으로 하는 차량의 루프.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다수 개의 센터 루프 레일부들은 서로 교차되게 배치된 것을 특징으로 하는 차량의 루프.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다수 개의 센터 루프 레일부들은 상기 루프 패널부의 하면에 접합된 것을 특징으로 하는 차량의 루프.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 다수 개의 센터 루프 레일부는,
    상기 루프 패널부의 전방 일측 모서리 부위와 후방 타측 모서리 부위를 연결하는 제1센터 루프 레일부; 및
    상기 루프 패널부의 전방 타측 모서리 부위와 후방 일측 모서리 부위를 연결하는 제2센터 루프 레일부;
    를 포함하는 특징으로 하는 차량의 루프.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 루프 패널부는 윈도우 개구부와 인접한 전방 변과 후방 변 및, 프런트 필러 및 리어 필러와 인접한 좌측 변과 우측 변을 각각 포함하고;
    상기 전방 변과 후방 변은 5등분으로 분할되어 상기 다수 개의 센터 루프 레일부들이 연결되며;
    상기 좌측 변과 우측 변은 4등분으로 분할되어 상기 다수 개의 센터 루프 레일부들이 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 루프.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전방 변과 후방 변을 5등분으로 분할하는 4개의 분할 지점들의 사이 간격은 동일한 것을 특징으로 하는 차량의 루프.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 전방 변과 상기 후방 변은 5등분으로 분할하는 제1,2,3,4분할 지점들을 포함하고;
    상기 좌측 변과 우측 변은 4등분으로 분할하는 제1분할 지점과 제2분할 지점을 포함하며;
    상기 좌측 변 및 우측 변의 제1분할 지점들은 상기 리어 필러와 오버랩되게 배치되며;
    상기 좌측 변 및 우측변의 제2분할 지점은 상기 제1분할 지점과 상기 루프 패널부의 모서리 부위 사이의 간격을 2등분하는 지점에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 루프.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 다수 개의 센터 루프 레일부는,
    상기 전방 변의 제1분할 지점과 상기 우측 변의 제1분할 지점을 연결하는 제3센터 루프 레일부;
    상기 전방 변의 제2분할 지점과 상기 우측 변의 제2분할 지점을 연결하는 제4센터 루프 레일부;
    상기 전방 변의 제3분할 지점과 상기 좌측 변의 제2분할 지점을 연결하는 제5센터 루프 레일부;
    상기 좌측 변의 제1분할 지점과 상기 전방 변의 제4분할 지점을 연결하는 제6센터 루프 레일부;
    상기 후방 변의 제1분할 지점과 상기 우측 변의 제2분할 지점을 연결하는 제7센터 루프 레일부;
    상기 후방 변의 제2분할 지점을 상기 우측 변의 제1분할 지점과 연결하는 제8센터 루프 레일부;
    상기 후방 변의 제3분할 지점과 상기 좌측 변의 제2분할 지점을 연결하는 제9센터 루프 레일부; 및
    상기 좌측 변의 제1분할 지점과 상기 후방 변의 제3분할 지점을 연결하는 제10센터 루프 레일부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 루프.
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