KR20240034575A - 차량 루프조립체 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

차량 루프조립체는, 코어와, 상기 코어의 상면에 부착된 어퍼 스킨과, 상기 코어의 바닥면에 부착된 로어 스킨을 포함한 루프패널; 상기 루프패널의 위에 배치된 페이스 시트; 및 상기 루프패널 및 상기 페이스 시트 사이에 개재된 폼레이어;를 포함할 수 있다.

Description

차량 루프조립체 및 그의 제조방법{VEHICLE BODY STRUCTURE}

본 발명은 차량 루프조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가볍고, 강도 및 강성 등을 개선할 수 있는 차량 루프조립체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

차량은 승객실의 상부를 커버하는 루프시스템을 포함하고, 루프시스템은 차량의 폭방향으로 연장된 복수의 루프레일과, 복수의 루프레일에 의해 지지되는 루프패널을 포함한다.

차량의 다양한 부품들에 대한 경량화가 요구되고 있고, 이에 루프패널의 소재가 스틸소재에서 복합소재로 대체하고 있다.

일부의 차량은 루프패널이 열경화성 복합소재(thermoset composites)로 만들어지고 있다. 하지만, 열경화성 복합소재는 상대적으로 내충격성이 높지 않고, 재활용이 불가능한 단점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 그 중량을 상대적으로 감소할 수 있으며, 강성, 강도, 내충격성을 개선할 수 있는 대폭 강화할 수 있는 차량 루프조립체 및 그의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 루프조립체는, 코어와, 상기 코어의 상면에 부착된 어퍼 스킨과, 상기 코어의 바닥면에 부착된 로어 스킨을 포함한 루프패널; 상기 루프패널의 위에 배치된 페이스 시트; 및 상기 루프패널 및 상기 페이스 시트 사이에 개재된 폼레이어;를 포함할 수 있다.

상기 페이스 시트는 상기 루프패널의 가장자리들의 단면들, 및 상기 루프패널의 상면을 커버하도록 구성될 수 있다.

상기 페이스 시트는 상기 루프패널의 단면을 커버하는 커버부를 포함할 수 있고, 상기 폼레이어는 상기 커버부 및 상기 루프패널의 단면 사이에 개재된 연장부를 포함할 수 있다.

상기 폼레이어의 연장부는 차체와 일정거리로 이격되는 홈부를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량 루프조립체는, 상기 루프패널의 가장자리에 장착된 시일스트립를 더 포함할 수 있다. 상기 시일스트립은 상기 루프패널의 단면에 부착되는 제1부착부와, 상기 루프패널의 바닥면에 부착되는 제2부착부와, 차체와 접촉하는 시일립을 포함할 수 있다. 상기 루프패널의 가장자리는 접착층을 통해 차체에 고정되도록 구성될 수 있다.

상기 제1부착부는 상기 연장부에 적어도 부분적으로 매립되고, 상기 제2부착부는 상기 접착층과 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량 루프조립체는, 상기 루프패널의 전방부에 고정된 마운팅하드웨어를 더 포함할 수 있고, 상기 루프패널은 마운팅하드웨어가 고정되는 장착면을 포함할 수 있다.

상기 루프패널은 상기 장착면으로부터 상기 루프패널의 상면을 향해 함몰된 장착홈을 가질 수 있다. 상기 마운팅하드웨어는 스터드와, 상기 스터드로부터 상기 루프패널을 향해 연장된 생크와, 상기 생크의 상단에 제공된 헤드를 포함할 수 있다. 상기 헤드 및 상기 생크는 상기 장착홈에 삽입되고, 접착층에 의해 상기 장착홈에 고정될 수 있다.

상기 마운팅하드웨어는 상기 스터드의 상단에 제공된 장착플랜지를 더 포함할 수 있고, 상기 장착플랜지는 접착제를 통해 상기 루프패널의 장착면에 고정될 수 있다.

상기 루프패널은 상기 장착면에 대해 일정각도로 경사진 드래프트면을 더 포함할 수 있다.

상기 코어는 열가소성플라스틱을 포함할 수 있고, 상기 어퍼 스킨 및 상기 로어 스킨 각각은 강화섬유 및 열가소성 수지를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량 루프조립체의 제조방법은, 어퍼 스킨을 코어의 상면에 고정하고, 로어 스킨을 코어의 바닥면에 고정함으로써 루프패널을 성형하는 공정; 페이스 시트를 진공성형을 통해 성형하는 공정; 및 루프패널을 폼레이어의 형성을 통해 상기 페이스 시트에 고정하는 공정을 포함할 수 있다.

상기 루프패널을 성형하는 공정은, 상기 어퍼 스킨 및 상기 로어 스킨을 열융착을 통해 상기 코어의 상면 및 상기 코어의 바닥면에 개별적으로 고정하는 단계; 상기 루프패널을 가열함으로써 상기 루프패널을 연화하는 단계; 및 상기 루프패널을 가압함으로써 상기 루프패널을 최종 형상으로 성형하는 단계를 포함할 수 있다.

시일스트립을 상기 루프패널의 가장자리에 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 페이스 시트에 폼레이어를 통해 루프패널을 고정하는 공정은, 상기 페이스 시트를 금형의 캐비티에 삽입하는 단계; 도포기에 의해 발포소재를 상기 페이스 시트 위에 도포함으로써 폼레이어를 형성하는 단계; 및 상기 루프패널을 상기 폼레이어 위에 위치한 후에 상기 루프패널, 상기 폼레이어, 및 상기 페이스 시트를 가압하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 루프패널이 열가소성 복합소재로 만들어짐에 따라 루프패널 자체의 중량을 최소화할 수 있고, 루프패널의 강성, 강도, 내충격성 등을 개선할 수 있다.

본 발명에 의하면, 페이스 시트가 발포소재로 만들어진 폼레이어에 의해 루프패널의 상부에 고정됨으로써 차량 루프조립체의 외관품질을 개선할 수 있다.

본 발명에 의하면, 루프패널이 열가소성 복합소재를 포함한 샌드위치패널로 구성됨에 따라 높은 단면계수를 가짐으로써 그 중량 대비 강도 및 강성이 매우 우수하고, 이에 보강재가 적용되지 않더라도 루프패널의 내충격성, 강도, 및 강성 등을 충분히 확보할 수 있고, 루프패널의 경량화를 효과적으로 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 루프조립체를 도시한 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 루프조립체의 저면을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 A-A선을 따라 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 B-B선을 따라 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 C-C선을 따라 도시한 도면이다.
도 6은 도 2의 D-D선을 따라 도시한 도면이다.
도 7은 도 2의 E-E선을 따라 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 마운팅하드웨어가 루프패널의 전방부에 고정된 것을 도시한 도면이다.
도 9는 포밍부, 장착면, 및 드래프트면이 루프패널에 형성된 것을 도시한 도면이다.
도 10은 루프패널이 오븐 내에 위치한 것을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 차량 루프조립체의 루프패널의 어퍼 스킨을 도시한 평면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 차량 루프조립체의 페이스 시트를 성형하는 공정을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 차량 루프조립체에서 페이스 시트가 폼레이어의 형성을 통해 루프패널에 고정되는 공정을 도시한 도면이다.
도 14는 스틸소재로 제조된 기존 루프패널조립체에 대한 강성 해석결과를 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명의 루프패널조립체에 대한 강성 해석결과를 나타낸 그래프이다.

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 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 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. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량 루프조립체(10)는 차량의 전방을 향하는 전방 가장자리(10a, front edge)와, 차량의 후방을 향하는 후방 가장자리(10b, rear edge)와, 차량의 측방을 향하는 한 쌍의 측방 가장자리(10c, lateral edge)를 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 차량 루프조립체(10)는 적어도 일부의 가장자리에 장착된 시일스트립(20, seal strip)을 포함할 수 있다. 시일스트립(20)은 후방 가장자리(10b)에 장착된 후방 시일스트립(21, rear seal strip)과, 한 쌍의 측방 가장자리(10c)에 개별적으로 장착된 한 쌍의 측방 시일스트립(22, lateral seal strip)을 포함할 수 있다. 후방 시일스트립(21)이 후방 가장자리(10b)를 따라 연장됨으로써 후방 시일스트립(21)은 차량 루프조립체(10)의 후방 가장자리(10b) 및 차체 사이를 실링할 수 있고, 각 측방 시일스트립(22)이 차량 루프조립체(10)의 해당 측방 가장자리(10c, corresponding lateral edge)를 따라 연장됨으로써 각 측방 시일스트립(22)은 차량 루프조립체(10)의 해당 측방 가장자리(10c) 및 차체 사이를 실링할 수 있다. 한 쌍의 측방 시일스트립(22)이 후방 시일스트립(21)에 일체로 연결됨으로써 시일스트립(20)은 한 쌍의 측방 시일스트립(22) 및 후방 시일스트립(21)을 가진 단일체를 형성할 수 있다.

차량 루프조립체(10)는 접착층(23, adhesive layer)에 의해 차체에 고정될 수 있고, 액상의 접착제(liquid adhesive material)가 차체에 도포된 이후에 차량 루프조립체(10)가 도포된(applied) 액상의 접착제를 누름과 동시에 액상의 접착제가 경화됨으로써 접착층(23)이 형성된다. 접착층(23)은 차량 루프조립체(10)의 전방 가장자리(10a)를 차체에 고정하는 전방 접착층(23a, front adhesive layer)과, 차량 루프조립체(10)의 후방 가장자리(10b)를 차체에 고정하는 후방 접착층(23b, rear adhesive layer)과, 차량 루프조립체(10)의 측방 가장자리(10c)들을 개별적으로 차체에 고정하는 한 쌍의 측방 접착층(23c, lateral adhesive layer)을 포함할 수 있다. 전방 접착층(23a), 한 쌍의 측방 접착층(23c), 및 후방 접착층(23b)은 서로 간에 연결됨으로써 접착층(23)은 차량 루프조립체(10)의 가장자리들을 따라 연속적인 프레임을 형성할 수 있다.

도 3을 참조하면, 차량 루프조립체(10)는 루프패널(11)과, 루프패널(11)의 위에 배치된 페이스 시트(15, face sheet)와, 루프패널(11) 및 페이스 시트(15) 사이에 개재된 폼레이어(16, foam layer)를 포함할 수 있다.

루프패널(11)은 차량의 전방을 향하는 전방 가장자리와, 차량의 후방을 향하는 후방 가장자리와, 차량의 측방을 향하는 한 쌍의 측방 가장자리를 포함할 수 있다. 루프패널(11)은 코어(12)와, 코어(12)의 상면에 부착된 어퍼 스킨(13)과, 코어(12)의 바닥면에 부착된 로어 스킨(14)을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 루프패널(11)은 열가소성 복합소재(thermoplastic composites)를 포함하고, 이에 의해 루프패널(11)은 그 중량이 최소화될 수 있고, 루프패널(11)의 내충격성, 강성이 강화될 수 있으며, 재활용이 용이할 수 있다. 특히, 루프패널(11)의 자체적인 강성이 강화되므로 차량 루프시스템의 강성을 강화하기 위한 루프레일들의 갯수를 줄일 수 있고, 이를 통해 차량 루프시스템의 경량화를 최대한 구현할 수 있다.

코어(12)는 복수의 코어셀(12a,core cell)이 연속적으로 형성된 허니콤 코어로 구성될 수 있고, 각 코어셀(12a)은 그 내부에 한정된 캐비티(12b)를 가질 수 있다. 각 코어셀(12a)은 육각형 단면을 가질 수 있다. 그외에, 각 코어셀(12a)은 원형 단면, 사각형 단면을 가질 수 있다.

코어(12)는 열가소성플라스틱(thermoplastic)으로 만들어질 수 있다. 예컨대, 열가소성플라스틱은 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드(PA), 폴리우레탄(PU) 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재일 수 있다.

코어(12)의 밀도, 각 코어셀의 벽두께, 각 코어셀의 크기 등은 루프패널(11)의 경량화를 결정하는 데 중요한 인자일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 코어(12)의 밀도는 50~150kg/m³일 수 있고, 코어(12)의 중량%는 루프패널(11)의 전체 중량을 고려하여 스킨(13, 14)들의 중량%와 비교하여 적절히 결정될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 코어(12)의 각 코어셀(12a)의 벽두께(t1)는 0.2~1.5mm일 수 있으며, 각 코어셀(12a)의 벽두께(t1)는 루프패널(11)의 중량 및 성능 등에 기초하여 결정될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 각 코어셀(12a)의 크기(d1)는 4~12π(pi)일 수 있고, 각 코어셀(12a)의 크기(d1)는 루프패널(11)의 중량 및 성능 등에 기초하여 결정될 수 있다. 도 4를 참조하면, 각 코어셀(12a)의 크기(d1)는 그 내접원(12c)의 직경일 수 있다.

어퍼 스킨(13) 및 로어 스킨(14)은 연속섬유 복합재, UD(Uni-direction) 테이프 등과 같은 복합소재로 만들어질 수 있다. 구체적인 실시예에 따르면, 어퍼 스킨(13) 및 로어 스킨(14)은 강화섬유 및 열가소성 수지를 포함한 복합소재일 수 있다. 일 예에 따르면, 강화섬유는 카본섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 중에서 1종 이상일 수 있다. 일 예에 따르면, 열가소성 수지는 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드(PA), 폴리우레탄(PU) 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재일 수 있다.

각 스킨(13, 14)의 두께, 강화섬유의 밀도, 강화섬유의 함량 등은 루프패널(11)의 경량화를 결정하는 데 중요한 인자일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 각 스킨(13, 14)의 두께는 0.2~1mm일 수 있다. 각 스킨(13, 14)의 두께는 루프패널(11)의 전체 두께 및 성능에 기초하여 결정될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 각 스킨(13, 14)의 강화섬유의 밀도는 1200 내지 1800kg/m³일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 각 스킨(13, 14)의 강화섬유의 함량은 30~70 중량%일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 각 스킨(13, 14)의 열가소성 수지는 30~70 중량%일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 어퍼 스킨(13) 및 로어 스킨(14)은 열융착(heat fusion)에 의해 코어(12)에 고정될 수 있다. 어퍼 스킨(13) 및 로어 스킨(14)이 코어(12)에 열융착을 통해 고정됨에 따라 코어(12) 및 어퍼 스킨(13) 사이의 접합부, 코어(12) 및 로어 스킨(14) 사이의 접합부에서 경계면이 없이 일체화되므로 어퍼 스킨(13) 및 로어 스킨(14)은 코어(12)에 매우 견고하게 고정될 수 있다. 어퍼 스킨(13)이 열융착을 통해 코어(12)의 상면에 고정되고, 로어 스킨(14)이 열융착을 통해 코어(12)의 바닥면에 고정됨으로써 어퍼 스킨(13) 및 로어 스킨(14)은 코어(12)를 샌드위치할 수 있고, 이를 통해 루프패널(11)은 열가소성 복합소재를 포함한 샌드위치패널로 구성될 수 있다. 이와 같이, 루프패널(11)은 열가소성 복합소재를 포함한 샌드위치패널로 구성됨에 따라 높은 단면계수를 가짐으로써 그 중량 대비 강도 및 강성이 매우 우수하고, 이에 보강재가 적용되지 않더라도 루프패널(11)의 내충격성, 강도, 및 강성 등을 충분히 확보할 수 있고, 루프패널(11)의 경량화를 효과적으로 구현할 수 있다.

루프패널(11)의 초기 형상이 열융착을 통해 형성된 이후에, 루프패널(11)은 열성형(thermoforming)을 통해 최종형상으로 성형될 수 있다. 루프패널(11)이 열성형됨에 따라 홈부, 돌기 등과 같은 다양한 포밍부(forming portion)가 루프패널(11)의 상면 및/또는 바닥면에 형성될 수 있다. 특히, 루프패널(11)이 열가소성 복합소재로 만들어짐에 따라 루프패널(11)의 열성형이 보다 정확하게 이루어질 수 있다.

어퍼 스킨(13) 및 로어 스킨(14)이 열융착을 통해 코어(12)에 고정될 때, 어퍼 스킨(13)이 각 코어셀(12a)의 캐비티(12b)로 향해 함몰됨으로써 어퍼 스킨(13)은 함몰자국(sink mark, 도 3의 점선 13a 참조)을 가질 수 있고, 로어 스킨(14)이 각 코어셀(12a)의 캐비티(12b)로 향해 함몰됨으로써 로어 스킨(14)이 함몰자국(도 3의 점선 14a 참조)을 가질 수 있다. 즉, 어퍼 스킨(13) 및 로어 스킨(14)이 열융착을 통해 코어(12)에 고정될 때 어퍼 스킨(13) 및 로어 스킨(14)은 텔레그래핑 현상(telegraphing effect)에 의해 형성된 함몰자국을 가질 수 있고, 이로 인해 루프패널(11)의 외관품질이 저하될 수 있다. 루프패널(11)의 로어 스킨(14)은 헤드라이닝, 내부트림 등에 의해 커버될 수 있으므로 로어 스킨(14)의 함몰자국이 차량의 실내로 노출되지 않고, 이에 루프패널(11)의 로어 스킨(14)에 대한 외관품질의 기준을 충족할 수 있다. 반면에, 루프패널(11)의 어퍼 스킨(14)은 차량의 외부로 노출될 수 있고, 어퍼 스킨(14) 위에 페이스 시트가 직접적으로 부착되거나 페인트가 직접적으로 도포될 경우, 페이스 시트 또는 페인트가 어퍼 스킨(14)의 함몰자국에 대응하여 굴곡질 수 있고, 이에 차량의 외관 품질이 저하될 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량 루프조립체(10)는 루프패널(11)의 어퍼 스킨(14)의 상면을 전체적으로 커버하는 페이스 시트(15)와, 루프패널(11)의 어퍼 스킨(14) 및 페이스 시트(15) 사이에 개재된 폼레이어(16, foam layer)를 포함할 수 있다.

페이스 시트(15)가 루프패널(11)의 가장자리들의 단면들, 및 루프패널(11)의 상면을 커버함으로써 페이스 시트(15)는 루프패널(11)의 상면이 차량의 외부로 노출됨을 방지할 수 있고, 루프패널(11)의 상면에 대한 외관품질을 개선할 수 있다.

페이스 시트(15)는 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 예컨대, 페이스 시트(15)는 폴리카보네이트(PC), ABS(acrylonitrile butadiene-styrene copolymer)수지, PMMA(polymethyl methacrylate)로 이루어진 군에서 선택된 1종일 수 있다.

발포소재(foamable material)가 페이스 시트(15) 및 루프패널(11)의 어퍼 스킨(14) 사이에서 도포기(applicator)에 의해 도포되고(applied), 도포된 발포소재가 발포 및 경화됨으로써 폼레이어(16)는 페이스 시트(15) 및 루프패널(11)의 어퍼 스킨(14) 사이에 형성될 수 있다. 예컨대, 발포소재는 폴리우레탄(PU), 폴리스틸렌(PS), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC)로 이루어진 군에서 1종이상일 수 있다.

발포소재가 페이스 시트(15) 및 루프패널(11)의 어퍼 스킨(14) 사이에서 발포되고 경화됨으로써 폼레이어(16)는 페이스 시트(15) 및 루프패널(11)을 결합하고, 페이스 시트(15) 및 루프패널(11) 사이의 갭 두께를 일정하게 유지할 수 있다. 이에 의해, 폼레이어(16)는 루프패널(11)의 어퍼 스킨(13)의 상면을 전체적으로 커버함으로써 루프패널(11)의 어퍼 스킨(13)이 노출됨을 방지할 수 있고, 발포소재가 경화될 때 페이스 시트(15) 및 루프패널(11)을 견고하게 결합할 수 있다.

이와 같이, 페이스 시트(15) 및 폼레이어(16)는 루프패널(11)의 상면, 루프패널(11)의 가장자리들의 단면들까지 커버함으로써 차량 루프조립체(10)의 외관 품질이 개선될 수 있다.

루프패널(11)은 차량의 전방을 향하는 전방단면(11a, 도 5 참조)과, 차량의후방을 향하는 후방단면(11b, 도 6 참조)과, 차량의 측방을 향하는 한 쌍의 측방단면(11c, 도 7 참조)을 포함할 수 있다. 전방단면(11a)은 루프패널(11)의 전방 가장자리를 따라 연장될 수 있고, 후방단면(11b)은 루프패널(11)의 후방 가장자리를 따라 연장될 수 있으며, 각 측방단면(11c)은 루프패널(11)의 해당 측방 가장자리를 따라 연장될 수 있다.

루프패널(11)은 전방단면(11a)과 인접한 전방측 바닥면(11f, front-side bottom surface)과, 후방단면(11b)과 인접한 후방측 바닥면(11g, rear-side bottom surface)과, 한 쌍의 측방단면(11c)과 개별적으로 인접한 한 쌍의 측방 바닥면(11h, lateral-side bottom surface)을 포함할 수 있다.

페이스 시트(15)는 루프패널(11)의 단면을 커버하는 커버부를 포함할 수 있고, 폼레이어(16)는 커버부 및 루프패널(11)의 단면에 개재된 연장부를 포함할 수 있다.

페이스 시트(15)는 루프패널(11)의 전방단면(11a, front end surface)을 커버하는 전방 커버부(15a)와, 루프패널(11)의 후방단면(11b, rear end surface)을 커버하는 후방 커버부(15b)와, 루프패널(11)의 한 쌍의 측방단면(11c, lateral end surface)을 개별적으로 커버하는 한 쌍의 측방 커버부(15c)를 포함할 수 있다.

도 5를 참조하면, 전방 커버부(15a)가 페이스 시트(15)의 전방단으로부터 루프패널(11)을 향해 벤딩됨으로써 전방 커버부(15a)는 루프패널(11)의 전방단면(11a)을 커버할 수 있다. 폼레이어(16)는 전방 커버부(15a) 및 루프패널(11)의 전방단면(11a) 사이에 개재된 전방 연장부(16a)를 포함할 수 있다. 전방 연장부(16a)는 폼레이어(16)의 전방가장자리로부터 루프패널(11) 및 차체를 향해 연장될 수 있다. 루프패널(11)의 전방측 바닥면(11f)은 전방 접착층(23a)을 통해 차체의 프론트 루프레일(1)에 고정될 수 있다. 프론트 루프레일(1)은 루프패널(11)의 전방부를 지지하는 지지벽(1a)과, 지지벽(1a)으로부터 경사지게 연장된 경사벽(1b)과, 경사벽(1b)으로부터 연장된 평탄벽(1c)을 가질 수 있다. 폼레이어(16)의 전방 연장부(16a)는 프론트 루프레일(1)과 일정거리로 이격되는 홈부(17a)를 가질 수 있고, 전방 연장부(16a)의 홈부(17a)는 인접한 프론트 루프레일(1)의 형상에 대응할 수 있다. 일 예에 따르면, 홈부(17a)는 프론트 루프레일(1)의 경사벽(1b)과 평행한 경사면(17b) 및 프론트 루프레일(1)의 평탄벽(1c)과 평행한 평탄면(17c)을 포함할 수 있다.

도 6을 참조하면, 후방 커버부(15b)가 페이스 시트(15)의 후방단으로부터 루프패널(11)을 향해 벤딩됨으로써 후방 커버부(15b)는 루프패널(11)의 후방단면(11b)을 커버할 수 있다. 폼레이어(16)는 페이스 시트(15)의 후방 커버부(15b) 및 루프패널(11)의 후방단면(11b) 사이에 개재된 후방 연장부(16b)를 포함할 수 있다. 후방 연장부(16b)는 폼레이어(16)의 후방가장자리로부터 루프패널(11) 및 차체를 향해 연장될 수 있다. 루프패널(11)의 후방측 바닥면(11g)은 후방 접착층(23b)을 통해 차체의 리어 루프레일(2)에 고정될 수 있다.

도 6을 참조하면, 후방 시일스트립(21)은 루프패널(11)의 후방 가장자리에 부착될 수 있고, 후방 시일스트립(21)은 루프패널(11) 및 차체의 리어 루프레일(2) 사이를 실링함으로써 수밀성이 보증될 수 있고, 먼지 유입됨이 차단될 수 있다. 후방 시일스트립(21)은 루프패널(11)의 후방단면(11b)에 부착되는 제1부착부(21a)와, 루프패널(11)의 후방측 바닥면(11g)에 부착되는 제2부착부(21b)와, 차체와 접촉하는 시일립(21c)을 포함할 수 있다. 제1부착부(21a) 및 제2부착부(21b)가 L자형 단면을 형성할 수 있으므로 후방 시일스트립(21)의 제1부착부(21a) 및 제2부착부(21b)는 루프패널(11)의 후방 가장자리에 견고하게 부착될 수 있다. 제1부착부(21a) 및 제2부착부(21b) 사이의 각도는 루프패널(11)의 후방단면(11b) 및 후방측 바닥면(11g) 사이의 각도와 동일할 수 있다. 시일립(21c)은 제1부착부(21a) 및/또는 제2부착부(21b)로부터 차체의 리어 루프레일(2)을 향해 연장될 수 있고, 시일립(21c)의 자유단부가 차체의 리어 루프레일(2)과 접촉할 수 있다. 후방 시일스트립(21)의 제1부착부(21a) 및 제2부착부(21b)는 접착제 등을 통해 루프패널(11)의 후방단면(11b) 및 후방측 바닥면(11g)에 부착될 수 있다. 이와 같이, 제1부착부(21a) 및 제2부착부(21b)가 2방향에서 루프패널(11)의 후방 가장자리에 부착됨으로써 후방 시일스트립(21)은 루프패널(11)에 견고하게 고정될 수 있다.

후방 시일스트립(21)이 러버 재질이고, 루프패널(11)이 열가소성 복합소재로 이루어짐에 따라 후방 시일스트립(21) 및 루프패널(11) 사이의 접합은 이종소재들 사이의 접합이고, 이로 인해 후방 시일스트립(21) 및 루프패널(11) 사이의 접합력이 상대적으로 저하될 수 있다. 도 6을 참조하면, 루프패널(11) 및 페이스 시트(15) 사이에서 발포소재가 도포되고 경화될 때, 루프패널(11)의 후방 시일스트립(21)의 제1부착부(21a)는 폼레이어(16)의 후방 연장부(16b)에 적어도 부분적으로 매립(embedded)되도록 구성될 수 있다. 이에 의해, 후방 시일스트립(21)의 제1부착부(21a)가 루프패널(11)의 후방단면(11b) 및 폼레이어(16)의 후방 연장부(16b) 사이에 견고하게 고정될 수 있으므로, 후방 시일스트립(21)은 루프패널(11) 및 폼레이어(16)에 견고하게 고정될 수 있다.

도 6을 참조하면, 루프패널(11)의 후방측 바닥면(11g)은 후방 접착층(23b)에 의해 차체의 리어 루프레일(2)에 고정될 때, 후방 시일스트립(21)의 제2부착부(21b)는 후방 접착층(23b)과 일정한 중첩구간(OV1)으로 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다. 이에 의해, 후방 시일스트립(21)의 제2부착부(21b)가 루프패널(11)의 후방측 바닥면(11g) 및 후방 접착층(23b) 사이에 견고하게 고정될 수 있으므로 후방 시일스트립(21)은 루프패널(11) 및 차체의 리어 루프레일(2)에 견고하게 고정될 수 있다.

도 7을 참조하면, 각 측방 커버부(15c)가 페이스 시트(15)의 해당 측방가장자리로부터 루프패널(11)을 향해 벤딩됨으로써 각 측방 커버부(15c)는 루프패널(11)의 해당 측방단면(11c)을 커버할 수 있다. 폼레이어(16)는 페이스 시트(15)의 한 쌍의 측방 커버부(15c)에 개별적으로 상응하는 한 쌍의 측방 연장부(16c)를 포함할 수 있다. 각 측방 연장부(16c)는 페이스 시트(15)의 각 측방 커버부(15c) 및 루프패널(11)의 각 측방단면(11c) 사이에 개재될 수 있다. 각 측방 연장부(16c)는 폼레이어(16)의 상응한 측방가장자리로부터 루프패널(11) 및 차체를 향해 연장될 수 있다. 루프패널(11)의 측방 바닥면(11h)은 측방 접착층(23c)을 통해 차체의 사이드패널(3)에 고정될 수 있다.

도 7을 참조하면, 각 측방 시일스트립(22)은 루프패널(11)의 해당 측방가장자리에 부착될 수 있고, 각 측방 시일스트립(22)이 루프패널(11)의 해당 측방 바닥면(11h) 및 차체의 해당 사이드패널(3) 사이를 실링함으로써 수밀성이 보증될 수 있고, 먼지 유입됨이 차단될 수 있다. 각 측방 시일스트립(22)은 루프패널(11)의 측방단면(11c)에 부착되는 제1부착부(22a)와, 루프패널(11)의 측방 바닥면(11h)에 부착되는 제2부착부(22b)와, 제1부착부(22a)로부터 차체의 사이드패널(3)과 접촉하는 시일립(22c)을 포함할 수 있다. 제1부착부(22a) 및 제2부착부(22b)가 L자형 단면을 형성할 수 있으므로 측방 시일스트립(22)의 제1부착부(22a) 및 제2부착부(22b)는 루프패널(11)의 후방 가장자리에 견고하게 부착될 수 있다. 제1부착부(22a) 및 제2부착부(22b) 사이의 각도는 루프패널(11)의 측방단면(11c) 및 측방 바닥면(11h) 사이의 각도와 동일할 수 있다. 시일립(22c)은 제1부착부(22a) 및/또는 제2부착부(22b)로부터 차체의 사이드패널(3)을 향해 연장될 수 있고, 시일립(22c)의 자유단부가 차체의 사이드패널(3)과 접촉할 수 있다. 측방 시일스트립(22)의 제1부착부(22a) 및 제2부착부(22b)는 접착제 등을 통해 루프패널(11)의 측방단면(11c) 및 측방 바닥면(11h)에 부착될 수 있다. 이와 같이, 제1부착부(22a) 및 제2부착부(22b)가 2방향에서 루프패널(11)의 측방 가장자리에 부착됨으로써 측방 시일스트립(22)은 루프패널(11)에 견고하게 고정될 수 있다.

측방 시일스트립(22)이 러버 재질이고, 루프패널(11)이 열가소성 복합소재로 이루어짐에 따라 측방 시일스트립(22) 및 루프패널(11) 사이의 접합은 이종소재들 사이의 접합이고, 이로 인해 측방 시일스트립(22) 및 루프패널(11) 사이의 접합력이 상대적으로 저하될 수 있다. 도 7을 참조하면, 루프패널(11) 및 페이스 시트(15) 사이에서 발포소재가 도포되고 경화될 때, 루프패널(11)의 측방 시일스트립(22)의 제1부착부(22a)는 폼레이어(16)의 측방 연장부(16c)에 적어도 부분적으로 매립(embedded)되도록 구성될 수 있다. 이에 의해, 측방 시일스트립(22)의 제1부착부(22a)가 루프패널(11)의 측방단면(11c) 및 폼레이어(16)의 측방 연장부(16c) 사이에 견고하게 고정될 수 있으므로, 측방 시일스트립(22)은 루프패널(11) 및 폼레이어(16)에 견고하게 고정될 수 있다.

도 7을 참조하면, 루프패널(11)의 측방 바닥면(11h)이 측방 접착층(23c)에 의해 차체의 사이드패널(3)에 고정될 때, 측방 시일스트립(22)의 제2부착부(22b)는 측방 접착층(23c)과 일정한 중첩구간(OV2)으로 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다. 이에 의해, 측방 시일스트립(22)의 제2부착부(22b)가 루프패널(11)의 측방 바닥면(11h) 및 측방 접착층(23c) 사이에 견고하게 고정될 수 있으므로 측방 시일스트립(22)은 루프패널(11) 및 차체의 사이드패널(3)에 견고하게 고정될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량 루프조립체(10)는 루프패널(11)을 차체에 장착하기 위한 마운팅하드웨어(30)를 더 포함할 수 있다. 마운팅하드웨어(30)가 루프패널(11)의 전방부에 고정되고, 마운팅하드웨어(30)가 차체의 장착포인트에 장착됨으로써 마운팅하드웨어(30)의 체결력이 증대될 수 있다. 차량 루프조립체(10)는 마운팅하드웨어(30) 및 실러 등을 통해 차체에 견고하게 결합될 수 있다.

도 8을 참조하면, 마운팅하드웨어(30)의 상부가 루프패널(11)의 전방단면(11a)과 인접한 부분에 고정되고, 마운팅하드웨어(30)가 프론트 루프레일(1)의 장착홀에 결합됨으로써 마운팅하드웨어(30)는 루프패널(11)의 전방부를 프론트 루프레일(1)에 장착할 수 있다. 루프패널(11)은 마운팅하드웨어(30)가 고정되는 장착면(19a) 및 장착면(19a)에 대해 일정각도로 경사진 드래프트면(19b, draft surface)을 가질 수 있다. 장착면(19a)은 루프패널(11)의 전방단면(11a)과 인접한 위치에서 평탄하게 형성될 수 있다. 루프패널(11)은 장착면(19a)으로부터 루프패널(11)의 상면을 향해 함몰된 장착홈(38)을 가질 수 있고, 접착층(39)이 장착홈(38) 내에 채워질 수 있으며, 마운팅하드웨어(30)의 상부가 접착층(39)을 통해 장착홈(38)에 결합될 수 있다. 일 예에 따르면, 접착층(39)은 시아노아크릴레이트(Cyanoacrylate), 에폭시(Epoxy), 아크릴레이트(Acrylate) 중에서 1종 이상의 소재로 이루어질 수 있다.

도 8을 참조하면, 마운팅하드웨어(30)는 스터드(31)와, 스터드(31)의 상단으로부터 차체를 향해 돌출한 장착돌기(32)와, 스터드(31)의 상단에 제공된 장착플랜지(33)를 포함할 수 있다. 장착돌기(32)의 중심축선이 스터드(31)의 중심축선과 일치하고, 장착돌기(32)의 직경이 스터드(31)의 직경 보다 작게 형성됨으로써 걸림턱(shoulder)이 스터드(31) 및 장착돌기(32) 사이에 형성될 수 있다. 장착돌기(32)가 프론트 루프레일(1)의 장착홀에 장착됨으로써 스터드(31)는 루프패널(11)과 프론트 루프레일(1) 사이의 공간을 유지할 수 있다. 장착플랜지(33)는 루프패널(11)의 장착면(19a)과 직접적으로 접촉할 수 있고, 장착플랜지(33)는 접착제를 통해 루프패널(11)의 장착면(19a)에 고정될 수 있다. 일 예에 따르면, 장착플랜지(33)는 일정 직경(d2)을 가진 원형일 수 있고, 장착플랜지(33)의 직경은 스터드(31)의 직경 보다 클 수 있으며, 장착플랜지(33)의 직경(d2)은 10~50mm일 수 있다. 다른 예에 따르면, 장착플랜지(33)는 사각형일 수 있다.

도 8을 참조하면, 마운팅하드웨어(30)는 스터드(31)로부터 루프패널(11)을 향해 연장된 생크(34)와, 생크(34)의 상단에 제공된 헤드(35)를 포함할 수 있다. 생크(34) 및 헤드(35)는 장착홈(38) 내에 삽입될 수 있고, 생크(34) 및 헤드(35)는 접착층(39)에 의해 장착홈(38)에 고정될 수 있다. 헤드(35)는 일정 직경(d3)을 가질 수 있고, 헤드(35)의 직경(d3)은 장착홈(38)의 직경 및 장착플랜지(33)의 직경(d2) 보다 작으며, 헤드(35)는 일정 깊이(s)로 장착홈(38) 내에 삽입될 수 있다. 예컨대, 헤드(35)의 직경(d3)은 3~20mm일 수 있고, 장착홈(38) 내로 삽입된 헤드(35)의 깊이(s)는 3~10mm일 수 있다.

이와 같이, 도 8의 실시예에 따른 마운팅하드웨어(30)는 생크(34) 및 헤드(35)가 접착층(39)을 통해 장착홈(38)에 고정되고, 장착플랜지(33)가 장착면(19a)에 고정됨에 따라 마운팅하드웨어(30)의 체결력이 상대적으로 높아질 수 있다. 예컨대, 도 8의 실시예에 따른 마운팅하드웨어(30)에 대해 pull-out test를 통해 측정된 고정력은 1000N일 수 있다. pull-out test의 고정력은 루프패널(11)에 고정된 마운팅하드웨어(30)를 파단이 발생하기 전까지 버티는 최대외력(N)이다.

장착플랜지(33)의 직경(d2), 헤드(35)의 직경(d3), 헤드(35)의 깊이(s) 등은 pull-out 성능에 영향을 주는 중요 인자일 수 있다.

도 9를 참조하면, 하나 이상의 포밍부(18)가 열성형을 통해 루프패널(11)의 바닥면에 형성될 수 있고, 포밍부(18)는 루프패널(11)의 강성, 루프패널(11)과 다른 부품과의 간섭 등에 기초하여 다양하게 형성될 수 있다. 예컨대, 포밍부(18)는 홈부, 돌기 등일 수 있다. 도 9에 도시된 포밍부(18)는 홈부 형상일 수 있고, 포밍부(18)의 각 경사면은 다양한 빼기구배(a1, a2, draft angle)를 가질 수 있다. 포밍부(18)의 각 빼기구배(a1, a2)는 루프패널(11)의 성형정밀도 및 이형성 등에 기초하여 결정될 수 있다. 바람직하게는, 각 빼기구배(a1, a2)는 3~10°일 수 있다. 각 빼기구배(a1, a2)가 최소값(예컨대, 3°)미만일 경우에는 루프패널(11)이 금형으로부터 용이하게 이형(release)될 수 없거나 그 이형 도중에 루프패널(11)이 손상될 수 있다. 각 빼기구배(a1, a2)가 최대값(예컨대, 10°)을 초과할 경우에는 루프패널(11)의 포밍부(18)의 형상이 설계형상에 대응하지 못할 수 있다.

도 9를 참조하면, 루프패널(11)의 장착면(19a) 및 드래프트면(19b) 사이의 각도는 일정한 빼기구배로 이루어질 수 있고, 빼기구배는 그 성형정밀도 및 이형성 등에 기초하여 결정될 수 있다. 바람직하게는, 장착면(19a) 및 드래프트면(19b) 사이의 각도(a3)는 100~160°일 수 있다. 장착면(19a) 및 드래프트면(19b) 사이의 각도(a3)가 최소값(예컨대, 100°)미만일 경우에는 루프패널(11)이 금형으로부터 용이하게 이형(release)될 수 없거나 그 이형 도중에 루프패널(11)이 손상될 수 있다. 장착면(19a) 및 드래프트면(19b) 사이의 각도(a3)가 최대값(예컨대, 160°)를 초과할 경우에는 루프패널(11)의 장착면(19a) 및 드래프트면(19b)의 형상이 설계형상에 대응하지 못할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량 루프조립체의 제조방법은 루프패널을 성형하는 공정과, 페이스 시트를 성형하는 공정과, 페이스 시트를 폼레이어를 통해 루프패널에 고정하는 공정을 포함할 수 있다.

어퍼 스킨(13) 및 로어 스킨(14)이 열융착을 통해 코어(12)의 상면 및 바닥면에 개별적으로 고정됨으로써 루프패널(11)은 초기 형상으로 성형된 이후에, 루프패널(11)은 열성형(thermoforming)을 통해 설계형상에 대응한 최종형상으로 성형될 수 있다.

열성형을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

초기 형상의 루프패널(11)은 IR 오븐(60, infrared oven)에 의해 가열됨으로써 루프패널(11)이 전체적으로 연화된다. 그 이후에, 가열된 루프패널(11)은 금형 내에서 가압됨으로써 설계 형상에 대응한 최종형상으로 형성될 수 있다.

도 10을 참조하면, IR 오븐(60)은 그 내부공간에 배치된 어퍼 히터(61) 및 로어 히터(62)를 포함할 수 있다. 초기 형상의 루프패널(11)이 IR 오븐(60) 내에 수용된 이후에, 어퍼 히터(61)가 루프패널(11)의 어퍼 스킨(13) 위에 위치하고, 로어 히터(62)가 루프패널(11)의 로어 스킨(13) 아래에 위치한다. 이에 따라, 어퍼 히터(61)가 루프패널(11)의 상부를 가열하고, 로어 히터(62)가 루프패널(11)의 하부를 가열함으로써 루프패널(11)의 어퍼 스킨(13), 코어(12), 및 로어 스킨(14)은 성형에 유리하도록 적절히 연화될 수 있다. 연화된 루프패널(11)이 금형 내에서 가압됨으로써 루프패널(11)을 최종형상으로 성형할 수 있다. 루프패널(11)이 최종형상으로 성형된 이후에, 루프패널(11)의 가장자리에 접착제를 통해 시일스트립(20)을 부착할 수 있다.

루프패널(11)이 어퍼 히터(61) 및 로어 히터(62)에 의해 가열될 때 루프패널(11)의 표면온도에 따라 루프패널(11)의 성형성에 차이가 발생한다. 루프패널(11)의 성형정밀도를 개선하기 위하여, 루프패널(11)이 성형에 유리한 설정범위에 도달할 때까지 가열한 후에, 루프패널(11)을 금형에서 가압함으로써 루프패널(11)을 최종형상으로 성형할 수 있다. 특히, 루프패널(11)의 중앙부의 표면온도가 설정된 범위에 도달할 때까지 루프패널(11)을 가열함으로써 루프패널(11)은 그 성형에 유리하도록 연화될 수 있다. 즉, 루프패널(11)의 중앙부의 표면온도가 루프패널(11)의 가열 및 연화에 대한 기준점이 될 수 있다. 루프패널(11)의 중앙부의 표면온도는 온도센서에 의해 측정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 루프패널(11)의 중앙부의 표면온도의 설정범위는 190~210℃일 수 있다.

구체적으로, 루프패널(11)의 어퍼 스킨(13) 및 로어 스킨(14) 중에서 어느 한 스킨의 중앙부의 표면온도가 190~210℃에 도달할 때까지 루프패널(11)을 가열한 후에, 루프패널(11)을 금형에서 가압함으로써 루프패널(11)을 최종 형상으로 성형할 수 있다.

도 11을 참조하면, 온도센서가 어퍼 스킨(13)의 중앙부(13c)의 표면온도를 측정하기 용이하므로 어퍼 스킨(13)의 중앙부(13c)의 표면온도가 190~210℃에 도달할 때까지 루프패널(11)을 가열한 이후에, 루프패널(11)은 금형 내에서 가압됨으로써 루프패널(11)은 설계형상에 대응하도록 최종형상으로 성형될 수 있다.

어퍼 스킨(13)의 중앙부(13a)의 표면온도가 170℃일 때, 어퍼 스킨(13) 및/또는 로어 스킨(14)의 용융이 일부 부족하고, 코어(12)의 연화가 일부 부족하므로 루프패널(11)의 최종형상이 설계형상에 대응하도록 성형되지 못하였다. 어퍼 스킨(13)의 중앙부(13c)의 표면온도가 190℃일 때, 어퍼 스킨(13)의 용융은 충분하지만 로어 스킨(14)의 용융이 일부 부족하고, 코어(12)의 연화가 양호하므로 루프패널(11)의 최종형상이 설계형상에 대응하도록 성형되었다. 어퍼 스킨(13)의 중앙부(13c)의 표면온도가 210℃일 때, 어퍼 스킨(13)의 용융이 일부 과다하지만 로어 스킨(14)의 용융은 양호하고, 코어(12)의 연화가 양호하므로 루프패널(11)의 최종형상이 설계형상에 대응하도록 성형되었다. 어퍼 스킨(13)의 중앙부(13c)의 표면온도가 230℃일 때, 어퍼 스킨(13), 로어 스킨(14), 및 코어(12)가 과도하게 용융되므로 루프패널(11)의 상부 형상 및 하부 형상이 부분적으로 변형되었다. 어퍼 스킨(13)의 중앙부(13c)의 표면온도가 250℃일 때, 어퍼 스킨(13), 로어 스킨(14), 및 코어(12)가 과도하게 용융되므로 루프패널(11)이 전체적으로 과다하게 변형되었다.

도 12를 참조하면, 일정 두께(예컨대, 2mm)를 가진 시트소재(15e)를 준비하고, 시트소재(15e)는 ABS수지, PMMA 등과 같은 열가소성 수지로 이루어진다.

시트소재(15e)가 어퍼 히터(71) 및 로어 히터(72)에 의해 가열되고, 가열된 시트소재(15e)는 금형(73) 위에 위치된 상태에서 금형(73)에 진공이 인가됨으로써 시트소재(15e)는 진공성형(vacuum forming)을 통해 페이스 시트(15)로 성형될 수 있고, 그 이후에 성형된 페이스 시트(15)가 금형(73)으로부터 이형되고, 페이스 시트(15)의 가장자리 등이 마무리 가공을 통해 최종 형상으로 성형될 수 있다.

도 13을 참조하면, 페이스 시트(15)가 하부금형(81)의 캐비티에 삽입되고, 발포소재가 도포기(83)에 의해 페이스 시트(15) 위에 도포되며, 도포된 발포소재가 발포됨으로써(foamed) 폼레이어(16)가 형성된다. 루프패널(11)이 폼레이어(16) 위에 위치된 이후에, 루프패널(11), 폼레이어(16), 및 페이스 시트(15)가 상부금형(82) 및 하부금형(81) 사이에서 가압되고, 폼레이어(16)가 경화됨으로써 루프패널(11) 및 페이스 시트(15)는 폼레이어(16)에 고정될 수 있고, 이에 따라, 루프패널(11), 폼레이어(16), 및 페이스 시트(15)가 적층된다. 그 이후에 적층된 루프패널(11), 폼레이어(16), 및 페이스 시트(15)는 NC 머신(86)에 의해 그 가장자리 등이 마무리 가공됨으로써 차량 루프조립체가 완성된다.

도 14는 스틸소재로 제조된 기존 루프패널조립체에 대한 강성 해석결과를 나타낸 그래프로서, 기존 루프패널조립체의 강성 취약부 중에서 선택된 4지점(S1, S2, S3, S4)에 가해진 수직하중에 대한 변위량을 측정한 결과이다. 도 14를 참조하면, 수직하중이 15kgf일 때 기존 루프패널조립체의 4지점(S1, S2, S3, S4)의 변위량은 5mm 이상임을 확인할 수 있다.

도 15는 본 발명의 루프패널조립체에 대한 강성 해석결과를 나타낸 그래프로서, 본 발명의 루프패널조립체의 강성 취약부 중에서 선택된 4지점(P1, P2, P3, P4)에 가해진 수직하중에 대한 변위량을 측정한 결과이다. 도 15를 참조하면, 수직하중이 15kgf일 때 본 발명의 루프패널조립체의 4지점(P1, P2, P3, P4)의 변위량은 2mm 이하임을 확인할 수 있다.

이로부터, 본 발명의 루프패널조립체가 기존 루프패널조립체에 비해 강성이 강화됨을 알 수 있었다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 루프패널(11)이 열가소성 복합소재를 포함한 샌드위치패널로 구성되고, 코어(12)가 허니콤구조로 구성됨에 따라 스틸소재로 만들어진 기존 루프패널에 비해 그 중량이 대폭 감소될 수 있다. 예컨대, 스틸소재로 만들어진 기존 루프패널이 14. 66kg인데 반해, 본 발명의 루프패널(11)은 대략 25%의 중량 감소효과를 얻을 수 있다. 특히, 루프패널(11)의 강성이 기존 루프패널의 강성에 비해 강화될 수 있다.

본 발명에 따르면, 어퍼 스킨(13) 및 로어 스킨(14)이 허니콤구조의 코어(12)에 부착됨에 따라 어퍼 스킨(13) 및 로어 스킨(14)은 텔레그래핑 현상에 의해 함몰자국이 필연적으로 발생할 수 있다. 페이스 시트(15)가 폼레이어(16)에 의해 루프패널(11)의 어퍼 스킨(13)에 고정됨으로써 어퍼 스킨(13)의 함몰자국이 노출됨을 방지할 수 있고, 이를 통해 차량 루프조립체(10)의 외관품질이 대폭 개선될 수 있다.

본 발명에 따르면, 마운팅하드웨어(30)가 루프패널(11)에 장착됨에 따라 차량 루프조립체(10)는 차체에 매우 견고하게 장착될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 차량 루프조립체 10a: 전방 가장자리
10b: 후방 가장자리 10c: 측방 가장자리
11: 루프패널 11a: 전방단면
11b: 후방단면 11c: 측방단면
11f: 전방측 바닥면 11g: 후방측 바닥면
11h: 측방 바닥면 12: 코어
13: 어퍼 스킨 14: 로어 스킨
15: 페이스 시트 15a: 전방 커버부
15b: 후방 커버부 15c: 측방 커버부
16: 폼레이어 16a: 전방 연장부
16b: 후방 연장부 16c: 측방 연장부
17a: 홈부 20: 시일스트립
21: 후방 시일스트립 22: 측방 시일스트립
23: 접착층 23a: 전방 접착층
23b: 후방 접착층 23c: 측방 접착층
30: 마운팅하드웨어 31: 스터드
32: 장착돌기 33: 장착플랜지
34: 생크 35: 헤드
38: 장착홈 39: 접착층

Claims (15)

1. 코어와, 상기 코어의 상면에 부착된 어퍼 스킨과, 상기 코어의 바닥면에 부착된 로어 스킨을 포함한 루프패널;
   상기 루프패널의 위에 배치된 페이스 시트; 및
   상기 루프패널 및 상기 페이스 시트 사이에 개재된 폼레이어;를 포함하는 차량 루프조립체.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 페이스 시트는 상기 루프패널의 가장자리들의 단면들, 및 상기 루프패널의 상면을 커버하도록 구성된 차량 루프조립체.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 페이스 시트는 상기 루프패널의 단면을 커버하는 커버부를 포함하고,
   상기 폼레이어는 상기 커버부 및 상기 루프패널의 단면 사이에 개재된 연장부를 포함하는 차량 루프조립체.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 폼레이어의 연장부는 차체와 일정거리로 이격되는 홈부를 가지는 차량 루프조립체.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 루프패널의 가장자리에 장착된 시일스트립를 더 포함하고,
   상기 시일스트립은 상기 루프패널의 단면에 부착되는 제1부착부와, 상기 루프패널의 바닥면에 부착되는 제2부착부와, 차체와 접촉하는 시일립을 포함하며,
   상기 루프패널의 가장자리는 접착층을 통해 차체에 고정되도록 구성된 차량 루프조립체.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제1부착부는 상기 연장부에 적어도 부분적으로 매립되고, 상기 제2부착부는 상기 접착층과 적어도 부분적으로 중첩되는 차량 루프조립체.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 루프패널에 고정된 마운팅하드웨어를 더 포함하고,
   상기 루프패널은 마운팅하드웨어가 고정되는 장착면을 포함하는 차량 루프조립체.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 루프패널은 상기 장착면으로부터 상기 루프패널의 상면을 향해 함몰된 장착홈을 가지고,
   상기 마운팅하드웨어는 스터드와, 상기 스터드로부터 상기 루프패널을 향해 연장된 생크와, 상기 생크의 상단에 제공된 헤드를 포함하고,
   상기 헤드 및 상기 생크는 상기 장착홈에 삽입되고, 접착층에 의해 상기 장착홈에 고정되는 차량 루프조립체.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 마운팅하드웨어는 상기 스터드의 상단에 제공된 장착플랜지를 더 포함하고,
   상기 장착플랜지는 접착제를 통해 상기 루프패널의 장착면에 고정되는 차량 루프조립체.
   
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 루프패널은 상기 장착면에 대해 일정각도로 경사진 드래프트면을 더 포함하는 차량 루프조립체.
    
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 코어는 열가소성 플라스틱을 포함하고,
    상기 어퍼 스킨 및 상기 로어 스킨 각각은 강화섬유 및 열가소성 수지를 포함하는 차량 루프조립체.
    
12. 어퍼 스킨을 코어의 상면에 고정하고, 로어 스킨을 코어의 바닥면에 고정함으로써 루프패널을 성형하는 공정;
    페이스 시트를 진공성형을 통해 성형하는 공정; 및
    루프패널을 폼레이어의 형성을 통해 상기 페이스 시트에 고정하는 공정을 포함하는 차량 루프조립체의 제조방법.
    
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 루프패널을 성형하는 공정은,
    상기 어퍼 스킨 및 상기 로어 스킨을 열융착을 통해 상기 코어의 상면 및 상기 코어의 바닥면에 개별적으로 고정하는 단계;
    상기 루프패널을 가열함으로써 상기 루프패널을 연화하는 단계; 및
    상기 루프패널이 가압함으로써 상기 루프패널을 최종 형상으로 성형하는 단계를 포함하는 차량 루프조립체의 제조방법.
    
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 루프패널의 가장자리에 시일스트립을 부착하는 단계를 더 포함하는 차량 루프조립체의 제조방법.
    
15. 청구항 12에 있어서,
    루프패널을 폼레이어의 형성을 통해 상기 페이스 시트에 고정하는 공정은,
    상기 페이스 시트를 금형의 캐비티에 삽입하는 단계;
    도포기에 의해 발포소재를 상기 페이스 시트 위에 도포함으로써 폼레이어를 형성하는 단계; 및
    상기 루프패널을 상기 폼레이어 위에 위치한 후에 상기 루프패널, 상기 폼레이어, 및 상기 페이스 시트를 가압하는 단계를 포함하는 차량 루프조립체의 제조방법.

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