KR950014416B1 - 패널의 구조 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

패널의 구조

제 1도는 패널의 차량의 횡방향의 단면에 있어서의 곡률을 도시한 모식도.

제 2도는 하중에 의해 편향된 패널의 사시도.

제 3도는 페널의 일점에 존재하는 최대곡률과 최소곡률을 도시한 모식도.

제 4도는 편향이 최대곡률과 최소곡률의 합에 비례하여 감소하는 모양을 정성적으로

도시한 특성도.

제 5도는 패널의 측정위치를 도시한 평면도.

제 6도는 본 발명에 따른것 E, F와 종래의 것 G를 도시하는 제 5도에 도시한 측정위

치에 있어서의 편함량을 정성 것으로 도시한 특성도.

제 7도는 참조부호 a는 전방의 음압(sound pressure)을, b는 후방의 음압을 나타내는

루프용 패널을 변경하는 전후의 음압레벨을 정성적으로 도시한 주파수 특성도.

제 8도는 참조부호 a는 패널의 전방부분을, b는 패널의 중앙부분을 나타내는 루프용

패널의 변경전후의 진동레벨을 정성적으로 도시한 주파수 특성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

20 : 패널 21 : 중앙부

22 : 주연부

본 발명은 패널의 구조에 관한 것이다. 여기서, 패널이라 함은 전체의 매끄러운 곡면을 갖는 판형상의 것으로, 예를늘면 루프(roof) 패널, 후드패널, 도어 아우터 패널, 쿼터(quarter)패널, 펜더(fender) 패널과 같은 자동차 차체의 외판, 플로어팬, 대쉬(dash)패널, 상부 백 패널, 하부 백 패널과 같은 자동차 차체의 내판, 연료탱그와 같은 기기의 패널의 자동차의 프론트 윈드실드 글라스, 백 윈도우 글라스, 도어 글라스와 같은 비금속의 패널이고, 그 외에 철도차량의 루프나 윈도우 글라스, 건축물의 왼도우 글라스와 같은 것이다.

종래 패널을 구비한 자동차의 루프를 예로하면, 상기 패널(10)은 통상 제 1도의 파선으로 도시한 바와 같이 중앙부(11)와 주연부(12)를 구비하며 그 중앙부(11)의 곡률이 주연부(12)의 곡률보다 작게되는 곡면으로 형성되어 있다. 이것은 주로 디자인 상의 요구에 의거한다.

특수한 패널로서, 두꺼운 중앙부와 얇은 주연부를 갖도록 플라스틱을 만들고, 그 두께가 중앙부에서 주연부로 향하여 점점 얇게한 수지제의 것이 있다(실개소 61-177984호 공보).

일반적으로 패널의 판두께는 소정의 하중을 가하였을때의 패널의 편향의 정도, 즉 패널 강성으로 결정되어지나, 종래의 패널에서는 그 면의 곡률의 차이에 의해 중앙부와 주연부에서의 강성이 다르기 때문에 강성이 가장 작은 부분인 중앙부를 기준으로하여 판두께가 결정되어졌다. 그 결과, 주연부가 너무 두꺼워져서 패널의 중량이 필요이상으로 무겁게 되어졌다.

중앙부의 판두께를 두껍게 하고 중앙부에서 주연부로 향하여 판두께를 얇게한 상기 공보에 기제한 것에 의하면, 중앙부의 강성을 크게할 수 있으나, 중앙부의 판두께를 크게한 만큼 중량이 증가하게 되고, 또 패널이 사출성형이나 압출성형하기 어려운 철판, 글라스와 같은 재료로 형성되는 경우, 그 제작에 곤란을 초래한다.

본 발명의 목적은 패널의 판두께를 부분적으로 변하게 하지 않고 강성을 실질적으로 일정하게 할 수 있는 패널의 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 패널의 주연부의 강성을 높이고 그것에 의해 경량화를 도모하는 패널의 구조를 제공하는 것이다.

본 발명은 패널의 구조로서, 상기 패널은 그 면상의 모든점에 있어서의 최대곡률과 최소곡률과의 합이 실질적으로 일정하게 되는 곡면을 갖는다. 패널은 상기 2개의 곡면 사이에 적당한 두께를 두고 형성한다.

본 발명은 또 주연부와 그 주연부와 일체의 중앙부를 갖는 패널의 구조로서, 상기 중앙부는 그 중앙부의 면상의 모든 점에 있어서의 최내곡률과 최소곡률과의 합이 실질적으로 일정하게 되는 곡면을 포함하며, 상기 주연부는 이 주연부의 강성이 높게되도록 상기 중앙부의 곡면의 곡률과는 다른 곡률의 곡면을 포함한다.

패널상의 일점의 편향량은 그 점에 있어서의 최대곡률과 최소곡률과의 합에 비례하여 감소하는 특성을 나타내는 것을 본 발명자들은 확인하였다. 이 확인사실에 의거하면, 허용 편향량에 대응하여 최대곡률과 최소곡률과의 합의 값이 일의적으로 정해진다.

그래서 패널의 최소한 중앙부상의 모든 점에 있어서의 최내곡률과 최소곡률과의 합이 실결적으로 일정하게 되는 곡면으로 패널의 최소한 중앙부를 형성하는 것에 의해 중앙부의 모든 점의 편향량, 따라서 강성을 실질적으로 일정하게 할 수 있다. 패널의 주연부에 대해서는 중앙부와 동일한 편향량으로 되도록 주연부들이 주연부의 면상의 모든 점에 있어서 최내곡률과 최소곡률과의 합으로서 상기 중앙부에 있어서의 최내곡률과 최소곡률과의 합과 동일한 값의 합이 실질적으로 일정하게 되는 곡면으로 하거나, 또는 주연부를 이 주연부의 강성이 높게 되도록 중앙부의 상기 곡면의 곡률과는 다른 곡률의 곡면으로 한다.

본 발명의 한가지 양태에 의하면, 패널의 판두께를 부분적으로 변하게 하지 않고, 패널의 모든 점의 강성을 실질적으로 일정하게 할 수 있으며, 경량화를 도모할 수 있다. 또, 다른 양태에 의하면, 패널의 중앙부의 강성을 실질적으로 일정하게 할 수 있으므로, 상연부의 강성이 높게되어 있기 때문에 한층 더 경량화가 가능하다.

본 발명은 패널(2)의 구조에 관한 것이다. 패널(20)은 최소한 중앙부(21)에 있어서, 중앙부(21)의 면상의 모든 점에서의 최대곡률 ρmax와 최소곡률 ρmin과의 합이 실질적으로 일정하게 되는 곡면으로 형성된다.

여기서, 중앙부라함은 다음과 같은 지지수단의 구속이 비교적 적은 부분을 말한다. 패널(20)이 예를들면 자동차의 루프인 경우, 그 패널(20)을 자동차의 차체에 부착하였을 때, 패널(20)의 주연부는 루프 사이드레일과 같은 강성부재에 의해 지지되며 그 구속을 받는다. 또 패널(20)이 윈드실드 글라스인 경우, 패널(20)의 주연부는 부착홈에 감입되어 지지되고 그것의 구속을 받는다. 이것에 대하여, 상기 주연부를 제의한부분, 즉 중앙부는 상기 구속이 비교적 작다.

제 1도 및 제 2도에 도시한 실시예에서는, 패널(20)은 중앙부(21) 및 주연부(22)의 면상의 모든점에 있어서의 최대곡률 ρmax과 최속곡률 ρmin과의 합이 실질적으로 일정하게 되는 곡면으로 형성되어 있다.

패널(20)이 그 중앙부(21)에 있어서 중앙부의 면상의 모든 점에 있어서의 최대곡률과 최소곡률과 합이 실질적으로 일정하게 되는 곡면으로 형성되는 경우, 패널의 주연부(22)는 주연부(22)의 강성이 높게되도록 그 곡면을 정할 수 있다. 주연부(22)의 강성을 높게하려면, 주연부(22)의 면상의 모든점에 있어서의 최대곡률과 최소곡률의 합으로서 중앙부(21)에 있어서의 최대곡률과 최소곡률과의 합과는 다른 값의 합이 실질적으로 일정하게 되는 곡면으로 주연부(22)를 형성하거나, 또는 주연부(22)의 곡면을 본 발명과는 관계가 없는 다른 계산식에 따라서 구한다.

제 2도에 도시한 바와같이, 패널(20)의 일점에 있어서, 하중 f를 가하면, 편향δ가 생긴다. 이 경우, 일정한 하중에서의 편향 δ가 큰 정도로 그 점의 강성은 작은 관계에 있다.

그러나, 패널(20)이 곡면으로 형성되는 경우, 제 3도에 도시한 바와같이, 곡면상의 일점 P에서 직교하는 최대곡률ρmax와 최소곡률ρmin이 존재한다. 가장, 양자가 동일한 경우도 있으나, 그 경우에는 한쪽을 최대곡률로 하고 다른쪽을 최소곡률로 한다. 하중 f를 5kgf로 일정하게 하고, 패널의 일점 P에 있어서의 최대곡률 ρmax와 최소곡률 ρmin과의 합을 여러가지로 변하였을때, 그점 P의 편향δ은 제 4도의 A-D와같은 특성을 나타내는 것이 확인되었다. 여기서, A-D는 패널의 판두께의 차이에 의거한 것으로, 가장 얇은 두께 A가 가장 두꺼운 두께 D로 이 순서로 변화시킨 것이다.

제 4도에서, 일점의 편향량δ는 그 점에 있어서의 최대곡률 ρmax와 최소곡률 ρmin과의 합에 비례하여 감소하고 있는 것을 알 수 있다. 본 발명은 그 확인된 사실에 의거하여 최적의 판두께를 선정하는 것이다.

패널의 허용편향 δa1이 주어지면, 판두께 마다에 최대곡률 ρnmx와 최소곡률ρmin과의 합 ρa,…ρd가 일의적으로 정해진다. 최대곡률ρmax와 최소곡률ρmin과의 합은 패널의 디자인상의 제약을 반는 팩터(factor)이므로, 먼저 디자인적으로 바람직한 값을 정하고, 이 값과 허용 편향으로부터 판두께를 선정한다.

판두께를 정한 후, 패널(20)을 그 면상의 모든점에 있어서의 최대곡률ρmax와 최소곡률ρmin과의 합이 실절적으로 상기 값으로 되도록한 곡면으로서 형성한다. 이 경우, 부등식 ρmax＞0, ρmax＞0을 채우는 것이 강성을 높이는데 바람직하다. 이와같이하여 정해진 패널(20)의 곡면은 제 1도에 도시한 바와같이 중앙부(21)와 주연부(22)와의 곡률차가 실질적으로 없다.

패널(20)의 곡면을 정하는 경우, 그 면상의 모든점에 있어서, 최대곡률ρmax와 최소곡률ρmin과의 합이 상기 값으로되는 곡면을 정하는 것이 가장 바람직하다. 이것에 대신하여, 패널(20)에 격자형상이나 바둑판 눈금형상으로 선을 그리고, 이들 선의 교점에 있어서, 최대곡률ρmax와 최소곡률ρmin과의 합이 상기값으로 되는 곡면을 정하고, 서로 이웃한 교점 사이를 매끄러운 곡면으로 결합하여도 좋다. 본 명세서에서 면상의 모든 점에 있어서, 최대곡률과 최소곡률과의 합이 실질적으로 일정하다함은 후자의 양태를 포함한 의미이다.

패널이 자동차의 루프(30)인 경우, 제 5도에 도시한 바와같이, 루프(30)의 전후방향으로 연장한 중앙선을 따라 균등하게 7개의 측정위치 P1…P7을 취한다. 그렇게하면, 측정위치 P1과 측정위치 P7은 상기 지지수단(도시하지 않음)의 구속을 받는 주연부(32)이며, 측정위치 P1-P6는 중앙부(31)이다.

패널의 모든 면에 있어서 최대곡률과 최소곡률과의 합이 실질적으로 일정한 곡면을 패널(30)에 설정하면, 제 6도에 도시한 바와같이, 각 측정위치에서의 편향량은 실질적으로 일정하게 되며, E의 경향을 나타낸다. 이 상태에서는 주연부(32)에 속하는 측정위치 P1, P7의 편향량이 지나치게 크게된다. 거기서, 중앙부(31)에 속하는 측정위치 P2-P6의 모든 면에 있어서 최대곡률과 최소곡률과의 합이 실질적으로 일정한 곡면을 패널(30)에 설정하고 주연부(32)에서는 편향량이 작게되도록 하면, F의 경향을 나타낸다. 이것에 의해 주연부(32)의 강성을 높일 수가 있다. 이것에 대하여, 종래의 패널중앙의 편향량을 기준으로하여 패널의 두께를 정하는 것에서는 G의 경향으로 되며, 중앙의 측정위치 P4에서의 편향이 지나치게 크다.

제 7도는 자동차 차체로 실험한 루프용 패널을 변경하기 전후의 차 실내의 음압레벨을 도시하며, 또, 제 8도는 루프 패널을 변경하기 전후의 루프용 페널의 진동레벨을 도시한다. 도면중, 점선은 종래 구조의 것이며, 실선은 패널의 모든 면에 있어서 최대곡률과 최소곡률과의 합을 실질적으로 일정하게 한 본 발명에 따른 구조의 것이다. 그리고, 제7도의 a는 차 실내의 앞좌석의 음압, 제 7도의 b는 뒷좌석의 음압을 나타내며, 제 8도의 a는 루프의 패널전방부분의 진동, 제 8도의 b는 루프의 패널 후방부분의 진동을 나타내고 있다.

그런데, 본 발명의 이론적인 근거는 비누막(즉, 비누방울)으로 구할 수 있다. 비누막은 일정한 내압부하에 대하여 자연히 선택된 가장 합리적인 형상이라고 생각된다. 따라서, 패널의 구조를 막의 힘으로 지지되어 있는 구조에 가깝게 하면, 강성이 높게 될 것이다. 비누막의 미분방정식은 다음식으로 주어진다.

이 식은 어떤 제적을 그 속에 가둔 후에 가장 작은 면적으로 되는 곡면을 나타내며, 비누막은 그중 1개이다. 식 1은 이 상태로는 풀수없기 때문에 등온직교성이 성립한다고 가정한다. 등온직교성이라항은 곡면을정방형의 그물눈으로 분할하여 모델화 하는 것이다 이와같이 모델화하면 다음의 라플라스 방정식에 귀착될수 있다.

그런데, 상기 확인 사실에 의거하면, 일정한 값의 편향 ∂에 대하여 최내곡룰 ∂rnax와 최소곡룰 ∂rnin과의 합의 값이 일정하게 되기 때문에, 다음의 식이 성립한다.

여기서, 패널이 충분히 평면에 가까운 곡면이라고 가정하면,

로 할 수 있다. 따라서, 식(3)은

로 된다. 식 5는 식 2를 확장한 형태이며, 이로부터, 비누막 형상은 강성에 의미가 있다고 생각된다.

Claims (6)

1. 패널의 구조에 있어서, 주연부(22)와 이 주연부와 일체의 중앙부(2l)를 구비하고, 상기 패널(20)의 최소한 중앙부(21)는 상기 중앙부의 면상의 모든 점에서의 최대곡률과 최소곡률과의 실질적으로 일정한 합을갖는 곡면을 포함하는 것을 특징으로 하는 패널의 구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 패널(20)의 주연부(22)는 이 주연부(22)의 면상의 모든 점에 있어서의 최대곡룰과 최소곡룰과의 합으로서 상기 중앙부(21)에 있어서의 최대곡률과 최소곡률과의 합과 동일한 값의 실질적으로 일정합 합을 갖는 곡면을 포함하는 것을 특징으로 하는 패널의 구조.
3. 제 1항에 있어서, 상기 패널(20)의 주연부(22)는 이 주연부(22)의 강성이 높게 되므로 상기 중앙부(21)의 곡면의 곡률과는 다른 곡률을 갖는 곡면을 포함하는 것을 특징으로 하는 패널의 구조.
4. 제 3항에 있어서, 상기 패널(20)의 주연부(22)는 이 주연부(22)의 면상의 모든 점에 있어서의 최대곡률과 최소곡률과의 합과는 다른 값의 실질적으로 일정한 합을 갖는 곡면을 포함하는 것을 특징으로 하는 패널의 구조.
5. 제 3항에 있어서, 상기 패널(20)의 주연부(22)는 이 주연부(22)의 면상의 모든점에 있어서의 최대곡률과 최소곡률과의 합과는 관계없는 식에 의해 형성된 곡면을 포함하는 것을 특징으로 하는 패널의 구조.
6. 제 3항에 있어서, 상기 패널(20)의 주연부(22)는 지지수단에 의해 구속되어 있는 것을 특징으로 하는패널의 구조.