KR101751921B1 - 사이드 아우터 컴플리트 제조방법, 및 이에 의해 제조된 사이드 아우터 컴플리트 - Google Patents

사이드 아우터 컴플리트 제조방법, 및 이에 의해 제조된 사이드 아우터 컴플리트 Download PDF

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Abstract

사이드 아우터 컴플리트 제조방법에 따르면, 사이드 실과, 루프 사이드와, 센터 필러와, 프런트 필러 어퍼, 및 프런트 필러 로워 중 적어도 어느 하나의 부품을 제조함에 있어, 스틸 블랭크를 냉간 프레스 공법에 의해 스틸 패널로 성형하는 단계, 브레이딩(braiding) 공법과 RTM(Resin Transfer Molding) 공법에 의해 복합재 구조물로 성형하는 단계, 및 복합재 구조물을 스틸 패널에 접합해서 해당 부품을 제조하는 단계를 포함한다.

Description

사이드 아우터 컴플리트 제조방법, 및 이에 의해 제조된 사이드 아우터 컴플리트{Method of manufacturing side outer complete, and side outer complete manufactured thereby}
본 발명은 차량의 좌우에 각각 설치되어 지붕을 받치고 도어를 유지하는 사이드 아우터 컴플리트와 그 제조방법에 관한 것이다.
사이드 아우터 컴플리트는 차량의 좌우에 각각 설치되어 지붕을 받치고 도어를 유지하는 차체 부품이다. 일반적으로, 사이드 아우터 컴플리트는 경량화 및 고강도를 위해 대부분 핫스탬핑 공법에 의해 제조되고 있으나, 이 경우 높은 초기 설비투자비, 작업 공간의 제약이 있고, 제품 트리밍 및 피어싱과 같은 후가공의 어려움이 있다. 특히, 핫스탬핑 공법에 의해 제조된 제품은 높은 기계적 물성을 갖지만, 취성 때문에 차량 측면 충돌시 충격흡수능이 낮은 문제점이 있다.
본 발명의 과제는 충격흡수능을 향상시킬 수 있고 초기 투자비를 절감할 수 있는 사이드 아우터 컴플리트 제조방법, 및 이에 의해 제조된 사이드 아우터 컴플리트를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 사이드 아우터 컴플리트 제조방법은 사이드 실과, 루프 사이드와, 센터 필러와, 프런트 필러 어퍼, 및 프런트 필러 로워 중 적어도 어느 하나의 부품을 제조함에 있어, 스틸 블랭크를 냉간 프레스 공법에 의해 스틸 패널로 성형하는 단계, 브레이딩(braiding) 공법과 RTM(Resin Transfer Molding) 공법에 의해 복합재 구조물로 성형하는 단계, 및 복합재 구조물을 스틸 패널에 접합해서 해당 부품을 제조하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 사이드 아우터 컴플리트는 전술한 제조방법에 의해 제조된다.
본 발명에 따르면, 사이드 아우터 컴플리트를 구성하는 부품들을 핫스탬핑 또는 롤 포밍 공법에 의해 제조하는 것에 비해, 충격흡수능을 향상시킬 수 있고 초기 투자비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사이드 아우터 컴플리트를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 대한 분해도이다.
도 4는 도 2에 있어서, 센터 필러의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2에 있어서, 루프 사이드의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 2에 있어서, 프런트 필러 어퍼의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 2에 있어서, 프런트 필러 로워의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사이드 아우터 컴플리트를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 사이드 아우터 컴플리트(100)는 차량의 좌우에 각각 설치되어 지붕을 받치고 도어를 유지하는 것으로, 사이드 실(side sill, 110)과, 센터 필러(center pillar, 120)와, 루프 사이드(roof side, 130)와, 프런트 필러 어퍼(front pillar upper, 140), 및 프런트 필러 로워(front pillar lower, 150)를 포함한다.
루프 사이드(130)는 사이드 실(110)의 상측에 간격을 두고 배치된다. 센터 필러(120)는 상단이 사이드 실(110)의 중앙 부위에 결합되고 하단이 루프 사이드(130)의 중앙 부위에 결합된다. 프런트 필러 어퍼(140)는 상단이 루프 사이드(130)의 전단에 결합된다. 프런트 필러 로워(150)는 상단이 프런트 필러 어퍼(140)의 하단에 결합되고 하단이 사이드 실(110)의 전단 부위에 결합된다. 프런트 필러 어퍼(140)와 프런트 필러 로워(150)는 프런트 필러를 이룬다. 이러한 사이드 실(110)과, 센터 필러(120)와, 루프 사이드(130)와, 프런트 필러 어퍼(140), 및 프런트 필러 로워(150)는 용접 등에 의해 서로 결합되어 사이드 아우터 컴플리트(100)를 구성하게 된다.
전술한 구성의 사이드 아우터 컴플리트(100)를 제조하는 방법에 따르면, 사이드 실(110)과, 센터 필러(120)와, 루프 사이드(130)와, 프런트 필러 어퍼(140), 및 프런트 필러 로워(150) 중 적어도 어느 하나의 부품을 제조함에 있어, 스틸 블랭크를 냉간 프레스 공법에 의해 스틸 패널로 성형하는 단계, 브레이딩(braiding) 공법과 RTM(Resin Transfer Molding) 공법에 의해 복합재 구조물로 성형하는 단계, 및 복합재 구조물을 스틸 패널에 접합해서 해당 부품을 제조한다.
사이드 실(110)과, 센터 필러(120)와, 루프 사이드(130)와, 프런트 필러 어퍼(140), 및 프런트 필러 로워(150) 중 적어도 다른 어느 부품을 제조함에 있어, 스틸 블랭크 상에 프리프래그(prepreg) 패치들을 부분 접합하는 단계, 및 프리프래그 패치들이 접합된 스틸 블랭크를 핫 프레스 공법에 의해 해당 부품을 동시 성형할 수 있다.
사이드 실(110)과, 센터 필러(120)와, 루프 사이드(130)와, 프런트 필러 어퍼(140), 및 프런트 필러 로워(150) 중 적어도 다른 어느 부품을 제조함에 있어, 스틸 블랭크를 냉간 프레스 공법에 의해 스틸 패널로 성형하는 단계, 프리프레그를 핫 프레스 공법에 의해 복합재 패널로 성형하는 단계, 및 스틸 패널과 복합재 패널을 적층한 상태로 접합해서 해당 부품을 제조할 수 있다.
도 4 내지 도 7을 참조하여, 사이드 실(110)과, 센터 필러(120)와, 루프 사이드(130)와, 프런트 필러 어퍼(140), 및 프런트 필러 로워(150)를 제조하는 방법에 대해, 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
먼저, 사이드 실(110)은 다음과 같이 제조될 수 있다. 스틸 블랭크 상에 프리프래그 패치들을 부분 접합한다. 여기서, 스틸 블랭크는 980PMa 이하 강도의 스틸 재료로 이루어질 수 있다. 프리프래그 패치는 강화섬유에 수지를 예비 함침한 복합재로 이루어진 패치이다. 프리프래그는 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics) 프리프래그일 수 있다.
프리프래그 패치들은 스틸 블랭크보다 작은 크기로 스틸 블랭크 상에 간격을 두고 배치될 수 있다. 이 상태에서, 프리프래그 패치들을 대략 50℃ 내외로 부분적으로 가열해서 스틸 블랭크에 부분 접합시킬 수 있다.
이후, 프리프래그 패치들이 접합된 스틸 블랭크를 핫 프레스 공법에 의해 사이드 실을 동시 성형해서 제조한다. 이때, 프리프래그 패치들이 접합된 스틸 블랭크를 핫프레스 금형으로 공급한다. 이후, 프리프래그 패치들과 스틸 블랭크를 동시에 가압 및 가열해서 사이드 실(110)로 성형한 후, 냉각시켜 경화시킬 수 있다. 이때, 프리프래그 패치들은 스틸 블랭크와 접한 부위가 용융된 후, 냉각되어 경화되면 스틸 블랭크에 접합될 수 있으므로, 별도의 접착제 없이도 스틸 블랭크에 접합되어 사이드 실(110)의 일부를 구성할 수 있다.
이렇게 제조된 사이드 실(110)은 스틸 블랭크로 성형된 부위(111)가 충격에 저항하고, 프리프래그 패치들로 성형된 부위(112)가 충격을 흡수할 수 있는 구조로 이루어질 수 있다. 따라서, 사이드 실(110)을 핫스탬핑 또는 롤 포밍 공법에 의해 제조하는 것에 비해, 충격흡수능을 향상시킬 수 있다. 사이드 실(110)은 후술할 센터 필러(120)나, 프런트 필러 어퍼(140)를 제조하는 방법으로 제조될 수도 있다.
센터 필러(120)는 다음과 같이 제조될 수 있다. 도 4를 참조하면, 스틸 블랭크(21)를 냉간 프레스 공법에 의해 센터 필러 스틸 패널(121)로 성형한다. 이때, 스틸 블랭크(21)를 프레스 금형(26)에 공급한 후 실온에서 가압해서 센터 필러 스틸 패널(121)로 성형할 수 있다. 스틸 블랭크(21)는 980PMa 이하 강도의 스틸 재료로 이루어질 수 있다. 센터 필러 스틸 패널(121)은 중앙 부위에 세로 방향으로 길게 연장된 홈을 갖는 형상으로 성형될 수 있다.
브레이딩 공법과 RTM 공법에 의해 센터 필러 복합재 구조물(122)로 성형한다. 이때, 브레이딩 공법에 의해 탄소섬유를 직조해서 폐단면을 갖는 슬리브(sleeve) 형태의 직조물로 성형한 후, RTM 공법에 의해 직조물에 수지를 주입해서 센터 필러 복합재 구조물(122)로 최종 성형할 수 있다. 센터 필러 복합재 구조물(122)은 분할된 형태로 이루어질 수도 있고, 그 길이도 다양하게 이루어질 수 있다.
이후, 센터 필러 복합재 구조물(122)을 센터 필러 스틸 패널(121)의 중앙 홈에 끼운 상태로 접합해서 센터 필러(120)를 제조한다. 이때, 센터 필러 스틸 패널(121)과 센터 필러 복합재 구조물(122)을 접착제로 접합시킬 수 있다.
이렇게 제조된 센터 필러(120)는 센터 필러 스틸 패널(121)이 충격에 저항하고, 센터 필러 복합재 구조물(122)이 충격을 흡수할 수 있는 구조로 이루어질 수 있다. 따라서, 센터 필러(120)를 핫스탬핑 공법에 의해 제조하는 것에 비해, 충격흡수능을 향상시킬 수 있다. 센터 필러(120)는 전술한 사이드 실(110)이나, 후술할 프런트 필러 어퍼(140)를 제조하는 방법으로 제조될 수도 있다.
루프 사이드(130)는 다음과 같이 제조될 수 있다. 도 5를 참조하면, 스틸 블랭크(31)를 냉간 프레스 공법에 의해 루프 사이드 스틸 패널(131)로 성형한다. 이때, 스틸 블랭크(31)를 프레스 금형(36)에 공급한 후 실온에서 가압해서 루프 사이드 스틸 패널(131)로 성형할 수 있다. 스틸 블랭크(31)는 980PMa 이하 강도의 스틸 재료로 이루어질 수 있다. 루프 사이드 스틸 패널(131)은 중앙 부위에 가로 방향으로 길게 연장된 홈을 갖는 형상으로 성형될 수 있다.
브레이딩 공법과 RTM 공법에 의해 루프 사이드 복합재 구조물(132)로 성형한다. 이때, 브레이딩 공법에 의해 탄소섬유를 직조해서 폐단면을 갖는 슬리브 형태의 직조물로 성형한 후, RTM 공법에 의해 직조물에 수지를 주입해서 루프 사이드 복합재 구조물(132)로 최종 성형할 수 있다. 루프 사이드 복합재 구조물(132)은 분할된 형태로 이루어질 수도 있고, 그 길이도 다양하게 이루어질 수 있다.
이후, 루프 사이드 복합재 구조물(132)을 루프 사이드 스틸 패널(131)의 중앙 홈에 끼운 상태로 접합해서 루프 사이드(130)를 제조한다. 이때, 루프 사이드 스틸 패널(131)과 루프 사이드 복합재 구조물(132)을 접착제로 접합시킬 수 있다.
이렇게 제조된 루프 사이드(130)는 루프 사이드 스틸 패널(131)이 충격에 저항하고, 루프 사이드 복합재 구조물(132)이 충격을 흡수할 수 있는 구조로 이루어질 수 있다. 따라서, 루프 사이드(130)를 핫스탬핑 공법에 의해 제조하는 것에 비해, 충격흡수능을 향상시킬 수 있다. 루프 사이드(130)는 전술한 사이드 실(110)이나, 후술할 프런트 필러 어퍼(140)를 제조하는 방법으로 제조될 수도 있다.
프런트 필러 어퍼(140)는 다음과 같이 제조될 수 있다. 도 6을 참조하면, 스틸 블랭크(41)를 냉간 프레스 공법에 의해 프런트 필러 어퍼 스틸 패널(141)로 성형한다. 이때, 스틸 블랭크(41)를 프레스 금형(46)에 공급한 후 실온에서 가압해서 프런트 필러 어퍼 스틸 패널(141)로 성형할 수 있다. 스틸 블랭크(41)는 980PMa 이하 강도의 스틸 재료로 이루어질 수 있다.
프리프레그(42)를 핫 프레스 공법에 의해 프런트 필러 어퍼 복합재 패널(142)로 성형한다. 이때, 프리프래그(42)를 핫프레스 금형(47)으로 공급한다. 이후, 프리프래그(42)를 가압 및 가열해서 프런트 필러 어퍼 복합재 패널(142)로 성형한 후, 냉각시켜 경화시킬 수 있다.
프런트 필러 어퍼 복합재 패널(142)은 프런트 필러 어퍼 스틸 패널(141)과 동일한 외관을 가질 수 있다. 다만, 프런트 필러 어퍼 복합재 패널(142)은 프런트 필러 어퍼 스틸 패널(141)과 상이한 두께를 가질 수도 있다. 물론, 프런트 필러 어퍼 복합재 패널(142)은 프런트 필러 어퍼 스틸 패널(141)의 일부에 대응되는 형태로 이루어질 수 있다. 프리프래그(42)는 CFRP 프리프래그일 수 있다.
이후, 각각 성형된 프런트 필러 어퍼 스틸 패널(141)과 프런트 필러 어퍼 복합재 패널(142)을 적층한 상태로 접합해서 프런트 필러 어퍼(140)를 제조한다. 이때, 프런트 필러 어퍼 스틸 패널(141)과 프런트 필러 어퍼 복합재 패널(142)을 접착제로 접합시킬 수 있다.
이렇게 제조된 프런트 필러 어퍼(140)는 프런트 필러 어퍼 스틸 패널(141)이 충격에 저항하고, 프런트 필러 어퍼 복합재 패널(142)이 충격을 흡수할 수 있는 구조로 이루어질 수 있다. 따라서, 프런트 필러 어퍼(140)를 핫스탬핑 공법에 의해 제조하는 것에 비해, 충격흡수능을 향상시킬 수 있다. 프런트 필러 어퍼(140)는 전술한 사이드 실(110)이나, 센터 필러(120)를 제조하는 방법으로 제조될 수도 있다.
프런트 필러 로워(150)는 다음과 같이 제조될 수 있다. 도 7을 참조하면, 스틸 블랭크(51)를 냉간 프레스 공법에 의해 프런트 필러 로워 스틸 패널(151)로 성형한다. 이때, 스틸 블랭크(51)를 프레스 금형(56)에 공급한 후 실온에서 가압해서 프런트 필러 로워 스틸 패널(151)로 성형할 수 있다. 스틸 블랭크(51)는 980PMa 이하 강도의 스틸 재료로 이루어질 수 있다.
프리프레그(52)를 핫 프레스 공법에 의해 프런트 필러 로워 복합재 패널(152)로 성형한다. 이때, 프리프래그(52)를 핫프레스 금형(57)으로 공급한다. 이후, 프리프래그(52)를 가압 및 가열해서 프런트 필러 로워 복합재 패널(152)로 성형한 후, 냉각시켜 경화시킬 수 있다.
프런트 필러 로워 복합재 패널(152)은 프런트 필러 로워 스틸 패널(151)과 동일한 외관을 가질 수 있다. 다만, 프런트 필러 로워 복합재 패널(152)은 프런트 필러 로워 스틸 패널(151)과 상이한 두께를 가질 수도 있다. 프런트 필러 로워 복합재 패널(152)은 프런트 필러 로워 스틸 패널(151)의 일부에 대응되는 형태로 이루어질 수 있다. 프리프래그(52)는 CFRP 프리프래그일 수 있다.
이후, 각각 성형된 프런트 필러 로워 스틸 패널(151)과 프런트 필러 로워 복합재 패널(152)을 적층한 상태로 접합해서 프런트 필러 어퍼(150)를 제조한다. 이때, 프런트 필러 로워 스틸 패널(151)과 프런트 필러 로워 복합재 패널(152)을 접착제로 접합시킬 수 있다.
이렇게 제조된 프런트 필러 로워(150)는 프런트 필러 로워 스틸 패널(151)이 충격에 저항하고, 프런트 필러 로워 복합재 패널(152)이 충격을 흡수할 수 있는 구조로 이루어질 수 있다. 따라서, 프런트 필러 로워(150)를 핫스탬핑 공법에 의해 제조하는 것에 비해, 충격흡수능을 향상시킬 수 있다. 프런트 필러 어퍼(150)는 전술한 사이드 실(110)이나, 센터 필러(120)를 제조하는 방법으로 제조될 수도 있다.
한편, 전술한 과정에 의해 제조된 사이드 실(110), 센터 필러(120), 루프 사이드(130), 프런트 필러 어퍼(140), 및 프런트 필러 로워(150)를 각각 트리밍(trimming) 가공함으로써, 각 외관을 다듬을 수 있다. 이때, 사이드 실(110), 센터 필러(120), 루프 사이드(130), 프런트 필러 어퍼(140), 및 프런트 필러 로워(150) 각각에서 스틸 재료로 제조된 부분은 냉간 프레스 성형될 수 있는 강도로 이루어지므로, 레이저 트리밍 공법 대신, 프레스 트리밍 공법이 적용될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
110..사이드 실
120..센터 필러
130..루프 사이드
140..프런트 필러 어퍼
150..프런트 필러 로워

Claims (4)

  1. 사이드 실(side sill)과, 상기 사이드 실의 상측에 간격을 두고 배치되는 루프 사이드(roof side)와, 상단이 상기 사이드 실의 중앙 부위에 결합되고 하단이 상기 루프 사이드의 중앙 부위에 결합되는 센터 필러(center pillar)와, 상단이 상기 루프 사이드의 전단에 결합되는 프런트 필러 어퍼(front pillar upper)와, 상단이 상기 프런트 필러 어퍼의 하단에 결합되고 하단이 상기 사이드 실의 전단 부위에 결합되는 프런트 필러 로워(front pillar lower)를 포함한 사이드 아우터 컴플리트를 제조하는 방법으로서,
    상기 사이드 실과, 루프 사이드와, 센터 필러와, 프런트 필러 어퍼, 및 프런트 필러 로워 중 적어도 어느 하나의 부품을 제조함에 있어,
    스틸 블랭크를 냉간 프레스 공법에 의해 스틸 패널로 성형하는 단계;
    브레이딩(braiding) 공법에 의해 탄소섬유를 직조해서 폐단면을 갖는 슬리브(sleeve) 형태의 직조물로 성형한 후, RTM(Resin Transfer Molding) 공법에 의해 상기 직조물에 수지를 주입해서 복합재 구조물로 성형하는 단계; 및
    상기 복합재 구조물을 상기 스틸 패널에 접합해서 해당 부품을 제조하는 단계;를 포함하며,
    상기 사이드 실과, 루프 사이드와, 센터 필러와, 프런트 필러 어퍼, 및 프런트 필러 로워 중 적어도 다른 어느 부품을 제조함에 있어,
    스틸 블랭크와 프리프래그(prepreg) 패치들을 마련하는 단계;
    상기 스틸 블랭크 상에 상기 프리프래그 패치들을 배치한 후 상기 프리프래그 패치들을 부분적으로 가열해서 부분 접합하는 단계; 및
    상기 프리프래그 패치들이 접합된 상기 스틸 블랭크를 핫 프레스 공법에 의해 상기 프리프래그 패치들과 스틸 블랭크를 동시에 가압 및 가열해서 해당 부품을 동시 성형하는 단계;
    를 포함하는 사이드 아우터 컴플리트 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 사이드 실과, 루프 사이드와, 센터 필러와, 프런트 필러 어퍼, 및 프런트 필러 로워 중 적어도 다른 어느 부품을 제조함에 있어,
    스틸 블랭크를 냉간 프레스 공법에 의해 스틸 패널로 성형하는 단계;
    프리프레그를 핫 프레스 공법에 의해 복합재 패널로 성형하는 단계; 및
    상기 스틸 패널과 상기 복합재 패널을 적층한 상태로 접합해서 해당 부품을 제조하는 단계;
    를 포함하는 사이드 아우터 컴플리트 제조방법.
  4. 제1항 또는 제3항에 기재된 사이드 아우터 컴플리트 제조방법에 의해 제조된 사이드 아우터 컴플리트.
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