KR101983119B1 - A strut bar for vehicle comprising composite materials and the fabrication method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 복합재 스트럿바 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탄소섬유강화수지(CFRP)로 이루어져 내부에 중공부가 형성된 스트럿바 본체와, 스트럿바 본체 내의 중공부에 충진되는 폼(form)재 및 스트럿바 본체 외주면에 적층되어 본체를 이루는 탄소섬유강화수지의 균열, 깨짐 또는 쪼개짐을 방지하는 패브릭층을 포함하는 복합소재 구성을 통해 차량용 스트럿바를 구성하여, 비강도, 비강성 및 파단강도 등의 기본적인 물성이 우수하면서도 경량화를 추구할 수 있어 스트럿바의 성능 및 품질을 비약적으로 향상시킬 수 있으며, 중공부에 충진되는 폼(form)재를 통해 강성을 보강하여 상대적으로 고가인 탄소섬유강화수지의 사용량을 최적화하여 복합재를 구성함으로써 경제성과 기능성을 향상시킨 차량용 복합재 스트럿바 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composite strut bar for a vehicle and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a strut bar body formed of a carbon fiber reinforced resin (CFRP) and having a hollow portion therein, ) And a fabric layer laminated on the outer circumferential surface of the strut bar body to prevent cracking, cracking or splitting of the carbon fiber reinforced resin constituting the main body, thereby forming a strut bar for a vehicle, It is possible to improve the performance and quality of the strut bar remarkably, and it is possible to improve the rigidity of the strut bar by reinforcing the rigidity through the foam material filled in the hollow portion, Composite strut bars for automobiles that improve economic efficiency and functionality by composing composites by optimizing the amount of resin used It relates to crude methods.
일반적으로 자동차에는 차체 강성을 향상시키는 튜닝 목적으로 엔진룸 내에 스트럿바(strut bar)가 설치될 수 있다.Generally, a strut bar can be installed in the engine room for tuning purposes to improve the vehicle body stiffness.
도 1은 차량 내부의 스트럿바 설치 구조를 보여주는 도면으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 스트럿바(10)는 차량의 엔진 커버(보닛) 안쪽의 양쪽 스트럿 타워(20)에 연결되어 지지대 역할을 한다.1, the
이러한 스트럿바의 대표적인 기능은 크게 세 가지인데, 첫째로, 차량 주행 중 쇼크업소버나 서스펜션에서 받는 충격을 줄여 안전한 주행에 도움을 주고, 둘째로, 차량이 선회할 때 차량의 흔들림과 쏠림 현상을 줄여 안정성을 확보하는 데 도움을 주며, 셋째로, 충돌로 인해 사고가 일어날 때 차체의 뒤틀림을 줄여줄 뿐 아니라, 엔진이 차량 내부로 밀려들어 오는 것도 어느 정도 막아준다.The strut bar has three main functions. First, it helps to reduce the impact on the shock absorber or suspension during the driving of the vehicle. Secondly, it helps to reduce the swaying and swinging of the vehicle when the vehicle is turning. Helping to ensure stability; and third, it not only reduces the distortion of the body when an accident occurs due to a collision, but also prevents the engine from being pushed into the vehicle.
이에 따라, 스트럿바는 차량의 안전을 위해 강성 및 강도가 우수한 재질로 구성되어야 하며, 통상적으로 강철 또는 알루미늄 등의 금속재로 구성되어 차량 내에 설치되고 있다. 일 예로써, 한국공개특허 제2016-0059045호는 금속 재질의 스트럿바에 대해 개시하고 있다.Accordingly, the strut bar must be made of a material having superior rigidity and strength for the purpose of safety of a vehicle, and is usually formed of a metal material such as steel or aluminum and installed in the vehicle. As an example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2016-0059045 discloses a strut bar made of a metal.
한편, 최근에는 자동차 산업의 발전에 따라 차량의 주행성능 개선은 물론 연비 절감을 위해 차체 부품의 경량화가 이루어지고 있고, 차량 안전을 위해 차제 부품의 강도 및 강성도 더욱 증대되는 추세에 있는데, 차량에 설치되는 스트럿바의 경우 아직까지 금속재로 이루어진 스트럿바가 사용되고 있고 있어, 차체 중량을 증가시키는 요소로 기인하는 문제가 있다.In recent years, along with the development of the automobile industry, improvement of the running performance of the vehicle has been made, weight of the vehicle parts has been reduced for fuel efficiency reduction, and the strength and stiffness of the car parts for vehicle safety have been further increased. A strut bar made of a metal material is still used, which is caused by a factor of increasing the weight of the vehicle body.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 탄소섬유강화수지(CFRP)로 이루어져 내부에 중공부가 형성된 스트럿바 본체와, 스트럿바 본체 내의 중공부에 충진되는 폼(form)재 및 스트럿바 본체 외주면에 적층되어 본체를 이루는 탄소섬유강화수지의 균열, 깨짐 또는 쪼개짐을 방지하는 패브릭층을 포함하는 복합소재 구성을 통해 차량용 스트럿바를 구성하여, 비강도, 비강성 및 파단강도 등의 기본적인 물성이 우수하면서도 경량화를 추구할 수 있어 스트럿바의 성능 및 품질을 비약적으로 향상시킬 수 있으며, 중공부에 충진되는 폼(form)재를 통해 강성을 보강하여 상대적으로 고가인 탄소섬유강화수지의 사용량을 최적화하여 복합재를 구성함으로써 경제성과 기능성을 향상시킨 차량용 복합재 스트럿바 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a strut bar body comprising a carbon fiber reinforced resin (CFRP) A strut bar for a vehicle is constituted by a composite material structure including a fabric layer laminated on an outer circumferential surface of a bar body to prevent cracking, cracking or splitting of a carbon fiber reinforced resin constituting the main body, so that basic properties such as non-rigidity, It is possible to improve the performance and quality of the strut bar remarkably, and it is possible to increase the amount of the carbon fiber reinforced resin which is relatively expensive by reinforcing the rigidity through the foam material filled in the hollow portion And a method for manufacturing the composite strut bar is provided. It has its purpose.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량용 스트럿바에 있어서, 탄소섬유강화수지(Carbon Fiber Reinforced Plastics; CFRP)로 이루어져 내부에 중공부가 형성된 스트럿바 본체와; 상기 스트럿바 본체 내의 중공부에 충진되는 폼(form)재; 및 상기 스트럿바 본체의 외주면에 적층되는 패브릭층;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to attain the above object, the present invention provides a strut bar for a vehicle, comprising: a strut bar body made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) and having a hollow part therein; A foam member filled in the hollow portion in the strut bar body; And a fabric layer laminated on an outer circumferential surface of the strut bar body.
본 발명에 따른 차량용 복합재 스트럿바는, 기존의 알루미늄 스트럿바에 비해 상대적으로 비강도, 비강성 및 파단강도 등의 기본적인 물성이 우수하면서도 경량화를 추구할 수 있어, 스트럿바의 성능 및 품질을 비약적으로 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 차량의 안정성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.The composite strut bar for a vehicle according to the present invention is capable of pursuing weight reduction while having excellent basic properties such as a non-rigidity, a non-rigidity and a breaking strength as compared with a conventional aluminum strut bar and dramatically improving the performance and quality of the strut bar So that the stability of the vehicle can be enhanced.
또한, 스트럿바 내에 폼재 및/또는 알루미늄 금속재를 적용하여 강성을 보강함으로써 상대적으로 고가인 탄소섬유강화수지의 사용량을 최적화하여 복합재를 구성함으로써 경제성과 기능성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Further, by applying a foam material and / or an aluminum metal material to the strut bar to reinforce the rigidity, the amount of the carbon fiber reinforced resin which is relatively expensive is optimized to form a composite material, thereby improving economical efficiency and functionality.
또한, 본 발명에 따른 차량용 복합재 스트럿바는, 진동에 대한 감쇠 특성이 우수하여, 차량 주행 중 쇼크업소버나 서스펜션에서 받는 충격을 효과적으로 흡수할 수 있어 차량의 안전한 주행에 도움을 주는 효과가 있다.In addition, the composite strut bar for a vehicle according to the present invention is excellent in damping characteristics against vibration, and effectively absorbs the shock received from a shock absorber or suspension during driving to help the vehicle to run safely.
또한, 스트럿바의 경량화를 도모하여 차량 부품의 중량 감소에 따른 차량 성능 증대 및 연료 절감 등의 2차적인 효과를 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a secondary effect such as an increase in vehicle performance and a reduction in fuel due to weight reduction of the vehicle parts by making the strut bar lightweight.
도 1은 차량 내부의 스트럿바 설치 구조를 보여주는 도면
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 복합재 스트럿바의 구조를 보여주는 도면
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 복합재 스트럿바의 구조를 보여주는 도면
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 복합재 스트럿바의 구조를 보여주는 도면
도 5는 본 발명에 따른 차량용 복합재 스트럿바의 다양한 단면 형상을 보여주는 도면
도 6은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 차량용 복합재 스트럿바의 제조과정을 보여주는 순서도
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 복합재 스트럿바의 제조과정을 보여주는 순서도BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a structure for installing a strut bar in a vehicle; FIG.
2 is a view showing a structure of a composite strut bar for a vehicle according to a first embodiment of the present invention;
3 is a view showing a structure of a composite strut bar for a vehicle according to a second embodiment of the present invention
4 is a view showing a structure of a composite strut bar for a vehicle according to a third embodiment of the present invention
5 is a view showing various cross-sectional shapes of a composite strut bar for a vehicle according to the present invention;
6 is a flowchart showing a manufacturing process of a composite strut bar for a vehicle according to the first and second embodiments of the present invention
7 is a flowchart showing a manufacturing process of a composite strut bar for a vehicle according to a third embodiment of the present invention
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 이탈하지 않는 한 이하의 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, the embodiments of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following embodiments unless they depart from the gist of the present invention.
일반적으로 자동차에는 차체 강성을 향상시키는 튜닝 목적으로 엔진룸 내에 스트럿바가 설치될 수 있다.Generally, a strut bar can be installed in an engine room for tuning purposes to improve the body stiffness of an automobile.
이러한 스트럿바(strut bar)는 차량의 엔진 커버(보닛) 안쪽의 양쪽 스트럿 타워에 연결되는 일종의 지지대로서, 차량 주행 중 쇼크업소버나 서스펜션에서 받는 충격을 줄여 안전한 주행에 도움을 주고, 차량이 선회할 때 차량의 흔들림과 쏠림 현상을 줄여 안정성을 확보하는 데 도움을 주며, 또한 충돌로 인해 사고가 일어날 때 차체의 뒤틀림을 줄여줄 뿐 아니라, 엔진이 차량 내부로 밀려들어 오는 것도 막아주는 역할을 하는 부품이다.Such a strut bar is a kind of support which is connected to both strut towers inside the engine cover (bonnet) of the vehicle. It helps reduce the impact on the shock absorber or suspension during the vehicle driving, helps safe driving, It also helps to secure the stability by reducing the shaking and leaning of the vehicle. It also reduces the distortion of the body when an accident occurs due to collision, and also prevents the engine from being pushed into the vehicle to be.
본 발명에서는 이와 같은 스트럿바를 복합재료로 구성하여, 기존의 강철 또는 알루미늄 등의 금속재로 이루어진 스트럿바에 비해 상대적으로 경량으로 형성되면서도 강도 및 강성이 획기적으로 증대될 수 있는 스트럿바를 제공할 수 있도록 하고 있다.According to the present invention, such a strut bar is made of a composite material and can provide a strut bar which is relatively light in weight compared to a conventional strut bar made of a metal material such as steel or aluminum, and can be remarkably increased in strength and rigidity .
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 복합재 스트럿바의 구조를 보여주는 도면이다.2 is a view showing a structure of a composite strut bar for a vehicle according to a first embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 복합재 스트럿바(100)는, 탄소섬유강화수지(Carbon Fiber Reinforced Plastics; CFRP)로 이루어져 내부에 중공부가 형성된 스트럿바 본체(110)와; 상기 스트럿바 본체(110) 내의 중공부에 충진되는 폼(form)재(120); 및 상기 스트럿바 본체(110)의 외주면에 적층되는 패브릭층(130);을 포함하여 구성될 수 있다.2, the automotive
즉, 이와 같이 구성된 본 실시예에 따른 차량용 복합재 스트럿바는, 탄소섬유강화수지(CFRP)로 이루어져 내부에 중공부가 형성된 스트럿바 본체와, 스트럿바 본체 내의 중공부에 충진되는 폼(form)재 및 스트럿바 본체 외주면에 적층되어 본체를 이루는 탄소섬유강화수지의 균열, 깨짐 또는 쪼개짐을 방지하는 패브릭층을 포함하는 복합소재 구성을 통해 차량용 스트럿바를 구성하여, 비강도, 비강성 및 파단강도 등의 기본적인 물성이 우수하면서도 경량화를 추구할 수 있어 스트럿바의 성능 및 품질을 비약적으로 향상시킬 수 있으며, 중공부에 충진되는 폼(form)재를 통해 강성을 보강하여 상대적으로 고가인 탄소섬유강화수지의 사용량을 최적화하여 복합재를 구성함으로써 경제성과 기능성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.That is, the composite strut bar for a vehicle according to the present embodiment having such a structure includes a strut bar body formed of carbon fiber reinforced resin (CFRP) and having a hollow portion therein, a foam material filled in the hollow portion in the strut bar body, A strut bar for a vehicle is constituted by a composite material structure including a fabric layer laminated on the outer circumferential surface of the strut bar body to prevent cracking, cracking or splitting of the carbon fiber reinforced resin constituting the main body, It is possible to remarkably improve the performance and quality of the strut bar because of its excellent physical properties and light weight and it is possible to enhance the rigidity of the strut bar by using the foam material filled in the hollow portion, The composite material is advantageous in that it can be improved in economy and functionality.
이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 복합재 스트럿바의 구성을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to Fig. 2, the structure of the composite strut bar for a vehicle according to the first embodiment of the present invention will be described in more detail.
스트럿바 본체(110)는 탄소섬유와 에폭시(epoxy) 수지가 혼합된 복합재료로 구성되는 탄소섬유강화수지층으로 이루어지며, 내부에 중공부를 갖는 바(bar) 형태로 형성된다.The
여기서, 탄소섬유강화수지(Carbon Fiber Reinforced Plastics; CFRP)는 탄소섬유로 이루어진 직물 또는 시트에 에폭시 수지를 함침시켜 경화시킨 것으로서, 금속재료에 비해 상대적으로 월등히 경량이며, 비강도, 비강성, 파단강도가 우수한 장점이 있다.Here, the carbon fiber reinforced resin (CFRP) is a fabric or sheet made of carbon fiber impregnated with an epoxy resin and cured. The carbon fiber reinforced resin (CFRP) is much lighter than a metal material and has a nondrength, There is an excellent advantage.
이에 따라, 본 발명에서는 금속재료에 비해 상대적으로 경량이고, 비강도, 비강성, 파단강도가 우수한 탄소섬유강화수지층을 이용하여 스트럿바 본체(110)를 구성함으로써, 기존의 금속재료로 이루어진 스트럿바에 비해 재료(탄소섬유강화수지층)의 두께를 줄이더라도 충분한 강성을 제공할 수 있으며, 스트럿바의 경량화를 도모할 수 있다.Accordingly, in the present invention, the
여기서, 탄소섬유강화수지층에 사용되는 탄소섬유로는 대략 20 ~ 30 tonf/㎟의 인장강성을 가지는 탄소섬유가 적용될 수 있으며, 이러한 인장강성을 통해 스트럿바에 가해지는 하중에 대해 효과적을 대응할 수 있도록 하고 있다.Here, the carbon fiber used in the carbon fiber-reinforced resin layer may be a carbon fiber having a tensile stiffness of about 20 to 30 tonf / mm 2. In order to effectively cope with the load applied to the strut bar by the tensile stiffness .
더욱이, 적용 차량에 따라 스트럿바의 인장강성의 증대를 위해 탄소섬유강화수지층에 보다 고강성의 탄소섬유를 더 포함하여 구성할 수 있는데, 이 경우에는 대략 60 ~ 80 tonf/㎟의 인장강성을 가지는 고강성 탄소섬유를 더 포함하여 탄소섬유강화수지층을 구성할 수 있다.Further, in order to increase the tensile rigidity of the strut bar according to the applied vehicle, the carbon fiber reinforced resin layer may further include carbon fibers having higher rigidity. In this case, tensile rigidity of about 60 to 80 tonf / The carbon fiber-reinforced resin layer may further comprise a high-rigidity carbon fiber.
또한, 상기와 같이 탄소섬유강화수지층으로 이루어진 스트럿바 본체(110) 내에 중공부를 형성하고, 중공부 내에 폼(form)재(120)를 채워넣는 경우 더욱 효과적으로 탄소섬유강화수지층의 두께를 줄일 수 있으면서도 충분한 강성을 유지할 수 있다.Further, when the hollow portion is formed in the
이때, 폼재(120)는 스트럿바의 강성을 보강하기 위한 재료로서, 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate; PET) 또는 폴리염화비닐(PolyVinyl Chloride; PVC) 등으로 이루어질 수 있다.At this time, the
또한, 상기 폼재(120)로는 분사형 폼재 또는 펠릿(pellet)형 폼재가 사용될 수 있는데, 이 경우 분사형 폼재는 우레탄 발포제, 실리콘 발포제 등이 사용될 수 있고, 펠릿형 폼재는 발포폴리프로필렌(Expanded PolyPropylene; EPP), 발포폴리에틸렌(Expanded PolyEthylene; EPE), 발포폴리스틸렌(Expanded PolyStylene; EPS) 등이 사용될 수 있다.As the
이와 같이, 스트럿바 본체(110)의 중공부 내에 보강재 역할을 하는 폼재(120)를 채워넣어 중공형으로 형성되는 스트럿바 본체(110)의 강성을 구조적으로 증가시켜줌으로써, 탄소섬유강화수지층으로 이루어지는 스트럿바 본체(110)의 벽면 두께를 보다 감소시킬 수 있도록 하고 있으며, 이를 통해 고가인 탄소섬유강화수지의 사용량을 효과적으로 절감할 수 있다.In this way, the stiffness of the
또한, 스트럿바 본체(110)를 구성하는 탄소섬유강화수지층의 외주면에는 패브릭층(130)이 적층된다.Further, a
여기서, 상기 패브릭층(130)은 다수의 섬유다발을 직교방향 또는 사선방향으로 교차시켜 직조한 것으로서, 탄소섬유 직조물이나 또는 탄소섬유와 유리섬유가 혼합된 직조물로 이루어질 수 있다.Here, the
즉, 탄소섬유강화수지층의 경우 탄소섬유로 이루어진 복수의 직물 또는 시트에 에폭시 수지가 함침되어 구성된 것으로서, 수지층에 방향성이 있어 외부 충격이나 뒤틀림에 의해 일방향으로 쪼개짐, 균열 또는 깨짐 등이 발생할 수 있다. 이에 따라, 탄소섬유강화수지층의 표면에 직조물로 이루어지는 패브릭층(130)을 감싸도록 적층하여 탄소섬유강화수지층의 쪼개짐, 균열 또는 깨짐에 대한 저항성을 부여함으로써, 탄소섬유강화수지층의 강도 및 강성을 더욱 보강하는 동시에, 손상이 가는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 하고 있다.That is, in the case of a carbon fiber-reinforced resin layer, a plurality of fabrics or sheets made of carbon fibers are impregnated with an epoxy resin, and the resin layer has a directionality, which may cause splitting, cracking, or breakage in one direction due to external impact or distortion have. Accordingly, the carbon fiber-reinforced resin layer is laminated so as to surround the
또한, 패브릭층(130)은 섬유 직조 패턴을 통해 스트럿바의 외관을 미려하고 깔끔하게 할 수 있는 장점도 있다.Further, the
이러한 구성으로 이루어지는 본 실시예에 따른 차량용 복합재 스트럿바(100)는, 비강도, 비강성 및 파단강도 등의 기본적인 물성이 우수하면서도 경량화를 추구할 수 있어, 차량 부품의 고성능화 및 경량화를 도모할 수 있으며, 이를 통해 차량 안정성을 증대시킬 수 있다.The automotive
또한, 진동에 대한 감쇠 특성이 우수하여, 차량 주행 중 쇼크업소버나 서스펜션에서 받는 충격을 효과적으로 흡수할 수 있어 차량의 안전한 주행에 도움을 주는 장점이 있다.In addition, it has an excellent damping characteristic against vibration, and can effectively absorb a shock received from a shock absorber or a suspension during driving, thereby helping the vehicle to run safely.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 복합재 스트럿바의 구조를 보여주는 도면이다.3 is a view showing a structure of a composite strut bar for a vehicle according to a second embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 복합재 스트럿바(200)는, 상술한 도 2에 도시된 제1 실시예의 스트럿바(100)의 구조와 비교하여, 탄소섬유강화수지층으로 이루어지는 스트럿바 본체(110), 스트럿바 본체(110) 내의 중공부에 채워지는 폼재(120) 및 스트럿바 본체(110)의 외주면에 적층되는 패브릭층(130)을 모두 포함하여 구성되며, 스트럿바의 본체(110)를 구성하는 탄소섬유강화수지층과 폼재(120) 사이에 추가로 강도보강층(210)이 구비되어 있다.3, the
상기 강도보강층(210)은 내충격성을 보강하기 위해 추가로 구비되며, 유리섬유나 또는 아라미드섬유 등으로 이루어질 수 있다.The
이때, 강도보강층(210)은 유리섬유나 또는 아라미드섬유가 직조된 직조물로 이루어져 탄소섬유강화수지층의 내측 표면에 적층되며, 탄소섬유강화수지층의 내벽으로부터 발생할 수 있는 쪼개짐, 균열 또는 깨짐 등을 방지하는 역할을 한다.At this time, the
즉, 이와 같은 구조의 본 실시예에 따른 차량용 복합재 스트럿바는, 중공형으로 이루어지는 탄소섬유강화수지층의 외측면에 패브릭층을 적층하는 동시에, 내측면에도 강도보강층을 적층하여, 탄소섬유강화수지층의 내·외측면을 동시에 보강함으로써, 스트럿바 본체(110)를 구성하는 탄소섬유강화수지층에 쪼개짐, 균열 또는 깨짐 등의 손상이 가는 것을 더욱 효과적을 방지할 수 있음은 물론, 스트럿바의 강도 및 강성을 더욱 증대시킬 수 있다.That is, the composite strut bar for a vehicle according to the present embodiment having such a structure is obtained by laminating a fabric layer on the outer surface of a hollow carbon fiber-reinforced resin layer and laminating a strength reinforcing layer on the inner surface thereof, It is possible to more effectively prevent damage to the carbon fiber-reinforced resin layer constituting the
한편, 도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 복합재 스트럿바의 구조를 보여주는 도면이다.4 is a view showing a structure of a composite strut bar for a vehicle according to a third embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 복합재 스트럿바(300)는, 탄소섬유강화수지층으로 이루어져 내부에 중공부가 형성된 스트럿바 본체(110)와; 상기 스트럿바 본체(110)의 중공부 내에 구비되는 금속층(310)과; 상기 스트럿바 본체(110)와 금속층(310) 사이에 개재되는 부식방지층(320); 및 상기 스트럿바 본체(110)의 외주면에 적층되는 패브릭층(130);을 포함하여 구성될 수 있다.4, the automotive
여기서, 스트럿바 본체(110)의 중공부 내에 구비되는 금속층(310)은 알루미늄 소재 등으로 구성될 수 있다.Here, the
이때, 상기 금속층(310)은 내부가 채워져 있는 중실형이나 또는 내부에 공간이 있는 중공형으로 형성될 수 있다. 또한, 금속층(310)이 중공형으로 형성되는 경우에는, 금속층(310) 내부에 폼재(120)를 채워넣어 스트럿바의 강성을 보강할 수 있음은 물론이다.At this time, the
또한, 탄소섬유강화수지층으로 이루어진 스트럿바 본체(110)와 금속층(310) 사이에는 부식방지층(320)이 개재되는데, 상기 부식방지층(320)은 이종 소재 간의 접촉에 의한 갈바닉 부식(galvanic corrosion)을 방지하는 역할을 한다.The
이때, 부식방지층(320)은 유리섬유나 아라미드섬유 등이 적용될 수 있으며, 이러한 소재를 적용할 경우 부식방지 기능 외에도 내충격성을 보강하여 탄소섬유강화수지층의 내벽으로부터 발생할 수 있는 쪼개짐, 균열 또는 깨짐 등을 방지하는 기능도 제공할 수 있다.In this case, the
더욱이, 스트럿바 본체(110)의 외주면에 적층되는 패브릭층(130)을 통해 탄소섬유강화수지층의 외측면으로부터 발생할 수 있는 쪼개짐, 균열 또는 깨짐 등의 손상을 방지할 수 있으며, 이를 통해 탄소섬유강화수지층의 강도 및 강성을 더욱 보강할 수 있다.Further, the
즉, 이와 같이 구성된 본 실시예에 따른 차량용 복합재 스트럿바는, 스트럿바 내부에 알루미늄 소재의 금속층을 구비하고, 외측으로는 복합 소재를 적층하는 방식으로 스트럿바를 구성하여, 내부에 구비되는 금속층에 의해 강성을 효과적으로 보완할 수 있어, 앞서 설명한 제1 및 제2 실시예의 스트럿바에 비해 상대적으로 적의 양의 탄소섬유강화수지를 사용하면서도 동일한 강성을 유지할 수 있도록 구성함으로써, 고가인 탄소섬유강화수지층의 사용을 효율적으로 조절할 수 있어, 스트럿바의 제조원가를 효과적으로 절감할 수 있는 동시에, 제품의 충분한 강성 및 강도를 유지할 수 있을 뿐만아니라 경량화도 도모할 수 있는 장점이 있다.That is, the composite strut bar for a vehicle according to this embodiment configured as described above has a structure in which a metal layer of aluminum is provided in a strut bar and a strut bar is formed by laminating composite materials on the outside, The rigidity can be effectively compensated and the same rigidity can be maintained while using a relatively small amount of the carbon fiber reinforced resin as compared with the strut bars of the first and second embodiments described above. Thus, the use of the expensive carbon fiber reinforced resin layer So that the manufacturing cost of the strut bar can be effectively reduced, and sufficient stiffness and strength of the product can be maintained, as well as weight reduction can be achieved.
도 5는 본 발명에 따른 차량용 복합재 스트럿바의 다양한 단면 형상을 보여주는 도면이다.5 is a view showing various cross-sectional shapes of a composite strut bar for a vehicle according to the present invention.
상술한 바와 같은 제1, 제2 및 제3 실시예에 따른 차량용 복합재 스트럿바는 각각 도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 사각 단면을 갖는 중공형 파이프 형태로 형성되어 있지만, 도 5에 도시된 바와 같이, 스트럿바의 외관 디자인이나 적용되는 차량의 구조에 따라, 사각 단면 이외에도 타원형 단면 또는 원형 단면을 갖는 중공형의 바 형태으로 구성될 수 있음은 물론이다.The composite strut bar for vehicles according to the first, second and third embodiments as described above is formed in the shape of a hollow pipe having a rectangular cross section as shown in Figs. 2, 3 and 4, respectively, It is needless to say that, as shown in FIG. 5, in addition to the rectangular cross section, it may have a hollow bar shape having an elliptical cross section or a circular cross section, depending on the external design of the strut bar or the structure of the applied vehicle.
한편, 이하에서는 상술한 본 발명에 따른 차량용 복합재 스트럿바와 일반적인 알루미늄 소재의 스트럿바의 성능을 비교 측정한 비교예에 대해 설명한다.In the following, a comparative example in which the performance of the composite strut bar for a vehicle according to the present invention and the general strut bar made of an aluminum material are compared will be described.
이때, 하기의 비교예에서는 탄소섬유강화수지층, 폼재 및 패브릭층으로 구성되는 제1 실시예에 따른 스트럿바와, 금속층, 부식방지층, 탄소섬유강화수지층 및 패브릭층으로 구성되는 제3 실시시예에 따른 스트럿바 및 일반적인 알루미늄 소재로 구성되는 스트럿바를 비교하여 설명한다.In the following comparative example, the stratified bar according to the first embodiment comprising the carbon fiber-reinforced resin layer, the foam material and the fabric layer, the third embodiment including the metal layer, the corrosion prevention layer, the carbon fiber reinforced resin layer and the fabric layer And a strut bar composed of a general aluminum material will be described below.
(복합소재)First Embodiment
(Composite material)
(복합소재 + 금속층)Third Embodiment
(Composite material + metal layer)
기존 스트럿바Aluminum
Existing strut bar
상기 [표 1]은 본 발명의 제1 실시예 및 제3 실시예의 스트럿바와, 일반적인 알루미늄 스트럿바에 대해 각각 동일한 하중를 가했을 때 변위량을 비교하여 보여주기 위한 표로서, [표 1]을 살펴보면, 스트럿바 중앙부의 두께가 17mm인 동일한 규격을 갖는 제1 실시예의 스트럿바, 제3 실시예의 스트럿바 및 일반적인 알루미늄 소재의 스트럿바에 대해 각각 8000N의 하중을 가했을 때, 제1 실시예의 스트럿바의 경우 1.7mm의 변위가 발생하고, 제3 실시예의 스트럿바의 경우에도 상술한 제1 실시예의 스트럿바와 큰 차이가 없는 1.74mm의 변위가 발생하고 있으나, 알루미늄 소재로만 구성된 스트럿바의 경우에는 2.02mm의 변위가 발생하고 있어, 상기 제1 및 제3 실시예의 스트럿바에 비해 상대적으로 변위량이 크게 발생하고 있음을 확인할 수 있다.Table 1 is a table for comparing displacements when the same load is applied to the strut bars and the general aluminum strut bars of the first and third embodiments of the present invention. As shown in Table 1, When a load of 8000 N was applied to the strut bar of the first embodiment, the strut bar of the third embodiment, and the strut bar of a general aluminum material having the same standard with the thickness of the center portion of 17 mm, in the case of the strut bar of the first embodiment, Displacement occurs, and in the case of the strut bar of the third embodiment, displacement of 1.74 mm, which is not much different from that of the strut bar of the above-described first embodiment, occurs. However, in the case of a strut bar composed of only aluminum material, a displacement of 2.02 mm And it can be confirmed that the displacement amount is relatively larger than that of the strut bars of the first and third embodiments.
기존 스트럿바Aluminum
Existing strut bar
(복합소재 + 금속층)Third Embodiment
(Composite material + metal layer)
(복합소재)First Embodiment
(Composite material)
또한, 상술한 바와 같이 동일한 규격의 제1 실시예의 스트럿바, 제3 실시예의 스트럿바 및 알루미늄 스트럿바의 경우, 상기 [표 2]에 나타난 바와 같이, 복합소재 및 알루미늄 금속층을 포함하여 구성되는 제3 실시예의 스트럿바는 일반적인 알루미늄 스트럿바에 비해 20% 정도의 경량화율을 보이고 있고, 복합소재로만 구성되는 제1 실시예의 스트럿바의 경우에는 일반적인 알루미늄 스트럿바에 비해 35% 정도의 경량화율을 보이고 있다.Further, in the case of the strut bar of the first embodiment, the strut bar of the third embodiment, and the aluminum strut bar of the same specifications as described above, as shown in Table 2, The strut bar of the third embodiment shows a lightening rate of about 20% as compared with a general aluminum strut bar, and in the case of the strut bar of the first embodiment composed only of a composite material, the lightening rate is about 35% as compared with a general aluminum strut bar.
상기 [표 1] 및 [표 2]에서 나타나는 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 복합재 스트럿바는, 기존의 알루미늄 소재의 스트럿바에 비해 강도 및 강성이 우수한 장점이 있어, 차량의 안전성 확보하는데 도움을 줄 수 있으며, 또한 스트럿바의 경량화를 도모할 수 있어 차량 부품의 중량 감소에 따른 차량 성능 증대 및 연료 절감 등의 효과를 제공할 수 있다.As shown in [Table 1] and [Table 2], the composite strut bar for a vehicle according to the present invention is advantageous in strength and rigidity compared to a conventional aluminum strut bar, And the weight of the strut bar can be reduced, so that it is possible to provide effects such as an increase in vehicle performance and a reduction in fuel due to the weight reduction of the vehicle parts.
한편, 이하에서는 상술한 본 발명에 따른 차량용 복합재 스트럿바의 제조방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the composite strut bar for a vehicle according to the present invention will be described.
도 6은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 차량용 복합재 스트럿바의 제조과정을 보여주는 순서도이고, 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 복합재 스트럿바의 제조과정을 보여주는 순서도이다.FIG. 6 is a flow chart showing a manufacturing process of the composite strut bar for a vehicle according to the first and second embodiments of the present invention, and FIG. 7 is a flowchart showing a manufacturing process of the composite strut bar for a vehicle according to the third embodiment of the present invention .
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 차량용 복합재 스트럿바를 제조함에 있어서는, 먼저 바(bar) 형태로 폼재를 재단하여 스트럿바의 베이스 형태로 가공한 후(S110), 가공된 폼재의 표면에 탄소섬유강화수지층을 적층하고(S120), 그 위에 패브릭층을 적층한다(S130).As shown in FIG. 6, in manufacturing the composite strut bar for a vehicle according to the first embodiment, first, the foam material is cut into a bar shape to form a base of a strut bar (S110) A carbon fiber reinforced resin layer is laminated on the surface (S120), and a fabric layer is laminated thereon (S130).
이때, 제2 실시예에 따른 스트럿바의 경우에는 폼재의 표면에 강도보강층을 적층하고(S115), 그 위에 탄소섬유강화수지층과 패브릭층을 적층하게 된다.At this time, in the case of the strut bar according to the second embodiment, the strength reinforcing layer is laminated on the surface of the foam material (S115), and the carbon fiber reinforced resin layer and the fabric layer are laminated thereon.
이후, 스트럿바를 성형하기 위한 금형을 준비하여, 이형 처리를 한 후(S140), 상기와 같이 적층된 제품을 금형에 투입하여(S150), 프레스 성형 공정 등을 통해 스트럿바 형태로 성형하며(S160), 성형이 완료된 후에는 금형을 탈형하여 완성된 스트럿바를 분리한다(S170).Thereafter, a metal mold for molding the strut bar is prepared and subjected to a mold releasing process (S140). The stacked product is put into a mold (S150) and molded into a strut bar shape through a press molding process or the like (S160 After the molding is completed, the mold is demolded to separate the completed strut bar (S170).
이때, 금형은 적층 제품을 수용하는 하부금형과, 상기 하부금형에 수용된 적층제품을 가압하는 상부금형으로 이루어져, 이러한 하부금형과 상부금형을 이용한 프레스 성형 공정을 통해 스트럿바를 제조하게 된다.At this time, the mold is composed of a lower mold for accommodating the laminated product and an upper mold for pressing the laminated product housed in the lower mold, and the strut bar is manufactured through the press forming process using the lower mold and the upper mold.
또한, 상술한 실시예에 따른 제조방법에서는 폼재에 탄소섬유강화수지층 및 패브릭층이 롤(roll) 형태로 적층된 제품을 통째로 하부금형에 투입하고 상부금형을 통해 프레스 성형하여 스트럿바를 제조하고 있으나, 이러한 제조방법 외에도 하부금형 내에 패브릭층, 탄소섬유강화수지층, 폼재, 탄소섬유강화수지층 및 패브릭층을 순차적으로 적층하고, 상부금형을 통해 프레스 성형하는 방법으로 스트럿바를 제조할 수도 있다.In addition, in the manufacturing method according to the above-described embodiment, a product in which a carbon fiber-reinforced resin layer and a fabric layer are laminated in the form of a roll is put into a lower mold as a whole, and a strut bar is manufactured by press molding through an upper mold In addition to such a manufacturing method, a strut bar may be manufactured by laminating a fabric layer, a carbon fiber reinforced resin layer, a foam material, a carbon fiber reinforced resin layer and a fabric layer sequentially in a lower mold and press molding through an upper mold.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 제3 실시예에 따른 차량용 복합재 스트럿바를 제조함에 있어서는, 바(bar) 형태의 금속층을 스트럿바의 베이스 형태가 되도록 압연하여 가공한 후(S210), 금속층의 표면에 부식방지층을 적층한다(S220).7, in manufacturing the composite strut bar for a vehicle according to the third embodiment, a metal layer in the form of a bar is rolled and processed into a base form of the strut bar (S210) A corrosion prevention layer is laminated on the surface (S220).
이때, 중공형의 금속층을 이용하는 경우에는 중공부 내에 폼재를 충진한 후, 스트럿바의 베이스 형태로 가공할 수 있다.At this time, in the case of using a hollow metal layer, it is possible to fill the hollow portion with a foam material and then process it into a base form of the strut bar.
또한, 부식방지층의 표면에 탄소섬유강화수지층을 적층하고(S230), 그 위에 패브릭층을 적층한다(S240). Further, a carbon fiber-reinforced resin layer is laminated on the surface of the corrosion inhibiting layer (S230), and a fabric layer is laminated thereon (S240).
이후, 스트럿바를 성형하기 위한 금형을 준비하여, 이형 처리를 한 후(S250), 상기와 같이 적층된 제품을 금형에 투입하여(S260), 프레스 성형 공정 등을 통해 스트럿바 형태로 성형하며(S270), 성형이 완료된 후에는 금형을 탈형하여 완성된 스트럿바를 분리한다(S280).Thereafter, a metal mold for molding the strut bar is prepared and subjected to a mold releasing process (S250). The stacked product is put into a metal mold (S260) and formed into a strut bar shape through a press molding process or the like (S270 After the molding is completed, the mold is demolded to separate the completed strut bar (S280).
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 복합재 스트럿바는, 기존의 알루미늄 스트럿바에 비해 상대적으로 비강도, 비강성 및 파단강도 등의 기본적인 물성이 우수하면서도 경량화를 추구할 수 있어, 스트럿바의 성능 및 품질을 비약적으로 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 차량의 안정성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the composite strut bar for a vehicle according to the present invention can be sought to have a lightweight structure with excellent basic properties such as nonspecific strength, non-rigidity and fracture strength relative to conventional aluminum strut bars, And the quality of the vehicle can be remarkably improved, thereby enhancing the stability of the vehicle.
또한, 스트럿바 내에 폼재 및/또는 알루미늄 금속재를 적용하여 강성을 보강함으로써 상대적으로 고가인 탄소섬유강화수지의 사용량을 최적화하여 복합재를 구성함으로써 경제성과 기능성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Further, by applying a foam material and / or an aluminum metal material to the strut bar to reinforce the rigidity, the amount of the carbon fiber reinforced resin which is relatively expensive is optimized to form a composite material, thereby improving economical efficiency and functionality.
또한, 본 발명에 따른 차량용 복합재 스트럿바는, 진동에 대한 감쇠 특성이 우수하여, 차량 주행 중 쇼크업소버나 서스펜션에서 받는 충격을 효과적으로 흡수할 수 있어 차량의 안전한 주행에 도움을 주는 효과가 있다.In addition, the composite strut bar for a vehicle according to the present invention is excellent in damping characteristics against vibration, and effectively absorbs the shock received from a shock absorber or suspension during driving to help the vehicle to run safely.
또한, 스트럿바의 경량화를 도모하여 차량 부품의 중량 감소에 따른 차량 성능 증대 및 연료 절감 등의 2차적인 효과를 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a secondary effect such as an increase in vehicle performance and a reduction in fuel due to weight reduction of the vehicle parts by making the strut bar lightweight.
본 발명은, 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 변형이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined by the appended claims. .
100,200,300 : 스트럿바 110 : 스트럿바 본체
120 : 폼재 130 : 패브릭층
210 : 강도보강층 310 : 금속층
320 : 부식방지층 100, 200, 300: Strut bar 110: Strut bar body
120: foam material 130: fabric layer
210
320: Corrosion preventing layer
Claims (15)
탄소섬유강화수지(Carbon Fiber Reinforced Plastics; CFRP)로 이루어져 내부에 중공부가 형성된 스트럿바 본체와;
상기 스트럿바 본체의 중공부 내에 구비되는 금속층과;
상기 스트럿바 본체와 금속층 사이에 개재되는 부식방지층; 및
상기 스트럿바 본체의 외주면에 적층되는 패브릭층;
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 복합재 스트럿바.
In a strut bar for a vehicle,
A strut bar body made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) and having a hollow part therein;
A metal layer provided in the hollow portion of the strut bar body;
A corrosion prevention layer interposed between the strut bar body and the metal layer; And
A fabric layer laminated on an outer circumferential surface of the strut bar body;
Wherein the reinforcing bar is formed of a synthetic resin.
상기 패브릭층은,
탄소섬유 직조물 또는 탄소섬유와 유리섬유가 혼합된 직조물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 복합재 스트럿바.
The method according to claim 1,
Wherein the fabric layer comprises:
Wherein the reinforcing member is made of a carbon fiber woven fabric or a woven fabric in which carbon fiber and glass fiber are mixed.
상기 금속층은,
알루미늄 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 복합재 스트럿바.
The method according to claim 1,
The metal layer may include,
A composite strut bar for a vehicle, characterized in that it is made of an aluminum material.
상기 금속층은,
내부에 중공부가 형성되도록 구성되고, 상기 중공부의 내부에는 폼재가 충진되는 것을 특징으로 하는 차량용 복합재 스트럿바.
The method according to claim 1,
The metal layer may include,
Wherein a hollow portion is formed in the inside of the hollow portion, and a foam material is filled in the hollow portion.
상기 폼재의 재질은,
폴리우레탄(polyurethane), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate; PET), 폴리염화비닐(PolyVinyl Chloride; PVC), 우레탄 발포제, 실리콘 발포제, 발포폴리프로필렌(Expanded PolyPropylene; EPP), 발포폴리에틸렌(Expanded PolyEthylene; EPE) 및 발포폴리스틸렌(Expanded PolyStylene; EPS) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 복합재 스트럿바.
5. The method of claim 4,
The material of the foam material,
Polyurethane, polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC), urethane foaming agents, silicone foaming agents, Expanded PolyPropylene (EPP), Expanded PolyEthylene (EPE) And expanding poly-styrene (EPS). 2. The automotive composite strut bar according to claim 1,
상기 부식방지층은,
유리섬유 또는 아라미드섬유로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 복합재 스트럿바.
The method according to claim 1,
The corrosion-
Wherein the reinforcing bars are made of glass fibers or aramid fibers.
상기 스트럿바는,
단면이 사각형, 타원형 또는 원형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 복합재 스트럿바.
The method according to claim 1,
The strut-
Wherein the cross section is formed in a rectangular shape, an elliptical shape, or a circular shape.
바(bar) 형태의 금속층을 스트럿바의 베이스 형태로 압연하여 가공하는 단계와;
금속층의 표면에 부식방지층을 적층하는 단계와;
부식방지층의 외주면에 탄소섬유강화수지층을 적층하는 단계와;
탄소섬유강화수지층의 외주면에 패브릭층을 적층하는 단계와;
상기 부식방지층, 탄소섬유강화수지층 및 패브릭층이 적층된 금속층을 금형에 투입한 후, 프레스 성형 공정을 수행하여 스트럿바 형태로 성형하는 단계; 및
금형을 탈형하여 성형된 스트럿바를 분리하는 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 복합재 스트럿바의 제조 방법.A method of manufacturing a composite strut bar for a vehicle,
Rolling and machining a metal layer in the form of a bar into a base form of the strut bar;
Depositing a corrosion inhibiting layer on the surface of the metal layer;
Laminating a carbon fiber-reinforced resin layer on an outer circumferential surface of the corrosion inhibiting layer;
Laminating a fabric layer on an outer circumferential surface of the carbon fiber-reinforced resin layer;
Molding the metal layer having the anti-corrosive layer, the carbon fiber-reinforced resin layer and the fabric layer laminated thereon into a metal mold, and molding the metal layer in a strut bar shape by performing a press molding process; And
Separating the molded strut bar by demolding the mold;
Wherein the first and second struts are integrally formed.
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