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KR101382802B1 - 차량의 차체부와 플로어부 조립 구조체 및 이를 이용한 조립 방법 - Google Patents

차량의 차체부와 플로어부 조립 구조체 및 이를 이용한 조립 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 차체부와 플로어부 조립 구조체 및 이를 이용한 조립 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복합재료를 이용하여 차량의 차체부와 플로어부를 상호 데킹(decking)시키기 위한 즉, 상호 조립시키기 위한 조립 구조체 및 이를 이용하여 차체부와 플로어부를 간단하게 조립시키기 위한 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 복합재료로 구비된 차체부와 플로어부가 서로 맞닿는 부분을 사선 구조로 구비하되, 플로어부가 위쪽에서 안착 가능한 사선 결합 구조로 적용하여, 차체부와 플로어부의 사선 접촉면에 접착제만을 도포함으로써, 차체부와 플로어부를 조립하는데 있어 기계적 결합수단 등을 사용하지 않고, 접착제만으로 사용하여 간단하게 조립시킬 수 있도록 한 차량의 차체부와 플로어부 조립 구조체 및 이를 이용한 조립 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

차량의 차체부와 플로어부 조립 구조체 및 이를 이용한 조립 방법{Structure and method for decking side panel and floor panel of vehicle}
본 발명은 차량의 차체부와 플로어부 조립 구조체 및 이를 이용한 조립 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복합재료를 이용하여 차량의 차체부와 플로어부를 상호 데킹(decking)시키기 위한 즉, 상호 조립시키기 위한 조립 구조체 및 이를 이용하여 차체부와 플로어부를 간단하게 조립시키기 위한 방법에 관한 것이다.
첨부한 도 1을 참조로, 종래의 차체부와 플로어부 간의 조립 구조를 살펴보면, 스틸 재질의 차체부(10)와 플로어부(20)를 맞닿게 한 다음, 그 맞닿은 분분을 따라 용접에 의한 용접부(30)가 형성된 구조로 되어 있다.
이렇게 스틸 재질의 차체부와 플로어부는 용접에 의하여 결합되는 바, 차체 및 플로어 모두 스틸 재질을 적용함에 따라 차량의 중량 증가의 가장 큰 원인이 되고 있다.
위와 같이 자동차는 금속소재의 부품(특히, 차체패널류)이 전체 무게의 70% 정도를 차지하고 있으므로, 차량의 연비효율을 개선하기 위한 일환으로서 경량화가 필수적으로 요구되고 있다.
따라서, 차량의 구조 및 부품 등의 설계를 변경하여 차량의 무게를 경감시키는데 한계가 있으므로, 차량의 경량화를 위하여 금속재료를 경량 재질인 복합재료로 교체하는 연구 개발이 지속적으로 진행되고 있다.
이러한 경량화를 달성하기 위하여, 스틸에 비하여 가벼우면서도 강성을 유지하는 복합재료를 이용한 차체부와 플로어부를 구비하여, 기계적 결합(볼팅이나 리벳 등)을 이용하여 상호 조립하는 방식이 채택되고 있다.
첨부한 도 2는 종래의 복합재료로 구비된 차체부와 플로어부 간의 조립 구조 및 방법을 나타낸다.
도 2에서, 도면부호 100 및 200은 복합재료로 만들어진 복합재 차체부 및 복합재 플로어부를 나타낸다.
상기 복합재 차체부(100)는 수직 배열되는 것으로서, 그 내면에서 복합재 플로어부(200)가 맞닿아 조립되는 위치에 사각단면의 체결부(120)가 일체로 돌출 형성되어 있는 바, 이 체결부(120)는 폴리우레탄 폼(PU FOAM) 또는 발사(BALSA) 재료의 코어부재(132)와, 코어부재(132)를 감싸며 일체로 형성된 강성 보강용 보강부재(130)와, 보강부재(130)의 표면에 형성된 복합재 스킨부로 구성되어 있다.
상기 복합재 플로어부(200)는 수평 배열되는 것으로서, 폴리우레탄 폼(PU FOAM) 또는 발사(BALSA) 재료의 코어부재(202)와, 코어부재(202)를 감싸며 일체로 형성된 강성 보강용 보강부재(220)와, 보강부재(220)의 표면에 형성된 복합재 스킨부(210)로 구성되어 있으며, 특히 복합재 차체부(100)와 맞닿는 복합재 플로어부(200)의 외끝단 위치에는 복합재 차체부(100)의 체결부(120)가 안착되도록 직각의 받침면으로 된 체결부(212)가 형성되어 있다.
따라서, 상기 복합재 차체부(100)의 체결부(120)와, 복합재 플로어부(200)의 체결부(212)는 "ㄴ" 단면 형태로 면접촉되는 바, 그 면접촉되는 부분에 접착제(300)가 도포되어 접착되고, 복합재 플로어부(200)가 하중방향을 따라 분리될 우려가 있으므로, 복합재 플로어부(200)의 체결부(212)로부터 복합재 차체부(100)의 체결부(120)까지 리벳(400)이 체결된다.
그러나, 복합재 차체부와 복합재 플로어부 간의 체결을 위하여 리벳을 사용할 경우, 복합재에 기공 발생 가능성 크고, 리벳 홀을 기준으로 크랙(CRACK)이 발생 가능성 높은 단점이 있고, 그럼에도 불구하고 하중방향에 대해서 복합재 플로어부의 체결부가 분리되며 떨어지기 쉬운 구조로 되어 있으므로, 종래의 복합재를 이용한 차체부 및 플로어부 간의 연결은 강성을 유지하기 위한 리벳을 사용할 수 밖에 없는 구조로 되어 있다.
이와 같이, 복합재료를 사용하여 차량(특히, 중소형 버스)의 차체와 플로어를 조립시키는데 많은 어려움이 있다.
첫째, 복합재료는 외관이 플라스틱, 섬유를 포함하는 수지로 구성되어 있기 때문에, 용접이 불가능하여 데킹 조립성이 떨어지는 단점이 있다.
둘째, 일반적으로 복합재 구조물의 결합을 위해서는 기계적 결합인 볼팅이나 리벳을 사용하지만, 이러한 기계적 결합방법을 사용하고자 할때는 스틸로 만들어진 보스 등과 같은 별도의 결합 구조물을 삽입하여 성형하여야 하므로, 성형을 위한 공수가 늘어나고 별도의 부재를 삽입할 경우 기공의 발생 확률이 높아져서 데킹 결합 강도를 만족시키지 못하는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 복합재료로 구비된 차체부와 플로어부가 서로 맞닿는 부분을 사선 구조로 구비하되, 플로어부가 위쪽에서 안착 가능한 사선 결합 구조로 적용하여, 차체부와 플로어부의 사선 접촉면에 접착제만을 도포함으로써, 차체부와 플로어부를 조립하는데 있어 기계적 결합수단 등을 사용하지 않고, 접착제만으로 사용하여 간단하게 조립시킬 수 있도록 한 차량의 차체부와 플로어부 조립 구조체 및 이를 이용한 조립 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는: 복합재료로 만들어진 차체부와 플로어부가 서로 맞닿는 부분을 사선 접촉면구조로 형성하되, 플로어부가 차체부 위에 안착 가능한 사선 접촉면 구조로 형성하고, 차체부와 플로어부 간의 사선 접촉면에 접착제를 도포하여, 차체부와 플로어부 간의 조립이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 차량의 차체부와 플로어부 조립 구조체를 제공한다.
특히, 상기 플로어부와 맞닿는 차체부의 내면에는 하향 경사진 제1사선 접촉면이 형성되고, 플로어부의 외끝단에는 제1사선 접촉면과 접촉하는 상향 경사진 제2사선 접촉면이 형성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 차체부와 플로어부는 코어부재와 이 코어부재를 감싸며 일체로 형성된 복합재 스킨부로 구성된 것임을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: 플로어부와 맞닿는 내면에 하향 경사진 제1사선 접촉면이 형성된 복합재 차체부를 구비하는 단계와; 차체부의 제1사선 접촉면과 맞닿는 상향 경사진 제2사선 접촉면이 외끝단부에 형성된 복합재 플로어부를 구비하는 단계와; 플로어부를 위쪽에서 하강시키면서 차체부에 안착시켜서, 플로어부의 제2사선 접촉면을 차체부의 제1사선 접촉면에 접착제 도포 간극만큼 인접시키는 단계와; 차체부의 제1사선 접촉면과 플로어부의 제2사선 접촉면 사이에 접착제를 주입하여 도포하는 단계; 를 통하여, 차체부와 플로어부 간의 조립이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 차량의 차체부와 플로어부 조립 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 플로어부의 하강시, 플로어부의 저면을 조립 지그가 받쳐주어 플로어부의 제2사선 접촉면과 차체부의 제1사선 접촉면 사이의 간극이 접착제 도포 간극으로 유지되는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 복합재료로 구비된 차체부와 플로어부가 서로 맞닿는 부분을 플로어부가 위쪽에서 안착 가능한 사선 결합 구조로 적용하여, 차체부와 플로어부의 사선 접촉면에 접착제만을 도포함으로써, 기존과 같이 기계적 결합수단 등을 사용하지 않고도, 복합재료로 된 차체부와 플로어부를 접착제만으로 견고하면서도 간단하게 조립시킬 수 있다.
특히, 플로어부에 하중이 발생할 때, 사선 접촉면 구조에 의하여 플로어부가 차체부에 얹혀진 상태이므로 하중을 분담시킬 수 있고, 접착제의 접착 강도 만으로도 충분한 조립(decking) 강성 및 강도를 유지시킬 수 있다.
또한, 기존에 플로어부 및 차체부내에 일체로 성형되어 내장된 금속 인서트와 같은 추가의 보강재가 필요 없어 중량 및 원가절감의 효과를 제공할 수 있다.
또한, 기존에 리벳과 같은 기계적 결합수단이 복합재료로 된 차체부 및 플로어부에 체결되지 않으므로, 복합재료에 기공이 발생하거나 노치 등의 손상이 발생되는 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 스틸 차체부와 플로어부 간의 조립 구조를 설명하는 개략도,
도 2는 종래의 복합재료 차체부와 플로어부 간의 조립 구조를 설명하는 개략적 단면도,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 복합재료 차체부와 플로어부 간의 조립 구조체 및 이를 이용한 조립 방법을 설명하는 개략적 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 복합재료로 만들어진 차량(특히, 버스)의 차체부와 플로어부를 상호 데킹(decking)시키기 위한 즉, 상호 조립시키기 위한 새로운 구조의 조립 구조체와, 이를 이용하여 차체부와 플로어부를 간단하게 조립시키기 위한 방법을 제공하고자 한 것이다.
이를 위해, 첨부한 도 4에 도시된 바와 같이 복합재료로 만들어진 복합재 차체부(100)와 플로어부(200)가 서로 맞닿는 부분을 사선 접촉면 구조로 형성하되, 플로어부(200)가 차체부(100) 위에 안착 가능한 사선 접촉면 구조로 형성된다.
또한, 차체부(100)와 플로어부(200) 간의 사선 접촉면 사이에 접착제(300)를 도포하여, 차체부(100)와 플로어부(200)가 기존의 리벳과 같은 기계적 결합수단없이 접착제(300)만으로 조립된다.
보다 상세하게는, 상기 플로어부(200)와 맞닿는 차체부(100)의 내면에는 하향 경사진 제1사선 접촉면(140)을 형성하고, 상기 차체부(100)의 외끝단에는 제1사선 접촉면(140)과 접촉하는 상향 경사진 제2사선 접촉면(240)을 형성하여, 제2사선 접촉면(240)이 제1사선 접촉면(140) 위에 얹혀진 상태에서 제2사선 접촉면(240)과 제1사선 접촉면(140)의 사이 간극에 접착제(300)를 도포함으로써, 차체부(100)와 플로어부(200)가 기존의 리벳과 같은 기계적 결합수단없이 접착제(300)만으로 용이하게 조립될 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 차체부(100)와 플로어부(200)는 리벳과 같은 기계적 결합수단을 매개로 상호 조립되지 않으므로, 차체부(100) 및 플로어부(200)내에 별도의 금속 인서트와 같은 기존의 보강부재를 내설하지 않고, 단지 코어부재(202)와 이 코어부재(202)를 감싸며 일체로 형성된 복합재 스킨부(210)로 구성된 것을 사용할 수 있다.
여기서, 상기한 구조로 된 본 발명의 차체부와 플로어부 조립 구조체를 이용한 조립 방법을 첨부한 도 3 및 도 4를 참조로 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기와 같이 복합재로 만들어진 플로어부(200)와 맞닿는 내면에 하향 경사진 제1사선 접촉면(140)이 형성된 복합재 차체부(100)를 제작 구비한다.
또한, 상기 차체부(100)의 제1사선 접촉면(140)과 맞닿는 부위에 외끝단부에 상향 경사진 제2사선 접촉면(240)이 형성된 복합재 플로어부(200)를 제작 구비한다.
다음으로, 소정의 작업 지그(미도시됨)에 고정된 차체부(100)에 플로어부(200)를 조립시키기 위하여, 플로어부(200)를 위쪽에서 아래쪽으로 하강시키면서 차체부(100)에 안착시키되, 플로어부(200)의 제2사선 접촉면(240)이 차체부(100)의 제1사선 접촉면(140)에 접착제 도포 간극만큼 인접 배열시킨다.
한편, 버스와 같은 차량의 차체 사이드부의 최하단에는 스커트 패널(500, SKIRT PANEL)이 차량의 안쪽 방향으로 휘어지며 배치된 상태이므로, 플로어부(200)를 차체 아래쪽에서 위쪽으로 승강시켜 차체부(100)에 마운팅 조립하는 것은 스커트 패널의 간섭으로 인하여 불가능에 가깝게 매우 어려운 작업이 된다.
따라서, 본 발명에 따르면 승하강 가능한 조립 지그(510)에 플로어부(200)를 클램핑시킨 다음, 플로어부(200)를 위쪽에서 아래쪽으로 어떠한 간섭없이 용이하게 하강시키면서 차체부(100)에 안착시키되, 플로어부(200)의 제2사선 접촉면(240)이 차체부(100)의 제1사선 접촉면(140)에 접착제 도포 간극만큼 인접 배열되도록 한다
이때, 상기 플로어부(200)의 하강시, 플로어부(200)의 저면을 조립 지그(510)가 계속해서 받쳐주게 됨으로써, 조립 지그(510)의 받침력에 의하여 플로어부(200)의 제2사선 접촉면(240)과 차체부(100)의 제1사선 접촉면(140) 사이의 간극이 접착제(300)를 도포하는 간극으로 유지될 수 있다.
즉, 상기 플로어부(200)를 받쳐주고 있는 조립 지그(510)가 하강 구동을 할 때, 조립 지그(510)와 함께 하강하는 플로어부(200)의 제2사선 접촉면(240)이 차체부(100)의 제1사선 접촉면(140)에 대하여 접착제(300)를 도포할 수 있는 간극으로 유지되는 수준까지 하강되도록 한다.
이어서, 상기 차체부(100)의 제1사선 접촉면(140)과 플로어부(200)의 제2사선 접촉면(240)의 사이 간극에 접착제(300)를 주입하여 도포함으로써, 접착제(300)의 경화에 의하여 차체부(100)와 플로어부(200) 간의 조립이 기존에 비하여 간단한 구조로 이루어질 수 있다.
100 : 복합재 차체부
120 : 체결부
130 : 보강부재
132 : 코어부재
140 : 제1사선 접촉면
200 : 복합재 플로어부
202 : 코어부재
210 : 복합재 스킨부
212 : 체결부
220 : 보강부재
240 : 제2사선 접촉면
300 : 접착제
400 : 리벳
500 : 스커트 패널(SKIRT PANEL)
510 : 조립 지그

Claims (7)

  1. 복합재료로 만들어진 복합재 차체부(100)와 플로어부(200)가 서로 맞닿는 부분을 사선 접촉면 구조로 형성하되, 플로어부(200)가 차체부(100) 위에 안착 가능한 사선 접촉면 구조로 형성하여, 차체부(100)와 플로어부(200) 간의 사선 접촉면이 서로 접착되며 조립되되,
    상기 플로어부(200)와 맞닿는 차체부(100)의 내면에는 하향 경사진 제1사선 접촉면(140)이 형성되고, 플로어부(200)의 외끝단에는 제1사선 접촉면(140)과 접촉하는 상향 경사진 제2사선 접촉면(240)이 형성되며,
    상기 차체부(100)의 하향 경사진 제1사선 접촉면(140)과, 플로어부(200)의 상향 경사진 제2사선 접촉면(240)은 일정한 간극으로 유지되고, 이 간극내에 접착제(300)가 충진 도포되는 것을 특징으로 하는 차량의 차체부와 플로어부 조립 구조체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 차체부(100)와 플로어부(200)는 코어부재(202)와 이 코어부재(202)를 감싸며 일체로 형성된 복합재 스킨부(210)로 구성된 것임을 특징으로 하는 차량의 차체부와 플로어부 조립 구조체.
  5. 플로어부(200)와 맞닿는 내면에 하향 경사진 제1사선 접촉면(140)이 형성된 복합재 차체부(100)를 구비하는 단계와;
    차체부(100)의 제1사선 접촉면(140)과 맞닿는 상향 경사진 제2사선 접촉면(240)이 외끝단부에 형성된 복합재 플로어부(200)를 구비하는 단계와;
    플로어부(200)를 위쪽에서 아래쪽으로 하강시키면서 차체부(100)에 안착시켜서, 플로어부(200)의 제2사선 접촉면(240)을 차체부(100)의 제1사선 접촉면(140)에 접착시키는 단계;
    를 통하여, 차체부(100)와 플로어부(200) 간의 조립이 이루어질 수 있도록 한 것이며,
    상기 플로어부(200)와 차체부(100) 간의 접착 조립을 위하여, 차체부(100)의 제1사선 접촉면(140)과 플로어부(200)의 제2사선 접촉면(240) 사이에 접착제(300)가 주입 도포되는 것을 특징으로 하는 차량의 차체부와 플로어부 조립 구조체를 이용한 조립 방법.
  6. 삭제
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 플로어부(200)의 하강시, 플로어부(200)의 저면을 조립 지그(510)가 받쳐주어 플로어부(200)의 제2사선 접촉면(240)과 차체부(100)의 제1사선 접촉면(140) 사이의 간극이 접착제(300)를 도포하는 간극으로 유지되도록 한 것을 특징으로 하는 차량의 차체부와 플로어부 조립 구조체를 이용한 조립 방법.
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