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자동차 도어의 모듈화 개발

(최종보고서)

1999. 12

주관기관 : 기산업(주) 부설연구소

참여기업 : 기산업(주)

위탁기관 : 자동차부품연구원

산업자원부

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제 출 문

산업자원부장관 귀하

본 보고서를 “자동차 도어의 모듈화에 관한 기술 개발" (개발기간 : 1997. 10. 1 ~

1999. 11. 30 ) 과제의 최종 보고서로 제출합니다.

1999. 12. .

개발사업주관기관명 : 기 산 업 (주)

주관개발사업 총괄(관리)책임자 : 김 완 범

연 구 원 : 함 인 호 (선임연구원)

〃 : 최 종 일 (선임연구원)

〃 : 정종영 외9명 (연구원)

개발사업 위탁기관명 : 자동차부품연구원

위탁개발사업 총괄(관리)책임자 : 이 규 현

연 구 원 : 원 종 필 (선임연구원)

〃 : 이 헌 균 (연구원)

〃 : 김 종 범 (연구조원)

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산업기반 기술개발사업 보고서 초록

관리번호

과 제 명(국 문) 자동차 도어의 모듈화 개발(영 문) Module Development of Automotive Door

키 워 드모듈도어/윈도우레귤레이터/내부패널/외부패널/캐리어/레일/도어래치

1. 최종개발목표

- 자동차 SEMI MODULAR DOOR(SMD) SYSTEM 개발

- 자동차 FULL MODULAR DOOR(FMD) SYSTEM 개발

2. 당해연도 기술개발의 내용 및 결과

2.1 기술개발의 목적 및 중요성

현재 한국의 자동차 산업은 생산 능력 및 실적 양적인 면에서는 세계 5 국 중의

하나로 급성장하였고 관련 자동차 부품 산업 역시 양적으로 급격히 성장하였다 그

러나 국내 자동차 부품산업은 그 양적인 비약적인 성장에도 불구하고 기술 기반 및

능력에서 매우 취약하여 향후 점단 자동차 산업의 뒷받침과 치열한 국제시장에서의

경쟁력의 우위를 점하기에는 아직 매우 취약하여 부품 산업의 획기적인 기술 개발

지원이 시급하다.

또한 최근의 자동차는 기능의 고급화, 첨단화 및 고품질, 저비용, 경량화의 부품을

요구하고 있고 제조 공정수의 단축 및 제품 원 단위롤 감축하기 위한 집중적인 기

술 개발이 요구되고 있다

이러한 수요 및 산업 환경으로 말미암아 자동차의 도어는 현재 완성차 조립 공장

라인에서 최소 6개 이상의 공정이 소요되고 있으며, 또한 관련 부품의 조립 과정이

매우 복잡하고 어려워 계속적인 품질 개선의 요구와 부품의 표준화, 공정의 단순화

및 물류의 개선 요구가 시급한 상황이다. 또한 기존 도어 시스템의 구조적인 한계

로 인해 획기적인 새로운 기술의 개발이 절실히 요구되어 오고 있는 실정이다.

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본 연구에서는 이러한 자동차 도어의 기술 혁신을 위한 사업으로 현재 기존의 도어

시스템을 모듈화하여 아래와 같은 혁신적인 부품 설계 및 제조기술을 개발 하고져

한다.

1) 도어 공정의 수를 단축(기존 차량 조립라인의 6개 스테이션 공정(Station

Process)->1개 내지 2개로 단축)

2) 도어 조립시간을 종래 기준 60%이상 단축 및 인력 절감(55%절감)

3) 수요자 수요 패턴에 따른 다양한 도어의 모듈라(Modular) 제작

4) 도어의 모듈(Module) 상태로 제작에 따른 품질 및 신뢰성 개선

5) 차량 부품의 물류비 절감 개선(저장 수송 및 관리의 혁신적인 개선과 JIT 관리

용이)

6) 도어 공정의 로봇화, 경량 단순화 가능

7) 차량 도어의 신뢰성, 유지 보수성의 개선 및 부품 공용화

8) 자동차 제조원가 및 부품원가 저감(기존 도어(Door) 비 25%이상)

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2.2 당해 연도 기술개발의 내용 및 범위

년도/내용 주 요 개 발 내 용 및 범 위 개 발 단 계 별 SPEC. 성 능

2

차

년

도

SYSTEM설계

- FULL MODULAR DOOR(FMD) SYSTEM시작 설계구상(목표설정 및 MODULE화

상설정)

- FMD SYSTEM 설계⇒ 모듈화 상품목 선정(MODELAR목표설정)

- FMD 모듈화 기본 LAY-OUT 설계 - FMD 모듈화 기본 LAY-OUT설계평가

- FMD 시작 CARRIER 설계 - FMD 시작 CARRIER 설계평가

- FMD 시작 W/REG. 설계 - FMD用 시작 W/REG. 설계평가

- W/HARNESS 경로 설계 - W/HARNESS 경로 설계평가

제작

- FMD 시작설계에 따른 시작제작 - FMD 시작설계에 따른 시작 제작 평가

평가

- FMD 시작 MODULE ASS'Y 제작평가 - FMD 시작 MODULE ASS'Y제작에 따른 평가

항 목 평 가 내 용 목 표 SPEC

FMDDOOR

SYSTEM작동

내구성

ㆍ개폐내구성 ㆍFMD의 100,000회에서 견딜것

ㆍ진동특성

ㆍ진동수 : 0~50Hz

시 간 : 0.5Hr

진 폭 : 2mm

B.P : 10Kg의 진동특성에 만족할 것.

ㆍ강도 ㆍ10G x 100회 충격에 견딜것

FMD 용W/REG

작동 내구성

ㆍ작동성

ㆍ각작동부는 이음이 없고 원활하게 작동할것

ㆍMOTOR 단자전압 12V, 온도 20℃에서 2.8~4.4초 일것.

ㆍ내구성

ㆍ2만회 승강내구에 견딜것(상온특성)ㆍ고온작동내구 : 80℃분위기 중에서 MOTOR 단자 전압 13.5V에서 400Hr작동에 견딜 것ㆍ저온동작내구 : -30℃분위기에서 MOTOR단자전업 12V에서 100Hr작동에 이상없을것

- 2단계 사업 종합정리 평가

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2.3 당해연도 기술개발 사업추진 실적 및 결과

2.3.1 FMD 시작품 설계

2.3.1.1 도어 내부 패널 부(Door Inner Panel) 설계

Module Door System에서는 기존의 DOOR와 용접되어 일체화되었던 도어 내부 패

널(Door Inner panel)이 캐리어 서브 패널(Carrier Plate Subpanel)과 이를 지지하

는 도어 인패널(Door Inpanel)로 구성되어짐에 따라 이들간의 상호 매칭성 관계를

고려하여 설계하도록 하였다. 이러한 서브 모듈의 부품간의 상호 매칭방법에 해

서는 개별 부품간의 관계도 사전에 고려하여야 설계하도록 하였다.

또한 부품의 경량화와 지지강성을 고려하여 패널의 재료 선정등을 강도 및 내구성

을 강조하여 설계하였다. 캐리어 플레이트와의 조립되는 부위는 비드와 플런지로

강성에 역점을 두어 설계하고 외부 핸들(Outer Handle)의 조립성, 중량을 고려하여

작업공 및 경간공 선정 및 이에 상응하는 형상을 설정하여 설계하였다. 또한 Door

Trim과의 틈새 유지 및 Trim Fastener와의 매칭을 고려하여 설계하였다

2.3.1.2 케어리어 플레이트(Carrier Plate) 설계

본 설계 단계에서는 우선 작업자의 작업 편의성 및 조립성, 안전성을 고려하여 크

기와 중량을 집중 검토후 설계하였다. REG의 작동 궤적 및 조립성을 감안하여 각

부위에 비드 및 플런지로 강도를 보강시키며, 내부 핸들(Inner Handle)측의 조립

매칭성과 작동 궤적 및 강도를 고려하여 설계하였다. 도어 인패널(In panel)과의 조

립 방법은 볼트 체결 부를 7 개로 설정하여 진동 내구 및 충돌 시험시의 안정성을

추구하도록 설계하였다. 한편 Door Trim 및 Arm Rest BRKT등과의 매칭성, 타 부

품과의 간섭, 조립성을 감안하여 3D 캐드 모델링 작업을 통해 검토 후 최적의 조건

으로 설계하였다. 또한 비용 절감 측면을 고려하여 기존의 REG에 사용되던 Guide

No.2를 캐리어 플레이트와의 형상으로 설계하여 부품 구성의 단순화 및 안정성에

역점을 두어 설계하였다.

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2.3.1.3 윈도우 레귤레이터(Window Regulator) 설계

윈도우 레귤레이터는 차체와 Glass 궤적에 따라 작동이 원활하게 이루어지며 사용

자의 불만을 최소화 시키기 위하여 REG Type을 X-Arm Type으로 설정하였다 기본

적인 윈도우의 작동에 연계되는 가이드와 가이드를 고정하는 상하 브라켓, 슬라이

더를 구동시키는 모터의 위치설정 설계에 있어 카티아를 활용하여, Glass 곡률 R

및 작동 궤적을 3D 모델링을 통한 기구학적 검증을 함으로써 작동시 Glass 무게

중심의 위치 변경 및 캐리어 플레이트와의 간섭등에 역점을 두어 REG의 위치를 설

정하였다. 한편 Glass 승하강 작동시 Glass 곡률을 흡수할 수 있도록 롤러 구조를

채택하고 REG의 인장 및 압축 (상사점 압축/중심인장/하사점 압축)관계를 최적화할

수 있도록 감안하여 설계하였다. 한편 A/S성 및 작업성의 편의를 도모하기 위한 볼

트체결 구조를 채택하였다.

2.3.1.4. 도어 래치(Door Latch) 설계

도어 래치(Door Latch)는 작동기(Actuator) 일체형으로 설계되었으며 강도규제 만

족, 도난 방지 커버의 적용 및 Super Locking System이 적용 가능한 구조로 설계

하였다.

2.3.1.5 도어의 와이어 하네스(Wiring Harness) 설계

자동차 도어용 와이어 하네스는 사용자의 편의성을 위하여 각 위치에 설정 되어진

제품으로서 윈도우 레귤레이터 작동스위치, 도어록 스위치, 백미러 및 스피커 등에

필요한 전기적인 장치로서 주 제어장치인 CPU와에 위의 부품들을 연결시켜주는 기

능을 한다. 따라서 도어 내에서 작동하는 타부품과의 간섭을 배제하여 설계되어야

함에 따라 적절한 경로 설정을 카티아를 활용하여 적합성을 검토한 후 설계하였고,

도어록의 컨트롤 스위치와의 매칭점은 외부 판넬상부 및 외부핸들의 틈새로부터 유

입되는 빗물이나 세차시에 유입되는 물에 한 침수와 접점의 불안정이 없는 위치

에 매칭포인트로 설정하도록 설계하였다. 또한 작업성의 편의를 위해 별도의 볼트

를 조립하지 않고 케어리어 플레이트에 삽입하여 위치를 고정시키는 방법으로 설계

하여 부품의 단순화 및 구성 안정성(Layout 구성)에 중점을 두고 설계하였다.

2.3.1.6. 스피커(Speaker) 배치 설계

조립성의 편의를 위하여 케어리어 플레이트에 조립한 후 스피커를 스크류로 체결시

키는 방법으로 설계하였다. 위치관계의 설정은 그로브 박스와의 간섭배제에 역점을

둔 설계를 하였으며 진동 및 소음방지에 착안점을 두었다.

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2.4 FMD 시작품 제작

2.4.1. 각도어 부품별 제작 공정 및 제작시 고려 사항

1) 케어리어 플레이트 부(Carrier Plate)

케어리어 플레이트는 도어 인너 판넬과의 매칭성이 가장 중요할 뿐만 아니라, 그

내부에 장착되는 부품의 고정 역할을 하므로 각 부의 치수의 정도 또한 매우 중요

하다. 따라서 본 부품을 가공하기 위해 먼저 시작 형구를 제작하여 소성 가공하였

고, 가공시의 주요 체크 포인트는 다음과 같다.

- 도어 패널과 조립되는 기준 위치 부 치수 준수

- 도어내 조립되는 부품들의 조립 위치 체크

- REG GUIDE NO.2 측의 Bend형상과 내폭 치수 체크

- 각 좌면 Bend부의 반경 R 처리 및 터짐 관계 체크

- Door Trim과의 매칭 부분 체크

2) 윈도우 레귤레이터 어셈블리 부(Window Regulator ASS‘Y)

윈도우 레귤레이터는 케어리어 플레이트와 런 채널, 글라스에 매칭되어 있으므로

그래스의 상승 및 하강이 순조로워야 한다. 따라서 가이드 서브 어셈블리의 부품의

정도가 요구된다. 이에 따라 프레스 스템핑(stamping) 시 다음과 같은 항목을 체크

하여 제작하였다.

- Driven Gear와 메인 암의 용접 상태 체크

- 메인 암과 서브 암의 리벳 상태 체크

- 롤러의 외폭 및 가이드의 내폭 매치상태 체크

- 레귤레이터 모터의 작동 성능 및 조립 위치 체크

3) 와이어 하네스 부(Wiring Harness)

모듈도어용 와이어 하네스는 조립시 다음과 같은 항목을 점검제작하였다.

- 케이블 길이 체크

- 하우징 외부 포인트 체크

- 각부의 오조립 체크

4) 도어 래치 (Door Latch)

도어 래치는 도어 내부 패널에 조립되어 외부핸들 (Outer Handle) 및 키 실린더

(Key Cylinder)에 연결되어 작동하기 때문에 중요 포인트의 위치 관리가 중요하다.

- Inner Pannel 조립되는 베이스면의 위치 체크

- Outer Handle에 조립되는 위치체크

- Key Cylinder에 조립되는 Rod의 위치체크

- Actuator 및 Switch의 작동성 체크

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2.5 모듈도어 제작 공정 및 제작시 고려 사항

모듈도어용 케어리어 플레이트 어셈블리의 제조공정은 (표 2-1)과 같이 설정하여

제작하였다.

2.6 FMD 시작품 시험평가 및 분석결과

시작품 시험평가는 모듈도어 및 일반 도어를 비교하여 수행하였고, 이에 한 분석

결과는 (표 2-2)에서 (표 2-7)에 나타나는 바와 같다. 모듈도어 어셈블리의 테스트

결과는 평가항목 모두 양호한 것으로 나타났고, 기존도어의 테스트 결과와 비교하

였을 때, 동등 수준의 결과치를 나타내었으며, 성능면에서는 양호한 것으로 실험결

과가 나왔다.

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(표 2-1) 모듈도어용 케어리어 플레이트 제조공정

공정순서

공정명 부 품 명비고

S1 C/PLATE SUB NO.1CARRIER PLATE + WELD NUT + REINFORCE WASHER

S2 C/PLATE SUB NO.2 S1 + PIN LOCATE

S3 FENCE BLOCK SUBFENCE BOCK + STOPPER RUBBER + CLAW LEVER SHAFT + OPEN LEVER + STOPPER RATCHET

S4 FORK SUB FORK(COATING)

S5 CLAW LEVER SUB CLAW LEVER + CLAW LEVER SHAFT NO.2

S6 ACTUATOR SUBACTUATOR + INNER LEVER+SCREW TAPPING +SET PLATE+BRKT LOCK+BRKT SHAFT+INNER LEVER SHAFT

S7 FORK ASS'Y S3+S4+S5+BASE+FORK SPRING+FORK SHAFT

S8 LOCK PLATE SUBS6 + S7 + LOCK PLATE + LINK+CLAW LEVER SPRING

S9 PUSH LEVER SUB NO.1 S8 + SPACER + PUSH LEVER

S10 PUSH LEVER SUB NO.2 S9 + CLIP + PUSH LEVER SPRING+SNAP E/F

S11 ROD SUBS10 + INNER ROD + PUSH ROD + KEY ROD+WASHER OH+INNER LEVER EASHER+SEAL

S12 BELL CRANK SUBROD.A + RDD.B + BELL CRANK + SNAP E/F+LOCKBUSH

S13 ARM SUB MAIN ARM + DRIVING GEAR

S14 FLAME SUB S13 + SUB ARM + WASHER

S15 ROLLER SUBS14 + ROLLER PLATE + ROLLER + ROLLERSHAFT + GUIDE + ROLLER SHAFT NO.2

S16 HARNESS SUB WIRE ASS'Y + BAND CLIP

M1 LATCH ASS'YS1 + KNOB + TAPE + CLIP + IN HANDLE + WAVEWASHER + PIN + COVER SPRING + SPRING + SLIDER + SNAP E/F + DAMPER

M2 MOTOR ASS'Y M1 + MOTOR + BOLT

M3 REG ASS'YM2 + S15 + BOLT + PPRING LOCK WASHER + WASHER A + ARM SHAFT + BALANCE SPRING

M4 PLATE ASS'Y M3 + S11 + S12 + FASTENER

M5 WIRE HARNESS ASS'Y M4 + S16

M6 SPEAKER ASS'Y M5 + SPEAKER + GROMMET + SCREW TAPPING

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(표 2-2) 모듈도어 어셈블리 작동내구 테스트

평 가 항 목 S P E C TEST 조건

TEST 결과

판정NON MODULE

(CARENSE)MODULE

작동 내구

ㆍTEST 時 :각부에변형, 파손이음발생 등의 이상없이 원활히 작동 할 것ㆍTEST 後 :작동성,MOTOR BRAKE 특성,이음방지,작동음항목을 만족할것

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격부하 :6.95 [kgf]ㆍ실차 상태 20000 CYCLE 실시

ㆍ각부에 변형.파손,이음 발생등의 이상없이 원활히 작동함 MOTOR - BRAKE 특성, 작동성, 이음방지, 작동음 항목을 모두 만족함

ㆍ각부에 변형.파손,이음 발생등의 이상없이 원활히 작동함 MOTOR - BRAKE 특성, 작동성, 이음방지, 작동음 항목을 모두 만족함

OK

작동내구시험전

시간[SEC]

상승

2.8 ~ 4.4ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ실차 상태 20000 CYCLE 실시

3.2 ~ 3.5 3.2 ~ 3.4

OK

하강

3.5 이내 2.6 ~ 2.9 2.2 ~ 2.5

전류[A]

상승

12 이내 3.5 ~ 3.8 5.3 ~ 5.7

OK

하강

12 이내 1.5 ~ 2.1 1.9 ~ 2.6

작동내구시험후

시간[SEC]

상승

2.2 ~ 5.3ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ실차 상태 20000 CYCLE 실시

3.3 ~ 3.6 3.3 ~ 3.6

OK

하강

3.5 이내 2.5 ~ 2.7 2.1 ~ 2.4

전류[A]

상승

12 이내 4.3 ~ 4.7 5.5 ~ 6.1

OK

하강

12 이내 0.6 ~ 1.2 1.0 ~ 1.8

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(표 2-3) 기존 도어 장착시 작동내구 테스트

평 가 항 목 S P E C TEST 조건

TEST 결과

판정NON MODULE

(CARENSE)MODULE

작동 내구

ㆍTEST 時 :각부에변형, 파손이음발생 등의 이상없이 원활히 작동 할 것ㆍTEST 後 :작동성,MOTOR BRAKE 특성,이음방지,작동음항목을 만족할것

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격부하 :6.95 [kgf]ㆍ실차 상태 20000 CYCLE 실시

ㆍ각부에 변형. 파손, 이음 발생 등의 이상없이 원활히 작동함 MOTOR-BRAKE 특성, 작동성, 이음방지, 작동음 항목을 모두 만족함

ㆍ각부에 변형. 파손, 이음 발생 등의 이상없이 원활히 작동함 MOTOR-BRAKE 특성, 작동성, 이음방지, 작동음 항목을 모두 만족함

OK

작동내구시험전

시간[SEC]

상승

2.8 ~ 4.4

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ실차 상태 20000 CYCLE 실시

3.1 ~ 3.4 3.4 ~ 3.6

OK

하강

3.5 이내 2.4 ~ 2.7 2.1 ~ 2.4

전류[A]

상승

12 이내 3.2 ~ 3.6 5.4 ~ 5.9

OK

하강

12 이내 1.4 ~ 1.9 1.7 ~ 2.1

작동내구시험후

시간[SEC]

상승

2.2 ~ 5.3

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ실차 상태 20000 CYCLE 실시

3.2 ~ 3.7 3.5 ~ 3.9

OK

하강

3.5 이내 2.3 ~ 2.6 2.5 ~ 2.9

전류[A]

상승

12 이내 4.1 ~ 4.5 5.3 ~ 6.3

OK

하강

12 이내 1.1 ~ 1.5 1.8 ~ 2.4

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(표 2-4) 모듈도어 어셈블리 진동내구 테스트

평 가 항 목 S P E C TEST 조건

TEST 결과

판정NON MODULE

(CARENSE)MODULE

작동 내구

각부에 변형, 파손 진동음 발생 등의 이상 없이 원활히 작동 할 것

ㆍ진동수:0 ~ 50(Hz)ㆍ시 간 : 0.5(Hr)ㆍ진 폭 : 2(mm)ㆍ가속도: 10(G)

ㆍ각부에 변형, 파손 진동음 발생 등의 이상 없이 원활히 작동함

ㆍ각부에 변형, 파손 진동음 발생 등의 이상 없이 원활히 작동함

OK

작동내구시험전

시간[SEC]

상승

2.8 ~ 4.4

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ실차 상태 20000 CYCLE 실시

3.2 ~ 3.5 3.1 ~ 3.5

OK

하강

3.5 이내 2.3 ~ 2.5 2.1 ~ 2.4

전류[A]

상승

12 이내 3.3 ~ 3.6 5.3 ~ 6.2

OK

하강

12 이내 1.5 ~ 2.2 1.6 ~ 2.0

작동내구시험후

시간[SEC]

상승

2.2 ~ 5.3

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ실차 상태 20000 CYCLE 실시

3.3 ~ 3.8 3.0 ~ 3.8

OK

하강

3.5 이내 2.2 ~ 2.8 2.2 ~ 2.6

전류[A]

상승

12 이내 4.2 ~ 4.6 5.4 ~ 6.4

OK

하강

12 이내 1.6 ~ 2.4 1.7 ~ 2.3

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(표 2-5) 모듈도어 어셈블리 개폐내구 테스트

평 가 항 목 S P E C TEST 조건

TEST 결과

판정NON MODULE

(CARENSE)MODULE

작동 내구

각부에 변형, 파손 이음발생 등의 이상 없이 원활히 작동 할 것

ㆍ실차 취부 時ㆍ30[G]x 10000回ㆍDOOR 폐 속도1.8[m/s] 실시

ㆍ각부에 변형, 파손 이음 발생 등의 이상 없이 원활히 작동함

ㆍ각부에 변형, 파손 이음 발생 등의 이상 없이 원활히 작동함

OK

작동내구시험전

시간[SEC]

상승

2.8 ~ 4.4

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ실차 상태 20000 CYCLE 실시

3.1 ~ 3.3 3.2 ~ 3.6

OK

하강

3.5 이내 2.2 ~ 2.5 2.1 ~ 2.3

전류[A]

상승

12 이내 3.2 ~ 3.7 5.1 ~ 5.9

OK

하강

12 이내 1.4 ~ 2.1 1.8 ~ 2.2

작동내구시험후

시간[SEC]

상승

2.2 ~ 5.3

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ실차 상태 20000 CYCLE 실시

3.2 ~ 3.5 3.3 ~ 3.7

OK

하강

3.5 이내 2.2 ~ 2.7 2.2 ~ 2.5

전류[A]

상승

12 이내 4.4 ~ 4.9 5.2 ~ 6.0

OK

하강

12 이내 1.0 ~ 1.6 1.6 ~ 2.1

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(표 2-6) 모듈도어 어셈블리 내열성 내구 TEST

평 가 항 목 S P E C TEST 조건

TEST 결과

판정NON MODULE

(CARENSE)MODULE

작동 내구

각부에 변형, 파손 이음 발생 등의 이상 없이 원활히 작동 할 것

ㆍ실차 취부 時ㆍ90[℃]x400[Hr]

ㆍ각부에 변형, 파손 이음 발생 등의 이상 없이 원활히작동함

ㆍ각부에 변형, 파손 이음 발생 등의 이상 없이 원활히작동함

OK

작동내구시험전

시간[SEC]

상승

2.8 ~ 4.4

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ모터 단자 전압: 13.5[V]ㆍ실차 상태 時

3.3 ~ 3.5 3.2 ~ 3.4

OK

하강

3.5 이내 2.3 ~ 2.6 2.1 ~ 2.4

전류[A]

상승

12 이내 3.3 ~ 3.7 5.2 ~ 5.8

OK

하강

12 이내 1.5 ~ 2.3 1.7 ~ 2.4

작동내구시험후

시간[SEC]

상승

2.2 ~ 5.3

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ모터 단자 전압: 13.5[V]ㆍ실차 상태 時

3.4 ~ 3.7 3.3 ~ 3.6

OK

하강

3.5 이내 2.2 ~ 2.5 2.0 ~ 2.3

전류[A]

상승

12 이내 4.6 ~ 5.1 5.2 ~ 6.0

OK

하강

12 이내 1.2 ~ 1.7 1.4 ~ 2.2

- 16 -

(표 2-7) 모듈도어 어셈블리 내한성 내구 TEST

평 가 항 목 S P E C TEST 조건

TEST 결과

판정NON MODULE

(CARENSE)MODULE

작동 내구

각부에 변형, 파손 이음 발생 등의 이상 없이 원활히 작동 할 것

ㆍ실차 취부 時ㆍ90[℃]x400[Hr]

ㆍ각부에 변형, 파손 이음 발생 등의 이상 없이 원활히작동함

ㆍ각부에 변형, 파손 이음 발생 등의 이상 없이 원활히작동함

OK

작동내구시험전

시간[SEC]

상승

2.8 ~ 4.4

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ모터 단자 전압: 13.5[V]ㆍ실차 상태 時

3.2 ~ 3.6 3.3 ~ 3.5

OK

하강

3.5 이내 2.2 ~ 2.7 2.2 ~ 2.4

전류[A]

상승

12 이내 3.2 ~ 3.9 5.1 ~ 5.7

OK

하강

12 이내 1.4 ~ 2.6 1.8 ~ 2.3

작동내구시험후

시간[SEC]

상승

2.2 ~ 5.3

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ모터 단자 전압: 13.5[V]ㆍ실차 상태 時

3.3 ~ 3.7 3.4 ~ 3.7

OK

하강

3.5 이내 2.1 ~ 2.6 2.1 ~ 2.4

전류[A]

상승

12 이내 4.3 ~ 5.2 5.0 ~ 6.2

OK

하강

12 이내 1.1 ~ 2.3 1.1 ~ 2.3

- 17 -

3. 기 효과

1) 도어 생산공정 단축 저감(6개->1개 내지 2개로 단축)

2) 도어 조립시간을 종래 기준 60%이상 단축 및 인력 절감(55%절감)

3) 수요자 수요 패턴에 따른 다양한 도어의 모듈라(Modular) 제작

4) 도어의 모듈(Module) 상태로 제작에 따른 품질 및 신뢰성 개선

5) 차량 부품의 물류비 절감 개선

6) 도어 공정의 로봇화, 경량 단순화 가능

7) 차량 도어의 신뢰성, 유지 보수성의 개선 및 부품 공용화

8) 자동차 제조원가 및 부품원가 저감(기존 도어(Door) 비 25%이상)

4. 적용 분야

1) 2000년 이후 신 개발 차종에의 시범 적용 상용화 확

(B-III/CRF FMO 차종등 신개발 차종 적용)

2) 도어의 모듈화에 의한 조립 공정 단순 자동화

(‘99년 후반기 PP Line 구축)

3) 자동차 조립라인의 물류 개선 (수입, 저장, 이동, 재고 관리 등)

4) 도어의 품질, 동작 성능 및 품질 신뢰성 개선

- 18 -

목 차

제 1 장 연구사업의 연구개요 및 서론

제 2 장 자동차모듈도어 시스템의 기술 분석

2.1 도어 시스템과 모듈 도어의 구성

2.2 모듈러 도어부품의 기능 및 특성

제 3 장 모듈화 도어 시스템 및 부품의 품질규격개발

3.1 파워 레규레이터 시스템의 사양

3.2 모듈러도어의 도어 록 시스템 사양 규격 설정

3.3 모듈러 도어 록 시스템 사양 및 규격

3.4 도어외부 핸들 품질 성능 기준

3.5 도어 록 본체 사양 및 규격

제 4 장 모듈화 도어 시스템의 기술 조사 분석

제 5 장 모듈화 도어 시스템의 기본설계

5.1 모듈화 도어의 개요

5.2 모듈화 도어의 기본설계 및 구성요소

5.3 모듈화 도어의 특장점 및 특성

제 6 장 모듈화 도어 시스템의 CAE해석

6.1 모듈도어 캐리어 플레이트의 유한요소 해석 모델개발

6.2 모듈도어 캐리어 플레이트의 정적응력해석

6.3 모듈도어 캐리어 플레이트의 동적응력해석

제 7 장 제2차년도 연구개발 시작품의 설계 및 제작

7.1 FMD의 개발목표 사양 설정

7.2 FMD 시작품 설계 주안점 및 기준성능

7.3 FMD 시작품의 제작

7.4 제2차년도 FMD 시작품의 시험평가 및 분석

제 8 장 제2차년도 연구개발결과의 종합 결론

- 19 -

제1장 연구사업의 연구개요 및 서론

현재 한국의 자동차 산업은 생산 능력 및 실적의 양적인 변에서 세계 선진 자동차

공업국의 수준에 거의 육박하여 자동차 생산량으로는 세계 5위권 중의 하나로 급성

장하였고 이에 따라 자동차 부품 산업 역시 양적 및 기술적 측면에서 급격히 성장

하였다. 그러나 국내 자동차 부품산업은 그 양적인 비약적인 성장에도 불구하고 미

국 및 유럽의 유수 자동차 제작사들에 비해서는 기술 기반 및 능력에서 매우 취약

하여 향후 첨단 자동차 산업의 뒷받침과 치열한 국제 시장에서의 경쟁력의 우위를

점하기에는 아직 매우 취약하여 부품 산업의 획기적인 기술 개발 지원이 시급한 실

정이다.

현재 자동차 산업은 세계적인 시장의 선점 확보를 위해 GM등 최 자동차 제작사

들이 매우 치열한 경쟁을 하고 있다. 또한 이러한 시장 선점을 위한 소비자의 요구

수준을 만족시키기 위하여 자동차의 부가 기능을 더욱 고급화, 첨단화 및 고품질화

하고 있으며 또한 가격경쟁력을 확보하기 위한 개발기간의 단축, 플랫폼의 공용화

및 원가절감을 적극적으로 전개하며 동시에 저공해규제 응 및 안전도 제고 및 경

량화를 추진하고 있다. 이러한 자동차의 기술개발 수요에 부응하여 자동차 부품 역

시 모듈화를 통한 기능의 통합화 단순화 및 부품 제조 공정수의 단축 및 제품 원가

의 원단위를 저감을 집중으로 개발하고 있다.

이러한 세계적인 기술 개발 추세에 부응하고자 본 연구에서는 자동차 도어 시스템

을 모듈화여 전술한 자동차 도어 기능의 통합화 단순화 및 부품 제조 공정수의 단

축 및 제품 원가의 원단위를 저감을 위한 연구개발을 추진하였다.

- 20 -

현재 기존 기술에 의한 자동차의 도어 설계 제작 기술은 도어를 구성하는 각 부품

들을 완성차 업체에서 공급받아 자동차 완성 조립라인에서 도어를 제작 장착하는

수준에 있어왔다. 이러한 자동차 도어 시스템을 완성차 조립라인에서의 제작 장착

에 의존하는 기존 기술의 자동차 도어 시스템은 부품의 제고 관리, 품질 보증 및

조립공정의 복잡 다단화, 물류비용, 물류 처리 보관 관리 공간의 과다 등과 시스템

성능의 품질 보장 어려움 등으로 인해 혁신적인 새로운 도어 시스템에 한 기술

개발이 절실히 요구되어져 왔다.

또한 기존 기술에 의한 현재의 자동차의 도어 시스템은 현재 완성차 조립공장 라인

에서 최소 6개 이상의 조립 공정들을 필요로 하고 있으며, 도어를 이루는 서브 어

셈블리 개념의 관련 부품들의 조립 과정 또한 매우 복잡하고 어렵기 때문에 계속적

인 품질 개선의 요구와 제품의 표준화 단순화 및 공정의 단축화 및 물류의 개선 요

구가 계속 되어오고 있지만, 기존 도어 시스템의 구조적인 한계로 인해서 획기적인

새로운 기술의 개발이 필요하다.

본 연구 사업은 이러한 현재의 기존 자동차 도어의 시스템의 취약점을 근본적으로

개선하고 생산효율 및 품질향상을 위하여 자동차 도어 시스템의 기술 혁신을 위한

사업으로 시도되었다. 본 연구사업에서는 현재 기존의 도어 시스템을 모듈화한 시

스템으로 개발하여, 기존 현재 완성차 조립공장 라인에서 시행되고 있는 도어 제작

장착 공정의 수를 폭 단축(최소 6공정 최 12공정에서 1개 내지 2개 공정으로

단축)하여 도어의 조립 시간을 종래 기술기준에 비하여 볼 때 최소 60% 이상

단축 할 수 있으며 또한 25%이상 의 인력 절감의 효과와 수요자의 수요 패턴에 따

른 다양한 도어의 모듈라 제작, 도어의 모듈 상태로의 제작에 따른 품질 및 신뢰성

개선, 차량 부품의 물류비 절감 및 저장 공간의 절감 개선, 도어 공정의 로봇화와

경량 단순화, 차량 도어의 신뢰성과 유지 보수성의 개선 및 부품 공용화 및 자동차

제조 원가 및 부품원가 저감의 효과를 기 할 수 있다.

- 21 -

본 연구는 현재 다수의 문제점을 가지고 있는 기존의 도어 시스템을 모듈화를 통한

혁신적인 부품 설계 및 제조기술을 개발하고자 하는 것으로서 현 자동차 산업에서

시급히 개발되어져야 하는 기술이다.

자동차 도어의 모듈화 기술이란 자동차 도어 시스템을 구성하기 위해 필수적으로

부착되어야하는 1) 윈도우 레귤레이터(Window Regulator), 2) 그래스(Glass),

3) 도어 잠금 장치(Door Lock), 4) 각종 도어 구성품을 동작시키기 위한 엑츄에이

터(Actuator), 5) 내부 및 외부 핸들(Inner & Outer Handle), 6) 크로스 바등의

컨넥터 로드(Connect Rod)등의 핵심 구성 부품들을 하나로 통합하여 동작 구조부

재를 만들어 주는 캐리어(Carrier) 위에 장착하여 도어부에 장착하게 하는 것이다.

이 캐리어 부재(Member)는 단일 판재로서 스템핑(Stamping) 가공한 소재에 위에서

열거한 도어 부품들을 서브 어셈블리(Sub-Assembly) 상태로 조립 완성하여 모듈러

도어로 제작 하게 한다. 이 완성된 모듈러 도어는 완성차 조립 공정에서 유닛 단위

도어 상 불과 3개 내지 6개의 볼트 체결 만하면 도어 시스템이 완성되도록 하는 혁

신적인 설계 구조이다.

이 모듈화 개념의 도어는 현재 미국과 일본 및 유럽의 여러 선진국에서 최근 시도

되고 있는 신 첨단 기술로서 모든 자동차 메이커 및 부품 메이커에 확산 개발되고

있는 추세이다. 이러한 자동차 도어의 모듈화는 미국에서 1992년부터 GM의

Eldorado, Serville, Park Avenue 차종을 필두로 하여 시작하여 새턴(Saturn)의

차종에까지 점차 확 적용되고 있으며 유럽에서는 피아트의 티포(TIPO), 아우디

(ADDI)의 ADDI 100, BMW의 7 SERIES와 일본의 표적인 자동차 메이커인 도요

다(TOYODA)의 인기 차종인 캄리(CAMRY)에서 92년부터 본격적으로 적용하기 시

작한 신 첨단 기술이다. (그림 1-1)은 모듈화된 도어가 장착된 미국의 GM의

Saturn의 모델을 보여주고 있다. (그림 1-2)는 미국의 표적인 자동차 도어 및 내

장 부품 전문 메이커인 DELPHI사의 모듈러 도어의 모델을 보여주고 있다. (그림

1-3)의 (a) 및 (b)는 DELHI사의 도어모듈을 보다 단순화시킨 수퍼 플러그형 도어

모듈과 도어 트림 모듈을 보여주고 있다.

- 22 -

앞서 설명과 그림들에서 보여주는 바와 같이 모듈화된 도어(Modular Door)의 시스

템은 가격 경쟁력과 조립 공정수의 절감. 물류 개선과 탁월한 신뢰성 및 품질 보증

성으로 인하여 전 세계적으로 급속히 적용되어 확 될 유망한 첨단기술이나 국내에

서는 유일 하게 본 연구의 주관기관인 기산업(주) 연구소에서 3년 전부터 기술

개발을 위한 준비로서 설계 자료의 매우 기초적인 분석과 조사를 수행 완료한 정도

의 매우 초보적인 수준에 불과하였으나 본연구에서 개발 완성하여 자동차의 도어

시스템의 혁신적인 생산성, 품질성, 기술 혁신을 위한 기반을 마련하게 되었다.

본 연구를 더욱 확 하여 위에서 설명한 세계 유수의 자동차 제작사들에 한 글로

벌 소싱 비와 기술 확 적용추세를 응하기 위하여 양산화 준비를 추진하고 동

시에 2001년부터 양산할 신차종에 한 국내에서 이에 한 수요 요구가 최근 완

성차 메이커로 부터 강력히 요구되어 이에 한 기술 개발의 양산 적용 기반을 구

축하고자 한다.

- 23 -

(Fig. 1-1) Assembled module door in vehicle (GM Saturn)

- 24 -

(Fig. 1-2) Delphi’s Modular Door System

- 25 -

(a) Super Plug Door Module

(b) Door Trim Module

(Fig. 1-3) Modular Door in Vehicle (Delphi)

- 26 -

제2장 자동차 모듈 도어 시스템의 기술분석

2.1 도어시스템과 모듈도어의 구성

일반적으로 차량용 도어는 각 부품업체에서 생산된 도어용 부품들을 자동차 제작사

가 공급받아 이를 공장 조립라인 과정에서 차체에 일련의 순차적인 단계로 부품들

을 부착하여 완성 조립되어진다. 도어는 먼저 메인 도어(Main Door)를 이루는 패널

이 있는데 보통 자동차 도어 외부에 위치하는 압연 강판재로 만들어진 외부패널

(Outer Panel)과 이 패널의 가장자리를 따라 접합되는 강판재의 내부패널(Inner

Panel)로 구성되어 이 외부 및 내부 두 개의 패널들에 의하여 도어의 프레임(Door

Frame)이 형성된다.

현재 기존 기술에 의한 도어프레임의 내부 및 외부 패널 제작으로 이 사이에는 빈

공간이 형성되는데, 그 공간 내에는 여러 가지 도어의 기능 역할을 담당하는 윈도

우 레규레이터 둥의 하드웨어 부품(Hardware Parts)들이 설치되어진다. 또한 내부

패널과 하드웨어 부품들을 보호와 미장을 하기 위해 일반적으로 내부 패널 겉보기

면위에 내장 인테리어 부품인 트림 패널(Trim Panel)이 덮어지게 된다. 따라서 운

전자는 차체 안에서는 내장재로 덮어진 트림 패널과 차체 밖에서는 외부 패널로 구

성된 도어만을 보게 되어진다.

기존 기술에 의한 도어 시스템은 (그림 1-1)에서 보여주는 것과 같다. 이러한 자동

차의 도어 시스템을 구성하는 도어 프레임에 부착 되는 하드웨어 부품들에는 략

아래와 같은 부품들로 구성되어진다.

(1) 도어에 부착된 그래스(Glass)와 이를 작동시키는 장치인 윈도우 레귤레이터

(Window Regulator) 장치

(2) 도어를 안과 밖에서 열고 닫도록 하는 장치인 내부핸들(Inner Handle) 및 외부

핸들(Outer Handle) 장치

- 27 -

(3) 도어를 잠그는데 필요한 도어 로크(Door Lock) 장치

(4) 스피커와 도어에 부착된 램프 및 각종 도어 장치를 전자적으로 제어하기 위해

사용되는 전선 다발인 와이어 하니스(Wire Harness)

(5) 기타 스피커나 도어가 열렸을 때 이를 표시하는 각종 램프와 그래스를 움직이

도록 하는 돔 스위치

현재 기존의 도어 시스템에서, 위에서 열거한 하드웨어 부품들과 트림 패널은 주로

각각의 개별 자동차 부품업체에서 생산되어 완성차 라인으로 공급되어지며, 메인도

어 즉 도어 프레임을 이루는 부품인 내부 및 외부 패널은 보통 완성 자동차 제작사

의 전용 생산 라인에서 직접 생산 완성되어 도어 제작 공정에 공급된다. 이러한 일

련의 과정을 거쳐 만들어진 각각의 도어 부품들과 도어 프레임은 자동차 제작사의

완성차 공장 조립라인에서 최종 조립되어 완성되어 자동차에 조립 부착되어 지는

공정으로 넘겨진다.

위의 공정에서 부품들이 조립 완성된 도어 프레임은 최종 완성 차에 조립 장착되기

전 도색의 공정을 거쳐 완성된 후 다시 차체의 힌지(Hinge)에 의해 차량에 부착 연

결되게 된다. 이 공정이후에는 다시 부수된 전기적인 동작 부품들을 프레임에 부착

된 후 내부 패널 위에 다시 내장재인 트림 패널을 덮어서 도어를 최종 완성하게 한

다.

현재 일반적인 승용차의 도어시스템은 앞 힌지 뒤 열림 타입(Front Hinge Rear

Open Type)이 채용되고 있으나, 특수한 타입의 도어 시스템에서는 도어전체가 차

체 측면에 따라 이동하여 개폐되는 슬라이드 도어(Slide Door)가 있고 또한 천장에

있는 도어에는 루프 힌지가 있으며 도어가 측면에서 상하로 여닫는 프런트 필러의

힌지가 있는 상하 개폐식의 스윙 도어(Swing Door)가 있다.

- 28 -

본 연구과제에서 개발 주안점을 둔 것은 앞 힌지 뒤 열림 타입(Front Hinge Rear

Open Type)으로서 이 타입의 도어는 승용차 등 모든 자동차에서 가장 일반적으로

많이 채택되고있는 형식이다. 본 연구에서 개발하고자 하는 주 상인 앞 힌지 타

입 도어(Front Hinge Type Door)에 한 도어 시스템의 기술에 하여 정리하면

다음과 같다.

앞 힌지 뒤 열림 타입(Front Hinge Rear Open Type)의 도어와 도어 패널은 일반

적으로 아래에 기술하는 것과 같이 분류할 수 있다. 본 연구의 상인 앞 힌지 뒤

열림 타입(Front Hinge Rear Open Type)도어의 형식은 첫째로 새시 붙이 도어

(Chassis Door)와 둘째로 풀 도어 타입(Full Door)으로 크게 나누어진다.

이러한 앞 힌지형 도어 자동차의 도어 유형 선택은 차체 디자인의 결정에 크게 좌

우되지만, 최근에는 차체 전체가 둥근 모양으로 된 즉 스림화된 유선형으로 이루어

진 면으로 구성되는 예가 증가하고 있는 것에 수반하여 새시 붙이 도어보다는 디자

인 자유도가 높은 풀 도어 타입의 수요가 증가하는 경향을 보여주고 있다.

(1) 새시 도어 (Chassis Door)

이 형식의 도어는 벨트 라인보다 상부에 롤 성형 공법으로 만들어진 롤 새시(Roll

Chassis)를 사용하고, 벨트 라인부터는 하부의 패널과 용접 결합한 형태이다. 이

형식의 특징은 아우터 패널, 인너패널 및 롤 새시로 개별적으로 구성된 것이다. 이

형식에서 극히 일부에는 알루미늄의 압출재 새시를 도어 패널에 볼트로 체결한 자

동차도 있다. 이 도어에서 유리는 이 새시의 안을 승강하게 된다. 새시의 판 두께는

0.8mm ~ 1.0mm 정도가 일반적이고, 세단 도어의 표적인 형식이다 통상 이

새시 부분을 차 밖에서 볼 수 있는 것이 많지만, 최근에는 플레시 서피스화, 외관의

아름다움 향상을 위해 감추어진 새시 타입의 도어(새시 표면이 노출되지 않고

글라스 런 등으로 숨겨져 있다)의 채택도 늘어나는 경향이다.

- 29 -

(2) 풀 도어 (Full Door)

이 형식은 새시 부분의 바깥 표면이 넓고, 프런트 윈도우나 루프 면에 연결되는 곡

면을 매끄럽게 표현할 수 있어 디자인상의 자유도가 높다. 자동차의 개발 역사적으

로 볼 때 이 타입은 오래 전부터 존재하고 있었으나, 형 가공물의 정밀한 3차원

적인 프레스 가공이 필요하고 또한 큰 패널 부품을 매우 정밀한 정밀도로 조립하는

것 등의 기술적 어려운 점 때문에 한동안 그 채택이 감소하는 경향이 있었다. 그러

나 최근에는 전술한 바와 같이 형 정밀성형 기술 수준의 향상과 더불어 디자인의

자유도가 높은 점이 다시 인정되어 점차 채택이 증가하고 있는 추세이다.

(3) 새시레스 도어 (Chassisless Door)

글라스를 승강 할 때의 안내를 담당하는 새시가 없고, 벨트 라인으로 상부가 글라

스만으로 구성되는 하드 톱 차에 사용된다. 새시가 없기 때문에 선이 적어 깔끔한

외관을 만드는 것이 가능하지만, 도어 글라스는 그 지지 구조상 벨트 라인보다 하

부에서 한 쪽만 지지되기 때문에 도어 패널의 글라스 지지부의 강성 및 강도는 새

시 붙이 도어 이상으로 높은 값이 요구된다. 이에 따라 다른 도어 타입과 달리 글

라스가 직접 차체 프레임에 접촉하여 차량 실내가 밀폐되므로 외부로부터의 소음

방지 및 방진, 방수 상의 설계에 있어서 수준 높은 기술이 요구되어진다.

2.2 모듈러 도어 부품의 기능 및 특성

2.2.1 도어 프레임(메인 도어)

도어 프레임은 비교적 얇은 금속 압연과정을 통해서 만들어진 압연 강판재를 사용

하여 제작한다. 앞에서 말한바와 같이 도어 프레임은 외부 패널과 내부 패널로 형

성되어지는데, 보통 두 패널이 서로 가장자리를 따라 스폿 용접되어 부착되어진다.

이때 이 두 패널 사이에 하드웨어 부품을 설치하기 위해서 빈 공간을 형성해야 하

므로 두 패널은 바깥으로 구부러져 있다. 그리고 메인 도어의 내부 판넬 하부에는

텅빈 구멍들을 가지도록 설계되어져 있고 조립 작업자는 이러한 접근 공간을 통해

서 하드웨어 부품들을 도어 프레임에 조립 할 수 있게 된다.

- 30 -

도어 프레임의 외부 및 내부 패널의 상부는 윈도우 그래스(Window Glass)의 상하

움직임을 가이드 하기 위한 그래스 트랙(Glass Track)을 형성하는데 보통 그래스의

바깥쪽 상부에 위치하는 반쪽(half) 모양의 채널 부위인 형상을 가진다. 강제 빔과

같은 지지 는 내부 패널의 길이 방향(도어를 기준시 가로방향)으로 뻗어서 내부

패널에 부착되어 지기도 한다. 이는 내측 패널의 강도를 증가시킬 뿐만 아니라 차

량 사고로 인한 도어 바깥에서의 충격 시 이에 한 충격력을 차체에 분산시켜서

도어 파손으로 인한 운전자 및 승객의 사고 위험을 줄이기 위함이다.

(1) 도어 외부 패널

통상 압연재 강판을 사용하고, 차체의 디자인에 따라서 면의 강성이 크게 변화되기

때문에, 이면에 보강재를 삽입하는 것도 있다. 최근에는 경량화를 위하여 박판화를

행하기도 하고, 알루미늄이나 수지를 사용하는 예도 있다. 차체의 경량화를 위하여

도어 패널 판 두께를 줄이는 경우에는 있어서는 손가락으로 패널을 누를 경우에 움

푹 들어간 홈이 발생하기 쉽기 때문에, 이를 방지하기 위한 고장력 강판을 사용하

는 경우가 있다.

(2) 도어 내부 패널

도어 외부 패널과 거의 같은 판 두께의 압연 강판재가 사용된다. 도어 외부 패널과

는 내부 패널은 딥 드로잉(Deep Drawing)한 성형품으로서 제작된다. 이 부위에 도

어 로크(Door Lock)나 도어 레귤레이터, 도어 힌지 및 도어 새시 등이 부착된다.

각 부품의 부착 부나 벨트 라인 개구부는 요구되는 성능에 맞추어 보강도 행하여진

다.

- 31 -

(3) 백 도어 (Back Door)

승용차의 백 도어는 해치 백 자동차와 스테이션 왜건 등에 채용되는 형식이다. 이

형식에는 트렁크와 같이 방진, 방수 기능이 있고, 구성도 트렁크와 거의 같으나, 백

도어의 특징으로서는 윈도우를 소유하고 있는 것에 의해 리어 글라스가 구성에 더

해진다. 일반적으로 백 도어는 위 힌지 아래 열림의 것이 많다. 일부의 스테이션 왜

건에는 2분할 도어에 의한 상하로 열리는 것, 가로로 1쪽이 열리는 것도 있다. 백

도어는 외부 패널과 내부 패널에 의해 구성되어 있고, 각 패널 모두 트렁크 도어와

같은 기능이 있다. 어셈블리는 4변을 헤머링 가공을 하고, 수 개소를 스폿 용접하

여 제작하고 있다.

2.2.2 도어 글라스 승강 시스템

도어 글라스 승강 시스템은 도어 글라스를 지지하는 기능과 동시에 도어 글라스를

승강시키는 2가지의 기능을 갖추게 되어져 있다. 이 도어의 승강 시스템을 크게 구

별하면 지지 안내 기구 부품과 승강 기구 부품으로 된다. 전자인지지 안내기구의

구체적인 예는 새시, 가이드이고, 후자인 승강 기구로서는 윈도우 레귤레이터가

표적이다. 윈도우 레귤레이터에도 설계 형식에 따라서는 일부에는 새시와 같이

지지 기구를 가지는 것도 있다. 예를 들면 X 암식 레귤레이터(X Arm Type

Regulator)는 새시 붙이 도어에 적용한 보기이지만, 새시가 지지 안내 기구로 되어

있는 것에 하여 레귤레이터는 차량 측면에서 보면 유리의 경사를 항상 유지하고

있어 이는 곧 승강기구도 겸하고 있음을 나타낸다.

1. 윈도우 레귤레이터 (Window Regulator)

도어 시스템의 윈도우 레귤레이터는 승강 기구를 이루는 한 부품이다. 이 도어

시스템의 윈도우 레귤레이터에는 암식(Arm type)과 케이블식(Cable type)으로 나눌

수 있다.

- 32 -

1) 암식(Arm Type) 윈도우 레규레이터

이 형식의 특징은 유리의 자세 조정이 용이하고, 레귤레이터 자체의 생산 효율이

높은 특징이 있어 다수의 많은 자동차 도어 제작 설계형식에 채용되고 있다. 암식

레귤레이터(Arm Type Regulator)에는 X 암식 레귤레이터와 싱글 암식 레규레이터

(Single Arm Type)가 있다. 싱글 암식 레규레이터(Single Arm Type)는 승강 방향

이외의 지지 기구를 전혀 가지고 있지 않기 때문에, 승강 스트로크 전역에 걸쳐서

지지 안내 기구 부품의 서포트(Support)가 필요하다. 암식 레귤레이터(Arm Type

Regulator)는 기본적으로 직선 운동밖에 할 수 없으나, 안내 기구 부품과 조합시키

면 비교적 자유롭게 곡선 운동으로 하게 할 수 있다. 이것은 암의 탄성 변형을 이

용한 것으로서 곡선 운동을 위한 변형의 설정 설계에 해서는 레귤레이터 조작력

과 내구성을 충분히 고려하여 결정해야 한다.

2) 케이블식 윈도우 레귤레이터(Cable Type Window Regulator)

이 케이블식 윈도우 레귤레이터(Cable Type Window Regulator)의 특징은 중량이

가볍고, 핸들 위치의 설계 자유도가 비교적 크며, 유리와 도어 패널 사이의 두께를

작게 할 수 있는 특징이 있다. 최근 자동차 차체의 경량화 추세에 따라 이 방식을

채용하는 신개발 차종이 증가하고 있는 추세이다. 이 케이블식 윈도우 레귤레이터

(Cable Type Window Regulator)는 설계 구조상 가이드를 갖고 있어 이것에 안내

기구를 부여하는 것도 가능하다. 또한 이 형식을 새시 붙이식 도어에 적용하는 경

우에도 설계 자유도가 있어 안내 기구를 부여하는 것도 가능하다. 이 형식을 새시

붙이 도어시스템에 적용하는 경우에는 안내 기구를 새시와 레귤레이터 가이드의 어

느 쪽에 설치시킬 것인가를 검토가 필요하다.

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새시리스 도어 시스템에서 윈도우 레귤레이터를 적용할 경우에는 윈도우 레귤레이

터와 지지 안내 기구 부품을 조합시켜서 적용하는 방식은 새시 붙이 도어에서와 같

으나, 이 경우에는 새시가 없기 때문에 스태빌라이저나 가이드를 사용하여 유리의

승강 안내을 지지 안내하여야 한다. 이 경우 일반적으로 X 암식 레귤레이터를 사용

하여 차량 측면에서 본 유리의 기울기를 유지하고, 그 이외의 방향의 유지와 안내

를 스태빌라이저와 가이드에서 분담하는 설계를 취하는 것이 일반적이다. 또한 새

시레스에는 케이블식 레귤레이터도 채용 가능하다. 4도어 새시레스 자동차의 리어

도어와 2도어 새시리스 차의 쿼터 윈도우에서는, 윈도우 전개 위치에서의 도어내

격납량을 가능한 한 크게 취하기 위해서 포일 아치부를 피하고, 유리를 차량 측면

에서 보아서 회전시켜 수납한다. 이 경우, 유리의 자세 유지는 레귤레이터에서 행하

는 경우와 안내 기구 부품으로 하는 경우가 있다 전자에서는 X 암식 레귤레이터를

채용할 필요가 있고, 암의 형상 및 롤러 가이드 II의 형상에 의해 유리 회전을 제어

한다. 또, 후자의 경우는 유리 회전을 정하는 복수의 가이드를 배치하고, 상승 기능

만을 가진 레귤레이터를 사용하면 된다. 즉 케이블식 이든가 싱글 암식을 채용한다.

2. 도어 글라스 런(Door Glass Run)

도어 시스템에서의 도어 글라스 런(Door Glass Run)은 도어 유리를 승강 할시 유

리의 안내, 자동차 주행시 및 도어를 여닫을 때의 도어 유리의 진동 흡수, 유리와

도어 새시 사이의 수밀, 기밀의 기능을 가지게 한다. 최근에는 이 기본 기능의 성능

이외에 차량 내외에서의 외관 치장이나 공기 저항 감소를 위해서 도어 글래스 런

(Door Glass Run)의 플래시 서피스(Flash Surface)화에 따른 유리 표면과의 갭을

낮추어 주는 것이 하여 진다. 도어 글라스 런(Door Glass Run)에 적용되는 재료는

주로 EPDM 또는 염화비닐를 사용하고 유리의 접동부에는 유리와의 마찰 저항의

감소를 위해서 표면 처리를 해야 한다. 그 도어 글래스 런(Door Glass Run)의 표

면처리 처리 방법에는 다음과 같은 두가지의 종류가 있다.

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1) 식모 표면 처리 도어 글라스 런(Door Glass Run)

이 방법의 표면처리는 도어 글라스 런(Door Glass Run)의 립(Lip) 표면에 정전식

모(Anti-Static Wool)를 심은 것으로서 이 표면섬유는 통상 나일론을 사용하고 굵기

가 1.5~3 데니르(Denier), 모의 길이가 0.3~1mm인 것들을 사용한다.

2) 무식모 표면처리 도어 글라스 런(Door Glass Run)

도아 글래스 런(Door Glass Run) 립 시일 표면에 표면처리를 우레탄계 수지

(Urethane Plastic)를 코팅한 방식이다. 이 방식의 표면처리는 유리와의 밀착성, 한

냉지에서의 동결 방지성 때문에 최근에 많은 차에 채용되고 있다.

2.2.3 도어 개폐 시스템

(1) 도어 힌지 (Door Hinge)

도어 힌지(Door Hinge)는 무거운 도어를 지지 및 개폐하는 기능을 가진 도어의 중

요 부품이다. 도어 힌지(Door Hinge)는 무거운 도어를 항상 지지하여야 하기 때문

에 통상 상하에 2개를 설정하는 설계를 하게 된다.

도어 힌지 (Door Hinge)는 도어 상에서 동작 기능 특성 상 1) 사용 빈도가 높기

때문에 높은 내구 신뢰성이 있을 것과 2) 충돌 등의 과 한 충격 압력이 가해져도

힌지 본체가 분리되지 않을 것 등 고강도 신뢰성이 있을 것의 성능 요구 충족이 필

요하다. 이러한 설계 기능 특성상 도어 힌지(Door Hinge)의 본체의 재료는 후판의

압연강판을 프레스 가공한 것 또는 주철제로 제작하는 것으로 채택하고 도어 힌지

(Door Hinge) 부시(Bush)에는 힌지 핀(Hinge Pin)의 원할한 회전과 내구성을 확보

하기 위해 함유 소결 합금재 등의 것을 사용한다.

(2) 도어 체크 링크(Door Check Link)

도어 체크 링크(Door Check Link)는 도어를 반 개시에서의 도어의 위치 제어 유지

기능을 가지고 또한 도어를 전개하였을 때는 도어의 스토퍼(Stopper) 기능을 갖고

있는 기능 부품이다. 또한 이 도어 체크 링크(Door Check Link)는 도어 힌지와 같

이 사용 빈도수가 매우 높기 때문에, 고도의 내구 신뢰성이 요구된다.

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도어 체크 링크(Door Check Link)를 차량의도어 시스템에 부착 하는 상태는 도어

전개 시에는 케이스와 스토퍼 러버(Stopper Rubber)를 닿게 하는 것에 의해 성립

되도록 되어 있다. 도어 체크 링크(Door Check Link)의 도어의 전개시의 도어 개도

는 60~70˚ 가 일반적이다. 또한 도어 체크 링크(Door Check Link)의 설계에는 에

상치 못한 강한 힘에 의한 개폐나 바람이 불 경우의 도어에 걸리는 입력도 상정하

여 주변의 부품을 포함한 강도 설계가 필요하다.

(3) 도어 핸들(Door Handle)

도어 핸들(Door Handle)은 차 밖에서 도어를 열기 위한 도어 외부 핸들과 차내에

서 문을 열기 위한 도어 내부 핸들이 있다. 어느 것이나, 도어를 열 때 잡는 기능과

링크 계를 통해서 도어 로크(Door Lock)를 해방시키는 기능도 가지고 있다.

도어 핸들(Door Handle)에는 도어 로크를 해방시키기에 필요한 부하에 견딜 뿐만

아니라, 실용상의 과 한 조작력에도 견딜 수 있는 강도와 무수한 반복 사용에 견

딜 수 있는 고도의 내구 신뢰성이 요구된다. 도어 핸들(Door Handle)의 내 외부 핸

들은 모두 자동차의 설계 내, 외관 디자인과의 상당한 관계를 가지기 때문에 그 설

계 형식 및 외관 형상 가동 방식이 매우 다종 다양하다.

도어 핸들(Door Handle)에 사용하는 재료는 아연 다이캐스트, 폴리아세탈, 폴리카

보나이트 수지가 일반적으로 사용된다. 또, 디자인에 따라서는 크롬 도금이나, 차체

색, 혹은 실내색에 맞추어 도장을 행하는 경우도 있다. 도어 외부 핸들의 가동 방식

은 풀 업식(Pull Up Type)과 풀 라이즈(Pull Rise Type)식으로 별된다. 도어 내부

핸들의 경우는 풀 라이즈 방식이 많고, 또한 도어 로크 노브(Door Lock Knob)를

조합하여 넣는 것도 많다. 내부 핸들의 형상은 도어 형과 싱글 암형으로 별된다.

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(4) 도어 록크(Door Lock)

도어 로크(Door Lock)는 문자 그 로 자동차 차체에 있어서 도어를 유지하는 기능

과 잠금 기능을 가진다. 보통 도어 로크(Door Lock)는 유지부와 링크부로 크게 나

누어진다.

1) 유지부

도어 록크(Door Lock)를 이루는 유지부에는 스트라이커(Striker)의 맞물림 방식에

따라 포크 핀식(Fork Pin Type), 랙 피니언식(Rack & Pinion Type) 등이 있지만,

현재는 포크 핀식(Fork Pin Type)이 가장 많이 사용되고 있다.

포크 핀식(Fork Pin Type)은 동일 공간 내에서 설계된 경우에 다른 방식과 비교하

여 차량 전후 방향, 도어 개폐 방향의 하중에 해서 라챗(Rachet)과 스트라이커의

맞물림 강도를 올리기 쉽다. 차량 전후 방향의 맞물림의 처짐에 해서 강도가 잘

변화되지 않는 특징이 있다. 최근에는 라cot 및 스트라이커를 수지로 씌워 도어를

닫는데 발생하는 음감의 질 향상을 도모하는 것이 많은 추세이다.

2) 링크부(Link)

도어 록크(Door Lock)의 링크부의 구조는 사용상의 편리성 때문에 (표 2-1)과 같

은 기구를 갖는 로크를 설정하고 있는 것이 일반적이다. 도어 록크(Door Lock) 중

키 레스 록크(Keyless Lock)의 경우에는, 우연히 자동차 키(Key)를 차 실내에 놓고

잊는 것을 방지하기위해서 도어의 아웃사이드 핸들을 잡아 올리면서 도어를 닫지

않으면 특히 앞좌석 도어의 잠금이 행해지지 않는 것 등의 것들이 연구가 이루어

지고 있다.

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기 구 특 징 용 도

키레스 록크(Keyless

Lock)

키를 사용하지 않을지라도 잠김 가능한 형식의 것(로크 노브를 잠김 상태로 해서 도어를 닫으면 그 상태로 잠김)

앞좌석뒷자석

오버 라이드록크

(OverrideLock)

도어 인사이드 핸들 조작만으로 잠김을 풀고 래칫 개방 가능한 형식의 것

운전석

(표 2-1) 도어 록크(Door Lock Link)의 링크 기구

(5) 키 (Key)와 키 실린더 (Key Cylinder)

자동차의 도어 시스템에서는 도어 및 트렁크 리드(Trunk Lid), 백 도어(Back Door)

에는 키 실린더(Key Cylinder)가 설치되어 있다. 또한 보조장치인 이그니션 스위치

(Ignition Switch), 글로브 박스(Glove Box)에도 키 실린더(Key Cylinder)가 설치되

어 있다.

키 실린더(Key Cylinder)는 키를 끼워 넣는 것에 의해 도어, 트렁크 등이 열리는 것

의 장금 풀림이 이루어지는 기능을 가지고 있다. 키 실린더(Key Cylinder)의 일반적

인 구조는 아연표면처리의 다이캐스팅 공법으로 만든 케이스 속에 원통형의 실린더

가 수납되고 다시 실린더 속에 □자형 박판제 텀블러가 8매 정도 빗살 모양으로 배

열되어 있는 구조를 가진다. 키 실린더(Key Cylinder)의 텀블러는 통상 실린더 보다

돌출되어 있기 때문에 실린더는 회전하지 않지만, 텀블러의 오목한 부위와 볼록한

부위에 맞는 키가 삽입될 때에는 텀블러가 실린더 내로 끌어들어져서 실린더가 회

전 가능하게 된다. 차 외측에 키를 끼우는 구멍을 가진 도어 키 실린더(Key

Cylinder) 등에는 키를 끼우는 구멍에 셔터를 설치해서 방수, 방진을 행하고 있다.

또, 야간에 키 꽂음의 편리성을 도모하기 위해서 키 실린더에 조명을 부착하는 설

계의 경우도 있다.

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키는 일반적으로 2mm 정도 두께의 금속 판재를 프레스 공법으로 성형한 것을 사

용한다. 키의 치형부는 절삭 또는 프레스 가공에 의해서 텀블러(Tumbler)의 오목,

볼록에 맞게 조합되어져 있다.

키의 재료로는 청동 이외에 백동, 스테인레스(Stainless Steel), 티탄 합금(Titanium

Alloy) 등이 사용되며, 장식성도 고려하여 설계하는 경우가 많다.

도어 시스템에 장착된 도어 키(Key)의 치형부(Tooth) 형상은 상하 칭으로 하여

키 꽂음의 방향성을 없게 한 리버서블 타입(Reversible Type)이 주로 사용되고 있

다. 키 셋 시스템(Key Set System)에 해서는 모든 키 실린더에 유효한 매스터

키(Master Key)와 트렁크(Trunk) 및 글로브 박스(Glove Box) 키 실린더에는 사용할

수 없는 서브 키(Sub-Key)의 2 종류를 설정하고 있는 매스터 키 시스템이 일반적

이다. 제3자에게 키를 맡기는 경우에도 트렁크(Trunk), 글로브 박스(Glove Box)를

무단으로 열 수 없도록 한 키 시스템 설계도 있다.

도어 시스템에서는 차량의 도난 방지를 위한 법적 안전기준을 설정하는 경우가 많

다. 이를 위해 도어에서는 도난방지 성능을 위한 차량 안전 기준상 선진국에서는

이미 법규에서 규정한 경우가 있고, 이 도어의 도난방지 안전 기준상에는 일정 수

이상의 다른 키를 가지는 것을 법규화한 것도 있다.

(6) 키 레스 엔트리 시스템(Keyless Entry System)

도어 시스템에서는 키에 의하지 않고 도어 록크나 트렁크 로크의 잠금 풀림을 행하

는 키리스 엔트리 시스템이 보급되어 있다.

이러한 키 레스 엔트리 시스템(Keyless Entry System)에는 현재 (표 2-2)의 것들이

사용되고 있다.

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분 류 명 칭 구 조

키나 발신 기가 전혀 필요 없는 형

비밀 번호입력 타입

ㆍ아무 것도 가지지 않고 잠금을 풀수 있는 반면, 반드시 비밀 번호를 입력하는 시간이 걸린다.ㆍ잠금을 푸른 것 이외에 트렁크 오프너나 글라스 승강 컨트롤 기능을 부여한 것도 있다.ㆍ비밀 번호 입력부는 핸들 혹은 외부 패널에 설정되어 있다.

발신기가 필요한 형

적외선입력형식

발신기형으로 키 플레이트를 짜넣 은 형

ㆍ차에 접촉하지 않고, 잠금을 푸는 것이 가능하다.ㆍ차에 설정된 수신부를 겨누어서 발신기를 조작할 필요가 있다.

전파 입력형식

발신기형으로 키 플레이트를 짜넣 은 형

ㆍ차에 접촉하지 않고 잠김을 푸는 것이 가능하다.ㆍ차에 설정된 수신부를 겨누지 않고 발신기를 조작해도 잠금을 풀 수 있다.

카드모양의 발신 기형(카드 엔트리형)

ㆍ발신용 카드를 소지하고 있으면, 차에 설정한 버튼의 접촉만으로서 잠김을 풀 수 있다.

(표 2-2) 키 레스 엔트리 시스템의 종류

(7) 도어 시스템의 도난 방지 성능 설계

선진 세계 각국에서는 차량 및 차상 도난이 증가하는 경향이 있어 이를 방지하기

위하여 선진 각국에서는 자동차의 도어에 있어서 차량 도난 방지 성능에 관한 것을

법적으로 규제화 하고자 하는 연구 및 법제화가 진행 중에 있다. 또한 자동차 도어

의 도난방지 시스템 성능에 한 자동차 수요자의 관심도 해마다 높아지고 있다.

자동차 도어 시스템에서의 도난 방지 성능 설계에서는 크게 나누어 다음의 2가지

방법이 있다.

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1) 록킹 시스템 자체의 설계장치에 의해 자동차에의 부당 침입을 곤란하게 하는 방

법(록크 및 링키지 시스템, 키 실린더, 키 등이 상이 된다)

2) 외부로부터의 부당 침입에 하여 경보 장치를 설정하는 방법(소리 또는 빛의

점멸로 경보를 발생하는 방법)

자동차 도어 시스템의 도난 방지 성능 설계는 위의 것들이 현재 주로 설계되고 있

고 더욱 향후 기술의 개발을 도모할 수 있는 분야로 지목된다. 도난 방지 성능 설

계를 할 경우에 주의할 것은 도난 방지 성능에 반해서 사용자가 차 실내에 키를 둔

것을 잊은 경우에 외부에서 잠금 풀림이 어렵다라고 하는 상반된 것이 일어날 수

있다. 따라서, 키를 둔 것을 잊지 않게 하는 연구 개발도 동시에 고려할 필요가 있

다.

2.2.4 도어 실링 시스템(Door Sealing System)

(1) 도어 웨더 스트립(Door Weather Strip)

자동차 도어 시스템에서는 도어 테두리부와 차체 개구의 테두리와의 사이에는 도어

웨더스트립(Door Weather Strip)을 두어 빗물 등과 소음, 먼지가 차 실내로 침입을

방지함과 동시에 도어 개폐시의 충격 완화, 도어의 유지, 주행중의 도어 진동을 방

지하게 한다.

도어 웨더스트립(Door Weather Strip)에 사용되는 재료의 요구 성능은 1) 내후성이

높을 것, 2) 내마모성이 좋을 것, 3) 내열노화성이 높을 것, 4) 흡수율이 낮을 것,

5) 저온에서도 가용성이 풍부할 것, 6) 차량의 도장피막을 침범하지 않을 것 등이

있다.

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도어 웨더스트립(Door Weather Strip)이 상기의 성능을 만족시키기 위해서는 일반

적으로는 EPDM(에칠렌 프로필렌 고무)제의 스폰지가 사용된다. 또 내마멸성, 차체

와의 닿는 소리, 한랭지에서의 차체 웨더 스트립과의 사이의 동결 방지 성능을 향

상시키기 위해 웨더 스트립(Door Weather Strip) 표면에 코팅을 하는 것이 일반적

으로 행해진다.

(2) 도어 웨더스트립(Door Weather Strip)의 설계

1) 도어 웨더스트립 시일(Door Weather Strip Seal)

도어 웨더스트립 시일(Door Weather Strip Seal)은 실의 부착 방법으로 분류하면,

1) 도어에 도어 웨더스트립 시일(Door Weather Strip Seal)부착하는 방식, 2) 차체

에 도어 웨더 스트립 시일 (Door Weather Strip Seal)시일을 부착하는 방식, 3) 같

은 양쪽에 도어 웨더스트립 시일(Door Weather Strip Seal)시일을 부착하는 방식이

있다.

도어 웨더스트립 시일(Door Weather Strip Sea])은 도어나 차체가 비, 먼지로 더럽

혀지기 때문에 승강시에 탑승자의 옷이 더러워지는 것을 막고, 동시에 도어 로크에

물, 먼지가 침입하는 것을 방지하기 위해서는 최 한 차체의 바깥에서 부착하는 것

이 좋다. 또 시일의 수가 많은 쪽이 소리의 투과 손실이 크게 되어 소리 차단 성능

상 유리하다.

이러한 관점에서 볼 때 도어 웨더스트립 시일(Door Weather Strip Seal)을 차체에

부착하는 방식은 종합적으로는 다른 방식에 비해 성능이 뒤떨어진다. 그러나 이 방

식은 차체 개구의 전체 둘레에 부착할 수 있는 펠트(Felt)와 웨더 스트립(Weather

Strip)을 일체화하여 부품 개수를 삭감할 수 있는 장점도 있어 유럽형의 자동차에는

이 방식을 많이 채택한다.

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최근에는 자동차의 고속주행시의 차 소음 차단 성능 향상과 고수압 세차시의 물침

입 방지 성능 향상이 요구되어, 도어 및 차체의 양쪽에 도어 웨더스트립 시일(Door

Weather Strip Seal)을 부착한 2중 실 구조가 설계 보급되고 있다. 또한 이 시일외

에 별도의 웨더 스트립을 추가한 3중의 도어 웨더스트립 시일(Door Weather Strip

Seal) 구조를 가진 차량이 증가하는 경향이 있다.

2) 도어 웨더스트립 시일(Door Weather Strip Seal)단면설계

도어 웨더스트립 시일(Door Weather Strip Seal)의 설계상 가장 주의를 요하는 것

은 웨더 스트립과 상 편의 접촉부와의 사이에 제조 편차 등이 있어도 변형의 방

식, 변형에 의하여 생기는 웨더 스트립의 탄성력의 변화가 작아지도록 설계하는 것

이 중요하다.

또한 도어 웨더스트립 시일(Door Weather Strip Seal)의 설계시는 시일 상 편의

접촉부에서 웨더 스트립의 변형시의 추종성을 고려하고, 매끄러운 형상인 것이 요

구되고 있다. 이 것을 위해 시일 단면은 “반력-휨 선도(Force vs Deflection

Curve)" 관계를 이에 따른 최적 형상을 결정하며 시일의 단면은 일반적으로는 중공

단면이 사용되고 있다. 시일의 반력을 높게 설정하면 주행중 도어의 진동 흡수나

수밀 성능이 향상되지만, 반 로 도어를 닫는 힘이 크게 되어 상품성의 저하를 초

래한다. 이 때문에 반력의 크기는 이들의 요구 성능이 양립하는 범위에서 설정해야

한다.

하드 톱 자동차에서는 벨트 라인보다 아래쪽에서 도어 유리를 한쪽만 지지하는 큰

특정이 있어, 유리 상단 부분의 차실 내외 방향의 강성을 높이기 어렵다. 이 때문에

고속주행시 발생하는 부압력에 의한 도어 유리의 흡출을 어떻게 방지하느냐가 도어

시일의 단면 설계의 포인트가 된다. 일반적으로는 유리를 약간 내측으로 경사 시

킨 상태로 설치해 두고 문을 닫아서 유리를 웨더 스트립에 맞게 했을 때에 그 반력

에 의해 유리를 바깥으로 밀어내어 이 때의 유리 상단의 고저차를 이용해서 유리를

웨더 스트립의 외측과 내측의 립 사이에 억지로 들어가 유리의 유지력을 높이는 것

으로 행한다. 그러므로 도어 개폐시의 유리의 거동을 잘 검토하여 단면 형상을 결

정 할 필요가 있다.

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3) 도어 웨더 스트립 (Door Weather Strip) 부착 방법

도어 웨더스트립(Door Weather Strip)의 부착 방법에는 클립에 의한 것, 설치 상

부품에 끼워 넣는 것, 점착 테이프에 의한 것이 있다. 일반적으로는 벨트 라인보다

위쪽에는 끼워 넣는 것이, 아래쪽에는 클립이 사용된다.

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제3장 모듈러 도어 시스템 및 부품의 품질규격개발

본 연구에서는 연구 결과에서 완성된 모듈화 도어 시스템의 품질 안정성 및 신뢰

내구성을 확보하기 위하여 개발 시스템에 적용 할 구성 부품들의 품질 및 성능 기

준 사양 제정을 개발 추진하였다. 이는 윈도우 레규레이터 동의 품질 성능을 확보

하고 검증을 위하여는 각 부품들에 한 품질 및 시험 평가 기준 및 규격을 필요로

한다. 본 연구에서 이 사업을 성공적으로 수행하기 위하여 아래와 같이 이들 기준

및 사양들을 개발 완성하고 2차년도에는 이를 적용하여 이를 최종 완성 적용하도록

하였다.

3.1 Power Regulator System의 사양

1. 구조 제원

모듈러 도어(Modular Door System)에 사용할 파워 레귤레이터 시스템(Power

Regulator System)의 사양은 아래와 같이 설정하여 개발하도록 하였다.

1) 기본구조 및 시스템:

AV1.25W가 +, AV1.25B가 - 일때, 글래스(Glass)는 상승하고, AV1.25W가 -,

AV1.25B가 +시에는 글래스는 하강할 것.

2) 파워 레귤레이터 시스템(Power Regulator System)에는 AM Radio 잡음 방지 기

능을 갖춘 모터(Motor)를 내장할 것.

3) 그리스(Grease) 도포(途布): 파워 레귤레이터 시스템(Power Regulator System)

의 각 작동부에는 LT-1K 상당의 그리스(Grease)를 충분히 途布할 것.

4) 파워 레귤레이터 시스템(Power Regulator System)의 슬라이딩(Sliding)부에는

Burr가 없을 것. 슬라이딩부 이외의 기능에 영향이 없는 부분의 Burr의 높이는

0.3mm 이하일 것.

5) 파워 레귤레이터 시스템(Power Regulator System)에 적용하는 프레스 가공부품

의 판(板)두께 감소(減少)는 12% 이하일 것.

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2. 파워 레귤레이터 시스템(Power Regulator System)의 성능 제원

파워 레귤레이터 시스템(Power Regulator System)은 자동차 제작사에서 승인한 테

스트 장치 및 지그(Jig)에 레귤레이터 시스템(Regulator System)을 실차에서와 동

일한 실제 취부상태(取付常態)로 셋팅한 후 이를 작동하도록 하고 이를 작동시 아

래와 같은 사양을 만족하도록 하였다. 특별한 별도의 지시가 없는 경우는 다음의

조건으로 시험 평가하도록 하였다.

(1) 레귤레이터의 볼트 및 넛트 체결력:

파워 레귤레이터 시스템(Power Regulator System)에 적용할 너트(Nut), 스크류

(Screw)는 1.0 kg.m의 토오크(Torque)로 체결할 것

(2) 파워 레귤레이터 시스템(Power Regulator System) 글래스와의 결합: 글래스와

의 결합은 그로밋(Grommet)과 태핑 스크류(Tapping Screw)를 사용할 것. 이 때의

체결 토오크는 0.2~0.3 Kg-m로 할 것.

(3) 정격부하: 글래스(Glass) 중량은 3.25 kg, 미끄러짐(Sliding) 저항은 3.7 kg으로

한다. (단, 레귤레이터 자체의 저항은 제외한다.)

(4) 파워 레귤레이터 시스템(Power Regulator System)시험 환경조건: 파워 레귤레

이터 시스템(Power Regulator System)의 시험 환경온도는 20℃±15℃, 습도

60%±30%의 분위기에서 테스트를 행 할 것.

(5) 파워 레귤레이터 시스템(Power Regulator System)의 모터 단자전압은 12V 일

것.

(6) 파워 레귤레이터 시스템(Power Regulator System) 작동성 평가:

1) 작동성: 레귤레이터(Regulator)를 테스트 장치에 실차와 동일한 취부상태에서 셋

팅 하여 작동성을 확인하여 아래의 기준을 만족하도록 한다.

a) 레규레이터는 원활히 작동하고 걸림, 느슨함 및 이음등의 이상이 없을 것.

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b) 승강시간

가) 윈도우(Window) 닫을 때(Up):

정격부하를 가하여 작동시 올림 시간이 2.84 ~ 4.4초 일 것.

나) 윈도우(Window) 열 때(Down):

정격부하를 가하여 작동시 내림시간이 3.5초 이내 일 것.

다) 내구성 Test, 내환경성 Test(방청성능 Test 제외)

시의 Window개폐시 승강시간: 2.2 ~ 5.3초 일 것.

라) 방청성능 Test 시: 승강시간이 2.2 ~ 8.0초 일 것.

c) 상승력

모터(Motor) 단자전압 9V시 P점의 레귤레이터 상승력은

10 ~ 20 kg 일 것.

d) 모터 제동(Motor Break) 특성

모터(Motor)가 잠길(Lock) 상태시, 4 ~ 60초에서 정지(Off),

이후 60초 이내에서 On(복귀)할 것.

(7) 이음방지(異音防止)

a. 작동시: 레귤레이터를 작동시 레귤레이터 슬라이딩 부위 등에 이음발생이 없을

것.(-30℃ / 20℃ / 80℃에서 보증해야 한다)

b. 도어 폐시: 0.01m/s ~ 3.3m/s의 속도로 도어를 닫을시 이음발생이 없을 것.

c. 주행시

실차 주행 테스트에서 이음발생이 없을 것.

(8) 작동음

모터 작동음은 60db 이하, 모터의 단차는 4 μ 이하로 한다.

(9) 글래스의 회전 규제

레규레이터 슬라이더(Slider)의 중심에 500 Kg-mm의 토오크를 부하할 때 글래스

회전은 5/1000 Rad 이하일 것. 단, 먼지(Dust) 작동 내구 테스트 이후에는 7/1000

Rad 이하일 것. (슬라이더 위치는 글래스 스트로크(Stroke) 중심일 것)

- 47 -

(10) 과부하 하중 강도

실차 취부상태에서 아래 a)~c)의 테스트를 행할 시 각부에 변형, 파손, 이음발생등

의 이상이 없이 원활히 작동할 것 또, 테스트 종료 후 성능 제원이 위의 1)~5)의

기준을 만족할 것.

a) 모터 단자전압 18V에서 5회 완전 스트로크(Full Stroke) 작동을 행할 것.

b) 글래스 스트로크(Glass Stroke) 중심 위치에서 슬라이더(Slider)의 중심에 하강방

향(P방향)으로 30 Kg을 5초간 부하 할 것.

c) 도어 하중 폐 테스트로서 BL 방향에 100Gx 100회 충격을 가할 것. (도어 폐

속도 5m/s 상당)

(11) 내구성: 레귤레이터를 테스트 장치에 실차 취부상태로 셋팅하여 다음에서 정

한 시험방법으로 시험 평가시 각부에 변형, 파손, 이음발생등의 이상없이 원활히 작

동하여야 한다. 또한 시험 종료 후 각부의 성능 제원이 위에서 정한 (1) ~ (6)의

성능을 만족할 것.

(a) 먼지 (Dust) 작동 내구시험방법

모터 단자전압 13.5V(Lock 전압 12V)에서 (그림 3-1) 및 (그림 3-2)의 사이클 차

트(Chart)로 2만회 작동할 것. 슬라이딩 부위에 초기에는 5cc, 매 5000회 마다

2cc의 먼지 (JIS Z 8901. 1종, 8종을 1 : 1 로 혼합)를 살포한 상태로 시험 후 이

상이 없어야 한다. 이때 살포 공기압은 5kg/㎠로 한다.. 이때 냉각은 강제송풍으로

실시한다.

(b) 고온작동 내구시험

레귤레이터를 80°C의 분위기 중에서 모터 단자전압 13.5V(Lock전압 12V)를 (그림

3-3)의 사이클 차트 형태로 가하여 400Hr 작동을 행한 후 이상이 없을 것.

(c) 저온작동 내구시험

-40°C의 분위기 중에서 모터 단자전압 12V(Lock전압 10.5V)에서 (그림 3-3)의 사

이클 차트로 100Hr 작동을 행한 후 이상이 없을 것.

(12) 내환경성 평가

아래의 a.~e.의 시험 평가를 행한 후 위에서 정한 성능 제원 (1) ~ (5)를 만족할

것. 단 f의 방청 성능을 제외하고는 통일 시료의 부품으로 시험 해야 한다.

- 48 -

a 내열성 시험

실차취부상태(전폐상태에서 글래스 중량만 부하)에서 80℃에서 400Hr 방치후 각부

에 변형, 파손, 이음 발생등의 이상 없이 정상 기능할 것.

b. 내한성 시험

실차취부상태(전폐상태에서 글래스 중량만 부하)에서 -40℃에서 100Hr 방치 후 각

부에 변형, 파손, 이음 발생등의 이상 없이 정상 기능할 것.

c. 내 냉열반복성

실차취부상태(전폐상태에서)에서 KS D G008 Th-02. D. A1. B1.을 만족하고 정상

기능할 것.

d. 내액성 시험

실차취부상태(전폐상태에서 글래스 중량만 부하)에서 KS D G008 Cr-E1(1.

GUARD WAX 제기제) 시험에서 외관 변화, 변형등의 이상 없이 정상기능 할 것.

e. 저온작동성 시험

실차 취부상태(전폐상태에서)에서 JIS D 0203 R2 (수압 0.3kg/㎠, 3.21/min)를 10

분간 산수(散水)한 후 -30℃에 3 Hr 방치 후, 분위기 중에서 작동시 각부에 변형,

파손, 이음 발생 등의 이상 없이 정상 기능할 것.

f. 방청성능 시험

실차 취부상태(전폐상태에서)에서 염수분무 JIS Z 2371 96 Hr후 변형, 파손, 이음

발생 등 이상 없이 정상 기능을 할 것.

g. 내수성 시험

실차 취부상태(전폐상태에서)에서 常時散水噴霧(JIS D 0203 S2 200~250cc/min)로

(그림 3-7)의 Cycle Chart로서 60 Cycle 실시 후 Motor 내부에 물의 침입이 없을

것.

- 49 -

(13) 보지특성 (保持特性)

실차 취부상태에서 글래스 스트로크 중심위치에 슬라이더(Slider)를 셋팅하고 슬라

이더 중앙에 2500kg.mm의 토오크를 부하하여 글래스 회전이 12/1000 Rad 이하일

것.

(14) 내충격성 시험

a. 실차취부상태(전폐상태에서)에서 30Gx10만회(Door 폐속도 1.8m/see 상당) 충격

을 가한 후 각부에 변형, 파손, 이음 발생 등의 이상 없이 정상 기능할 것.

b. 실차취부상태(전폐상태에서)에서 KS D 1601, 표 3, 단계4 (4.4G- 66.7Hz) 진

동에서 이상이 없을 것.

Fig. 3-1 Dust 내구시험 모드 (I)

Fig. 3-2 Dust 내구시험 모드 (II)

- 50 -

(그림 3-3) 온도작동 내구시험 모드

약 10 SEC간 AIR(5kg/㎠)로

먼지를 토사할 것.

(그림 3-4) Dust 내구시험 장치도

- 51 -

(그림 3-5) Glass Slider 부위의 개략도

(그림 3-6) Power Regulator Connector 개략도

- 52 -

(그림 3-7) 염수분무 시험 모드

3.2 Modular 도어의 도어 록 시스템(Door Lock System) 사양 규격 설정

모듈러 도어에 사용할 도어 록은 자동차 제작사에서 승인한 시험 장치 및 시험 지

그(Jig)에 도어 록 시스템(Door Lock System)을 실차장착 상태와 같은 취부(取付)

상태로 셋팅한 후 작동시켰을 때 아래와 같은 사양을 만족해야 할 것. 특별한 별도

의 기준을 정하지 안한 경우에는 다음 조건에 따른 시험을 원칙으로 한다.

(1) 모듈러 도어에 사용할 도어 록의 취부는 스크류(Screw)를 0.76 Kg-m의 토오

크(Torque)로 설치하도록 한다.

(2) 상 스트라이커(Striker)는 지정된 것만을 사용할 것.

(3) 시험환경의 설정: 시험 환경의 온도는 65℃±20℃, 습도 65%±20% 분위기 중

에서 행하는 것을 기본으로 한다.

- 53 -

1. 도어 록의 래칭(Latching) 시험

1) 자동차 제작사에서 승인한 록(Lock) 작동시험기에 실차 취부상태로 록과 스트라

이커를 취부時 도어 폐(閉)속도 0.01~3.3m/s에서 확실히 랫칭할 것. 또, 오버 스트

로커(Over Stroke) 0.5mm 이하에 확실히 래칭할 것.(래칭시 스트라이커의 위치와

Back Pressure의 25 Kg 부하시의 스트라이커의 위치차는 0.5mm 이하일 것.)

2) 도어 록의 완전 랫치(Full Latch)에 필요한 압입력(押入力)은 5kg 이하일 것.

2. 도어 록의 충격 및 진동에 의한 해제방지(解除防止)

1) 완전(Full) 및 부분(Half) 래칭 상태에서 좌우전후(左右前後) 및 이하에 30G의 관

성하중을 부하시 래칭의 해제가 없을 것.

단 Back Pressure 유무(有無)를 반드시 확인 할 것. 이 때 FMVSS NO 206의 30G

계산을 만족할 것.

2) 완전 래치(Full Latch) 상태에서 아래 (그림 3-8)의 진동에서 해제가 되어서는

아니된다.

Fig. 3-8 진동수 모드

위의 (그림 3-8)의 진동 시험모드에 한 상세 조건:

진동주파수: 0~50Hz, 가진시간: 0.5 Hr, 가진진폭: ±2.0mm,

Back Pressure: 1.0kg, 먼지(Dust): JIS 1종:8종 1:1로 2 CC를 Lock에 散布하는

것으로 한다.

- 54 -

3. 도어 록의 과부하 강도 기준

1) 도어 록의 치합(齒合)강도

a. 치합강도는 FMVSS NO. 206에 규정한 강도기준의 120% 이상을 만족할 것.

b 도어 록은 스트라이커(Striker)와 치합한 상태에서 FMVSS NO.206에 따른 시험시

아래에 표시한 강도를 만족할 것.

2) 자동차 제작사로부터 승인된 도어 록(Lock) 작동시험기에 의하여 5m/s의 속도

로 록과 스트라이커를 치합 후, 각부에 이상없이 정상적으로 작동하여야 하며 또한

이때 위에서 정한 도어 록 시스템 사양 1), 2), 3)을 만족할 것.

3) 자동차 제작사로부터 승인된 록 작동시험기에 의하여 도어 록 시스템을 장착하

여 Push Rod 및 Inner Lever 작동부에 각각 30kg의 하중을 래치 해제방향으로 부

하하였을 때 도어 록이 정상으로 작동하여야 하며 동시에 위에서 정한 도어 록 시

스템 사양 1), 2), 3)을 만족할 것.

4. 조작력(操作力)

자동차 제작사에 의해 승인된 시험 전용 치구에 도어 래치 시스템(Door Latch

System)을 실차와 같은 조건으로 취부 한 상태로 하여 시험한 후, 도어 록은 아래

의 조작력 기준을 만족해야 한다.

1) 내부핸들(Inner Handle) 조작력

도어 록의 내부 핸들(Handle)선단에서 측정한 초기특성 조작력은

14.7~29.4N(0.5~3Kg)이내에 있어야 한다. 또한 아래의 6의 1)의 사양에서 정한

핸들 내구(耐久)시험을 행한후의 핸들 조작력은 14.7~33.3N(1.5~3.4Kg)이내에 있

어야 한다.

- 55 -

2) 외부 핸들(Outer. Handle) 조작력

도어 록의 외부 핸들 선단에서 초기 조작력 특성은 27.4~39.2N(2.8~4Kg)이내에

있어야 하고 또한 아래 6의 1)의 사양에서 정한 내구성 시험을 시행한 후의 조작력

은 27.4~43.1N(2.8~4.4Kg)이내 일 것.

3) 내부 잠금 손잡이(Inner. Lock Knob)의 조작력

도어 록의 내부 잠금 손잡이(Inner Lock Knob)에 초기 조작력 특성은

11.8N(1.2Kg)이하의 기준을 만족해야 한다. 또한 아래 6의 1)의 사양에서 정한 내

구성 시험을 시행한 후의 조작력은 14.7N(1.5Kg) 이하가 되어야 한다.

4) 키(Key) 조작력

도어 록의 키 조작력은 Lock 및 Unlock 조작 동작시 조작력이 637

N-mm(65Kg-mm) 이하가 되어야 한다.

5. 도어 록의 조작감 시험

1) 도어 록의 각부의 결합 및 작동은 원활(圓滑)해야 하고, 절삭 칩 등의 잔류 등에

의한 이음(異音) 발생이 없어야 한다.

2) 도어 록의 내부 잠금 손잡이(Inner Lock Knob) 및 키(Key) 조작은 조작 동작을

부여 할 때 절도감이 있게 동작하여야 한다.

6. 도어 록의 내구성 시험

도어 록을 도어 록(Lock) 작동시험기에 실차 취부상태와 동일하게 설치하여 Lock

와 Striker를 결합한 후 아래의 항목들에 한 시험 평가를 실시하였을 때 각부에

크랙(Crack)과 변형 등의 이상이 없이 정상적으로 작동하여야 한다. 또한 도어 록

은 이 시험을 행한 후 성능이 위에서 정한 도어 록 시스템(Door Lock System) 사

양 1), 2), 3) 및 4)를 동시에 만족해야 한다.

- 56 -

1) 도어 개폐 내구성시험 기준표 (그림 3-9 참조)

(그림 3-9) Lock 작동시험기

※참고: (그림3-9)에 한 세부사항은 다음과 같다.

JIS Z8901 1종: 8종=1:1

Air Pressure: 5kg/㎠ Air Dust 散布 : 10sec

Dust산포량: 초기 5 CC, 5000회 마다 2 CC

2) Keyless Lock의 조작 내구성 시험

a. 외부 핸들(Outer Handle) 조작 내구성 시험

Keyless Lock 도어 록은 위에서 정한 1)의 시험한 후, 조작 내구성을 평가하기 위

하여 시험을 마친 동일한 시료의 록(Lock)을 Striker와 결합 없는 상태에서 외부 핸

들을 30,000회 작동한 후 이상 여부를 확인한다.

- 57 -

b 내부 잠금 손잡이(Inner Lock Knob) 조작내구성

Keyless Lock의 내부 잠금 손잡이의 조작 내구성을 평가하기 위하여 내부 잠금 손

잡이를 열고 닫는(Lock- Unlock) 조작을 50,000회 반복하여 실시하여 이상여부를

확인한다.

3) Key 조작 내구성

도어 Lock의 키 조작 내구성은 Neutral~Lock~Neutral~Unlock~Neutral의 일련의

동작을 1 Cycle로 하여 50,000 회 연속 반복 조작을 행하여 이상유무를 확인한다.

다만 이 시험은 위에서 정한 2)-b와 동일한 Lock 상태로 하여 시험을 실시한다.

4) Self-Cancelling 내구성

도어 록은 폐속도를 1.8m/s에서 1000회 및 3.3m/s에서 50회 각각

Self-Cancelling 조작 시험을 한후에도 Self-Cancelling 기능이 확실하게 동작하여

야 한다. 다만 파워 록 엑츄에이터(Power Lock Actuator)가 부착된 도어 록의 경우

에는 파워 록 엑츄에이터(Power Lock Actuator) 장착부에 0.4kg의 부하를 가하여

앞서의 시험을 실시하여 이상여부를 판단한다.

5) 파워 도어 록(Power Door Lock) 내구성

파워 도어 록(Power Door Lock)이 부착된 도어 록(Door Lock)에 하여는 파워

록 엑츄에이터를 실차 설치 상태로 장착한 후 (그림 3-3)과 같이 Lock-Unlock 조

작을 10만회 행한 후 정상 작동 여부를 확인한다. 다만 이때 파워 록 엑츄에이터의

단자전압은 15V±0.3V 로 해야 한다.

(그림 3-10) Power Door Lock 내구성 동작 시험모드선도

- 58 -

7. 내환경성(耐環境性)시험

1) 도어 록은 -40℃~80℃의 환경 온도에서 시험을 실시하였을 때 도어 록 각부의

기능에 이상이 없어야 하며 동시에 이 시험을 실시한 도어 록은 위에서 정한 도어

록 시스템 사양 1), 2), 및 3)을 만족할 것.

2) 도어 록의 내열성 시험

도어 록은 80℃/5Hr~20℃/0.5Hr~80℃/5Hr의 각 온도 환경 조건에서 동작시험을

실시한 후에도 각부에 크랙(Crack)과 변형등의 이상이 없이 정상적으로 작동해야

하며 동시에 위에서 정한 도어 록 시스템 사양 1), 2), 및 3)을 만족할 것.

3) 도어 록의 내냉열 반복성 시험

-30℃/2Hr~20℃/0.5Hr~80℃/2Hr~20℃/0.5Hr을 1 Cycle로 하여 도어 록의 내냉

열 시험을 5 Cycle 반복한 후 도어 록의 각부에 Crack, 변형 등의 이상이 없이 정

상작동하고 동시에 위에서 정한 도어 록 시스템 사양 1), 2) 및 3)을 만족할 것

4) 도어 록의 방청 성능

도어 록을 (그림 3-4)와 같은 조건으로 50 Cycle 연속 방청 시험을 행한 후 도어

록은 다음의 것을 만족시켜야 한다.

a. 30 Cycle반복 시험후 기능에 이상 없어야 하며 동시에 위에서 정한 도어 록 시

스템 사양 1, 2, 3을 만족할 것. 또한 도어 록의 각 조작력의 상승 크기는 이 시험

을 실시한 후 위에서 정한 도어 록 시스템 사양 4에 표시한 초기치의 30% 이하일

것.

b. 50 Cycle연속 반복 시험 종료 후 도어 록은 각부에 기능에 이상이 없어야 하며

동시에 위에서 정한 도어 록 시스템 사양 1), 2), 및 3)을 만족해야 한다.

5) 도어 록의 내수성 시험

도어 록(Lock) 본체를 완전히 60℃의 온수 중에 1시간 이상 담근 후 작동 기능 시

험을 실시한 후 도어 록은 위에서 정한 도어 록 시스템 사양 1), 2), 3)을 만족해야

한다.

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8. 이음방지(異音防止)기능

1) 도어 록은 0.01m/s~3.3m/s로 도어를 닫을시 이음 발생이 없어야 한다.

2) 도어 록은 실차 장착주행 시험에서 이음발생이 없어야 한다.

9. 도어 폐음(閒音)

도어 록은 0.9m/s-3.3m/s의 도어 폐속도로서 도어를 닫을 때는 당해 자동차 제작

사에서 설정한 도어 폐음 기준목표치를 만족시켜야 한다.

10. 도어 록의 기타 품질 특성

1) 도어 록의 내부 잠금 손잡이(Inner Lock Knob) 선단에 조작 방향으로 1.5Kg의

하중을 부하시 손잡이의 탄성변형은 1mm 이하일 것

2) 도어 록의 안전 로드(Safety Rod) 강도: 완성차에 장착한 상태의 시험 조건에서

(그림 3-5)와 같이 10 Kg의 하중을 가한 후 영구변형이 없어야 한다.

3) 파워 록(Power Lock)의 도어 록 경우:

장착된 파워 록 작동방향(Lock & Unlock)으로 5Kg의 하중을 가할 시 내부 장금

손잡이(Inner. Lock Knob)의 선단 변위가 1.5mm 이하가 되어야 한다.

3.3 모듈러 도어 록 시스템(Modular Door Lock System) 사양 및 규격

1.결합구조 및 기능

1) 도어 록과 스트라이커가 결합되어, 도어가 완전 록(Full Lock) 상태 또는 반 록

(Half Lock) 상태를 유지하여야 한다.

2) 모듈러 도어 록은 자동차 외부에서 바깥쪽 핸들을 조작할때 완전 록(Full Lock)

상태 또는 반 록(Half Lock) 상태의 도어를 열 수 있어야 한다.

3) 모듈러 도어 록은 자동차 내부에서 안쪽 핸들을 조작할 때 완전 록 상태 또는

반 록 상태의 도어를 열 수 있어야 한다.

2. 래치 시스템 (Latch System)

도어 록은 록의 결합위치가 스트라이커가 결합 위치까지 진입시 포크(Fork)와 크로

우 레버(Claw Lever)가 완전히 결합해야 한다.

- 60 -

3. 래치(Latch) 해제 시스템

도어 록에서는 로크와 스트라이커(Striker)의 완전 및 반 결합(Full & Half)이 외부

핸들(Outer Handle) 및 내부 핸들(Inner Handle)의 조작에 의하여 해제가 가능하여

야 한다.

4. 잠금 시스템 (Locking System)

1) 도어 록의 잠금(Locking)

도어 록은 래칭(Latching)상태에서 내부 잠금 손잡이(Inner Lock Knob) 및 Key에

의하여 래칭이 되어져야 한다. 내부 잠금 손잡이(Inner Lock Knob)의 경우는 아래

방향으로 누를 때 래칭이 되어져야 하고, Key의 경우는 차의 뒤 방향으로 회전시

래칭이 래칭이 되어져야 한다. 도어 록은 세이프티 로드, 노브 및 키로 잠글 수 있

어야 한다. 도어 록은 또한 도어를 닫은 후 세이프티 로드로 잠그면 안쪽 핸들을

조작하여도 도어는 열리지 않아야 한다. (다만 운전석 쪽은 열려야 하며, 세이프티

로드가 없는 구조는 예외로 한다). 어린이 보호 수단으로 어린이 보호 레버를 잠그

면 내부에서는 도어를 열 수 없도록 하여야 한다(다만 이 경우는 승용차 뒷좌석 도

어에 한한다).

2) 풀 림 (Unlocking)

도어 록은 잠김(Locking)과 반 방향으로 조작시 Unlocking이 되어져야 한다.

3) 도어 록은 도어 록(Door Lock)를 잠갔을 때 외부 핸들(Outer Handle) 및 내부

핸들(Inner Handle)을 조작하여도 도어 록이 해제되지 않아야 한다. 위의 시험을

위한 잠금상태는 아래의 표와 같이 한다.

구 분 Lock UnLock

Inner Lock Knob상태 Push Down Pull Up

Key상태RH DoorLH Door

차의 後方向으로 회전 차의 前方向으로 회전

Outer Handle 및 Inner Handle상태

조작시 작동은 하되 해제되지 않을 것

조작시 Lock가 해제될 것

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4) Keyless Lock

도어를 개방(開放)한 상태에서 내부 잠금 손잡이(Inner. Lock Knob)를 아래 방향으

로 눌러 Locking 시, 외부 핸들(Outer Handle)을 잡아당기고 도어를 폐시(閒市) 도

어 록(Door Lock)는 잠김 (Locking) 상태가 되어져야 한다.

5) Self Cancelling

도어를 개방한 상태에서 내부 잠금 손잡이(Inner. Lock Knob)를 아래방향으로 눌러

잠겼을 때(Locking 時), 외부 핸들 (Outer Handle)을 잡아당기지 않고 도어를 폐

시(閒市) 잠김(Locking)이 해제되어야 한다.

5. 도어 록의 강도 성능

1) 도어 록은 KS R 1055의 4.1의 강도 시 험 방법에 따라 다음의 시험을 실시하였

을 때 다음의 강도를 유지하여야 한다.

a. 도어 록에 완전 록 상태에서 정적인 종하중 1100 Kgf {10.784 N} ± 10%을 가

해졌을 때 분리되어서는 않된다. 또한 도어 록을 반 록 상태로 한때 정적인 종하중

450 Kgf {4.411 N} ± 10%을 가하였을 시 록이 분리되어서는 안 된다.

b. 도어 록에 완전 록 상태에서 정적인 횡방향 하중 900 Kgf {8.823 N} ± 10%이

가해졌을 때, 분리되어서는 아니되며, 반 록 상태에서는 정 횡하중 450Kgf {4.411

N} ± 10%이 가해졌을 때 분리 되어서는 아니 된다.

2) 도어 록의 개폐 내구성

도어 록 개폐 내구성은 실제의 자동차에 부착하였을 때와 같은 조건을 가진 시험장

치를 이용하여 50,000회 이상 반복 개폐 내구시험을 실시했을 때, 초기의 기준 기

능을 모두 만족해야 하며, 시험 후 현저한 유격으로 인한 흔들림이 생기거나, 사용

상 유해한 마모 및 균열이 발생되어서는 아니 된다.

3) 도어 록의 내한성 기능시험

도어 록은 KS R 0016의 시험 방법에 따라 -30℃±5℃에서 6시간 방치후 내한성

시험을 했을 때, 동결에 의한 작동 불량이 없어야 한다. 다만, 이 시험은 수요자의

요구가 있을 때에 한하여 실시함을 원칙으로 한다.

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4) 도어 록의 조작력 상태 시험

도어 록은 반력 20 Kgf 이상의 조작력으로 도어의 내부 핸들 작동하였을 시 9 Kgf

이하에서 작동되어야 한다. 또한, 도어 록은 외부 핸들을 작동시 7 Kgf 이하의 조

작력에서 쉽게 작동되어져야 한다.

3.4 도어 외부 핸들(Outer Handle) 품질 성능기준

1. 외부 핸들의 구조 및 기능

1) 도어의 외부 핸들은 자동차 외부에서 외부 도어 핸들을 조작하였을 시 사이드

도어록이 완전 잠김상태 또는 반 잠김 상태에 있는 도어가 열릴 수 있는 구조와 기

능을 가져야 한다.

2) 도어의 외부 도어 핸들은 쉽게 조작할 수 있어야 하며, 항상 잠금 상태로 유지

되는 구조를 가져야 한다.

2. 내구성 기준

도어 핸들은 실차 장착조건에 의한 개폐 내구 시험 또는 실차에 준한 동작 사용조

건에서 개폐를 반복하면서 잠그고 여는 경우, 해당 조건에 따라 실차에 미치는 도

어 반력으로 도어가 완전히 잠기는 속도로 5만회 연속 조작 후에도 각 부의 기능에

이상이 없어야 한다.

3. 도어 핸들의 강도기준

도어 핸들은 부하되는 하중방향으로 20 Kgf 부하를 가하였을 때 소성변형이 없는

강도를 유지해야 한다.

4. 내 온도성 기준

외부 도어 핸들은 -40±2°C에서 16시간 및 110±2°C에서 30분간 동작시험을 시행

한 후 다시 상온에서 1시간 방치했을 때 성능에 이상이 없어야 한다.

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5. 표면 처리

외부 도어 핸들 중 전기도금을 시행하는 것은 도금의 기준을 KS R 0013의 MFZn

8, MBCr 5, MFNi 5 또는 MZCr 30 이상으로 으로 하는 것을 원칙으로 한다.

6. 내식성 기준

1) 도어 핸들 중 외부에 노출하는 부분에 도금을 한 부분은 KS R 0013에 따라 도

금 품질을 유지해야 한다.

2) 도장을 한 핸들의 것은 KS D 9502(염수 분무 시험 방법)에 따라 실분무 시간으

로 24시간, 정지시간 1시간으로 2회 반복하여 총 합계 50시간의 시험을 하였을 때,

기능상 해로운 부식, 도막의 연화, 박리 또는 변색이 있어서는 안 된다.

3) 스테인리스 강을 사용한 것의 경우에는 2)의 시험을 하여 부식이 생기지 않아야

한다. 다만, 이때 각 항에서 극히 적은 얼룩 및 리벳이나 굴곡 등에 따른 접합부에

다소의 부식이 생겨도 기능상 해로운 곳이 아니면 합격으로 한다.

3.5 도어 록(Door Lock) 본체 사양 및 규격

1. 도어 록(Lock)의 본체 취부부(取付部)에 장착나사를 0.76Kg-m로 결합시에

Fork, Claw Lever, Return Spring, 기타 작동 부품들이 원활히 작동해야 하고 물림

이나 느슨함이 없어야 한다.

2. 그리스(Grease) 도포

도어 록의 각 슬라이딩 (Sliding)부에는 Multemp Tas NO. 2 상당품질의 Grease를

충분히 도포하여야 한다. 단Clip,과 Lock Bush의 결합부는 도포치 아니해도 된다.

3. 표면처리

도어 록에는 별도의 도면상 지시가 없는 한 고무부재(Rubber)와 플라스틱 부재

(Plastic)를 제외하고는 표면처리를 MFCr20 또는 MZCr 15 의 도금을 하는 것을 원

칙으로 한다.

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4. 프레스(Press) 부품의 곡면의 반경 R은 R 1.0 이상으로 해야 한다.(다만 Set

Plate, Push Lever, Base에는 제외한다.)

5. 도어 록의 프레스 가공의 판두께의 감소율는 12% 이하여야 한다.

6. 도어 록의 각 슬라이딩(Sliding)부에는 버가 없어야 한다.

7. 도어 록은 도어 록 시스템(Door Lock System)의 일부로서 위에서 정한 도어 록

시스템 전 사양을 만족해야 한다.

8. 도어 록의 로드 벤딩(Rod Bending)에서는 가공 후 크랙(Crack)과 주름 등이 없

어야 한다.

3.6 도어 링크 스위치(Lock Link Switch) 품질성능 규격

1. 도어 링크 스위치의 기능 및 구조 품질 기준

1) 도어 록(Door Lock)의 Lock, Unlock의 작동에 따라 스위치(Switch)가 정상적으

로 작동해야 한다.

2) 도어 링크 스위치 작동은 순간적으로 행하여 져야 한다.

3) 전기 규격 용량

도어 링크 스위치는 전압 15V에서 정격 코일(Coil) 저항 60Ω의 릴레이(Relay)를 정

상적으로 작동 가능하여야 한다.

2. 내구성

도어 링크 스위치의 내부 잠금 손잡이(Inner Lock Knob)는 50,000회 사용 반복

시험 동작을 한 후에도 스위치의 기능에 이상이 없어야 한다.

3. 내충격성

도어 링크 스위치의 외부 핸들(Outer Handle) 및 내부 핸들 (Inner Handle)에 도어

의 개폐(開閉) 동작을 각 50,000회 조작한 후 스위치의 기능에 이상이 없어야 한

다.

4. 내열성

도어 링크 스위치를 80℃/5Hr~20℃/0.5Hi-80℃/5Hr의 내열 환경 반복시험 후에도

스위치의 기능에 이상이 없을 것.

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5. 내냉열 반복성

도어 링크 스윗치를 수심(水深) 10cm에서 10분간 담근 후 80°C

/5Hr~20°C/0.5Hr~-30°C/2Hr~20°C/0.5Hr~20°C의 환경조건들에서 5 Cycle의 동

작 반복 시험을 행한 후에도 스위치의 기능에 이상이 없어야 한다.

6. 방수성 (防水性)

도어 링크 스위치를 일반적인 보통 물(2000-2500cc/분)을 살포하는 상태에서 스위

치의 On-Off 동작을 5,000회 행한 후에도 스위치의 기능에 이상이 없어야 한다.

7. 위의 5, 6의 시험 후에 도어 링크 스위치에서 각 부품간의 의 비도통전극간(非

導通電極間)에 1MΩ 이상의 저항이 발생하지 않아야 한다.

8. 내한성(耐寒性)

도어 링크 스위치를 -30°C의 분위기 중에서 Lock상태로 1.5Hr 동안 방치 후

Unlock 상태로 조작시 스위치의 복귀가 0.5sec 이내에 이루어 져야 한다,

9. 내유성(耐油性)

도어 링크 스위치는 그리스(Grease) Multemp Tas NO. 2)를 도포 한 후에도 스위

치의 기능에 이상이 없어야 한다.

10. 도어 링크 스위치의 록 링크(Lock Link) 스위치의 On-Off의 절환(切換)은 (그

림 3-12)의 빗금 친 부위 안에서 절환되어 져야 한다.

(그림 3-12) Lock Link Switch의 On-Off 切換 Stroke

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제4장 모듈화 도어 시스템의 기술조사 분석

본 연구에서는 모듈러 도어 시스템의 기본 설계를 위한 기반 구축을 위하여 선진

자동차 메이커 및 전문 도어 메이커에서 현재까지 개발한 기술 현황 및 기술 개발

사례를 특허기술 조사 및 설계 기술 자료를 통한 분석을 실시하고 이를 다시 체계

적으로 정리 분석하여 본 연구의 개발에 참조 반영하도록 하였다. 본 연구에서 수

행한 표적인 개발 분석 사례들을 다음과 같다. (그림 4-1)은 본 연구에서 수행한

조사 분석 중 선진국의 표적인 개발 사례인 미국의 GM이 개 발한 모듈도어의 보

기를 보여 준다. 이 모듈도어의 특징은 도어 록까지를 한 개의 하드웨어 상 한 개

의 모듈 상에 집합한 최신 기술이나 아직도 장착성과 설계 유연성 및 내구신뢰도에

문제 발생 가능성이 있어 초기 개발 단계에 있는 것이다.

[개발사례 1]

특허기술명: Vehicle Door With Separable Door Hardware Module

(미국특허 4,785,585 개발업체: Budd Company)

(기술 요약 및 특징)

본 모듈도어는 내측 및 외측 패널의 하위부위의 조립한 것을 포함한 메인 도어는

일반적으로 조립라인과정에서 도색 하도록 하였다. 내측 패널에 부착되는 도어하드

웨어는 도색과정에서 분리하게 하고 윈도우 그래스, Lower Front, Rear Glass

Track, 레귤레이터와 같은 윈도우에 연관된 장치들은 도어하드웨어 모듈을 형성하

기 위해 플레이트에 부착하도록 한 것이 특징이다. 도색 후 모듈은 내부와 외부패

널 사이에 Upper Glass Track 과 매칭되는 윈도우 Glass Tracks를 가진 내측 패

널에 부착된다.

내측 패널 위에 플레이트 커버와 트림패드가 플레이트와 바깥으로 노출된 인테리어

내측 패널 주변을 덮는데 사용되도록 하였다.

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(기술분석 및 문제점)

이 기술은 자동차 도어는 내측패널과 외측패널 모두를 포함하는데 이 둘은 서로 가

장자리가 붙어있고 내부에 빈 공간을 형성한다. 내측패널은 윈도우 레귤레이터와

같은 하드웨어를 부착하기 위해 작은 Access Opening을 가지고 있고, 조립라인

과정에서 그 구멍을 통해서 하드웨어가 부착된다. 따라서, 이러한 경향은 작업자에

게 어려움을 주면서 올바르지 못한 설치를 야기할 수도 있다. 또한, 내측 패널의 어

떤 부분들은 외부에 노출되어 있고 따라서 도어의 나머지 부품들과 매칭하기 위해

도색 되어야만 한다. 내측 패널은 조립라인 전에 만들어지고, 조립라인 과정 중에서

마지막 조립과정에서 도어에 부착된다. 그 결과 도어의 조립된 부품은 on-line과

off-line으로 나누어져 도색 되어진다. 따라서 이런 환경에서 서로의 색깔을 완벽하

게 매치하는 것이 불가능한 것이 결점이다.

[개발사례 2]

특허 기술명: Method of Mounting An Outer Skin To An Inner Panel of Vehicle

Door(미국특허: 4,800,638 개발업체: Budd Company)

(기술요약 및 특징)

이 기술은 당사가 종전의 것보다 진일보시킨 것이다. 강제 빔과 같은 지지 는 내

부 패널의 길이 방향으로 뻗어서 내부 패널에 부착하게 하고 측 패널은 내측 패널

의 가장자리 둘레를 에워싼다. 메인 도어의 밑 부분은 텅빈 구멍을 가지고 있고 이

부분의 내측 패널은 빈 공간을 가지며, 이 공간을 통해서 접근의 가능이 이루어진

다. 힌지가 달리는 부위를 따라 내측 패널을 강화시키는 것을 특징으로 하고 메인

도어는 차체에 이런 힌지에 의해서 매달라고 나머지 차체와 함께 동시에 도색 되게

하였다. 윈도우 레귤레이터, 도어 잠금 장치 등을 포함하는 도어 하드웨어는 내측

패널에 부착되는데, 이때 이 부품을 다루는 작업자가 내측 패널의 접근 공간

(Access Opening)을 통해서 삽입하여 부착한 후, 도어가 완성되었을 시에 테스트

하게 하였다.

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(기술분석 및 문제점)

이 구조는 내측 패널의 조그마한 접근공간을 통해서 도어 하드웨어를 조립하는 것

은 작업자에게 힘든 일이며, 조립시간을 낭비하는 가능성을 지니고 있다. 이 구조는

문이 완전히 도색 되고, 도어를 조립하는 집중적인 작업모두가 끝난 후에만 윈도우

와 도어 잠금 장치의 최종테스트를 할 수가 있게 되었다. 수리하거나, 부품을 교환

할 필요가 생기면, 내부 트림 패널을 제거하고 내측 패널의 접근 구멍(access

opening)을 통해서 부품들을 다룬 후, 도어하드웨어를 다시 만들기 위한 작업과정

들이 생기는데, 이로 인한 부품들을 제거 하고 교환하는 것은 매우 어렵게 된다. 외

측 패널이 내측 패널에 영구적으로 접합되기에 또 다른 접근방법이 없다. 도어 제

작은 상 적으로 도어 자체의 무거운 중량 때문에 어려운 작업과정을 필요로 한다.

이는 내측 패널의 강도를 증가하기 위해서 중량이 무거운 금속을 사용하기 때문이

다. 따라서 도어 하드웨어를 내측 패널에 정확히 부착하기가 상당히 어렵다. 윈도우

유리를 매다는 그래스 트랙(glass track)은 그래스의 바깥쪽 위에 위치하는 반쪽

(half) 채널 부위를 가지도록 하였다. 이 구조는 그래스를 정면으로 올려놓는 것은

불가능하고, 차량 디자인에도 문제가 있다 또한 전형적인 그래스 트랙 제조는 약간

의 조정(정비)할 범위도 주지 않는 점이 결점이다.

[개발사례 3]

특허기술명: Lock And Handle Module For Vehicle Door(미국특허 4,603,894, 개

발업체: General Motors Corporation)

(기술요약 및 특징)

도어 록 어셈블리, 내부 도어 핸들, 파워 록 엑츄에이터, 다양한 벨 크랭크 레버,

그리고 그 사이에서 작동하는 커넥팅 로드들은 오프라인에서 한 모듈 안에 조립되

어지고, 도어 록과 핸들 모듈은 차량에 부칙하기 전에 시험하도록 하였다. 모듈 프

레임은 위쪽 가장자리를 따라 길이 방향으로 뻗어있는 강화 플렌지를 가진다. 몰딩

된 플라스틱 커버는 어셈블리된 모듈 위에 달라붙고, 모듈 프레임과 프레임을 강화

시키는 플렌지를 서로 겹쳐서 도어 록 로드를 에워싸서 도어 록 로드를 작동시키는

윈도우 그래스와 도어 외측 패널 사이에서 도구의 삽입에 의한 차량에 부정확한 구

멍을 내는 것을 방지 하도록 한 구조가 특징이다.

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(기술분석 및 문제점)

이 설계는 도어 내측 패널, 외측 패널과 서로 연결된 지지빔 패널로서 구성되어 있

고 이들은 도어의 개폐시 도어가 움직이게 작동 하도록 하는 힌지에 의해 차체에

매달리게 한 전형적인 일반 구조이나 도어 내측 패널은 압연된 금속판으로 도어의

전체 길이 방향으로 뻗어있고, 바깥으로 뻗어있는 전미(front)와 후미(rear)벽을 가

지고 있으며, 외측 패널을 에워싸는 플렌지를 가진 구조로서 도어 안전빔 패널은

외측 패널에 접합되어 있고 패널의 끝 부분은 용접 하게 되어져 있다. 도어 록 어

셈블리는 도어 내측 패널의 후미 부위에 매달리고 문이 닫힌 위치에서 도어를 잠금

기 위해 차체 기둥이 되는 부위에 매달린 striker를 보증하기 위해 채택된 잠금 볼

트를 가진다. 내부 핸들 어셈블리는 도어록 어셈블리로부터 떨어져서 내측 패널에

매달린다. 또한 핸들 커넥팅로드에 의해 연결된다. 게다가 내부 도어 록 핸들은 내

부 핸들 어셈블리와 연결되어 매달리거나 아니면 독립적으로 분리되어 도어 내측

패널에 매달려서 도어 록 어셈블리를 잠그거나 열게 하는 록 로드에 의해 도어 록

어셈블리에 연결된다. 도어록 어셈블리와 다양한 오퍼레이팅 엘리멘트와 off조립라

인에서의 다양한 작동 엘리멘트들 사이에서 부착위치의 변화로 생기는 압연이나 조

립의 변화를 없애기 위해 도어 록과 핸들 어셈블리의 조립을 위한 향상된 기계장치

가 제공되어져야 한다.

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[개발사례 4]

특허기술명: Energy Absorbing Modular Door(미국특허 5,048,234)

개발업체명: General Motors Corporation

(기술요약 및 특징)

도어 내측 패널과 외측 패널은 중앙에 ‘cavity’라고 정의되는 빈 공간을 형성하면서

서로 부착되어 있다. 도어 내측 패널은 그 안에 구멍을 가지고 있으며, 그 구멍을

통해서 모듈 판에 부착되는 윈도우 레귤레이터와 도어 핸들 같은 도어 부품들이 장

착된다. 에너지를 흡수하는 장치들의 부분은 도어 내측 패널에 있는 구멍을 통해

서 들어가 있는 모듈 패널에 효과적으로 부착되기 위해 모듈 패널과 도어 내측 패

널 사이에 길게 뻗어 있다. 에너지 흡수 장치들은 내측 패널과 외측 패널 사이에

있는 빈 공간 안에 모듈 패널이 도어 부품들의 에너지 흡수 동작을 가능케 하기 위

해 점유 공간의 부과를 나타낸다. 에너지 흡수 장치들은 개 압연된 스틸 strap들

로 이루어져 있는데, 이 strap들은 그 끝에 나선모양을 가진다.

(기술분석 및 문제점)

이 설계의 차량도어는 내측패널과 외측패널로서 구성되어지는데, 이 패널들 사이에

는 텅 빈 공간이 형성되며, 이공간은 윈도우 레귤레이터, 잠금 장치, 핸들 등과 같

은 부품들이 들어차 있다. 또한 이런 부품들은 모듈 패널 위에 부착된 후, 도어 내

측 패널에 볼트로 연결된다. 이런 방식으로 도어 부품들을 가지는 모듈 패널은 차

량조립 플랜트로부터 떨어진 위치에서 만들어져 현재까지의 발명은 다음과 같은 새

롭고 향상된 차량도어 설계와 연관되어 진다. 즉, 에너지 흡수 장치들의 다수는

차량도어 내측 패널 위에 있는 도어 부품 모듈 패널을 부착하는데 사용되어 지고,

이 모듈 패널은 에너지 흡수 장치에 의한 에너지 흡수를 능력을 향상시켜 충돌 안

전도어의 개념을 도입한 것이다.

[개발사례 5]

특허기술명: Automotive Door With Power Window(미국특허 5,226,259) 개발업

체명: Nissan Motors Co., Ltd.

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(기술요약 및 특징)

이 기술은 주로 조립 편의를 도모한 모듈화된 윈도우 레귤레이터를 지니고 있는 자

동차 도어를 개발한 것이다. 도어는 외측 패널 모듈, 팬 리프트 모듈, 도어 록 모

듈, 내부 구성단위로 이루도록 팬 리프트 모듈과 도어 록 모듈이 하나로 묶여진 프

레임 모듈, 그리고 내측 패널 모듈로 구성되어 있다. 내측 패널 모듈과 외측 패널

모듈은 내구 구성단위(Interior Unit)사이에 샌드위치 형태로 주변 즉 가장자리에서

서로 접합된다. 도어문 중 몇몇들은 그것들 안데 부착된 파워 윈도우의 원만한 작

동에 고장을 일으켜 왔었다. 사실 오랜 작동기간 후에 도어의 어떤 것들은 윈도우

팬의 상하움직임에 문제를 일으키곤 하는데 그것들은 도어의 피할 수 없는 변형에

의하여 발생된다. 도어의 변형은 윈도의 팬이 반쯤 정도 또는 완전히 열려 있지 않

을 때 윈도우 팬의 작동을 일으키는 경향이 있다. 그런 작동은 차가 움직일 때 잡

음을 발생시킨다. 이러한 결정을 보완하기 위해 강성을 높인 구조가 특징이다.

(기술 분석 및 문제점)

이 구조에는 파워윈도우를 장착하기에 충분한 공간을 가지고 있지 못하다는 가능성

을 지닌다. 이럴 경우, 파워 윈도우를 도어에 장착하기가 힘들다. 여기서의 발명에

의하면, 외측패널을 포함하는 외측 패널 모듈을 구성하고 있는 차량도어를 보여 주

고 있다. 다시 말하자면 도어는 샤시를 포함하는 팬 리프트 모듈, 샤시에 의해 수직

으로 움직이는 팬 리프트 모듈, 샤시에 연결된 두 개의 틈을 가진 매개체(spaced

means), 각각의 수직으로 뻗어 있는 가이드 매개체, 가이드 매개체에 의해 인도되

는 두 개의 Carrier Plate, 그리고 거기에 달려 있는 윈도우 창살, 가이드 매개체를

따라 Carrier Plate를 작동케 하는 Electric Drive Means, 도어 록을 포함하는 도어

록 모듈, Interior Unit를 구성 하도록 팬 리프트 모듈과 도어 록 모듈이 접합되어

있는 프레임 모듈, 그리고 내측 패널을 포함하는 내측패널 모듈과 이 모듈에 접합

되어 있고 Interior Unit를 가지는 외측 패널 모듈 등으로 구성되어져 있다.

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[개발사례 6]

특허개발기술명: Modular Door Structure(미국특허 4,716,682)

개발업체명: American Motors Corporation

(기술요약 및 특징)

모듈도어는 그래스패널을 받치기 위해 채택된 캐비티(Cavity)라고 정의되는 하부 도

어하우징과 상부 카세트로 구성되어 있는데, 이 상부 카세트는 트랙을 따라 그래스

패널의 위치변환의 제어를 위한 상부하우징과 레귤레이터와 연관하여 그래스 패널

을 부착하기 위한 트랙을 가지는 하우징을 포함한다. 이 카세트는 차체에서 도어가

열리는 큰 부위를 따라서 승객에게 노출되어 하부도어 하우징으로부터 하나의 단위

체로서 제거될 수 있게 되어 있다. 하부하우징은 도어가 열렸을 때 힌지에 의해 차

체에 고정도어 있고 상부 하우징 카세트를 완전히 지지한다. 그럼에도 불구하고 도

어는 도어가 열렸을 때 주변자리를 따라 뻗어있는 실에 항하여 봉해져있고, 그래

스 패널은 도어에서 완전히 뻗어 나온 부위에 놓여져 있도록 한 구조가 특징이다

(기술의 분석 및 문제점)

이 기술의 자동차 도어는 구조물의 하부하우징 부위가 윈도우 레귤레이터와 같은

장치들을 가지고 있으며, 거기에 윈도우 패널이 놓여지며, 윈도우 패널이 덮는 도어

위 부분의 올려 나온 부분과 윈도우 패널이 들어가는 하부하우징의 빼낼 수 있는

부위 사이에 또한 윈도우 패널이 놓이게 된다. 하부하우징 구조물은 또한 잠금 장

치와 도어가 열렸을 때 차체에 고정되게 하는 힌지 같은 장치처럼 도어 잠금 엑츄

에이터 장치들을 포함한다. 그런 하나의 단위체로 이루어진 구조물은 상당량의 무

게를 가지고 있다. 따라서 윈도우 그래스가 제거된다고 할지라도 도어 개폐시에 발

생하는 도어를 지지하는 힌지 구조물에는 상당량의 응력과 무게가 주어진다. 게다

가 도어의 중량은 윈도우 패널이나 작동 메커니즘들을 제거한다고 쉽게 줄어 들지

않는다. 또한 각각의 상부 및 하부 부위들로부터 자동차 도어를 제작하는 것으로

알려져 있다. 특별히 초기의 자동차 모델은 차체 아래 옆의 개방된 부위를 덮으면

서 차체의 힌지에 의해 고정 되는 도어 패널을 포함한다. 개방된 부위의 위쪽은 각

각의 패널에 의해 덮어지거나 차체에 고정된 윈도우 하우징에 의해 덮어진다. 게다

가 하부의 도어 구조물에 상부 패널이나 하우징을 연결하여 고정 하지만 그런 구조

물들은 종종 상부패널의 제한된 변위 설정만을 허락하거나, 사용되지 않을 때는 노

출되거나 보호되지 않는 지역에 놓이게 된다.

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[개발사례 7]

특허개발기술명: Automobile Door Modular Assembly(미국특허 :5,095,659) 개발

업체명: Magna International Company

(기술 요약 및 특징)

이 구조의 차량 도어는 도어 셀, 모듈, 그리고 도어모듈에 부착 되는 도어 하드웨어

들로 구성된다. 도어셀은 외측벨트 강화재(보강재)와 외측 패널 그리고 힌지와 잠금

장치를 가지는 내측패널로 구성된다. 모듈은 2개의 금속판을 가지는 중심부분을 이

루는데 여기에 하드웨어 요소들을 지니게 된다. 하드웨어 요소들은 모듈에 부착되

는데, 이 하드웨어는 외부 도어 해체 장치(Release)와 내부 도어 해체장치, 잠금 장

치, 윈도우 레귤레이터, 그리고 트림패널로 구성된다. 따라서 모듈은 한 단계 앞서

조립되고, 주요 조립품을 도어에 완전히 조립하기 전에 미리 테스트 할 수 있게 한

것이 특징이다

(기술분석 및 문제점)

이 기술은 승용차에서 트럭에 이르기까지, 다시 말해 플러쉬마운트 방식의 윈도우

글래스와 최근에 유행하는 도어 타입까지도 허락하는 자동차 도어에 한 디자인을

개발하고자 시도된 것이나 또한 여기서의 발명의 목적은 품질 절충 없이 조립 가격

을 줄일 수 있는 도어를 디자인하는 것이며, 다른 보편적인 디자인된 것들과 비슷

하게 기능적인 그리고 구조적인 수행능력을 하는 도어 하드웨어 모듈을 만드는 것

이다. 그 외에 윈도우 실, 글래스, 그리고 하드웨어의 자동차 공장의 생산라인에서

하드웨어 구성요소들을 조립하기 쉽게 하기 위해서는 도어 내측 패널을 통한 도어

내부에 접근하도록 하는 것이다. 그러나 제안된 하드웨어 모듈은 도어의 하드웨어

요소들과 내측 벨트 강화재 부위를 포함하게 하였고 와이어 하니스(Wire Harness)

는 하드웨어 모듈 바깥으로 뻗어나오며, 내측 패널 둘레의 슬롯을 통하여 도어 외

부로 나와서 차체의 소켓 안으로 밀어 넣어져 조립 전의 품질보증 및 조립 후의 기

능검사 보증에 문제점을 야기할 수 있고 트림 패널은 하드웨어 모듈과 웨더 실드

위에 고정되어져 디자인의 유연성이 떨어진다.

- 74 -

(Fig. 4-1) Example of GM Modular Door System

- 75 -

Fig. 4-2 Modular Door의 기술개발사례 (1)

(Budd Company)

- 76 -

Fig. 4-3 Modular Door의 기술개발사례 (2)

(Budd Company)

- 77 -

Fig. 4-4 Modular Door의 기술개발사례 (3)

(General Motors Corporation)

- 78 -

Fig. 4-5 Modular Door의 기술개발사례 (4)

(General Motors Corporation)

- 79 -

Fig. 4-6 Modular Door의 기술개발사례 (5)

(Nissan Motors Co., Ltd.)

- 80 -

Fig. 4-7 Modular Door의 기술개발사례 (6)

(American Motors Corporation)

- 81 -

Fig. 4-8 Modular Door의 기술개발사례 (7)

(Magna International Company)

- 82 -

제5장 모듈화 도어 시스템의 기본설계

5.1 모듈화 도어의 개요

자동차를 구성하고 있는 부품들 중에서 도어는 완성된 자동차를 만드는데 있어서

많은 부분을 차지하며 다른 부품들보다 훨씬 필수적이고 중요한 부품중의 하나이

다. 또한 도어는 승객의 편의와 안전에 있어서 많은 직접적, 간접적인 중요한 영향

을 미친다. 예를 들어 자동차 설계시 외부와의 소음이나 진동 및 외기와의 차단 등

은 승객의 승차감 향상을 위해서 매우 중요한 설계요소로써 도어는 이런 설계 요소

에 있어서 매우 민감하면서도 중요한 인자들을 지니고 있다. 또한 자동차가 외부로

부터 충돌시 도어는 직접적인 충돌 부위에 한 많은 부분을 차지하고 있으므로 충

격으로부터 승객을 보호하기 위한 많은 여러 가지 장치를 고려해야 한다. 특히 외

부로부터의 충돌시의 충격을 차체 전 부위로 분산시키기 위해 도어 패널 안에 충격

지지 (Impact Bar)를 설치하기도 하고, 또한 승객에 미치는 충격을 흡수하기 위해

도어에 에어백을 부착하는 신기술도 도입 되고 있는 실정이다.

이렇게 도어는 기능상 많은 고려해야할 사항들로 이루어져 있으므로 이를 제작하는

데 있어서 많은 구성요소들이 필요하다. 또한 도어에는 기능상에 있어서 많은 작동

부품들이 필요하게 된다. 예를 들어 도어에 부착되는 그래스와 이를 작동시키는 윈

도우 레귤레이터, 도어를 안과 밖에서 열고 닫는데 필요한 내부 및 외부 핸들, 도어

를 잠그는데 필요한 도어 장금 장치, 스피커, 도어가 열렸을 때 이를 표시하는 램프

및 그래스를 움직이는 돔 스위치, 그리고 스피커와 도어에 부착된 램프 및 각종 도

어 장치를 전자적으로 제어하는데 필요한 전선 다발인 와이어 하니스 등의 많은 부

품들이 존재 하게 된다. 그리고 이렇게 많은 부품들은 도어 내부 패널 위에 하나

씩 조립되어 지는데, 문제는 도어 내부 패널이 일반적으로 도어 외부 패널에 용접

되어 접합되어 있다는 것이다. 따라서 내부 패널 안쪽 부위인 밀폐된 공간에 도어

부품들을 붙이기 위해서 도어 내부 패널에 구멍을 뚫고 이 구멍을 통해서 도어 부

품을 집어넣고 볼트와 너트로 조립하므로 작업과정이 매우 까다롭고 불편하게 된

다.

- 83 -

이에 따라 도어를 제작하는데 있어서 당연히 조립 과정이 다른 부품들의 조립공정

과 비교하여 까다롭고 조립시간도 많이 걸리는 편이므로 조립라인 작업자는 많은

불편함을 느끼게 된다. 따라서 위에서 말한 자동차 도어의 취약점을 보완하기 위한

하나의 방법으로 도어시스템을 모듈화로 설계하는 방식의 개발이 필요하게 되어 점

차적으로 이에 한 개발 적용이 진행되고 있다.

자동차 도어의 모듈화 기술이란 한마디로 요약하면 자동차 도어에 필수적으로 부착

되어야하는 필수 구성 부품인 윈도우 레귤레이터(Window Regulator), 그래스

(Glass), 도어 잠금 및 해제 장치(Door Lock & Unlock), 각종 엑츄에이터

(Actuator), 내부 및 외부 핸들(Inner & Outer Handle), 커넥터 로드(Connect

Rod), 램프류, 스피커 등의 각종 많은 구성요소들을 하나의 캐리어 플레이트

(Carrier Plate) 위에 미리 장착하여 하나의 모듈화로 만드는 것을 말한다.

자동차의 도어 설계상 기술적으로는 보통 이렇게 모듈화한 부품들을 모은 것을 하

드웨어 모듈(Hardware Module)이라고도 부른다. 이 하드웨어 모듈은 앞서의 제4장

에서 기술조사 분석에서 설명한 것과 같이 여러 부품들을 단일 판재에 스템핑

(Stamping) 가공한 소재에다 서브 어셈블리(Sub-Assembly)하여 완성차 조립 공정

에 바로 넘기게 되고, 여기서 이 모듈을 도어 내부 패널 상에 불과 3개 내지 6개의

볼트 체결에 의해서 조립하여 도어를 최종 완성시키도록 하는 혁신적인 기술로서

제조공정의 단순화, 제조원가 및 물류의 저감, 부품 품질의 개선 및 신뢰성 개선 등

을 기할수 있는 획기적인 기술로서 도어 록 시스템의 포함 설계 여부에 따라 세미

모듈 도어 또는 풀 모듈도어로서 다시 구분된다.

- 84 -

5.2 모듈화 도어의 기본 설계 및 구성요소

모듈화 도어는 일반적으로 크게 4개의 어셈블리로 나누어져 있고 이들이 각각 접합

및 조립되어 최종 완성된 도어가 되는 것이다.

여기서 먼저 모듈도어를 구성하는 4개의 큰 서브 어셈블리에 해서 구체적으로 설

명하기로 한다. 본 연구의 제2차년도에서 기본 설계를 시도한 풀 모듈도어의 개념

도를 지금 (그림 5-1)에 나타내도록 하였다. 이 그림에 나타낸 것을 보면 풀 모듈

도어는 도어 록 시스템을 포함한 것으로서 도어 모듈이 외부 패널과 인테리어 패널

트림의 중간 부에 위치하도록 한 것이 본 설계의 구조가 특징이다. 본 연구에서는

모듈도어의 개념설계를 기존의 도어 설계에 가장 유연성 있게 응하도록 하기 위

해 캐리어 패널(하드웨어 모듈이라고도 한다)에 구성부품을 장착하여 간단히 도어

의 외부 패널에 장착하도록 하게 한 것이다. 다음은 본 연구의 제2차년도에서 설계

개발 시도한 모듈도어의 구성요소에 해 기술적인 점을 설명하기로 한 것이다.

5.2.1 외부 패널(Outer Panel)

외부 패널은 (그림 5-1)의 자동차의 겉면인 외측을 이루는 도어의 외측 부분을 말

한다. 이것은 자동차 도어의 바깥 외관을 구성하는 부분으로서, 이 부의 구성 재료

는 차체 구조용 강판으로 하였다.

이 부는 차체의 디자인에 따라 그 형상이 많아 변화되고 이에 따라 면 강성이 크게

변화되기도 한다. 또한, 최근에는 차체의 경량화를 위해 박판화를 행하기도 하고 충

격에 비하여 고 장력 강판을 사용하여 제작하기도 한다. 이 외부 패널은 통상 도

어 내부 패널에 접합되어 도어 프레임을 이룬다. 보통 이 두 패널은 서로 가장자리

를 따라 스폿 용접되어 부착되어지게 하였다.

- 85 -

5.2.2 내부 패널 (Inner Panel, Interior Trim Pad)

위에서 말한 외부 패널은 외측 부이나 내부 패널은 외부 패널에 부착되어서 내부

장식의 일부로서 도어 전체 프레임을 이루게되는 구성부이다. 이것은 (그림 5-1)에

서 보여주는 인테리어 트림 패드가 바로 이것으로서 도어의 최 내측부를 이루고 있

다. 이것은 또한 내부 패널 즉 인너 패널이라고도 한다. 내부 패널은 외부 패널과

달리 내장의 기능상 플라스틱 소재의 패드가 일반적으로 사용된다. 그리고 이 내부

패널은 가운데가 뚫린 형태를 가지고 있는데. 이는 이곳에 하드웨어 모듈을 부착하

기 위한 것이다. 보통 이 내부 패널 위에 하드웨어 모듈을 부착하여 조립하게 된다.

내부 트림 패널은 일반적으로 하드웨어 부품들을 보호하고 덮기 위해서 사용되어지

므로 일반적으로 내부 패널 위에 내장 인테리어 부품으로서 설치되어 진다. 따라서

운전자는 차체 안에서 내장제로 덮어진 트림 패널과 접촉하게 된다.

5.2.3 하드웨어 모듈(Hardware Module)

이 부분은 모듈도어를 이루기 위한 핵심부분으로서 얇은 강판으로 만들어진 하나의

캐리어 플레이트 상에 여러 가지 도어 구성 부품들을 부착 및 조립하여 하나의 하

드웨어 모듈을 완성시키는 구조로서 설계하였다. 이 하드웨어 모듈은 (그림 5-1)의

중간부가 된다. 이 하드웨어 플레이트에는 여러 가지 윈도우 레귤레이터 등의 도어

부품들을 부착하기 위해 많은 구멍들이 가공되어 있고, 강판의 형상도 도어 부품들

의 원활한 작동을 위해 맞추어져 설계된다. 일반적으로 플레이트 위에는 다음과 같

은 구성 부품들이 부착된다. 본 연구에서 기본설계에 구성되는 모듈도어의 구성부

품은 다음과 같고 이의 구성도를 지금 (그림 5-2) 및 그림(5-3)에 나타내도록 하였

다.

1. 윈도우 레귤레이터(Window Regulator)

윈도우 그래스를 작동시키는 장치

2. 그래스 트랙(Glass Track)

윈도우 그래스의 상하 움직임을 지지 및 안내하는 가이드 트랙

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3. 윈도우 그래스(Window Glass)

4. 도어 내부 핸들(Inner Handle)

도어를 내부에서 열게 하는 장치

5. 도어 잠금 장치

6. 스피커

7. 와이어 하니스(Wire Harness)

도어의 각종 부품들을 작동시키고 제어하는데 필요한 전기기기배선들의 묶음 부

8. 기타 보조기기 부품

모듈화를 위한 도어의 구성은 위에서 열거한 여러 가지의 구성 부품들이 플레이트

판 위에 부착되어 조립되므로 플레이트 형상 설계는 매우 복잡하고 어렵기 때문에

합리적인 구조 설계 및 기능배치가 매우 중요하다. 또한 도어가 외부에서 충격을

받을 시 그 충격을 분산하여 승객을 충격으로부터 보호하기 위해서도 도어에서 특

히 플레이트의 설계는 매우 중요하다. 본 연구의 제2차년도에서는 주로 합리적인

구조적인 설계, 장착할 구성부품들의 상호 작용 연계 및 간섭 부작용 배제, 적절한

내구강도의 유지, 외측 도어와 내측 패널의 장착성 등을 종합적으로 고려하여 설계

하도록 하였다.

5.3 모듈화 도어의 특장점 및 특성

본 연구에서 개발 추진하는 모듈화 도어는 앞에서 말한 바와 같이 하나의 플레이트

위에 여러 가지 도어 하드웨어 부품을 부착하여 도어 부품을 통합하는 방식이다.

여기서는 도어를 모듈화 함으로써 나타나는 특장점과 특징을 요약하여 설명하면 다

음과 같다.

1. 완성된 모듈 도어는 기존 완성차 조립공장 라인에서는 라인의 길이가 단축되는

데 일반적으로 도어 공정의 수를 6개에서 1개 내지 2개로 단축하여 도어의 조립

시간을 종래에 기준 하여 60% 이상 단축하므로 말미암아 인력 절감의 효과를 가져

오게 된다.

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2. 도어 중량의 감소와 하나의 플레이트 패널에 도어 부품을 부착 하여 모듈화를

하므로 도어의 진동을 감소시키는 효과도 가져온다.

3. 수요자의 수요 패턴에 따른 다양한 도어의 모듈화 제작이 가능 하게 되고, 도어

의 모듈 상태로의 제작에 따른 품질 및 신뢰성이 개선된다.

4. 차량 부품을 조립하는데 필요한 볼트나 너트 등의 부품수의 감소로 인한 물류비

가 절감 개선되고 이에 따라 도어 공정의 로봇화와 경량 단순화도 이루어지게 된

다.

5. 차량 도어의 부품 공용화 및 자동차 제조 원가와 부품원가 저감의 효과를 가져

오고, 차후의 개발시간의 단축을 이룰 수 있는 파급적인 효과를 가져오게 된다.

6. 도어를 구성하는 부품들에 한 최종 테스트가 오프라인 상에서 이루어지므로

각 부품들에 한 성능 테스트가 정확해지고, 불량인 부품이나 부품의 작동 고장시,

부품의 수리나 교환이 수월하게 된다.

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(Fig. 5-1) Exploded View of Modular Door System

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(Fig. 5-2) Components of Module Door System (A)

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(Fig. 5-3) Components of Module Door System (B)

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제6장 모듈화 도어 시스템의 CAE 해석

본 연구의 제2차년도에서는 모듈도어 시스템의 신뢰 내구성의 시뮬레이션 평가 및

분석과 설계기법의 CAE화 도입을 위하여 모듈 도어의 기본을 이루는 캐리어 플레

이트에 하여 정적 강도 및 동적강도에 한 유한 요소해석을 수행하여 분석하도

록 하였다.

유한 요소 해석은 ANSYS의 상업용 전용 팩캐이지를 이용하여 도어가 실제 자동차

에 장착되는 설계 사용조건을 초기 입력 조건으로 하여 이를 수행하고 분석하였다.

이 작업은 먼저 해석을 위한 유한요소 모델을 개발한 후 정적인 강성 해석을 행하

고 동시에 동적 해석은 가장 문제가 되는 차체의 공진점 근처에서의 가진점을 중심

으로 수행하였다.

6.1 모듈도어 캐리어 플레이트의 유한 요소 해석 모델 개발

모듈도어의 서브 어셈블리를 이루기 위해서는 모듈도어를 구성하는 윈도우 레귤레

이터 등의 부품들이 모듈도어의 모체가 되는 캐리어 플레이트에 장착되고 캐리어

플레이트는 그 부품들의 모든 하중을 지지하여야한다. 그러므로 모듈도어의 신뢰

강도를 분석하기 위하여서는 먼저 캐리어플레이트의 적정한 강성 설계를 위한 케리

어 플레이트의 유한요소 CAE해석이 필요하다.

이 목적으로 먼저 캐리어 플레이트의 유한요소해석을 적용하기 위하여 우선 캐리어

플레이트의 솔리드 모델을 구성하고 이를 바탕으로 한 유한요소모델을 구성하였다.

본 연구에서 수행한 모듈 도어 캐리어 플레이트의 유한요소 강도 해석을 위한 솔리

드 모델은 (그림 6-1)에서 나타내도록 하였다. 이 해석의 모델링에서는 모듈도어의

서브 어셈블리를 이루는 부품들이 장착되는 위치와 캐리어 플레이트가 도어에 장착

되는 부분에 경계조건들을 설정 적용하고 정적 해석과 동적 해석을 수행하여 캐리

어 플레이트 설계의 적정성을 확인 하도록 하였다.

- 92 -

캐리어 플레이트의 유한요소 강도 해석은 실제 사용되는 설계상의 편의와 해석의

용이함을 위해 캐리어 플레이트의 형상을 2차원 평판형으로 가정하여 수행하도록

하였다. 캐리어 플레이트의 유한요소 강도 해석은 설계 구조 특성상 3차원적인 곡

면형상을 가지고 형상의 굴곡부가 존재하기 때문에 솔리드 모델로서 형판 구조물

의 강도 해석에 주로 사용되는 8 노드(Node)의 Shell 요소를 사용하여 캐리어 플레

이트의 유한요소모델을 구성하였다. (그림 6-2)는 본 연구에서 수행 개발한 캐리어

플레이트의 유한요소 모델을 나타내고 있다.

캐리어 플레이트의 유한요소해석을 수행하기 위해서는 캐리어 플레이트가 도어 본

체인 외부 패널에 장착되는 장착 위치들과 모듈 도어의 서브 어셈블리를 이루는 부

품들이 캐리어 플레이트에 장착 되는 위치들에 경계조건(Boundary Condition)을

적용해야 한다. 이 해석 경계조건에서 먼저 도어 외측 패널에 장착되는 부분들은

모듈 도어 본체에 볼트로 체결되므로 모든 변위가 고정되는 것으로 설정 하도록 하

였다. 또한 캐리어 플레이트 상 서브 어셈블리를 이루는 부품들 중 비교적 중량이

작은 와이어 하니스와 핸들부분은 무시한 윈도우 레귤레이터, 스피커와 크로스 바,

도어래치 등의 중량 하중만을 고려 하중조건으로 적용하여 해석하도록 하였다.

6.2 모듈도어 캐리어 플레이트의 정적 응력 해석

(그림 6-3)의 (a)는 위에서 설정한 경계조건에서 캐리어 플레이트의 유한요소기법

의 정적 응력 해석 수행 후의 캐리어플레이트의 변형을 도시한 것이다. 이 그림의

해석 결과를 살펴보면 예측한 로 비교적 중량 하중이 큰 윈도우 레귤레이터 부분

에서 최 변형이 발생하는 것을 알 수 있다. 그러나 해석 결과 그 변형의 크기가

μm의 단위를 가지므로 실제의 캐리어플레이트 강도 상에 지극히 미미한 영향을 끼

치고 있음을 알 수 있다.

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(그림 6-3)의 (b)는 캐리어 플레이트의 유한요소 강도 해석 중 정적 응력 해석 수

행후의 캐리어 플레이트가 가지는 응력 분포를 도시한 것이다. 이 결과를 살펴보면

앞에서와 마찬가지로 예상한 것과 같이 비교적 적용 하중이 큰 Window Regulator

가 장착된 부분에서 가장 큰 응력이 발생하는 것으로 판명되었고 그 크기가 0.08

kgf/㎟의 정도로서 나타났다. 그러나 이때 최 발생 응력이 캐리어 플레이트의 소

재의 허용 응력 30 kgf/㎟ 의 0.3% 즉 375분의 1의 정도 내에 있으므로 캐리어 플

레이트의 강도에 큰 영향을 끼치지 못함을 알 수 있다. 따라서 이 해석 결과로 판

정 할 때 모듈화를 위하여 윈도우 레귤레이터 등의 부품을 캐리어 플레이트 상에

서브 어셈블리로 구성하여 장착 하드라도 구조적으로 취약한 부분은 없다는 것을

알 수 있다.

6.3 모듈도어 캐리어 플레이트의 동적 응력 해석

모듈도어는 실차 주행 상에 정적인 하중에 부가하여 반복된 동적인 하중을 받게된

다. 이 모듈화 도어가 신뢰성을 확보하기 위해서는 정적인 것외에 주행중의 차량의

진동에 의한 동적하중에 한 해석 분석이 필요하다. 본 연구에서는 개발한 모듈도

어가 차량 실차 장착 상태서 발생되는 외적 가진에 한 동적 응력을 해석 시뮬레

이션 진동응답해석을 수행하였다. 이 해석에서는 모듈도어에 가해지는 가진 진동을

엔진의 공회전 운전 상태와 주행상태의 두 가지 경우에 해 수행하였다.

(그림 6-4)의 (a)는 엔진 아이들링 가진 진동 상태에서 캐리어 플레이트가 가지는

동적 변형해석에서 얻어진 결과를 도시한 것이다. 이 해석 결과를 살펴보면 엔진

아이들링 가진 진동시 캐리어 플레이트는 역시 가장 하중이 큰 윈도우 레귤레이터

장착 부분에서 최 변형이 발생하였다. 그러나 이 해석 결과 변형의 상태는 앞서

의 정적상태의 결과와 마찬가지로 그 변형 크기가 매우 지극히 미미하여 캐리어 플

레이트 강도 상에는 거의 영향을 미치지는 못하는 것으로 판명되었다.

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(그림 6-4)의 (b)는 모듈 도어의 캐리어 플레이트가 엔진 공회전 아이들링시의 가

진 진동시 가지는 응력 분포 해석 결과를 나타내고 있다. 이 해석 결과를 분석해보

면 모듈 도어의 캐리어 플레이트가 가진 진동이 인가됨에 따라 주로 응력이 캐리어

플레이트의 고정부분과 도어래치 장착부분, 윈도우 레귤레이터 장착부분에 발생하

여 분포되는 것을 볼 수 있다.

이 해석 결과에 의하면 캐리어 플레이트의 동적 가진 해석상 아이들링 가진시에서

도 정적인 해석결과와 마찬가지로 최 응력이 하중 부하가 가장 큰 윈도우 레귤레

이터의 장착부에서 0.15 kgf/㎟의 최 응력이 발생하였다. 그러나 이 발생 응력의

크기가 캐리어 플레이트의 최소 허용 응력인 30 kgf/㎟의 0.5%정도에 불과하여 그

영향이 미미하므로 캐리어 플레이트가 아이들링 가진시의 진동에서도 충분한 강도

를 나타냄을 알 수 있다.

(그림 6-5)의 (a)는 주행시 엔진 회전수가 3000 rpm인 상태에서 모듈 도어의 캐리

어 플레이트가 가지는 유한 요소 변형해석 결과를 을 도시한 것이다. 이 경우도 앞

서의 아이들링 상태의 해석결과와 같이 윈도우 트랙을 지지하는 캐리어 플레이트의

우측 하단 부분에서 최 변형이 발생하나 변형의 최 크기가 μm의 단위로 캐리어

플레이트에 미치는 영향이 매우 미미한 값에 불과하다. (그림 6-5)의 (b)는 캐리어

플레이트의 응력 분포을 보여준다. 이 결과에서 최 응력은 플레이트가 모듈 도어

본체에 장착되는 부분발생하였고 크기가 0.20 kgf/㎟ 로서 캐리어 플레이트의 최소

허용 응력인 30 kgf/㎟의 0.7%정도에 불과하여 캐리어 플레이트의 구조가

3000rpm 주행 진동에서도 그 강도가 매우 충분함을 알 수 있다.

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(Fig. 6-1) Solid model of Carrier Plate

(Fig. 6-2) FEM model of Carrier Plate

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(a) Deformation Distribution

(b) Stress Distribution

(Fig. 6-3) FEM Analysis of Carrier Plate Under Static Load

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(a) Deformation Distribution

(b) Stress Distribution

(Fig. 6-4) Dynamic Analysis of Carrier Plate in Idling Load

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(a) Deformation Distribution

(b) Stress Distribution

(Fig. 6-5) Analysis Result of Carrier Plate in Dynamic(3000rpm)

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제7장 제2차년도 연구개발 시작품 설계 및 제작

7.1 FMD의 개발목표 사양 설정

본 연구에서는 제2차년도의 연구사업에서 추진한 FMD 연구 시작품의 개발 목표

사양의 설정을 당초 사업계획에서 설정한 연구 개발 목표에 지향하여 동등이상의

것으로 설계 개발하는데 목표를 두도록 하였다. 연구용 시작 개발 품의 효율적이고

체계적인 완성을 위해서는 일반적으로 명확한 개발사양의 선정과 향후에 개발 제

품의 양산 실용화를 위한 경제적이며 상품성과 실차 적용 및 양산 규격 상품화를

위한 품질 인증의 비를 위한 생산 제조 기법의 선정 채택과 재료 및 치공구 설정

등의 상세하고 일관된 기술 검토 및 목표 설정이 중요하다.

이러한 목표의 완성을 위해서 제품의 개발목표 사양과 특성을 중점적이고 종합적으

로 검토한 후 개발의 목표로 설정하고 여기에서 도출된 최적 설계사양에서 시작품

제작 설계를 추진하여 Proto의 제작을 위한 제반의 준비를 추진하였다. 이러한 과

정에서 도출된 시작품의 설계는 다시 시작품의 제작 및 가공을 위한 상세 설계와

부품의 설계과정을 거치면서 상호 결합 치수와 가공방법 및 공정의 중간검사 및 조

립성 등의 사전 상호 연계성 검토를 거쳐서 조립도 및 부품도의 도면 작성이 완성

되었다.

이렇게 하여 제 2차년도에서 정한 FMD의 개발목표 사양의 설정을 열거하면 다음

과 같이 요약 정리 될 수 있다.

- FULL MODULAR DOOR(FMD) SYSTEM 시작 설계

순서 정리 및 개발 흐름의 구상 및 작성

- 1차 FMD용 모듈화 기본 레이아웃 설계

- 1차 FMD용 시작 CARRIER의 부품 설계 제작

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- 1차 FMD용 시작 Window Regulator 설계 제작

- 1차 FMD용 시작 Door Latch 설계 제작

- 1차 시작 FMD HARDWARE MODULE ASS’Y 설계 제작

본 연구의 2차년도에 개발한 모듈 도어인 FMD(Full Modular Door)의 모듈 상 범

위는 다음과 같다. 먼저 (그림 7-3)에 있는 것처럼 도어의 구성부품인 스피커, 스

크류 그로밋 I, 스크류, 윈도우 하니스, 윈도우 레귤레이터, 스크류 볼트 I, 스크류

볼트 II, 암 레스트, 암 레스트 스크류, 내부 핸들 브래킷, 스크류 볼트 III, 이너 로

드, 도어 잠금 장치, 스크류 그로밋 II를 하나의 캐리어 플레이트 판에 부착하여 모

듈화 하였다.

이렇게 하여 종래의 도어 내부 부위의 조립공정은 주로 도어 서브 라인이 구축되어

진 라인 구성에서의 조립 방법을 추구하였으나 현재의 요구되는 조립 방법은 라인

구성을 콤팩트하게 단순화하여 서브 라인을 없게 하여 작업 공수의 절감은 물론 라

인 직진률을 높여 제조 라인 불량률 절감 및 투여 공수 감소에 따른 생산량 증가,

비용 절감에 목적을 두고 도어의 모듈화를 추진하게 되었다. 모듈의 방안으로는 캐

리어 플레이트 부에 도어 서브 라인에서 구성되는 파트 부품을 어셈블리하여 이 유

니트를 자동차 제조 메이커에 납입한 후 이 모듈화 된 캐리어 플레이트를 간단히

몇 개의 볼트로서 고정하는 방법을 채택하였다.

이에 따라 내부 부위에 구성되는 하드웨어 부분의 품목은 1차 년도에서는 9종의 도

어 구성 부품을 1 PCS화로(SMD) 모듈화 시켰고, 이를 바탕으로 하여 본 2차년도

연구에서는 도어 잠금 장치 및 내부 핸들까지도 모듈화 하여 총 14종(SMD + 5종)

의 구성 부품을 FMD 모듈화 범위로 선정, 개발하였다. 이로 인해서 자동차 제조

메이커는 별도의 도어 서브 라인을 구성치 않고 메인 라인으로 조립 가능토록 하였

다.

- 101 -

7.2 FMD 시작품 설계 주안점 및 기준성능

본 연구의 2차년도에서 시도한 FMD의 시작품 설계후의 제작 가공에는 다음과 같

은 주안점과 고려점을 고려하여 프로토 모듈도 어를 제작하였다. 이 주안점은 모듈

도어의 조립성, 기능성, 구조적 합리성 및 생산성과 설계의 유연성에서 뿐만 아니라

고도의 신뢰 내구성에서도 매우 중요하다.

1) 도어 내부 패널 부(Door Inner Panel): 이 부분의 설계 제작에서는 도어의 경량

화에 따른 강성 문제를 고려한 충분한 내구도를 고려한 강성 설계가 이루어 졌다.

이의 확인은 진동 내구 신뢰성 시험에서 검증하여 설계의 타당성을 이루도록 하였

다.

2) 캐리어 플레이트(Carrier Plate): 이 부분의 설계에서는 먼저 작업자의 작업능률

관계를 고려하여 경량화를 하였고, 작업자의 능률고려 편의성 및 안전성 고려를 위

해 조립성을 손쉽게 하였다. 또한 취부강성 관계를 고려하여 강성을 높이도록 설계

하였고, 이음새 부위에서의 설계에도 많은 주의를 했다.

3) 윈도우 레귤레이터(Window Regulator): 이 부분에서는 기능 성 및 동작성이 매

우 중요하다. 이 관점에서 내구강성, 작동성(타 부품과의 간섭고려), 애프터 서비스

성을 고려하여 설계하였다.

4) 윈도우 하니스(Window Harness): 이 부분에서는 무엇보다 작업성, 단순화, 및

작업 안정성과 Layout 구성에서 작업성이 중요 하다.

5) 스피커 부분: 장착 조립성 및 진동 소음 방지성을 주요한 설계 착안점으로 고려

하였다.

6) 도어 록 (Door Lock) : 이 부분은 도어의 내부 패널에 조립 되어 핸들과 키 실

린더가 연결되어 작동하므로 조립성을 고려하였으며, 도난방지에 상당한 효과가 있

는 Super Lock 기능을 추가하였다.

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7) 이너 핸들 (Inner Handle) : 이 부분에서는 무엇보다 내부패널 구성에서의 조립

성과 작동시의 조작력을 고려하여 설계하였다.

위에서 열거한 설계 착안점을 기본으로 하여 모듈도어가 구성하는 구성품을 장착한

상태에서 모듈도어가 가져야 하는 성능 제원을 다음과 같이 설정하여 신뢰 내구도

를 검증하도록 하였다.

1) FMD의 개폐내구성 및 내충격성: FMD는 개폐내구성의 시험 조건에서 100,000

회 이상의 개폐 내구성이 있을 것

2) FMD의 내 진동특성: 개발하는 모듈도어는 진동수 : 0~50 HZ, 시간: 0.5 Hr, 진

폭 : 2mm, 10G의 진동특성에서 이상이 없을 것.

3) FMD의 내열성 및 내한성: 개발 FMD의 내열성 및 내한성 시험 조건 (내열성 :

80℃에서 400시간, 내한성 : -30℃에서 100시간)에서 시험 후 내구성에 이상이 없

을 것

4) FMD의 윈도우 레귤레이터의 작동성: 위의 제 시험을 필한 후에도 각 작동부위

는 이상 진동음이 없고 원활하게 작동할 것이며 모터 단자 전압 12V, 온도는 20℃

에서 2.8~4.4 초 일 것.

5) FMD내의 윈도우 레귤레이터의 내구성: 개발 모듈도어는 상온에서 2만회 승강

내구에 견딜 것. 고온작동에서는 80℃ 분위기 중에서 모터 단자전압 13.5V에서

400Hr 작동에 견딜 것. 저온 작동 내구 : -30℃ 분위기에서 모터 단자전압 12V에

서 l00Hr 작동에 이상이 없을 것.

- 103 -

7.3 FMD 시작품의 제작

본 연구의 제2차년도에서 설계 시도한 모듈도어의 프로토의 제작에서는 다음과 같

은 주요 착안점들을 고려하여 시작품을 제작 하였다.

1) 캐리어 플레이트 부(Carrier Plate)

프레스 스템핑(Stamping)시 다음과 같은 항목을 체크하였다.

- 도어 패널과 조립되는 기준 위치 부 치수 준수

- 도어 내에 조립되는 부품들의 조립 위치 체크

- REG GUIDE NO.2 측의 Bend형상과 내폭 치수 체크

- 각 좌면 Bend부의 반경 R 처리 및 터짐 관계 체크

- Door Trim과의 매칭 부분 체크

2) 윈도우 레귤레이터 어셈블리부(Window Regulator Ass'y)

a. 프레스 스템핑(stamping) 시 다음과 같은 항목을 체크하였다.

- 상부 및 하부 B/K의 치수 준수

- 가이드 레일(Guide Rail)부 형상 및 Hole 간 치수 준수

b. 조립시 다음과 같은 항목을 체크하였다.

- Driven Gear와 메인 암의 용접 상태 체크

- 메인 암과 서브 암의 리벳 상태 체크

- 롤러의 외폭 및 가이드의 내폭 매치상태 체크

- 레귤레이터 모터의 작동 성능 및 조립 위치 체크

3) 윈도우 하니스 부(Window Harness)

조립시 다음과 같은 항목을 체크하였다.

- 케이블 길이 체크

- 하우징 외부 포인트 체크

- 각부의 오조립 체크

4) 도어 록 (Door Lock)

조립시 다음과 같은 항목을 체크하였다.

- Inner Panel 조립되는 베이스 면의 위치 체크

- Outer Handle에 조립되는 위치체크

- Key Cylinder에 조립되는 Rod의 위치체크

- Actuator 및 Switch의 작동성 체크

- 104 -

연구의 제2차년도에서는 1차년도에서 수행한 SMD모듈도어를 제작하기위한 시작공

정을 토 로 하여 FMD 모듈도어의 시작품의 제작을 위한 시작 공정을 개발하도록

하였다. 이 시작공정은 먼저 시작 운영을 통하여 적정성을 평가한 후 다시 이를 보

완 수정하여 최적 공정을 도출하도록 하였다

이 공정은 주로 캐리어 플레이트 어셈블리의 제조공정을 위주로 설계 구성하도록

하였다. 본 제2차년도에서 개발 완성한 FMD모듈러 도어의 시작표준공정을 [표

7-1]에 나타내었다.

본 제2차년도 연구사업연도에서는 이 공정을 통하여 FMD 시작 모듈도어를 제작하

였고 이 2차년도에서 제작한 프로토의 제품들의 보기를 (그림 7-1)에서부터 (그림

7-3)까지에 나타내도록 하였다.

(그림 7-1)은 FMD 모듈도어에 장착된 핵심 부품들의 사진을 보여준다. (그림 7-2)

는 캐리어 플레이트에 부품을 장착한 Sub Ass’y의 프로토 보기를 보여 준다. (그림

7-3)은 제작한 Sub Ass’y 를 도어의 본체에 장착한 사진이다. 본 연구의 제2차년

도 사업에서 개발 추진한 프로토의 모듈 도어 및 부품의 제작 도면은 (그림 7-4)

에서 (그림 7-9)까지 나타내도록 하였다.

- 105 -

[표 7-1] 모듈도어용 캐리어 플레이트 제조공정

공정순서

공정명 부 품 명비고

S1 C/PLATE SUB NO.1CARRIER PLATE + WELD NUT + REINFORCE WASHER

S2 C/PLATE SUB NO.2 S1 + PIN LOCATE

S3 FENCE BLOCK SUBFENCE BOCK + STOPPER RUBBER + CLAW LEVER SHAFT + OPEN LEVER + STOPPER RATCHET

S4 FORK SUB FORK(COATING)

S5 CLAW LEVER SUB CLAW LEVER + CLAW LEVER SHAFT NO.2

S6 ACTUATOR SUBACTUATOR + INNER LEVER+SCREW TAPPING +SET PLATE+BRKT LOCK+BRKT SHAFT+INNER LEVER SHAFT

S7 FORK ASS'Y S3+S4+S5+BASE+FORK SPRING+FORK SHAFT

S8 LOCK PLATE SUBS6 + S7 + LOCK PLATE + LINK+CLAW LEVER SPRING

S9 PUSH LEVER SUB NO.1 S8 + SPACER + PUSH LEVER

S10 PUSH LEVER SUB NO.2 S9 + CLIP + PUSH LEVER SPRING+SNAP E/F

S11 ROD SUBS10 + INNER ROD + PUSH ROD + KEY ROD+WASHER OH+INNER LEVER EASHER+SEAL

S12 BELL CRANK SUBRODA + RDD.B + BELL CRANK + SNAP E/F+LOCKBUSH

S13 ARM SUB MAIN ARM + DRIVING GEAR

S14 FLAME SUB S13 + SUB ARM + WASHER

S15 ROLLER SUBS14 + ROLLER PLATE + ROLLER + ROLLERSHAFT + GUIDE + ROLLER SHAFT NO.2

S16 HARNESS SUB WIRE ASS'Y + BAND CLIP

M1 LATCH ASS'YS1 + KNOB + TAPE + CLIP + IN HANDLE + WAVEWASHER + PIN + COVER SPRING + SPRING + SLIDER + SNAP E/F + DAMPER

M2 MOTOR ASS'Y M1 + MOTOR + BOLT

M3 REG ASS'YM2 + S15 + BOLT + PPRING LOCK WASHER + WASHER A + ARM SHAFT + BALANCE SPRING

M4 PLATE ASS'Y M3 + S11 + S12 + FASTENER

M5 WIRE HARNESS ASS'Y M4 + S16

M6 SPEAKER ASS'Y M5 + SPEAKER + GROMMET + SCREW TAPPING

- 106 -

7.4 제2차년도 FMD 시작품 시험평가 및 분석

본 연구사업의 2차년도 사업에서 수행 제작한 FMD모듈러 도어 시작품들의 시험평

가는 앞서의 제3장에서 설명한 시험규격 기준에 준하여 해당 FMD 모듈러 도어의

시험 평가를 수행하도록 하였다. 또한 시험 결과의 비교 평가성을 검증하기 위해

기존의 일반 자동차 도어의 것과 동등한 시험을 하여 비교 평가 분석하도록 하였

다.

이러한 시작품들에 한 시험 평가 결과 1차년도의 SMD개발 과정과 유사한 것으

로서 이를 보완하여 다시 2차년도의 FMD모듈러 도어의 것으로 개발 완성한 것이

다.

지금 2차년도에서 개발한 FMD 모듈러 도어에 한 품질 시험 평가를 위한 기본

품질 기준평가서를 [표 7-2]에서부터 [표 7-7]까지 나타내도록 하였다. 또한 FMD

모듈 도어 어셈블리의 시험 전후의 평가 상태를 비교 분석하기위하여 해당 시료의

도어에 한 시험 수행 전후의 사진을 (그림 7-10)에서부터 (그림 7-15)까지에 나

타내도록 하였다.

이 사진 및 품질평가 결과의 분석에 의하면 제2차년도의 FMD 모듈러 도어 어셈블

리에 프로토 시험 분석 수행 결과, 모든 평가항목에서 결과가 기준에 합당 만족 양

호한 것으로 나타났다. 또한 이 결과를 모듈러 하기 전의 기존기술의 기존 도어의

시험 결과들과 비교하였을 때도, 동등 이상의 성능 및 내구 결과를 나타냄으로써

본 2차년도 연구에서 개발한 FMD 모듈러 도어 역시 성능과 기능면에서 실차 적용

에 전혀 문제가 없고 양산 적용의 기술이 개발되면 즉시 전환이 가능한 매우 양호

한 것으로 판명 검증되었다.

- 107 -

(표7-2) 시작모듈도어 어셈블리 단품 작동내구시험평가결과

평 가 항 목 S P E C TEST 조건

TEST 결과

판정NON MODULE

(CARENSE)MODULE

작동 내구

ㆍTEST 時 :각부에 변형, 파손이음발생 등의 이상없이 원활히 작동 할 것ㆍTEST 後 :작동성,MOTOR BRAKE 특성,이음방지,작동음항목을 만족할것

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ실차 상태 20000 CYCLE 실시

ㆍ각부에 변형.파손,이음 발생 등의 이상없이 원활히 작동함 MOTOR-BRAKE 특성, 작동성, 이음방지, 작동음 항목을 모두 만족함

ㆍ각부에 변형.파손,이음 발생 등의 이상없이 원활히 작동함 MOTOR-BRAKE 특성, 작동성, 이음방지, 작동음 항목을 모두 만족함

OK

작동내구시험전

시간[SEC]

상승

2.8 ~ 4.4

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ실차 상태 20000 CYCLE 실시

3.2 ~ 3.5 3.2 ~ 3.4

OK

하강

3.5 이내 2.6 ~ 2.9 2.2 ~ 2.5

전류[A]

상승

12 이내 3.5 ~ 3.8 5.3 ~ 5.7

OK

하강

12 이내 1.5 ~ 2.1 1.9 ~ 2.6

작동내구시험후

시간[SEC]

상승

2.2 ~ 5.3

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ실차 상태 20000 CYCLE 실시

3.3 ~ 3.6 3.3 ~ 3.6

OK

하강

3.5 이내 2.5 ~ 2.7 2.1 ~ 2.4

전류[A]

상승

12 이내 4.3 ~ 4.7 5.5 ~ 6.1

OK

하강

12 이내 0.6 ~ 1.2 1.0 ~ 1.8

- 108 -

(표 7-3) 기존 도어 장착시 작동내구 시험평가결과

평 가 항 목 S P E C TEST 조건

TEST 결과

판정NON MODULE

(CARENSE)MODULE

작동 내구

ㆍTEST 時 :각부에 변형, 파손이음발생 등의 이상없이 원활히 작동 할 것ㆍTEST 後 :작동성,MOTOR BRAKE 특성,이음방지,작동음항목을 만족할것

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ실차 상태 20000 CYCLE 실시

ㆍ각부에 변형. 파손, 이음 발생 등의 이상없이 원활히 작동함 MOTOR-BRAKE 특성, 작동성, 이음방지, 작동음 항목을 모두 만족함

ㆍ각부에 변형. 파손, 이음 발생 등의 이상없이 원활히 작동함 MOTOR-BRAKE 특성, 작동성, 이음방지, 작동음 항목을 모두 만족함

OK

작동내구시험전

시간[SEC]

상승

2.8 ~ 4.4

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ실차 상태 20000 CYCLE 실시

3.1 ~ 3.4 3.4 ~ 3.6

OK

하강

3.5 이내 2.4 ~ 2.7 2.1 ~ 2.4

전류[A]

상승

12 이내 3.2 ~ 3.6 5.4 ~ 5.9

OK

하강

12 이내 1.4 ~ 1.9 1.7 ~ 2.1

작동내구시험후

시간[SEC]

상승

2.2 ~ 5.3

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ실차 상태 20000 CYCLE 실시

3.2 ~ 3.7 3.5 ~ 3.9

OK

하강

3.5 이내 2.3 ~ 2.6 2.5 ~ 2.9

전류[A]

상승

12 이내 4.1 ~ 4.5 5.3 ~ 6.3

OK

하강

12 이내 1.1 ~ 1.5 1.8 ~ 2.4

- 109 -

(표 7-4) 모듈도어 어셈블리 진동내구 시험평가결과

평 가 항 목 S P E C TEST 조건

TEST 결과

판정NON MODULE

(CARENSE)MODULE

작동 내구

각부에 변형, 파손 진동음 발생 등의 이상 없이 원활히 작동 할 것

ㆍ진동수:0 ~ 50(Hz)ㆍ시 간 : 0.5(Hr)ㆍ진 폭 : 2(mm)ㆍ가속도: 10(G)

ㆍ각부에 변형, 파손, 진동음 발생 등의 이상 없이 원활히 작동함

ㆍ각부에 변형, 파손, 진동음 발생 등의 이상 없이 원활히 작동함

OK

작동내구시험전

시간[SEC]

상승

2.8 ~ 4.4

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ실차 상태 20000 CYCLE 실시

3.2 ~ 3.5 3.1 ~ 3.5

OK

하강

3.5 이내 2.3 ~ 2.5 2.1 ~ 2.4

전류[A]

상승

12 이내 3.3 ~ 3.6 5.3 ~ 6.2

OK

하강

12 이내 1.5 ~ 2.2 1.6 ~ 2.0

작동내구시험후

시간[SEC]

상승

2.2 ~ 5.3

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ실차 상태 20000 CYCLE 실시

3.3 ~ 3.8 3.0 ~ 3.8

OK

하강

3.5 이내 2.2 ~ 2.8 2.2 ~ 2.6

전류[A]

상승

12 이내 4.2 ~ 4.6 5.4 ~ 6.4

OK

하강

12 이내 1.6 ~ 2.4 1.7 ~ 2.3

- 110 -

(표 7-5) 모듈도어 어셈블리 개폐내구 시험평가결과

평 가 항 목 S P E C TEST 조건

TEST 결과

판정NON MODULE

(CARENSE)MODULE

작동 내구

각부에 변형, 파손, 이음발생 등의 이상 없이 원활히 작동 할 것

ㆍ실차 취부 時ㆍ30[G]x 10000回ㆍDOOR 폐 속도1.8[m/s] 실시

ㆍ각부에 변형, 파손, 이음발생 등의 이상 없이 원활히 작동함

ㆍ각부에 변형, 파손, 이음발생 등의 이상 없이 원활히 작동함

OK

작동내구시험전

시간[SEC]

상승

2.8 ~ 4.4

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ실차 상태 20000 CYCLE 실시

3.1 ~ 3.3 3.2 ~ 3.6

OK

하강

3.5 이내 2.2 ~ 2.5 2.1 ~ 2.3

전류[A]

상승

12 이내 3.2 ~ 3.7 5.1 ~ 5.9

OK

하강

12 이내 1.4 ~ 2.1 1.8 ~ 2.2

작동내구시험후

시간[SEC]

상승

2.2 ~ 5.3

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ실차 상태 20000 CYCLE 실시

3.2 ~ 3.5 3.3 ~ 3.7

OK

하강

3.5 이내 2.2 ~ 2.7 2.2 ~ 2.5

전류[A]

상승

12 이내 4.4 ~ 4.9 5.2 ~ 6.0

OK

하강

12 이내 1.0 ~ 1.6 1.6 ~ 2.1

- 111 -

(표 7-6) 모듈도어 어셈블리 내열성 내구 시험평가결과

평 가 항 목 S P E C TEST 조건

TEST 결과

판정NON MODULE

(CARENSE)MODULE

작동 내구

각부에 변형, 파손,이음발생 등의 이상 없이 원활히 작동 할 것

ㆍ실차 취부 時ㆍ90[℃]x400[Hr]

ㆍ각부에 변형, 파손, 이음 발생 등의 이상 없이 원활히 작동함

ㆍ각부에 변형, 파손, 이음 발생 등의 이상 없이 원활히 작동함

OK

작동내구시험전

시간[SEC]

상승

2.8 ~ 4.4

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격부하 :6.95 [kgf]ㆍ모테 단자 전압: 13.5[V]ㆍ실차 상태 時

3.3 ~ 3.5 3.2 ~ 3.4

OK

하강

3.5 이내 2.3 ~ 2.6 2.1 ~ 2.4

전류[A]

상승

12 이내 3.3 ~ 3.7 5.2 ~ 5.8

OK

하강

12 이내 1.5 ~ 2.3 1.7 ~ 2.4

작동내구시험후

시간[SEC]

상승

2.2 ~ 5.3

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격부하 :6.95 [kgf]ㆍ모테 단자 전압: 13.5[V]ㆍ실차 상태 時

3.4 ~ 3.7 3.3 ~ 3.6

OK

하강

3.5 이내 2.2 ~ 2.5 2.0 ~ 2.3

전류[A]

상승

12 이내 4.6 ~ 5.1 5.2 ~ 6.0

OK

하강

12 이내 1.2 ~ 1.7 1.4 ~ 2.2

- 112 -

(표 7-7) 모듈도어 어셈블리 내한성 내구 시험평가결과

평 가 항 목 S P E C TEST 조건

TEST 결과

판정NON MODULE

(CARENSE)MODULE

작동 내구

각부에 변형, 파손 이음발생등의 이상 없이 원활히 작동 할 것

ㆍ실차 취부 時ㆍ90[℃]x400[Hr]

ㆍ각부에 변형, 파손 이음발생 등 의 이상 없이 원활히 작동함

ㆍ각부에 변형, 파손 이음발생 등의 이상 없이 원활히 작동함

OK

작동내구시험전

시간[SEC]

상승

2.8 ~ 4.4

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ모테 단자 전압: 13.5[V]ㆍ실차 상태 時

3.2 ~ 3.6 3.3 ~ 3.5

OK

하강

3.5 이내 2.2 ~ 2.7 2.2 ~ 2.4

전류[A]

상승

12 이내 3.2 ~ 3.9 5.1 ~ 5.7

OK

하강

12 이내 1.4 ~ 2.6 1.8 ~ 2.3

작동내구시험후

시간[SEC]

상승

2.2 ~ 5.3

ㆍ구속 시간 :상승, 하강 각각: 0.5(SEC)ㆍ휴지 시간 :상승, 하강 각각: 5(SEC)ㆍ1CYCLE: 20(SEC)ㆍ정격 부하 :6.95 [kgf]ㆍ모테 단자 전압: 13.5[V]ㆍ실차 상태 時

3.3 ~ 3.7 3.4 ~ 3.7

OK

하강

3.5 이내 2.1 ~ 2.6 2.1 ~ 2.4

전류[A]

상승

12 이내 4.3 ~ 5.2 5.0 ~ 6.2

OK

하강

12 이내 1.1 ~ 2.3 1.1 ~ 2.3

- 113 -

(a) Window Regulator Motor

(b) Window Glass Track

(Fig. 7-1) Components of Manufactured Module Door System

- 114 -

(c) Door Latch

(Fig. 7-1) Components of Manufactured Module Door System (Continued)

- 115 -

(a) Front View of FMD Proto

(b) Back View of FMD Proto

(Fig. 7-2) Proto Sample of FMD Sub Ass'y

- 116 -

① Speaker Ass'y

② Window regulator Ass'y

③ Handle Ass'y

④ Window hamess

⑤ Glass

⑥ Window track Ass'y

⑦ Door latch Ass'y

⑧ Carrier plate

(Fig. 7-3) Photograph of Full Modular Door System Proto

- 117 -

(Fig. 7-4) Carrier Plate

- 118 -

(Fig. 7-5) Door Latchet

- 119 -

(Fig. 7-6) Window Track Ass’y

- 120 -

(Fig. 7-7) Inner Handle Ass’y

- 121 -

(Fig. 7-8) Window Regulator

- 122 -

(Fig. 7-9) FMD Sub Ass’y

- 123 -

(a) Test 전

(b) Test 후

(Fig. 7-10) FMD 어셈블리 단품 Proto 작동 내구시험

- 124 -

(a) Test 전

(b) Test 후

(Fig. 7-11) 기존 도어 단품의 작동 내구 시험

- 125 -

(a) Test 전

(b) Test 후

(Fig. 7-12) FMD 어셈블리 단품 Proto 진동 내구 시험

- 126 -

(a) Test 전

(b) Test 후

(Fig. 7-13) FMD 어셈블리 단품 Proto 개폐 내구 시험

(내충격성 시험)

- 127 -

(a) Test 전

(b) Test 후

(Fig. 7-14) FMD 어셈블리 단품 Proto 내열성 내구 시험

- 128 -

(a) Test 전

(b) Test 후

(Fig. 7-15) FMD 어셈블리 단품 Proto 내한성 내구 시험

- 129 -

제8장 제2차년도 연구개발결과의 종합결론

본 사업에서는 자동차 모듈러 도어의 개발을 위한 제1차 및 제 2차년도 연구 개발

사업을 성공적으로 수행 완성하였고 이 2차년의 성공적인 사업 수행을 통하여 얻어

진 종합 결과들은 다음과 같다.

(1) 기존 자동차 도어의 경량화, 제조원가 저감 및 신뢰성 개선을 위한 자동차 도어

의 모듈화 설계 개발을 위한 시스템 적용 규격의 개발과 동시에 품질 특성에 한

종합적이고 체계적인 데이터베이스를 마련하는데 성공하였다.

(2) SMD 및 FMD 모듈러 도어시스템을 설계 개발하는데 있어서 각 시스템들의 설

계 성능과 요구특성들을 설정하기 위한 선진 자동차 공업국의 모듈러 도어 기술의

기본 및 정보를 분석하여 체계적으로 정리하여 이를 우리 수준 실정에 적합하게 반

영하기위한 설계 기초를 마련하였다.

(3) SMD 및 FMD 모듈러 도어를 설계 개발하는데 있어서 핵심적으로 필요한 부품

들의 설계와 특성을 설정하고 예비 시험 가공 생산 표준 시작공정을 성공적으로 개

발 완성하였다.

(4) 유한요소방법을 이용하여 SMD 및 FMD의 핵심 부품인 캐리어 플레이트의 정

적, 동적 응력 해석을 수행하여 캐리어플레이트의 정적 및 동적 강성의 신뢰성을

검증하였다.

(5) 본 연구에서는 SMD 및 FMD의 각각 5개 이상의 시작품들을 시작 제작 개발하

고, 이 시작품을 예비규격 기준에 의거 신뢰 및 내구 시험평가를 실시하였으며 동

시에 시험 제작 후 종합적인 성능 시험 평가 결과 본 연구에서 개발한 시작품의 품

질 특성이 기준 사양에 모두 만족함을 입증하였다.

(6) FMD의 기구 부품 설계 및 시작품의 시험 평가를 통하여 제품의 기본적 성능을

설계할 수 있는 기법을 성공적으로 개발하였다.

- 130 -