Abstract
The automotive seat is an important component that moves in sync with the driver and is actively being developed with various new functions. The aim of this work is to develop a lightweight seat cushion extension module using a lightweight material. To this end, a structural strength analysis, vertical strength test, and durability test were conducted. In the structural analysis, the maximum value of deformation under vertical load was 4.98 mm at the front of the upper panel. The maximum stress was approximately 105 MPa, which occurred at the point of contact between the upper and lower panels of the module. The vertical strength test showed a maximum vertical deformation of 5.31 mm under a vertical load, which differed from the analysis results by approximately 6.45%. The structural safety of the product was verified by the fact that it showed no harmful deformation or damage during operation after the vertical strength test and a durability test for 20,000 cycles. Furthermore, the use of engineering plastics made it possible to reduce the weight by approximately 30% compared to existing products. The lack of damage after tests verified the passenger safety, strength, and rigidity of the product. The results are expected to be applied for improving environmental and fuel efficiency regulations and preventing accidents due to driver fatigue. The applications of this module could be expanded various types of vehicles, as well as other industries in which eco-friendly and lightweight materials are used.
자동차 시트는 운행 중에 운전자와 항상 같이 움직이는 핵심부품으로 다양한 기능과 편의장치를 포함하는 제품의 개발이 활발히 진행되고 있는 추세이다. 본 논문에서는 경량화 소재를 적용한 경량형 시트 쿠션 익스텐션 모듈 개발을 위해 구조강도 해석평가, 수직강도 시험평가, 그리고 내구강도 시험평가를 수행하였다. 구조해석 결과, 수직 하중 부하 시 변형량의 최대값은 4.98mm로 상판의 최 전단에서 발생하였다. 최대응력은 약 105MPa로 익스텐션 모듈의 상판과 하판이 접촉하는 부분에서 발생함을 확인하였다. 수직강도 시험평가 결과, 수직 하중 부하 시 변형량의 최대값은 5.31mm로 구조해석 결과 대비 약 6.45% 정도의 차이가 나타났으며 수직강도 및 20,000회 내구강도 시험 후 제품에는 작동 시 유해한 변형 및 파괴가 없음을 확인함으로써 구조 안전성을 검증하였다. 본 연구에서는 엔지니어링 플라스틱 소재를 적용하여 기존 양산품 대비 약 30%의 중량절감을 확인하였고 정적 강도, 내구 강도 시험 후 파손이 되지 않으므로 승객의 안정성과 제품의 충분한 강도와 강성을 검증하였다. 본 논문에서 수행한 연구결과는 환경/연비규제 강화에 대응 가능 및 운전자의 피로도 감소로 인한 사고 예방 효과 증대, 고급 승용차뿐만 아니라 소형 및 경차종, 상용차, 특장차 등에 확대 적용, 친환경, 경량화 소재 적용기술을 활용한 타 산업분야 및 부품에 확대 적용이 예상된다.
