KR100269775B1 - 테일러드 용접 블랭크를 사용한 자동차용 범퍼 빔 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

테일러드 용접 블랭크를 사용한 자동차용 범퍼 빔 및 그 제조 방법이 개시되었다. 상기 범퍼 빔은 제1 및 제2 레일(60, 80)을 갖는다. 상기 제1 레일(60)은 제1 플레이트(50) 및 상기 제1 플레이트(50)의 양단에 각각 제공되는 제2 및 제3 플레이트(52, 54)로 구성되며, 상기 제2 레일(80)은 제4 플레이트(70) 및 상기 제4 플레이트(70)의 양단에 각각 제공되는 제5 및 제6 플레이트(72, 74)로 구성된다. 상기 방법은, 이종 두께를 갖는 3개의 강판을 정해진 치수로 재단하여 절단하는 단계, 강판 중의 하나의 양단에 나머지 두개의 강판을 레이저 용접을 사용하여 맞대기 용접하므로써 테일러드 용접 블랭크를 형성하는 단계, 상기 테일러드 용접 블랭크를 2개 이상 제공하는 단계, 상기 테일러드 용접 블랭크들을 성형하여 제1 및 제2 레일을 형성하는 단계 및 상기 제1 및 제2 레일을 서로 용접시키는 단계를 구비한다. 상기 범퍼 빔은 레일들 사이에 별도의 보강재를 설치할 필요가 없으며, 따라서, 범퍼 빔의 무게가 감소되며, 재료가 절감되고, 생산 원가가 감소된다.

Description

테일러드 용접 블랭크를 사용한 자동차용 범퍼 빔 및 그 제조 방법

본 발명은 테일러드 용접 블랭크(welded tailored blank)를 사용한 자동차용 범퍼 빔 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 보강재를 제거하여 무게를 감소하며 생산비를 절감시킬 수 있는 자동차용 범퍼 빔 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 범퍼는 차량의 전, 후단부 소정 위치에 배치되어 차량의 충돌 및 추돌 사고시 그 충격 에너지를 흡수함으로써, 차체의 손상과 인명 피해를 최소화할 수 있도록 하는 완충 장치이다. 이러한 범퍼는 차체에 고정되는 범퍼 스테이, 상기 범퍼 스테이에 의하여 차체에 부착되는 범퍼 빔, 상기 범퍼 빔의 전면에 배치되는 충격 흡수 부재, 및 상기 충격 흡수 부재의 전면에 배치되어 이들을 은폐, 보호하는 범퍼 커버로 구성된다.

상기 범퍼 빔을 제조함에 있어서, 종래에는 두께가 일정한 판재를 성형하여 범퍼 빔을 제작하였으며, 국부적으로 형성되는 강성 요구부에는 보강재를 저항 점용접으로 부착하여 강성을 향상시키는 방식을 채택하고 있었다.

도3에는 이러한 종래 범퍼 빔(30)의 사시도가 도시되어 있다.

도3에 도시되어 있는 바와 같이, 종래 범퍼 빔(30)은 제1 레일(1), 상기 제1 레일(1)에 용접 결합되는 제2 레일(2) 및 상기 제1 및 제2 레일(1, 2) 사이에 개재되어 범퍼 빔(30)의 강성을 향상시키는 보강 부재(5, 6, 7)을 구비한다. 상기 보강 부재(5, 6, 7)은 저항 점용접과 같은 방식으로 상기 레일들 사이에 개재되며, 다수개가 아닌 하나의 보강 부재만이 제공될 수도 있다. 상기 제2 레일(2)의 후방부에 배치되어 있는 것은 제1 및 제2 범퍼 스테이(3, 4)로서, 상기 범퍼 스테이(3, 4)는 상기 범퍼 빔(30)을 차체에 부착시켜 주는 역할을 한다.

그러나, 이러한 종래 범퍼 빔(30)은 단일한 두께의 판재를 사용하여 제작되기 때문에, 강성이 요구되는 강성 요구부에는 보강 부재(5, 6, 7)을 개재시켜야 한다는 단점을 갖는다. 이러한 보강 부재(5, 6, 7)는 제조 원가의 상승을 초래할 뿐만 아니라, 프레스 성형시 스크랩을 발생시켜 원자재의 낭비를 야기한다.

또한, 강성이 요구되지 않는 부분에도 동일한 두께의 재료를 사용함으로써, 불필요하게 원자재가 소모되어 제조 원가를 상승시킨다.

이러한 문제를 극복하기 위하여, 최근에는 테일러드 용접 블랭크를 이용하여 국부적으로 강판의 두께 또는 재질을 조절하므로써, 보강재를 제거하고, 무게를 감소시키며, 생산비용을 절감시키는 방안이 제안되고 있다.

예컨대, 비숍(Bishop)에게 허여된 미합중국 특허 제 5,634,255호 테일러드 용접 블랭크를 사용하여 판재를 성형하는 방법을 개시하고 있다. 상기 특허에서는 두께가 동일한 또는 다른 강판을 미리 정해진 치수로 재단하여 절단한 후, 용접부위를 겹쳐서 메시-쉼 용접으로 테일러드 용접 블랭크를 제작한 후, 프레스 성형법으로 범퍼 빔을 완성하도록 되어 있다. 독일의 폭스바켄 콜프는 상기 테일러드 용접 블랭크를 사용하여 제작된 자동차용 범퍼를 장착하고 있다.

그러나, 상기 메쉬-쉼 용접법은 용접부위가 매우 넓고, 겹치기 용접을 하기 때문에 용접 부위의 두께가 증가되며, 따라서, 프레스 성형시 금형에 손상을 입힐 수 있다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 제1 목적은 제조 원가를 절감하며, 중량을 감소시키고, 또한, 프레스 공정수를 감소시킬 수 있는 자동차용 범퍼 빔을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 상기 자동차용 범퍼 빔을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

도1은 롤 성형 수단에 의해 성형된 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동차용 범퍼 빔의 사시도이다.

도2는 프레스 수단에 의해 성형된 본 발명의 제2 실시예에 따른 자동차용 범퍼 빔의 사시도이다.

도3은 종래 자동차용 범퍼 빔의 사시도이다.

도4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 테일러드 블랭크를 보여주는 평면도이다.

도5는 도4에 도시된 테일러드 블랭크의 측면도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 제1 범퍼 스테이 20 : 제2 범퍼 스테이

50 : 제1 플레이트 52 : 제2 플레이트

54 : 제3 플레이트 60 : 제1 레일

70 : 제4 플레이트 72 : 제5 플레이트

74 : 제6 플레이트 80 : 제2 레일

100 : 제1 범퍼 빔 200 : 제2 범퍼 빔

L1, L2: 레이저 용접부

상기 제1 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제1 두께를 갖는 제1 플레이트, 상기 제1 플레이트의 일단에 부착되며, 상기 제1 두께와 다른 제2 두께를 갖는 제2 플레이트 및 상기 제1 플레이트의 타단에 부착되며, 상기 제1 두께와 다른 제3 두께를 갖는 제3 플레이트로 구성되는 제1 레일: 및 제4 두께를 갖는 제4 플레이트, 상기 제4 플레이트의 일단에 부착되며, 상기 제4 두께와 다른 제5 두께를 갖는 제5 플레이트 및 상기 제4 플레이트의 타단에 부착되며, 상기 제4 두께와 다른 제6 두께를 갖는 제6 플레이트로 구성되고, 상기 제1 레일에 용접 결합되며, 범퍼 스테이에 의해 차체에 결합되는 제2 레일을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차용 범퍼 빔을 제공한다. 상기 제2 플레이트와 제3 플레이트는 상기 제1 플레이트의 양단에 맞대기 용접된 형태되며, 상기 제5 플레이트와 제6 플레이트는 상기 제4 플레이트의 양단에 맞대기 용접된 형태이다.

상기 제2 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (1) 이종 두께 또는 이종 재질을 갖는 3개의 강판을 정해진 치수로 재단하여 절단하는 단계: (2) 상기 3개의 강판 중의 하나의 양단에 나머지 두개의 강판을 레이저 용접을 사용하여 맞대기 용접하므로써 테일러드 용접 블랭크를 형성하는 단계; (3) 상기 테일러드 용접 블랭크를 2개 이상 제공하는 단계; (4) 상기 테일러드 용접 블랭크들을 성형하여 제1 및 제2 레일을 형성하는 단계; 및 (5) 상기 제1 및 제2 레일을 서로 용접시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차용 범퍼 빔 제조 방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.

도1에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 범퍼 빔(100)이 도시되어 있다. 도1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 범퍼 빔(100)은 롤 성형 수단에 의해 제작된 제1 레일(60) 및 상기 제1 레일(60)에 용접 결합되는 제2 레일(80)을 구비한다. 상기 제1 레일(60)은 저항 점용접 또는 레이저 용접과 같은 용접 방식에 의해 상기 제2 레일(80)에 고정적으로 결합된다.

상기 제1 레일(60)은, 소정의 길이로 절단되며, 제1 두께(t₁)를 갖는 제1 플레이트(50), 상기 제1 플레이트(50)의 일단에 부착될 수 있도록 소정의 길이로 절단되며, 상기 제1 두께(t₁)와 다른 제2 두께(t₂)를 갖는 제2 플레이트(52) 및 상기 제1 플레이트(50)의 타단에 부착될 수 있도록 소정의 길이로 절단되며, 상기 제1 두께(t₁)와 다른 제3 두께(t₃)를 갖는 제3 플레이트(54)로 구성된다.

상기 제1 내지 제3 플레이트(50, 52, 54)들은 평판 상태에서 서로 맞대기 용접되어 제1 테일러드 블랭크를 형성하며, 성형 장치에 의해 성형되어 상기 제1 레일(60)을 형성한다.

또한, 상기 제2 레일(80)은, 소정의 길이로 절단되며, 제1 두께(t₁)을 갖는 제4 플레이트(70), 상기 제4 플레이트(70)의 일단에 부착될 수 있도록 소정의 길이로 절단되며, 상기 제1 두께(t₁)와 다른 제2 두께(t₂)를 갖는 제5 플레이트(72) 및 상기 제4 플레이트(70)의 타단에 부착될 수 있도록 소정의 길이로 절단되며, 상기 제1 두께(t₁)와 다른 제3 두께(t₃)를 갖는 제6 플레이트(74)로 구성된다.

상기 제4 내지 제6 플레이트(70, 72, 74)들은 평판 상태에서 서로 맞대기 용접되어 제2 테일러드 블랭크를 형성하며, 성형 장치에 의해 성형되어 상기 제2 레일(80)을 형성한다.

상기 제1 내지 제3 두께(t_{1 -}t₃)의 크기는 강성이 요구되는 위치에 따라 다르게 형성될 수 있는 것으로서, 중심부에 강성이 요구될 경우에는 제2 및 제3 두께(t_2,t₃) 보다 제1 두께(t₁)가 크게 형성되며, 양 측면부에 강성이 요구될 경우에는 제2 및 제3 두께(t_2,t₃)가 제1 두께(t₁) 보다 크게 형성된다. 아울러, 일측면에서만 강성이 요구되는 경우에는 제2 두께(t₂) 또는 제3 두께(t₃)가 다른 부분 보다 크게 형성될 수 있다. 본 발명의 범퍼 빔(100)의 경우 양 측면에 비해 중앙부의 강성이 요구되므로, 중앙부의 두께(t₁)가 양측면의 두께(t_2,t₃) 보다 크게 형성되며, 상기 제2 및 제3 두께는 동일하게 형성된다.

상기 제2 레일(80)의 후방에 배치되어 있는 것은 범퍼 스테이(10, 20)로서, 상기 범퍼 스테이(10, 20)은 상기 범퍼 빔(100)을 차체에 고정시키는 역할을 한다.

본 명세서에서 테일러드 블랭크라 함은, 이종의 두께 또는 재질을 갖는 2개 이상의 평판이 서로 용접되어 있는 부재를 의미하는 것이다.

도4 및 도5는 상기 테일러드 용접 블랭크를 보여주는 도면으로서, 도4는 테일러드 용접 블랭크의 평면도이며, 도5는 도4에 도시된 테일러드 용접 블랭크의 측면도이다. 본 발명에 따르면, 도4 및 도5에 도시되어 있는 바와 같이, 두께가 큰 강판(A)의 양단에 두께가 작은 강판(B, C)을 레이저 용접수단을 사용하여 맞대기 용접함으로써 테일러드 용접 블랭크를 제작한다. 참조부호(L1, L2)는 레이저 용접부를 표시한 것이다.

이렇게 제조된 테일러드 용접 블랭크는 롤 성형 수단에 의해 성형되어 상기 제1 레일(60) 및 제2 레일(80)로 만들어지게 된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 레일(60, 80)은 일반 강판, 고장력 강판, 알루미늄 및 아연도금 강판으로 구성된 그룹에서 선택된 하나에 의해 제작된다.

한편, 도2에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자동차용 범퍼 빔(200)이 도시되어 있다. 상기 제2 실시예에 따른 자동차용 범퍼 빔(200)은 제1 및 제2 레일(160, 180)이 프레스 성형 수단에 의해 제작된다는 것을 제외하면, 상기 제1 실시예에 따른 자동차용 범퍼 빔(100)과 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 상기 제2 실시예에 따른 자동차용 범퍼 빔(200)의 구성에 대해서는 이하 추가로 설명하지 않을 것이다.

본 발명에 따른 자동차용 범퍼 빔(100, 200)의 제조 방법은 다음과 같다.

먼저, 이종 두께 또는 이종 재질을 갖는 3개의 강판을 정해진 치수로 재단하여 절단한다(단계1). 상기 절단된 강판들은 레이저 용접기로 공급되며, 사용자는 상기 3개의 강판 중의 하나의 양단에 나머지 두개의 강판을 레이저 용접을 사용하여 맞대기 용접하므로써 테일러드 용접 블랭크를 형성한다(단계2). 이러한 공정은 3개의 띠상 강판 소재가 용접되어 1개의 띠상 강판 소재로 제작되는 공정이며, 연속 공정으로 프레스에 의한 블랭킹을 실시하여 원하는 치수의 레이저 용접 블랭크를 생산한다.

여기서, 상기 테일러드 용접 블랭크는 2개 이상 제공되는데(단계3), 그 이유는 상기 범퍼 빔(100, 200)이 두개의 용접 블랭크를 성형하여 조립함에 의해 형성되기 때문이다. 상기 테일러드 용접 블랭크들은 프레스 또는 롤 성형 수단에 의해 상기 제1 및 제2 레일의 형태로 성형된다(단계4). 이어서, 상기 제1 및 제2 레일을 저항 점용접 또는 레이저 용접 등과 같은 방식으로 서로 용접시키므로써(단계5), 본 발명에 따른 자동차용 범퍼 빔이 만들어지게 된다.

한편, 단계5에서, 프레스 성형 수단에 의해 형성되는 범퍼 빔(200)은 접합 수단인 조립 치구에 장착되어 제1 레일(160), 사이드 보강재(도시 안됨), 제2 레일(180) 및 범퍼 스테이(110, 120) 순으로 용접되어 범퍼 빔(200)으로 완성된다.

또한, 단계5에서, 롤 성형수단에 의해 형성되는 범퍼 빔(100)은 접합 수단인 조립 치구에 장착되어 제1 레일(60), 제2 레일(80) 및 범퍼 스테이(10, 20) 순으로 용접되어 범퍼 빔(100)으로 완성된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 종래 보강부재가 부착되던 부위에 더욱 강도가 높은 종류의 강판을 사용하거나, 강판의 두께를 증가시킬 수 있기 때문에, 범퍼 빔 내에 강성 유지용 보강재가 없어도 범퍼 빔이 필요 강도를 유지할 수 있다는 장점을 갖는다.

또한, 본 발명에 따르면, 범퍼 빔의 레일들 사이에 별도의 보강재를 설치할 필요가 없기 때문에, 범퍼 빔의 무게가 감소되며, 재료가 절감되고, 따라서, 생산 원가가 감소된다는 장점을 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 범퍼 빔은 그 구성이 단순하므로 제작이 용이하다는 추가의 장점을 갖고 있다.

이상 본 발명이 바람직한 실시예에 근거하여 서술되었지만, 본 발명의 기술 사상의 범주 내에서 다양한 변형 및 개량이 이루어 질 수 있으며, 이러한 변형 및 개량도 본 발명에 속한다는 것을 당업자라면 인지할 수 있을 것이다.

Claims (10)

1. 제1 두께를 갖는 제1 플레이트(50), 상기 제1 플레이트(50)의 일단에 부착되며, 상기 제1 두께와 다른 제2 두께를 갖는 제2 플레이트(52) 및 상기 제1 플레이트(50)의 타단에 부착되며, 상기 제1 두께와 다른 제3 두께를 갖는 제3 플레이트(54)로 구성되는 제1 레일(60): 및

   제4 두께를 갖는 제4 플레이트(70), 상기 제4 플레이트(70)의 일단에 부착되며, 상기 제4 두께와 다른 제5 두께를 갖는 제5 플레이트(72) 및 상기 제4 플레이트(70)의 타단에 부착되며, 상기 제4 두께와 다른 제6 두께를 갖는 제6 플레이트(74)로 구성되고, 상기 제1 레일(60)에 용접 결합되며, 범퍼 스테이(10, 20)에 의해 차체에 결합되는 제2 레일(80)을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차용 범퍼 빔.
2. 제1 항에 있어서, 상기 제2 및 제3 두께는 상기 제1 두께 보다 작게 형성되며, 상기 제5 및 제6 두께는 상기 제4 두께 보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 범퍼 빔.
3. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 플레이트(50, 52, 54)들은 평판 상태에서 레이져 용접에 의해 서로 맞대기 용접되어 제1 테일러드 블랭크를 형성하며, 성형 장치에 의해 성형되어 상기 제1 레일(60)을 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차용 범퍼 빔.
4. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 제4 내지 제6 플레이트(70, 72, 74)들은 평판 상태에서 서로 맞대기 용접되어 제2 테일러드 블랭크를 형성하며, 성형 장치에 의해 성형되어 상기 제2 레일(80)을 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차용 범퍼 빔.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1 레일(60)은 저항 점용접에 의해 상기 제2 레일(80)에 고정적으로 부착되는 것을 특징으로 하는 자동차용 범퍼 빔.
6. 제4항에 있어서, 상기 제1 레일(60)은 레이저 용접에 의해 상기 제2 레일(80)에 고정적으로 부착되는 것을 특징으로 하는 자동차용 범퍼 빔.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 레일(60, 80)은 일반 강판, 고장력 강판, 알루미늄 및 아연도금 강판으로 구성된 그룹에서 선택된 하나에 의해 제작되며, 프레스 또는 롤 성형수단에 의해 성형되는 것을 특징으로 하는 자동차용 범퍼 빔.
8. (1) 이종 두께 또는 이종 재질을 갖는 3개의 강판을 정해진 치수로 재단하여 절단하는 단계:

   (2) 상기 3개의 강판 중의 하나의 양단에 나머지 두개의 강판을 레이저 용접을 사용하여 맞대기 용접하므로써 테일러드 용접 블랭크를 형성하는 단계;

   (3) 상기 테일러드 용접 블랭크를 2개 이상 제공하는 단계;

   (4) 상기 테일러드 용접 블랭크들을 성형하여 제1 및 제2 레일을 형성하는 단계; 및

   (5) 상기 제1 및 제2 레일을 서로 용접시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차용 범퍼 빔 제조 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 단계(5)에서, 상기 제1 레일은 상기 제2 레일에 레이저 용접되는 것을 특징으로 하는 자동차용 범퍼 빔 제조 방법.
10. 제7항 또는 8항에 있어서, 상기 단계(4)에서, 상기 용접 블랭크들은 프레스 또는 롤 성형 수단에 의해 성형되는 것을 특징으로 하는 자동차용 범퍼 빔 제조 방법.