KR100519053B1 - Impact beam for passenger car door - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차의 도어에 장착되어 충격 에너지 흡수 능력을 향상시키는 자동차 도어용 임팩트 빔을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an impact beam for an automobile door that is mounted on a door of an automobile to improve shock energy absorption capability.
본 발명에 따르면, 자동차의 도어에 장착되어 충격을 흡수하는 임팩트 빔에 있어서, 2 개의 양측단 빔이 1 개의 중앙 빔의 양 끝단에 결합되고, 충격 에너지 흡수 특성의 향상을 위하여 상기 양측단 빔과 중앙 빔의 연결을 볼트 또는 리벳으로 결합한 것을 특징으로 하는 자동차 도어용 임팩트 빔이 제공된다.According to the present invention, in the impact beam mounted on the door of the vehicle to absorb shock, two beams at both ends are coupled to both ends of one center beam, and the beams at both ends to improve the impact energy absorption characteristics There is provided an impact beam for an automobile door, characterized in that the connection of the central beam is bolted or riveted.
Description
본 발명은 자동차의 도어에 장착되어 충격을 흡수하는 임팩트 빔에 관한 것으로서, 특히, 충격 에너지 흡수능 향상을 목적으로 하는 복합 재료 또는 하이브리드 임팩트 빔에 관한 것이며, 또한, 본 발명에서 제시하는 빔 제작 기술과 연결부의 연결 방식은 정적 또는 충격 하중을 지지하는 복합 재료 구조에 활용이 가능하며, 정적 강도와 충격 흡수 특성을 향상시키기 위한 구조로의 응용이 가능하다.The present invention relates to an impact beam mounted on a door of an automobile to absorb shock, and more particularly, to a composite material or a hybrid impact beam for the purpose of improving impact energy absorption. The connection method of the connection part can be utilized in a composite material structure that supports static or impact loads, and can be applied to a structure for improving static strength and shock absorption characteristics.
일반적으로 자동차 도어의 내측 패널과 외측 패널 사이에는 차량 충돌시 충격을 흡수하기 위한 임팩트 빔이 장착되는데, 종래의 임팩트 빔은 고장력강을 사용한 관 형상 또는 기타 구조로 이루어져 있어서, 무게가 무겁고, 저온에서 충격 에너지 흡수 특성이 좋지 않은 문제점을 가지고 있다.In general, an impact beam is mounted between the inner panel and the outer panel of the car door to absorb shocks in a vehicle crash. The conventional impact beam is made of tubular or other structure using high-strength steel, which is heavy and impacts at low temperatures. It has a problem of poor energy absorption characteristics.
이를 보완하기 위하여 비강도(강도/밀도)와 충격 에너지 흡수 특성이 우수한 섬유 강화 복합 재료를 이용한 임팩트 빔이 고안되었다.To compensate for this, impact beams using fiber-reinforced composites with superior specific strength (strength / density) and impact energy absorption properties have been devised.
이러한 종래의 복합 재료 임팩트 빔은 도어 패널과 용접되는 브라켓과 빔의 연결을 볼트 또는 리벳을 이용하여 충격 에너지 흡수 특성을 향상시키고 있으나, 보다 효율적인 충격 에너지 흡수를 위한 구조가 관련업계에서 요구되고 있었다.The conventional composite impact beam improves the impact energy absorption characteristics by using bolts or rivets to connect the bracket and the beam welded to the door panel, but a structure for more efficient impact energy absorption has been required in the related art.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 임팩트 빔의 구조를 개선하여 충격 에너지 흡수 능력을 향상시킨 자동차 도어의 임팩트 빔을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention is to provide an impact beam of an automobile door that improves the impact energy absorption capacity by improving the structure of the impact beam.
앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 자동차의 도어에 장착되어 충격을 흡수하는 임팩트 빔에 있어서, 2 개의 양측단 빔이 1 개의 중앙 빔에 삽입되어 결합되고, 충격 에너지 흡수 특성의 향상을 위하여 상기 양측단 빔과 중앙 빔의 연결을 볼트 또는 리벳으로 결합한 것을 특징으로 하는 자동차 도어용 임팩트 빔이 제공된다.According to the present invention for achieving the object as described above, in the impact beam mounted on the door of the vehicle to absorb the shock, two beams of both ends are inserted and combined in one central beam, the impact energy absorption characteristics In order to improve the impact beam for an automobile door, it is characterized in that the connection between the beam of the two ends and the center beam by bolts or rivets.
또한, 보다 더 양호하게는, 상기 양측단 빔 및 중앙 빔의 단면은 사각형 또는 원형 중공 빔 중 어느 하나의 형태로 구성한다.Further, more preferably, the cross-sections of the both side beams and the central beam are configured in the form of either a rectangular or circular hollow beam.
또한, 자동차의 도어에 장착되어 충격을 흡수하는 임팩트 빔에 있어서, 다수의 빔이 중앙 빔의 양 끝단에 대칭 일렬로 삽입되어 다단으로 결합되고, 충격 에너지 흡수 특성의 향상을 위하여 상기 빔과 빔의 연결을 볼트 또는 리벳으로 결합한 것을 특징으로 하는 자동차 도어용 임팩트 빔이 제공된다.In addition, in the impact beam mounted on the door of the vehicle to absorb shock, a plurality of beams are inserted in both ends of the central beam in a symmetrical line to be combined in multiple stages, and the beam and the beam of the beam to improve the impact energy absorption characteristics An impact beam for a car door is provided, characterized in that the connection is bolted or riveted.
또한, 보다 더 양호하게는 상기 임팩트 빔을 구성하는 빔의 접촉면에 마찰 계수가 낮은 테프론, 나일론 또는 폴리에틸렌 등의 고분자 물질이 코팅되거나, 그리스(Grease) 등의 윤활유가 도포되도록 한다.Further, more preferably, a high friction material such as Teflon, nylon or polyethylene is coated on the contact surface of the beam constituting the impact beam, or a lubricant such as grease is applied.
또한, 보다 더 양호하게는, 상기 중앙 빔의 내측에 굽힘 강도 향상과 좌굴에 의한 국부 함몰 방지를 위하여 보강재가 삽입되도록 한다.Further preferably, the reinforcement is inserted into the inner side of the central beam to improve bending strength and prevent local depression by buckling.
또한, 보다 더 양호하게는, 상기 양측단 빔은, 충격 에너지 흡수 효율을 높이고 빔의 완전 이탈 방지를 위하여, 결합부에서 파손되는 방향으로 단면이 증가하도록 한다.Furthermore, even more preferably, the beams at both ends allow the cross section to increase in the direction of breakage at the joining portion in order to increase the impact energy absorption efficiency and prevent the beam from leaving completely.
도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차 도어 임팩트 빔이 도시된 사시도이다.1A is a perspective view of an automobile door impact beam according to a first embodiment of the present invention.
상기 임팩트 빔(110)은 유리(Glass), 아라미드(Aramid) 또는 이들 섬유를 혼합한 섬유와 에폭시(Epoxy), 폴리에스터(Polyester) 또는 비닐에스터(Vinylester)로 구성되는 섬유 강화 고분자 복합 재료로 제조되거나, 강철 또는 알루미늄을 혼성(Hybrid)으로 사용할 수 있다.The impact beam 110 is made of fiber reinforced polymer composite material composed of glass, aramid, or a mixture of these fibers and epoxy, polyester, or vinylester. Alternatively, steel or aluminum may be used as a hybrid.
도 1b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차 도어 임팩트 빔의 분해 및 조립도이다.1B is an exploded and assembled view of an automobile door impact beam according to a first embodiment of the present invention.
도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 자동차 도어의 임팩트 빔(110)은 2 개의 양측단 빔(111) 및 중앙 빔(112)으로 구성되며, 상기 양측단 빔(111) 및 중앙 빔(112)은 볼트 또는 리벳(121)으로 조립된다.As shown in FIG. 1B, the impact beam 110 of the automobile door of the present invention is composed of two beams 111 and a center beam 112, and the beams 111 and a beam 112. ) Is assembled with bolts or rivets 121.
상기 양측단 빔(111) 및 중앙 빔(112)의 단면은 도 1b에서는 사각형으로 도시되어 있지만, 원형 단면의 빔으로도 구성을 할 수 있다.The cross-sections of the both side beams 111 and the center beam 112 are shown as quadrangles in FIG. 1B, but may also be configured as beams having a circular cross section.
도 1c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 임팩트 빔이 굽힘 하중에 의하여 파손된 경우를 도시한 참고도이다.1C is a reference diagram illustrating a case where an impact beam according to a first embodiment of the present invention is broken by a bending load.
도 1c를 참조하면, 상기 결합 구조의 볼트 또는 리벳이 하중을 지지하며, 일정 하중 이상에서는 상기 양측단 빔(111) 또는 중앙 빔(112)이 인출되어 전단 파괴가 발생하게 되며, 이러한 파괴는 점진적으로 발생하므로 충격 에너지 흡수량이 증가하는 효과가 발생한다.Referring to FIG. 1C, bolts or rivets of the coupling structure support the loads, and above a certain load, both side beams 111 or the center beams 112 are pulled out so that shear failure occurs, and such failures are progressive. Because of the occurrence of the impact energy absorption increases.
상기 임팩트 빔의 효과적인 충격 에너지 흡수를 위하여, 상기 양측단 빔(111) 및 중앙 빔(112)의 표면에 마찰 계수가 낮은 테프론, 나일론 또는 폴리에틸렌 등을 코팅하거나, 그리스(Grease) 등의 윤활유를 도포하여, 빔 사이에 미끄러짐을 유도할 수 있다.In order to effectively absorb impact energy of the impact beam, Teflon, nylon or polyethylene having a low coefficient of friction is coated on the surfaces of the beam 111 and the center beam 112, or a lubricant such as grease is applied. Thus, slipping can be induced between beams.
도 1d는 본 발명의 원리에 따른 파손 면적비 설명을 위한 참고도이다.1D is a reference diagram for explaining a failure area ratio according to the principles of the present invention.
임팩트 빔의 조립을 위하여 가공된 구멍과 빔 끝단 사이의 거리인 끝단 거리(131a, 131b)와 빔 두께(132a, 132b)의 곱, 볼트 또는 리벳(133)의 단면적의 비를 아래의 [수학식 1]과 같이 파손 면적비라고 가정한다.The ratio of the cross-sectional area of the bolt or rivet 133, the product of the end distances 131a and 131b and the beam thicknesses 132a and 132b, which are the distances between the drilled holes and the beam ends for the assembly of the impact beam, Assume that the damage area ratio as in 1].
그리고, 효과적인 충격 에너지 흡수를 위하여 파손 면적비를 다음과 같이 설계한다.And, in order to effectively absorb the impact energy, the damage area ratio is designed as follows.
강철 빔의 경우에는 파손 면적비를 0.4 ~ 1로 하고, 알루미늄 빔의 경우에는 파손 면적비를 0.5 ~ 1.5로 하며, 섬유 강화 고분자 복합 재료의 경우에는 3 ~ 5로 한다.The breakage area ratio is 0.4 to 1 for steel beams, the breakage area ratio is 0.5 to 1.5 for aluminum beams, and 3 to 5 for fiber-reinforced polymer composite materials.
도 2a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차 도어의 임팩트 빔(210)이 도시된 사시도이고, 도 2b는 그 구성 조립도이다.FIG. 2A is a perspective view illustrating an impact beam 210 of an automobile door according to a second exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2B is an assembly view thereof.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 2개의 양측단 빔(211), 1 개의 중앙 빔(212) 및 볼트 또는 리벳(221)을 사용한 결합부로 구성되며, 구성된 빔의 강도와 충격 에너지 흡수 특성을 증가시키기 위하여 상기 양측단 빔(211) 사이에 보강재(213)를 삽입한다. 이러한 보강재로는 완충용 포옴(Foam), 플라스틱, 복합 재료 또는 금속 등의 다양한 재료가 사용될 수 있다.As shown in FIGS. 2A and 2B, two bilateral beams 211, one central beam 212, and a coupling part using bolts or rivets 221 are used, and the strength and impact energy absorption characteristics of the constructed beams are shown. The reinforcing material 213 is inserted between the both end beams 211 to increase the. As such a reinforcing material, various materials such as a foam, plastic, a composite material, or a metal may be used.
상기 보강재(213)는 국부적인 하중을 받는 상기 중앙 빔(212) 내에 장착되므로, 굽힘 강도를 증가시키고, 좌굴에 의한 국부 함몰을 방지하는 효과가 있다.Since the reinforcing material 213 is mounted in the central beam 212 that is locally loaded, it has an effect of increasing bending strength and preventing local depression by buckling.
도 3a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동차 도어의 임팩트 빔 조립을 위한 상세도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 임팩트 빔의 I-I' 단면도이며, 도 3c는 도 3a에 도시된 임팩트 빔의 단면을 변형시키는 또 다른 실시예의 단면도이다.Figure 3a is a detailed view for the impact beam assembly of the automobile door according to the third embodiment of the present invention, Figure 3b is a sectional view II 'of the impact beam shown in Figure 3a, Figure 3c is the impact beam shown in Figure 3a Is a cross-sectional view of another embodiment for modifying a cross section of a.
도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 임팩트 빔은 2 개의 양측단 빔(311), 1 개의 중앙 빔(312) 및 볼트 또는 리벳(321)을 사용한 결합부로 구성되며, 결합부의 파손시 에너지 흡수의 효율성과 완전 이탈 방지를 목적으로 상기 양측단 빔(311)의 단면을 변형할 수 있다.As shown in FIG. 3A, the impact beam is composed of two bilateral beams 311, one central beam 312 and a coupling part using bolts or rivets 321, and the efficiency of energy absorption when the coupling part breaks. The cross section of the beams 311 at both ends may be modified for the purpose of preventing complete departure.
도 3b에 도시된 바와 같이, 결합부에서 파손되는 화살표 방향으로 단면이 증가하여 굽힘 하중을 효과적으로 지지함과 동시에 효율적인 충격 에너지 흡수가 가능하며, 가장 두꺼운 끝단부에서는 완전 이탈이 방지될 수 있도록 설계한다. 완전 이탈 방지를 위해서 상기 파손 면적비를 기준으로 강철 빔의 경우 0.8 이상, 알루미늄 빔의 경우 1 이상, 섬유 강화 고분자 복합 재료의 경우 4 이상으로 설정한다.As shown in Figure 3b, the cross section increases in the direction of the arrow broken in the coupling portion to effectively support the bending load and at the same time efficient shock energy absorption, it is designed to prevent complete departure from the thickest end . In order to prevent complete departure, the breakage area ratio is set to 0.8 or more for the steel beam, 1 or more for the aluminum beam, and 4 or more for the fiber reinforced polymer composite material.
도 3c에 도시된 바와 같이, 결합부의 파손시 에너지 흡수의 효율을 보다 높이고, 완전 이탈 방지를 위하여 상기 양측단 빔(311)의 단면을 변형시킬 수도 있다.As shown in FIG. 3C, the cross-sections of the beams 311 at both ends may be modified to increase the efficiency of energy absorption upon breakage of the coupling portion and to prevent complete departure.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 자동차 도어의 임팩트 빔이 도시된 사시도이다.4 is a perspective view illustrating an impact beam of an automobile door according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 4 개 이상의 다단 빔과 결합부로 구성되어 충격 에너지 흡수를 보다 극대화할 수 있다. 참고로 도 4에 도시된 임팩트 빔은 빔이 5 개로 구성된 경우이며, 빔의 개수는 본 도면에 한정되지 아니한다. 즉, 본 원리를 이용한 다단 빔에 모두 적용된다.As shown in Figure 4, it is composed of four or more multi-stage beam and coupling portion can be more maximized impact energy absorption. For reference, the impact beam illustrated in FIG. 4 is a case where five beams are configured, and the number of beams is not limited to this drawing. That is, it is applied to all the multi-stage beams using the present principle.
한편, 상기 제 3 실시예와 제 4 실시예에서도 상기 제 2 실시예와 같은 원리와 목적으로 보강재를 사용할 수 있다.In the third and fourth embodiments, the reinforcement may be used for the same principle and purpose as in the second embodiment.
이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 일 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the technical spirit of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, it is intended to exemplarily describe the best embodiment of the present invention, but not to limit the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art may make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 자동차 도어용 임팩트 빔을 제공함으로써, 효과적인 충격 에너지 흡수가 가능하여 자동차 승객의 안전 향상에 기여하는 효과가 있다.According to the present invention as described above, by providing the impact beam for the vehicle door, it is possible to effectively absorb the impact energy, thereby contributing to the improvement of the safety of the automobile passengers.
도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차 도어 임팩트 빔이 도시된 사시도이고,1A is a perspective view of an automobile door impact beam according to a first embodiment of the present invention;
도 1b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차 도어 임팩트 빔의 분해도이고,1B is an exploded view of an automobile door impact beam according to a first embodiment of the present invention,
도 1c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 임팩트 빔이 파괴된 때를 도시한 참고도이고,FIG. 1C is a reference diagram illustrating when an impact beam according to a first embodiment of the present invention is broken,
도 1d는 본 발명의 원리에 따른 파손 면적비 설명을 위한 참고도이고,Figure 1d is a reference diagram for explaining the failure area ratio in accordance with the principles of the present invention,
도 2a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차 도어 임팩트 빔이 도시된 사시도이고,2A is a perspective view of an automobile door impact beam according to a second embodiment of the present invention;
도 2b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차 도어 임팩트 빔의 구성 조립도이고,Figure 2b is a structural assembly diagram of a vehicle door impact beam according to a second embodiment of the present invention,
도 3a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동차 도어 임팩트 빔의 조립 상세도이고,3A is an assembly detail view of an automobile door impact beam according to a third embodiment of the present invention;
도 3b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 끝단 빔의 단면도이고,3B is a cross-sectional view of the end beam according to the third embodiment of the present invention,
도 3c는 도 3b에 도시된 끝단 빔의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이고,3C is a cross-sectional view showing another embodiment of the end beam shown in FIG. 3B;
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 자동차 도어 임팩트 빔이 도시된 사시도이다.4 is a perspective view illustrating the automobile door impact beam according to the fourth embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명 *Explanation of symbols on main parts of the drawings
110, 210 : 자동차 도어용 임팩트 빔110, 210: Impact beam for car door
111, 211, 311 : 양측단 빔111, 211, 311: bilateral beams
112, 212, 312 : 중앙 빔112, 212, 312: center beam
121, 133, 221, 321 : 볼트 또는 리벳121, 133, 221, 321: bolts or rivets
213 : 보강재213: reinforcement
131a, 131b : 끝단 거리(조립을 위한 구멍과 빔 끝단 사이의 거리)131a, 131b: end distance (distance between hole for assembly and beam end)
132a, 132b : 빔 두께132a, 132b: beam thickness
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