KR100530935B1 - 차량용 비임 - Google Patents

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Abstract

차량의 도어의 범퍼 비임 또는 안전 비임 등의 안전 비임은 모자형 비임(11)을 가진다. 모자형 비임의 웨브 또는 플랭크(13, 14)는 방정식 y = cos hyp(x)를 실질적으로 따르는 형상 즉, 플랭크의 두개의 단부에서 고정될 때 가지게 되는 체인의 형상을 가진다. 비임의 플랭크 형상의 결과로서, 플랭크는 충돌시 외력이 가해질 때 비임의 변형이 시작되기 전에 비임에 임의의 횡력이 작용하지 않는다. 그러므로 비임은 다른 플랭크 형상을 가진 비임보다 변형되기 전에 더 큰 힘을 지지한다.

Description

차량용 비임{A BEAM FOR A VEHICLE}
본 발명은 차량용 비임에 관한 것으로 특히 안전 비임(safety beam)에 관한 것이다. 안전 비임은 차량에서 측면 충격 비임(side impact beam) 또는 범퍼 비임(bumper beam) 등으로서 이용된다. 오늘날, 사람들은 차량 및 특히 가능하게는 경량의 승객용 차량을 제작하기 위하여 경쟁하며, 그러므로 안전 비임은 가능한 경량이며 증가되는 에너지 흡수 용량에 대한 요구를 충족시켜야 한다.
도 1은 전방 범퍼용 범퍼 비임의 좌측 반부를 도시한 투시 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 범퍼 비임의 단면도이다.
도 3은 차량의 도어용 안전 비임의 투시 사시도이다.
도 4는 차량의 전방 범퍼의 범퍼 비임과 측면 비임의 부분을 도시한 투시 사시도이다.
도 5는 또 다른 범퍼 비임의 투시 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시된 범퍼 비임과 정확히 동일하지 않지만, 도 4에 도시된 종류의 범퍼 비임을 구비한 범퍼의 단면도이다.
도 7은 도 4에 도시된 종류의 범퍼 비임의 하나 이상의 예를 갖는 범퍼의 단면도이다.
도 8은 도 5에 도시된 범퍼 비임과 정확히 동일하지 않지만, 도 5에 도시된 종류의 범퍼 비임을 갖는 범퍼의 단면도이다.
도 9는 이중 구조이지만 도 3에 도시된 종류의 비임의 단면도이다.
본 발명의 목적은 경량이며 높은 에너지 흡수 용량을 가지는 안전 비임을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적은 비임의 두 개의 플랭크가 방정식 y = cos hyp(x)에 따르는 단면의 형상을 가지며 청구범위에서 한정된 특징부에 제시된다.
상기 플랭크의 형상은 단부에서만 고정되는 프리 행잉 체인(free-hanging chain)의 형상이다. 이러한 플랭크의 형상으로, 비임에 하중이 작용할 때 플랭크상에는 횡력이 작용하지 않지만, 모든 힘이 플랭크의 만곡면에 작용할 것이다. 그러므로 상기 비임은 변형이 시작되기 전에는 대응하는 종래의 비임보다 더 큰 힘을 견디며, 또한 상기 비임은 다른 플랭크 형상을 가진 대응하는 비임보다 더 큰 에너지를 흡수한다.
두 개의 플랭크는 직접 또는 선택적으로 만날 수 있으며, 플랭크들 사이에는 중앙부가 있을 수 있다. 플랭크는 측면 플랜지에서 적절하게 끝날 수 있으며 측면 플랜지는 플랜지에 점 용접(spot welding)되거나 임의의 다른 방식으로 플랜지에 부착될 수 있는 얇은 강판 스트립일 수 있으며 다수의 결합 부재에 의하여 서로 결합될 수 있다.
이와 달리, 얇은 강판 커버 형상의 결합 부재는 비임을 폐쇄형 프로파일(closed profile)로 하기 위하여 플랜지에 부착될 수 있다. 폐쇄형 프로파일은 폐쇄형 모재(blank)의 하이드로포밍(hydroforming)에 의하여 달성된다. 상기 비임은 대칭 또는 비대칭일 수 있으며 상기 비임의 높이 및 폭은 길이를 따라 변할 수 있다.
도면에서, 대응하는 부재는 동일한 도면 부호를 가진다.
도 1 및 도 2에는 전방 범퍼용 바우형 비임(bow-formed beam)의 좌측 반부가 도시된다. 바우형 비임의 좌측 반부는 커버(12)를 구비한 모자형 비임(hat beam; 11)을 포함한다. 모자형 비임(hat beam; 11)은 비임의 중앙선에서 만나는 두 개의 플랭크(flank) 또는 웨브(13, 14), 및 직립 엣지(upstanding edges; 17)를 구비한 측면 플랜지(15, 16)의 플랭크 단부를 가진다. 커버(12)는 바람직하게는 점용접에 의하여 플랜지(15, 16)에 고정된다. 커버(12)는 편평할 수 있지만 보강 홈(stiffening grooves) 및 고랑부(creases)를 가지는 것으로 도시되어 있다. 두 개의 플랭크(13, 14)는 방정식 y = k · cos hyp (x), 즉 , k는 환산 계수(scale factor),에 대응하는 단면형상을 가진다. 두 개의 플랭크(13, 14)는 두개의 단부에서만 매달린 프리-행잉 체인(free-hanging chain)의 형상을 서로 가지며, 그러므로 상기 비임에 대칭 하중(symmerical load)이 가해질 때 모든 힘은 플랭크의 곡면에 작용한다. 그러므로, 힘이 상기 플랭크에 횡적으로 작용하지 않으며, 그러므로 변형이 발생하기 전에 상기 비임은 다른 플랭크 형상에 대응하는 비임보다 더 큰 힘을 견딜 것이다. 또한 상기 비임은 변형중 다른 플랭크 형상에 대응하는 비임보다 더욱 많은 에너지를 흡수한다.
두 개의 플랭크(13, 14)는 방정식 y = k · cos hyp (x), 즉 , k는 환산 계수(scale factor),에 대응하는 단면형상을 가진다. 두 개의 플랭크(13, 14)는 두개의 단부에서만 고정되는 프리-행잉 체인(free-hanging chain)의 형상을 서로 가지며, 그러므로 상기 비임에 대칭 하중(symmerical load)이 가해질 때 모든 힘은 플랭크의 곡면에 작용한다. 그러므로, 힘이 상기 플랭크에 대해 횡방향으로 작용하지 않으며, 그러므로 변형이 발생하기 전에 상기 비임은 다른 플랭크 형상을 가지는 대응 비임보다 더 큰 힘을 견딜 것이다. 또한 상기 비임은 변형중 다른 플랭크 형상에 대응하는 비임보다 더욱 많은 에너지를 흡수한다.
도 3에는 객차의 도어에서 측면 충격 비임(side impact beam)으로서 이용되는 개방 모자형 비임(open hat beam)이 도시된다. 개방 모자형 비임은 상기에 설명된 체인의 형상을 가진 두개의 플랭크(13, 14) 및 두개의 측면 플랜지(15, 16)를 포함하는 중앙부(central sectin)를 가진다. 개방 모자형 비임은 편평한 단부(20, 21)의 형상의 장착부 및 중앙부와 상기 편평한 단부 사이에 변이부(transition sections; 22, 23)를 가진다. 중앙부는 길이에 걸쳐 일정한 단면을 가진다. 이와 달리, 중앙부는 일정 높이를 가질 수 있으나 길이를 따라 연속적으로 변하는 폭을 가지며, 이는 상기 방정식에서 환산 계수(k)가 변하는 것을 의미한다. 임의의 방식에서, 비임은 일정 폭 및 변하는 높이를 가질 수 있으며, 플랭크는 길이를 따라서 상기 체인의 형상을 가질 수 있다. 비임(11)은 대칭 또는 비대칭 길이일 수 있다. 모자형 비임(11)은 충돌시 상부가 부딪칠 수 있도록 상부가 주로 외측으로 향하도록 장착된다.
도 4에는 차량의 측면 비임(30, 31)에 고정되는 모자형 비임(11) 형태의 바우형 범퍼 비임(bow-formed bumper beam)이 도시된다. 상기 비임은 개방형 프로파일(open profile)로서 도시되지만, 도 1 및 도 2의 비임과 같은 커버를 가질 수 있다. 비임(11)의 두 개의 플랭크는 도 1과 도 2의 비임의 플랭크와 도 3의 비임의 플랭크와 동일한 체인 형상을 가진다. 두 개의 플랭크는 직접 만나지는 않지만 두 개의 플랭크는 도 6에서 후술되는 중앙부에 의하여 분리된다.
도 5에는 본 발명에 따르는 또 다른 범퍼 비임(11)이 도시된다. 도 1 및 도 2에 도시된 종류의 커버를 완성하기 위하여 일 실시예로서 플랜지(15, 16)에 서로 결합되는 외향으로 돌출되는 상부 및 다수의 얇은 강판 스트립(35)을 가진다. 스트립(35)은 플랜지에 용접, 적절하게는 점 용접됨으로써 플랜지(15, 16)에 고정된다.
도 6은 도 4에 도시된 종류의 범퍼 비임의 횡단면이다. 상기 범퍼 비임은 상방으로 만곡되는 엣지(17, 18)를 구비한 측면 플랜지(15, 16)에서 끝나는 2개의 플랭크(13, 14)를 가지는 모자형 비임(11)을 포함한다. 단부(12)는 플랜지(15, 16)에 점 용접된다. 두개의 플랜지(13, 14)는 프리 행잉 체인의 형상으로 설명되며 두개의 플랜지는 중간부(36)에 의하여 분리된다. 폴리우레탄 폼(polyurethane foam) 등과 같은 스티프 폼(stiff foam) 형상의 에너지 흡수체는 커버에 접합됨으로써 커버(12)에 부착되며 범퍼 비임은 범퍼와 함께 형성된다. 범퍼는 외향으로 돌출되는 폼에 장착된다.
도 6은 도 4에 도시된 종류의 범퍼 비임의 횡방향 섹션이다. 상기 범퍼 비임은 상방으로 만곡되는 엣지(17, 18)를 구비한 측면 플랜지(15, 16)에서 끝나는 2개의 플랭크(13, 14)를 가지는 모자형 비임(11)을 포함한다. 단부(12)는 플랜지(15, 16)에 점 용접된다. 두개의 플랭크(13, 14)는 프리 행잉 체인의 형상으로 설명되며 두개의 플랭크는 중간부(36)에 의하여 분리된다. 폴리우레탄 폼(polyurethane foam) 등과 같은 강성 폼(stiff foam) 형상의 에너지 흡수체가 커버에 접합됨으로써 커버(12)에 부착되며 범퍼 비임은 범퍼와 함께 형성된다. 범퍼는 외향으로 돌출되는 폼에 장착된다.
도 7에는 도 6의 범퍼로부터 약간 변형된 범퍼가 도시된다. 차이점은 모자형 비임의 형상을 가지며 모자형 비임(11)내로 연장되는 커버(12)에 있다.
도 8에는 도 5에 도시된 종류의 범퍼 비임의 횡방향 섹션이 도시되며, 이는 외향으로 돌출되는 상부 및 차량에 인접한 커버를 가진다. 폼(37)은 모자형 비임의 상부, 즉 중간부(36)에 부착된다.

Claims (10)

  1. 차량용 비임에 있어서,
    상기 비임은, 적어도 주요부의 길이에 따라, 단면의 형상이 실질적으로 방정식 y = k·cos hyp(x)를 따르는 두개의 플랭크(13, 14)를 포함하며, 상기 두 개의 플랭크(13, 14)는 두 개의 단부에서만 고정되는 프리-행잉 체인(free-hanging chain)의 형상인 것을 특징으로 하는,
    차량용 비임.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 두개의 플랭크(13, 14)가 직접 만나는 것을 특징으로 하는,
    차량용 비임.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 두개의 플랭크(13, 14)들 사이에 중간부(36)가 형성되는 것을 특징으로 하는,
    차량용 비임.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 플랭크(13, 14)는 측면 플랜지(15, 16)로 끝나는 것을 특징으로 하는,
    차량용 비임.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 측면 플랜지(15, 16)는 직립 엣지(17, 18)를 가지는 것을 특징으로 하는,
    차량용 비임.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비임은 폐쇄 단면을 가지는 것을 특징으로 하는,
    차량용 비임.
  7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 두개의 측면 플랜지(15, 16)를 서로 결합시키는 부재(12, 35)들이 제공되는 것을 특징으로 하는,
    차량용 비임.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 결합 부재들은 비임을 폐쇄 단면으로 형성시키는 플레이트(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    차량용 비임.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비임은 스탬프 가공되고 경화된 얇은 강판으로 제작되는 것을 특징으로 하는,
    차량용 비임.
  10. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비임은 개방된 단면 및 외향으로 돌출되는 상부를 가지며, 상기 비임은 차량의 측면 충격 비임으로 이용되는 것을 특징으로 하는,
    차량용 비임.
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