KR101178994B1 - 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents

충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 중앙에 터널부를 구비하며, 양단으로 박스 형태의 단면 형상을 가지되, 상대적으로 인장강도가 큰 고장력 강판을 소재로 하여 형성된 중앙패널부재와, 중앙패널부재의 좌우 양단을, 각각의 내측 단부 하측으로 접촉 배치시켜, 상호 간의 대면 부위에서 용접되어 폐단면 형태의 보강 구조를 이루도록 형성된 사이드패널부재를 포함한다.
본 발명에 따르면, 센터 플로어 패널의 구조적인 개선을 통해 향상된 충돌 특성(crash performance)을 기대할 수 있으며, 성형 제조 상의 편의성이 향상됨과 동시에, 고강도화가 요구되는 구조 보강 부위에만 고장력 강판을 부분 적용함으로써, 원가 절감을 도모할 수 있다.

Description

충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널 및 그 제조 방법{CENTER FLOOR PANEL WITH ADVANCED STRUCTURE FOR IMPROVING CRASH PERFORMANCE AND THE METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 센터 플로어 패널 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 기존의 센터 플로어 패널의 중앙 터널부에 적용되었던 보강재의 적용을 배제하고, 아울러 센터 플로어 사이드 멤버의 적용을 배제함에도 불구하고, 구조적 개선을 통하여, 더 나은 충돌 특성을 확보할 수 있는 센터 플로어 패널 및 그 제조 방법 에 대한 기술이다.
일반적으로, 차체 구조에 있어서 바닥을 이루는 플로어 패널(floor panel)은, 차체의 전방 바닥부를 이루며 운전석과 조수석을 구조적으로 지지하는 프런트 플로어 패널(front floor panel)과, 뒷좌석을 지지하는 센터 플로어 패널(center floor panel) 및 연료탱크가 고정되면서 트렁크 룸을 형성하는 리어 플로어 패널이 결합된 구조로 되어 있다.
통상의 센터 플로어 패널은, 중앙으로 배기계가 지나갈 수 있도록 역 'U'자 형태로 만곡지게 돌출된 형태의 터널부를 구비하는데, 이러한 터널부는 차체의 전장을 따라 길게 형성된다.
이러한 센터 플로어 패널은 270 ~ 340MPa급의 인장강도 및 0.6 ~ 0.7mm의 두께를 갖는 강판을 이용하여 성형 제작된다.
그리고 상기 센터 플로어 패널의 터널부 양쪽으로는, 시트 크로스 멤버가 구비되어, 차량용 시트를 장착 가능하게 해주며, 상기 센터 플로어 패널의 터널부 상부로는 340 ~ 440MPa급의 인장강도 및 1.0 ~ 1.4mm의 두께를 갖는 보강재가 접합 보강되는데, 이로 인하여 차량의 전방 충돌 특성(frontal crash performance)이 향상될 수 있다.
또한, 센터 플로어 패널의 하부에는, 상기 터널부와 센터 플로어 패널의 좌, 우 양단에 센터 플로어 사이드 멤버가 구비되는데, 이는 전방부가 프런트 범퍼와 연결되는 프런트 사이드 멤버와 접합되어서, 차체의 정면 충돌에 대응하여 안전성을 확보하는 구조를 이룬다.
즉, 센터 플로어 사이드 멤버는, 센터 플로어 패널과 폐단면 프로파일 구조를 이루어, 차량의 정면 충돌 시 충돌 에너지를 효과적으로 흡수하는 구조로 이루어진다.
이러한 센터 플로어 패널의 터널부는, 앞서 언급한 바와 같이 차량의 전방 충돌 특성에 중요한 영향을 미치는 부위로서, 기존 구조에서 구조 보강을 위해 접합 보강되었던 보강재의 적용을 배제하고자 할 경우, 전체적인 고장력 강판의 적용이 요구되었다.
그러나 이러한 고장력 강판을 전체적으로 적용할 경우에는, 굳이 고강도화가 요구되지 않아도 될 센터 플로어 패널의 터널부 양쪽 평탄한 부위까지도 고장력 강판을 적용해야 할 것이므로, 결과적으로 불필요한 원가 상승을 초래할 수 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위한 일환으로서, 근래 들어 맞춤 재단 용접 공법(tailor welded blanking, 이하 'TWB'라 함)을 적용하여, 터널부 양쪽 평탄한 부위는 기본 강판을 이용하고, 중앙의 터널부는 고장력 강판을 이용하여, 센터 플로어 패널을 이중 강도 구조로 제조하려는 움직임이 나타나고 있다.
그러나 상기 TWB 공법을 적용할 경우, 센터 플로어 사이드 패널과 폐단면 프로파일 구조를 이루는 센터 플로어 사이드 멤버의 적용을 배제하기에 어려움이 따르는 추가적인 문제점이 있으며, 센터 플로어 패널 제작을 위한 강판의 크기가 종래의 방식과 동일하게 대형이며, 내부에는 매우 딱딱하고 연신 특성이 거의 없는 용접선을 포함하게 되므로, 성형 단계에서 불량 발생률이 높아질 수 있는 우려가 따른다.
본 발명의 목적은 기존의 센터 플로어 패널의 중앙 터널부에 적용되었던 보강재의 적용을 배제함과 동시에 센터 플로어 사이드 멤버의 적용을 배제하여, 성형 제조 상의 편의성 향상은 물론, 원가 비용의 절감을 도모하면서도, 구조적 개선을 통해 더욱 향상된 충돌 특성을 확보할 수 있는 센터 플로어 패널을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 또 하나의 목적은 상기의 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널을 제공함에 있어, 성형 제조 상의 편의성을 극대화하고, 고강도화가 요구되는 필요 부분에만 고가의 고장력 강판을 적용하는 구조를 채택함으로써, 제조 비용을 절감할 수 있는 센터 플로어 패널 제조 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 중앙에 터널부를 구비하며, 양단으로 박스 형태의 단면 형상을 가지되, 상대적으로 인장강도가 큰 고장력 강판을 소재로 하여 형성된 중앙패널부재; 및 상기 중앙패널부재의 좌우 양단을, 각각의 내측 단부 하측으로 접촉 배치시켜, 상호 간의 대면 부위에서 용접되어 폐단면 형태의 보강 구조를 이루도록 형성된 사이드패널부재;를 포함하는 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널을 제공한다.
이때, 상기 중앙패널부재는, 적어도 590 ~ 750 MPa의 인장강도를 갖는 고장력 강판을 소재로 할 수 있으며, 상기 사이드패널부재는, 270 ~ 340MPa 범위 내의 인장강도를 갖는 강판일 수 있다.
그리고 상기 중앙패널부재 좌우 양단과 상기 사이드패널부재 내측 단부의 상호 간에 대면되는 부위에는, 2점 용접이 이루어질 수 있는데, 이러한 2점 용접을 통해, 상기 2점 용접을 통해, 상기 중앙패널부재 좌우 양단과 상기 사이드패널부재 내측 단부 사이에는, 박스 형태의 폐단면이 형성될 수 있다.
이때, 상기 박스 형태의 폐단면은, 정사각형, 직사각형, 사다리꼴 중 어느 하나의 단면 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 이러한 2점 용접은, 점 용접(spot welding) 또는 레이저 용접(laser welding) 방식으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 중앙패널부재 좌우 양단 및 상기 사이드패널부재의 내측 단부에는, 상호 간의 용접 포인트 확보를 위한 연장부가 각각 더 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 또 하나의 사상에 따르면, (a) 센터 플로어 패널을 이루는 강판 부품을 전폭 방향으로 3분할하되, 터널부를 포함하는 중앙패널부재는 590 ~ 750MPa의 인장강도를 갖는 강판을 소재로 하며, 상기 중앙패널부재의 양측에 연결되는 사이드패널부재는 270 ~ 340MPa의 인장강도를 갖는 강판을 소재로 하여 마련되는 단계; (b) 상기 중앙패널부재의 양측 단부를 상기 사이드패널부재의 내측 단부 하측으로 접촉시켜, 상호 간의 대면 부위가 폐단면을 이루도록 배치하는 단계; 및 (c) 상기 중앙패널부재의 양측 단부와 상기 사이드패널부재의 내측 단부 각각에 2점 용접을 실시하여 상호 접합하는 단계;를 포함하는 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널 제조 방법을 제공한다.
이때, 상기 (a) 단계에서, 상기 중앙패널부재의 양측 단부에 미리 박스 형태 단면을 형성할 수 있으며, 상기 중앙패널부재 좌우 양단 및 상기 사이드패널부재의 내측 단부상에 상호 간의 용접 포인트 확보를 위한 연장부를 더 형성할 수 있다.
그리고 상기 (c) 단계에서의 용접은, 점 용접(spot welding) 또는 레이저 용접(laser welding) 방법으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널 및 그 제조 방법에 따르면, 기존의 센터 플로어 패널의 중앙 터널부에 적용되었던 보강재의 적용을 배제함과 동시에 센터 플로어 사이드 멤버의 적용을 배제함에도 불구하고, 구조적인 개선을 통해 기존과 동등하거나 또는 기존보다 향상된 충돌 특성(crash performance)을 확보할 수 있는 유리한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널 및 그 제조 방법에 따르면, 성형 제조 상의 편의성이 향상되어 생산 시수 단축 및 생산 인력 감축을 도모하여 제품 생산성을 향상시킬 수 있는 유리한 효과가 있다.
아울러, 본 발명의 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널 및 그 제조 방법에 따르면, 센터 플로어 패널에 있어서, 고강도화가 요구되는 필요 부분에만 고가의 고장력 강판을 부분 적용하고, 그 이외에는 기존 강판을 그대로 적용할 수 있어, 원가 절감을 도모함으로써, 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있는 유리한 효과가 있다.
도 1은 일반적인 차체 구조를 간략히 도시한 도면,
도 2는 일반적인 센터 플로어 패널을 도시한 도면,
도 3은 도 2에 도시된 센터 플로어 패널에 다수의 구조 보강용 부재가 추가 설치된 모습을 보여주는 도면,
도 4는 일반적인 센터 플로어 패널의 단면 형상을 모식화한 도면,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널을 설명하기 위해 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널을 설명하기 위해 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널 제조 방법을 도시한 순서도임.
이하, 본 발명에 따른 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널 및 그 제조 방법에 관한 바람직한 실시예에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 도면에서 발명을 구성하는 구성요소들의 크기는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술된 것이며, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소와 접하여 설치될 수 있고, 소정의 이격거리를 두고 설치될 수도 있으며, 이격거리를 두고 설치되는 경우엔 상기 어떤 구성요소를 상기 다른 구성요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제3의 수단에 대한 설명이 생략될 수도 있다.
본 발명에 따른 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널 및 그 제조 방법에 관한 바람직한 실시예에 대해 설명하기에 앞서, 본 발명의 목적 대상에 해당하는 센터 플로어 패널의 구조 및 형태에 관해 간략히 살펴보기로 한다.
도 1은 일반적인 차체 구조를 간략히 도시한 도면이고, 도 2는 일반적인 센터 플로어 패널을 도시한 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 센터 플로어 패널에 다수의 구조 보강용 부재가 추가 설치된 모습을 보여주는 도면으로서, 이러한 도 1 내지 도 3를 병행 참조하여, 본 발명의 목적 대상에 해당하는 센터 플로어 패널의 기본 구조 및 형태를 살펴볼 수 있다.
먼저 도 1을 참조하면, 일반적인 차체의 바닥 구조는, 차체의 전방을 형성하는 대쉬 패널(dash panel)(20)과, 차체의 후방으로 형성되는 리어 플로어 패널(rear floor panel)(30)과, 상기 대쉬 패널(20)과 상기 리어 플로어 패널(30) 사이에 연결되는 센터 플로어 패널(10)로 이루어진다.
그리고 프런트 사이드 멤버(25)는 상기 대쉬 패널(20)을 통과하여 전장 방향으로 길게 형성되는 부재로서, 프런트 범퍼와 연결되어 차량의 전방 충돌 시 구조 보강 기능을 발휘한다.
특히, 도 2를 참조하면, 센터 플로어 패널(10)은 중앙으로 배기계가 지나갈 수 있도록 역 'U'자 형태로 만곡지게 돌출된 터널부(11)를 구비한다. 그리고 이러한 터널부(110)는 차체의 전장을 따라 길게 형성된다.
그리고 이러한 터널부(11)의 양측으로는 수평으로 편평한 사이드 플로어(13, 13')이 제공되는데, 센터 플로어 패널(10)은 기본적으로 이러한 형태로 이루어지게 되는 것이다.
도 3을 참조하면, 도시된 센터 플로어 패널(10)에 다수의 구조 보강용 부재가 추가 설치된 모습을 확인할 수 있다.
앞서 간략히 살펴본 바로는, 일반적인 센터 플로어 패널(10)은 중앙에서 상향 돌출된 형태로 이루어진 터널부(11)와, 이의 양측으로 편평하게 연장 형성된 사이드 플로어(13, 13')을 구비한다.
이러한 센터 플로어 패널(10)에, 기본적으로 또는 추가적으로 센터 플로어 사이드 멤버(14, 14'), 시트 크로스 멤버(15), 터널부 보강재(16) 등이 더 형성될 수 있다.
여기서, 센터 플로어 사이드 멤버(14, 14')는, 상기 센터 플로어 패널(10)의 저부 상에 전장 길이 방향으로 부착 설치되는 부재로서, 프런트 사이드 멤버와 접합되어서, 차체의 정면 충돌에 대응하여 안전성을 확보하는 구조 보강재이다.
그리고 시트 크로스 멤버(15)는, 상기 센터 플로어 패널(10)의 터널부(11)에 수직 방향, 즉 차체의 전폭 방향으로 설치되어 차량용 시트를 장착 가능하게 해준다.
그리고 터널부 보강재(16)는, 상기 센터 플로어 패널(10)의 터널부(11) 상부로 추가 설치되어 센터 플로어 패널(10)의 구조적인 강성을 확보하는 기능을 담당하는데, 가능한 한 기타의 센터 플로어 패널(10)이 갖는 인장강도에 비해 고장력 강판(예: 340 ~ 440MPa급의 인장강도를 갖는 고장력 강판)으로 이루어지는 것이 바람직하다.
특히, 이러한 터널부 보강재(16)의 추가 보강으로 인하여, 차량의 전방 충돌 특성(frontal crash performance)이 향상될 수 있다.
이와 같이, 센터 플로어 패널(10)은 차체의 구조에서 단순히 중앙 바닥면을 제공하는 역할을 담당하는 것 이외에도, 추가적으로 차량 충돌 특성을 향상시키는 기능을 발휘하는 구조로 이루어진다.
그런데, 이러한 센터 플로어 패널(10)에 의한 충돌 특성 향상 기능을 효과적으로 확보하기 위해선, 구조적 강성 확보를 위한 부재, 즉, 센터 플로어 사이드 멤버(14, 14') 및 터널부 보강재(16)로 이용될 수 있는 강판에 있어서, 보다 향상된 인장강도 확보가 가능한 고장력 강판을 이용하는 것이 요구되는 데, 이를 위해선 센터 플로어 패널(10)의 구조적인 개선이 필요하다.
도 4는 일반적인 센터 플로어 패널의 단면 형상을 모식화한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널을 설명하기 위해서는 도 4에 도시된 일반적인 센터 플로어 패널의 단면 형상을 먼저 살펴보는 것이 이해에 도움이 될 것이다.
도 4를 참조하면, 도시된 일반적인 센터 플로어 패널(10)의 단면 형상은, 차체의 전폭 방향으로 절개한 단면 형상으로서, 먼저, 중앙이 상향 돌출된 터널부(11)가 구비되며, 상기 터널부(11)의 좌우 양측으로 차체의 전폭 길이에 대응하여 연장 형성된 사이드 플로어(13, 13')가 구비된다.
이러한 터널부(11) 및 사이드 플로어(13, 13')는 통상 270 ~ 340MPa급의 인장강도 및 0.6 ~ 0.7mm의 두께를 갖는 강판을 이용하여 일체로 성형 제작된다.
그리고 이렇게 제작된 센터 플로어 패널(10)의 터널부(11)에서 터널부 보강재(16)가 접합 보강되는데, 상기 터널부 보강재(16)는 340 ~ 440MPa급의 인장강도 및 1.0 ~ 1.4mm의 두께를 갖는 강판을 이용하여, 차량의 전방 충돌 특성(frontal crash performance)을 향상시킨다.
그리고 상기 센터 플로어 패널(10)의 터널부(11)를 기준으로 양측 사이드 플로어(13, 13')의 저부면 상에는 각각 하나씩의 센터 플로어 사이드 멤버(14, 14')가 접합 보강되어, 충돌 특성을 향상시키는 구조를 이룬다. 즉, 센터 플로어 사이드 멤버(14, 14')는 센터 플로어 패널(10)의 하부에서 폐단면 프로파일 구조를 이루어 차량의 정면 충돌 시 충돌 에너지를 효과적으로 흡수하는 기능을 발휘한다.
다만, 이러한 도 4의 일반적인 센터 플로어 패널(10)의 경우에는, 터널부(11) 및 사이드 플로어(13, 13')의 기본 구조에, 상기 터널부 보강재(16) 및 상기 센터 플로어 사이드 멤버(14, 14')를 추가 접합해야 하는 제조 상의 난점이 있었는데, 이러한 상기 터널부 보강재(16) 및 상기 센터 플로어 사이드 멤버(14, 14')의 적용을 배제하기 위해서는 센터 플로어 패널(10) 전체를 고장력 강판으로 대체하여야 했다.
하지만, 이 경우에는 굳이 고장력의 강판이 적용될 필요가 없는 바닥 부위(예: 사이드 플로어)까지 고가의 고장력 강판을 이용하여야 하므로, 결과적으로는 불필요한 원가 상승이 초래될 수 있었다.
이를 해결하고자, 본 발명은 센터 플로어 패널의 구조적인 개선을 통해, 기존에 비해 동등하거나 혹은 더 나은 충돌 특성을 갖는 센터 플로어 패널을 제공한다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 제1실시예 및 제2실시예를 설명하기로 한다.
제 1 실시예
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 센터 플로어 패널(100)의 단면 형상이 도시되어 있다.
여기서 도시된 센터 플로어 패널(100)의 단면 형상은, 차체의 전폭 방향으로 절개한 단면 형상으로서, 전폭에 대한 중심(center line, CL)을 기준으로 상기 센터 플로어 패널(100)의 단면 형상은 좌우 대칭인 것을 확인할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 도시된 제1실시예에 따른 센터 플로어 패널(100)은 이종 강도를 가지며, 단면 영역에 대해 중앙, 그리고 이의 양측으로 분할된 복수의 부재로 이루어짐을 알 수 있는데, 센터 플로어 패널(100)의 중앙부를 이루는 중앙패널부재(110)와, 상기 중앙패널부재(110)의 양측으로 연결되는 사이드패널부재(130)가 그것이다.
중앙패널부재(110)는, 중앙으로 상향 돌출된 터널부(112)를 구비하며, 상기 터널부(112)로부터 좌우 대칭되어 소정 길이만큼 연장 형성되는 형태로 이루어진다.
그리고 중앙패널부재(110)의 연장 형성된 양단으로는 박스 형태의 단면 프로파일 형상이 구비된다.
즉, 상기 중앙패널부재(110)는 터널부(112)의 경사구간(114) 끝에서, 소정의 수평 연장 구간(116)을 이루며, 양단에서 하향으로 요입 형성되어 박스 형태의 단면 프로파일을 구비하는 형태로 이루어진다.
여기서, 상기 박스 형태의 단면 프로파일 형상은 후술될 사이드패널부재(130)와의 대면 용접으로 인하여 폐단면 형상을 가지는데, 이러한 폐단면 형상의 중앙패널부재(110) 및 사이드패널부재(130)의 접합 영역이 기존의 센터 플로어 사이드 멤버(도 4의 14, 14')의 기능을 담당하게 된다.
이때, 이러한 폐단면의 형상은 정사각형, 직사각형, 사다리꼴 중 어느 하나일 수 있는데, 이러한 다양한 폐단면의 형상은 중앙패널부재(110)의 양단 형상에 의해 결정되는 것이다.
도시된 제1실시예에 따르면, 가로 변이 큰 직사각형 형태의 폐단면 형상을 이루고 있으나, 이는 예시적인 것일 뿐, 후술될 도 6의 사다리꼴 형상으로도 적용될 수 있다.
그리고 상기 중앙패널부재(110)는 후술될 사이드패널부재(130)와 2점 용접(W, W')됨으로써, 일련의 연속된 몸체의 형태를 가질 수 있는데, 여기서 2점 용접(W, W') 되는 부분은 도시된 제1실시예를 통해 확인 가능하듯이, 중앙패널부재(110)의 연장 구간(116)의 한 지점과, 상기 중앙패널부재(110)의 양단 끝단에서 연장 형성된 연장부(119)의 한 지점에 이에 해당한다.
여기서, 중앙패널부재(110)의 양단 끝단에서 연장 형성된 연장부(119)는 사이드패널부재(130)와의 상호 간의 용접 포인트 확보를 위하여 더 구비한 것으로, 이러한 연장부(119)의 길이 및 두께, 형상 등은 차체의 크기 및 특징에 따라 다양하게 변경 가능하며, 본 발명은 도시된 형태에 굳이 제한될 필요가 없다.
그리고 이러한 2점 용접(W, W')으로 인하여, 상기 중앙패널부재(110)는 상기 사이드패널부재(130)와 견고하게 접합 가능하며, 상호 대면하여 접합되는 영역에서 박스형 폐단면 형태의 보강 구조를 이루어, 더욱 향상된 충돌 특성을 발휘할 수 있는 것이다.
특히, 본 발명의 중앙패널부재(110)는 590 ~ 750 MPa 의 인장강도를 갖는 고장력 강판을 이용함으로써, 터널부(112)에 별도의 추가 보강재를 접합시킬 필요가 없으며, 전술한 바와 같이, 기존의 센터 플로어 사이드 멤버(도 4의 14, 14')의 적용까지 배제시킬 수 있는 반면, 더 나은 충돌 특성을 확보할 수 있는 구조를 갖는다.
사이드패널부재(130)는 상기 중앙패널부재(110)의 좌우 양단을 내측 단부 하측으로 접촉 배치하여, 상호 간의 대면 부위에서 용접되어 폐단면 형태의 보강 구조를 이루는 센터 플로어 패널(100)의 주변 바닥 부재이다.
이러한 사이드패널부재(130)는 앞서 설명된 중앙패널부재(110)의 양단을 위에서 덮는 형태(132)로 접촉 배치된 후, 2점 용접(W, W')에 의해 상호 간에 견고하게 접합될 수 있는 형태로 이루어지는데, 이를 위해 수평으로 편평한 단면 구조를 가질 수 있다.
그리고, 이러한 사이드패널부재(130)에도 역시, 상기 중앙패널부재(110)와의 2점 용접(W, W')이 효과적으로 이뤄질 수 있도록, 상호 간의 용접 포인트 확보를 위한 연장부(134)가 더 구비되는 형태로 이루어진다.
상기의 사이드패널부재(130)는 중앙패널부재(110)와 같이, 센터 플로어 패널(100) 상에서 구조적 강성을 확보하는 보강재의 역할을 담당하지 않으므로, 중앙패널부재(110)의 소재와는 다른 강판을 그대로 이용할 수 있다.
즉, 이러한 사이드패널부재(130)의 소재로 이용 가능한 강판은 대략 270 ~ 340MPa 범위 내의 인장강도를 가질 수 있으면 만족되며, 중앙패널부재(110)에서와 같이 590MPa 이상의 인장강도를 요구하지 않는다.
따라서, 본 발명의 제1실시예에 따른 센터 플로어 패널(100)의 경우, 각 부위마다 필요로 하는 인장강도를 용이하게 확보할 수 있는 실시형태로 이루어져, 전체적인 고장력 강판의 이용에 따른 원가 상승의 문제를 전혀 고려할 필요가 없다.
제 2 실시예
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 제2실시예는 앞서 도 5를 참조하여 이미 설명한 바 있는 제1실시예의 경우와 그 구조 및 형태에 있어서 큰 차이가 없다.
다만, 이러한 제2실시예의 경우에는 폐단면 보강 구조의 위치가 상기 제1실시예에 비해 터널부(112) 쪽으로 근접하여 형성되어 있으며, 폐단면의 형상 역시, 제 1실시예의 직사각형 형태와 달리, 사다리꼴 형태로 이루어진 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 따라서, 본 발명의 제2실시예의 경우, 위에서 언급한 차이점을 제외하고선 제1실시예의 내용과 거의 동일하므로, 불필요한 중복 설명은 생략하기로 한다.
나아가, 본 발명에 따른 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널의 경우에는 본 발명에서 바람직한 실시예로 설명하였던 제1 및 2실시예에 국한될 필요가 없으며, 이와 유사한 다양한 형태의 구조 역시 본 발명의 범주에 속함이 자명하다. 즉, 본 발명에 따른 센터 플로어 패널이 적용될 수 있는 차종, 차량의 크기, 차량의 특징 등에 따라 다양한 구조로 조금씩 변경되어도 무방하다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 먼저, 센터 플로어 패널 강판 부품을 3분할하여 마련한다 (ST100).
본 단계(ST100)에서는, 우선 센터 플로어 패널을 이루는 강판 부품, 즉 패널부재를 전폭 방향으로 3분할한다.
이때, 3분할된 패널부재는, 센터 플로어 패널의 중앙부를 이루는 하나의 중앙패널부재와, 중앙패널부재의 좌, 우 양단으로 연결되는 각각 하나씩의 사이드패널부재이다.
중앙패널부재는 센터 플로어 패널의 중앙에서 상향 돌출된 터널부를 포함하며, 양단에서, 사이드패널부재의 내측 단부와 각각 접촉 대면되어 폐단면 형태의 보강 구조를 이룬다.
이를 위해, 본 단계(ST100)에서는, 중앙패널부재의 터널부 형상은 물론, 중앙패널부재의 양측 단부의 박스 형태 단면 형상이 미리 구비될 수 있도록 고유의 형상으로 가공되는 것이 바람직하다.
그리고 본 단계(ST100)에서는, 중앙패널부재와 사이드패널부재의 상호 간의 용접 포인트 확보를 위해 각각에 연장부를 형성할 수도 있다.
그리고 이러한 중앙 패널부재는 사이드패널부재와 이종의 강도로 이루어진 강판을 소재로 형성될 수 있는데, 보강 구조를 확보하는 기능을 동시에 겸하는 것을 고려한다면, 590 ~ 750 MPa이상의 인장강도를 갖는 강판을 소재로 하는 것이 바람직하다.
반면에, 사이드패널부재의 경우에는 상기 중앙패널부재와는 달리 센터 플로어 패널의 바닥 영역을 제공하는 기능에 그칠 뿐이므로, 대략 270 ~ 340MPa 범위 내의 인장강도를 갖는 통상의 강판을 이용하여도 무방하다.
다음으로, 중앙패널부재의 양측 단부를 사이드패널부재의 내측 단부 하측으로 접촉시켜, 상호 간의 대면 부위가 박스 형태 폐단면을 이루도록 연결 배치한다(ST200).
본 단계(ST200)에서 이루어지는 박스 형태 폐단면은 기존의 센터 플로어 사이드 멤버(도 4의 14, 14')가 담당하였던 구조적 보강 기능, 즉, 차량의 정면 충돌 시 충돌 에너지를 효과적으로 흡수하는 구조적 보강 기능을 제공한다.
그리고 이러한 폐단면 보강 구조를 중앙패널부재 및 사이드패널부재의 연결을 통해 제공함으로써, 별도의 센터 플로어 사이드 멤버의 추가 보강을 적용 배제할 수 있어 생산성이 향상될 수 있는 효과가 따른다.
다음으로, 중앙패널부재의 양측 단부와 사이드패널부재의 내측 단부 각각에 2점 용접을 실시하여 상호 접합한다(ST300).
본 단계(ST300)에서는 중앙패널부재와 사이드패널부재를 견고하게 접합하여, 하나의 센터 플로어 패널을 구성하는데, 이전 단계(ST200)에서 형성된 폐단면 보강 구조 역시 더욱 강화된 형태로 이루어질 수 있다.
본 단계(ST300)에서의 용접은 상기 폐단면의 외측으로 2점 용접이 실시될 수 있으며, 이 때의 용접 방법으로는 점 용접(spot welding) 또는 레이저 용접(laser welding)이 이용되는 것이 바람직하나, 이러한 용접 방법은 예시적인 것일 뿐, 본 발명은 이에 제한될 필요는 없다.
따라서 다양한 실시예를 통해 관용적으로 실시 가능한 용접 방법이라면 어느 것이라도 이용될 수 있다.
이러한 본 발명의 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널 및 그 제조 방법에 따르면, 기존의 센터 플로어 패널의 중앙 터널부에 적용되었던 보강재의 적용을 배제함과 동시에 센터 플로어 사이드 멤버의 적용을 배제함에도 불구하고, 앞서 살펴본 바와 같은 구조적인 개선을 통하여, 기존과 동등하거나 또는 기존보다 더 향상된 충돌 특성(crash performance)을 확보할 수 있다.
그리고 본 발명의 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널 및 그 제조 방법에 따르면, 성형 제조 상의 편의성이 향상되어 생산 시수 단축 및 생산 인력 감축을 도모하여 제품 생산성을 향상시킬 수 있는 유리한 효과를 발휘할 수 있으며, 아울러 센터 플로어 패널에 있어서, 고강도화가 요구되는 구조 보강 부위에만 고가의 고장력 강판을 부분 적용할 수 있어서, 원가 절감을 도모할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명에 따른 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널 및 그 제조 방법에 대하여 설명하였다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 센터 플로어 패널(center floor panel)
110: 중앙패널부재
130: 사이드패널부재
W, W': 용접 포인트

Claims (12)

  1. 중앙에 터널부를 구비하며, 양단으로 박스 형태의 단면 형상을 가지되, 상대적으로 인장강도가 큰 고장력 강판을 소재로 하여 형성된 중앙패널부재; 및
    상기 중앙패널부재의 좌우 양단을, 각각의 내측 단부 하측으로 접촉 배치시켜, 상호 간의 대면 부위에서 용접되어 폐단면 형태의 보강 구조를 이루도록 형성된 사이드패널부재;를 포함하는 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙패널부재는,
    590 ~ 750MPa의 인장강도를 갖는 고장력 강판인 것을 특징으로 하는 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 사이드패널부재는,
    270 ~ 340MPa 범위 내의 인장강도를 갖는 강판인 것을 특징으로 하는 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙패널부재 좌우 양단과 상기 사이드패널부재 내측 단부의 상호 간에 대면되는 부위에는, 2점 용접이 이루어지는 것을 특징으로 하는 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 2점 용접을 통해, 상기 중앙패널부재 좌우 양단과 상기 사이드패널부재 내측 단부 사이에는,
    박스 형태의 폐단면 보강 구조가 형성되는 것을 특징으로 하는 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 박스 형태의 폐단면 보강 구조는,
    정사각형, 직사각형, 사다리꼴 중 어느 하나의 단면 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 2점 용접은,
    점 용접(spot welding) 또는 레이저 용접(laser welding) 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙패널부재 좌우 양단 및 상기 사이드패널부재의 내측 단부에는,
    상호 간의 용접 포인트 확보를 위한 연장부가 각각 더 구비되는 것을 특징으로 하는 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널.
  9. (a) 센터 플로어 패널을 이루는 강판 부품을 전폭 방향으로 3분할하되, 터널부를 포함하는 중앙패널부재는 590 ~ 750 MPa이상의 인장강도를 갖는 강판을 소재로 하며, 상기 중앙패널부재의 양측에 연결되는 사이드패널부재는 270 ~ 340MPa의 인장강도를 갖는 강판을 소재로 하여 마련되는 단계;
    (b) 상기 중앙패널부재의 양측 단부를 상기 사이드패널부재의 내측 단부 하측으로 접촉시켜, 상호 간의 대면 부위가 폐단면을 이루도록 배치하는 단계; 및
    (c) 상기 중앙패널부재의 양측 단부와 상기 사이드패널부재의 내측 단부 각각에 2점 용접을 실시하여 상호 접합하는 단계;를 포함하는 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 중앙패널부재의 양측 단부에 미리 박스 형태 단면을 형성하는 것을 특징으로 하는 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널 제조 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 중앙패널부재 좌우 양단 및 상기 사이드패널부재의 내측 단부상에 상호 간의 용접 포인트 확보를 위한 연장부를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널 제조 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서의 용접은,
    점 용접(spot welding) 또는 레이저 용접(laser welding) 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 충돌 특성 향상을 위한 구조로 개선된 센터 플로어 패널 제조 방법.
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