KR101359262B1 - 크래쉬 박스의 제조 방법 및 크래쉬 박스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 생산 공정이 단순하여 생산비의 절감이 가능한 충격 흡수 구조 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하며, 이를 달성하기 위하여 수평부, 상기 수평부에 연결되며, 소정의 곡률 반경을 가지고 수직부에 연결되는 곡면부; 상기 곡면부에 연결되며 상기 수평부보다 큰 단면을 가지는 수직부를 포함하며, 충격 시 곡면부로부터 변형이 발생하여 진행되도록 상기 곡면부는 상기 수직부보다 두께가 얇은 충격 흡수 구조 및 소재를 홈이 형성된 다이에 안착하는 안착단계; 상기 다이에 안착된 소재를 가압함과 동시에 상기 홈에 대응되는 형상의 펀치로 가압하여 상기 소재를 상기 펀치의 외형에 대응되는 형상으로 가공하는 컵드로잉 단계; 및 상기 컵드로잉된 소재의 일단에 확장 구조를 가지는 연결부를 연결시키는 확장 구조 연결단계; 를 포함하는 크래쉬 박스 제조 방법을 제공한다.

Description

크래쉬 박스의 제조 방법 및 크래쉬 박스{Crash Box and Producing Method thereof}
본 발명은 외부의 충격을 형상변화로 흡수하는 크래쉬 박스를 제조하는 방법 및 크래쉬 박스에 대한 것으로 보다 구체적으로는 컵드로잉을 이용하는 크래쉬 박스의 제조 방법으로 컵드로잉 공정 전의 소재에 후에 연결부와의 연결을 위한 접이부를 구비하여 크래쉬 박스의 제조가 간편한 크래쉬 박스의 제조 방법 및 크래쉬 박스를 제공한다.
일반적으로 차량에는 충돌시 1차 충돌 에너지를 흡수하기 위하여 범퍼가 구비되고 있다. 종래의 범퍼는 차체에 결합하는 범퍼 스테이, 범퍼 빔, 업소버, 그리고 차량의 외측에 노출되는 범퍼 커버 등으로 구성된다. 이와 같이 구성되는 범퍼는 범퍼와 차체 프레임 사이에 저속 충돌시 충격을 흡수하여 차량의 손상을 최소화할 수 있도록 범퍼 크래쉬 박스가 설치되고 있다.
도 1 에는 종래의 범퍼 구조가 도시되어 있으며, 범퍼 빔(14)과 차량의 사이드 맴버(2) 사이에 크래쉬 박스(20)가 설치되어 있다. 이러한 크래쉬 박스(20)는 차에의 압뒤 부분 구조에서 중요한 충격 에너지 흡수 부재로 역할을 하도록 구비되어 있다.
현재 대부분의 크래쉬 박스(20)는 프레스 성형을 통해서 생산되기 때문에 복수의 피스(21, 22)로 이루어진 부품을 성형한 후 용접을 통하여 완성 부품을 성형한다. 도 2 에 도시된 바와 같이 두 개의 판을 'ㄷ' 단면으로 성형한 후 마주 보게 한 후 점용접하여 제작한다. 그 후에 최대하중을 낮추기 위하여 붕괴 유도를 위한 딤플(dimple; 23) 혹은 구멍(24)을 벽부에 배치한다.
도 3 에는 도 2 의 크래쉬 박스(20)가 하중에 의해서 변형된 모습을 도시하고 있으며, 도 4 에는 도 2 의 크래쉬 박스(20)의 변위에 따른 힘을 도시하고 있다.
도 4 에서 확인할 수 있듯이, 종래의 크래쉬 박스(20)의 경우에 초기에 최대하중(Fp)이 발생하며, 그 후로는 하중이 낮다는 문제가 있으며, 최대 하중에 대한 평균 하중의 비인 하중비가 높아서 에너지 흡수 효율이 떨어진다. 또한, 스탬핑과 점용접 공정에 의해서 제작되기 때문에 생산 공정이 복잡해지고, 생산원가는 올라가는 단점이 있다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 제조 공정이 단순하여 생산에 유리한 크래쉬 박스의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은 드로잉 후 충격 흡수 구조와 연결부와 용접이 곤란하다는 점을 해결하기 위하여, 드로잉 전 판재의 형상을 변경하여 드로잉 후 충격 흡수 구조가 연결부와 용이하게 용접될 수 있는 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 충격 흡수 구조, 크래쉬 박스 및 이의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 접이부를 포함하는 소재를 홈이 형성된 다이에 안착하는 안착단계; 상기 다이에 안착된 소재를 가압함과 동시에 상기 홈에 대응되는 형상의 펀치로 가압하여 상기 소재를 상기 펀치의 외형에 대응되는 형상으로 가공하는 드로잉 단계; 및 상기 드로잉된 소재의 상기 접이부를 접어 확장 구조를 가지는 연결부와 연결시키는 확장 구조 연결단계; 를 포함하는 크래쉬 박스 제조 방법을 제공한다.
본 발명에서 상기 홈은 원형 혹은 타원형이며, 상기 안착단계의 소재는 상기 홈에 대응되되, 상기 홈보다 큰 직경을 가질 수 있다.
또, 본 발명에서 상기 확장 구조 연결단계는 상기 연결부와 상기 접이부를 점용접할 수 있다.
또한, 상기 접이부는 상기 소재 바깥쪽으로 반원형으로 돌출된 복수 개의 귀부를 포함할 수 있다.
나아가, 상기 귀부는 직경이 10㎜ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명은 연결부와 평행한 수평부; 상기 수평부에 연결되며 소정의 곡률을 가지는 곡면부; 상기 곡면부에 연결되며 상기 수평부보다 큰 단면을 가지는 수직부; 및 상기 수직부에 연결되며 차량의 일 부재와 연결되도록 확장 구조를 가지는 연결부를 포함하며, 상기 수직부는 상기 수직부에 대하여 꺽어지며, 상기 연결부와 용접되는 접이부를 포함하는 크래쉬 박스를 제공한다.
또한, 상기 수평부, 곡면부, 및 수직부는 컵드로잉(Cup Drawing)으로 성형되어 두께 변화가 연속적이며, 상기 곡면부는 충격 시 변형이 시작되도록 상기 수직부 및 수평부보다 작은 두께를 가지며, 상기 접이부는 연결부와 점용점될 수 있다.
본 발명은 위와 같은 구성을 통하여 제조 공정이 단순하여 제조가 용이한 유리한 크래쉬 박스의 제조 방법을 제공할 수 있다.
또, 본 발명은 드로잉 전 판재에 접이부를 구비하며, 이 접이부가 함께 성형되면서 드로잉 후 충격 흡수 구조에서 연결부와이 용접을 용이하게 하는 구성이 되는 크래쉬 박스의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1 은 종래의 크래쉬 박스가 차량에 장착된 모습을 도시한 개략도이다.
도 2 는 종래의 크래쉬 박스에서 충격 흡수 구조를 도시한 사시도이다.
도 3 은 종래의 크래쉬 박스가 충격을 받아서 변형된 모습을 도시한 사시도이다.
도 4 는 종래의 크래쉬 박스가 충격을 받을 때, 변위에 따른 힘을 도시한 그래프이다.
도 5 는 본 발명의 충격 흡수 구조 및 크래쉬 박스를 도시한 도면으로, 도 5(a)는 충격 흡수 구조의 두께를 색으로 표시한 측면도이며, 도 5(b)는 본 발명의 충격 흡수 구조의 사시도이며, 도 5(c)는 본 발명의 크래쉬 박스의 단면도이며, 도 5(d)는 본 발명의 크래쉬 박스의 사시도이다.
도 6 은 본 발명의 크래쉬 박스의 수평 단면도이다.
도 7 은 본 발명의 충격 흡수 구조의 제조 방법을 순서에 따라서 도시한 도면이다.
도 8a 는 소재의 일 평면도이며, 도 8b 는 도 8a의 소재로 도 7 의 방법에 따라 제조된 충격 흡수 구조의 저면 사시도이다.
도 9a 는 소재의 다른 평면도이며, 도 9b 는 도 9a의 소재로 도 7 의 방법에 따라서 제조된 충격 흡수 구조의 저면 사시도이며, 도 9c 는 충격 흡수 구조에 제 1 연결부가 연결되는 모습을 도시한 사시도이며, 도 9d 는 충격 흡수 구조에 제 2 연결부가 연결되는 모습을 도시한 사시도이다.
도 10 은 본 발명의 충격 흡수 구조가 충격을 받아서 변형된 모습을 도시한 사시도이다.
도 11 은 본 발명과 종래의 충격 흡수 구조의 변위에 따른 힘을 도시한 그래프이다.
도 12 는 본 발명과 종래의 충격 흡수 구조의 변위에 따른 흡수 에너지를 도시한 그래프이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다.
도 5 에는 본 발명의 충격 흡수 구조 및 크래쉬 박스를 도시한 도면이 도시되어 있다. 구체적으로, 도 5(a)에는 충격 흡수 구조의 두께를 색으로 표시한 측면도가 도시되어 있으며, 도 5(b)에는 본 발명의 충격 흡수 구조의 사시도가 도시되어 있다. 또, 도 5(c)에는 본 발명의 크래쉬 박스의 단면도가 도시되어 있으며, 도 5(d)에는 본 발명의 크래쉬 박스의 사시도가 도시되어 있다.
도 5(a)~(d)에서 보이듯이, 본 발명에 따른 충격 흡수 구조(100)는 원형의 수평부(101), 상기 수평부(101)에 연결되며 곡률 반경(R)을 가지고 수직부(103)에 연결되는 곡면부(102), 상기 곡면부(102)에 연결되며 상기 수평부(101)보다 큰 단면을 가지는 수직부(103)가 일체로 형성된다. 본 발명의 충격 흡수 구조(100)는 단일 소재를 컵드로잉 성형하여 구현되며, 이에 대하여는 충격 흡수 구조(100)의 제조 방법에서 상세히 설명하도록 한다.
도 5(a) 및 (c)에서 보이듯이, 충격 흡수 구조(100)는 수직부(103)보다 곡면부(102)에서 두께가 얇으며(t102<t103), 곡면부(102)로부터 수직부(103)에서 곡면부(102)와 연결되지 않는 단부로 갈수록 두께가 두꺼워진다(t103a<t103b<t103c). 또한, 곡면부(102)는 수평부(101)보다도 얇은 두께를 가진다(t102<t103). 여기서, 수평부(101), 곡면부(102), 및 수직부(103)의 두께란 평균적 두께를 의미하는 것이며, 수평부(101), 곡면부(102) 및 수직부(103)는 단일 소재로 두께가 연속적으로 변화하기 때문에 연결면에서의 두께는 동일하다.
이러한 충격 흡수 구조(100)는 단일 소재로 성형되기 때문에 수평부(101), 곡면부(102) 및 수직부(103)로 연결되는 동안 소재의 두께의 변형이 연속적으로 변형된다. 즉, 두께 변화가 단속적이지 않다.
충격 흡수 구조(100)에서 최소 두께를 가지는 곡면부(102)의 경우에 두께(t102)는 1 ~ 1.4㎜ 사이의 범위를 수직부(103)에서 최대 두께(t103c)는 2.4~3.0㎜인 것이 바람직한데, 곡면부(102)의 두께(t102)가 1㎜ 미만이며 수직부(103)의 최대 두께(t103c)가 2.4㎜ 미만인 경우에는 성형과정에 파괴가 발생할 수 있으며 차량에서 요구되는 충격 흡수능을 만족시키지 못할 수 있으며, 곡면부(102)의 두께(t102)가 1.4㎜ 초과이며 수직부(103)의 최대 두께(t103c)가 3.0㎜ 초과인 경우에는 충격 흡수 구조(100)의 무게가 종래에 비하여 증대된다.
특히, 수평부(101)의 직경(d)은 수직부(103)의 직경(D)보다 작으며, 곡면부(102)는 이러한 수평부(101)로부터 수직부(103)를 연결하기 때문에 곡면부(102)의 단면은 곡률 반경(R)에 따라서 점진적으로 변화할 뿐만 아니라, 곡면부(102)는 수평부(101)나 수직부(103)보다 두께가 얇기 때문에, 작은 하중에도 변형이 발생할 수 있다. 즉, 곡면부(102)는 수직부(103)의 단면을 감소시키는 단면 감소부로서 역할도 수행한다.
수평부(103)의 직경(D)는 70~120㎜ 범위인 것이 바람직한데, 70㎜ 미만인 경우에는 충격 흡수 구조(100)로서의 소재는 충분한 강성을 가지며 그로 인하여 작은 LDR 때문에 소재의 가공이 곤란하며, 이는 가공성이 좋은 고강도강인 TWIP강의 경우에도 동일하다. 또한, 120㎜를 초과하는 경우에는 크기로 최소 두께를 가지더라도 크기로 인한 중량 때문에 충격 흡수 구조(100)의 무게가 종래에 비하여 증대된다는 단점이 있다.
이때, 곡률 반경(R)은 6㎜ 이상인 것이 바람직한데, 곡률 반경(R)이 6㎜ 보다 작은 경우에는 컵드로잉시 밴딩 구간이 작게 되어 변형이 아닌 파괴가 발생할 수 있다. 또하, 곡률 반경(R)은 10㎜ 이하인 것이 바람직한데, 곡률 반경(R)이 큰 경우에 수평부(101)의 면적이 작아지며, 그로 인하여 후에 연결부와의 용접에 어려움이 발생할 수 있기 때문이다.
또한, 곡면부(102)에 연속된 부분들은 두께가 연속적으로 변화하므로, 곡면부(102)에 인접한 수직부(103)의 상부(103a)의 경우 중간부(103b)나 하부(103c)보다 얇은 두께를 가지며, 그에 따라서, 곡면부(102)로부터 시작된 변형은 그에 연속된 부분으로 순차적으로 진행될 수 있다.
또한, 본 발명의 충격 흡수 구조(100)는 TWIP강(Twinning-Induced Plasticity Steel)인 것이 바람직한데, TWIP강의 경우에 강성뿐만 아니라 가공성이 우수하므로, 수평부(101), 곡면부(102) 및 수직부(103)의 성형이 용이할 뿐만 아니라, 해당 구조에서 얻어질 수 있는 충격 흡수량이 우수하기 때문이다.
한편, 본 발명의 충격 흡수 구조(100)가 적용된 크래쉬 박스(150)가 도 5(c)및 (d)에 도시되어 있다. 본 발명의 크래쉬 박스(150)는 충격 흡수 구조(100)를 범퍼 빔(14; 도 1 참고)과 차량의 사이드 맴버(2; 도 1 참고) 사이에 장착할 수 있도록 상기 충격 흡수 구조(100)에 연결되는 제 1 연결부(110)와 제 2 연결부(120)를 포함한다.
제 1 연결부(110)의 경우 수평부(101)와 곡면부(102)의 연결부에 레이저 용접으로 용접된 용접부(115)를 통하여 결합하며, 범퍼 빔 혹은 사이드 맴버와 같은 차량의 1 부재에 연결될 수 있도록 충격 흡수 구조(100)보다 큰 단면을 가지는 확장구조를 가진다. 다르게는, 제 1 연결부(110)의 경우 수평부(101)와 접촉하므로, 수평부(101)와 점용접을 통하여 연결될 수도 있다.
제 2 연결부(120)의 경우 제 1 연결부와 다른 차량의 1 부재에 연결될 수 있도록 수직부(103)의 단부에 용접부(125)를 통하여 연결된다. 제 2 연결부(120) 역시 레이저 용접 혹은 아크 용접으로 수직부(103)의 단부 외면에서 용접부(125)가 형성된다.
제 1 및 제 2 연결부(110, 120)에는 도시하지 않았지만, 차량에 연결될 수 있도록 볼트 구멍과 같은 결합수단이 장착될 수 있는 구성이 구비될 수 있다.
도 6 에는 본 발명의 충격 흡수 구조(100)의 수직부(103)의 수평방향 단면이 도시되어 있다. 도 6(a) ~ (c) 에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 충격 흡수 구조(100)의 수직부(103)는 원형 단면을 가질 수 있으나, 타원형 단면의 수직부(103')나 장방향 단면의 수직부(103'')를 가질 수 있음은 물론이며, 이는 크래쉬 박스(150)가 장착될 공간 및 요구 에너지 흡수량에 따라서 결정될 수 있다. 다만, 성형성을 위하여는 도 6(a)와 같은 원형 단면을 가지는 것이 바람직하다.
도 7(a) ~(e)에는 본 발명의 충격 흡수 구조(100)의 일 제조 방법이 도시되어 있다. 본 발명에서 충격 흡수 구조(100)는 드로잉 방식으로 생산될 수 있으며, 이러한 드로잉 방식은 다양한 기구로 수행될 수 있다.
본 발명에서는 컵드로잉으로 충격 흡수 구조(100)를 성형한다. 판형상의 소재(160)는 최종 충격 흡수 구조의 형상에 대응되는 홈(221)이 형성된 다이(220)에 안착된다. 이렇게 다이(220)에 안착된 소재(160)는 소재 홀더(210)에 의해서 홈(221) 외측 부분이 가압(Fbhf)된다. 이렇게 소재(160)가 소재 홀더(210)에 가압되고 있을 때, 상기 소재 홀더(210) 내부의 관통부(211)로 펀치(230)가 내려오게 되며, 펀치(230)는 소재(160)를 홈(221)으로 힘(Fp)을 가하여 밀어낸다.
도 5(b)에서 보이듯이, 펀치(230) 및 소재 홀더(210)의 가압으로 인하여 소재(160)는 다이(220)를 따라서 휨변형한 후, 도 5(c)에서와 같이 신장하면서 변형된다. 소재(160)의 성질에 따라서, 변형될 수 있는 정도(DR, Drawing Ratio)가 제한되며, 그 정도를 넘어서는 경우에 파괴가 발생한다. TWIP 강의 경우에 LDR(Limited Drawing Ratio)이 대략 2 정도이므로, 펀치(230)는 대략 소재(160)의 직경의 1/2정도의 직경을 가져야만 소재(160)의 전체를 신장시킬 수 있어, 신장길이가 크지 않다.
따라서, 보다 긴 길이로 신장시키기 위하여는 1차 컵드로잉 공정으로 성형된 소재(160)를 다시 다이(250)에 안착한 후 소재 홀더(240)로 소재(160)를 가압하면서 펀치(260)를 통하여 다시 한번 소재(160)를 2차 컵드로잉한다. 이때, 1차 컵드로잉 공정에 사용된 펀치(230)보다 2차 컵드로잉 공정에 사용된 펀치(260)의 단면적이 작은 것이 바람직하며, 이러한 다단 컵드로잉 공정을 통하여 필요한 충격 흡수 구조(100)의 수직부(103)의 길이를 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 원하는 곡면부(102)의 두께를 얻을 수 있다.
이때, 1차 컵드로잉 공정에서의 펀치(230)와 2차 컵드로잉 공정에서의 펀치(260)의 직경의 차이는 30㎜를 넘지 않는 것이 바람직한데, 이는 직경의 차이가 30㎜를 초과하는 경우에 2차 컵드로잉시 다이(250)와 소재 홀더(240) 사이에서 소재(160)의 마찰에 의해서 파괴가 발생할 수 있어 성형 불량이 발생할 수 있기 때문이다.
도 8a 에는 소재(160)의 일 실시예가 도시되어 있다. 도 8a 에서 보이듯이, 펀치(230, 260)가 원형인 경우에 소재(160)는 원형으로 형성된다.
도 8b 에는 상기 소재(160)로 도 7 에 따라서 성형한 후 모습의 저면 사시도이다. 도 8b 에서 보이듯이, 소재(160)로 성형하는 경우에 전체적으로 충격 흡수 구조(100)가 잘 성형되나 수직부(103)의 단부에 소재(160)의 이방성으로 인하여 이어링(earing)이 발생하며, 그에 따른 이어링부(109)를 확인할 수 있다.
따라서, 도 8a 와 같은 소재를 사용하는 경우에 상기 이어링부(109)가 발생하며 이는 수직부(103)의 단부를 매끄럽지 못하게 만들며, 이어링부(109)부는 그 면적이 크지 않아서 접어내더라도 용접할 면적이 나오지 않아서 아크 용접이나 레이저 용접으로 수직부(103)의 단부를 연결부(120)에 용접해야 한다(도 5d 참고).
본 발명에서는 이러한 이어링으로 인한 이어링부(109)를 효과적으로 관리하기 위하여 소재(160)의 형상을 다음과 같이 변경하였다.
도 9a 에는 소재(160)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 9a 에서 보이듯이, 펀치(230, 260)가 원형인 경우에 소재(160)는 도 8a 와 같이 원형으로 형성되나, 소재(160)의 가장자리에는 접이부(161a~d)가 구비된다. 접이부(161a~d)는 90도 간격으로 대치되게 배치되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 복수개가 다양한 위치로 배치될 수 있다.
도 9b 에는 상기 소재(160)로 도 7 에 따라서 성형한 모습의 사시도가 도시되있다. 도 9b 에서 보이듯이, 접이부(161a~d)를 포함하는 소재(160)로 성형하며, 성형 후에도 접이부(161a~d)가 존재하게 되며, 이때 접이부(161a~d)는 컵드로잉에 의해서 수직부(103)의 길이방향으로 신장되나, 폭(l)은 일정하게 유지된다. 따라서, 도 9b 에서와 같이 소재(160)의 성형이 완료된 후 접이부(161a~d)는 수직부(103)의 길이방향을 따라서 연장된다.
이렇게 연장된 접이부(161a~d)를 유지한 상태로 충격 흡수 구조(100)의 수평부(101)와 제 1 연결부(110)를 점용점하는 모습이 도 9c에 도시되어 있다. 점용접을 위하여는 평행한 면이 필요한데, 본 발명에서 수평부(101)는 제 1 연결부(110)와 평행하므로 두 부재를 밀착시키후 점용접기로 용접을 수행한다.
제 1 연결부(110)와 수평부(101)를 용접한 후 상기 접이부(161a~d)를 수직부(103)의 길이 방향에 수직한 방향으로 접어, 제 2 연결부(120)와 평행하게 한다. 이때, 접이부(161a~d)외 이어링부(109)가 발생하였다면, 이를 함께 접어내는 것이 바람직하다.
접이부(161a~d)를 제 2 연결부(120)에 밀착시키며, 그 후 접이부(161a~d)와 제 2 연결부(120)를 점용접 수행한다.
점용접의 경우에 아크 용접이나 레이저 용접에 비하여 작업이 용이하며, 작업에 소요되는 시간이 적어 생산성이 좋다. 또한, 본 발명에서는 접이부(161a~d)를 접어서 제 2 연결부(120)와 점용접할 수 있는 용접면을 만들며, 그와 동시에 이어링부(109)의 문제도 해결할 수 있다.
본 발명에서 접이부(161a~d)는 후에 점용접이 가능하도록 반원 형상으로 형성되는 것이 바람직하며, 보다 구체적으로는 10㎜ 이상의 직경(l)을 가지는 것이 바람직하다. 이는 10mm 미만인 경우에, 점용접을 위한 면적이 확보되지 않아서 용접이 곤란하기 때문이다.
도 10 에는 본 발명에 의해서 생산된 충격 흡수 구조(100)가 압궤에 의해 변형된 모습이 도시되어 있다.
하중이 가해짐에 따라서, 곡면부(102)에서부터 변형이 시작되었으며, 곡면부(102)에 인접한 부분부터 접혔으며(A) 그 후에 그에 이웃한 부분이 순차적으로 접히는(B) 모습을 확인할 수 있다. 본 발명은 컵드로잉 공정을 통하여 소재(160)를 성형하므로, 단면이 변하는 곡면부(102)에서 얇은 두께를 가져 초기 변형 하중이 낮다. 또한, 수직부(103) 역시 곡면부(102)에 연결되는 부분(103a)으로부터 반대 측(103c)을 따라서 두께가 증대하므로, 압궤 시 수직부가 길이 방향으로 순차적으로 접힐 수 있다.
또한, 드로잉으로 인하여 소재(160)는 소성 변형하며, 그에 따라서 초기 소재(B)의 항복 응력보다 항복 응력이 개선되어 에너지 흡수능이 강화된다.
도 11 에는 본 발명에 따른 발명예와 그에 대비되는 비교예의 압궤시 변위에 따른 하중이 그래프로 도시되어 있다. 본 발명의 발명예는 TWIP강의 소재를 100mm 의 직경을 가지는 펀치(230)로 1차 드로잉하고, 80㎜의 직경(D)을 가지는 펀치(260)로 2차 드로잉하여, 80㎜의 수직부(103) 직경(D)을 가지며 수평부(101)로부터 수직부(103)의 단부까지의 길이(L)가 100㎜인 충격 흡수 구조(100)이며, 비교예는 동일 소재로 도 2 의 구조를 가지는 크래쉬 박스(20)의 충격 흡수 구조이다. 비교예의 충격 흡수 구조는 100㎜×100㎜ 단면 및 100㎜의 길이를 가진다.
도 11 에서 보이듯이, 본 발명의 발명예의 경우에 초기에 낮은 하중에서도 변위가 발생하였으나, 비교예의 경우에 초기에 큰 하중을 요구하고 있다는 점 및 본 발명의 발명예의 경우 변위에 따라서 더 많은 하중이 요구되나, 비교예의 경우에 초기에 큰 하중 이후에는 낮은 하중을 유지한다는 점에서 차이가 있다.
도 12 에는 본 발명에 다른 발명예와 그에 대비되는 비교예의 압궤 시 변위에 따른 흡수 에너지의 관계가 그래프로 도시되어 있다. 도 12 에서 발명예와 비교예는 도 10 과 동일하다.
도 12 에서 보이듯이, 본 발명의 경우에는 변위가 커짐에 따라서 흡수하는 에너지의 양의 증가가 크며, 그에 따라서, 본 발명은 더 많은 에너지를 흡수하는 것이 가능하였다.
이와 같이 본 발명에 따른 충격 흡수 구조(100)는 종래의 비교예에 비하여 변위가 진행될수록 하중이 많이 필요하며, 그에 따라서, 최대 흡수할 수 있는 에너지가 크다는 강점을 가진다.
또한, 본 발명의 경우에, 드로잉 공정을 통하여 생산되므로, 생산이 간단할 뿐만 아니라 그에 소요되는 인원이 감소하며, 생산된 후에 종래의 크래쉬 박스와 같이 딤플이 필요 없어서 후공정을 수행하는 시간이 감소할 수 있다.
따라서, 본 발명의 종래의 크래쉬 박스의 문제점을 해소한 충격 흡수 구조 및 이를 포함하는 크래쉬 박스를 제공할 뿐만 아니라, 이러한 크래쉬 박스의 제조 역시 간편하다.
이상에서는 첨부된 실시예를 중심으로 본 발명에 대하여 구체적으로 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 실시예로 제한되는 것은 아니다.
예를 들어 본 발명에서는 드로잉에 의해서 생산된 충격 흡수 구조에 복수의 연결부재를 연결하여 구성하였으나, 연결부재 없이 바로 차량의 일 구성에 연결될 수도 있다.
또한, 본 발명에서는 수평부를 가지는 구조로 설명하였으나, 수평부는 성형 후에 절단될 수도 있으며, 수평부 없이 수직부와 곡면부 혹은 수직부만으로 구현될 수도 있음은 물론이다.
100: 충격 흡수 구조 101: 수평부
102: 곡면부 103: 수직부
110: 제 1 연결부재 115, 125: 용접부
120: 제 2 연결부재 210, 240: 소재 홀더
211: 관통부 220, 250: 다이
221: 홈 230, 260: 펀치

Claims (7)

  1. 접이부를 포함하는 소재를 홈이 형성된 다이에 안착하는 안착단계;
    상기 다이에 안착된 소재를 가압함과 동시에 상기 홈에 대응되는 형상의 펀치로 가압하여 상기 소재를 상기 펀치의 외형에 대응되는 형상으로 가공하는 드로잉 단계; 및
    상기 드로잉된 소재의 상기 접이부를 접어 확장 구조를 가지는 연결부와 연결시키는 확장 구조 연결단계; 를 포함하며,
    상기 홈은 원형 혹은 타원형이며,
    상기 안착단계의 소재는 상기 홈에 대응되되, 상기 홈보다 큰 직경을 가지는 크래쉬 박스 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 확장 구조 연결단계는 상기 연결부와 상기 접이부를 점용접하는 것을 특징으로 하는 크래쉬 박스 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 접이부는 상기 소재 바깥쪽으로 반원형으로 돌출된 복수 개의 귀부를 포함하는 것을 특징으로 하는 크래쉬 박스 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 귀부는 직경이 10㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 크래쉬 박스 제조 방법.
  6. 연결부와 평행한 수평부; 상기 수평부에 연결되며 소정의 곡률을 가지는 곡면부; 상기 곡면부에 연결되며 상기 수평부보다 큰 단면을 가지는 수직부; 및 상기 수직부에 연결되며 차량의 일 부재와 연결되도록 확장 구조를 가지는 연결부를 포함하며,
    상기 수직부는 상기 수직부에 대하여 꺽어지며, 상기 연결부와 용접되는 접이부를 포함하고,
    상기 수평부, 곡면부, 및 수직부는 컵드로잉(Cup Drawing)으로 성형되어 두께 변화가 연속적이며, 상기 곡면부는 충격 시 변형이 시작되도록 상기 수직부 및 수평부보다 작은 두께를 가지며,
    상기 접이부는 연결부와 점용점되는 크래쉬 박스.
  7. 삭제
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JP2011084110A (ja) 2009-10-13 2011-04-28 Kobe Steel Ltd バンパーステイの製造方法及びステイ付きバンパーの製造方法

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