KR101592645B1 - 자동차용 센터 필러 아우터 및 이의 제조방법 - Google Patents

자동차용 센터 필러 아우터 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부품의 구간별로 각각 소정의 강도 및 강성을 구현하여 차량의 측면 충돌시 센터 필러의 변형을 유도하고 파단을 방지하여 차량의 측면 충돌 성능을 최적화할 수 있는 자동차용 센터 필러 아우터를 제공하는데 그 목적이 있다.
이에 본 발명에서는, 센터 필러 아우터의 상단부를 형성하는 어퍼 패널부와 센터 필러 아우터의 하단부를 형성하는 로워 패널부로 이루어진 것으로, 상기 어퍼 패널부와 로워 패널부는 서로 다른 방식으로 성형되며, 상기 어퍼 패널부의 하측 끝단과 상기 로워 패널부의 상측 끝단이 겹쳐진 부분을 서로 접합하여 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 자동차용 센터 필러 아우터를 제공한다.

Description

자동차용 센터 필러 아우터 및 이의 제조방법 {Center pillar outer and manufacturing method of the same}
본 발명은 차량의 측면 충돌 성능을 개선하기 위한 자동차용 센터 필러 아우터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
자동차의 측면 충돌 테스트시 사이드 바디의 센터 필러 하부에 베리어의 강체로 된 돌출부를 충돌시킬 때 베리어 타격부(베리어 돌출부가 직접적으로 타격하게 되는 센터 필러 구간)를 기준으로 고질적인 파단이 발생하게 된다.
이러한 고질적인 파단을 개선하기 위해, 기존에는 센터 필러 등의 패널 부품 제작시 핫 스탬핑(Hot Stamping) 방식을 이용하였다.
핫 스탬핑은 철판 등의 소재를 고온 가열하여 프레스로 성형한 뒤 급속 냉각시켜 고강도 부품을 생산하는 방법으로, 소재를 상온에서 찍어내어 패널 부품을 만드는 기존 성형 방법보다 단단하고 가벼운 부품을 만들 수 있는 것으로 알려져 있다.
도 1은 종래 자동차용 센터 필러 아우터를 적용한 사이드 바디 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 차량의 사이드 아우터 패널(210)과 사이드 이너 패널(220) 사이에는 센터 필러 아우터(10)가 부착되고, 상기 센터 필러 아우터(10)의 내측에는 도어 힌지가 조립되는 부분의 강도 보강을 위해 힌지 브라켓(20)이 부착된다.
종래에는 센터 필러 아우터(10) 등과 같은 1피스형(piece type) 패널 부품을 제조시, 충돌 성능을 개선하기 위하여 핫 스탬핑 방식을 적용하여 부품을 국부적으로 연화시켜 제작함으로써 동일 두께를 갖는 하나의 부품이 부분적으로 상이한 강도를 갖도록 하였다.
도 2는 종래 핫 스탬핑 방식으로 제조한 센터 필러 아우터를 나타낸 것이다.
도 2에 나타낸 차량 사이드 바디용 센터 필러 아우터(10)는 핫 스탬핑 방식으로 성형하여 상단부 대비 하단부의 강도를 상대적으로 약화시킨 것으로, 종래에는 이러한 센터 필러 아우터(10)를 차량 사이드 바디의 센터 필러에 사용하여 차량의 측면 충돌시 센터 필러의 변형을 유도하여 파단을 방지하고자 하였다.
상기와 같이 국부적으로 연화시켜 성형한 센터 필러 아우터 등의 패널 부품을 제조하기 위해서는 핫 스탬핑을 위한 금형을 설계하여 사용하게 되는데, 핫 스탬핑 금형은 개발기간이 오래 소요되어 금형투자비(초기투자비)가 과다하게 발생하고 내구성이 취약하여 여벌의 동일 금형을 필요로 하는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 고안한 것으로서, 부품 구간별로 각각 소정의 강도 및 강성을 구현하여 차량의 측면 충돌시 센터 필러의 변형을 유도하고 파단을 방지하여 차량의 측면 충돌 성능을 최적화할 수 있는 자동차용 센터 필러 아우터 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이에 본 발명에서는, 센터 필러 아우터의 상단부를 형성하는 어퍼 패널부와 센터 필러 아우터의 하단부를 형성하는 로워 패널부로 이루어진 것으로, 상기 어퍼 패널부와 로워 패널부는 서로 다른 방식으로 성형되며, 상기 어퍼 패널부의 하측 끝단과 상기 로워 패널부의 상측 끝단이 겹쳐진 부분을 서로 접합하여 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 자동차용 센터 필러 아우터를 제공한다.
바람직하게, 상기 로워 패널부는 좌우 양측의 로워 측면부와 로워 플랜지 사이에 각각 로워 챔퍼가 형성되고, 상기 각 로워 챔퍼는 어퍼 패널부의 어퍼 챔퍼와 접합된다.
또한 바람직하게, 상기 어퍼 패널부의 좌우 양측에는 어퍼 플랜지가 형성되고 상기 로워 패널부의 좌우 양측에는 로워 플랜지가 형성되며, 상기 로워 플랜지는 어퍼 플랜지보다 좁게 형성되어 사이드 아우터 패널과 사이드 이너 패널의 플랜지 사이에 미접합되고 어퍼 플랜지에만 접합되며 상기 어퍼 플랜지는 사이드 아우터 패널과 사이드 이너 패널의 플랜지 사이에 개재되어 접합된다.
또한 바람직하게, 상기 어퍼 패널부의 하측 끝단과 상기 로워 패널부의 상측 끝단이 겹쳐진 오버랩부는 어퍼 패널부의 내측면과 로워 패널부의 외측면이 접합된다.
아울러, 상기 어퍼 패널부는 핫스탬핑 방식으로 성형되고, 상기 로워 패널부는 프레스성형 방식으로 성형된다.
또한 본 발명에서는, 어퍼 패널부를 성형하여 센터 필러 아우터의 상단부를 제조하는 제1과정; 로워 패널부를 상기 어퍼 패널부와 다른 방식으로 성형하여 센터 필러 아우터의 하단부를 제조하는 제2과정; 상기 어퍼 패널부와 로워 패널부를 결합하여 센터 필러 아우터를 제조하는 제3과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 센터 필러 아우터의 제조방법을 제공한다.
바람직하게, 상기 제1과정에서는 핫스탬핑(Hot Stamping) 방식으로 센터 필러 아우터의 어퍼 패널부를 성형하고, 상기 제2과정에서는 프레스성형 방식으로 센터 필러 아우터의 로워 패널부를 성형한다.
또한 바람직하게, 상기 제3과정에서는 어퍼 패널부의 하측 끝단과 상기 로워 패널부의 상측 끝단을 겹치게 하고 겹쳐진 부분을 서로 용접을 통해 결합한다.
본 발명에 따른 자동차용 센터 필러 아우터는 다음과 같은 이점이 있다.
1. 상단부와 하단부가 각각 최적의 강도를 구현할 수 있어 부품 구간별로 요구되는 물리적 요구에 유연하게 대응 가능하며, 이에 차량 충돌시 부품 부위별로 가해지는 물리적 충격에 따른 파단을 방지할 수 있게 된다.
2. 종래 대비 금형 개발 및 금형 제작에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
3. 도어 힌지가 장착되는 부분에 오버랩 구조를 형성함으로써 기존의 힌지 브라켓을 삭제 가능하며 그에 따른 중량 절감, 원가 절감의 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래 센터 필러 아우터를 부착한 사이드 바디 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 종래 핫 스탬핑 방식으로 제조한 센터 필러 아우터를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 센터 필러 아우터를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 센터 필러 아우터를 부착한 사이드 바디의 단면구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.
본 발명은 차량의 측면 충돌 성능을 향상하기 위한 패널 부품에 관한 것으로, 부품의 부위별 강도를 최적화하여 차량의 측면 충돌시 부품의 변형을 유도하고 파단을 방지할 수 있도록 한다.
이에 본 발명에서는 부품의 부위별 강도를 최적화한 투피스 접합형의 패널 부품으로서 차량의 사이드 바디에 적용가능한 센터 필러의 아우터 패널(센터 필러 아우터)에 대해 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 센터 필러 아우터를 정면에서 본 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 센터 필러 아우터를 조립한 사이드 바디의 단면구조를 센터 필러 아우터의 오버랩부에서 본 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 센터 필러 아우터(100)는 차량의 측면 충돌시 센터 필러의 파단을 방지하기 위해 상단부와 하단부의 강도를 각각 최적화한 것으로, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 센터 필러 아우터(100)의 상단부를 형성하는 어퍼 패널부(110)와 센터 필러 아우터(100)의 하단부를 형성하는 로워 패널부(120)로 이루어진다.
상기 어퍼 패널부(110)와 로워 패널부(120)는 대략 'ㄷ'형의 단면구조를 갖는 각각의 패널 부품으로서 용접을 통해 접합되어 일체로 결합되며, 상하방향으로 서로 일부를 겹치게 하여 오버랩부(130)를 형성하고 이 오버랩부(130)의 접합을 통해 일체로 결합되어 센터 필러 아우터(100)를 형성하게 된다.
구체적으로 상기 센터 필러 아우터(100)는 어퍼 패널부(110)의 하측 끝단과 로워 패널부(120)의 상측 끝단이 겹쳐진 오버랩부(130)를 접합하여 일체로 형성되며, 이때 오버랩부(120)에서는 어퍼 패널부(110)의 내측면과 로워 패널부(120)의 외측면이 접합된다.
이때 어퍼 패널부(110)와 로워 패널부(120)는 각각 센터 필러 아우터(100)의 상단부 및 하단부의 강도를 최적화하기 위해 두께를 개별적으로 형성할 수 있다.
즉, 어퍼 패널부(110)는 로워 패널부(120)는 각각 최적의 강도를 구현하기 위해 서로 다른 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 어퍼 패널부(110)는 판형의 어퍼 정면부(111)와, 상기 어퍼 정면부(111)의 좌우 양측에 각각 연장되게 형성되는 어퍼 측면부(112)와, 상기 어퍼 측면부(112)의 단부에 각각 연장되게 형성되는 어퍼 플랜지(113)를 포함하여 구성된다.
상기 어퍼 정면부(111)와 어퍼 측면부(112) 사이에는 각각 곡면형의 어퍼 라운드부(114)가 일체로 형성되고, 어퍼 측면부(112)와 어퍼 플랜지(113) 사이에는 각각 판형의 어퍼 챔퍼(chamfer)(115)가 일체로 형성된다.
로워 패널부(120)는 판형의 로워 정면부(121)와, 상기 로워 정면부(121)의 좌우 양측에 각각 연장되게 형성되는 로워 측면부(122)와, 상기 로워 측면부(122)의 단부에 각각 연장되게 형성되는 로워 플랜지(123)를 포함하여 구성된다.
상기 로워 정면부(121)와 로워 측면부(122) 사이에는 각각 곡면형의 로워 라운드부(124)가 일체로 형성되고, 로워 측면부(122)와 로워 플랜지(123) 사이에는 각각 판형의 로워 챔퍼(125)가 일체로 형성된다.
어퍼 패널부(110)와 로워 패널부(120)가 겹쳐진 오버랩부(130)에서는 어퍼 정면부(111)와 로워 정면부(121), 어퍼 측면부(112)와 로워 측면부(122), 및 어퍼 플랜지(113)와 로워 플랜지(123) 등이 각각 접합되어 있다.
또한 어퍼 패널부(110)와 로워 패널부(120)는 오버랩부(130)에서 각각 측면부(112,122)와 플랜지(113,123) 사이에 챔퍼(115,125)를 용접하여 서로 접합됨으로써 오버랩부(130)의 강성을 향상시키게 되고, 이에 센터 필러 아우터(100)의 충돌 성능 및 도어 힌지 장착 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
도 4에 보이듯이, 정면부(111,121)와 측면부(112,122) 사이에 양측 라운드부(114,124)에서는 어퍼 패널부(110)와 로워 패널부(120)가 서로 미접합된다.
그리고 로워 플랜지(123)는 어퍼 플랜지(113)보다 너비가 좁게 형성되어서 사이드 아우터 패널(210)과 사이드 이너 패널(220)의 플랜지(211,221) 사이에 미접합되고 어퍼 플랜지(113)에만 접합되고, 상기 어퍼 플랜지(113)는 사이드 아우터 패널(210)과 사이드 이너 패널(220)의 플랜지(211,221) 사이에 접합된다.
다시 말해, 센터 필러 아우터(100)가 사이드 아우터 패널(210)과 사이드 이너 패널(220) 사이에 장착될 시, 상대적으로 넓게 형성된 어퍼 플랜지(113)만 사이드 아우터 패널(210)과 사이드 이너 패널(220)의 플랜지(211,221) 사이에 개재되어 접합되고, 로워 플랜지(123)는 사이드 아우터 패널(210)과 사이드 이너 패널(220)의 플랜지(211,221) 사이에 개재하지 못하고 어퍼 플랜지(113)에만 접합되어진다.
이에 의해 측면 충돌 발생시 센터 필러 아우터(100)의 하단부에 파단이 발생하더라도 로워 패널부(120)의 가장자리(트림라인)에서 사이드 패널(사이드 아우터 패널(210)과 사이드 이너 패널(220))로의 파단 전파를 방지할 수 있고, 센터 필러 아우터(100)와 사이드 패널(210,220)의 4겹 용접을 회피하게 되어 센터 필러 아우터(100)의 결합부(센터 필러 아우터가 사이드 패널과 결합되는 부분)의 용접품질을 확보할 수 있게 된다.
한편, 상기한 센터 필러 아우터(100)의 제조과정은, 어퍼 패널부(110)를 성형하여 센터 필러 아우터(100)의 상단부를 제조하는 제1과정, 로워 패널부(120)를 성형하여 센터 필러 아우터(100)의 하단부를 제조하는 제2과정, 상기 어퍼 패널부(110)와 로워 패널부(120)를 결합하여 센터 필러 아우터(100)를 제조하는 제3과정을 포함하여 이루어진다.
상기 어퍼 패널부(110)는 센터 필러 아우터(100) 중 고강도(예를 들면, 150kgf 정도)를 가져야 하는 상단 부분으로 핫스탬핑(Hot Stamping) 방식을 이용하여 성형하게 되고, 상기 로워 패널부(120)는 센터 필러 아우터(100) 중 상대적으로 저강도(예를 들면, 60kgf 정도)를 가져야 하는 하단 부분으로 프레스성형 방식으로 성형하게 되며, 어퍼 패널부(110)와 로워 패널부(120)를 각각 성형하여 제조한 뒤 용접을 통해 일체로 결합하여 센터 필러 아우터(100)를 제조한다.
이때 어퍼 패널부(110)의 하측 끝단과 상기 로워 패널부(120)의 상측 끝단을 겹쳐 오버랩부(130)를 형성하고 이 오버랩부(130)에서 어퍼 패널부(110)와 로워 패널부(120)를 접합하여 일체로 결합시킨다.
핫스탬핑은 고온으로 가열한 소재를 프레스성형과 동시에 급속 냉각시킴으로써 성형 전보다 강도를 증대시켜 고강도 강판을 제조하는 공정으로 알려져 있다.
본 발명에 따른 센터 필러 아우터(100)는 전체적으로 단일의 고강도를 갖는 어퍼 패널부(110)를 핫스탬핑 방식으로 셩형하고 전체적으로 단일의 저강도를 갖는 로워 패널부(120)는 일반 프레스성형으로 제조하므로 종래 국부연화 핫스탬핑 방식으로 제조한 센터 필러 아우터 대비, 사이클타임이 단축되어 제조원가가 절감되고 핫스탬핑 금형과 프레스금형의 더블다이를 이용함으로써 금형비용이 절감되는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 센터 필러 아우터(100)는 어퍼 패널부(110)와 로워 패널부(120)가 겹쳐진 오버랩부(130)가 기존 도어 힌지가 조립되는 부분의 강도 보강을 위한 힌지 브라켓을 대체할 수 있어 종래 힌지 브라켓을 삭제 가능하며, 어퍼 패널부(110)를 핫스탬핑 방식으로 성형함에 의해 성형성을 개선하여 설계 자유도를 증대할 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
100 : 센터 필러 아우터
110 : 어퍼 패널부
111 : 어퍼 정면부
112 : 어퍼 측면부
113 : 어퍼 플랜지
114 : 어퍼 라운드부
115 : 어퍼 챔퍼
120 : 로워 패널부
121 : 로워 정면부
122 : 로워 측면부
123 : 로워 플랜지
124 : 로워 라운드부
125 : 로워 챔퍼
130 : 오버랩부
210 : 사이드 아우터 패널
211 : 사이드 아우터 패널의 플랜지
220 : 사이드 이너 패널
221 : 사이드 이너 패널의 플랜지

Claims (10)

  1. 센터 필러 아우터의 상단부를 형성하는 어퍼 패널부와 센터 필러 아우터의 하단부를 형성하는 로워 패널부로 이루어진 것으로, 핫스탬핑 방식으로 성형된 상기 어퍼 패널부의 하측 끝단과 프레스성형 방식으로 성형된 상기 로워 패널부의 상측 끝단이 겹쳐지는 부분을 서로 접합하여 강도가 보강된 도어 힌지가 조립되는 부분으로서 일체로 결합되고,
    상기 어퍼 패널부의 좌우 양측에는 어퍼 플랜지가 형성되고 상기 로워 패널부의 좌우 양측에는 로워 플랜지가 형성되며, 상기 로워 플랜지는 어퍼 플랜지보다 좁게 형성되어 사이드 아우터 패널과 사이드 이너 패널의 플랜지 사이에 미접합되고 어퍼 플랜지에만 접합되며 상기 어퍼 플랜지는 사이드 아우터 패널과 사이드 이너 패널의 플랜지 사이에 개재되어 접합된 것을 특징으로 하는 자동차용 센터 필러 아우터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 로워 패널부는 좌우 양측의 로워 측면부와 로워 플랜지 사이에 각각 로워 챔퍼가 형성되고, 상기 각 로워 챔퍼는 어퍼 패널부의 어퍼 챔퍼와 접합된 것을 특징으로 하는 자동차용 센터 필러 아우터.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 어퍼 패널부의 하측 끝단과 상기 로워 패널부의 상측 끝단이 겹쳐진 오버랩부는 어퍼 패널부의 내측면과 로워 패널부의 외측면이 접합된 것을 특징으로 하는 자동차용 센터 필러 아우터.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 핫스탬핑 방식으로 센터 필러 아우터의 어퍼 패널부를 성형하여 센터 필러 아우터의 상단부를 제조하는 제1과정;
    프레스성형 방식으로 센터 필러 아우터의 로워 패널부를 상기 어퍼 패널부와 다른 방식으로 성형하여 센터 필러 아우터의 하단부를 제조하는 제2과정;
    상기 어퍼 패널부의 하측 끝단과 상기 로워 패널부의 상측 끝단이 겹쳐지는 부분을 강도가 보강된 도어 힌지가 조립되는 부분으로서 일체로 결합된 센터 필러 아우터를 제조하는 제3과정;
    을 포함하고,
    상기 어퍼 패널부의 좌우 양측에는 어퍼 플랜지가 형성되고 상기 로워 패널부의 좌우 양측에는 로워 플랜지가 형성되며, 상기 로워 플랜지는 어퍼 플랜지보다 좁게 형성되어 사이드 아우터 패널과 사이드 이너 패널의 플랜지 사이에 미접합되고 어퍼 플랜지에만 접합되며 상기 어퍼 플랜지는 사이드 아우터 패널과 사이드 이너 패널의 플랜지 사이에 개재되어 접합된 것을 특징으로 하는 자동차용 센터 필러 아우터의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 제3과정에서는 어퍼 패널부의 하측 끝단과 상기 로워 패널부의 상측 끝단을 겹치게 하고 겹쳐진 부분을 서로 용접을 통해 결합하는 것을 특징으로 하는 자동차용 센터 필러 아우터의 제조방법.
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