KR102105838B1 - 백빔과 스테이의 체결구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 백빔과 스테이의 체결구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 전방에 차폭방향으로 설치되는 백빔, 상기 백빔의 후방에 장착되며, 백빔과 면 접촉될 수 있도록 다수의 플랜지가 형성된 스테이 및 상기 스테이의 플랜지를 덮을 수 있도록 절곡 형성되며, 백빔 및 스테이와 결합되는 레인프스테이를 포함하며, 상기 플랜지는 백빔과 레인프스테이 사이에 끼임 결합되는 것을 특징으로 하여, 부분적인 체결 불량에도 전체적인 파단 강건성을 보장할 수 있는 백빔과 스테이의 체결구조에 관한 것이다.

Description

백빔과 스테이의 체결구조{MOUNTING STRUCTURE OF BACK-BEAM AND BEAM-STAY}
본 발명은 차량의 백빔과 스테이의 체결구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 백빔과 면 접촉될 수 있도록 스테이에 다수의 플랜지를 형성하고 이러한 플랜지를 덮을 수 있도록 레인프스테이를 결합함으로써 백빔, 스테이, 레인프스테이가 서로 맞물리게 하여 연결성을 강화시킨 백빔과 스테이의 체결구조에 관한 것이다.
승용차량의 범퍼(bumper)는 외부 충격으로부터 차체를 보호하기 위하여 차체 전방으로 장착되는 보호장치로써, 금속제로 제조되어 소정의 강성을 갖도록 제조된 백빔(back-beam)과 상기 백빔의 전방에 배치되어 충격을 흡수하도록 우레탄 소재 등으로 제조되는 에너지 업소버(energy absorber) 및 상기 에너지 업소버 전방에 장착되는 범퍼커버 등을 포함하여 구성된다.
이러한 범퍼는 차량의 종류에 따라 다양하게 제조되나, 승객 상해치 및 주요 부품의 파손 최소화를 목표로 충돌에너지를 더 효율적으로 흡수할 수 있도록 개발되어 왔다.
통상적으로 상기 백빔은 중앙에 라디에이터가 장착되는 프런트엔드모듈(FEM: Front End Module)의 양측으로 배치된 프런트사이드멤버에 (크러쉬박스라고도 불리는) 스테이를 통해 연결된다.
도 1a는 종래 백빔과 스테이의 체결이 이루어지기 전의 모습과 후의 모습을 각각 도시한 사시도이고, 도 1b는 종래 백빔과 스테이의 체결구조를 도식적으로 표시한 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 백빔(1)의 후방측에는 백빔(1)을 차체에 장착시키기 위한 스테이(2)가 연결되며, 상기 스테이(2)와 백빔(1) 사이에는 용접 가능지점을 증가시켜 연결성을 증대시키는 레인프스테이(reinf-stay, 3)가 추가적으로 장착된다.
상기 레인프스테이(3)는 스테이(2)가 안착될 수 있는 정도의 크기를 가지며, 스테이(2)의 내측으로 진입하여 용접이 이루어질 수 있도록 돌출된 부분을 가지는 것이 바람직하다.
한편, 상기 백빔(1), 스테이(2) 및 레인프스테이(3)의 결합은 통상적으로 CO2를 이용한 맞대기 용접에 의해 이루어지며, 도시된 실시예에서 이러한 용접점은 백빔(1)과 레인프스테이(3) 사이 및 스테이(2)와 레인프스테이(3) 사이에 형성된다.
즉, 종래 백빔과 스테이의 체결구조는 도 1b에 도시된 것처럼 스테이(2)와 레인프스테이(3)가 연결되고 레인프스테이(3)와 백빔(1)이 연결되는 직렬 연결구조를 가지게 된다.
하지만 이러한 용접이 이루어질 때, 용접 지점 근방에는 열해(heat damage)가 발생하여 국부적으로 백빔(1) 및/또는 스테이(2)의 기계적 강도나 성질이 변할 수 있다.
백빔 및/또는 스테이의 기계적 강도나 성질이 변하게 되면 차량의 고속 충돌시 설계된 바와 같이 충돌에너지가 스테이로 전달되지 못하고 백빔(1)과 스테이(2) 간에 분리가 발생하게 된다.
이와 같이 백빔(1)과 스테이(2)가 분리될 경우 충돌에너지의 순간적인 단절이 발생하여 차체가 충돌에너지를 제대로 완충시키지 못하므로 차량의 파손량과 탑승자의 상해치를 더욱 증가시킬 수 있다.
나아가, 이러한 분리 현상을 방지하기 위해 백빔(1), 스테이(2) 및 레인프스테이(3) 사이에 이중 용접을 적용하여 강도를 보강할 수 있으나, 이는 생산원가 상승 및 생산성 저하로 이어지고 레인프스테이(3)와 백빔(1)의 연결구조 파단에는 여전히 취약하다는 단점이 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 백빔, 스테이 및 레인프스테이를 서로 맞물리게 결합하여 부분적인 체결 불량에도 전체적인 파단 강건성을 보장할 수 있는 백빔과 스테이의 체결구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전체적인 파단 강건성을 보장하여 안정적인 충돌 성능을 확보함으로써, 충돌 마진 확보를 위한 추가적인 차량 보강안이 필요없는 백빔과 스테이의 체결구조를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 차량의 전방에 차폭방향으로 설치되는 백빔; 상기 백빔의 후방에 장착되며, 백빔과 면 접촉될 수 있도록 다수의 플랜지가 형성된 스테이; 및 상기 스테이의 플랜지를 덮을 수 있도록 절곡 형성되며, 백빔 및 스테이와 결합되는 레인프스테이; 를 포함하며, 상기 플랜지는 백빔과 레인프스테이 사이에 끼임 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 백빔과 스테이의 체결구조에서 상기 플랜지는, 상기 백빔의 상부면과 면 접촉될 수 있도록 스테이의 상단으로부터 절곡 연장된 제 1 플랜지; 상기 백빔의 후방면과 면 접촉될 수 있도록 스테이의 일측으로부터 백빔과 평행하게 연장된 제 2 플랜지; 및 상기 백빔의 하부면과 면 접촉될 수 있도록 스테이의 하단으로부터 절곡 연장된 제 3 플랜지; 를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 백빔과 스테이의 체결구조에서 상기 플랜지의 길이는 레인프스테이의 폭 보다 상대적으로 길게 형성되어 플랜지의 끝단이 레인프스테이의 외부로 노출되며, 상기 플랜지의 끝단은 백빔과 직접 결합되는 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 백빔과 스테이의 체결구조에서 상기 스테이의 플랜지와 레인프스테이는 백빔에 결합되기 전 미리 스팟 용접되어 스테이 조립체를 형성하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명은, 스테이에 백빔과 면 접촉될 수 있도록 다수의 플랜지를 구비하고 이러한 플랜지를 덮을 수 있도록 레인프스테이를 결합하여 플랜지가 백빔과 레인프스테이 사이에 끼임 결합되도록 함으로써, 스테이와 레인프스테이 사이 또는 스테이와 백빔 사이의 체결 불량에도 백빔과 스테이의 분리를 물리적으로 억제하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 스테이의 플랜지를 레인프스테이보다 길게 형성하여 스테이와 백빔이 직접 체결될 수 있도록 함으로써, 다중 연결 구조를 가져 파단 강건성을 강화시키는 효과가 있다.
아울러, 본 발명은 스테이와 레인프스테이를 백빔 체결 전에 미리 스팟 용접으로 결합하여 스테이 조립체를 형성함으로써, 스테이와 레인프스테이의 형상을 용이하게 규제할 수 있으며 작업 공정이 간편하여 차량의 생산시간을 단축시키는 효과가 있다.
나아가, 본 발명은 백빔, 스테이 및 레인프스테이 사이의 전체적인 연결성을 강화하여 안정적인 충돌 성능을 확보함으로써, 충돌 마진 확보를 위해 추가적인 차량 보강을 별도로 설치할 필요가 없으므로 차량의 생산원가가 절감되고 생산성이 향상되는 효과가 있다.
도 1a는 종래 백빔과 스테이의 체결이 이루어지기 전의 모습과 후의 모습을 각각 도시한 사시도.
도 1b는 종래 백빔과 스테이의 체결구조를 도식적으로 표시한 예시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 백빔과 스테이의 체결구조를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스테이와 레인프스테이가 결합되어 스테이 조립체를 형성하는 모습을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 백빔과 스테이의 체결구조를 도식적으로 표시한 예시도.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 백빔(10)과 스테이(20)의 체결구조를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스테이(20)와 레인프스테이(30)가 결합되어 스테이 조립체(40)를 형성하는 모습을 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 백빔(10)과 스테이(20)의 체결구조를 도식적으로 표시한 예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 백빔과 스테이의 체결구조는, 차량의 전방에 차폭방향으로 설치되는 백빔(10), 상기 백빔(10)의 후방에 장착되며, 백빔(10)과 면 접촉될 수 있도록 다수의 플랜지(21, 22, 23)가 형성된 스테이(20) 및 상기 스테이(20)의 플랜지(21, 22, 23)를 덮을 수 있도록 절곡 형성되며, 백빔(10) 및 스테이(20)와 결합되는 레인프스테이(30)를 포함한다.
상기 백빔(10)은 일반적으로 소정의 강성을 가지도록 금속제로 제조되며 프런트엔드모듈(FEM)의 양측으로 배치된 프런트사이드멤버(미도시)에 스테이(20)를 통해 연결된다.
도시된 실시예에서 상기 스테이(20)는 백빔(10)의 후방면(12)에 체결되고, 이러한 스테이(20)에는 백빔(10)과 면 접촉될 수 있도록 다수의 플랜지(21, 22, 23)가 형성된다.
구체적으로 상기 플랜지(21, 22, 23)는, 백빔(10)의 상부면(11)과 면 접촉될 수 있도록 스테이(20)의 상단으로부터 절곡 연장된 제 1 플랜지(21), 백빔(10)의 후방면(12)과 면 접촉될 수 있도록 스테이(20)의 일측으로부터 백빔(10)과 평행하게 연장된 제 2 플랜지(22) 및 백빔(10)의 하부면(13)과 면 접촉될 수 있도록 스테이(20)의 하단으로부터 절곡 연장된 제 3 플랜지(23)로 구분된다.
상기 제 1 플랜지(21) 및 제 3 플랜지(23)는 백빔(10)의 형상에 대응하여 'ㄱ'자 형태로 절곡 형성됨으로써, 백빔(10)의 후방면(12) 일부 및 상부면(11)과 하부면(13)을 모두 커버할 수 있도록 구성되며, 상기 제 2 플랜지(22)는 백빔(10)의 후방면(12) 형상에 대응하여 대체로 판상으로 형성되나 일부 함몰된 부위를 가지도록 형성된다.
도시된 실시예에서 상기 플랜지(21, 22, 23)는 제 1 플랜지(21), 제 2 플랜지(22), 제 3 플랜지(23)를 포함하는 3개로 구성되어 있지만, 차량의 종류, 요구되는 강건성 등을 고려하여 다양한 수로 형성될 수 있다.
그러나 본 발명의 실시예와 같이, 제 1 플랜지(21), 제 2 플랜지(22) 및 제 3 플랜지(23)가 서로 90°의 각도를 이루면서 직교 배치됨으로써, 백빔(10)으로부터 전달되는 충돌에너지를 스테이(20)가 가장 잘 흡수할 수 있으며 백빔(10)과 스테이(20) 사이의 연결성이 강화되는 장점이 있다.
이러한 스테이(20)의 플랜지(21, 22, 23)는 도 2에 도시된 것처럼 레인프스테이(30)에 의해 덮인 상태로 백빔(10)에 체결되며, 상기 레인프스테이(30)는 백빔(10)의 형상에 대응하여 'ㄷ'자 형태로 절곡 형성된다.
도시된 실시예에는 상기 레인프스테이(30)가 하나만 도시되어 있지만, 레인프스테이(30)는 내측 레인프스테이와 외측 레인프스테이 2개로 구성되어 백빔(10)과 스테이(20)의 연결성을 보강한다.
상기 플랜지(21, 22, 23)가 백빔(10)과 레인프스테이(30) 사이에 끼임 결합됨으로써, 스테이(20)와 레인프스테이(30) 사이의 체결(도 4의 연결부 1) 또는 스테이(20)와 백빔(10) 사이의 체결(도 4의 연결부 3)이 파단되더라도 레인프스테이(30)와 백빔(10) 사이의 체결(도 4의 연결부 2)이 건재하다면 백빔(10)과 스테이(20)의 분리는 물리적으로 억제된다.
즉, 본원 발명은 백빔(10), 스테이(20) 및 레인프스테이(30)를 다중 연결함으로써, 그 중 하나의 결합이 끊어지더라도 백빔(10)과 스테이(20)가 상호 분리되지 않도록 하는 효과가 발생한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스테이(20)의 플랜지(21, 22, 23)는 레인프스테이(30)의 폭 보다 상대적으로 긴 길이를 가짐으로써, 플랜지의 끝단(24)이 레인프스테이(30)의 외부로 노출되도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 플랜지의 끝단(24)이 레인프스테이(30)의 외부로 노출되게 하여 플랜지의 끝단(24)과 백빔(10)이 직접 체결되도록 함으로써, 레인프스테이(30)와 백빔(10) 사이의 체결(연결부 2)이 파단되더라도 스테이(20)가 백빔(10)으로부터 분리되는 것을 막을 수 있다.
상기와 같은 스테이(20)와 백빔(10)의 체결, 레인프스테이(30)와 백빔(10)의 체결은 통상적으로 CO2 용접에 이루어지며, 스테이(20)와 레인프스테이(30)의 체결은 스팟 용접에 의해 이루어진다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 스테이(20)와 레인프스테이(30)는 백빔(10)에 결합되기 전 미리 스팟 용접되어 스테이 조립체(40)를 형성하며, 기술자는 이러한 스테이 조립체(40)를 백빔(10)에 결합하여 간단히 백빔(10), 스테이(20) 및 레인프스테이(30)를 체결할 수 있다.
이와 같이, 스테이(20)와 레인프스테이(30)를 백빔(10) 체결 전에 미리 스팟 용접으로 결합하여 스테이 조립체(40)를 형성함으로써, 스테이(20)와 레인프스테이(30)의 형상을 용이하게 규제할 수 있으며 작업 공정이 간편하여 차량의 생산시간을 단축시키는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10 : 백빔
11 : 백빔의 상부면
12 : 백빔의 후방면
13 : 백빔의 하부면
20 : 스테이
21 : 제 1 플랜지
22 : 제 2 플랜지
23 : 제 3 플랜지
24 : 플랜지의 끝단
30 : 레인프스테이
40 : 스테이 조립체

Claims (4)

  1. 차량의 전방에 차 폭 방향으로 설치되는 백빔(10);
    상기 백빔(10)의 후방에 장착되며, 백빔(10)과 면 접촉될 수 있도록 다수의 플랜지 (21, 22, 23)가 형성된 스테이(20); 및
    상기 스테이(20)의 플랜지(21, 22, 23)를 덮을 수 있도록 절곡 형성되며, 백빔(10) 및 스테이(20)와 결합되는 레인프스테이(30)를 포함한 백빔과 스테이의 체결구조에 있어서,
    상기 플랜지(21, 22, 23)는 백빔(10)과 레인프스테이(30) 사이에 끼임 결합되고,
    상기 플랜지(21, 22, 23)의 길이는 레인프스테이(30)의 폭 보다 상대적으로 길게 형성되어 플랜지(21, 22, 23)의 끝단이 레인프스테이(300의 외부로 노출되도록 구성되며,
    상기 플랜지(21, 22, 23)의 끝단은 백빔(10)과 직접 결합되는 것을 특징으로 하는 백빔과 스테이의 체결구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플랜지(21, 22, 23)는,
    상기 백빔(10)의 상부면(11)과 면 접촉될 수 있도록 스테이(20)의 상단으로부터 절곡 연장된 제 1 플랜지(21);
    상기 백빔(10)의 후방면(12)과 면 접촉될 수 있도록 스테이(20)의 일측으로부터 백빔(10)과 평행하게 연장된 제 2 플랜지(22); 및
    상기 백빔(10)의 하부면(13)과 면 접촉될 수 있도록 스테이(20)의 하단으로부터 절곡 연장된 제 3 플랜지(23); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 백빔과 스테이의 체결구조.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이(20)의 플랜지(21,22,23)는 레인프스테이(30)에 의해 덮인 상태로 백빔(10)에 체결하되,
    결합되기 전 미리 스팟 용접되어 스테이 조립체를 형성하고, 상기 레인프스테이(30)는 백빔(10)의 형상에 대응하여 'ㄷ'자 형태로 절곡 형성된 것 을 특징으로 하는 백빔과 스테이의 체결구조.
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