KR102137830B1 - 백빔과 스테이의 연결구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 백빔과 상기 백빔의 후방으로 연결되는 스테이의 연결구조에 있어서, 후방면에 삽입홀이 타공된 백빔; 및 상기 삽입홀로 진입하는 지그를 가지며 상기 지그에는 슬릿이 형성된 스테이;를 포함하고, 지그가 삽입홀에 진입한 상태에서, 스테이를 이동시켜 슬릿에 삽입홀의 일측 가장자리가 끼워지면 스테이와 백빔의 체결이 이뤄지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은, 종래의 레인포스스테이를 삭제할 수 있으므로 생산원가를 절감할 수 있고 용접부위를 축소하여 생산시간을 더욱 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

백빔과 스테이의 연결구조{Mounting structure of back-beam and stay}

본 발명은 백빔과 스테이의 연결구조에 관한 것으로써 더욱 상세하게는 고속 충돌 발생시 백빔과 스테이가 분리되어 완충효과가 저하되는 문제점을 해소할 수 있도록 용접 및 끼움결합에 의해 고정이 이뤄지는 백빔과 스테이의 연결구조에 관한 것이다.

승용 차량의 범퍼는 외부 충격으로부터 차체를 보호하기 위하여 차체 전방으로 장착되는 보호장치로써, 금속제로 제조되어 소정의 강성을 갖도록 제조된 백빔과 상기 백빔의 전방에 배치되어 충격을 흡수하도록 우레탄 소재 등으로 제조되는 에너지 업소버(energy absorber) 및 상기 에너지 업소버 전방에 장착되는 범퍼커버 등을 포함하여 구성되며, 통상적으로 상기 백빔은 중앙에 라디에이터가 장착되는 프런트엔드모듈(FEM: Front End Module)의 양측으로 배치된 프런트사이드멤버에 (크러쉬박스라고도 불리는) 스테이를 통해 연결된다.

상기의 범버는 차량의 종류에 따라 다양하게 제조되나, 승용차량에 있어서 범버는 승객 상해치 및 주요 부품의 파손 최소화를 목표로 충돌에너지를 더 효율적으로 흡수할 수 있도록 개발되어 왔다.

도 1 을 참조하여 종래의 방식에 따라 백빔과 스테이가 결합된 구조를 설명한다. 백빔(1)의 후방측에는 백빔(1)을 차체에 장착시키기 위한 스테이(4)가 연결되되, 상기 스테이(4)와 백빔(1) 사이에는 용접 가능지점을 증가시켜 연결성을 증대시키는 레인포스스테이(2)가 추가적으로 장착된다. 상기 레인포스스테이(2)는 스테이(4)의 플랜지(5)가 안착가능한 크기를 갖되 스테이(4) 내측으로 진입하여 용접이 이뤄질 수 있도록 돌출된 부분(3)을 갖는다.

한편, 스테이(4), 레인포스스테이(2) 및 백빔(1)의 용접은 통상적으로 CO₂를 이용한 맞대기 용접으로 이뤄진다. 하지만, 맞대기 용접이 이뤄질 때, 용접지점 근방에서 열해(heat damage)가 발생하여 국부적으로 백빔(1) 및/또는 스테이(4)의 기계적 강도나 성질이 변할 수 있는 문제가 있었다.

백빔(1)의 기계적 강도나 성질이 변하게 되면 설계된 바와 같이 충돌에너지가 스테이(4)로 전달되지 못하고 백빔(1)과 스테이(4) 간에 분리가 발생할 가능성이 있었으며, 이러한 경우에는 차체가 충돌에너지를 제대로 완충시키지 못하므로 차량의 파손량과 승객의 상해치를 더욱 증가시킬 수 있었다.

이러한 분리 현상을 방지하기 위하여 백빔(1), 스테이(4) 및 레인포스스테이(2) 사이의 용접부위를 증가시키기도 하나 이는 이는 원가를 상승시키고 생산시간을 증가시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 용접 부위를 증가시키지 않고도 강건한 연결성을 보장하는 백빔과 스테이의 연결구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 길이방향을 따라 내부가 중공된 구조를 갖는 백빔과 상기 백빔의 후방면에 연결되는 스테이의 연결구조에 있어서, 후방면에 삽입홀이 타공된 백빔; 및 상기 삽입홀로 진입하는 지그를 가지며 상기 지그에는 슬릿이 형성된 스테이;를 포함하고, 지그가 삽입홀에 진입한 상태에서, 스테이를 이동시켜 슬릿에 삽입홀의 일측 가장자리가 끼워지면 스테이와 백빔의 체결이 이뤄지는 것을 특징으로 한다. 상기 스테이와 백빔이 접하는 부분에서 추가적인 용접이 이뤄진다.

상기 스테이는 적어도 두 개 이상의 지그들을 가지며, 상기 백빔에는 각각의 지그가 삽입되는 삽입홀들이 타공된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는, 지그가 삽입홀에 진입했을 때 상기 스테이가 백빔의 길이방향을 따라 활주가능하도록 상기 삽입홀은 상하방향의 직경 보다 폭방향의 직경이 더 크게 형성된 모양을 가지며, 상기 슬릿은 스테이가 백빔의 길이방향을 따라 활주할 때 삽입홀의 가장자리가 끼워지도록 형성된다.

본 발명의 다른 실시예에서는, 지그들이 삽입홀에 진입한 상태에서 상기 스테이가 회전하면, 각 지그들의 슬릿에 삽입홀들 각각의 가장자리가 끼워진다.

상기와 같은 구성의 본 발명은, 종래의 레인포스스테이를 삭제할 수 있으므로 생산원가를 절감할 수 있고 용접부위를 축소하여 생산시간을 더욱 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 지그는 삽입홀로 진입한 후 일방향으로 이동하거나 회전하면 백빔에 고정되므로 조립 및 용접이 더욱 용이하게 이뤄질 수 있다. 즉, 백빔과 스테이의 가체결이 이뤄진 상태로 용접이 이뤄질 수 있으므로 용접 시간을 단축하여 생산성을 증대시킬 수 있다.

그리고, 충돌이 발생할 경우 주응력이 가해지는 차량의 전후방 방향에서 스테이의 지그가 백빔에 물리적으로 맞물려 있음에 따라 과도한 충돌에너지에 의해 용접부위에 크랙 발생할 경우에도 일정 하중을 분담하여 백빔과 스테이의 분리를 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 종래의 방식에 따라 스테이, 레인포스스테이 및 백빔의 결합이 이뤄지기 전의 모습과 후의 모습을 각각 도시한 도면,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스테이와 백빔이 결합되기 전의 모습을 도시한 도면,
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 스테이와 백빔이 결합되는 모습을 순차적으로 도시한 도면,
도 4 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스테이의 모습을 도시한 도면.

본 발명은 백빔과 상기 백빔의 후방측으로 연결되는 스테이의 연결구조에 관한 것으로써 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백빔과 스테이의 연결구조를 더욱 상세히 설명한다.

도 2 를 참조하면, 본 발명에 따른 백빔(10)은 후방면에 삽입홀(11)이 타공되며, 스테이(20)에는 상기 삽입홀(11)로 진입할 수 있는 지그(21)가 전방 끝단에 형성된다. 상기 삽입홀(11)은 지그(21)가 진입했을 때, 스테이(20)가 백빔(10)의 길이방향을 따라 일정 거리만큼 활주할 수 있도록 상하방향의 직경보다 좌우방향(백빔의 폭방향)의 내경이 더 큰 모양을 갖도록 형성된다.

그리고, 상기 지그(21)에는 일정 길이만큼 슬릿(22)이 형성된다. 상기 슬릿(22)은 지그(21)가 삽입홀(11)에 진입한 상태에서 스테이(20)가 이동되면 삽입홀(11)의 일측 가장자리가 맞물릴 수 있는 크기를 갖도록 구성된다.

즉, 도 3 에 도시된 바와 같이, 지그(21)가 삽입홀(11)에 끼워지도록 백빔(10)의 후방면에 스테이(20)를 이동시키고, 슬릿(22)에 삽입홀(11)의 일측 가장자리가 끼워지도록 좌측으로 이동시키면 스테이(20)의 체결이 이뤄진다.

스테이(20)의 체결이 이뤄진 후에는 영구접합을 위해 스테이(20)와 백빔(10)이 접하는 부분에서 추가적인 용접이 이뤄지되, 이때의 용접은 슬릿(22)의 이탈을 방지할 수 있을 정도만 이뤄져도 충분한 강성을 보장할 수 있으므로 종래의 구조보다 훨씬 적은 면적만 국부적으로 용접이 이뤄진다.

상기 스테이(20)에 형성된 지그(21)의 형상과 갯수 및 배치된 위치는 제한받지 않으나, 본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 스테이(20)의 상단과 하단 각각에 하나씩 배치되고 각각이 삽입홀(11)로 진입한 후 스테이(20)가 좌우방향 중 어느 한쪽으로 활주하면 백빔에 맞물릴 수 있도록 구성된다.

본 발명의 다른 실시예로써 도 4 에 도시된 바와 같이, 상기 스테이(20)는 다수의 지그(21)가 삽입홀에 진입한 상태에서 상기 스테이(20)가 소정의 각도로 회전하면 각 지그들의 슬릿에 삽입홀들 각각의 가장자리가 끼워지도록 구성될 수도 있다. 이때, 삽입홀들 또한 각 지그의 배치 및 크기에 따라 진입가능한 모양을 갖도록 구성된다.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은 스테이(20)가 갈고리 모양의 지그(21)를 가짐으로써 상기 지그(21)를 삽입홀(11)로 진입시킨 후에 용접이 이뤄지므로(가체결 상태로 고정된 후에 용접이 이뤄지므로) 용접 작업이 더 용이하고 안정적으로 이뤄질 수 있으며 용접부위를 축소되어 열해에 의해 백빔(10) 및 스테이(20)의 변형 가능성을 더욱 낮출 수 있는 효과가 있다.

참고적으로, 승용차량에 사용되는 백빔은 120 내지 150kgf/㎟ 급의 초고장력강(Ultra hightensile strength steel)으로 제조되어 충분한 강성을 가지므로 삽입홀의 타공에 의한 국부적인 강도변화가 백빔의 안정성에 영향을 미치지는 못하며, 지그가 맞물린 상태로 용접에 의해 고정되므로 강건한 연결성을 보장할 수 있다.

이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 백빔
11 : 삽입홀
20 : 스테이
21 : 지그
22 : 슬릿

Claims (5)

1. 후방면에 삽입홀(11)이 타공된 백빔(10)과 상기 백빔(10)의 후방으로 연결되는 스테이(20)의 연결구조에 있어서,
   상기 삽입홀(11)로 진입하는 다수의 지그(21)를 가지며 상기 지그(21) 에는 슬릿이 형성된 스테이(20);를 포함하고,
   상기 지그(21)가 삽입홀(11)에 진입한 상태에서, 스테이(20)를 이동시켜 슬릿에 삽입홀(11)의 일측 가장자리가 끼워지면 스테이(20)와 백빔(10)의 체결이 이루어지도록 하되, 상기 지그(21)가 삽입홀(11)에 진입한 상태에서 상기 스테이(20)가 회전하면, 상기 지그(21) 의 슬릿(22)에 삽입홀(11)의 가장자리가 끼워지는 것을 특징으로 하는 백빔과 스테이의 연결구조.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 스테이(20)와 백빔(10)이 접하는 부분에서 추가적인 용접이 이뤄지는 것을 특징으로 하는 백빔과 스테이의 연결구조.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 스테이(20)는 적어도 두 개 이상의 지그들을 가지며, 상기 백빔(10)에는 각각의 지그가 삽입되는 삽입홀들이 타공된 것을 특징으로 하는 백빔과 스테이의 연결구조.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 지그(21)가 삽입홀(11)에 진입했을 때 상기 스테이(20)가 백빔(10)의 길이방향을 따라 활주 가능하도록,
   상기 삽입홀(11)은 상하방향의 직경 보다 폭 방향의 직경이 더 크게 형성된 모양을 가지며, 상기 슬릿(22)은 스테이(20)가 백빔(10)의 길이방향을 따라 활주할 때 삽입홀(11)의 가장자리가 끼워지도록 형성된 것을 특징으로 하는 백빔과 스테이의 연결구조.
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