KR102335754B1 - 차량용 구조 부품 - Google Patents

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현대제철 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량의 도어 하부의 사이드실 또는 전기차 배터리 프레임 등에 적용할 수 있도록 고강성을 갖는 차량용 구조 부품에 관한 것으로서, 차량의 도어 하부에 길이 방향으로 길게 설치될 수 있고, 내부에 수용 공간이 형성되도록 적어도 하나 이상의 절곡부가 형성되는 제 1 부재; 및 상기 제 1 부재의 수용 공간에 설치되고, 적어도 하나 이상의 용접부에 의해 상기 제 1 부재에 고정되며, 상기 제 1 부재에 작용되는 외력을 적어도 2 방향 이상으로 분산할 수 있도록 적어도 일부분이 아치면 또는 경사면이 형성되는 제 2 부재;를 포함할 수 있다.

Description

차량용 구조 부품{Structural component for vehicle}
본 발명은 차량용 구조 부품에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 도어 하부의 사이드실 또는 전기차 배터리 프레임 등에 적용할 수 있도록 고강성을 갖는 차량용 구조 부품에 관한 것이다.
최근 자동차 산업에서 환경 문제 및 연비 개선의 필요성이 증대되고 이에 따른 전기 자동차 및 친환경 하이브리드 차량이 많이 개발되고 있다.
친환경차는 기존 내연기관 차량 대비 배터리 등으로 인해 차량 중량이 증가할 수 있다. 이러한 차량의 중량 증가로 인해 차량은 충돌시 더 큰 충돌 하중을 받을 수 있고, 이런 이유로 최근 개발되는 차량은 승객 안전을 위해서 차체를 추가로 보강하는 보강용 구조 부품이 적용될 수 있다.
특히, 전기차의 경우 차량 하부의 배터리팩 패키징으로 인해 측면 충돌시 배터리로 인한 화재를 방지하기 위해 최대한 안전한 구조 설계가 요구된다.
최근 자동차 제조사들이 양산 적용하고 있는 기술로서, 차량의 사이드실의 경우, 차량 패키지를 고려하여 단면 확대를 위한 설계는 어렵지만 부품의 재질과 두께를 높이거나 내부 보강재를 추가하여 차량의 충돌 안전성을 확보하는 등 다양한 설계 구조가 적용되고 있다.
그러나, 부품 자체의 재질과 두께를 무한정 높이기에는 한계가 있으며, 내부 보강재는 차량 하중을 많이 증가시키고, 원가 상승의 주요 원인이 될 수 있다.
자동차는 충돌에 의해 각 부품이 다양한 모드의 커다란 하중을 받을 수 있다. 특히 측면 충돌시 차량 구조상 사이드실에 큰 모멘트 하중이 발생하는데 이 하중은 점용접 접합력이 낮은 하중 모드(십자 인장 모드)를 유도하여 차량 충돌시 안정적으로 에너지를 흡수 전달하지 못하고 파단되면서 충돌 안전성을 저하시키는 등 많은 문제점들이 있었다.
한국특허공개공보 제2020-0011750
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 차량의 도어 하부의 사이드실 또는 전기차 배터리 프레임 등에 적용할 수 있도록 아치형이나 다각형을 적용한 제 2 부재를 이용하여 외력을 적어도 하나 이상의 분력들로 분산시켜서 단면적의 확대나 원가 또는 하중의 큰 증대가 없이도 부품의 모멘트 하중에 대한 내하중을 향상시켜서 차량의 측면 충돌에 대한 차량 안전성을 크게 향상시키고, 전기차의 측면 충돌시 배터리로 인한 화재를 방지할 수 있으며, 점용접 등 용접부에 대한 파단 및 충돌 안전성을 향상시키고, 이로 인하여 구조 부품의 충돌 에너지 흡수율을 향상시키며, 부품 변형을 안전하게 유도할 수 있게 하는 차량용 구조 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 차량용 구조 부품은, 차량의 도어 하부에 길이 방향으로 길게 설치될 수 있고, 내부에 수용 공간이 형성되도록 적어도 하나 이상의 절곡부가 형성되는 제 1 부재; 및 상기 제 1 부재의 수용 공간에 설치되고, 적어도 하나 이상의 용접부에 의해 상기 제 1 부재에 고정되며, 상기 제 1 부재에 작용되는 외력을 적어도 2 방향 이상으로 분산할 수 있도록 적어도 일부분이 아치면 또는 경사면이 형성되는 제 2 부재;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 부재는, 제 1 면부; 상기 제 1 면부의 일측에 형성된 제 1 절곡부에 의해 상기 제 1 면부로부터 내측 방향으로 절곡되는 제 2 면부; 및 상기 제 1 면부의 타측에 형성된 제 2 절곡부에 의해 상기 제 1 면부로부터 내측 방향으로 절곡되는 제 3 면부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 2 부재는, 상기 제 1 부재의 제 1 면부와 제 1 용접부에 의해 용접될 수 있도록 상기 제 1 면부와 평행하게 형성되는 제 1 평면부; 상기 제 1 부재의 제 2 면부와 제 2 용접부에 의해 용접될 수 있도록 상기 제 2 면부와 평행하게 형성되는 제 2 평면부; 상기 제 1 부재의 제 3 면부와 제 3 용접부에 의해 용접될 수 있도록 상기 제 3 면부와 평행하게 형성되는 제 3 평면부; 상기 제 1 평면부와 상기 제 2 평면부 사이에 형성되고, 상기 제 1 부재에 작용되는 외력을 적어도 2 방향 이상으로 분산할 수 있도록 아치 형상으로 형성되는 제 1 아치부; 및 상기 제 1 평면부와 상기 제 3 평면부 사이에 형성되고, 상기 제 1 부재에 작용되는 외력을 적어도 2 방향 이상으로 분산할 수 있도록 아치 형상으로 형성되는 제 2 아치부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 아치부의 아치 곡률 반경은, 상기 제 1 부재의 상기 제 1 절곡부의 절곡 곡률 반경 보다 클 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 2 부재는, 상기 제 1 부재의 제 1 면부와 제 1 용접부에 의해 용접될 수 있도록 상기 제 1 면부와 평행하게 형성되는 제 1 평면부; 상기 제 1 부재의 제 2 면부와 제 2 용접부에 의해 용접될 수 있도록 상기 제 2 면부와 평행하게 형성되는 제 2 평면부; 상기 제 1 부재의 제 3 면부와 제 3 용접부에 의해 용접될 수 있도록 상기 제 3 면부와 평행하게 형성되는 제 3 평면부; 상기 제 1 평면부와 상기 제 2 평면부 사이에 형성되고, 상기 제 1 부재에 작용되는 외력을 적어도 2 방향 이상으로 분산할 수 있도록 다각면 형상으로 형성되는 제 1 다각부; 및 상기 제 1 평면부와 상기 제 3 평면부 사이에 형성되고, 상기 제 1 부재에 작용되는 외력을 적어도 2 방향 이상으로 분산할 수 있도록 다각면 형상으로 형성되는 제 2 다각부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 다각부는, 상기 제 1 평면부와 연결되고, 상대적으로 경사도가 완만한 완만 다각부; 상기 제 2 평면부와 연결되고, 상대적으로 경사도가 급격한 급격 다각부; 및 상기 완만 다각부와 상기 급격 다각부 사이에 형성되고, 상대적으로 경사도가 상기 완만 다각부 보다 크고, 상기 급격 다각부 보다 작은 중간 다각부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 평면부의 평면 폭은, 점용접 또는 레이저 용접에 의해 상기 제 1 면부와 상기 제 1 평면부 사이에 형성되는 용접 비드의 비드 폭 보다 클 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 2 부재는, 상기 제 2 평면부의 단부에 형성된 제 3 절곡부에 의해 외측 방향으로 절곡되는 제 1 플랜지부; 및 상기 제 3 평면부의 단부에 형성된 제 4 절곡부에 의해 외측 방향으로 절곡되는 제 2 플랜지부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제 4 용접부에 의해 상기 제 2 부재의 제 1 플랜지부와 용접되고, 제 5 용접부에 의해 상기 제 2 부재의 제 2 플랜지부와 용접되는 전체적으로 평판 형상인 제 3 부재;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 수용 공간에 상기 길이 방향으로 제 1 거리 만큼 이격되게 설치되고, 상기 제 2 부재를 보강할 수 있도록 머리부는 상기 제 2 부재의 제 1 평면부를 지지하고, 다리부는 상기 제 3 부재와 용접되는 제 4 부재;를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 차량의 도어 하부의 사이드실 또는 전기차 배터리 프레임 등에 적용할 수 있도록 아치형이나 다각형을 적용한 제 2 부재를 이용하여 외력을 적어도 하나 이상의 분력들로 분산시켜서 단면적의 확대나 원가 또는 하중의 큰 증대가 없이도 부품의 모멘트 하중에 대한 내하중을 향상시켜서 차량의 측면 충돌에 대한 차량 안전성을 크게 향상시키고, 전기차의 측면 충돌시 배터리로 인한 화재를 방지할 수 있으며, 점용접 등 용접부에 대한 파단 및 충돌 안전성을 향상시키고, 이로 인하여 구조 부품의 충돌 에너지 흡수율을 향상시키며, 부품 변형을 안전하게 유도할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 차량용 구조 부품을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 차량용 구조 부품의 제 2 부재를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 차량용 구조 부품을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 차량용 구조 부품의 제 2 부재를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 차량용 구조 부품을 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 차량용 구조 부품의 제 4 부재의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 5의 차량용 구조 부품의 제 4 부재의 다른 일례를 나타내는 사시도이다.
도 8은 기존의 구조 부품들 및 도 1의 차량용 구조 부품의 표준 단면 해석 결과와, 변형량 및 반력을 나타내는 그래프들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 차량용 구조 부품(100)을 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 차량용 구조 부품(100)은, 제 1 부재(10)와, 제 2 부재(20) 및 제 3 부재(30)를 포함할 수 있다.
예컨대, 제 1 부재(10)는 차량의 도어 하부에 길이 방향으로 길게 설치되어 사이드실이나 전기차 배터리 프레임 등으로 적용될 수 있는 것으로서, 내부에 수용 공간이 형성되도록 2 군데의 절곡부가 형성되어"ㄷ"자 형상으로 형성되는 일종의 아우터 패널일 수 있다. 여기서, 이러한 차량의 아우터 패널은 연속 주조 방향으로 제조된 슬라브를 압연하여 이루어진 코일 강판을 프레스로 절곡 가공하여 제조할 수 있고, 그 재질은 일반적인 강이나 알루미늄 합금 등이 모두 적용될 수 있다. 그러나, 이러한 제 1 부재(10)는 이에 국한되지 않고, 매우 다양한 형상이나, 다양한 제조 방법 등을 이용하여 제조될 수 있다.
또한, 예컨대, 제 2 부재(20)는, 제 1 부재(10)의 수용 공간에 설치되고, 적어도 하나 이상의 용접부에 의해 제 1 부재(10)에 고정되며, 제 1 부재(10)에 작용되는 외력(F)을 적어도 2 방향의 분력(F1)(F2)으로 분산할 수 있도록 적어도 일부분이 아치면이 형성되는 일종의 보강 패널일 수 있다.
여기서, 이러한 보강 패널은 연속 주조 방향으로 제조된 슬라브를 압연하여 이루어진 코일 강판을 프레스로 절곡 가공하여 제조할 수 있고, 그 재질은 일반적인 강이나 알루미늄 합금 등이 모두 적용될 수 있다. 그러나, 이러한 제 2 부재(20)는 이에 국한되지 않고, 매우 다양한 형상이나, 다양한 제조 방법 등을 이용하여 제조될 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 부재(10)는, 아우터 패널의 상면을 이루는 제 1 면부(10-1)와, 제 1 면부(10-1)로부터 전체적으로 90도 각도로 절곡된 일측면을 이루는 제 2 면부(10-2) 및 제 1 면부(10-1)로부터 전체적으로 90도 각도로 절곡된 타측면을 이루는 제 3 면부(10-3)로 이루어질 수 있다. 그러나, 이러한 상기 면부들은 도면에 반드시 국한되지 않는 것으로서, 다양한 각도와 다양한 형태로 형성될 수 있다.
예컨대, 제 2 면부(10-2)는, 상기 제 1 면부(10-1)의 일측에 형성된 제 1 절곡부(C1)에 의해 상기 제 1 면부(10-1)로부터 내측 방향으로 절곡될 수 있다.
또한, 예컨대, 제 3 면부(10-3)는, 상기 제 1 면부(10-1)의 타측에 형성된 제 2 절곡부(C2)에 의해 상기 제 1 면부(10-1)로부터 내측 방향으로 절곡될 수 있다.
따라서, 이처럼 제 1 절곡부(C1) 및 제 2 절곡부(C2)에 의해 이중 절곡된 상기 아우터 패널은 그 강도가 더욱 증대될 수 있음은 자명할 것이다.
도 2는 도 1의 차량용 구조 부품(100)의 제 2 부재(20)를 나타내는 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 아우터 패널을 더욱 보강하기 위한 제 2 부재(20)는, 3개의 평면부와 2개의 아치부 및 2개의 플랜지부로 이루어질 수 있다.
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 부재(20)는 제 1 평면부(20-P1), 제 2 평면부(20-P2), 제 3 평면부(20-P1), 제 1 아치부(20-A1), 제 2 아치부(20-A2), 제 1 플랜지부(20-F1) 및 제 2 플랜지부(20-F2)를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 제 1 평면부(20-P1)는, 제 1 부재(10)의 제 1 면부(10-1)와 제 1 용접부(W1)에 의해 용접될 수 있도록 제 1 면부(10-1)와 평행하게 형성되는 부분이고, 또한, 예컨대, 제 2 평면부(20-P2)는, 제 1 부재(10)의 제 2 면부(10-2)와 제 2 용접부(W2)에 의해 용접될 수 있도록 제 2 면부(10-2)와 평행하게 형성되는 부분이며, 또한, 예컨대, 제 3 평면부(20-P3)는, 제 1 부재(10)의 제 3 면부(10-3)와 제 3 용접부(W3)에 의해 용접될 수 있도록 제 3 면부(10-3)와 평행하게 형성되는 부분일 수 있다.
따라서, 이러한 평면부들에 의해서 용접부들이 접합면들 사이에서 쉽게 형성될 수 있고, 외력에 대한 수직 지지력 또는 수평 지지력을 형성하여 구조적으로 견고하게 제 1 부재(10)를 지지할 수 있다.
여기서, 각 패널들의 용접 강도와 점용접 장치를 고려할 때, 이러한 평면부들의 폭은 2.5mm 이상으로 형성될 수 있다. 또한, 각 패널들은 프레스 성형은 물론 롤포밍, 압출 등 다양한 방법으로의 성형이 가능하여, 각 부품사, 자동차사의 능력에 따라 적용이 가능하다. 또한, 각 패널은 Tailor Welded Blank 공법이나 Tailor Rolled Blank 등 소재 가변 두께를 적용하여 성능에 맞는 추가 최적화 가공도 가능하다. 이외에도, 단면 중심부의 내부 하중 전달 경로가 없으므로, 추가 보강재 Bulkhead 적용이 가능하여 효율적인 충돌 성능 강화가 가능하다.
또한, 예컨대, 제 1 아치부(20-A1)는, 제 1 평면부(20-P1)와 제 2 평면부(20-P2) 사이에 형성되고, 제 1 부재(10)에 작용되는 외력(F)을 적어도 2 방향의 분력(F1)(F2)으로 분산할 수 있도록 아치 형상으로 형성되는 부분일 수 있다.
또한, 예컨대, 제 2 아치부(20-A2)는, 제 1 평면부(20-P1)와 제 3 평면부(20-P3) 사이에 형성되고, 제 1 부재(10)에 작용되는 외력(F)을 적어도 2 방향의 분력(F1)(F2)으로 분산할 수 있도록 아치 형상으로 형성되는 부분일 수 있다.
따라서, 이러한 아치부들을 이용하여 외력을 효율적으로 분산시킴으로써 제 1 부재(10)를 구조적으로 보강하는 것은 물론이고, 각각의 평면부들을 견고하게 서로 연결시킬 수 있다.
또한, 예컨대, 제 1 플랜지부(20-F1)는, 제 2 평면부(20-P2)의 단부에 형성된 제 3 절곡부(C3)에 의해 외측 방향으로 절곡되는 플랜지 부분이고, 제 2 플랜지부(20-F2)는, 상기 제 3 평면부(20-P3)의 단부에 형성된 제 4 절곡부(C4)에 의해 외측 방향으로 절곡되는 플랜지 부분일 수 있다.
따라서, 이러한 플랜지부들을 이용하여 제 2 부재(20)는 제 3 부재(30)와 서로 견고하게 용접되어 고정될 수 있다.
여기서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 아치부(20-A1)의 아치 곡률 반경(R2)은, 상기 제 1 부재(10)의 상기 제 1 절곡부(C1)의 절곡 곡률 반경(R1) 보다 크게 형성되어 외력(F)을 적어도 2 방향의 분력(F1)(F2)으로 넓게 분산시킬 수 있다.
도 3은 도 1의 차량용 구조 부품(100)을 나타내는 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 평면부(20-P1)의 평면 폭(PW)은, 점용접 또는 레이저 용접에 의해 상기 제 1 면부(10-1)와 상기 제 1 평면부(20-P1) 사이에 형성되는 용접 비드의 비드 폭(WW) 보다 크게 형성되어 점용접이나 레이저 용접시 접촉면의 밀착도를 더욱 향상시킬 수 있고, 이로 인하여 더욱 견고한 용접이 가능하다.
또한, 예컨대, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제 3 부재(30)는, 제 4 용접부(W4)에 의해 상기 제 2 부재(20)의 제 1 플랜지부(20-F1)와 용접되고, 제 5 용접부(W5)에 의해 상기 제 2 부재(20)의 제 2 플랜지부(20-F2)와 용접되는 전체적으로 평판 형상인 이너 패널일 수 있다.
여기서, 이러한 차량의 이너 패널은 연속 주조 방향으로 제조된 슬라브를 압연하여 이루어진 코일 강판을 프레스로 절곡 가공하여 제조할 수 있고, 그 재질은 일반적인 강이나 알루미늄 합금 등이 모두 적용될 수 있다. 그러나, 이러한 제 3 부재(30)는 이에 국한되지 않고, 매우 다양한 형상이나, 다양한 제조 방법 등을 이용하여 제조될 수 있다.
그러므로, 본 발명은 차량의 도어 하부의 사이드실 또는 전기차 배터리 프레임 등에 적용할 수 있는 것으로서, 아치형을 적용한 제 2 부재(20)를 이용하여 외력(F)을 적어도 하나 이상의 분력(F1)(F2)들로 분산시켜서 단면적의 확대나 원가 또는 하중의 큰 증대가 없이도 부품의 모멘트 하중에 대한 내하중을 향상시켜서 차량의 측면 충돌에 대한 차량 안전성을 크게 향상시키고, 전기차의 측면 충돌시 배터리로 인한 화재를 방지할 수 있으며, 각 부재들의 점용접 등 용접부에 대한 파단 및 충돌 안전성을 향상시키고, 이로 인하여 구조 부품의 충돌 에너지 흡수율을 향상시키며, 용접부의 파단을 줄이면서 부품 변형을 안전하게 유도할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 차량용 구조 부품(200)의 제 2 부재(20)를 나타내는 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 차량용 구조 부품(200)의 제 2 부재(20)는, 상술된 아치부를 대신하여 다각부를 적용한 것으로서, 제 1 평면부(20-P1)와 제 2 평면부(20-P2) 사이에 형성되고, 제 1 부재(10)에 작용되는 외력(F)을 적어도 2 방향의 분력(F1)(F2)으로 분산할 수 있도록 다각면 형상으로 형성되는 제 1 다각부(20-M1) 및 제 1 평면부(20-P1)와 제 3 평면부(20-P3) 사이에 형성되고, 제 1 부재(10)에 작용되는 외력(F)을 적어도 2 방향의 분력(F1)(F2)으로 분산할 수 있도록 다각면 형상으로 형성되는 제 2 다각부(20-M2)를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 다각부(20-M1)는, 제 1 평면부(20-P1)와 연결되고, 상대적으로 경사도가 완만한 완만 다각부(M11)와, 제 2 평면부(20-P2)와 연결되고, 상대적으로 경사도가 급격한 급격 다각부(M12) 및 완만 다각부(M11)와 급격 다각부(M12) 사이에 형성되고, 상대적으로 경사도가 완만 다각부(M11) 보다 크고, 급격 다각부(M12) 보다 작은 중간 다각부(M13)를 포함할 수 있다.
따라서, 상술된 다각부들은 경사도에 따라 그 역할이 다를 수 있는 것으로서, 예컨대, 수직 방향으로 하중이 작용하는 경우, 완만 다각부(M11)는 수직 하중에 대해 경사도가 완만하여 지지력이 떨어지는 대신 변형력이 우수하고, 급격 다각부(M12)는 수직 하중에 대해 경사도가 급격하여 변형력이 떨어지는 대신 지지력이 우수하며, 중간 다각부(M13)는 지지력과 변형력이 중간 정도일 수 있다.
그러므로, 하중의 방향에 따라서, 상기 다각부들은 각각의 역할에 따라서 변형을 유도하거나, 또는 견고하게 지지할 수 있어서 복합적이고 다방향으로 작용하는 외력에 대해 모든 방향에서 능동적으로 대비할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 차량용 구조 부품(300)을 나타내는 부품 분해 사시도이고, 도 6은 도 5의 차량용 구조 부품(300)의 제 4 부재(40)의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 차량용 구조 부품(300)은, 수용 공간에 길이 방향으로 제 1 거리(L1) 만큼 이격되게 설치되고, 제 2 부재(20)를 보강할 수 있도록 머리부(41)는 상기 제 2 부재(20)의 제 1 평면부(20-P1)를 지지하고, 다리부(42)는 제 3 부재(30)와 용접되는 제 4 부재(40)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 도 6에 도시된 바와 같이, 직선 형상인 다리부(42)의 강도를 보강하기 위해서 오목하거나 뚫린 형태의 홈부(43) 또는 돌출된 형태의 돌기부(44)가 형성될 수 있다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 4 부재(40)를 이용하여 제 2 부재(20)의 내부를 더욱 보강할 수 있다.
도 7은 도 5의 차량용 구조 부품(300)의 제 4 부재(50)의 다른 일례를 나타내는 사시도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 도 5의 차량용 구조 부품(300)의 제 4 부재(50)의 다른 일례로서, 머리부(51)는 상기 제 2 부재(20)의 제 1 평면부(20-P1)를 지지하고, 다리부(52)는 상기 제 3 부재(30)와 용접되는 제 4 부재(50)가 적용될 수 있다,
여기서, 도 7에 도시된 바와 같이, 아치 형상인 다리부(52)의 강도를 보강하기 위해서 오목하거나 뚫린 형태의 홈부(53) 또는 돌출된 형태의 돌기부(54)가 형성될 수 있다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 4 부재(40)를 이용하여 제 2 부재(20)의 내부를 더욱 보강할 수 있다. 그러나, 이러한 제 4 부재(50)는 도면에 국한되지 않고, 매우 다양한 형상이나 종류로 제조된 각종 브라켓이나 필러나 격벽 구조 등이 모두 적용될 수 있다.
도 8은 기존의 구조 부품들 및 도 1의 차량용 구조 부품(100)의 표준 단면 해석 결과와, 변형량 및 반력을 나타내는 그래프들이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 기존의 기본적인 구조 부품(좌측 기둥)과, 수용 공간 내부에 단순한 격벽이 형성된 구조 부품(중간 기둥) 및 본 발명의 아크형 구조 부품(우측 기둥)에 대한 표준 단면 해석 결과에 따르면, 본 발명의 경우, 중량은 기존 보다 15 퍼센트 정도 증대되나 비슷한 반력에서도 모양을 유지하면서 변형량(외력 전달 효율)이 18.7mm로 가장 크게 증대되고, 기존 대비 12 퍼센트 정도 높아지는 것을 알 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 제 1 부재
10-1: 제 1 면부
10-2: 제 2 면부
10-3: 제 3 면부
20: 제 2 부재
20-P1: 제 1 평면부
20-P2: 제 2 평면부
20-P3: 제 3 평면부
20-A1: 제 1 아치부
20-A2: 제 2 아치부
20-M1: 제 1 다각부
20-M2: 제 2 다각부
M11: 완만 다각부
M12: 급격 다각부
M13: 중간 다각부
20-F1: 제 1 플랜지부
20-F2: 제 2 플랜지부
F: 외력
F1: 제 1 분력
F2: 제 2 분력
C1: 제 1 절곡부
C2: 제 2 절곡부
C3: 제 3 절곡부
C4: 제 4 절곡부
W1: 제 1 용접부
W2: 제 2 용접부
W3: 제 3 용접부
W4: 제 4 용접부
W5: 제 5 용접부
R1: 절곡 곡률 반경
R2: 아치 곡률 반경
PW: 평면 폭
WW: 비드 폭
30: 제 3 부재
40, 50: 제 4 부재
41, 51: 머리부
42, 52: 다리부
43, 53: 홈부
44, 54: 돌기부
L1: 제 1 거리
100: 차량용 구조 부품

Claims (10)

  1. 차량의 도어 하부에 길이 방향으로 길게 설치될 수 있고, 내부에 수용 공간이 형성되도록 적어도 하나 이상의 절곡부가 형성되는 제 1 부재; 및
    상기 제 1 부재의 수용 공간에 설치되고, 적어도 하나 이상의 용접부에 의해 상기 제 1 부재에 고정되며, 상기 제 1 부재에 작용되는 외력을 적어도 2 방향 이상으로 분산할 수 있도록 적어도 일부분이 아치면 또는 경사면이 형성되는 제 2 부재; 를 포함하고,
    제 4 용접부에 의해 상기 제 2 부재의 제 1 플랜지부와 용접되고, 제 5 용접부에 의해 상기 제 2 부재의 제 2 플랜지부와 용접되는 평판 형상인 제 3 부재; 및
    상기 수용 공간에 상기 길이 방향으로 제 1 거리 만큼 이격되게 설치되고, 상기 제 2 부재를 보강할 수 있도록 머리부는 상기 제 2 부재의 제 1 평면부를 지지하고, 다리부는 상기 제 3 부재와 용접되는 제 4 부재;
    를 포함하는, 차량용 구조 부품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 부재는,
    제 1 면부;
    상기 제 1 면부의 일측에 형성된 제 1 절곡부에 의해 상기 제 1 면부로부터 내측 방향으로 절곡되는 제 2 면부; 및
    상기 제 1 면부의 타측에 형성된 제 2 절곡부에 의해 상기 제 1 면부로부터 내측 방향으로 절곡되는 제 3 면부;
    를 포함하는, 차량용 구조 부품.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 부재는,
    상기 제 1 부재의 제 1 면부와 제 1 용접부에 의해 용접될 수 있도록 상기 제 1 면부와 평행하게 형성되는 제 1 평면부;
    상기 제 1 부재의 제 2 면부와 제 2 용접부에 의해 용접될 수 있도록 상기 제 2 면부와 평행하게 형성되는 제 2 평면부;
    상기 제 1 부재의 제 3 면부와 제 3 용접부에 의해 용접될 수 있도록 상기 제 3 면부와 평행하게 형성되는 제 3 평면부;
    상기 제 1 평면부와 상기 제 2 평면부 사이에 형성되고, 상기 제 1 부재에 작용되는 외력을 적어도 2 방향 이상으로 분산할 수 있도록 아치 형상으로 형성되는 제 1 아치부; 및
    상기 제 1 평면부와 상기 제 3 평면부 사이에 형성되고, 상기 제 1 부재에 작용되는 외력을 적어도 2 방향 이상으로 분산할 수 있도록 아치 형상으로 형성되는 제 2 아치부;
    를 포함하는, 차량용 구조 부품.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 아치부의 아치 곡률 반경은, 상기 제 1 부재의 상기 제 1 절곡부의 절곡 곡률 반경 보다 큰, 차량용 구조 부품.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 부재는,
    상기 제 1 부재의 제 1 면부와 제 1 용접부에 의해 용접될 수 있도록 상기 제 1 면부와 평행하게 형성되는 제 1 평면부;
    상기 제 1 부재의 제 2 면부와 제 2 용접부에 의해 용접될 수 있도록 상기 제 2 면부와 평행하게 형성되는 제 2 평면부;
    상기 제 1 부재의 제 3 면부와 제 3 용접부에 의해 용접될 수 있도록 상기 제 3 면부와 평행하게 형성되는 제 3 평면부;
    상기 제 1 평면부와 상기 제 2 평면부 사이에 형성되고, 상기 제 1 부재에 작용되는 외력을 적어도 2 방향 이상으로 분산할 수 있도록 다각면 형상으로 형성되는 제 1 다각부; 및
    상기 제 1 평면부와 상기 제 3 평면부 사이에 형성되고, 상기 제 1 부재에 작용되는 외력을 적어도 2 방향 이상으로 분산할 수 있도록 다각면 형상으로 형성되는 제 2 다각부;
    를 포함하는, 차량용 구조 부품.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 다각부는,
    상기 제 1 평면부와 연결되고, 상대적으로 경사도가 완만한 완만 다각부;
    상기 제 2 평면부와 연결되고, 상대적으로 경사도가 급격한 급격 다각부; 및
    상기 완만 다각부와 상기 급격 다각부 사이에 형성되고, 상대적으로 경사도가 상기 완만 다각부 보다 크고, 상기 급격 다각부 보다 작은 중간 다각부;
    를 포함하는, 차량용 구조 부품.
  7. 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 평면부의 평면 폭은, 점용접 또는 레이저 용접에 의해 상기 제 1 면부와 상기 제 1 평면부 사이에 형성되는 용접 비드의 비드 폭 보다 큰, 차량용 구조 부품.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 부재는,
    상기 제 2 평면부의 단부에 형성된 제 3 절곡부에 의해 외측 방향으로 절곡되는 제 1 플랜지부; 및
    상기 제 3 평면부의 단부에 형성된 제 4 절곡부에 의해 외측 방향으로 절곡되는 제 2 플랜지부;
    를 더 포함하는, 차량용 구조 부품.
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  10. 삭제
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