KR102459018B1 - 차량의 사이드실 보강프레임 고정브라켓의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 사이드실 보강프레임 고정브라켓의 제조방법에 관한 것으로, 전기차 등의 차량의 양쪽 사이드실의 보강을 위해 구비되는 보강프레임을 인너패널에 고정시켜 주기 위한 고정브라켓의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 차량의 사이드 실의 내부에 배치되는 보강프레임(10)에 결합되어 보강프레임을 인너패널(1)에 고정시켜 주도록 구비되고, 측면형상이 보강프레임(10)에 밀착결합되도록 밀착결합부(21)와 측벽부(22) 및 이 측벽부에 직각절곡된 날개부(23)를 갖는 '

'형상으로 성형되는 고정브라켓의 제조방법에 있어서, 상기 고정브라켓은, 소재인 초고장력 강판을 설정된 모양으로 절단하는 블랭킹공정; 상기 블랭킹공정을 거친 강판의 표면에 1차적으로 보강홈부(24)를 형성하고, 날개부와 측벽부의 절곡부위가 상측을 향하도록 성형하면서 측벽부와 밀착결합부의 절곡부위는 하측을 향하도록 성형하며, 밀착결합부의 중앙부분은 수평하게 형성하면서 상기 측벽부와 인접되는 양측을 하향경사지게 절곡하되 좌우 비대칭형상이 되도록 일측 경사면의 길이를 타측에 비해 더 짧게 절곡하여 전체적인 측면형상이 '

'형상을 갖도록 성형하는 포밍공정; 상기 포밍공정을 거친 강판의 밀착결합부를 가압하여 표면의 해당부분에 1차 가공되어진 보강홈부를 2차 가공하여 더 선명하게 표출되도록 성형함과 아울러, 밀착결합부의 일측은 챔퍼형상을 갖도록 상향 절곡하고 밀착결합부의 타측은 수평이 되게 형성하면서 측벽부를 수직이 되게 형성하여 전체적인 측면형상이 '

'형상을 갖도록 성형하는 밴딩공정; 상기 밴딩공정을 거친 강판의 날개부와 밀착결합부의 설정된 해당 부분에 인너패널과 보강프레임에 결합하기 위한 결합홀(25)을 가공하는 피어싱공정; 피어싱공정을 거친 후 측벽부의 설정된 해당부분에 보강프레임과의 결합을 위한 측면결합홀(26)을 가공하는 캠-피어싱공정;을 순차적으로 거쳐 고정브라켓을 제조하게 된다.

Description

차량의 사이드실 보강프레임 고정브라켓의 제조방법{Manufacturing method for fixing bracket of vehicle side sill frame}

본 발명은 차량의 사이드실 보강프레임 고정브라켓의 제조방법에 관한 것으로, 전기차 등의 차량의 양쪽 사이드실의 보강을 위해 구비되는 보강프레임을 인너패널에 고정시켜 주기 위한 고정브라켓의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 전기자동차(Electric Vehicle)는 배터리에서 에너지를 공급받은 전기모터에 의해 추진되어 구동된다.

상기 전기자동차는 PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle), BEV(Battery Electric Vehicle), FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle) 등을 예로 들 수 있다.

이러한 전기자동차는 차체에 배터리 모듈의 집합체인 고전압 배터리 팩(이하, 간단히 배터리 팩이라 함)을 탑재하고 있으며, 상기 배터리 팩으로부터 전원을 공급받아 작동하는 구동모터를 동력원으로 하여 주행이 가능하다.

배터리 팩은 부피와 중량이 상당히 크기 때문에, 이를 차체에 탑재하기 위해서는 차체에 적절한 탑재 공간을 확보하는 것이 중요하다.

이러한 배터리 팩은 차체에 있어 언더 바디의 사이드 실 사이에 구성되는 센터 플로어 패널의 하부에 구비된다. 예로서, 상기 배터리 팩은 사이드 실에 브라켓 등과 같은 각종 마운팅 유닛을 통해 센터 플로어 패널의 하부에 장착되는 것이다.

그러나 종래 전기자동차용 언더 바디는 배터리 케이스를 배터리 크로스 멤버를 통해 상기 사이드 실과 함께 센터 플로어 패널의 하부에 장착하기 위해서 별도의 마운팅 유닛이 필요하므로, 상기 마운팅 유닛을 조립하기 위한 부품수 및 조립공정이 증가하게 되며, 차체의 중량을 가중시킬 수 있다.

이에 따라, 상기 전기자동차용 언더 바디는 상기 배터리 팩을 장착하기 위한 마운팅 유닛 등의 부품을 적용하기 위한 구간이 필요로 하고, 상기 배터리 케이스와 센터 플로어 패널간의 소음 발생을 억제하기 위한 간극을 적용하기 위한 구간이 필요하기 때문에, 상기 배터리 팩의 배치 자유도에 불리하며, 상기 배터리 팩의 용량을 증대시키는데도 한계가 있다.

또한, 종래 기술에 따른 전기자동차용 언더 바디는 배터리 팩이 마운팅 유닛을 통해 배터리 크로스 멤버와 함께 상기 사이드 실을 통해 센터 플로어 패널 하부에 단순 지지되기 때문에, 측면 충돌 시에 충돌 하중에 대한 안전성 및 내구성 확보가 부족하여 외부 충격에 의해 배터리 팩이 쉽게 파손되는 문제점이 있다.

이러한 배터리 손상에 따른 교체 비용으로 고가의 손실비용이 발생할 수 있으며, 차량 충돌에 의한 배터리 폭발 또는 화재로부터 차량 탑승객을 안전하게 보호하기 위하여 종래 사이드 충돌 안전규제에 더하여 배터리 충돌 안전 규제가 추가되고 있는 실정이다.

이에, 배터리 충돌안전 규제에 대응하고 차량 충돌시에 충격으로부터 배터리를 안전하게 보호하고, 종래의 사이드 실 조립구조에서 배터리 보호 및 차량 무게증가를 방지하기 위하여, 알루미늄 소재를 이용한 압출성형으로 충돌 보강부재 차체부품 적용이 추가되고 있는 실정이다

종래 차량의 사이드 실 보강기술로서, 특허공개 제10-2018-0055249호(전기자동차용 사이드 실의 보강 유닛)가 개시되어 있다.

상기 특허는 사이드실 본체 패널(인너패널과 아웃터패널)의 내부에 차체 길이방향으로 보강프레임을 구비하고, 이 보강프레임의 설정된 복수 위치에 보강프레임의 일부분을 감싸도록 고정브라켓을 결합시킨 후 이 고정브라켓을 본체 패널의 인너패널에 고정하도록 되어 있다.

상기 고정브라켓은 강도향상을 위해 일정 두께의 초고장력 강판을 이용하고, 초고장력 강판을 복수번 프레스성형하여 절곡하는 과정을 통해 특정 형상의 고정브라켓으로 제작하게 되는데, 초고장력 강판임에 따라 절곡작업 시 단순 포밍과 밴딩작업을 통해서는 밀착결합부 표면에 보강홈부를 선명하게 형성하면서 양쪽 측벽부를 밀착결합부에 대해 직각으로 성형시키지 못하고 벌어진 상태로 성형하게 되는 문제가 있었다.

이로 인해, 고정브라켓의 측벽부를 보강프레임에 볼트 결합하는 경우에 측벽부가 이격된 상태로 보강프레임에 결합됨에 따라 견고한 결합이 어려워짐은 물론 작업성이 좋지 않으며, 흔들림이나 유동될 가능성이 높아져 소음발생 가능성이 있고, 견고하게 결합되지 않음으로 인해 측면 충돌시 보강력이 저하되어 배터리를 효과적으로 보호하지 못할 가능성이 있다.

공개특허공보 제10-2019-0081043호(2019.07.09., 차량의 사이드실 유닛) 공개특허공보 제10-2018-0055249호(2018.05.25., 전기자동차용 사이드 실의 보강 유닛) 등록특허공보 제10-2202010호(전기차의 사이드 실 구조물 및 이의 제조방법)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 고정브라켓의 양쪽 측벽부 성형시 밀착결합부 표면에 형성된 보강홈부가 짓눌리면서 발생될 수 있는 치수변형을 방지하면서 양쪽 측벽부가 벌어지지 않게 밀착결합부에 직각으로 정확하게 성형될 수 있도록 할 수 있는 차량의 사이드실 보강프레임 고정브라켓의 제조방법을 제공함에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 차량의 사이드실 보강프레임 고정브라켓의 제조방법은 차량의 사이드 실의 내부에 배치되는 보강프레임(10)에 결합되어 보강프레임을 인너패널(1)에 고정시켜 주도록 구비되고, 측면형상이 보강프레임(10)에 밀착결합되도록 밀착결합부(21)와 측벽부(22) 및 이 측벽부에 직각절곡된 날개부(23)를 갖는 '

'형상으로 성형되는 고정브라켓의 제조방법에 있어서, 상기 고정브라켓은, 소재인 초고장력 강판을 설정된 모양으로 절단하는 블랭킹공정; 상기 블랭킹공정을 거친 강판의 표면에 1차적으로 보강홈부(24)를 형성하고, 날개부와 측벽부의 절곡부위가 상측을 향하도록 성형하면서 측벽부와 밀착결합부의 절곡부위는 하측을 향하도록 성형하며, 밀착결합부의 중앙부분은 수평하게 형성하면서 상기 측벽부와 인접되는 양측을 하향경사지게 절곡하되 좌우 비대칭형상이 되도록 일측 경사면의 길이를 타측에 비해 더 짧게 절곡하여 전체적인 측면형상이 '

'형상을 갖도록 성형하는 포밍공정; 상기 포밍공정을 거친 강판의 밀착결합부를 가압하여 표면의 해당부분에 1차 가공되어진 보강홈부를 2차 가공하여 더 선명하게 표출되도록 성형함과 아울러, 밀착결합부의 일측은 챔퍼형상을 갖도록 상향 절곡하고 밀착결합부의 타측은 수평이 되게 형성하면서 측벽부를 수직이 되게 형성하여 전체적인 측면형상이 '

'형상을 갖도록 성형하는 밴딩공정; 상기 밴딩공정을 거친 강판의 날개부와 밀착결합부의 설정된 해당 부분에 인너패널과 보강프레임에 결합하기 위한 결합홀(25)을 가공하는 피어싱공정; 피어싱공정을 거친 후 측벽부의 설정된 해당부분에 보강프레임과의 결합을 위한 측면결합홀(26)을 가공하는 캠-피어싱공정;을 순차적으로 거쳐 고정브라켓을 제조하게 된다.

이때, 상기 포밍공정 후 밴딩공정 전 단계에서, 상기 보강프레임과 인너패널의 결합을 위해 구비되는 파이프너트(30)의 관통결합을 위해 상기 밀착결합부와 인접되는 측벽부의 하부 일측에 파이프너트 결합홀(27)을 형성하는 캠-피어싱공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 포밍공정에서, 상기 날개부와 측벽부의 절곡각도는 80~90°이고, 상기 측벽부와 밀착결합부의 절곡각도는 90°~ 110°이며, 상기 밀착결합부의 양측부분은 중앙부분의 수평면에 대해 하방으로 30°~ 50°절곡된다.

상기 블랭킹공정에서는 포밍공정 및 밴딩공정 시 기름의 배출을 위한 드레인홀(30)을 형성하면서 소재를 설정된 모양으로 절단하는 것이 바람직하다.

상기의 제조방법으로 성형된 차량의 사이드실 보강프레임 고정브라켓은, 프레스에 의한 측벽부의 형성과정에서 이미 형성된 보강홈부가 짓눌리면서 발생될 수 있는 치수변형이 방지됨은 물론, 양쪽 측벽부가 벌어지지 않은 채 밀착결합부에 직각상태로 성형됨으로써 보강프레임에 결합작업 시 효과적으로 작업함은 물론 보강프레임 표면에 완전 밀착 결합시켜 줄 수 있게 됨은 물론 본체 패널과 결합된 상태에서 흔들림이나 유동을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 사이드실 보강프레임 고정브라켓을 보인 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 고정브라켓의 제조 순서도,
도 3은 도 2의 순서에 따른 고정브라켓의 가공형태를 보여주는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 보강프레임에 결합되는 고정브라켓의 설치상태 및 인너패널의 내부에 구비되는 보강프레임의 설치상태도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 사이드실 보강프레임 고정브라켓의 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 차량의 사이드실 보강프레임 고정브라켓은 차량의 사이드 실의 내부에 배치되는 보강프레임(10)에 결합되어 보강프레임을 인너패널에 고정시켜 주도록 구비되는 것으로, 측면형상이 보강프레임(10)에 밀착결합되는 밀착결합부(21)와 측벽부(22) 및 이 측벽부에 직각절곡되어 날개부(23)를 갖는 '

'형상으로 성형된다.

상기 보강프레임(10)은 배경기술에서 기재하고 있는 바와 같이, 차량의 사이드 실 내부에 배치되는 것이고, 본 발명의 고정브라켓이 복수개 구비되어 보강프레임을 감싸면서 결합된 상태로 인터패널에 보강프레임을 고정시켜 주는 것이다.

본 발명의 고정브라켓은 초고장력 강판을 사용하고, 블랭킹공정과 포밍공정과 밴딩공정 및 피어싱공정(캠-피어싱 포함)을 통해 제조된다.

a) 블랭킹공정

일반적인 프레스공정에서와 같이, 소재인 초고장력 강판을 설정된 모양으로 절단하여 가공하는 단계이다.

블랭킹공정은 금형을 이용한 프레스가공에서 대부분 1순위로 거치는 공정으로서 본 발명에서는 대략 장방형의 직사각판체로 절단하게 된다.

여기서, 상기 블랭킹공정에서는 후속공정인 포밍공정이나 밴딩공정과정에서 윤활유 등의 기름 배출을 위해 드레인홀(30)을 형성하면서 소재를 설정된 모양으로 절단하도록 한다.

상기 드레인홀은 고정브라켓의 제조과정에서 후술되는 결합홀이나 측면결합홀의 용도로 사용될 수도 있다.

b) 포밍공정

블랭킹공정을 거쳐 설정된 모양으로 절단된 직사각판체의 강판 표면을 프레스가공하여 보강홈부를 형성하게 된다.

포밍공정에서 형성되는 보강홈부는 정확하게 표출되게 형성되는 것이 아니라, 1차적으로 외형을 형성시켜 주기 위한 작업이다.

포밍공정에서는 날개부와 측벽부 및 밀착결합부를 형성하게 되는데, 이를 위해 서로 인접되는 날개부와 측벽부의 절곡부위는 상측을 향하도록 성형하게 되며, 측벽부와 밀착결합부의 절곡부위는 하측을 향하도록 성형하게 된다.

그리고 밀착결합부의 중앙부분은 수평하게 형성하면서 측벽부와 인접되는 양측을 하향경사지게 절곡하게 된다.
이때, 밀착결합부의 일측 경사면의 길이는 타측 경사면에 비해 더 짧은 길이를 갖도록 절곡한다.

따라서, 포밍공정에서 가공되는 직사각판체로 된 강판의 전체적인 측면형상이 좌우 비대칭형상이 되게 '

'을 갖도록 성형되어 진다.

위 측면형상에서 밀착결합부의 오른쪽에 비해 왼쪽의 하향경사각도가 더 작은 것은 본 발명의 밀착결합부가 밀착결합되는 보강프레임의 해당 면 좌측부분이 일정각도 상향경사지게 형성되어 있기 때문에 밴딩공정에서 밀착결합부의 보강홈부를 형성할 경우에 타측인 우측부분은 수평으로 형성되고 일측인 좌측부분이 상측방향으로 경사지게 절곡되면서 보강홈부가 형성될 수 있도록 하기 위함이다.

c) 밴딩공정

밴딩공정에서는 측벽부와 밀착결합부를 '∪'자형으로 형성시켜 주기 위한 공정으로, 포밍공정에서 양쪽에 경사지게 구비된 측벽부를 수직면으로 형성하게 된다.

이때, 밀착결합부의 일측 하향경사진 부위는 상향 절곡시켜 주며, 타측 하향경사진 부위는 수평하게 형성시켜 주게 된다. 즉, 타측인 오른쪽은 수평하게 형성하는 것이고 일측인 왼쪽은 상향경사지게 형성하는 것이다.

그리고 밀착결합부를 가압하게 됨으로써 밀착결합부 표면의 해당부분에 1차 가공되어 형성된 보강홈부를 2차적으로 가공하면서 더 선명하게 표출되도록 성형하게 된다.

밴딩공정을 거쳐 전체적인 측면형상이 일측에 챔퍼형상이 형성된 '

'형상으로 성형하게 된다.

여기서, 상기 날개부와 측벽부의 절곡각도는 대략 80~90°이고, 상기 측벽부와 밀착결합부의 절곡각도는 대략 90°~ 110°인 것이 바람직하며, 상기 밀착결합부의 양측부분은 중앙부분의 수평면에 대해 하방으로 30°~ 50°절곡한다.

예로서, 밀착결합부의 왼쪽은 30°로 절곡하고, 오른쪽은 50°로 절곡할 수 있다.

d) 피어싱공정

밴딩공정을 거쳐 측면형상이 '

'을 갖는 강판의 날개부와 밀착결합부의 설정된 해당 부분에 인너패널과 보강프레임에 결합하기 위한 결합홀(25)을 가공한다.

밀착결합부에 형성되는 결합홀은 보강프레임과의 결합을 위한 홀이고, 날개부에 형성되는 홀은 인너패널과의 결합을 위해 형성되는 홀이다.

e) 캠-피어싱공정

피어싱공정을 거친 후에는 측벽부에도 보강프레임과의 결합을 위해 측면결합홀(26)을 형성하게 된다. 측벽부는 밴딩공정을 거쳐 수직면으로 형성되어 있음에 따라 캠을 이용하여 가공하게 된다.

상기 a) ~ e)공정을 거쳐 고정브라켓(20)을 제조하게 된다. 도 1은 상기 공정을 거쳐 제조된 고정브라켓을 도시한 사시도이다.

한편, 고정브라켓(20)은 보강프레임의 길이방향을 따라 복수개 결합되는데, 결합되는 위치에 따라 측벽부에는 인너패널과의 결합을 위해 별도로 파이프너트(미도시)을 구비하여 이 파이프너트에 볼트를 끼워 나선결합시키게 된다.

파이프너트는 상기 보강프레임과 인너패널의 결합을 위해 구비되는 것이고, 파이프너트의 관통결합을 위해 밀착결합부와 인접되는 측벽부의 하부 일측에는 파이프너트 결합홀(27)을 형성하게 된다. 파이프너트 결합홀(27)은 상기 포밍공정 후 밴딩공정 전 단계에서 형성하게 된다.

파이프너트 결합홀은 포밍공정 후 형성하는 것임에 따라 캠을 이용하여 형성하면 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제조과정을 거쳐 제조되는 고정브라켓은 양쪽 측벽부가 벌어지지 않고 밀착결합부에 대해 직각으로 정확하게 성형되며, 또한 측벽부 성형시 밀착결합부 표면에 형성된 보강홈부가 짓눌리지 않고 오히려 더욱 선명하게 형성됨으로써 보강홈부를 형성하면서 발생될 수 있는 치수변형이 방지되어 고품질을 제품을 제조할 수 있게 된다.

1: 인너패널
10: 보강프레임 20: 고정브라켓
21: 밀착결합부 22: 측벽부
23: 날개부 24: 보강홈부
25: 결합홀 26: 측면결합홀
27: 파이프너트 결합홀 30: 드레인홀

Claims (4)

1. 차량의 사이드 실의 내부에 배치되는 보강프레임(10)에 결합되어 보강프레임을 인너패널(1)에 고정시켜 주도록 구비되고, 측면형상이 보강프레임(10)에 밀착결합되도록 밀착결합부(21)와 측벽부(22) 및 이 측벽부에 직각절곡된 날개부(23)를 갖는 '

   

   '형상으로 성형되는 고정브라켓의 제조방법에 있어서,
   상기 고정브라켓은, 소재인 초고장력 강판을 설정된 모양으로 절단하는 블랭킹공정;
   상기 블랭킹공정을 거친 강판의 표면에 1차적으로 보강홈부(24)를 형성하고, 날개부와 측벽부의 절곡부위가 상측을 향하도록 성형하면서 측벽부와 밀착결합부의 절곡부위는 하측을 향하도록 성형하며, 밀착결합부의 중앙부분은 수평하게 형성하면서 상기 측벽부와 인접되는 양측을 하향경사지게 절곡하되 좌우 비대칭형상이 되도록 일측 경사면의 길이를 타측에 비해 더 짧게 절곡하여 전체적인 측면형상이 '

   

   ' 형상을 갖도록 성형하는 포밍공정;
   상기 포밍공정을 거친 강판의 밀착결합부를 가압하여 표면의 해당부분에 1차 가공되어진 보강홈부를 2차 가공하여 더 선명하게 표출되도록 성형함과 아울러, 밀착결합부의 일측은 챔퍼형상을 갖도록 상향 절곡하고 밀착결합부의 타측은 수평이 되게 형성하면서 측벽부를 수직이 되게 형성하여 전체적인 측면형상이 '

   

   '형상을 갖도록 성형하는 밴딩공정;
   상기 밴딩공정을 거친 강판의 날개부와 밀착결합부의 설정된 해당 부분에 인너패널과 보강프레임에 결합하기 위한 결합홀(25)을 가공하는 피어싱공정;
   피어싱공정을 거친 후 측벽부의 설정된 해당부분에 보강프레임과의 결합을 위한 측면결합홀(26)을 가공하는 캠-피어싱공정;
   을 순차적으로 거쳐 고정브라켓을 제조하는 것을 특징으로 하는 차량의 사이드실 보강프레임 고정브라켓의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 포밍공정 후 밴딩공정 전 단계에서, 상기 보강프레임과 인너패널의 결합을 위해 구비되는 파이프너트의 관통결합을 위해 상기 밀착결합부와 인접되는 측벽부의 하부 일측에 파이프너트 결합홀(27)을 형성하는 캠-피어싱공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 사이드실 보강프레임 고정브라켓의 제조방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 포밍공정에서, 상기 날개부와 측벽부의 절곡각도는 80~90°이고, 상기 측벽부와 밀착결합부의 절곡각도는 90°~ 110°이며, 상기 밀착결합부의 양측부분은 중앙부분의 수평면에 대해 하방으로 30°~ 50°절곡된 것을 특징으로 하는 차량의 사이드실 보강프레임 고정브라켓의 제조방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 블랭킹공정에서는 포밍공정 및 밴딩공정 시 기름의 배출을 위한 드레인홀(30)을 형성하면서 소재를 설정된 모양으로 절단하는 것을 특징으로 하는 차량의 사이드실 보강프레임 고정브라켓의 제조방법.

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