KR102637837B1 - 차량 후방 보디 구조물 및 이의 제조 방법 - Google Patents

차량 후방 보디 구조물 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

종방향으로 연장되는 후방 레일 (10, 12) 및 종방향에 대하여 횡방향으로 연장되는 후방 범퍼 빔 (21) 을 포함하는 차량 후방 보디 구조물 (2) 로서, 상기 후방 레일 (10, 12) 은 종방향을 따라서 이격된 후방 단부 (10a) 및 전방 단부 (10b) 를 가지고, 상기 후방 단부 (10a) 는 상기 후방 범퍼 빔 (21) 에 연결되며, 상기 후방 레일 (10, 12) 은 차량의 후방 단부 (10a) 로부터 상기 차량의 전방쪽으로 연장되고, 상기 후방 레일 (10, 12) 은 적어도 전방부 (37), 중간부 (39) 및 후방부 (41) 를 포함하고, 상기 전방부 (37) 는 상기 차량의 연료 탱크와 나란히 연장되도록 되어 있고, 상기 전방부 (37) 의 소성 변형에 대한 저항은 상기 중간부 (39) 의 소성 변형에 대한 저항보다 크고, 상기 중간부의 소성 변형에 대한 저항 자체는 상기 후방부 (41) 의 소성 변형에 대한 저항보다 크다.

Description

차량 후방 보디 구조물 및 이의 제조 방법
본 발명은 차량 후방 보디 구조물에 관한 것이다.
종래에, 차량의 후방 보디 구조물은 차량의 후방에서 충격에 응답하여 변형함으로써 충격 에너지를 흡수하도록 된 연료 탱크의 후방에 위치된 일련의 구조물을 포함하여, 충격시에 연료 탱크를 보호한다. 이러한 구조물은 후방 보디 구조물의 후방 레일들의 후방 단부들과 범퍼 빔 사이에 위치된, 후방 범퍼 빔 및 충돌 박스들 (crash boxes) 을 포함한다.
후방 레일들은 충돌 박스들의 전방에 위치된다. 후방 레일들은, 종래에 범퍼 빔 및 충돌 박스들의 저항보다 큰 저항을 가지며 충격력을 차량 보디의 구조 요소들에 전달하도록 된다. 후방 레일들의 전방부는 휠 케이싱들의 전방에서 일반적으로 차량의 후방 단부에 위치된 차량의 연료 탱크와 나란히 연장된다.
차량의 후방에 고속 충격시에, 전술한 종래의 충격 흡수 구조물들은 충격 에너지를 충분히 흡수하지 못하고, 충격으로 인해 후방 레일(들)이 파쇄될 수 있는 것으로 보인다. 이러한 제어되지 않은 파쇄로 인해 후방 보디 구조물의 일부 요소들이 가스 탱크로 침입하여, 연료 탱크에 손상을 유발하고, 이는 연료의 쏟아짐을 유도하며 궁극적으로는 차량의 폭발을 초래할 수 있다. 따라서, 고속 충격시에도, 연료 탱크에 대한 손상은 방지되어야 한다.
본원의 일 목적은, 차량에 후방 충격시에 개선된 내충돌성 (crashworthiness) 을 제공하고 그리고 특히 이러한 충격시에 연료 탱크의 개선된 보호를 제공하는 차량 후방 보디 구조물을 제공하는 것이다.
이를 위해, 본원은 청구항 1 에 따른 차량 후방 보디 구조물에 관한 것이다.
청구항 2 내지 청구항 17 에 따른 차량 후방 차량 보디의 특정 실시형태들에 관한 것이다.
본원은 또한 전술한 바와 같은 차량 후방 보디 구조물을 포함하는 차량 보디에 관한 것이다.
본원은 또한 청구항 19 내지 청구항 21 에 따른 차량의 후방 보디 구조물의 제조 방법에 관한 것이다.
본원의 다른 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참조하여 주어진 다음의 설명을 판독함으로써 보다 잘 이해될 것이다.
도 1 은 특정 실시형태에 따른 차량 후방 보디 구조물의 일부의 사시 저면도이다.
도 2 는 특정 실시형태에 따른 차량 후방 보디 구조물의 일부의 사시도이다.
도 3 은 도 2 의 후방 레일의 사시도이다.
이하의 설명에서, 내부, 외부, 전방, 후방, 횡방향, 종방향, 수직, 수평, 상부 및 하부라는 용어는 차량 구조물상에서 조립될 때 도시된 요소들, 부품들 또는 구조물들의 통상적인 배향을 참조하여 해석되며, 차량은 수평면상에 놓인다.
일 실시형태에 따른 차량 후방 보디 구조물 (2) 은 도 1 에 도시되어 있다. 차량 전방 보디 구조물 (2) 은 어떠한 종류의 4 륜 차량의 후방 보디 구조물, 특히 일체화된 보디의 전방 보디 구조물일 수 있다.
차량 전방 보디 구조물 (2) 은 프레임 조립체 (4) 를 포함한다. 프레임 조립체 (4) 는 2 개의 후방 레일들 (10, 12) 및 후방 범퍼 빔 (21) 을 포함한다.
각각의 후방 레일 (10, 12) 은 실질적으로 차량의 종방향을 따라서 연장된다. 후방 레일 (10) 은 차량 보디의 전후 방향으로 차량의 일측에서 연장된다. 후방 레일은 후방 단부 (10a) 및 전방 단부 (10b) 를 포함한다. 유사하게, 후방 레일 (12) 은 후방 단부 (12a) 및 전방 단부 (12b) 를 포함한다.
후방 범퍼 빔 (21) 은 종방향에 실질적으로 횡방향으로 연장된다. 후방 범퍼 빔은 후방 레일들 (10, 12) 의 후방에서 연장된다. 각각의 후방 레일 (10, 12) 의 후방 단부 (10a, 12a) 는 특히 충돌 박스들 (31, 33) 을 통하여 후방 범퍼 빔 (21) 에 연결된다. 보다 상세하게는, 후방 범퍼 빔 (21) 은 특히 상기 충돌 박스들 (31, 33) 을 통하여 후방 레일들 (10, 12) 의 후방 단부들 (10a, 12a) 상에 종방향으로 지지된다.
각각의 후방 레일 (10, 12) 의 전방 단부 (10b, 12b) 는 차량 보디의 구조 요소에 연결된다.
도 1 에 도시된 실시예에서, 프레임 조립체 (4) 는 후방 중간 횡방향 빔 (23), 전방 중간 횡방향 빔 (25) 및 전방 횡방향 빔 (27) 을 더 포함한다.
전방 횡방향 빔 (27) 은 후방 레일들 (10, 12) 의 전방 단부들 (10b, 12b) 사이에서 연장된다. 전방 횡방향 빔은 차량의 휠 케이싱들의 전방에서 연장하도록 된다.
후방 및 전방 중간 횡방향 빔들 (23, 25) 은 후방 횡방향 빔 (21) 과 전방 횡방향 빔 (27) 사이에서 연장된다. 후방 및 전방 중간 횡방향 빔들은 이들의 측방향 단부들에서 후방 레일들 (10, 12) 에 연결된다. 후방 및 전방 중간 횡방향 빔들 (23, 25) 은 차량의 휠 케이싱들에 위치되고 이 영역에서 차량 후방 보디를 보강한다.
전방 중간 횡방향 빔 (25), 전방 횡방향 빔 (27) 및 후방 레일들 (10, 12) 은 이들 사이에서 차량의 연료 탱크를 수용하도록 된 프레임 (35) 을 한정한다. 연료 탱크는 도면을 지나치게 복잡하게 하지 않게 하도록 도면에 도시되지 않았다.
후방 레일들 (10, 12) 은 측방향에 대하여 좌우 대칭으로 쌍으로 제공된다. 이하, 우측 후방 레일 (10) 을 참조하여 설명하지만, 좌측 후방 레일 (12) 에 대해서도 동일한 설명이 적용되는 것을 이해해야 한다.
도 2 및 도 3 에서 볼 수 있는 바와 같이, 후방 레일 (10) 은 실질적으로 U 형상이다. 후방 레일은 차량의 외측을 향하여 배향된 외부 플랭크 (34) 와, 외부 플랭크 (34) 에 평행하고 차량의 내측을 향하여 배향된 내부 플랭크 (35) 를 포함한다. 후방 레일 (10) 은 차량의 바닥을 향하여 배향된 바닥 (36) 을 더 포함하고, 바닥은 내부 및 외부 플랭크 (34, 35) 에 실질적으로 직교한다. U 형상의 후방 레일 (10) 은 상향으로 개방된다.
후방 레일 (10) 은 실질적으로 종방향으로 연장된다. 후방 레일은 전방 단부 (10b) 에서부터 후방 단부 (10a) 까지 전방부 (37), 중간부 (39) 및 후방부 (41) 를 포함한다. 중간부 (39) 는 전방부 (37) 를 후방으로 연장시키고 그리고 그 자체로 후방부 (41) 에 의해 후방으로 연장된다. 전방부 (37), 중간부 (39) 및 후방부 (41) 는 종방향을 따라서 서로 인접한다.
이 실시예에서, 중간부 (39) 의 전방 단부는 전방부 (37) 의 후방 단부에 직접 연결된다. 중간부 (39) 의 후방 단부는 후방부 (41) 의 전방 단부에 직접 연결된다.
전방부 (37) 는 차량의 연료 탱크와 나란히 종방향으로 연장되도록 된다. 전방부의 전방 단부는 후방 레일 (10) 의 전방 단부 (10b) 를 형성한다. 도 1 에 도시된 실시예에서, 전방부 (37) 는 전방 횡방향 빔 (27) 과 전방 중간 횡방향 빔 (25) 사이에서 연장된다. 전방부 (37) 는 실질적으로 수평으로 연장되는 종방향 평면에서 만곡된다.
중간부 (39) 는 실질적으로 직선이다. 중간부는 전방부 (37) 와 후방부 (41) 사이에서 종방향을 따라서 연장된다. 도 1 에 도시된 실시예에서, 중간부 (39) 는 전방 중간 횡방향 빔 (25) 으로부터 차량 후방 보디 구조물의 후방을 향하여 연장된다. 이 실시예에서, 후방 중간 횡방향 빔 (27) 은 후방 레일들 (10, 12) 의 중간부들 (39) 사이에서 횡방향으로 연장된다.
후방부 (41) 는 실질적으로 직선이다. 후방부 (41) 의 후방 단부는 후방 레일 (10) 의 후방 단부 (10a) 를 형성한다.
후방부 (41), 중간부 (39) 및 전방부 (37) 각각은 U 형상이고 그리고 내부벽, 외부벽 및 바닥을 포함하며, 이들 각각은 후방 레일 (10) 의 내부벽 (35), 외부벽 (34) 및 바닥 (36) 의 일부를 형성한다.
후방 레일 (10) 은 강, 예를 들어 이중상 강 또는 프레스 경화 보론강 (boron steel) 으로 제조된다.
본원에 따라서, 전방부 (37), 중간부 (39) 및 후방부 (41) 각각은 소성 변형에 대해 상이한 저항을 가지며, 소성 변형에 대한 저항이 후방 레일 (10) 의 후방 단부 (10a) 에서부터 후방 레일 (10) 의 전방 단부 (10b) 까지 증가한다.
보다 상세하게는, 전방부 (37) 의 소성 변형에 대한 저항은 중간부 (39) 의 소성 변형에 대한 저항보다 크고, 이 중간부의 소형 변형에 대한 저항은 또한 후방부 (41) 의 소성 변형에 대한 저항보다 크다.
소성 변형에 대한 저항은, 고려되는 후방 레일부의 벽 두께 (t) 가 증가함에 따라 뿐만 아니라 상기 후방 레일부를 형성하는 재료의 항복 강도가 증가함에 따라 증가한다.
보다 상세하게는, 후방 레일 (10) 의 각 부분의 소성 변형에 대한 저항은 상기 부분의 항복 강도 (Re) 에 의해 후방 레일 (10) 의 고려된 부분의 벽 두께 (t) 의 제곱의 곱 (P) 을 특징으로 할 수 있다.
유리하게는, 이러한 곱 (P) 은 후방 레일 (10) 의 후방 단부 (10a) 에서부터 전방 단부 (10b) 까지 증가한다.
보다 상세하게는, 전방부 (37) 에 대한 이러한 곱 (P) 은 중간부 (39) 의 곱 (P) 보다 크고, 이 곱 (P) 은 후방부 (41) 의 곱 (P) 보다 크다. 다시 말하면, 후방 레일 (10) 의 각 부분에 대해서, 두께 (t) 및 항복 강도 (Re) 는 곱 (P) 이 후방 레일 (10) 의 후방에서부터 전방으로 한 섹션에서 다음 섹션으로 증가하도록 선택된다.
하나의 특정 실시형태에 따라서, 전방부 (37) 를 형성하는 재료의 항복 강도 (Ref) 는 중간부 (39) 를 형성하는 재료의 항복 강도 (Rei) 보다 크고, 이 중간부를 형성하는 재료의 항복 강도는 또한 후방부 (41) 를 형성하는 재료의 항복 강도 (Rer) 보다 크다. 따라서, Ref > Rei > Rer.
예를 들어, 후방부 (41) 를 형성하는 강의 항복 강도 (Rer) 는 200 ~ 700 MPa 일 수있는 반면, 중간부 (39) 를 형성하는 강의 항복 강도 (Rei) 는 300 ~ 1300 MPa 이고, 전방부 (37) 를 형성하는 강의 항복 강도 (Ref) 는 400 ~ 1500 MPa 이다.
특히, 전방부 (37) 를 형성하는 재료의 항복 강도 (Ref) 는 후방부 (41) 를 형성하는 재료의 항복 강도보다 적어도 100 MPa 만큼 더 크다.
대안으로, 후방 레일 (10) 의 벽 두께 (t) 는 후방 단부 (10a) 에서부터 전방 단부 (10b) 까지 증가한다.
보다 상세하게는, 전방부 (37) 의 벽 두께 (tf) 는 중간부 (39) 의 벽 두께 (ti) 보다 크고, 중간부의 벽 두께는 그 자체가 후방부 (41) 의 벽 두께 (tr) 보다 크다. 즉, tf > ti > tr.
예를 들어, 전방부 (37) 의 벽의 두께 (tf) 는 1.4 ~ 3 mm 일 수 있는 반면, 중간부 (39) 의 벽의 두께 (tr) 는 1.4 ~ 3 mm 이고 후방부 (41) 의 벽의 두께 (ti) 는 1 ~ 2 mm 이다.
특히, 전방부 (37) 의 벽 두께 (tf) 는 후방부 (41) 의 벽 두께 (tr) 보다 적어도 0.4 mm 만큼 더 크다.
유리하게는, 후방 레일 (10) 의 항복 강도 (Re) 및 벽 두께 (t) 둘 다는 후방 레일 (10) 의 후방 단부 (10a) 에서부터 전방 단부 (10b) 까지 증가한다. 보다 상세하게는, 이하의 관계를 적용한다: tf > ti > tr 및 Ref > Rei > Rer.
후방부 (41) 에서부터 전방부 (37) 까지의 후방 레일 (10) 의 길이를 따른 소성 변형에 대한 저항의 이러한 점진적인 증가는 차량의 후방에서 충격시 차량의 내충돌성을 향상시킨다.
실제로, 충분한 강도의 충격시, 후방 레일 (10) 의 후방부 (41) 는 변형하고 그리고 충격 에너지의 상당한 부분을 흡수할 것이다. 전방부 (37) 의 소성 변형에 대한 저항이 후방부 (41) 의 소성 변형에 대한 저항보다 크므로, 전방부는 충격의 결과로서 실질적으로 손상되지 않을 것이고, 그리하여 후방 보디 구조물의 다른 구성요소들이 연료 탱크로 침입하는 것을 방지하고, 이 연료 탱크에 나란히 전방부 (37) 가 연장된다. 이 특징은 충격으로 인해 연료 탱크에 대한 손상 및 가능하다면 이로 인한 연료 유출을 방지하기 위해 뿐만 아니라 차량의 후방에서 충격으로 인한 폭발의 위험을 저감시키는데 중요하다. 전방부 (37) 의 소성 변형에 대한 저항과 후방부 (41) 의 소성 변형에 대한 저항의 중간의 소성 변형에 대한 저항을 가진 중간부 (39) 는 오직 후방부 (41) 가 변형되자마자 변형되고, 변형에 의해 충격 에너지를 흡수하며 그리고 전방부 (37) 를 보호한다. 이는 후방 레일 (10) 의 전방부 및 중간부 (37, 39) 를 손상되지 않도록 유지함으로써 후방부 (41) 와 전방부 (37) 사이의 소성 힌지를 관리하는 것을 돕는 반면, 후방 섹션은 가장 빠른 충돌 단계에서 변형됨으로써 대부분의 충돌 에너지를 흡수하고 그리고 충돌의 후반 단계에서 국부적인 소성 힌지가 발생할 때 원하지 않는 재료 파괴 위험을 피할 수 있다.
일 실시형태에 따라서, 전방부, 후방부 및 중간부 (37, 41, 39) 각각은 전체 길이를 따라서 동일한 항복 강도를 가진다.
예를 들어, 후방부 (41) 는 프레스 경화 후에 360 ~ 400 MPa 의 항복 강도 (Re) 를 가진 프레스 경화 강 부품이다. 보다 상세하게는, 탄소 함량이 0.04 wt% ~ 0.1 wt% 이고 망간 함량이 0.3 wt% ~ 2.0 wt% 인 프레스 경화가능한 강으로 제조된다. 보다 더 상세하게는, 후방부 (41) 의 강 조성은 중량% 로 : 0.04 % ≤ C ≤ 0.1%, 0.3% ≤ Mn ≤ 2.0%, Si < 0.3%, Ti ≤ 0.08%, 0.015 ≤ Nb ≤ 0.10%, Cu, Ni, Cr, Mo ≤ 0.1%, 잔부로서 철 및 정교화로 인한 불가피한 불순물들을 포함한다. 이 후방부 (41) 는 유리하게는 약 1.6 mm 의 벽 두께를 가진다.
후방부 (41) 는 또한 약 1.4 mm 의 벽 두께를 가질 수 있고 프레스 경화 후에 항복 강도 (Re) 가 700 ~ 950 MPa 인 프레스 경화 강 부품일 수 있다. 보다 상세하게는, 후방부 (41) 는 탄소 함량이 0.06 wt% ~ 0.1 wt% 이고 망간 함량이 1.4 wt% ~ 1.9 wt% 인 프레스 경화가능한 강으로 제조된다. 보다 더 상세하게는, 후방부 (41) 의 강 조성은 합금 원소들로서 Nb, Ti, B 를 더 포함할 수 있다.
전방부 (37) 는 약 1.7 mm 의 벽 두께를 가진다. 전방부는 프레스 경화 후에 항복 강도 (Re) 가 950 ~ 1200 MPa 인 프레스 경화 강 부품이다. 보다 상세하게는, 탄소 함량이 0.20 wt% ~ 0.25 wt% 이고 망간 함량이 1.1 wt% ~ 1.4 wt% 인 프레스 경화가능한 강으로 제조된다. 보다 더 상세하게는, 전방부 (37) 의 강 조성은 중량% 로 : 0.20% ≤ C ≤ 0.25%, 1.1% ≤ Mn ≤ 1.4%, 0.15% ≤ Si ≤ 0.35%, ≤ Cr ≤ 0.30%, 0.020% ≤ Ti ≤ 0.060%, 0.020% ≤ Al ≤ 0.060%, S ≤ 0.005%, P ≤ 0.025%, 0.002% ≤ B ≤ 0.004%, 잔부로서 철 및 정교화로 인한 불가피한 불순물들을 포함한다.
전방부 (37) 는 또한 약 1.6 mm 의 벽 두께를 가질 수 있고 프레스 경화 후에 항복 강도 (Re) 가 1260 MPa 보다 큰 프레스 경화 강 부품으로 제조될 수 있다. 보다 상세하게는, 강 조성은 예를 들어 중량% 로 : 0.24% ≤ C ≤ 0.38%, 0.40% ≤ Mn ≤ 3%, 0.10% ≤ Si ≤ 0.70%, 0.015% ≤ Al ≤ 0.070%, Cr ≤ 2%, 0.25% ≤ Ni ≤ 2%, 0.015% ≤ Ti ≤ 0.10%, Nb ≤ 0.060%, 0.0005% ≤ B ≤ 0.0040%, 0.003% ≤ N ≤ 0.010%, S ≤ 0.005%, P ≤ 0.025%, 잔부로서 철 및 정교화로 인한 불가피한 불순물들을 포함한다.
중간부 (39) 는 약 1.7 mm 의 벽 두께를 가지고 프레스 경화 후에 700 ~ 950 MPa 의 항복 강도 (Re) 를 가진 프레스 경화 강 부품이다. 보다 상세하게는, 중간부 (39) 는 탄소 함량이 0.06 wt% ~ 0.1 wt% 이고 망간 함량이 1.4 wt% ~ 1.9 wt% 인 프레스 경화가능한 강으로 제조된다. 보다 더 상세하게는, 중간부 (39) 의 강 조성은 합금 원소들로서 Nb, Ti, B 를 더 포함할 수 있다.
후방 레일 (10) 의 제 2 실시예에 따라서, 후방 레일 (10) 의 부분들 (37, 39, 41) 중 적어도 2 개의 부분들은 동일한 두께 및 동일한 조성을 가질 수 있지만, 다른 항복 강도들을 가질 수 있고, 이러한 항복 강도의 차이는 상이한 부분들에 상이한 열처리를 가함으로써 얻어진다.
예를 들어, 전방부 (37) 및 중간부 (39) 는 1.7 mm 의 동일한 두께 및 동일한 조성을 가진다. 보다 상세하게는, 전방부 (37) 및 중간부 (39) 의 강 조성은 중량% 로 : 0.20% ≤ C ≤ 0.25%, 1.1% ≤ Mn ≤ 1.4%, 0.15% ≤ Si ≤ 0.35%, ≤ Cr ≤ 0.30%, 0.020% ≤ Ti ≤ 0.060%, 0.020% ≤ Al ≤ 0.060%, S ≤ 0.005%, P ≤ 0.025%, 0.002% ≤ B ≤ 0.004%, 잔부로서 철 및 정교화로 인한 불가피한 불순물들을 포함한다. 하지만, 전방부 (37) 는 950 ~ 1200 MPa 의 항복 강도 (Re) 를 가지는 반면, 중간부 (39) 는 700 ~ 950 MPa 의 항복 강도를 가진다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 후방 레일 (10) 은, 그 후방부 (41) 에서, 충격시에 후방 레일 (10) 을 제어가능하게 변형시키도록 크럼플 (crumple) 구역들 (47) 을 포함할 수 있다. 이 실시형태에서, 크럼플 구역들 (47) 은 후방부 (41) 의 후방 영역, 특히 후방부 (41) 의 후방 하프에만 형성된다.
크럼플 구역들은, 예를 들어 후방부 (41) 의 벽들상에 형성된 구멍들 또는 공동들 또는 리브들을 포함할 수 있다. 도 3 에 도시된 실시형태에서, 크럼플 구역들 (47) 은 후방부 (41) 의 바닥에 형성된 리브들에 의해 형성된다. 리브들은 종방향에 대해 횡방향으로, 즉 실질적으로 수직으로 연장된다. 리브들은 서로 실질적으로 평행하다. 이 실시예에서, 리브들은 종방향을 따라서 일정하게 이격되어 있고 종방향을 따라서 균일한 폭을 나타낸다. 각각의 리브는 후방 레일 (10) 의 후방부 (41) 의 일 측면에서부터 타 측면까지 연장된다.
이러한 실시예에서, 중간부 (39) 및 전방부 (37) 는 어떠한 크럼플 구역들을 포함하지 않는다.
도 2 에 도시된 실시예에서, 후방부 (41) 및 중간부 (39) 의 단면적은 실질적으로 일정하다. 전방부 (37) 의 단면적은 그 후방 단부에서부터 그 전방 단부까지 증가한다. 단면적은 종방향에 수직인 횡방향 평면에서 취해진다. 이러한 특징은 또한 전방부 (37) 의 변형에 대한 저항을 증가시키는데 기여한다.
도 2 에서 볼 수 있는 바와 같이, 차량 후방 보디 구조물 (2) 은 각각의 후방 레일들 (10, 12) 에 대하여, 차량의 후방에서 충격 중에 대응하는 후방 레일 (10, 12) 의 변형을 안내하도록 구성된 안내 구조물 (51) 을 더 포함한다. 특히, 이 안내 구조물 (51) 은 종방향에 수직인 방향을 따라서, 보다 상세하게는 수직 방향을 따라서 후방 레일 (10, 12) 의 변형을 방지하도록 구성된다. 안내 구조물 (51) 은 특히 종방향을 따라서 충격력을 받을 때 후방 레일 (10, 12) 의 일부가 상향으로 이동하는 것을 방지하도록 구성된다.
따라서, 안내 구조물 (51) 은 종방향을 따라서 충격력을 받을 때 상향 변형에 대하여 후방 레일 (10, 12) 을 유지하도록 구성된다. 이러한 상향 변형은 후방부 (41) 에 의한 에너지 흡수를 낮추며 전방부 (37) 의 더 많은 변형으로 연료 탱크 영역에서 원하지 않는 더 큰 침입을 야기한다.
따라서, 안내 레일 (10, 12) 은 이러한 충격력으로 인해서 주로 종방향을 따라서 변형한다.
이러한 목적으로, 각각의 안내 구조물 (51) 은 종방향을 따라서 이격된 지지 영역들에서 후방 레일 (10, 12) 상에 지지되는 적어도 2 개의 레그들 (53) 을 포함한다. 레그들 (53) 은 종방향에 실질적으로 수직한 방향을 따라서, 보다 상세하게는 수직으로 연장된다. 레그들은 후방 레일 (10, 12) 위에서 연장된다.
도 2 에 도시된 실시예에서, 레그들 (53) 은 바닥 단부 및 상부 단부를 가진다. 각각의 레그 (53) 의 바닥 단부는 U 형상의 후방 레일 (10) 의 바닥 (36) 상에 지지된다. 레그들 (53) 은 후방 레일 (10) 로부터 상향으로 차량 보디 (도면에는 미도시) 의 상부 구조물을 향하여, 특히 실질적으로 휠 케이싱들 사이에서 횡방향으로 연장되는 플로어 요소를 향하여 연장된다.
레그들 (53) 의 상부 단부들은, 도 2 에 도시된 실시예에서, 연결 요소 (55) 를 통하여 서로 연결된다.
안내 구조물 (51) 은, 그 상부 단부에서, 차량 보디의 상부 구조물, 특히 차량 보디의 후륜 케이싱들 및 후방 플로어에 부착된다.
레그들 (53) 의 바닥 단부들은, 후방 레일의 바닥 (36) 상에 지지되도록 또한 외부 플랜지와 내부 플랜지 (34, 35) 사이에 위치되도록 U 형상의 후방 레일 (36) 에 삽입된다. 레그들 (53) 은 어떠한 조정된 고정 수단에 의해 후방 레일 (10) 에 더 고정된다.
도 2 에 도시된 실시예에서, 안내 구조물 (51) 은 중간부 (39) 와 전방부 (37) 사이의 접합부를 가로질러 연장되어 이 영역에서 후방 레일 (10) 의 어떠한 상향 변형을 방지한다. 보다 상세하게는, 안내 구조물 (51) 의 전방 레그 (53) 는 후방 레일 (10) 의 전방부 (37) 상에 지지되는 반면, 안내 구조물 (51) 의 후방 레그 (53) 는 후방 레일 (10) 의 중간부 (39) 상에 지지된다.
이러한 레그들 (53) 의 위치는 짐칸 영역을 최대화하기 위해 고도로 제한된다.
충돌 관리 및 차량 보디 비틀림 강성의 관점에서, 후방 레일들 (10, 12) 의 중간부 (39) 에서 레그들 (53) 의 연결은 고속 후방 충돌 시험에서 가능한 최고의 에너지 흡수 및 가능한 최고의 비틀림 강성을 보장해준다.
후방 레일 (10) 의 적어도 2 개의 인접부들 (37, 39, 41) 은 용접을 통하여 서로 연결된다. 일 실시형태에 따라서, 후방 레일 (10) 의 3 개의 부분들 (37, 39, 41) 모두는 용접을 통하여 서로 연결된다.
유리하게는, 후방 레일 (10) 은 대응하는 테일러 용접된 블랭크로부터 제조되고, 이 테일러 용접된 블랭크는 후방 레일 (10, 12) 에서 상이한 조성 또는 두께를 가진 부분과 적어도 많이 상이한 블랭크의 용접, 특히 레이저 용접에 의해 얻어지며, 이러한 블랭크들 각각은 대응하는 후방 레일 부분의 원하는 특성들에 따라서 두께 및/또는 조성을 가진다.
예를 들어, 테일러 용접된 블랭크는 적어도 3 개의 블랭크들을 함께 용접함으로써 얻어지고, 이러한 블랭크들 각각은 후방 레일 (10) 의 부분 (37, 39, 41) 에 대응하며 그리고 후방 레일 (10, 12) 의 대응하는 부분 (37, 39, 41) 의 원하는 특성들에 따라서 두께 및/또는 조성을 가진다.
보다 상세하게는, 후방 레일 (10) 의 제조 방법은 이하의 연속 단계들을 포함한다:
- 특히 레이저 용접을 통하여, 후방 레일 (10, 12) 에서 상이한 조성 또는 두께를 가진 부분과 적어도 많이 상이한 블랭크들을 함께 용접하는 단계로서, 상기 블랭크 각각은 대응하는 후방 레일 부분의 원하는 특성들에 따라서 조성 및/또는 두께를 가지는, 상기 용접하는 단계;
- 특히 인발을 통하여, 이러한 테일러 용접된 블랭크를 원하는 형상으로 형성하는 단계.
테일러 용접된 블랭크를 형성하는 단계는 특히 열간 성형 단계이다. 열간 성형 단계 다음에 제어된 냉각 속도로 부품, 즉 열간 성형된 테일러 용접된 블랭크를 냉각시키는 단계가 이어진다.
특히, 후방 레일 (10) 의 각 부분의 원하는 최종 특성들에 따라서, 이러한 부분들은 블랭크의 형성 후에 상이한 냉각 처리를 받을 수 있다. 예를 들어, 전방부 (37) 는 후방부 (41) 보다 더 높은 냉각 속도로 냉각될 수 있다. 특히, 전방부 (37) 는 켄칭될 수 있는 반면, 후방부 (41) 는 원하는 항복 강도를 얻기 위해 보다 천천히 냉각된다.
당업자는, 당업자의 일반적인 지식에 기초하여, 후방 레일 (10) 의 각 부분의 원하는 항복 강도에 따라서 사용될 냉각 속도를 결정할 수 있다.
후방 레일 (10) 의 각 섹션의 원하는 최종 특성들에 따라서, 이러한 섹션들은 하프-쉘 (52, 54) 내로 블랭크를 형성하는 중에 또는 형성한 후에 상이한 열처리를 받을 수 있다.
예를 들어, 2 개의 인접한 부분들이 동일한 조성을 갖지만 최종 부품에서 상이한 항복 강도를 가지도록 된다면, 이러한 상이한 항복 강도들은 하기 방법 중 하나 또는 조합에 의해 얻어질 수 있다:
- 열간 성형 중에, 낮은 항복 강도를 가지도록 된 부분은 높은 항복 강도를 가지도록 된 부분 보다 낮은 온도로 가열되고;
- 열간 성형 후에, 낮은 항복 강도를 가지도록 된 부분은 높은 항복 강도를 가지도록 된 부분 보다 느린 속도로 냉각되며; 그리고/또는
- 그 부분들은 동일한 열간 성형 및 이러한 열간 성형 처리 이후에 냉각을 받게 되지만, 낮은 항복 강도를 가지도록 된 부분은 후속하여 항복 강도를 감소시키도록 추가적인 열처리를 받게 된다.
본원은 단지 제한된 수의 실시형태들과 관련하여 상세하게 설명되었지만, 본원은 이러한 개시된 실시형태들에 제한되지 않음을 쉽게 이해해야 한다.

Claims (21)

  1. 종방향으로 연장되는 후방 레일 (10, 12) 및 종방향에 대하여 횡방향으로 연장되는 후방 범퍼 빔 (21) 을 포함하는 차량 후방 보디 구조물 (2) 로서,
    상기 후방 레일 (10, 12) 은 종방향을 따라서 이격된 후방 단부 (10a) 및 전방 단부 (10b) 를 가지고, 상기 후방 단부 (10a) 는 상기 후방 범퍼 빔 (21) 에 연결되며, 상기 후방 레일 (10, 12) 은 차량의 후방 단부 (10a) 로부터 상기 차량의 전방쪽으로 연장되고,
    상기 후방 레일 (10, 12) 은 적어도 전방부 (37), 중간부 (39) 및 후방부 (41) 를 포함하고, 상기 전방부 (37) 는 상기 차량의 연료 탱크와 나란히 연장되도록 되어 있고, 상기 전방부 (37) 의 소성 변형에 대한 저항은 상기 중간부 (39) 의 소성 변형에 대한 저항보다 크고, 상기 중간부의 소성 변형에 대한 저항 자체는 상기 후방부 (41) 의 소성 변형에 대한 저항보다 크며,
    상기 차량 후방 보디 구조물 (2) 은 수직 방향에서의 상기 후방 레일의 변형을 방지하도록 상기 후방 레일 (10, 12) 의 변형을 안내하도록 된 안내 구조물 (51) 을 더 포함하고,
    상기 안내 구조물 (51) 은 서로 이격된 지지 영역에서 상기 후방 레일 (10) 상에 수직 하향으로 지지되도록 된 2 개의 레그들 (53) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량 후방 보디 구조물 (2).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안내 구조물 (51) 은 상기 후방 레일 (10) 의 상향 변형을 방지하도록 상기 후방 레일 (10, 12) 의 변형을 안내하도록 된, 차량 후방 보디 구조물 (2).
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    하나의 지지 영역은 상기 중간부 (39) 에 위치되는 반면, 다른 지지 영역은 전방부 (37) 에 위치되는, 차량 후방 보디 구조물 (2).
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전방부 (37) 의 항복 강도 (Ref) 와 상기 전방부 (37) 의 벽 두께 (tf) 의 제곱의 곱 (Pf) 은 상기 중간부 (39) 의 항복 강도 (Rei) 와 상기 중간부 (39) 의 벽 두께 (ti) 의 제곱의 곱 (Pi) 보다 크고, 상기 중간부의 항복 강도와 상기 중간부의 벽 두께의 제곱의 곱 자체는 상기 후방부 (41) 의 항복 강도 (Rer) 와 상기 후방부 (41) 의 벽 두께 (tr) 의 제곱의 곱 (Pr) 보다 큰, 차량 후방 보디 구조물 (2).
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전방부 (37) 의 항복 강도 (Ref) 는 상기 중간부 (39) 의 항복 강도 (Rei) 보다 크고, 상기 중간부의 항복 강도는 상기 후방부 (41) 의 항복 강도 (Rer) 보다 크며, 그리고/또는 상기 전방부 (37) 의 벽 두께 (tf) 는 상기 중간부 (39) 의 벽 두께 (ti) 보다 크고, 상기 중간부의 벽 두께 자체는 상기 후방부 (41) 의 벽 두께 (tr) 보다 큰, 차량 후방 보디 구조물 (2).
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 후방부 (41) 는 상기 종방향을 따라서 상기 중간부 (39) 에 인접하고 상기 중간부 (39) 는 상기 종방향을 따라서 상기 전방부 (37) 에 인접한, 차량 후방 보디 구조물 (2).
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 후방부 (41) 는, 프레스 경화 후에, 항복 강도 (Re) 가 360 ~ 400 MPa 인 프레스 경화 강 부품이거나, 프레스 경화 후에, 항복 강도 (Re) 가 700 ~ 950 MPa 인 프레스 경화 강 부품이며, 상기 전방부 (37) 는, 프레스 경화 후에, 항복 강도 (Re) 가 950 ~ 1200 MPa 인 프레스 경화 강 부품이거나 프레스 경화 후에, 항복 강도 (Re) 가 1260 MPa 초과하는 프레스 경화 강 부품인, 차량 후방 보디 구조물 (2).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 후방부 (41) 는, 프레스 경화 후에, 항복 강도 (Re) 가 360 ~ 400 MPa 인 프레스 경화 강 부품이고 1.6 mm 의 벽 두께를 가지거나, 프레스 경화 후에, 항복 강도 (Re) 가 700 ~ 950 MPa 인 프레스 경화 강 부품이고 1.4 mm 의 벽 두께를 가지는, 차량 후방 보디 구조물 (2).
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 중간부 (39) 는 1.7 mm 의 벽 두께를 가지는, 차량 후방 보디 구조물 (2).
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 전방부 (37) 는, 프레스 경화 후에, 항복 강도 (Re) 가 950 ~ 1200 MPa 인 프레스 경화 강 부품이고 1.7 mm 의 벽 두께를 가지거나, 프레스 경화 후에, 항복 강도 (Re) 가 1260 MPa 초과인 프레스 경화 강 부품이고 1.6 mm 의 벽 두께를 가지는, 차량 후방 보디 구조물 (2).
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 중간부 (39) 의 전방부는 프레스 경화 후에 항복 강도 (Re) 가 700 ~ 950 MPa 인 프레스 경화 강 부품인, 차량 후방 보디 구조물 (2).
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 후방 레일 (10) 의 상기 후방부 (41) 는 충격시에 상기 후방 레일 (10) 을 제어가능하게 변형하기 위한 크럼플 구역들 (47) 을 포함하는, 차량 후방 보디 구조물 (2).
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 연료 탱크를 더 포함하고, 상기 후방 레일 (10, 12) 의 상기 전방부 (37) 는 상기 연료 탱크와 나란히 연장되는, 차량 후방 보디 구조물 (2).
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    2 개의 후방 레일들 (10, 12), 후방 중간 횡방향 빔 (23), 전방 중간 횡방향 빔 (25) 및 전방 횡방향 빔 (27) 을 포함하고, 상기 전방 중간 횡방향 빔 (25), 전방 횡방향 빔 (27) 및 후방 레일들 (10, 12) 은 이들 사이에서 상기 연료 탱크를 수용하기 위한 프레임 (35) 을 한정하며, 상기 후방 레일들 (10, 12) 의 상기 전방부 (37) 는 상기 전방 횡방향 빔 (27) 및 상기 전방 중간 횡방향 빔 (25) 사이에서 연장되는, 차량 후방 보디 구조물 (2).
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전방 횡방향 빔 (27) 은 상기 후방 레일들 (10a, 10b) 의 전방 단부들 (10a, 10b) 사이에서 연장되는, 차량 후방 보디 구조물 (2).
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 후방 레일들 (10, 12) 의 상기 전방부 (37) 는 상기 전방 횡방향 빔 (27) 에서부터 적어도 상기 전방 중간 횡방향 빔 (25) 까지 연장되는, 차량 후방 보디 구조물 (2).
  18. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 차량 후방 보디 구조물 (2) 을 포함하는 차량 보디.
  19. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 차량 후방 보디 구조물 (2) 의 제조 방법으로서,
    후방 레일 (10) 을 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 제조하는 단계는,
    - 테일러 용접된 블랭크를 제공하는 단계로서, 상기 테일러 용접된 블랭크는 상기 후방 레일 (10, 12) 에서 상이한 조성 또는 두께를 가진 부분과 적어도 많이 상이한 블랭크들을 함께 용접함으로써 얻어지고, 상기 블랭크들 각각은 대응하는 후방 레일 부분의 원하는 특성들에 따라서 조성 및 두께 중 적어도 하나를 가지는, 상기 테일러 용접된 블랭크를 제공하는 단계,
    - 상기 테일러 용접된 블랭크를 원하는 형상으로 형성하는 단계를 연속적으로 포함하는, 차량 후방 보디 구조물의 제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 형성하는 단계는 상기 테일러 용접된 블랭크를 열간 성형하는 단계이고, 상기 열간 성형하는 단계 다음에 제어된 냉각 속도로 열간 성형된 상기 테일러 용접된 블랭크를 냉각시키는 단계가 이어지는, 차량 후방 보디 구조물의 제조 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 후방 레일 (10) 의 적어도 2 개의 부분들 (37, 39, 41) 은 동일한 조성을 가지고 그리고 각각의 부분 (37, 39, 41) 에서 상이한 항복 강도를 얻도록 형성 중에 또는 형성 후에 상이한 열처리를 받는, 차량 후방 보디 구조물의 제조 방법.
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