KR20040006286A - 차체패널의 비드 설계방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차체패널의 비드 설계방법에 관한 것으로, 패널에 형성되는 비드를 이용해 패널자체의 강성과 비틀림강성을 강화시키면서 동시에 형성되는 비드수를 최적으로 하여 패널의 중량 증가도 방지할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 설정된 차체 패널(P)을 유한요소법을 이용해 노말모드 조건인 비틀림 강성에 대한 패널(P)의 취약부(W)해석을 수행해 비드더미패널(B')을 형성하고,

상기 비드더미패널(B')을 서로 다른 크기를 갖는 제1·,...,·n비드요소(Ba,...,Bn)로 분할해 패널(P)에 일치시킨 후 파악된 취약부(W)를 비틀림 강성에 대해 가장 약한 부위부터 순차적으로 덜 약한 부위로 분류하는 민감도해석을 수행하고,

상기 비드더미패널(B')을 제거한 패널(P)에 민감도 해석에 따라 결정된 비드(B)의 형상을 개략적으로 형성시켜 유한요소법을 이용해 다시 노말모드 조건에서 패널(P)의 비틀림 강성에 대한 만족 여부를 판단한 후,

상기 패널(P)의 비틀림 강성에 적합한 비드(B)의 높이와 폭 및 길이를 형성해 패널(P)을 프레스 금형을 통해 완성하는 것을 특징으로 한다.

Description

차체패널의 비드 설계방법{Panel bids design method in vehicle}

본 발명은 차체패널의 비드 설계방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 패널의 취약부위에 집중적으로 비드를 형성시켜 강성 향상은 물론 불필요한 비드의 형성을 방지할 수 있도록 된 차체패널의 비드 설계방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 차체는 차량의 하체 골격을 유지하는 언더 보디와, 언더 보디의 측면 골격을 이루는 좌, 우측 사이드보디등으로 분할 구성되고, 이와 같이 분할 구성된 부품들은 다양한 차체패널 즉, 하부차체패널과 전방차체패널, 후방차체패널, 루프패널 및 사이드차체패널이 상호연계 결합되어 형성된다.

이와 같이 차체프레임에 용접·결합되는 다양한 형태의 차체패널들 중 도 1은 차체 바닥을 이루는 플로워 패널(P)을 나타내는데, 이러한 패널(P)들은 여러 장치와 부품들을 장착하기 위해 그 형상을 다수부위에서 절곡시키면서 프레스(Press)금형을 이용해 제조되어지게 된다.

그러나, 이와 같은 패널(P)이 프레스를 이용해 전체적인 형상이 한번에 제조되고 또한 패널(P)자체의 두께가 얇은 특성상 제조시 패널(P)의 강성을 유지시키기 위해 도 2에 도시된 바와 같이 패널(P)에 돌출되는 비드(B, Bid)를 형성하게 되지만, 이와 같이 패널(P)에 형성되는 비드(B)는 단지 제조시 패널(P)의 자체 변형을 방지하기 위한 것일 뿐 차체에 결합된 후 패널(P)에 요구되는 비틀림 강성을 강화시키기 위한 것이 아니고 이에 따라, 상기 패널(P)의 비틀림 강성을 강화시키기 위해 패널(P)이 제조된 후 다른 방법으로 보강할 수밖에 없는 단점이 있게 된다.

또한, 상기 비드(B)가 패널(P)자체의 강성과 차체 결합 후 요구되는 비틀림 강성등을 고려하지 않고 임의적으로 형성되고 이에 따라, 상기 비드(B)가 적게 형성되면 제조시 패널(P)의 자체 강성이 취약해 불량이 발생되는 한편, 상기 비드(B)가 너무 많이 형성되면 전체적인 패널(P)의 크기 증가를 가져와 패널의 중량을 증가시키게 되는 단점이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 패널에 형성되는 비드를 이용해 패널자체의 강성과 비틀림강성을 강화시키면서 동시에 형성되는 비드수를 최적으로 하여 패널의 중량 증가도 방지할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 설정된 차체 패널을 유한요소법을 이용해 노말모드 조건인 비틀림 강성에 대한 패널의 취약부해석을 수행해 비드더미패널을 형성한 후, 상기 비드더미패널을 서로 다른 크기를 갖는 제1·,...,·n비드요소로 분할해 패널에 일치시킨 후 파악된 취약부를 비틀림 강성에 대해 가장 약한 부위부터 순차적으로 덜 약한 부위로 분류하는 민감도해석을 수행한 다음, 상기 비드더미패널을 제거한 패널에 민감도 해석에 따라 결정된 비드의 형상을 개략적으로 형성시켜 유한요소법을 이용해 다시 노말모드 조건에서 패널의 비틀림 강성에 대한 만족 여부를 판단한 후, 상기 패널의 비틀림 강성에 적합한 비드의 높이와 폭 및 길이를 형성해 패널을 프레스 금형을 통해 완성하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 차체 프레임에 덧대어지는 패널의 구성도

도 2는 종래에 따라 비드가 형성된 차체패널의 개략도

도 3은 본 발명에 따른 비드의 설계방법에 대한 순서도

도 4는 본 발명에 따른 설정단계의 패널 형상도

도 5는 본 발명에 따른 패널의 취약부위에 대한 비드더미(Dummy)상태도

도 6은 본 발명에 따른 패널에 형상화된 비드 상태도

도 7은 본 발명에 따른 비드를 형성하기 위한 패널과 비드더미(Dummy)의 결합상태도

도 8은 도 7의 A-A 선 부분 단면도

도 9는 본 발명에 따라 패널의 취약부위에 형성되는 비드의 분포 상태도

도 10은 본 발명에 따른 비드가 형성된 패널의 상태도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

B : 비드B' : 비드더미패널

Ba,...,Bn : 제1·,...,·n비드요소

H : 비드높이L : 비드폭

P,P' : 패널

W : 취약부

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 설계방법에 대한 순서도를 도시한 것인바, 본 발명은 설정된 차체패널(P)에 대한 전체적인 형상을 도 4와 같이 설정한 후 유한요소법(Finite Element Method)을 이용해 노말모드(Normal Mode)에 대한 해석을 수행하게 되는데 이때, 상기 노말모드 조건은 상기 패널(P)에서 가장 취약한 비틀림(Torsion)강성에 대한 패널(P)의 취약부분을 판단하기 위함이다.

이어, 상기 패널(P)의 노말조건 해석에 따라 도 5에 도시된 바와 같이 패널(P)의 비틀림강성에 대한 취약부(W)가 결정되면, 이 취약부(W)를 강화시킬 수 있도록 도 6에 도시된 바와 같이 상기 패널(P)에 맞는 비드더미패널(B')을 형성한 다음, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 비드더미패널(B')을 패널(P)에 일치시켜 민감도해석을 수행한다.

이때, 상기 비드더미패널(B')은 도 6에 도시된 바와 같이 전체 구간을 서로 다른 크기를 갖는 제1·,...,·n비드요소(Ba,...,Bn)로 분할시키게 됨은 물론이다.

또한, 상기 제1·,...,·n비드요소(Ba,...,Bn)중 노말조건 해석에 따라 파악된 패널(P)의 취약부(W)부위로 위치되는 일부는 도 7에 도시된 바와 같이 패널(P)로부터 돌출된 상태를 이루게 되는데 이때, 이와 같이 돌출된 비드(B)는 각각 소정의 비드높이(H)와 비드폭(L)을 갖게 됨은 물론이다.

여기서, 상기 비드높이(H)와 비드폭(L)은 상기 패널(P)과 거의 동일 면상으로 이루어지도록 약 0.0001mm로 각각 형성되어진다.

이어, 상기 비드더미패널(B')이 덧대어진 패널(P)에 대해 민감도해석을 수행 즉, 유한요소법(Finite Element Method)을 적용해 비드더미패널(B')을 분할한 다수의 제1·,...,·n비드요소(Ba,...,Bn)를 통해 노말조건 수행 후 파악된 취약부(W)를 비틀림 강성에 대해 가장 약한 부위부터 순차적으로 덜 약한 부위로 분류하게 된다.

이후, 상기 패널(P)에 대해 파악된 취약부위에 대해 비틀림 강성을 보강하기 위해 상기 패널(P)로부터 비드더미패널(B')을 제거하고 비드(B)를 형성하게 된다.

이때, 상기 비드높이(H)는 약 10mm 정도로 형성하고 비드폭(L)은 약 60-80mm 정도로 형성되는데, 이와 같은 비드높이(H)와 비드폭(L)에 대한 수치는 패널(P)의 민감도에 따라 달라짐은 물론이다.

이어, 설정 패널(P)에 대한 비틀림 강성 해석 후 결정된 비드(B) 형태와 위치등을 도 9에 도시된 바와 같이 패널(P)에 개략적으로 형성시켜 유한요소법(Finite Element Method)을 이용해 다시 노말모드(Normal Mode)에 대한 해석을 수행한 다음, 상기 패널(P)에 형성된 비드(B)에 의해 패널(P)의 비틀림 강성에 대한 만족 여부를 판단하게 된다.

이후, 상기 패널(P)의 비틀림 강성이 패널(P)에서 요구되는 정도에 적합하게되면 도 10에 도시된 바와 같이, 설정된 패널(P)에 비드(B)의 높이와 폭 및 길이를 형성해 비틀림에 대한 강성을 갖는 패널(P)을 프레스 금형을 통해 완성하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 패널의 취약한 비틀림 강성을 부위를 먼저 파악한 후 이를 바탕으로 비틀림에 대한 강성을 강화시키는 비드의 형상을 결정해 비드를 통해 패널의 자체 변형과 비틀림에 의한 변형을 방지하기 위한 강성을 강화시키는 한편, 상기 패널의 강성유지를 위해 형성되는 비드도 최적으로 형성되어 비드에 의한 패널의 자체 강성 취약이나 패널의 크기 증가에 따른 중량의 증가등을 방지 할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (3)

1. 설정된 차체 패널(P)을 유한요소법을 이용해 노말모드 조건인 비틀림 강성에 대한 패널(P)의 취약부(W)해석을 수행해 비드더미패널(B')을 형성하고,

   상기 비드더미패널(B')을 서로 다른 크기를 갖는 제1·,...,·n비드요소(Ba,...,Bn)로 분할해 패널(P)에 일치시킨 후 파악된 취약부(W)를 비틀림 강성에 대해 가장 약한 부위부터 순차적으로 덜 약한 부위로 분류하는 민감도해석을 수행하고,

   상기 비드더미패널(B')을 제거한 패널(P)에 민감도 해석에 따라 결정된 비드(B)의 형상을 개략적으로 형성시켜 유한요소법을 이용해 다시 노말모드 조건에서 패널(P)의 비틀림 강성에 대한 만족 여부를 판단한 후,

   상기 패널(P)의 비틀림 강성에 적합한 비드(B)의 높이와 폭 및 길이를 형성해 패널(P)을 프레스 금형을 통해 완성하는 차체패널의 비드 설계방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 비드더미패널(B')에 형성되는 비드(B)의 비드높이(H)와 비드폭(L)은 상기 패널(P)과 거의 동일 면상으로 이루어지도록 약 0.0001mm로 형성되어지는 것을 특징으로 하는 차체패널의 비드 설계방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 패널(P)에 형성되는 비드(B)의 비드높이(H)는 약 10mm 정도로 형성하고 비드폭(L)은 약 60-80mm 정도로 형성되는 것을 특징으로 하는 차체패널의 비드 설계방법.