KR20050018632A - 블랭크, 섀시 부품 및 그 섀시 부품의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의하면, 차량 섀시의 섀시 부품을 위한 시트(11)를 냉간 성형에 의해 제조하기 위한 블랭크는, 쉽게 성형될 수 있는 시트로 제조되고 냉간 성형 중에 고도의 성형이 이루어지게 되는 2개의 성형부(2, 4)와, 상기 2개의 성형부(2, 4) 사이에 배치되고 강성 재료로 제조되며 냉간 성형 중에 단지 저도의 성형만이 이루어지게 되고 블랭크(1)의 성형 후 각 섀시 부품의 측면 충돌 지지체를 형성하게 되는 지지부(3)를 포함한다. 차량 도어(6)는 특히 상기 블랭크(1)로부터 제조될 수 있다.

Description

블랭크, 섀시 부품 및 그 섀시 부품의 제조 방법{BLANK, CHASSIS COMPONENT AND METHOD FOR PRODUCTION OF SAID CHASSIS COMPONENT}

본 발명은 특히 차량 도어와 같은 차체 부품의 외측 시트 패널을 제조하기 위한 블랭크와, 그 차체 부품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

차량 승객의 보호에 관한 요구가 점점 더 증가함에 따라서 다른 차량이나 물체와 충돌하는 경우 차체의 측면 영역도 충격으로부터 더 견고하게 보호하게 되었다. 통상적으로, 이를 위해 이른바 "측면 충돌 지지체"가 차량 도어 내부에 부착되어 있다.

이러한 지지체는 통상적으로 충격의 경우에 높은 에너지 흡수 능력을 갖는 고인장 강재로 구성된다. 이러한 측면 충돌 지지체를 사용함으로써 차량 승객의 보호 능력이 상당히 향상되었다. 그러나, 이러한 측면 충돌 지지체는 도어의 중량을 상당히 증가시키게 된다.

이러한 문제점은 차체의 중량 감소를 추구하는 관점에서 보면 아주 바람직하지 못하다. 또한, 측면 충돌 지지체의 부착에는 차체의 제작 중 다른 제조 단계들에 추가로 수행되어야만 하는 여러 제조 단계가 필요하게 된다. 이러한 통상적인 차체의 제작에는, 각 차량 도어의 내측 시트 패널 및 외측 시트 패널을 각각 판금 블랭크로 냉간 성형하여 제조하는 단계가 포함되는데, 여기서 상기 판금 블랭크 내에는 예를 들면 윈도우 개구에 필요한 요홈이 성형되게 된다. 그 다음에, 측면 충돌 지지체는 외측 시트 패널에 대응되는 내측 시트 패널의 측면에 접합 또는 용접에 의해 부착되게 된다. 마지막으로, 측면 충돌 지지체를 구비한 내측 시트 패널에 외측 시트 패널이 위치되게 되고, 양 시트 패널이 경계 영역을 크림핑(crimping)함으로써 함께 연결되게 된다. 유사한 방법으로, 승객실을 둘러싸는 측면 차체 부품 부근에 있는 차체의 다른 외측 시트 패널이 측면 충격의 경우를 대비하여 보강될 수 있다.

내부 및 외부 금속 스킨(metal skin)을 이용하여 차량 도어의 외측 시트 패널을 형성함으로써 차량 도어의 강도를 향상시키려는 노력이 시도되었다(독일 특허 제39 34 590 C2호). 이 경우에 있어서, 내부 금속 스킨과 외부 금속 스킨은 각각 프레스 성형된 시트 부품으로서 일체로 형성될 수 있다. 여기에서의 보다 향상된 충격 보호 능력은, 도어의 충격 위험 영역에 내부 금속 스킨이 측면 충돌 지지체를 형성하도록 내부 금속 스킨의 윤곽을 제작 중에 성형하고, 그리고서 상기 내부 금속 스킨을 외측 스킨에 대해 맞대기함으로써 달성될 수 있다. 이러한 이중 스킨 구조의 결과로 차량 도어의 강화가 이루어질 수 있게 된다. 하지만, 이러한 도어의 제작에는 상당한 비용이 필요하게 된다. 이 문제점 이외에도, 내부 스킨이 또한 측면 충돌 지지체를 포함할 때마다, 내부 스킨의 제작에 사용되는 판금의 연성에 관한 요건에 의해 상기 측면 충돌 지지체의 강도가 제한되게 된다. 따라서, 독일 특허 제39 34 590 C2호에 공지된 차량 도어의 제작과 관련하여서도 상당한 비용이 소요된다.

도 1a는 차량 도어의 제조를 위한 블랭크 제작시 시트 패널 부분이 여전히 분리되어 있는 상태를 도시한 비변형 상태에서의 정면도.

도 1b는 도 1a에 도시된 부분을 도 1a에 도시된 선 A-A를 따라 도시한 단면도.

도 2a는 도 1a에 도시된 부분으로 형성된 블랭크의 정면도.

도 2b는 도 2a에 도시된 블랭크를 도 2a에 도시된 선 B-B를 따라 도시한 단면도.

도 3a는 차량 도어용으로 도 2a에 도시된 블랭크로 냉간 성형된 외측 시트 패널의 정면도.

도 3b는 도 3a에 도시된 외측 시트 패널을 도 3a에 도시된 선 C-C를 따라 도시한 단면도.

도 4는 차량 도어의 사시도.

도 5a는 도 4에 도시된 차량 도어의 외측 시트 패널 제작을 위해 사용된 블랭크를 비변형 상태에서 절단하여 도시한 도면.

도 5b는 도 5a에 도시된 블랭크를 초기 성형한 후 도 4에 도시된 차량 도어의 외측 및 내측 시트 패널을 절단하여 도시한 도면.

도 5c는 추가 제조 단계 후 도 4에 도시된 차량 도어의 외측 시트 패널을 절단하여 도시한 도면.

도 6은 외측 시트 패널을 도 5c에 도시된 선 D-D를 따라 도시한 단면도.

본 발명의 목적은, 측면 충격의 경우에 차량 승객을 안전하게 보호할 수 있는 특히 차량 도어와 같은 차체 부품의 외측 시트 패널을 경제적으로 제조할 수 있게 하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 선택적인 제1 해결책에 의하면, 특히 차량 도어와 같은 차량 차체의 차체 부품을 위한 시트 패널(11)을 냉간 성형하여 제조하기 위한 블랭크는, 높은 연성을 가진 판금으로 구성되고 냉간 성형 중에 고도의 변형이 이루어지게 되는 2개의 변형부와, 그 2개의 변형부 사이에 배치되고 특히 고인장 재료인 강성 재료로 형성되며 냉간 성형 중에 단지 작은 정도의 변형만이 이루어지게 되고 블랭크(1)의 성형 후 각 차체 부품의 측면 충돌 지지체를 형성하게 되는 지지부를 구비한다.

동일한 개념에 따라서 위에 언급한 목적을 달성하기 위한 제2 해결책에 따르면, 차량 도어는 적어도 하나의 시트 패널을 구비하고, 얇은 벽의 판금 재료로 형성되는 상부와, 그 상부에 견고하게 연결되고 도어의 폭에 걸쳐 연장되며 특히 고인장 재료인 강성 재료로 형성되는 지지부와, 더 얇은 판금 재료로 유사하게 형성되고 지지부에 견고하게 연결되는 하부를 구비한다.

마지막으로, 위에 언급한 목적을 달성하기 위한 제3 해결책에 따르면, 차량의 차체 부품의 외측 시트 패널, 특히 본 발명에 따라 형성된 차량 도어의 외측 시트 패널을 제작하기 위한 방법에서, 높은 연성을 갖는 판금으로 구성된 변형부를 강성 판금 재료로 형성된 지지부의 각 종방향 측면에 부착시킴으로써 블랭크가 형성되고, 차체 부품의 시트 패널은 그 블랭크로부터 냉간 성형된다.

본 발명의 여러 변형예들에 공통적인 기본 개념은, 측면 충돌 지지체의 기능을 발휘하게 되는 지지부를 각 차체 부품의 제작에 필요한 블랭크의 적합한 위치에 삽입하는 것이다. 이러한 지지부는 향상된 강도와 특히 우수한 에너지 흡수 능력을 가지며, 그럼으로써 측면 충격의 경우에 최대한 차량 승객을 안전하게 보호할 수 있게 된다. 다른 한편, 지지부에 부착된 시트 패널 부분은 그 시트 패널 부분이 각각 원하는 차체 형태로 최적으로 냉간 성형될 수 있도록 재료 물성 및 구성을 설계할 수 있다.

본 발명에 따라 형성된 차체 부품의 제작을 위하여 본 발명에 따라 유사하게 구비된 블랭크는, 각각 다른 재료 물성을 가지는 판금 부분들을 가지고 이른바 "테일러드 블랭크(tailored blank)" 방식으로 그 목적을 위하여 형성되게 된다. 이러한 방법으로, 블랭크 재료와 그 물성 분포를 제작 중 부여된 각기 다른 요건과 완성된 블랭크의 용도에 대응시킬 수 있게 된다.

또한, 지지부를 그 단계에 관련되어 있는 시트 패널에 결합시킴으로써, 현재까지 항상 필요로 하였던 측면 충돌 지지체를 각 차체 부품에 부착하는 작업이 필요없게 된다. 또한, 측면 충돌 지지체를 차량의 외측 스킨과 결합시킴으로써, 차량 승객의 안전성 향상을 위해 분리 지지부를 부착하여 종래 제작 방법에서는 고려 대상이 되어야 했던 중량이 감소되게 된다.

본 발명의 또 다른 이점으로는 본 발명에 따라 제조된 시트 패널의 좌굴 저항(buckling resistance)이 향상된다는 점이다. 이러한 이점은 본 발명에 따라 제작된 패널이 차체의 외측 시트 패널에 적용되는 경우에 특히 명확하게 나타난다. 지지부를 그 지지부에 부착된 외측 시트 패널의 상부 및 하부에 직접 연결시킴으로써, 지지부는 각 경우 차체 부품의 더 높은 연성을 가진 부분을 지지할 수 있게 된다. 이러한 방법으로, 매우 얇아 가볍고 높은 연성을 가진 시트 패널이 지지부에 연결된 변형부로 사용될 수 있게 된다. 이는 또한 본 발명에 따라 제조된 차체 부품이 향상된 가동성과 최소의 중량을 갖도록 한다.

또한, 지지부를 고도의 변형이 이루어지게 되는 그 인접부에 직접 연결시킴으로써, 종래의 측면 충돌 지지체 부착시에는 필요하였던 후막 접착(thick-film bonding)이 필요없게 된다.

마지막으로, 본 발명의 블랭크로부터 그리고/또는 본 발명에 따라 제작된 차체 부품은 향상된 안락성을 갖는다. 따라서, 본 발명에 따라 지지부를 각 차체 부품의 외측 시트 패널과 결합시킴으로써, 차량 진동에 의하여 외측 시트 패널이 측면 충돌 지지체와 부딪치는 현상이 더 이상 발생하지 않게 된다. 이러한 방법으로 불쾌하게 덜걱거리는 소음이 신뢰성있게 차단되게 된다. 유사하게, 내측 및 외측 패널에 의해 둘러싸인 본 발명의 차체 패널의 공간에 측면 충돌 지지체를 분리하여 조립하지 않음으로써, 여분의 부속품 공간을 이용할 수 있게 되고, 이 부속품 공간은 필요시 차량 승객을 더 편안하게 할 수 있는 부속품을 수용하는 데 사용될 수 있다.

본 발명은 특히 차량 도어의 제조에 효과적이다. 정확히는 이러한 차체 부품은 본 발명의 적용분야에 특히 적합한데, 왜냐하면 제작의 기초를 이루는 아주 바람직한 특성인 블랭크 개별 부분의 각기 다른 연성으로 인해서 성형 조건이 선택될 수 있고 지지부가 위치될 수 있기 때문이다.

본 발명의 바람직한 첫번째 구성에 따르면, 변형부와 지지부가 함께 일체형으로 연결되고 특히 서로 용접된다. 이러한 방법으로, 본 발명에 따른 블랭크의 개별 부분이 강성 합성물을 형성하게 되고, 그 강성 합성물은 제작 중에 정밀하게 그리고 신뢰성있게 조절될 수 있으며 최종 조립 상태에서는 예측가능한 거동을 나타내게 된다.

지지부의 보호 효율은 그 제작에 사용된 재료의 특성에 의해 결정된다. 또한, 충돌의 경우에 강도와 에너지 흡수 능력도 적합한 성형에 의하여 조절될 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 지지부에 윤곽이 성형된다. 예를 들면, 상기 지지부는 전조(roll forming)나 유사한 가공 공정에 의해 일 형태로 제작될 수 있어서, 지지부의 강도가 강화되게 된다. 이를 위하여, 예를 들면 적어도 하나의 강화 주름부가 지지부에 성형될 수 있다. 이러한 강화 주름부는 각 블랭크의 전체 폭에 걸쳐 연장되지는 않는다. 그 대신에, 지지부가 각각의 좁은 측면에서 윤곽이 비성형된 경계 영역을 가지고 상기 윤곽이 비성형된 경계 영역 사이에서 강화 주름부가 연장된다면 바람직하다. 이러한 방법으로 지지부의 각 측면 단부에 있는 영역을 이용할 수 있게 되고, 차체 부품의 각 인접 시트 패널이 종래 방법으로 그 영역에 연결될 수 있게 된다.

원칙적으로, 필요한 성형 능력을 가지고 또한 지지부의 보호 효율에 관하여 부여된 요건을 충족시키는 강도를 가지는 것이면 어떠한 재료도 본 발명의 실시에 사용될 수 있다. 특히 바람직하게는 강재가 상기 요구 기준을 만족시키게 되는데, 상당한 연성을 가지는 변형부가 상기 강재로 제작될 수 있고, 충돌의 경우에 가장 높은 수준의 에너지 흡수 능력과 높은 강성을 갖는 지지부가 상기 강재로 제조될 수 있다.

기본적으로, 윤곽이 성형된 지지부를 사용하는 경우에, 본 발명에 따른 차량 도어 시트 패널의 외측면에 윤곽을 성형시키는 것에 부수된 비평탄성은 적절한 표면 코팅으로 감추는 것이 가능하다. 이러한 비용은, 조립된 상태에서 외부를 향해 놓인 외측에서 보호 스트립으로 지지부를 감추는 본 발명의 특히 실용적인 구성에 따르게 되면 소요되지 않을 수 있게 된다.

지지부가 블랭크의 냉간 성형 중에 어떠한 변형도 이루어지지 않는다면 특히 바람직하다. 이러한 방법으로 지지부의 연성은 강도가 증가함에 따라 감소하게 된다. 따라서, 이러한 상황으로부터 지지부에 특히 견고한 재료를 사용하는 것도 가능하게 되며, 그 결과 매우 안전하게 차량 승객을 보호할 수 있게 된다.

본 발명은 하나의 실시예를 나타내는 도면을 참고로 하여 이하에서 상세히 설명된다.

도 2a와 도 2b에 도시된 블랭크(1)는 상부 변형부(2)와, 그 상부 변형부(2)에 부착된 지지부(3)와, 그 지지부(3)의 저면에 부착된 제2 하부 변형부(4)로 제작된다.

상부 변형부(2)는 상당한 연성을 가진 매우 얇은 강재로 구성된다. 이 실시예에서, 개구(5)는 변형부(2)에 성형되고, 블랭크(1)의 최종 변형된 상태에서는 완성 차량 도어(6)의 외측 시트 패널(11)의 윈도우 개구를 형성한다. 상부 변형부(2)는 예를 들어 레이저 용접에 의해 지지부(3)의 저면에 일체형으로 연결된다.

지지부(3)는 충돌로 인한 변형의 경우에 높은 에너지 흡수 능력을 가진 고인장 강재로 구성된다. 상기 지지부(3)는 좁고 긴 형태를 가지고 차량 도어(6)의 폭에 걸쳐 스트립형으로 연장되며, 측면 충격의 경우에 가장 높은 힘이 가해지게 되는 위치에 제작된다. 자가용에 사용되는 차량 도어의 경우에는, 지지부(3)가 차량 범퍼의 통상적인 높이에 위치되도록 배치된다.

이 실시예에서 지지부(3)의 폭은 완성 상태에서는 차량 도어(6)의 폭에 상응하고 비변형 상태에서는(도 2a, 도 2b; 도 5a) 그 지지부에 부착된 상부 및 하부 비변형부(2 및/또는 4)의 폭보다 치수(U)만큼 작아서, 변형부(2, 4)는 차량 도어(6)의 최종 조립 이전에는 지지부(3)의 단부를 넘어 측방향으로 돌출되게 된다.

지지부(3)의 폭방향으로 연장된 2개의 강화 주름부(7, 8)가 전조(roll forming)에 의해 서로 평행하게 지지부(3)에 성형된다. 따라서, 강화 주름부(7, 8)가 폭방향으로 볼 때 각각 지지부(3)의 측면 가장자리 약간 앞에서 마감됨으로써, 각 경우에 비변형 상태의 블랭크(1)의 지지부(3)가 평평하게 구성되는 비변형 경계 영역(9, 10)이 그 위치에 형성되게 된다.

하부 변형부(4)는 지지부(3)의 하부 가장자리에 용접된다. 제1 변형부(2)와 마찬가지로, 상기 하부 변형부는 특히 높은 연성을 가진 얇은 강재로 구성된다.

이와 같은 방법으로 제작된 블랭크(1)는 외측으로 만곡된 현상을 가진 외측 시트 패널(11)에 도시되어 있지 않은 프레스에 의하여 냉간 성형된다. 이러한 상태에서는, 블랭크(1)의 비변형 상태에서 지지부(3)를 넘어 측방향으로 돌출된 변형부(2, 4)의 경계 영역이 외측 시트 패널(11)의 외측(12)과 직각으로 정렬된다(도 3a, 도 3b 및 도 5b). 이 경우에 지지부(3)가 변형없이 유지되도록 블랭크(1)의 냉간 성형이 수행된다.

더 이상 설명되지 않는 별도의 제조 단계로 제작된 차량 도어(6)의 내측 시트 패널(13)은 그러한 방법으로 제작된 외측 시트 패널(11) 위에 놓여 지탱되게 된다. 이 경우에, 강화 주름부(9, 10)가 없는 경계 영역(9, 10)은 그 경계 영역에 대응되는 내측 시트 패널(13)의 경계면에 접촉하게 되고, 각각 그 경계면 위에 상기 경계 영역이 평평하게 놓이게 된다. 그 후에, 지지부(3)가 레이저 용접이나 다른 적합한 용접법에 의하여 내측 시트 패널(13)에 연결되게 된다. 변형부(2, 4)의 자유 경계 영역은 내측 시트 패널(13)의 가장자리 주위에서 크림핑되고, 또한 내측 시트 패널(13)과 함께 용접 또는 접합된다(도 5c).

외측 시트 패널(11)의 외측(12)이 도장된 이후에 보호 스트립(14)이 지지부(3)를 차단하게 되는데, 상기 보호 스트립은 외측 시트 패널(11)에 성형된 개구에 이르는 상응하는 돌출부에 의하여 공지된 방법으로 외측 시트 패널(11)과 결합되게 된다.

Claims (15)

1. 특히 차량 도어(6)와 같은 차량 차체의 차체 부품을 위한 시트 패널(11)을 냉간 성형에 의해 제조하기 위한 블랭크에 있어서,

   - 높은 연성을 가진 판금으로 구성되고, 냉간 성형 중에 고도의 변형이 이루어지게 되는 2개의 변형부(2, 4)와;

   - 상기 2개의 변형부(2,4) 사이에 배치되고, 강성 재료로 형성되며, 냉간 성형 중에 단지 작은 정도의 변형만이 이루어지게 되고, 블랭크(1)의 성형 후 각 차체 부품의 측면 충돌 지지체를 형성하게 되는 지지부(3)를 구비하는 것을 특징으로 하는 블랭크.
2. 제1항에 있어서,

   변형부(2, 4)와 지지부(3)는 함께 일체형으로 연결되는 것을 특징으로 하는 블랭크.
3. 제2항에 있어서,

   변형부(2, 4)와 지지부(3)는 함께 용접되는 것을 특징으로 하는 블랭크.
4. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

   지지부(3)에 윤곽이 성형되는 것을 특징으로 하는 블랭크.
5. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

   적어도 하나의 강화 주름부(7, 8)가 지지부(3)에 성형되는 것을 특징으로 하는 블랭크.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,

   지지부(3)의 각각의 좁은 측면은 윤곽이 비성형된 경계 영역(9, 10)을 갖는 것을 특징으로 하는 블랭크.
7. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

   변형부(2, 4)와 지지부(3)는 강재로 제조되는 것을 특징으로 하는 블랭크.
8. 차량 도어에 있어서,

   적어도 하나의 시트 패널(10)을 구비하고,

   얇은 벽의 판금 재료로 형성되는 상부(2)와, 상기 상부(2)에 견고하게 연결되고 도어의 폭에 걸쳐 연장되며 강성 재료로 형성되는 지지부(3)와, 더 얇은 판금 재료로 유사하게 형성되고 상기 지지부에 견고하게 연결되는 하부(4)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량 도어.
9. 제8항에 있어서,

   상부(2)는 윈도우 개구(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 도어.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,

    지지부(3)는 조립된 상태에서 외부를 향해 놓인 외측(12)에서 보호 스트립(14)에 의해 감추어 지는 것을 특징으로 하는 차량 도어.
11. 제8항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 시트 패널은 외측 시트 패널(10)인 것을 특징으로 하는 차량 도어.
12. 차량의 차체 부품의 시트 패널(10), 특히 제8항 내지 제11항에 따라 제작된 차량 도어(6)의 시트 패널(10)을 제작하기 위한 방법에 있어서,

    - 높은 연성을 갖는 판금으로 구성된 변형부(2, 4)를 강성 판금 재료로 형성된 지지부(3)의 각 종방향 측면에 부착시킴으로써 블랭크(1)가 형성되고,

    - 차체 부품의 시트 패널(10)은 상기 블랭크(1)로부터 냉간 성형되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제12항에 있어서,

    지지부(3)는 변형부(2, 4)에 일체형으로 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제13항에 있어서,

    지지부(3)는 변형부(2, 4)에 용접되는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    지지부(3)는 블랭크(1)의 냉간 성형 중에 변형되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.