KR20110023600A - 차량용 사이드 멤버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 TWB(Tailor Welded Blanks)를 이용하여 국부적인 강성을 다르게 하여 그 충돌성능은 유지하면서도 경량화가 가능하고, 특히 TWB에 형성되는 용접부의 용접패턴은 충돌방향에 대하여 사선방향으로 형성되도록 하여 충돌 에너지에 의한 용접부의 국부적인 좌굴 현상을 최소화할 수 있도록 하는 차량용 사이드 멤버를 제공한다.

차체 멤버, 사이드 멤버, 테일러 웰디드 블랭크, TWB

Description

차량용 사이드 멤버{SIDE MEMBER FOR VEHICLES}

본 발명은 차량용 사이드 멤버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 테일러 웰디드 블랭크(TWB; Tailor Welded Blanks, 이하, TWB로 지칭함)를 이용하여 국부적인 강성을 다르게하여 충돌성능은 유지하면서도 경량화가 가능한 차량용 사이드 멤버에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 사이드 멤버(100)는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 프레스(Press)성형에 의해 형성되는 인너 멤버(101)와 아웃터 멤버(103)로 구성되며, 상기 인너 멤버와(101) 아웃터 멤버(103)는 내부 전후방에 각각 보강판(미도시) 등을 개재하여 상호 용접되어 조립된다.

이러한 구성의 사이드 멤버(100)는 그 전방에 크래쉬 박스(110)가 조립되어 범퍼와 연결된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 프레스 타입의 사이드 멤버(100)는 프레스 성형에 의해 이루어지는 인너 멤버(101)와 아웃터 멤버(103)가 동일한 두께의 하나의 강판으로 구성되어 강성이 높지 않아도 될 부분까지 불필요하게 강성을 맞추는 등에 의해 프레스에 의한 성형성과 경량화 측면에서 불리한 단점이 있다.

또한, 경량화를 위하여 박판의 강판을 소재로 하는 경우에는 상기 인너 멤버(101)와 아웃터 멤버(103) 사이의 내부에 별도의 보강판 등을 구성하여 국부적으로 강성을 보강해주어야 하며, 이로 인해 조립공정은 물론, 구성요소의 수가 많아 경량화면에서 오히려 불리한 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 단점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 이루고자 하는 과제는 TWB(Tailor Welded Blanks)를 이용하여 국부적인 강성을 다르게 하여 그 충돌성능은 유지하면서도 경량화가 가능하고, 특히 TWB에 형성되는 용접부의 용접패턴은 충돌방향에 대하여 사선방향으로 형성되도록 하여 충돌 에너지에 의한 용접부에서의 국부적인 좌굴 현상을 최소화할 수 있도록 하는 차량용 사이드 멤버를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 사이드 멤버는 프레스 성형에 의해 형성되는 인너 멤버와 아웃터 멤버를 상호 용접하여 이루어지는 차량용 사이드 멤버에 있어서,

상기 인너 멤버와 아웃터 멤버는 각 전반부와 후반부의 두께를 달리하여 맞춤 재단된 판재를 상호 레이저 용접하여 이루어지는 테일러 웰디드 블랭크를 소재로 하여 프레스 성형되는 것을 특징으로 한다.

상기 인너 멤버와 아웃터 멤버의 소재인 각 테일러 웰디드 블랭크는

그 전반부와 후반부를 연결하는 용접부가 충돌방향에 대하여 사선방향으로 그 용접패턴을 형성하여 용접되는 것을 특징으로 한다.

상기 각 테일러 웰디드 블랭크는 그 전반부의 두께가 후반부의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 한다.

상기 각 테일러 웰디드 블랭크는 두께가 다른 전반부와 후반부의 용접 시, 상기 각 멤버의 외면이 상호 일치되도록 레이저 용접되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 사이드 멤버에 의하면, 인너 멤버와 아웃터 멤버의 소재로 TWB(Tailor Welded Blanks)를 이용함으로써, 별도의 보강재를 적용하지 않아도 국부적인 강성을 다르게 하여 그 충돌성능을 유지할 수 있으며, 경량화가 가능하게 된다.

특히, TWB에 형성되는 전반부와 후반부의 용접부는 그 용접패턴이 충돌방향에 대하여 사선방향으로 형성되도록 함으로써 충돌 에너지에 의한 용접부에서의 국부적인 좌굴 현상을 최소화할 수 있있는 효과도 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사이드 멤버의 분해 사시도이다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 사이드 멤버(10)는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 프레스 성형에 의해 형성되는 인너 멤버와(11) 아웃터 멤버(13)로 구성된다.

여기서, 상기 인너 멤버(11)와 아웃터 멤버(13)는 각 전반부(F)와 후반부(R)의 두께를 달리하여 맞춤 재단된 판재로 이를 상호 레이저 용접하여 이루어지는 테일러 웰디드 블랭크(TWB)를 그 소재로 한다.

상기 인너 멤버(11)와 아웃터 멤버(13)의 소재인 각 테일러 웰디드 블랭크는 그 전반부(F)와 후반부(R)를 연결하는 용접부(W)가 충돌방향에 대하여 사선방향이 되도록 그 용접패턴을 형성하여 용접된다.

이는 사이드 멤버(10)에 충돌 에너지가 작용하는 동안, 상기 용접부(W)에 집중되는 하중을 사선방향으로 분산시켜 주기 위함이며, 이러한 근거를 아래에서 살펴본다.

또한, 상기 각 테일러 웰디드 블랭크는 그 전반부(F)의 두께가 후반부(R)의 두께보다 두꺼운 것을 적용하여 충돌 에너지의 영향을 크게 받는 전반부(F)의 강성을 높게 하였다.

이러한 각 테일러 웰디드 블랭크는 두께가 다른 전반부(F)와 후반부(R)의 용접 시, 상기 각 멤버(11,13)의 외면이 상호 일치되도록 레이저 용접하여 전체적인 사이드 멤버(10)의 외관을 미려하게 하기 위함이다.

한편, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 차량용 사이드 멤버의 용접부(W)의 용접패턴이 갖는 차이를, 도 3을 통하여 충돌방향에 대하여 종래 수직방향의 용접패턴(P1; 이하, 수직패턴이라고 함)과 본 실시예에 따른 사선방향의 용접패턴(P2; 이하, 사선패턴이라고 함)의 충돌 해석을 서로 비교해 본다.

즉, 시험조건으로 각각 전반부의 두께를 1.8t로 하고, 후반부의 두께를 1.4t로 하는 강판을 적용하였으며, 운동에너지는 9,360J, 충돌속도는 1.211(m/sec), 중량은 13ton, 전체길이를 400mm로 하였을 경우, 그 충돌 해석 결과, 도 4에서 도시한 바와 같이, 변위량은 종래 수직패턴(P1)의 사이드 멤버(20)가 205.3mm로 나타났으며, 본 실시예의 사선패턴(P2)의 사이드 멤버(10)가 109.6mm로 나타났다.

에너지 흡수량의 최대값도 종래 수직패턴(P1)의 사이드 멤버(20)가 9.31e+06 KJ로 나타났으며, 본 실시예의 사선패턴(P2)의 사이드 멤버(10)가 9.28e+06 KJ로 나타났다.

하중값도 종래 수직패턴(P1)의 사이드 멤버(20)가 115.5 KN로 나타났으며, 본 실시예의 사선패턴(P2)의 사이드 멤버(10)는 157.0 KN로 나타났다.

한편, 종래 수직패턴(P1)의 사이드 멤버(20)는 충돌 에너지에 의한 변형이 순차적으로 진행 후, 용접부(W) 위치에서 꺽임이 발생하는 좌굴을 보였으며, 본 실시예의 사선패턴(P2)의 사이드 멤버(10)는 용접부(W)에서도 순차적인 변형이 진행되는 변형모드를 나타냈다.

즉, 이러한 충돌 해석 결과로, 하중값과 에너지 흡수율이 높고, 변위량이 작을수록 우수한 성능의 사이드 멤버인 것을 고려하면, 본 실시예의 사선패턴(P2)의 사이드 멤버(10)가 종래 수직패턴(P1)의 사이드 멤버(20)에 비하여 우수함을 알 수 있으며, 본 실시예의 사선패턴(P2)의 사이드 멤버(10)가 종래 수직패턴(P1)의 사이드 멤버(20)에 비하여 급격한 국부적 좌굴없이 고르게 붕괴되는 현상으로도 이를 확인 할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 사이드 멤버와 크래쉬 박스의 조립 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사이드 멤버의 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 사이드 멤버에 적용되는 TWB의 용접패턴 차이에 따른 충돌 해석표이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사이드 멤버에 적용되는 TWB의 용접패턴 차이에 따른 충돌 변형량을 도시한 도면이다.

Claims (4)

1. 프레스 성형에 의해 형성되는 인너 멤버와 아웃터 멤버를 상호 용접하여 이루어지는 차량용 사이드 멤버에 있어서,

   상기 인너 멤버와 아웃터 멤버는

   각 전반부와 후반부의 두께를 달리하여 맞춤 재단된 판재를 상호 레이저 용접하여 이루어지는 테일러 웰디드 블랭크를 소재로 하여 프레스 성형되는 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 멤버.
2. 제1항에서,

   상기 인너 멤버와 아웃터 멤버의 소재인 각 테일러 웰디드 블랭크는

   그 전반부와 후반부를 연결하는 용접부가 충돌방향에 대하여 사선방향으로 그 용접패턴을 형성하여 용접되는 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 멤버.
3. 제1항 또는 제2항에서,

   상기 각 테일러 웰디드 블랭크는

   그 전반부의 두께가 후반부의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 멤버.
4. 제1항에서,

   상기 각 테일러 웰디드 블랭크는

   두께가 다른 전반부와 후반부의 용접 시, 상기 각 멤버의 외면이 상호 일치되도록 레이저 용접되는 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 멤버.

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