KR20150060147A - Plastic door impact beam for vehicle - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a plastic door impact beam for a vehicle to effectively reinforce the structure while minimizing an increase in weight. To achieve this, the present invention provides a plastic door impact beam for a vehicle, which comprises: a beam main body; and a reinforcement structure mounted to the center part of the beam main body, wherein the center part of the beam main body forms a closed cross section with the reinforcement structure.

Description

자동차용 플라스틱 도어 임팩트 빔 {Plastic door impact beam for vehicle}[0001] The present invention relates to a plastic door impact beam for vehicle,

본 발명은 자동차용 플라스틱 도어 임팩트 빔에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중량증가를 최소화하면서 효과적인 구조보강이 가능한 플라스틱 도어 임팩트 빔에 관한 것이다.
The present invention relates to a plastic door impact beam for an automobile, and more particularly, to a plastic door impact beam capable of effective structural reinforcement while minimizing weight increase.

최근 자동차의 연비를 개선하기 위하여 다양한 기술들이 개발되고 있으며 그 가운데 하나는 자동차 부품을 신규소재 및 공법을 이용하여 경량화하는 것이다. 기존에 스틸(steel) 재료를 이용하여 제조한 부품을 경량소재인 플라스틱 소재로 대체하여 부품을 경량화하는 것도 자동차 연비를 향상시킬 수 있는 대표적인 기술 중에 하나이며, 예를 들면 도어 임팩트 빔 등이 있다. Recently, various technologies have been developed to improve the fuel efficiency of automobiles. One of them is to make automobile parts light by using new materials and construction methods. It is one of the representative technologies that can improve the fuel efficiency of automobiles by replacing the parts manufactured using steel materials with plastic materials which are made of steel materials and lighter weight of parts, for example, door impact beams.

도 1을 참조로 설명하면, 기존 스틸 재질의 도어 임팩트 빔(1)은 외경과 내경을 갖는 원형 빔(2) 양측에 브라켓(3)을 용접하여 제작되며, 도어인너판넬(4)에 용접되어 조립된다. 1, a door impact beam 1 of a conventional steel material is manufactured by welding a bracket 3 to both sides of a circular beam 2 having an outer diameter and an inner diameter, and welded to a door inner panel 4 Assembled.

기존 스틸 재질의 도어 임팩트 빔을 대체하기 위한 플라스틱 도어 임팩트 빔으로는 열경화성(Thermoset) 또는 열가소성(Thermoplastic) 플라스틱 소재를 적용한 부품이 연구되고 있다.As a plastic door impact beam to replace the door impact beam of conventional steel materials, parts with thermosetting or thermoplastic plastic materials are being studied.

최근 TPC(Thermoplastic Composite), CFT(Continuous Fiber Composite), 또는 프리프레그(Prepreg)라고 불리는 연속섬유 보강 열가소성 복합재를 이용한 도어 임팩트 빔이 개발된바 있으며, 연속섬유 열가소성 복합재(TPC)는 직조된 시트형태로 생산되어 항공우주, 군사/방위, 스포츠, 전기전자, 자동차 분야 등에 적용되고 있는 소재이다.Recently, a door impact beam using a continuous fiber reinforced thermoplastic composite called a TPC (Thermoplastic Composite), CFT (Continuous Fiber Composite), or prepreg has been developed. The continuous fiber thermoplastic composite (TPC) And it is applied to aerospace, military / defense, sports, electric / electronic, automobile fields.

도 2에 나타낸 바와 같이, TPC를 적용한 도어 임팩트 빔은 열가소성 시트의 1차 열성형 후 이를 사출금형에 인서트하여 오버몰딩 사출공정으로 두께를 증대하고 보강리브를 형성하는 방식으로 제조된다. As shown in FIG. 2, the door impact beam applying TPC is manufactured by first thermoforming a thermoplastic sheet, inserting the thermoplastic sheet into an injection mold, increasing the thickness by an overmolding injection process, and forming a reinforcing rib.

기존에 TPC를 적용한 도어 임팩트 빔은 그 제조공법(1차 열성형 + 2차 오버몰딩) 특성상 양산사양인 스틸 원형 빔과 같은 폐단면을 형성할 수 없어 단면계수 측면에서 불리한 단점이 있다. The door impact beam using TPC has a disadvantage in terms of the section modulus because it can not form a closed end face such as a steel round beam which is a mass production specification because of its manufacturing method (primary thermoforming + secondary overmolding).

여기서 상기 단면계수는 부품 단면의 단면2차모멘트를 단면 중심에서 가장자리까지의 거리로 나눈 값으로, 동일재료일 때 부품의 단면계수가 클수록 외부하중에 대한 저항 모멘트 커서 잘 부러지지 않게 된다.Here, the section modulus is a value obtained by dividing the moment of inertia of the cross section of the part by the distance from the center of the cross section to the edge, and the larger the section modulus of the part is, the larger the resistance moment against the external load is.

기존 TPC 도어 임팩트 빔의 단면계수를 크게 하기 위한 방법으로는, 높이를 증가시키거나, 폭을 증가시키거나, 또는 부품두께를 증가시키는 방법이 있으며, 이중 높이를 증가시키는 것이 부품 중량의 증가를 최소화하면서 가장 효과적으로 단면계수를 증가시킬 수 있는 방법이다. 폭 또는 두께의 변경으로는 단면계수를 증가시키는데 한계가 있다. As a method for increasing the section modulus of a conventional TPC door impact beam, there is a method of increasing the height, increasing the width, or increasing the thickness of the component. Increasing the height of the double component minimizes the increase of the weight of the component And it is the method that can increase the section modulus most effectively. Changes in width or thickness have limitations in increasing the section modulus.

그러나, 종래에는 도어 임팩트 빔의 적용 공간상 제약으로 부품설계시 도어 임팩트 빔의 단면높이를 충분히 크게 할 수 없는 문제점이 있다.However, conventionally, there is a problem that the sectional height of the door impact beam can not be made sufficiently large at the time of designing a part due to the space limitation of the door impact beam.

다시 말해, 도어 임팩트 빔이 장착되는 도어 모듈부의 공간상의 제약으로 도어 임팩트 빔의 높이를 원하는 만큼 증가시켜 설계할 수 없기 때문에 높이 증가를 통해 기존 스틸 도어 임팩트 빔을 대체가능한 단면계수를 형성하는 설계는 불가능하게 된다.
In other words, because the space limitations of the door module where the door impact beam is mounted can not be designed by increasing the height of the door impact beam as desired, the design for forming the section modulus that can replace the existing steel door impact beam by increasing the height It becomes impossible.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 고안한 것으로서, 플라스틱 소재로서 연속섬유 보강 열가소성 복합재(TPC, Thermoplastic Composite)를 이용하여 부품을 경량화하는 동시에 빔의 센터부에 폐단면을 형성하여 효과적인 구조보강이 가능한 자동차의 플라스틱 도어 임팩트 빔을 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a method of reducing the weight of a component using a continuous fiber reinforced thermoplastic composite material (TPC) as a plastic material and forming a closed end face in a center portion of the beam, The object of the present invention is to provide a plastic door impact beam of an automobile as much as possible.

이에 본 발명에서는, 자동차용 플라스틱 도어 임팩트 빔으로서, 빔 본체와 이 빔 본체의 센터부에 장착되는 보강구조물로 이루어지며, 상기 빔 본체의 센터부는 보강구조물과 더불어 폐단면을 형성하게 된 것을 특징으로 하는 자동차용 플라스틱 도어 임팩트 빔을 제공한다.In the present invention, the plastic door impact beam for an automobile is composed of a beam main body and a reinforcing structure mounted on a center portion of the beam main body, and the center portion of the beam main body forms a closed end surface together with the reinforcing structure Which provides an automotive plastic door impact beam.

본 발명의 실시예에서, 상기 빔 본체는 U자형의 단면구조를 가지며, 상기 보강구조물은 ∩자형의 단면구조를 갖는다.In the embodiment of the present invention, the beam body has a U-shaped cross-sectional structure, and the reinforcing structure has a U-shaped cross-sectional structure.

바람직하게 본 발명의 실시예에서, 상기 빔 본체는 보강구조물과의 접착면적을 증가하기 위해 센터부의 플랜지 끝단에 수직방향으로 연장되는 플랜지 측벽이 일체로 형성된다.Preferably, in the embodiment of the present invention, the beam body is integrally formed with a flange side wall extending in a direction perpendicular to the flange end of the center portion in order to increase an area of adhesion with the reinforcing structure.

또한 본 발명의 실시예에서, 상기 보강구조물은 양 측벽의 끝단에 경사면을 갖는 걸림단이 형성되고, 상기 경사면을 형성한 걸림단의 내측면이 보강구조물 내측으로 부분 돌출되게 형성된다.Also, in the embodiment of the present invention, the reinforcement structure is formed such that the end portions of both side walls have an inclined end having an inclined surface, and the inner side surface of the end of the end portion, which forms the inclined surface, partially protrudes inside the reinforcement structure.

또한 본 발명의 실시예에서, 상기 보강구조물은 양 측벽이 일정 미세 각도로 안쪽으로 접힌 구조를 갖게 된다.In addition, in the embodiment of the present invention, the reinforcing structure has a structure in which both side walls are folded inward at a certain minute angle.

또한 본 발명의 실시예에서, 상기 보강구조물은 빔 본체의 플랜지 및 플랜지 측벽과의 사이에 접착제가 사용된다.
Also in an embodiment of the present invention, the reinforcing structure is used with an adhesive between the flange of the beam body and the side wall of the flange.

본 발명에 따른 플라스틱 도어 임팩트 빔은 도어패널에 장착시 하중을 많이 받게 되는 빔의 센터부에 폐단면을 형성하여 중량증가를 최소화하는 동시에 효과적인 구조보강이 가능하다.
The plastic door impact beam according to the present invention can form a closed end face in a center portion of a beam which receives a large load when mounted on a door panel, thereby minimizing the weight increase and effectively reinforcing the structure.

도 1은 종래 도어 임팩트 빔을 장착한 도어인너판넬을 나타낸 도면
도 2는 종래 TPC를 적용한 도어 임팩트 빔의 제조공정을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라스틱 도어 임팩트 빔을 나타낸 분해 사시도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플라스틱 도어 임팩트 빔의 본체 단면구조를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 플라스틱 도어 임팩트 빔을 나타낸 결합 사시도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플라스틱 도어 임팩트 빔을 나타낸 결합 단면도1 is a view showing a door inner panel equipped with a conventional door impact beam
2 is a view showing a manufacturing process of a door impact beam using a conventional TPC
3 is an exploded perspective view showing a plastic door impact beam according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of the main body of the plastic door impact beam according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view of a plastic door impact beam according to an embodiment of the present invention,
Figure 6 is an end view of an embodiment of a plastic door impact beam according to the present invention;

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 플라스틱 도어 임팩트 빔은 연속섬유 보강 열가소성 복합재(TPC, Thermoplastic Composite)로 이루어진 빔 본체(10)와 보강구조물(20)로 구성된다.As shown in FIG. 3, the plastic door impact beam according to the embodiment of the present invention is composed of a beam body 10 made of a continuous fiber-reinforced thermoplastic composite (TPC) and a reinforcement structure 20.

상기 빔 본체(10)는 섬유보강소재인 열가소성 복합재로 이루어진 시트를 열성형한 뒤 사출금형에 인서트하여 오버몰딩 사출공정으로 제조한 것으로, 도 3 및 도 4에 보이듯이 U자 모양의 단면구조를 가지며 그 내부에 다수의 보강리브(14)를 갖는다.3 and 4, the beam main body 10 is formed by thermoforming a sheet made of a thermoplastic composite material, which is a fiber-reinforced material, and inserting the sheet into an injection mold. And has a plurality of reinforcing ribs 14 therein.

도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 빔 본체(10)는 양측 상단에 수평방향으로 연장되는 플랜지(12)가 형성되며, 특히 빔 본체(10)의 센터부(11)에는 상기 플랜지(12)의 끝단에 수직방향으로 연장되는 플랜지 측벽(13)이 일체로 형성된다.4, the beam body 10 has flanges 12 extending in the horizontal direction on both upper ends thereof. Particularly, in the center portion 11 of the beam body 10, The flange side wall 13 extending in the vertical direction is formed integrally.

상기 빔 본체(10)는 보강구조물(20)이 부착되는 센터부(11)에 플랜지 측벽(13)을 형성함으로써 보강구조물(20)과의 접착면적 및 접착강도를 증가하게 된다.The beam body 10 is formed with the flange side wall 13 at the center portion 11 to which the reinforcing structure 20 is attached so that the bonding area with the reinforcing structure 20 and the bonding strength are increased.

상기 보강구조물(20)은 섬유보강소재인 열가소성 복합재로 이루어진 시트를 열성형하여 제조한 것으로, 도 3에 나타낸 바와 같이 ∩자 모양의 단면을 가지며 양 측벽의 끝단에 경사면을 갖는 쇄기형 걸림단(21)이 형성된다.The reinforcing structure 20 is manufactured by thermoforming a sheet made of a thermoplastic composite material as a fiber reinforcing material. As shown in FIG. 3, the reinforcing structure 20 is formed of a wedge-shaped fastener having an ∩-shaped cross section and an inclined surface at the end of both side walls 21 are formed.

여기서 상기 걸림단(21)은 경사면을 형성한 내측면이 보강구조물 내측으로 부분 돌출된 형상을 갖는다.The retaining end 21 has a shape in which an inner side surface formed with an inclined surface is partially protruded to the inside of the reinforcing structure.

상기 보강구조물(20)은 그 내벽면이 플랜지(12) 및 플랜지 측벽(13)의 표면에 부착된 형태로 빔 본체(10)의 센터부(11)에 장착된다. The reinforcing structure 20 is mounted on the center portion 11 of the beam body 10 in such a manner that the inner wall surface thereof is attached to the surfaces of the flange 12 and the flange side wall 13. [

구체적으로 보강구조물(20)은 빔 본체(10)의 센터부(11)에 억지 끼움 방식으로 장착되며, 빔 본체(10) 측에 끼워지는 보강구조물(20)의 걸림단(21)의 경사면이 플랜지(12)의 끝단 모서리에 접촉함에 의해 보강구조물(20)의 양 측벽이 탄성적으로 벌어졌다가 상기 걸림단(21)이 플랜지 측벽(13)의 끝단에 도달함과 동시에 탄성적으로 복귀함으로써 빔 본체(10)의 센터부(11)에 안정적으로 장착된다.More specifically, the reinforcing structure 20 is mounted on the center portion 11 of the beam body 10 in an interference fit manner and the inclined surface of the engaging end 21 of the reinforcing structure 20 fitted to the beam body 10 side The both side walls of the reinforcing structure 20 are elastically opened by the contact with the edge of the flange 12 so that the engaging end 21 reaches the end of the flange side wall 13 and resiliently returns And is stably mounted to the center portion 11 of the beam main body 10. [

이때 보강구조물(20)은 양 측벽이 일정 미세 각도(예를 들면, 1~2°정도)로 안쪽으로 접힌 구조를 가짐으로써 빔 본체(10)의 센터부(11)에 장착시 바깥쪽으로 벌어지며 소재 특성상 탄성복원력을 형성하게 되며 이에 센터부(11)에 더욱 안정적으로 장착되게 된다.At this time, the reinforcing structure 20 has a structure in which both side walls are folded inward at a predetermined fine angle (for example, about 1 to 2 degrees), so that the reinforcing structure 20 spreads outward when mounted on the center portion 11 of the beam body 10 The elastic restoring force is formed due to the characteristics of the material, so that the center portion 11 is more stably mounted.

아울러, 보강구조물(20)을 장착하기 전에 보강구조물(20)과 플랜지(12) 및 플랜지 측벽(13)과의 사이에 접착제를 사용함으로써, 예를 들면 플랜지(12) 및 플랜지 측벽(13)의 표면에 접착제를 도포하거나 또는 보강구조물(20)의 내벽면에 접착제를 도포함으로써, 빔 본체(10)와 보강구조물(20) 간에 결합을 더욱 안정적으로 고정시킬 수 있게 된다.It is also contemplated that an adhesive may be used between the reinforcing structure 20 and the flange 12 and the flange side wall 13 prior to mounting the reinforcing structure 20 such that the flange 12 and flange side wall 13, The bonding between the beam body 10 and the reinforcing structure 20 can be more stably fixed by applying the adhesive to the surface or applying the adhesive to the inner wall surface of the reinforcing structure 20. [

도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 빔 본체(10)는 센터부(11)에 보강구조물(20)을 장착함으로써 보강구조물(20)과 더불어 폐단면을 형성하게 되며, 이로써 중량증가량을 최소화한 효과적인 구조보강이 가능하게 된다.5 and 6, the beam body 10 forms a closed end surface together with the reinforcing structure 20 by attaching the reinforcing structure 20 to the center portion 11, thereby minimizing the weight increase Thereby enabling effective structural reinforcement.

즉, 본 발명에서는 빔 본체(10)에 전체적으로 폐단면을 형성하지 않고 도어패널에 장착시 하중을 많이 받게 되는 빔 본체(10)의 센터부(11)에만 보강구조물(20)을 장착함에 의해 중량증가를 최소화하는 동시에 효과적인 구조보강이 가능하게 된다. That is, according to the present invention, since the reinforcing structure 20 is mounted only on the center portion 11 of the beam main body 10, which is subjected to a large load when the beam main body 10 is mounted on the door panel, It is possible to effectively reinforce the structure at the same time as minimizing the increase.

한편, 아래 표 1과 같이 플라스틱 도어 임팩트 빔을 다양하게 제작해본 결과, 실시예 2와 실시예 3 및 비교예 2가 기존 스틸 도어 임팩트 빔을 대체가능한 단면계수를 나타내었다.Meanwhile, as shown in Table 1 below, the plastic door impact beam was variously manufactured. As a result, Example 2, Example 3, and Comparative Example 2 showed a section modulus that can replace the existing steel door impact beam.

Figure pat00001
Figure pat00001

실시예 2의 경우 빔 본체에 전체적으로 보강구조물을 장착함으로 인해 부피 및 중량이 과다하게 증가하여 바람직하지 못하고, 비교예 2의 경우 단면높이를 실시예 1의 2배로 형성함으로 인해 도어 임팩트 빔의 설계허용치를 초과하므로 실차 적용이 불가능하다.In the case of the second embodiment, the reinforcing structure as a whole is mounted on the beam main body, which is undesirable because the volume and weight are excessively increased. In the case of the second comparative example, the sectional height of the beam body is twice as large as that of the first embodiment, , It is impossible to apply the actual vehicle.

실시예 3의 경우 빔 본체의 센터부에만 보강구조물을 장착함으로써 최소 중량증가로 효율적인 구조보강이 가능함을 알 수 있다.It can be understood that the structural reinforcement can be efficiently performed by increasing the minimum weight by mounting the reinforcement structure only in the center portion of the beam body in the case of Embodiment 3.

이와 같이 본 발명에서는 기존 플라스틱 도어 임팩트 빔의 U자형 단면구조의 센터부에 사각형 폐단면을 형성함으로써 기존 공법으로는 설계할 수 없는 단면 강성 구조를 중량증대 및 제조비용을 최소화하여 설계가능하게 한다.As described above, in the present invention, the rectangular closed end face is formed in the center portion of the U-shaped sectional structure of the conventional plastic door impact beam, so that the sectional rigid structure which can not be designed by the existing method can be designed with minimized weight increase and manufacturing cost.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Modified forms are also included within the scope of the present invention.

10 : 빔 본체
11 : 센터부
12 : 플랜지
13 : 플랜지 측벽
14 : 보강리브
20 : 보강구조물
21 : 걸림단10: beam body
11: Center section
12: Flange
13: flange side wall
14: reinforcing rib
20: Reinforced structure
21:

Claims (7)

자동차용 플라스틱 도어 임팩트 빔으로서,
빔 본체와 이 빔 본체의 센터부에 장착되는 보강구조물로 이루어지며, 상기 빔 본체의 센터부는 보강구조물과 더불어 폐단면을 형성하게 된 것을 특징으로 하는 자동차용 플라스틱 도어 임팩트 빔.
As an automotive plastic door impact beam,
And a reinforcing structure mounted to a center portion of the beam body, wherein the center portion of the beam body forms a closed end surface together with the reinforcing structure.
청구항 1에 있어서,
상기 빔 본체는 U자형의 단면구조를 가지며, 상기 보강구조물은 ∩자형의 단면구조를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 플라스틱 도어 임팩트 빔.
The method according to claim 1,
Wherein the beam body has a U-shaped cross-sectional structure, and the reinforcing structure has a U-shaped cross-sectional structure.
청구항 1에 있어서,
상기 빔 본체는 보강구조물과의 접착면적을 증가하기 위해 센터부의 플랜지 끝단에 수직방향으로 연장되는 플랜지 측벽이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 플라스틱 도어 임팩트 빔.
The method according to claim 1,
Wherein the beam body is integrally formed with a flange side wall extending in a direction perpendicular to a flange end of the center portion to increase an area of adhesion with the reinforcing structure.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 보강구조물은 양 측벽의 끝단에 경사면을 갖는 걸림단이 형성되고, 상기 경사면을 형성한 걸림단의 내측면이 보강구조물 내측으로 부분 돌출된 것을 특징으로 하는 자동차용 플라스틱 도어 임팩트 빔.
The method according to claim 1 or 2,
Wherein the reinforcement structure is formed with an engaging step having an inclined surface at an end of both side walls and an inner side surface of the engaging step formed with the inclined surface is partially protruded inside the reinforcing structure.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 보강구조물은 양 측벽이 일정 미세 각도로 안쪽으로 접힌 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 플라스틱 도어 임팩트 빔.
The method according to claim 1 or 2,
Wherein the reinforcing structure has a structure in which both side walls are folded inward at a certain minute angle.
청구항 1 또는 3에 있어서,
상기 보강구조물은 빔 본체의 플랜지 및 플랜지 측벽과의 사이에 접착제가 사용된 것을 특징으로 하는 자동차용 플라스틱 도어 임팩트 빔.
The method according to claim 1 or 3,
Characterized in that an adhesive is used between the reinforcing structure and the flange of the beam body and the flange side wall.
청구항 1에 있어서,
상기 빔 본체와 보강구조물은 각각 열가소성 복합재(TPC, Thermoplastic Composite)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 플라스틱 도어 임팩트 빔.
The method according to claim 1,
Wherein the beam body and the reinforcing structure are each made of a thermoplastic composite (TPC).
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