KR20170010831A

KR20170010831A - 도어 임팩트 빔

Info

Publication number: KR20170010831A
Application number: KR1020167036109A
Authority: KR
Inventors: 야스노리 사와; 요시아키 나카자와
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2017-02-01
Also published as: US20170129314A1; MX2017000078A; US10343501B2; JPWO2016001966A1; RU2667001C2; CN106660437A; RU2017102676A; CN106660437B; EP3162602B1; ES2772801T3; CA2953651A1; EP3162602A4; EP3162602A1; RU2017102676A3; CA2953651C; WO2016001966A1; KR20190028565A; JP6304379B2

Abstract

본체(2)는 그 긴 길이 방향의 양단부측에 각각 형성되는 도어 설치부와, 이들 도어 설치부 사이에 배치되는 굽힘 변형 발생부(3)를 갖고, 굽힘 변형 발생부(3)는 홈 저부(4)와 2개의 능선부(5a, 5b)와 2개의 종벽부(6a, 6b)와 2개의 곡선부(7a, 7b)와 2개의 플랜지(8a, 8b)를 갖는다. 홈 저부(4)의 일부에, 도어 임팩트 빔(1)에 작용하는 충격 하중(F)에 대향하도록, 굽힘 변형 발생부(3)의 단면 형상의 외측에 곡면을 갖는 형상으로 돌출되고, 본체(2)의 길이 방향으로 향하여 형성되는 비드(13)를 구비한다.

Description

도어 임팩트 빔{DOOR IMPACT BEAM}

본 발명은 자동차의 도어 내부에 배치되는 도어 임팩트 빔에 관한 것이다.

자동차의 도어는, 외관을 창출하는 아우터 패널과 도어의 골조를 이루고 강도를 주로 유지하는 이너 패널을, 예를 들어 헴 가공(180° 굽힘 가공)에 의해 조립함으로써 구성된다. 아우터 패널과 이너 패널 사이에는 도어록 기구, 도어 유리 및 윈도우 레귤레이터 등의 도어 구성 부품이 수용된다.

최근의 자동차에는, 측면 충돌 시의 안전성 향상을 도모하기 위해서, 자동차 전후 방향으로 향하여 그 양단을 고정하여 배치되는 긴 보강 부재인 도어 임팩트 빔을, 아우터 패널과 이너 패널 사이에 구비하는 경우가 많다. 도어 임팩트 빔은, 예를 들어 환 파이프 등을 소재로 하는 폐단면형과, 예를 들어 홈형의 횡단면을 갖는 개단면형으로 크게 구별되고, 어느 타입의 도어 임팩트 빔도 측면 충돌에 의한 충격 하중이 부하되면, 충격 하중 입력 위치를 작용점으로 하는 3점 굽힘 변형을 발생함으로써 충격 에너지를 흡수한다.

이와 같이 도어 임팩트 빔은, 아우터 패널과 이너 패널 사이의 좁은 공간에 상술한 각종 도어 구성 부품의 간섭을 피하여 배치될 필요가 있기 때문에, 소단면으로 효율적으로 충돌 에너지를 흡수할 것이 요구된다. 이러한 도어 임팩트 빔에 대해서는, 지금까지도 여러가지 제안이 행해지고 있다.

특허문헌 1에는 홈 저부와, 이 홈 저부에 연속하는 2개의 능선부와, 이들 2개의 능선부에 각각 연속하는 2개의 종벽부와, 이들 2개의 종벽부에 각각 연속하는 2개의 곡선부와, 이들 2개의 곡선부에 각각 연속하는 2개의 플랜지를 갖는 햇형의 개단면 형상을 갖는 박강판제의 도어 임팩트 빔에 있어서, 한쪽 종벽부의 일부∼한쪽 능선부∼홈 저부∼다른 쪽 능선부∼다른 쪽 종벽부의 일부에 보강판을 배치하고, 홈 저부의 평면∼능선부 사이를 부분적으로 강화함으로써, 충돌 시의 햇형의 개단면 형상의 단면의 붕괴를 억제함으로써, 충돌 에너지의 흡수 성능을 향상시키는 발명이 개시된다.

특허문헌 2에는, 실질적으로 U자형의 개단면 형상을 갖는 박강판제의 도어 임팩트 빔에 있어서, U자형의 정상부에 내부로 향하여 볼록해지는 비드를 형성함으로써, 충격 에너지의 흡수 성능을 높이면서 파단의 우려를 저감하는 발명이 개시된다.

또한, 특허문헌 3에는, 자동차의 센터 필러에 관한 것인데, 수지제의 아우터 패널에 대한 보강재로서 배치되는 레인포스의 정상부 평면에 굽힘 변형 촉진 비드와 보조 비드를 설치한 발명이 개시된다.

일본 특허 공개 제2009-196488호 공보 일본 특허 공개 제2008-284934호 공보 일본 특허 공개 제2005-1615호 공보

특허문헌 1에 의해 개시된 발명에서는, 충돌 시의 햇형의 개단면 형상에 있어서, 홈 저부의 중앙부가 불연속이기 때문에 단면 붕괴가 발생하고, 이 단면 붕괴에 의한 하중 저하가 발생해버려, 충돌 에너지의 흡수 성능이 저하되기 쉽다.

또한, 특허문헌 2에 의해 개시된 발명에서는, U자형의 정상부에 내부로 향하여 볼록해지는 비드를 형성하기 때문에 충격 하중의 부하에 의해 발생하는 변형이 분산되어서 휨은 억제된다고 생각되지만, U자형의 정상부에 내부로 향하여 볼록해지는 비드를 형성하기 때문에 U자형의 정상부가 물결 모양의 불연속적인 형상으로 된다. 이에 의해 충격 에너지의 부하 시에 U자형의 정상부가 휘기 쉬워져, U자의 정상부의 코너부(능선 상당부)에 변형이 집중하기 쉬워진다. 이 때문에 특히 신장이 작은 재료(예를 들어 인장 강도가 780MPa 이상인 고장력 강판)에 의해 도어 임팩트 빔을 구성하면, 충격 에너지의 부하에 의한 파단이 발생할 가능성이 있어, 원하는 충돌 에너지 흡수 성능을 얻을 수 없다는 등의 문제가 있다.

또한, 특허문헌 3에 의해 개시된 발명에서는, 보조 비드는 굽힘 변형 촉진 비드에의 하중 전달 기능을 갖는 것에 지나지 않고, 충돌 에너지 흡수 성능에는 직접적으로는 관여하지 않는다.

본 발명자들은, 충격 하중이 부하된 햇형의 개단면 형상을 갖는 본체를 구비하는 도어 임팩트 빔에 굽힘에 의한 변형이 진행하면, 개단면 형상의 단면의 붕괴에 의해 충돌 하중의 저하가 발생함과 함께, 변형이 국소화됨으로써 파단의 위험성이 높아진다고 생각하고, 단면의 붕괴에 대한 저항성이 높음과 함께 변형을 분산할 수 있는 단면 형상을 얻기 위해 예의 검토한 결과, 전형적으로는 햇형의 단면 형상을 갖는 박강판제의 성형체를 포함하는 본체를 갖는 도어 임팩트 빔에 있어서, 본체의 홈 저부의 일부에, 그 단면 형상의 외측에 곡면을 갖고서 돌출된 형상의 비드를 길이 방향으로 향하여 형성함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있음을 지견하고, 더욱 검토를 거듭하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 이하에 열기한 바와 같다.

(1) 금속판의 성형체인 긴 본체를 포함하여 구성되고, 상기 본체는 그 긴 길이 방향의 양단부측에 각각 형성되는 도어 설치부와, 이들 도어 설치부 사이에 배치되는 굽힘 변형 발생부를 갖고, 상기 굽힘 변형 발생부는, 홈 저부와 당해 홈 저부에 연속하는 2개의 능선부와 당해 2개의 능선부에 각각 연속하는 2개의 종벽부와 당해 2개의 종벽부에 각각 연속하는 2개의 곡선부와 당해 2개의 곡선부에 각각 연속하는 2개의 플랜지를 갖는 도어 임팩트 빔이며, 상기 홈 저부의 일부에, 당해 도어 임팩트 빔에 작용하는 충격 하중에 대향하도록, 상기 굽힘 변형 발생부의 단면 형상의 외측에 곡면을 갖는 형상으로 돌출되고, 상기 본체의 길이 방향으로 향하여 형성되는 비드를 구비하는 것을 특징으로 하는 도어 임팩트 빔.

(2) 상기 굽힘 변형 발생부는, 햇 높이 50mm 이하인 햇형의 개단면 형상을 가짐과 함께, 상기 홈 저부의 단면 둘레 길이가 10mm≤L≤35mm이며,

상기 비드는 하기 수학식 1 및 수학식 2의 관계를 충족하는 (1)에 기재된 도어 임팩트 빔.

여기에, 상기 수학식 1 및 수학식 2에 있어서의 부호 L은 홈 저부의 단면 둘레 길이이며, 부호 dh는 상기 비드의 상기 홈 저부의 평면으로부터의 높이이다.

(3) 상기 2개의 플랜지에 뒷판이 접합된 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 도어 임팩트 빔.

(4) 상기 굽힘 변형 발생부는, 햇 높이 50mm 이하인 햇형의 단면에 있어서의 상기 2개의 플랜지에 뒷판이 접합되어서 폐단면 형상을 가짐과 함께, 상기 홈 저부의 단면 둘레 길이가 10mm≤L≤50mm이며,

상기 비드는 하기 수학식 3 및 수학식 4의 관계를 충족하는 (1)에 기재된 도어 임팩트 빔.

여기에, 상기 수학식 3 및 수학식 4에 있어서의 부호 L은 홈 저부의 단면 둘레 길이이며, 부호 dh는 상기 비드의 상기 홈 저부의 평면으로부터의 높이이다.

(5) 상기 비드는 상기 굽힘 변형 발생부의 길이 방향의 중앙부 부근에서, 적어도 그 전체 길이의 5％ 이상에 걸치는 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 (1∼(4) 중 어느 하나에 기재된 도어 임팩트 빔.

본 발명에 의해, 소정의 단면 형상을 갖는 박강판제의 성형체를 포함함과 함께, 충돌 시에 있어서의 단면 형상의 붕괴에 기인한 하중 저하 및 파단을 억제하여 효율적으로 충돌 에너지를 흡수할 수 있는 도어 임팩트 빔이 제공된다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 도어 임팩트 빔의 일례의 횡단면 형상을 도시하는 단면도이다.
도 2의 (a)∼(d)는 비드의 형상예를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 3a는, 홈 저부에 비드를 형성하지 않는 종래예의 도어 임팩트 빔의 단면 형상을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 3b는, 도 3a의 도어 임팩트 빔의 3점 굽힘의 해석 결과를 도시하는 설명도이며, 도 3b의 (a)∼(g)는 굽힘 변형의 스트로크가 0mm, 24mm, 45mm, 60mm, 78mm, 99mm, 120mm에 있어서의 단면의 붕괴 상황을 도시하는 각각 사시도 및 단면도이다.
도 4a는, 홈 저부에 비드를 형성한 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 도어 임팩트 빔의 단면 형상을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 4b는, 도 4a의 도어 임팩트 빔의 3점 굽힘의 해석 결과를 도시하는 설명도이며, 도 4b의 (a)∼(g)는 굽힘 변형의 스트로크가 0mm, 24mm, 45mm, 60mm, 78mm, 99mm, 120mm에 있어서의 단면의 붕괴 상황을 도시하는 각각 사시도 및 단면도이다.
도 5는, 도어 임팩트 빔에 대해 행한 3점 굽힘 시험의 해석 조건을 도시하는 설명도이다.
도 6은, 본 발명에서 해석한 각종 도어 임팩트 빔의 단면 형상을 도시하는 도면이다.
도 7은, 본 발명에서 해석한 각종 도어 임팩트 빔에 있어서의 변형 시의 변위량과 하중의 관계를 도시하는 도면이다.
도 8은, 본 발명에서 해석한 각종 도어 임팩트 빔에 있어서의 종래예의 도어 임팩트 빔을 1로 했을 때의 단위 질량당의 충돌 흡수 에너지비를 도시하는 도면이다.
도 9는, 웹면 폭이 10, 12, 14, 18, 22, 26, 30mm 각각의 경우에 있어서의 비드 높이와 에너지비의 관계를 도시하는 도면이다.
도 10은, 비드 높이와 단면 둘레 길이의 비와 비드를 형성하지 않는 종래예의 도어 임팩트 빔을 1로 했을 때의 충돌 흡수 에너지비의 관계를 도시하는 도면이다.
도 11은, 단면 둘레 길이를 10∼40mm에서 변경했을 때에 있어서의 단면 둘레 길이와 충돌 흡수 에너지비의 관계 등에 대해서 본 발명(비드 있음) 및 종래예(비드 없음)를 병기하여 도시하는 도면이다.
도 12는, 웹면 폭이 10, 12, 14, 18, 22mm인 경우에 비드 높이를 1, 3, 5, 7mm의 4 수준으로 변경하고, 비드 높이와 비드를 형성하지 않는 종래예의 도어 임팩트 빔을 1로 했을 때의 충돌 흡수 에너지비와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 13은, 웹면 폭이 10, 12, 14, 18, 22mm인 경우에 비드 높이와 단면 둘레 길이의 비와, 비드를 형성하지 않는 종래예의 도어 임팩트 빔을 1로 했을 때의 충돌 흡수 에너지비와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 14는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 도어 임팩트 빔의 횡단면 형상을 도시하는 단면도이다.
도 15는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 도어 임팩트 빔에 있어서의 3점 굽힘의 해석 결과를 도시하는 설명도이며, 도 15의 (a)∼(g)는 그 3점 굽힘 시험의 굽힘 변형의 스트로크가 0mm, 24mm, 45mm, 60mm, 78mm, 99mm, 120mm에 있어서의 단면의 붕괴 상황을 도시하는 각각 사시도 및 단면도이다.
도 16은, 본 발명의 제2 실시 형태에 대한 비교예에 관한 도어 임팩트 빔에 있어서의 3점 굽힘의 해석 결과를 도시하는 설명도이며, 도 16의 (a)∼(g)는 그 3점 굽힘 시험의 굽힘 변형의 스트로크가 0mm, 24mm, 45mm, 60mm, 78mm, 99mm, 120mm에 있어서의 단면의 붕괴 상황을 도시하는 각각 사시도 및 단면도이다.
도 17은, 웹면 폭이 10, 12, 14, 18, 22, 26, 30, 40, 50mm 각각의 경우에 있어서의 비드 높이와 충돌 흡수 에너지비의 관계를 도시하는 도면이다.
도 18은, 비드 높이와 단면 둘레 길이의 비와 비드를 형성하지 않는 비교예의 도어 임팩트 빔을 1로 했을 때의 충돌 흡수 에너지비의 관계를 도시하는 도면이다.
도 19는, 웹면 폭이 10, 12, 14, 18, 22, 26, 30, 40, 50mm인 경우에 비드 높이를 1, 3, 5, 7mm의 4 수준으로 변경하고, 비드 높이와 비드를 형성하지 않는 비교예의 도어 임팩트 빔을 1로 했을 때의 충돌 흡수 에너지비와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 20은, 웹면 폭이 10, 12, 14, 18, 22, 26, 30, 40, 50mm인 경우에 비드 높이와 단면 둘레 길이의 비와, 비드를 형성하지 않는 비교예의 도어 임팩트 빔을 1로 했을 때의 충돌 흡수 에너지비와의 관계를 도시하는 도면이다.

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명에 의한 도어 임팩트 빔의 바람직한 실시 형태를 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 도어 임팩트 빔(1)의 일례의 횡단면 형상을 도시하는 단면도이다. 또한, 본 예에 있어서도 도어 임팩트 빔(1)은, 자동차 도어를 구성하는 아우터 패널 및 이너 패널 간에 자동차 전후 방향을 따라서 그 전후 양단을 고정하여 배치되는 긴 보강 부재로서 구성된다.

도어 임팩트 빔(1)은 본체(2)에 의해 구성된다. 본체(2)는 도 1의 지면과 직교하는 방향으로 연장되는 긴 외형을 갖는다. 본체(2)는 금속판(이후의 설명에서는 강판인 경우를 예로 들지만, 강판 이외의 금속판이어도 마찬가지로 적용된다.)의 성형체이다. 성형 방법으로서는, 통상의 냉간에서의 프레스 성형이나 롤 포밍이 예시되지만, 핫 스탬프 등의 열간에서의 성형이어도 된다.

또한, 도어 임팩트 빔(1)의 본체(2)를 구성하는 강판의 판 두께는, 1.4∼2.3mm 정도인 것이 예시되고, 이 강판의 강도는, 본체(2)의 소형화나 경량화를 도모하기 위해서 780MPa 이상인 것이 바람직하고, 980MPa 이상인 것이 더욱 바람직하고, 1180MPa 이상인 것이 가장 바람직하다.

본체(2)는 길이 방향으로 2개의 도어 설치부(도시 생략)와 굽힘 변형 발생부(3)를 갖는다. 2개의 도어 설치부는, 본체(2)의 길이 방향(도 1의 지면과 직교하는 방향)의 양단부측에 각각 형성된다. 2개의 도어 설치부는, 도어 이너 패널에 있어서의 소정의 설치 위치에 적절한 수단(예를 들어 볼트 및 너트를 사용하는 체결 등)에 의해 고정하기 위한 부분이며, 도어 이너 패널에 있어서의 자동차 전후 방향의 전단부측 및 후단부측의 소정의 위치에 고정된다.

굽힘 변형 발생부(3)는 이들 2개의 도어 설치부의 사이에 배치된다. 즉 도 1은, 굽힘 변형 발생부(3)에 있어서의 본체(2)의 횡단면 형상을 도시한다. 또한, 2개의 도어 설치부의 횡단면 형상은, 도어 이너 패널에 있어서의 소정의 설치 위치에 확실하게 설치할 수 있는 형상이면 되고, 특정한 형상에 제한되지는 않는다.

굽힘 변형 발생부(3)는 홈 저부(4)와 2개의 능선부(5a, 5b)와 2개의 종벽부(6a, 6b)와 2개의 곡선부(7a, 7b)와 2개의 플랜지(8a, 8b)를 갖는다.

홈 저부(4)는 후술하는 비드(13)를 제외하고, R 곡선 종점(9a, 9b) 사이에 평면 형상으로 형성된다.

2개의 능선부(5a, 5b)는 각각, R 곡선 종점(9a, 9b)을 개재하여, 홈 저부(4)에 연속하여 곡면 형상으로 형성된다.

2개의 종벽부(6a, 6b)는 각각, R 곡선 종점(10a, 10b)을 개재하여, 2개의 대응하는 능선부(5a, 5b)에 연속하여 평면 형상으로 형성된다.

2개의 곡선부(7a, 7b)는 각각, R 곡선 종점(11a, 11b)을 개재하여, 2개의 대응하는 종벽부(6a, 6b)에 연속하여 곡면 형상으로 형성된다.

또한 2개의 플랜지(8a, 8b)는 각각, R 곡선 종점(12a, 12b)을 개재하여, 2개의 대응하는 곡선부(7a, 7b)에 연속하여 평면 형상으로 형성된다.

이와 같이 본체(2)에 있어서의 굽힘 변형 발생부(3)는 홈 저부(4)와 2개의 능선부(5a, 5b)와 2개의 종벽부(6a, 6b)와 2개의 곡선부(7a, 7b)와 2개의 플랜지(8a, 8b)에 의해 구성되는 햇형의 단면 형상을 갖는다. 본 실시 형태에 있어서 본체(2)는 전형적으로는 개단면 형상을 갖지만, 본 발명은 이 경우에만 한정되지 않고, 즉 후술하는 바와 같이 폐단면 형상의 경우도 포함된다.

도어 임팩트 빔(1)은 홈 저부(4)의 일부에, 본체(2)의 길이 방향으로 향하여 형성되는 비드(13)를 구비한다. 비드(13)는 홈 저부(4)의 양단인 R 곡선 종점(9a, 9b) 사이의 중앙 위치에 형성되는 것이 바람직한데, 중앙 위치에 한정되는 것은 아니라, R 곡선 종점(9a, 9b) 사이의 적시 위치에 형성되어 있으면 된다. 또한, 비드(13)는 굽힘 변형 발생부(3)의 길이 방향의 대략 전체 길이에 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 비드(13)는 굽힘 변형 발생부(3)의 길이 방향의 전체 길이 영역에 한정되는 것은 아니라, 가장 전형적으로는 예를 들어 굽힘 변형 발생부(3)의 길이 방향의 중앙부 부근에서, 그 전체 길이의 5％ 이상에 걸치는 영역에 형성되어 있으면 된다. 즉 비드(13)가 굽힘 변형 발생부(3)의 전체 길이의 적어도 5％ 정도의 길이를 가짐으로써, 필요하고 또한 충분한 충돌 에너지 흡수 성능을 실현할 수 있다. 또한 도어 이너 패널에 있어서의 소정의 설치 위치에의 설치를 저해하지 않는다면, 비드(13)는 도어 설치부에도 형성되어 있어도 된다.

도 1에 도시한 바와 같이 비드(13)는 굽힘 변형 발생부(3)에 있어서의 개단면 형상의 외측에, 즉 도어 임팩트 빔(1)에 작용하는 충격 하중 F에 대향하도록, 곡면을 갖는 형상으로 돌출되어서 형성된다. 여기서, 「곡면을 갖는 형상」이란, 곡면만에 의해 구성되는 형상이나, 곡면과 평면의 조합에 의해 구성되는 형상을 포함한다.

도 2의 (a)∼도 2의 (d)는 비드(13)의 형상예를 모식적으로 도시하는 단면도이다. 또한, 도 2의 (a)∼도 2의 (d)에 있어서의 비드(13)를 나타내는 실선은 홈 저부(4)의 판 두께 중심 위치를 나타내고, 이 실선 상에 부착한 검정색 동그라미 표시는 R 곡선 종점을 나타내고, 각 부에 대하여 첨부한 치수 수치의 단위는 mm이다.

도 2의 (a) 및 도 2의 (b)는 각각, 비드(13)가 제1 곡면(13a), 제2 곡면(13b) 및 제3 곡면(13c)에 의해 구성되는 경우를 나타낸다. 또한, 도 2의 (c) 및 도 2의 (d)는 각각, 비드(13)가 제1 곡면(13a), 제1 평면(13d), 제2 곡면(13b), 제2 평면(13e) 및 제3 곡면(13c)에 의해 구성되는 경우를 나타낸다.

비드(13)는 특정한 제법에 의해 형성되는 것에는 제한되지 않지만, 충돌 시에 있어서의 단면 형상의 붕괴에 기인한 하중 저하 및 파단을 억제하여 효율적으로 충돌 에너지를 흡수하기 위해서는, 엠보싱 성형된 리브 형상의 돌기인, 소위, 구조 비드인 것이 바람직하다.

도어 임팩트 빔(1)은 도 1 중의 백색 바탕 화살표로 나타낸 바와 같이, 홈 저부(4)에 있어서의 비드(13)에 충격 하중 F가 입력되도록, 즉 도어 임팩트 빔(1)의 본체(2)에 있어서의 홈 저부(4)가 도어 아우터 패널측에 위치함과 함께, 2개의 플랜지(8a, 8b)가 도어 이너 패널측에 위치하도록, 도어 아우터 패널과 도어 이너 패널 사이의 소정의 위치에 배치된다.

이와 같이 본체(2)의 홈 저부(4)에 비드(13)를 배치함으로써, 굽힘 하중에 대한 면 강성을 높이고, 전형적으로는 측면 충돌 시에 있어서의 단면 형상의 붕괴에 기인한 내하중 저하 및 파단을 억제하여 효율적으로 충돌 에너지를 흡수할 수 있다.

이 이유를 설명한다. 도 3a는, 홈 저부(4)에 비드를 형성하지 않는 종래예의 도어 임팩트 빔(1A)의 단면 형상을 모식적으로 도시하는 도면이다. 또한, 도어 임팩트 빔(1A)의 기본 구성은, 비드(13)를 갖지 않는 점을 제외하고, 본 발명에 따른 도어 임팩트 빔(1)과 실질적으로 마찬가지이며, 이하에서는 필요에 따라서 도어 임팩트 빔(1A)에 대하여 본 발명의 도어 임팩트 빔(1)과 대응하는 부위에는 적절히, 동일 부호를 사용하여 설명한다. 도 3b는, 도 3a의 도어 임팩트 빔(1A)의 3점 굽힘의 해석 결과를 도시하는 설명도이며, 도 3b의 (a)∼도 3b의 (g)는 그 3점 굽힘 시험의 굽힘 변형의 스트로크 ST가 0mm, 24mm, 45mm, 60mm, 78mm, 99mm, 120mm에 있어서의 단면의 붕괴 상황을 도시하는 각각 사시도 및 단면도이다. 또한, 도 3b에서는 도어 임팩트 빔(1A)의 각 부위의 부호의 도시를 생략한다.

도 4a는, 홈 저부(4)에 비드(13)를 형성한 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 도어 임팩트 빔(1)의 단면 형상을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 4b는, 도 4a의 도어 임팩트 빔(1)의 3점 굽힘의 해석 결과를 도시하는 설명도이며, 도 4b의 (a)∼도 4b의 (g)는 그 3점 굽힘 시험의 굽힘 변형의 스트로크 ST가 0mm, 24mm, 45mm, 60mm, 78mm, 99mm, 120mm에 있어서의 단면의 붕괴 상황을 도시하는 각각 사시도 및 단면도이다. 또한, 도 4b에서는 도어 임팩트 빔(1)의 각 부위 부호의 도시를 생략한다.

또한, 도 3a 및 도 4a에 있어서의 도어 임팩트 빔(1A, 1)을 나타내는 실선은 그들의 본체(2)의 판 두께 중심 위치를 나타냄과 함께, 홈 저부(4)에 있어서의 2개의 R 곡선 종점(9a, 9b)(도 1 참조)의 사이의 거리인 웹면 폭 Wh는 도어 임팩트 빔(1A, 1) 모두 12mm로 하고, 햇 높이 H는 도어 임팩트 빔(1A, 1) 모두 44.6mm로 하였다. 또한, 본체(2)의 판 두께는 모두 1.6mm로 하고, 본체(2)는 인장 강도가 1500MPa급인 고장력 강판에 의해 구성하였다.

도 5는, 도어 임팩트 빔(1, 1A)에 대해 행한 시험 장치(100)에 의한 3점 굽힘 시험의 해석 조건을 도시하는 설명도이다. 이 해석에서는, 도어 임팩트 빔(1, 1A) 각각을, 반경 15mm의 원기둥 형상의 지지점(101, 101)에 의해 지점간 거리 1000mm에서, 홈 저부(4)가 충돌면측에 위치함과 함께 플랜지(8a, 8b)가 반 충돌면측에 위치하도록 하여 고정 지지하고, 도어 임팩트 빔(1, 1A)의 길이 방향의 중앙 위치에, 반경 150mm의 임팩터(102)를 충돌 속도 1.8km/h로 충돌시키는 조건으로 하였다.

도 3b에 도시하는 바와 같이 종래예의 도어 임팩트 빔(1A)에서는, 충격 하중이 부하된 햇형의 개단면 형상을 갖는 본체(2)를 구비하는 도어 임팩트 빔(1A)에 굽힘에 의한 변형이 진행하면(ST: 0mm⇒ST: 45mm), 홈 저부(4)가 오목해지고, 능선부(5a, 5b)가 개단면의 외측으로 변위함과 함께, 종벽부(6a, 6b)를 사이에 두고 능선부(5a, 5b)와 반대측의 곡선부(7a, 7b)가 반대로 내측으로 변위하는 변형이 조기에 진행한다. 그리고, 개단면 형상의 단면의 붕괴에 의해 그 이후(ST: 45mm⇒ST: 120mm)에, 충돌 하중의 저하가 발생함과 함께, 변형이 국소화함으로써 파단의 위험성이 높아짐을 알 수 있다.

이에 비해 본 발명의 도어 임팩트 빔(1)에서는 도 4b에 도시한 바와 같이, 충격 하중이 부하된 햇형의 개단면 형상을 갖는 본체(2)를 구비하는 도어 임팩트 빔(1)에 굽힘에 의한 변형이 진행함에 수반하여(ST: 0mm⇒ST: 45mm), 비드(13)가 찌부러지도록, 즉 비드(13)의 높이가 낮아짐과 함께 폭이 넓어지도록 변형된다. 또한, 홈 저부(4)의 둘레 길이(비드(13)가 형성된 홈 저부(4)에 있어서는 홈 저부(4) 자체와 비드(13)의 양쪽을 통하는, 말하자면, 도정에 상당하는 단면 둘레 길이임)는 실질적으로 변화하지 않는다. 즉 충격 하중의 일부를 비드(13)로 받고, 특히 능선부(5a, 5b) 둘레에 응력 집중되는 것을 방지하여, 이와 같이 응력 분산함으로써 홈 저부(4)의 오목부량, 능선부(5a, 5b)의 개단면의 외측으로의 변위량, 및 종벽부(6a, 6b)의 개단면 외측으로의 쓰러짐량이, 도 3a 및 도 3b에 도시하는 종래예의 도어 임팩트 빔(1A)의 경우보다도 대폭으로 억제된다. 이것 때문에 본 발명의 도어 임팩트 빔(1)에 있어서의 단면의 붕괴를 ST: 78mm까지 늦출 수 있고, 이에 의해 충돌 시에 있어서의 단면 형상의 붕괴에 기인한 내하중 저하 및 파단을 억제하여, 효율적으로 충돌 에너지를 흡수할 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 있어서 홈 저부(4)의 일부에, 도어 임팩트 빔(1)에 작용하는 충격 하중 F에 대향하도록, 굽힘 변형 발생부(3)의 단면 형상의 외측에 곡면을 갖는 형상으로 돌출되고, 본체(2)의 길이 방향으로 향하여 형성되는 비드(13)를 가짐으로써, 측면 충돌 시에 있어서의 충돌 에너지를 효율적으로 흡수할 수 있다.

여기서, 본 발명의 도어 임팩트 빔(1)에 의한 이러한 효과에 대해서, 종래예 등과의 관계로 설명한다. 도 6은, 해석한 각종 도어 임팩트 빔의 단면 형상을 도시하는 설명도이며, 도 6의 (a)는 본 발명의 도어 임팩트 빔(1)을 도시하고, 도 6의 (b)는 종래예의 도어 임팩트 빔(1A)을 도시하고, 도 6의 (c)는 특허문헌 2에 의해 개시된 도어 임팩트 빔(1B)을 도시하다. 도 6의 (a)∼도 6의 (c)에 각각 나타나는 실선은, 도어 임팩트 빔(1, 1A, 1B)의 본체(2)를 구성하는 강판의 판 두께의 중심 위치를 나타낸다.

또한, 도어 임팩트 빔(1, 1A, 1B)을 형성하는 강판의 판 두께는 모두 1.6mm이며, 강판은 모두 1500MPa급의 고장력 강판으로 하였다. 본체(2)의 폭은 47.2mm로 하고, 높이는 44.6mm로 하였다.

본 실시 형태의 도어 임팩트 빔(1)은, 엠보싱 성형된 비드(13)를 갖고, 그 높이는 44.6mm로 하였다. 또한, 능선부(5a, 5b)의 곡률 반경은 판 두께 중심에서5.8mm로 하고, 플랜지 폭은 6mm로 하였다.

이들 도어 임팩트 빔(1, 1A, 1B)에 대하여 전술한 바와 같이 도 5에 의해 도시하는 해석 조건으로 수치 해석을 행하였다.

도 7 및 도 8은 모두, 해석의 결과를 나타내는 그래프이며, 도 7은 변형 시의 변위량과 하중의 관계를 나타낸다. 또한 도 8은, 도어 임팩트 빔(1, 1A, 1B) 각각의, 비드(13)를 형성하지 않는 종래예의 도어 임팩트 빔(1A)을 1로 했을 때의 에너지비(후술하는 바와 같이 도어 임팩트 빔(1A)을 1로 했을 때의 단위 질량당의 충돌 흡수 에너지비이다)를 나타낸다.

이들 해석 결과로부터 명백해진 바와 같이 본 발명에 따르면, 도어 임팩트 빔(1)은 홈 저부(4)에 비드(13)를 가짐으로써 도어 임팩트 빔(1A, 1B)에 대하여 도 7의 그래프에 도시된 바와 같이 변형의 후기까지 높은 하중의 값을 유지할 수 있고, 도 8의 그래프에 도시된 바와 같이 충격 에너지의 흡수 성능을 향상할 수 있다.

이어서, 본 발명에 의한 도어 임팩트 빔(1)에 있어서 그 작용 효과 등에 대하여 더욱 구체적으로 해석한다.

홈 저부(4)의 단면 둘레 길이 L은 웹면 폭 Wh나 비드 높이 dh에 의해 변화하는데, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서, 이러한 종류의 도어 임팩트 빔으로서 실용상, 사용되는 단면 둘레 길이 L이 10mm≤L≤40mm인 도어 임팩트 빔(1)을 사용한다. 또한, 도어 임팩트 빔(1)의 햇 높이 H로서, 이러한 종류의 도어 임팩트 빔으로서 표준적 사이즈라 여겨지는 50mm 이하의 것을 본 발명의 적용 대상으로 한다.

여기서, 표 1∼표 7은, 홈 저부(4)에 있어서의 웹부의 단면 둘레 길이 L을 실질적으로 10∼40mm의 범위에서 변경했을 때에 있어서, 웹면 폭 Wh가 10, 12, 14, 18, 22, 26, 30mm인 경우에, 각 웹면 폭 Wh마다 비드 높이 dh를 1, 3, 5, 7로 4 수준으로 변경하고, 비드 높이 dh나 비드를 형성하지 않는 형상, 즉 dh=0인 종래예의 도어 임팩트 빔(1A)을 1로 했을 때의 충돌 흡수 에너지비 및 단위 질량당의 충돌 흡수 에너지비(이하, 간단히 에너지비(단위 질량)라고 한다)의 관계에 관한 해석 결과를 나타낸다. 동일한 웹면 폭 Wh의 경우에도 비드 높이 dh가 상이하면 웹부의 단면 둘레 길이 L은 상이하다. 따라서, 동일한 웹면 폭 Wh에 대하여 비드 높이 dh를 변화시키고, 즉 대표적인 웹면 폭 Wh마다 비드 높이 dh를 4 수준으로 변화시켜서 해석을 행하였다.

도 9의 (a)∼도 9의 (g)는 표 1∼표 7의 해석 결과에 기초하여, 웹면 폭 Wh=10, 12, 14, 18, 22, 26, 30mm 각각의 경우에 있어서의 비드 높이 dh와 에너지비(단위 질량)의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 10의 (a)∼도 10의 (g)는 표 1∼표 7의 해석 결과에 기초하여, 웹면 폭 Wh=10, 12, 14, 18, 22, 26, 30mm 각각의 경우에 있어서의 비드 높이 dh 및 단면 둘레 길이 L의 비(dh/L)와 비드를 형성하지 않는 종래예의 도어 임팩트 빔(1A)을 1로 했을 때의 에너지비(단위 질량)의 관계를 나타내는 그래프이다.

표 8은, 상기와 같이 웹부의 단면 둘레 길이 L을 변경했을 때에 있어서, 단면 둘레 길이 L=10mm의 비드를 형성하지 않는 종래예의 도어 임팩트 빔(1A)을 1로 했을 때의 에너지비(단위 질량) 등에 관한 해석 결과를 나타내고 있다.

도 11은 표 8의 해석 데이터 중, 단면 둘레 길이를 L=10∼40mm의 범위에서 변경했을 때에 있어서 단면 둘레 길이 L과 에너지비(단위 질량)의 관계에 대해서 본 발명(비드 있음) 및 종래예(비드 없음)를 병기하여 나타내는 그래프이다.

도 11에 도시되는 바와 같이 비드 없음의 종래예에서는 단면 둘레 길이(이 경우, 웹면 폭 Wh에 해당한다)가 기준으로 한 L=10mm보다도 길어질수록, 에너지비(단위 질량)가 감소한다. 이것은 단면 둘레 길이가 길수록, 임팩트 빔의 단면 붕괴에 영향을 미치는 것을 의미한다. 한편, 본 발명에서는 단면 둘레 길이의 영향으로 단면 둘레 길이가 길어질수록 에너지비(단위 질량)가 감소하지만, 종래예와 동등 또는 그 이상의 에너지비(단위 질량)로 되어 있어, 즉 단면 둘레 길이의 영향을 받기 어렵게 하고 있다.

도 11에 있어서 또한 비드 높이 dh=3, 5, 7(도 11, 흰색 동그라미 표기의 것)의 경우, 적어도 단면 둘레 길이 L=35까지의 범위에서, 본 발명의 도어 임팩트 빔(1)의 에너지비(단위 질량)는 종래예의 도어 임팩트 빔(1A)의 해석값으로부터 얻어진 특성 곡선(기준 라인) S보다도 상방에 있고, 즉 종래예의 것에 대하여 본 발명의 효과가 얻어지고 있다. 따라서, 이 경우의 본 발명에 있어서의 단면 둘레 길이로서의 유효한 적용 범위는, 10mm≤L≤35mm이며, 이 범위에서 본 발명의 도어 임팩트 빔(1)은, 종래예의 도어 임팩트 빔(1A)보다도 높은 에너지 흡수 성능이 얻어진다. 단, 단면 둘레 길이 L=37mm로 한 dh=7mm의 것과, 모든 dh=1mm의 것은 본 발명의 효과를 발휘하지 않는 것으로서, 도 11에 있어서 검정색 동그라미로 표기된다. 또한, 비드 높이 dh=7의 경우, 에너지비(단위 질량)가 1보다도 작아지는 경우가 있지만(예를 들어 L=33mm), 이것은 상술한 단면 둘레 길이의 길이에 따른 영향 등에 의한 것이라고 생각되고, 본 발명의 효과는 실질적으로 유지되어 있다.

도 12는, 웹면 폭 Wh가 10, 12, 14, 18, 22mm인 경우에 비드 높이 dh를 1, 3, 5, 7mm의 4 수준으로 변경하여 상술한 해석을 행하고, 비드 높이 dh와 비드를 형성하지 않는 종래예의 도어 임팩트 빔(1A)을 1로 했을 때의 에너지비(단위 질량)의 관계를 나타내는 그래프이다.

표 3∼표 7도 참조하여 비드 높이 dh=1mm의 경우, 웹면 폭 Wh=14mm 이상이 되면 에너지비(단위 질량)가 1.0 미만이 되고(시료 No.112, 117, 122, 132), 한편, 표 5∼표 7도 참조하여 비드 높이 dh=7mm의 경우, 웹면 폭 Wh=22mm 이상이 되면 에너지비(단위 질량)가 1.0 미만이 된다(시료 No.125, 130, 135). 또한, 비드 높이 dh=3mm 및 dh=5mm의 경우에는, 에너지비(단위 질량)는 1.0 이상으로 확보된다. 비드 높이 dh에 대해서는 적어도 1mm<dh, 특히3mm≤dh≤5mm의 범위가 바람직하다.

이와 같이 비드 높이는 에너지비(단위 질량)에 영향을 미치는데, 비드 높이 dh=1mm와 같이 작으면, 충격 하중에 대한 응력 분산에 효과적으로 작용하지 않기 때문이라고 생각된다.

단, 비드 높이 dh=7mm인 경우, 다음과 같이 취급된다. 본 해석에서는 도어 임팩트 빔(1)의 햇 높이 H를 일정하게 하여 행해지기 때문에, 비드 높이 dh의 변경에 따라서 종벽부(6a, 6b)의 길이(높이)도 변화한다. 특히 비드 높이 dh=7mm와 같이 크면, 종벽부(6a, 6b)의 길이가 그것에 대응하여 단축되고, 그 영향으로 굽힘 변형 발생부(3) 전체로서의 강성이 저하되는 것이 생각된다. 이와 같이 종벽부(6a, 6b)의 길이의 단축 변화에 의한 영향에 의해 에너지비(단위 질량)가 감소하는 것이며, 비드 높이 자체의 영향은 실질적으로 없고, 따라서 본 발명에 있어서의 비드 높이 dh로서, 1mm<dh≤7mm의 범위가 바람직하다. 또한, 이 점에 대해서, 후술하는 바와 같이 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서 굽힘 변형 발생부(3) 자체의 강성 강화에 의해, 비드 높이가 큰 경우(특히 dh=7mm)에서도 에너지 흡수 성능을 향상시킬 수 있는 것부터도 알 수 있는 바와 같이, 비드 높이가 높은 것이 에너지비(단위 질량)의 감소의 직접적인 요인으로는 되지 않는다고 생각된다.

또한 도 13은, 웹면 폭 Wh가 10, 12, 14, 18, 22mm인 경우에 비드 높이 dh 및 단면 둘레 길이 L의 비(dh/L)와, 비드를 형성하지 않는 종래예의 도어 임팩트 빔(1A)을 1로 했을 때의 에너지비(단위 질량)와의 관계를 나타내는 그래프이다.

표 1∼표 7도 참조하여, dh/L<0.1이 되면 에너지비(단위 질량)가 1.0 미만이 되고, 0.1≤dh/L에서 에너지비(단위 질량)가 1.0 이상으로 바뀐다. 단, 0.1≤dh/L의 경우에도 비드 높이 dh=7mm의 경우에는 에너지비(단위 질량)가 1.0 미만이 된다(표 5, 표 6, 표 7의 시료 No.125, 130, 135). 따라서, 비드 높이 dh 및 단면 둘레 길이 L의 비에 대해서는, 0.1≤dh/L의 범위가 바람직하다.

이와 같이 비드 높이 dh 및 단면 둘레 길이 L의 비 dh/L은 에너지비(단위 질량)에 영향을 미치는데, 전술한 바와 같이 단면 둘레 길이 L이 길수록, 임팩트 빔의 단면 붕괴에 영향을 미치고, 비드 높이 dh가 작을수록, 응력 분산에 영향을 미치기 때문이라고 생각된다.

도 9∼도 13에 결과를 나타내는 해석에서는, 상술한 바와 같이 도어 임팩트 빔(1)은 도어의 아우터 패널과 이너 패널 사이의 좁은 공간 내에 각종 도어 구성 부품의 간섭을 피하면서 배치될 필요가 있다. 이것 때문에 도어 임팩트 빔(1)이 소단면인 것, 즉 충분한 높이를 확보할 수 없고 본체(2)의 높이가 소정의 값으로 제한되는 경우가 많은 점에서, 비드(13)의 유무에 무관하게 본체(2)의 높이를 44.6mm로 일정하게 하였다.

표 1∼표 8 및 도 9∼도 13의 그래프로부터, 10mm≤L≤40mm인 도어 임팩트 빔(1)에 있어서, 단면 둘레 길이의 유효한 적용 범위는 10mm≤L≤35mm이며, 또한 이 중 13mm≤L≤33mm의 범위가 특히 바람직하다(도 11 참조). 비드(13)의 홈 저부(4)의 평면으로부터의 비드(13)의 높이 dh와 비드 높이 dh 및 단면 둘레 길이 L의 비 dh/L에 관해서, 적어도 1mm<dh, 또한 dh≤7mm, 특히 3mm≤dh≤5mm의 범위가 바람직하다. 또한, 0.1≤dh/L의 범위가 바람직하고, 이 범위에서 우수한 에너지 흡수 성능이 얻어진다.

이 이유는, 도 11의 그래프에 도시하는 바와 같이 홈 저부(4)의 단면 둘레 길이 L이 커지면, 홈 저부(4)의 면 강성이 낮아져, 굽힘 성능은 작아진다. 또한, 단면 둘레 길이 L이 작아지면 비드(13)의 높이 dh는 작아지기 때문에, 도 11의 그래프에 도시하는 바와 같이 변형이 분산되지 않아 파단 방지에 도움이 되지 않기 때문이다.

이것 때문에 본 발명에 따르면, 파단이 염려되는 신장이 작은 재료(예를 들어, 인장 강도가 780MPa 이상, 980MPa 이상 또는 1180MPa 이상)의 고장력 강판을 포함하는 본체(2)를 갖는 도어 임팩트 빔(1)이어도, 도어 임팩트 빔의 가일층 소형화나 경량화를 도모하면서, 충격 하중 부하 시의 파단의 억제와 고효율의 에너지 흡수 성능을 높은 차원에서 양립하는 것이 가능해진다.

이어서, 본 발명에 의한 도어 임팩트 빔의 제2 실시 형태를 설명한다. 도 14는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 도어 임팩트 빔(1)의 횡단면 형상을 도시하는 단면도이다. 또한, 전술한 제1 실시 형태의 경우와 동일하거나 또는 대응하는 부재 등에는 동일 부호를 사용하여 설명한다. 제2 실시 형태에 있어서 특히 도어 임팩트 빔(1)은 본체(2)의 굽힘 변형 발생부(3)에 있어서, 홈 저부(4)와는 반대측에 뒷판(14)이 접합되고, 이와 같이 뒷판(14)이 추가되는 점을 제외하고, 제2 실시 형태의 기본 구성은 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지이다.

본체(2) 자체의 기본 구성은 제1 실시 형태의 경우와 동일해서, 즉 도 14의 지면과 직교하는 방향으로 연장되는 긴 외형을 갖는다. 또한, 본체(2)를 구성하는 강판의 판 두께는, 1.4∼2.3mm 정도이고, 이 강판의 강도는, 본체(2)의 소형화나 경량화를 도모하기 위해서 780MPa 이상인 것이 바람직하고, 980MPa 이상인 것이 더욱 바람직하고, 1180MPa 이상인 것이 가장 바람직하다. 본체(2)는 길이 방향으로 2개의 도어 설치부(도시 생략)와 굽힘 변형 발생부(3)를 갖는다.

2개의 도어 설치부는, 본체(2)의 길이 방향(도 14의 지면과 직교하는 방향)의 양단부측에 각각 형성된다. 2개의 도어 설치부는, 도어 이너 패널에 있어서의 소정의 설치 위치에 적절한 수단(예를 들어 볼트 및 너트를 사용하는 체결 등)에 의해 고정하기 위한 부분이며, 도어 이너 패널에 있어서의 자동차 전후 방향의 전단부측 및 후단부측의 소정의 위치에 고정된다.

굽힘 변형 발생부(3)는 이들 2개의 도어 설치부의 사이에 배치된다. 즉 도 14는, 굽힘 변형 발생부(3)에 있어서의 본체(2)의 횡단면 형상을 나타낸다. 또한, 2개의 도어 설치부의 횡단면 형상은, 도어 이너 패널에 있어서의 소정의 설치 위치에 확실하게 설치할 수 있는 형상이면 되고, 특정한 형상에 제한되지는 않는다.

홈 저부(4)는 비드(13)를 제외하고, R 곡선 종점(9a, 9b) 사이에 평면 형상으로 형성된다.

뒷판(14)은 홈 저부(4)와는 반대측에 2개의 플랜지(8a, 8b)의 이면에서, 그것들에 걸치도록 동일폭으로 대어지고, 예를 들어 스폿 용접(15) 등의 접합 수단에 의해 굽힘 변형 발생부(3)에 접합 고정된다. 제2 실시 형태에 있어서 특히 상기와 같이 굽힘 변형 발생부(3)에 뒷판(14)이 일체화함으로써 굽힘 변형 발생부(3)는 폐단면 형상을 갖는다.

제1 실시 형태의 경우와 실질적으로 마찬가지로 도어 임팩트 빔(1)은 홈 저부(4)의 일부에, 본체(2)의 길이 방향으로 향하여 형성되는 비드(13)를 구비한다. 비드(13)는 홈 저부(4)의 양단인 R 곡선 종점(9a, 9b) 사이의 중앙 위치에 형성되는 것이 바람직한데, 중앙 위치에 한정되는 것은 아니라, R 곡선 종점(9a, 9b) 사이의 적시 위치에 형성되어 있으면 된다. 또한, 비드(13)는 굽힘 변형 발생부(3)의 길이 방향의 대략 전체 길이에 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 비드(13)는 굽힘 변형 발생부(3)의 길이 방향의 전체 길이 영역에 형성되는 경우에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 굽힘 변형 발생부(3)의 길이 방향의 중앙부 부근에서, 그 전체 길이의 5％ 이상에 걸치는 영역에 형성된다. 즉 비드(13)가 굽힘 변형 발생부(3)의 전체 길이의 적어도 5％ 정도의 길이를 가짐으로써, 필요하고 또한 충분한 충돌 에너지 흡수 성능을 실현할 수 있다. 또한 도어 이너 패널에 있어서의 소정의 설치 위치에의 설치를 저해하지 않으면, 비드(13)는 도어 설치부에도 형성되어 있어도 된다.

여기서, 본 발명의 제2 실시 형태에 대한 비교예로서 도어 임팩트 빔(1C)으로 한다. 도어 임팩트 빔(1C)은 도 16과 같이 본체(2)의 굽힘 변형 발생부(3)에 있어서, 홈 저부(4)와는 반대측에 뒷판(14)이 접합된다. 단, 이 비교예에 있어서는 홈 저부(4)에는 비드(13)가 형성되어 있지 않다. 비교예의 도어 임팩트 빔(1C)의 기본 구성은, 비드(13)가 형성되어 있지 않은 점을 제외하고, 제2 실시 형태에 따른 도어 임팩트 빔(1)과 마찬가지이다.

도 15는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 도어 임팩트 빔(1)에 있어서의 3점 굽힘의 해석 결과를 도시하는 설명도이며, 도 15의 (a)∼도 15의 (g)는 그 3점 굽힘 시험의 굽힘 변형의 스트로크 ST가 0mm, 24mm, 45mm, 60mm, 78mm, 99mm, 120mm에 있어서의 단면의 붕괴 상황을 도시하는 각각 사시도 및 단면도이다.

도 16은, 본 발명의 제2 실시 형태에 대한 비교예에 관한 도어 임팩트 빔(1C)에 있어서의 3점 굽힘의 해석 결과를 도시하는 설명도이며, 도 16의 (a)∼도 16의 (g)는 그 3점 굽힘 시험의 굽힘 변형의 스트로크 ST가 0mm, 24mm, 45mm, 60mm, 78mm, 99mm, 120mm에 있어서의 단면의 붕괴 상황을 도시하는 각각 사시도 및 단면도이다.

본 발명의 도어 임팩트 빔(1)에서는 도 15에 도시한 바와 같이, 충격 하중이 부하된 폐단면 형상의 본체(2)를 구비하는 도어 임팩트 빔(1)에 굽힘에 의한 변형이 진행함에 수반하여(ST: 0mm⇒ST: 45mm), 비드(13)가 찌부러지도록 즉 비드(13)의 높이가 낮아짐과 함께 폭이 넓어지도록 변형되기 때문에, 홈 저부(4)의 둘레 길이가 증가한다. 이에 의해 홈 저부(4)의 오목부량, 능선부(5a, 5b)의 폐단면의 외측으로의 변위량, 및 종벽부(6a, 6b)의 폐단면 외측으로의 쓰러짐량이, 비교예로서 도 16에 도시하는 도어 임팩트 빔(1C)의 경우보다도 억제된다. 이것 때문에 도어 임팩트 빔(1)에 있어서의 단면의 붕괴를 ST: 78mm 또는 그 이상까지 늦출 수 있고, 이에 의해 충돌 시에 있어서의 단면 형상의 붕괴에 기인한 내하중 저하 및 파단을 억제하여, 효율적으로 충돌 에너지를 흡수할 수 있다.

한편, 도 16에 도시하는 바와 같이 비교예의 도어 임팩트 빔(1C)에서는, 충격 하중이 부하되어서 굽힘에 의한 변형이 진행하면(ST: 0mm⇒ST: 45mm), 홈 저부(4)가 오목해지고, 능선부(5a, 5b)가 개단면의 외측으로 변위함과 함께, 종벽부(6a, 6b)를 끼워서 능선부(5a, 5b)와 반대측의 곡선부(7a, 7b)가 반대로 내측으로 변위하는 변형이 조기에 진행한다. 그리고, 단면 형상의 단면의 붕괴에 의해 그 이후(ST: 45mm⇒ST: 120mm)에, 충돌 하중의 저하가 발생함과 함께, 변형이 국소화함으로써 파단의 위험성이 높아짐을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서 또한, 2개의 플랜지(8a, 8b)에 뒷판(14)이 접합되어, 이들 플랜지(8a, 8b)가 뒷판(14)에 의해 구속됨으로써, 굽힘 변형 발생부(3)의 강성을 강화할 수 있다. 이에 의해, 도어 임팩트 빔(1)에 대하여 충격 하중 F가 작용했을 때, 플랜지(8a, 8b) 상호 간이 벌어지는 변형이 억제되어, 굽힘 변형 발생부(3)의 단면 형상의 붕괴를 억제하여, 에너지 흡수 성능을 향상할 수 있다.

본 발명의 제2 실시 형태에 있어서, 홈 저부(4)의 단면 둘레 길이 L은 웹면 폭 Wh나 비드 높이 dh에 따라 변화하는데, 이러한 종류의 도어 임팩트 빔으로서 실용상, 사용되는 단면 둘레 길이 L이 10mm≤L≤60mm인 도어 임팩트 빔(1)을 사용한다. 또한, 도어 임팩트 빔(1)의 햇 높이 H로서, 이러한 종류의 도어 임팩트 빔으로서 표준적 사이즈로 되는 50mm 이하의 것을 본 발명의 적용 대상으로 한다.

여기서, 표 9∼표 17은, 홈 저부(4)에 있어서의 웹부의 단면 둘레 길이 L을 실질적으로 10∼60mm의 범위에서 변경했을 때에 있어서, 웹면 폭 Wh가 10, 12, 14, 18, 22, 26, 30, 40, 50mm인 경우에, 각 웹면 폭 Wh마다 비드 높이 dh를 1, 3, 5, 7의 4 수준으로 변경하고, 비드 높이 dh나 비드를 형성하지 않는 형상, 즉 dh=0인 비교예의 도어 임팩트 빔(1C)을 1로 했을 때의 단위 질량당의 충돌 흡수 에너지비(이하, 간단히 에너지비(단위 질량)라고 한다)의 관계에 관한 해석 결과를 나타낸다. 동일한 웹면 폭 Wh의 경우에도 비드 높이 dh가 상이하면 웹부의 단면 둘레 길이 L은 상이하다. 따라서, 동일한 웹면 폭 Wh에 대하여 비드 높이 dh를 변화시키고, 즉 대표적인 웹면 폭 Wh마다 비드 높이 dh를 4 수준으로 변화시켜서 해석을 행하였다.

도 17의 (a)∼도 17의 (i)는 표 9∼표 17의 해석 결과에 기초하여, 웹면 폭 Wh=10, 12, 14, 18, 22, 26, 30, 40, 50mm 각각의 경우에 있어서의 비드 높이 dh와 에너지비(단위 질량)의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 18의 (a)∼도 18의 (i)는 표 9∼표 17의 해석 결과에 기초하여, 웹면 폭 Wh=10, 12, 14, 18, 22, 26, 30, 40, 50mm 각각의 경우에 있어서의 비드 높이 dh 및 단면 둘레 길이 L의 비(dh/L)와 비드를 형성하지 않는 비교예의 도어 임팩트 빔(1C)을 1로 했을 때의 에너지비(단위 질량)의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 19는, 웹면 폭 Wh가 10, 12, 14, 18, 22, 26, 30, 40, 50mm인 경우에 비드 높이 dh를 1, 3, 5, 7mm의 4 수준으로 변경하여 상술한 해석을 행하고, 비드 높이 dh와 비드를 형성하지 않는 비교예의 도어 임팩트 빔(1C)을 1로 했을 때의 에너지비(단위 질량)와의 관계를 나타내는 그래프이다.

표 9∼표 17도 참조하여 비드 높이 dh=1의 경우, 웹면 폭 Wh=10∼50mm의 범위에서 모두 에너지비(단위 질량)가 1.0 미만이 된다. 이것 때문에 비드 높이 dh에 대해서는 적어도 1mm<dh, 특히1mm<dh≤7의 범위가 바람직하다.

또한 도 20은, 웹면 폭 Wh가 10, 12, 14, 18, 22, 26, 30, 40, 50mm인 경우에 비드 높이 dh 및 단면 둘레 길이 L의 비(dh/L)와, 비드를 형성하지 않는 비교예의 도어 임팩트 빔(1C)을 1로 했을 때의 에너지비(단위 질량)와의 관계를 나타내는 그래프이다.

표 9∼표 17도 참조하여, dh/L<0.1이 되면 에너지비(단위 질량)가 1.0 이하가 되고, 0.1≤dh/L로 에너지비(단위 질량)가 1.0 이상으로 바뀐다. 따라서, 비드 높이 dh 및 단면 둘레 길이 L의 비에 대해서는, 0.1≤dh/L의 범위가 바람직하다.

표 9∼표 17 및 도 17∼도 20의 그래프로부터, 10mm≤L≤60mm인 도어 임팩트 빔(1)에 있어서, 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로 단면 둘레 길이가 길어지면 에너지비(단위 질량)가 작아지는 경향이 있고, 단면 둘레 길이 L이 50mm를 초과하면 표 17의 시료 No.243과 같이 dh=3mm에서도 에너지비(단위 질량)가 1인 것이 나온다. 그로 인해, 단면 둘레 길이의 유효한 범위는 10mm≤L≤50mm로 하였다. 또한, 비드(13)의 홈 저부(4)의 평면으로부터의 비드(13)의 높이 dh와 비드 높이 dh 및 단면 둘레 길이 L의 비 dh/L에 대해서, 적어도 1mm<dh, 특히1mm<dh≤7의 범위가 바람직하다. 또한, 0.1≤dh/L의 범위가 바람직하다. 그리고, 이 범위에서 우수한 에너지 흡수 성능이 얻어진다.

특히 본 발명의 제2 실시 형태 도어 임팩트 빔(1)에서는, 굽힘 변형 발생부(3)에 뒷판(14)이 일체화함으로써 폐단면 형상을 갖는다. 뒷판(14)을 설치함으로써 비드(13)와의 상승 작용에 의해 종벽부(6a, 6b)의 외측으로의 변형이 억제되어, 웹면에 가까운 측의 능선부(5a, 5b)에 있어서의 변형 집중이 완화됨으로써, 파단의 리스크를 저감시킬 수 있다. 뒷판(14)에 의한 굽힘 변형 발생부(3)의 강성 강화에 의해 예를 들어 비드 높이 dh=7의 경우에도, 표 9∼표 17에 도시된 바와 같이 에너지비(단위 질량)가 모두 1.0 이상 확보되어, 높은 에너지 흡수 성능을 갖는다. 또한, 홈 저부(4)의 단면 둘레 길이 L을 길게 해도 필요한 강성을 확보할 수 있고, 본 발명의 적용 범위를 유효하게 확대할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태는, 모두 본 발명을 실시함에 있어서 구체화의 예를 나타낸 것에 지나지 않고, 이들에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되어서 해석되어서는 안되는 것이다. 즉, 본 발명은 그 기술 사상, 또는 그 주요한 특징으로부터 일탈하지 않고, 여러가지 형으로 실시할 수 있다.

본 발명에 따르면, 소정의 단면 형상을 갖는 박강판제의 성형체를 포함함과 함께, 충돌 시에 있어서의 단면 형상의 붕괴에 기인한 하중 저하 및 파단을 억제하여 효율적으로 충돌 에너지를 흡수할 수 있는 도어 임팩트 빔을 제공할 수 있다.

1: 도어 임팩트 빔
2: 본체
3: 굽힘 변형 발생부
4: 홈 저부
5a, 5b: 능선부
6a, 6b: 종벽부
7a, 7b: 곡선부
8a, 8b: 플랜지
13: 비드
14: 뒷판

Claims

금속판의 성형체인 긴 본체를 포함하여 구성되고, 상기 본체는 그 긴 길이 방향의 양단부측에 각각 형성되는 도어 설치부와, 이들 도어 설치부 사이에 배치되는 굽힘 변형 발생부를 갖고, 상기 굽힘 변형 발생부는, 홈 저부와 당해 홈 저부에 연속하는 2개의 능선부와 당해 2개의 능선부에 각각 연속하는 2개의 종벽부와 당해 2개의 종벽부에 각각 연속하는 2개의 곡선부와 당해 2개의 곡선부에 각각 연속하는 2개의 플랜지를 갖는 도어 임팩트 빔이며,
상기 홈 저부의 일부에, 당해 도어 임팩트 빔에 작용하는 충격 하중에 대향하도록, 상기 굽힘 변형 발생부의 단면 형상의 외측에 곡면을 갖는 형상으로 돌출되고, 상기 본체의 길이 방향으로 향하여 형성되는 비드를 구비하는 것을 특징으로 하는 도어 임팩트 빔.
제1항에 있어서, 상기 굽힘 변형 발생부는, 햇 높이 50mm 이하인 햇형의 개단면 형상을 가짐과 함께, 상기 홈 저부의 단면 둘레 길이가 10mm≤L≤35mm이며,
상기 비드는 하기 수학식 1 및 수학식 2의 관계를 충족하는 도어 임팩트 빔.
<수학식 1>

<수학식 2>

여기에, 상기 수학식 1 및 수학식 2에 있어서의 부호 L은 홈 저부의 단면 둘레 길이이며, 부호 dh는 상기 비드의 상기 홈 저부의 평면으로부터의 높이이다.
제1항에 있어서, 상기 2개의 플랜지에 뒷판이 접합된 것을 특징으로 하는 도어 임팩트 빔.
제1항에 있어서, 상기 굽힘 변형 발생부는, 햇 높이 50mm 이하인 햇형의 단면에 있어서의 상기 2개의 플랜지에 뒷판이 접합되어서 폐단면 형상을 가짐과 함께, 상기 홈 저부의 단면 둘레 길이가 10mm≤L≤50mm이며,
상기 비드는 하기 수학식 3 및 수학식 4의 관계를 충족하는 도어 임팩트 빔.
<수학식 3>

<수학식 4>

여기에, 상기 수학식 3 및 수학식 4에 있어서의 부호 L은 홈 저부의 단면 둘레 길이이며, 부호 dh는 상기 비드의 상기 홈 저부의 평면으로부터의 높이이다.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비드는 상기 굽힘 변형 발생부의 길이 방향의 중앙부 부근에서, 적어도 그 전체 길이의 5％ 이상에 걸치는 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 도어 임팩트 빔.