KR20180125707A - 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법에 관한 발명으로, 자동차의 사이드 도어 내부에 설치되어 외부충격을 보강하는 도어 임팩트 빔의 제조방법에 있어서, 모재를 롤 포밍기에 투입하고 제1절곡부성형단계 내지 제4절곡부성형단계(S21~S24)를 순차적으로 진행하여 빔을 성형하는 롤포밍성형공정(S20)과, 빔을 사이드 도어의 인너패널의 곡률에 상응하도록 길이 방향으로 벤딩하는 빔벤딩공정(S30) 포함하고; 롤포밍성형공정(S20)에서는, 제1절곡부(101) 및 제2절곡부(102)에 의해 빔의 중심부에서 모재의 양측 단이 요입되어 중첩하는 용접부(110)와, 용접부(110)의 양측에서 제2절곡부 내지 제4절곡부(102~104)에 의해 내부공동을 형성하는 충격흡수부(120)를 성형하는 것을 포함하여 구성함에 따라 도어 임팩트 빔의 성능 및 생산성, 설치 작업성 등을 향상하는 것이 특징이다.

Description

롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF DOOR IMPACT BEAM BY ROLL FORMING}
본 발명은 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 사이드 도어 내부에 설치하는 도어 임팩트 빔의 성능 및 생산성, 설치 작업성 등을 향상하도록 롤 포밍 및 벤딩 공법에 의해 종래와 차별된 구조의 빔을 제조하도록 하는 방법을 구성하는 것을 특징으로 한다.
일반적으로, 자동차의 사이드 도어 내부에는 자동차의 측면 충돌 시 탑승자의 안전을 확보하도록 도어의 인사이드 패널(인너패널)과 아웃사이드 패널(아웃터패널)의 사이에서 가로로 빔 형태의 보강재인 도어 임팩트 빔이 설치된다.
도어 임팩트 빔은 무엇보다 측면 충돌 시 탑승자에게 가해지는 충격을 최소화하는 것이 주된 성능이므로 빔 자체에 충격 흡수치를 최대화하여 인너패널의 변형을 최소화할 수 있는 구조적 설계가 필요하다.
통상적인 도어 임팩트 빔은 원형 단면의 중공빔의 형태가 가장 일반적이다. 이는 다양한 연구를 통해 원형빔이 충격 시 다양한 각도에서 가해지는 충격에너지를 가장 효과적으로 흡수하는 성능을 발휘하는 것으로 알려져 있기 때문이다.
종래 공지된 도어 임팩트 빔에 관한 일례로서, 한국공개특허 제 10 - 2013 - 0032630 호의 기술을 살펴보면, 도어 패널에 차체 길이방향으로 구비하는 고정빔과, 고정빔의 양측 단부를 도어 내측에 각각 고정하는 빔 브라켓을 포함하고, 상기 빔 브라켓은 도어 내측에 고정하는 고정부와, 고정부 일측에 고정빔의 단부가 안착되도록 안착홈을 형성하고 안착홈의 타측에 고정빔의 단부가 통과하게 관통홀을 형성한 빔 홀더부로 이루어지고, 상기 관통홀과 고정빔의 밀착 부분은 선택적으로 용접하여 접합하고, 상기 고정빔의 단부는 원형봉을 빔 홀더부에 안착하여 삽입하도록 구성한다.
또 다른 예로서, 한국공개특허 제 10 - 2011 - 0114208 호에는 도어 임팩트 빔의 제조방법에 관한 기술이 공지된바, 몸체부의 직경에 대응하는 직경을 가지는 강관을 제조하는 강관 마련 단계와, 상기 강관을 도어 임팩트 빔의 길이로 절단하는 절단 단계와, 절단된 강관을 유도가열방식으로 가열하는 가열 단계와, 가열된 강관을 금형의 표면으로 연결된 냉각채널을 구비하는 금형에서 성형과 동시에 냉각시키는 열간 성형 및 급냉 단계로 이루어져 원형의 단면을 가지는 파이프 형상의 몸체부와 몸체부의 양측에서 장착브래킷에 용접되는 장착부를 구비하는 빔을 제조하도록 구성한다.
한편, 상기한 바와 같이 종래 기술과 같은 원형 빔은 양단에 소정의 브래킷을 용접하고 도어 내부의 인너패널에 브래킷을 용접하는 방식으로 설치하게 된다. 예컨대, 한국등록실용신안 제 20 - 0134322 호에 공지된 사이드 도어 임팩트 빔의 설치구조를 살펴보면, 브래킷을 임팩트 빔의 양측에 각각 끼워서 삽입하고, 임팩트 빔의 양단을 벌징가공 하여 플랜지부를 형성하여 브래킷에 일체로 용접하며, 브래킷을 인너판넬의 내측면에 용접하도록 구성한다.
한국공개특허 제 10 - 2013 - 0032630 호 (2013.04.02) 한국공개특허 제 10 - 2011 - 0114208 호 (2011.10.19) 한국등록실용신안 제 20 - 0134322 호 (1999.02.18) 한국등록특허 제 10 - 1098422 호 (2011.12.23)
상기와 같은 종래 기술이 적용되는 도어 임팩트 빔은 원형 단면을 가지는 중공빔의 형태로 제조하여 자동차 도어 내부에 설치하도록 구성된다.
이는 일반적으로 사이드 도어의 외부로부터 충격이 작용할 경우 내부에 설치된 원형 단면을 가지는 빔이 다양한 각도에서 가해지는 충격에너지의 흡수 성능을 높게 나타내는 구조적 특성을 가지는데 따른 것이다.
그러나, 종래 기술의 원형 단면을 형성하는 도어 임팩트 빔을 사이드 도어의 인너패널에 부착하기 위해서는 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이 인너패널에 용접으로 부착되는 한 쌍의 브래킷(20,20')에 빔(10)의 양단을 조관 또는 용접하여 부착하는 방식으로 설치해야 한다.
따라서, 도어 임팩트 빔의 직경에 상응하는 한 쌍의 브래킷(20,20')을 제조하고 이들을 사이드 도어 내부에 용접하여 장착하므로 사이드 도어의 중량 증대를 초래하는 문제점이 있다. 이는 결국 사고 등으로 인한 외부 충격 발생 시 탑승자에게 가해지는 충격에너지를 증대하여 심각한 상해를 초래하는 원인이 될 수 있을 뿐만 아니라, 차체의 중량 역시 증대시켜 연비를 저하시키는 등의 또 다른 문제를 야기할 수 있다.
아울러, 원형 빔(10)의 양단을 브래킷(20,20')과 단순 조관하는 방식으로 장착할 경우 사이드 도어에 충격 발생 시 조관부의 분리 가능성을 배제할 수 없으므로 이 역시 탑승자의 상해치를 증가하는 원인이 될 수 있으며, 빔(10)의 양단을 브래킷(20,20')에 용접하는 방식 역시 설치 작업성 및 생산성을 저하시키는 문제가 있다.
한편, 사이드 도어의 인너패널은 자동차의 설계에 따라서 일정 곡률로 만곡진 형상으로 이루어지므로 도어 임팩트 빔 역시 인너패널의 형상에 상응하도록 만곡지게 형성하여 설치하는 것이 효과적이다. 그러나 종래 기술의 원형 단면을 형성하는 도어 임팩트 빔은 빔 자체의 중량을 줄이기 위해서 중공빔의 형태로 제조되므로 빔 자체를 곡관의 형태로 제조하거나 후가공을 통해 벤딩을 실시하여야 하는 바, 원형 중공빔의 구조적 특성상 벤딩 시 빔의 변형이 쉽게 초래되고 강성이 저하되는 등의 단점이 있다.
이에 본 발명에서는 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서,
자동차의 사이드 도어 내부에 설치되어 외부충격을 보강하는 도어 임팩트 빔의 제조방법에 있어서,
모재를 롤 포밍기에 투입하고 제1절곡부성형단계 내지 제4절곡부성형단계(S21~S24)를 순차적으로 진행하여 빔을 성형하는 롤포밍성형공정(S20)과,
상기 빔을 사이드 도어의 인너패널의 곡률에 상응하도록 길이 방향으로 벤딩하는 빔벤딩공정(S30) 포함하고;
상기 롤포밍성형공정(S20)에서는, 제1절곡부(101) 및 제2절곡부(102)에 의해 빔의 중심부에서 모재의 양측 단이 요입되어 중첩하는 용접부(110)와, 용접부(110)의 양측에서 제2절곡부 내지 제4절곡부(102~104)에 의해 내부공동을 형성하는 충격흡수부(120)를 성형하도록 구성한다.
또한, 상기 롤포밍성형공정(S20)에서는, 제1절곡부 내지 제4절곡부(101~104)의 곡률반경은 모재의 단위 면적당 무게(㎏/㎠)에 따른 모재 두께의 최소 2.5 ~ 3 배 이상으로 설정하되, 상기 충격흡수부(120)는 용접부(110)의 폭(w1)에 비해 넓은 폭(w2)을 가지도록 성형하고;
상기 빔벤딩공정(S30)에서는, 빔의 벤딩 시 충격흡수부(120)의 외측면에 발생하는 함몰깊이(D)가 2 ~ 3mm 이하가 되는 범위에서 벤딩곡률을 제한하도록 구성한다.
또한, 상기 롤포밍성형공정(S20)에서는, 모재를 롤 포밍기에 투입하기 전에 모재의 일단에 인너패널마운팅부(130a)를 형성하는 프리피어싱공정(S10)을 선행하고, 상기 인너패널마운팅부(130a)는, 제1절곡부성형단계 내지 제4절곡부성형단계(S21~S24)를 거친 후 충격흡수부(120)의 외측면에 장방형의 한 쌍으로 형성되도록 이루어진다.
또한, 상기 빔벤딩공정(S30)에서는, 벤딩기에서 취출되는 빔의 일단에서 충격흡수부(120)의 외측면을 일정 각도로 절삭하는 커팅공정(S40)을 진행하여 충격흡수부(120)의 외측에서 내측으로 경사진 한 쌍의 인너패널마운팅부(130b)가 형성되도록 이루어지는 것을 포함하여 구성한다.
따라서, 종래 기술과는 차별된 구조의 도어 임팩트 빔을 제조하도록 하여 성능이 우수하고 생산성 및 설치 작업성을 현저히 향상하는 도어 임팩트 빔을 제공할 수 있는 목적 달성이 가능하다.
본 발명은 롤 포밍 및 벤딩 공법을 이용해 종래 기술과 차별되는 구조 및 성능의 도어 임팩트 빔을 제조하도록 이루어진다.
따라서, 본 발명은 롤 포밍 공법에 의해 대량 생산이 용이하므로 생산성 및 경제성 면에서 종래 기술과 차별되는 이점을 가지며, 특히 도어 임팩트 빔의 목적하는 단면 형상을 효과적으로 도출하여 외관 및 품질이 우수한 도어 임팩트 빔을 제조할 수 있는 이점이 있다.
특히, 본 발명은 사이드 도어의 인너패널에 빔을 설치하기 위한 브래킷의 수를 종래 빔의 양측 2개소에 장착하던 것을 빔의 일단 1개소에만 장착할 수 있도록 제조한다.
따라서, 도어 임팩트 빔의 설치 구조 및 부품 수를 간소화하여 제조 공정을 단축하고 각종 용접 작업량을 저감하는 등 제조 및 설치 작업성, 생산성을 향상하는 이점이 있다.
아울러, 본 발명에 의해 제조되는 도어 임팩트 빔은 사이드 도어의 중량 저감에 의한 탑승자의 상해치를 감소할 수 있고 차량 경량화에 이바지하여 안전성 및 연비 향상 등의 효과를 도출하는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 용접부의 양측에 충격흡수부를 구비하는 구조적 설계를 통해 충격에너지 흡수치를 최대화하면서 인너패널의 변형을 최소화할 수 있는 도어 임팩트 빔을 제조할 수 있는 등의 다양한 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법의 개략적인 과정을 도시한 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법에 따라서 제조된 도어 임팩트 빔의 사시도.
도 3 내지 도 4는 도 2의 도어 임팩트 빔의 정면도와 평면도와 측면도 및 저면도.
도 5는 도 4의 A-A선을 따라서 취한 단면도.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법에서 롤포밍성형공정 내지 빔벤딩공정을 개략적으로 도시한 개념도.
도 9는 본 발명에 따른 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법의 다른 실시 예에 따라서 제조된 도어 임팩트 빔의 사시도.
도 10은 본 발명에 따른 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법에 따라 제조된 도어 임팩트 빔(b)과 종래 빔(a)의 사용 상태를 비교 도시한 예시도.
이하, 본 발명의 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법의 개략적인 과정을 도시한 흐름도, 도 2는 본 발명에 따른 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법에 따라서 제조된 도어 임팩트 빔의 사시도, 도 3 내지 도 4는 도 2의 도어 임팩트 빔의 정면도와 평면도와 측면도 및 저면도, 도 5는 도 4의 A-A선을 따라서 취한 단면도, 도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법에서 롤포밍성형공정 내지 빔벤딩공정을 개략적으로 도시한 개념도, 도 9는 본 발명에 따른 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법의 다른 실시 예에 따라서 제조된 도어 임팩트 빔의 사시도, 도 10은 본 발명에 따른 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법에 따라 제조된 도어 임팩트 빔(b)과 종래 빔(a)의 사용 상태를 비교 도시한 예시도로서 함께 설명한다.
본 발명의 기술이 적용되는 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법은 사이드 도어 내부에 설치하는 도어 임팩트 빔(100)을 롤 포밍 및 벤딩 공법에 의해 제조하도록 이루어짐에 따라 도어 임팩튼 빔(100)의 설치 구조 및 부품 수의 간소화를 통해 제조 공정을 단축하고 각종 용접 작업량을 저감하는 등 제조 및 설치 작업성, 생산성을 향상하며, 경량화 및 성능이 우수한 도어 임팩트 빔(100)을 제조하도록 하는 기술에 관한 것임을 주지한다.
이를 위한 본 발명의 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법은 자동차의 사이드 도어 내부에 설치되어 외부충격을 보강하는 도어 임팩트 빔의 제조방법에 있어서 도 1에 도시한 바와 같이 롤포밍성형공정(S20) 및 빔벤딩공정(S30)을 포함하여 이루어지며, 구체적으로는 하기와 같다.
상기 롤포밍성형공정(S20)은 모재를 롤 포밍기에 투입하고 제1절곡부성형단계 내지 제4절곡부성형단계(S21~S24)를 순차적으로 진행하여 빔을 성형한다.
상기 모재는 일반적인 강재나 알루미늄재의 금속 평판으로 이루어진다. 상기 롤 포밍기는 도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이 제1절곡부성형단계 내지 제4절곡부성형단계(S21~S24)를 거치면서 투입된 모재를 목적하는 단면 형상으로 접어 소성 가공하도록 연속된 세트의 성형 롤러를 배열한다.
따라서, 상기 모재를 롤 포밍기에 배열된 성형 롤러를 통과하면서 순차적으로 제1절곡부 내지 제4절곡부(101~104)가 성형 가공되며 냉간 소성 및 가공 경화에 의해 강성이 더욱 강화된다.
상기 제1절곡부성형단계(S21)에서는 모재의 양단을 일 방향으로 절곡하여 제1절곡부(101)를 성형한다.
상기 제2절곡부성형단계(S22)에서는 제1절곡부(101)에서 일정 길이 이격된 지점에서 타 방향으로 절곡하여 제2절곡부(102)를 성형한다.
상기 제3절곡부성형단계(S23)에서는 제2절곡부(102)에서 일정 길이 이격된 지점에서 제2절곡부(102)의 절곡 방향과 동일 방향으로 절곡하여 제3절곡부(103)를 성형한다.
상기 제4절곡부성형단계(S24)에서는 제3절곡부(103)에서 일정 길이 이격된 지점에서 제3절곡부(103)의 절곡 방향과 동일 방향으로 절곡하여 제4절곡부(104)를 성형한다.
따라서, 상기 제1절곡부성형단계 내지 제4절곡부성형단계(S21~S24)를 포함하는 롤포밍성형공정(S20)을 통해 상기 제1절곡부(101) 및 제2절곡부(102)에 의해 빔의 중심부에서 모재의 양측 단이 요입되어 중첩하는 용접부(110)와, 용접부(110)의 양측에서 제2절곡부 내지 제4절곡부(102~104)에 의해 내부공동을 형성하는 충격흡수부(120)를 성형한다.
한편, 상기 롤포밍성형공정(S20)에서는 제1절곡부 내지 제4절곡부(101~104)의 곡률반경은 모재의 단위 면적당 무게(㎏/㎠)에 따른 모재 두께의 최소 2.5 ~ 3 배 이상으로 설정한다.
예컨대, 상기 롤포밍성형공정(S20)에 투입하는 모재가 120㎏/㎠ 급일 경우 제1절곡부 내지 제4절곡부(101~104)의 곡률반경은 모재 두께의 2.5배 이상으로 설정하여 절곡하며, 모재가 150㎏/㎠ 급일 경우 제1절곡부 내지 제4절곡부(101~104)의 곡률반경은 모재 두께의 3배 이상으로 설정하여 절곡한다.
상기와 같은 설계 조건은 다양한 각도에서 외력이 가해질 경우 원형에 가까운 형태로 제1절곡부 내지 제4절곡부(101~104)를 형성하는 것이 충격에너지의 흡수에 가장 효과적인 점에 기인하며, 다만 모재의 두께에 비해 제1절곡부 내지 제4절곡부(101~104)의 곡률반경이 과도하게 크거나 작을 경우 목적하는 도어 임팩트 빔의 단면 형상과는 다른 형태로 소성 변형이 초래되어 오히려 강성이 저하될 수 있는 점을 고려한 것이다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이 상기 충격흡수부(120)는 용접부(110)의 폭(w1)에 비해 넓은 폭(w2)을 가지도록 성형한다.
상기 용접부(110)는 제4절곡부성형단계(S24)를 거친 모재의 양측 단이 빔의 중심부에서 요입되어 중첩하는 지점으로써, 롤포밍형성공정 이후 빔의 제형상을 유지하도록 용접부(110)의 상, 하에서 스폿 용접을 실시하여 접합한다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상기 용접부(110)의 폭(w1)은 용접 조건을 고려하여 적정 폭인 16mm로 설정한다.
상기 충격흡수부(120)는 용접부(110)의 양측에서 제2절곡부 내지 제4절곡부(102~104)가 동일 방향으로 절곡 성형되면서 일정 체적의 내부공동을 형성하여 도어 임팩트 빔에 가해지는 충격에너지를 흡수한다.
상기 충격흡수부(120)의 일단에는 후술하게 될 인너패널마운팅부(130a,130b)를 형성하게 되는바, 인너패널마운팅부(130a,130b)는 인너패널과 스폿 용접에 의해 도어 임팩트 빔을 인너패널에 장착시키는 부위에 해당한다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상기 충격흡수부(120)의 폭(w2)은 인너패널 용접 조건을 고려하여 용접부(110)의 폭(w1)보다 긴 16mm 이상으로 설정한다.
한편, 상기와 같은 롤포밍성형공정(S20)에 의해 목적하는 단면 형상의 빔을 성형한 후, 상기 빔을 길이 방향으로 벤딩하는 빔벤딩공정(S30)을 실시한다.
상기 빔벤딩공정(S30)은 도 7에 도시한 바와 같이 롤포밍성형공정(S20)을 거친 빔을 충격흡수부(120)의 내측이 사이드 도어의 인너패널의 곡률에 상응하도록 벤딩한다.
한편, 상기 빔벤딩공정(S30)에서는 빔의 충격흡수부(120)의 외측이 아웃터패널을 향해 돌출하는 만곡진 형상으로 벤딩되므로 충격흡수부(120)의 외측면이 함몰되는 현상이 불가피하게 발생한다.
따라서, 상기 빔벤딩공정(S30)에서는 상기와 같은 함몰 현상으로 인해 빔의 강성이 약화되는 것을 방지하도록 도 7의 하단에 도시한 바와 같이 빔의 벤딩 시 충격흡수부(120)의 외측면에 발생하는 함몰깊이(D)가 2 ~ 3mm 이하가 되는 범위에서 벤딩곡률을 제한하도록 구성한다.
보다 바람직하게는, 인너패널의 곡률에 상응하면서 최소 함몰량으로 벤딩이 이루어지도록 상기 빔벤딩공정(S30)에서는 통상의 스트레치 벤딩 공법보다는 R벤딩 공법을 적용한다.
상기 스트레치 벤딩 공법은 빔의 양단을 당기면서 벤딩하는 방식인데 비해, R벤딩 공법은 가압 상태의 상, 하부 롤러 사이에 빔을 통과시켜 벤딩하는 방식으로서 정밀도 및 품질 면에서 스트레치 벤딩에 비해 우수한 이점이 있다. 각 공법에 관한 구체적인 내용은 주지 기술을 참고하면 될 것이다.
따라서, 상기와 같은 R벤딩 공법을 적용하는 본 발명의 빔벤딩공정(S30)을 거쳐 벤딩된 도어 임팩트 빔의 충격흡수부(120) 외측면의 함몰량은 실질적으로 매우 미비하므로 목적하는 빔의 단면 공차인 함몰깊이(D)가 2 ~ 3mm 이하를 만족하는 범위에서 벤딩할 수 있다.
한편, 본 발명에 따라 제조되는 도어 임팩트 빔(100)은 전술한 바와 같이 종래의 원형 중공빔과는 차별하여 인너패널에 설치 시 빔(100)의 일측만 브래킷에 장착 가능한 구조로 설계하므로, 브래킷에 장착되지 않는 부위에는 도 9에 도시한 바와 같은 인너패널마운팅부(130a,130b)를 형성하도록 구성한다.
본 발명에서는 상기 인너패널마운팅부(130a,130b)를 형성하는 공정으로써 프리피어싱공정(S10), 또는 커팅공정(S40)을 실시한다.
상기 프리피어싱공정(S10)은 롤포밍성형공정(S20)에서 제1절곡부성형단계(S21) 이전에 실시하는 공정으로써, 모재를 롤 포밍기에 투입하기 전에 모재의 일단에 인너패널마운팅부(130a)를 형성한다.
구체적으로, 상기 프리피어싱공정(S10)에서는 금속 평판 상태의 모재의 일단에 미리 한 쌍의 장방형 홀을 피어싱하여 인너패널마운팅부(130a)를 형성한다. 빔의 설계 시 미리 정해진 상기 충격흡수부(120)의 폭(w2)을 고려하여 소정의 피어싱 프레스 금형을 이용해 한 쌍의 장방형 홀을 동시에 전단하여 형성한다.
따라서 상기 인너패널마운팅부(130a)는 제1절곡부성형단계 내지 제4절곡부성형단계(S21~S24)를 거쳐 도어 임팩트 빔의 제형상을 형성한 후에는 충격흡수부(120)의 외측면 상에 장방형의 한 쌍으로 구비된다.
반면, 상기 커팅공정(S40)은 롤포밍성형공정(S20) 및 빔벤딩공정(S30)의 벤딩작업을 거친 후에 실시하는 공정으로써, 상기 빔벤딩공정(S30)에서 벤딩기에서 취출되는 빔의 일단을 절삭하여 인너패널마운팅부(130b)를 형성한다.
구체적으로, 상기 커팅공정(S40)에서는 벤딩된 빔의 충격흡수부(120)의 외측면을 일정 각도로 절삭하여 충격흡수부(120)의 외측에서 내측으로 경사진 한 쌍의 인너패널마운팅부(130b)를 형성한다. 빔의 설계 시 미리 정해진 상기 충격흡수부(120)의 높이를 고려하여 소정의 소우커팅기를 이용해 양측 충격흡수부(120)의 상단을 일정 각도로 절삭하여 형성한다.
본 발명에서는 상기와 같이 인너패널마운팅부(130a,130b)를 형성함에 있어 프리피어싱공정(S10) 또는 커팅공정(S40)을 실시하도록 구성하는바, 원가 및 품질 측면에서는 상기 프리피어싱공정(S10)이 유리할 수 있으나 작업 환경에 따라서 상기와 같은 커팅공정(S40)을 선택적으로 실시할 수 있도록 구성한다.
상기와 같이 프리피어싱공정(S10) 또는 커팅공정(S40)에 의해 형성되는 한 쌍의 인너패널마운팅부(130a,130b)에는 소정의 마운팅홀을 형성하여 인너패널에 스폿 용접하는 브라켓고정공정(S50)을 실시함으로써 별도의 브래킷 없이 도어 임팩트 빔(100)을 인너패널에 설치하도록 한다.
따라서, 전술한 바와 같은 본 발명의 도어 임팩트 빔 제조방법에 따라서 제조되는 도어 임팩트 빔(100)은 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이 제1절곡부(101) 및 제2절곡부(102)에 의해 빔(100)의 중심부에서 모재의 양측 단이 요입되어 중첩하는 용접부(110)와, 용접부(110)의 양측에서 제2절곡부 내지 제4절곡부(102~104)에 의해 내부공동을 형성하는 충격흡수부(120)를 구비하도록 제조된다.
도 10의 (a)에는 종래 기술이 적용된 도어 임팩트 빔(100)의 설치 상태를 도시한 것이고, (b)에는 본 발명의 도어 임팩트 빔 제조방법에 따라 제조된 도어 임팩트 빔(100)의 설치 상태를 비교 도시한 것이다.
도 10에 도시한 바와 같이 본 발명의 도어 임팩트 빔 제조방법에 따라 제조된 도어 임팩트 빔(100)은 사이드 도어의 인너패널에 1개의 브래킷(20)만을 장착하여 빔(100)의 일측을 설치하고 빔(100)의 타측에는 인너패널마운팅부(130a,130b)에 의해 별도의 브래킷 없이 인너패널에 용접, 설치할 수 있는 구성으로 제조된다.
<실험 예>
이하에서는, 본 발명의 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법에 따라서 제조되는 빔(100)의 성능 및 효과를 검증하기 위하여 종래 기술에 따른 비교 예1 내지 비교 예2와, 본 발명에 따른 실시 예3, 및 본 발명의 다양한 변형에 따른 실시 예1 내지 실시 예2를 구성하고 (a) 변위-하중반력, (b) 변위-내부에너지 실험을 실시하여 결과를 확인하였다.
하기 표 1은 비교 예1 내지 비교 예2와 실시 예1 내지 실시 예3에 사용된 도어 임팩트 빔(100)의 실험 조건 및 항목별 측정 수치를 비교하여 기재한 표이다.
비교 예1과 비교 예2는 종래 기술에 따른 원형 중공빔 형상의 도어 임팩트 빔으로 단면 형상은 동일하나 모재의 두께가 각각 2T, 2.2T로 구비된다.
실시 예1 내지 실시 예3은 상술한 바와 같은 본 발명의 롤 포밍 도어 임팩트 빔의 제조방법에 따라서 제조된 빔으로써, 모재의 두께를 각각 1.2T, 1.1T, 1.2T로 차등한다. 실시 예1과 실시 예3은 롤포밍성형공정(S20) 후 용접부(110)의 용접 방식에서 각각 심용접과 스폿 용접을 실시한다.
Figure pat00001
상기 표 1에 기재된 바와 같이 종래 기술이 적용된 비교 예1 및 비교 예2는 원형 중공빔의 특성상 사이드 도어의 인너패널에 빔을 설치 시 2개의 브래킷이 조관 방식으로 부착되며 이로 인해 빔어셈블리의 중량이 현저히 무거워지는 것을 확인할 수 있다.
그에 비해, 실시 예1 내지 실시 예3의 본 발명이 적용된 도어 임팩트 빔은 사이드 도어의 인너패널에 빔을 설치 시 1개의 브래킷만을 사용해 설치 가능하므로 비교 예1 및 비교 예2에 비해 빔어셈블리의 중량이 현저히 가벼운 것을 확인할 수 있다.
하기 그래프 (a)에는 변위-반력 측정 결과를 비교하여 선으로 표시한 것이다. 변위-반력은 외력이 작용하여 변위가 발생 시 외력에 대한 저항력의 크기를 측정한 것으로 도어 임팩트 빔의 형상 안정성에 대한 지표가 된다.
하기 그래프 (b)에는 변위-내부에너지 측정 결과를 비교하여 선으로 표시한 것이다. 변위-내부에너지는 외력이 작용하여 변위가 발생 시 운동에너지 이외에 내부에 축적되는 에너지의 크기를 측정한 것으로 도어 임팩트 빔의 에너지 흡수율에 대한 지표가 된다.
하기 그래프 (a),(b)에 도시된 바와 같이 보라색선으로 표시된 본 발명에 따른 실시 예3이 변위-반력, 및 변위-내부에너지 측정치 전반에서 가장 우수한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
Figure pat00002
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법은 롤 포밍 및 벤딩 공법을 도어 임팩트 빔의 제조에 적용하여 생산성 및 경제성이 우수하고 외관 및 품질이 우수한 도어 임팩트 빔을 제조할 수 있는 이점이 있다.
특히, 본 발명에 의해 제조되는 도어 임팩트 빔(100)은 사이드 도어의 인너패널에 빔을 설치하기 위한 브래킷의 수를 축소하여 빔어셈블리의 중량을 저감하고 제조 및 설치 작업성과 생산성을 향상하는 효과를 도출한다.
아울러, 본 발명에 의해 제조되는 도어 임팩트 빔(100)은 용접부(110)의 양측에 충격흡수부(120)를 구비하는 구조적 설계를 통해 충격에너지 흡수치를 최대화하면서 외력이 작용 시 인너패널의 변형을 최소화할 수 있는 도어 임팩트 빔(100)을 제조하도록 하는 등의 다양한 이점이 있으므로 산업상 이용가능성이 매우 클 것으로 기대된다.
S10: 프리피어싱공정
S20: 롤포밍성형공정
S21~S24: 제1절곡부성형단계 내지 제4절곡부성형단계
S30: 빔벤딩공정
S40: 커팅공정
S50: 브라켓고정공정
100: 도어 임팩트 빔
101~104: 제1절곡부 내지 제4절곡부
110: 용접부
120: 충격흡수부
130a,130b: 인너패널마운팅부

Claims (4)

  1. 자동차의 사이드 도어 내부에 설치되어 외부충격을 보강하는 도어 임팩트 빔의 제조방법에 있어서,
    모재를 롤 포밍기에 투입하고 제1절곡부성형단계 내지 제4절곡부성형단계(S21~S24)를 순차적으로 진행하여 빔을 성형하는 롤포밍성형공정(S20)과,
    상기 빔을 사이드 도어의 인너패널의 곡률에 상응하도록 길이 방향으로 벤딩하는 빔벤딩공정(S30) 포함하고;
    상기 롤포밍성형공정(S20)에서는,
    제1절곡부(101) 및 제2절곡부(102)에 의해 빔의 중심부에서 모재의 양측 단이 요입되어 중첩하는 용접부(110)와, 용접부(110)의 양측에서 제2절곡부 내지 제4절곡부(102~104)에 의해 내부공동을 형성하는 충격흡수부(120)를 성형하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 롤포밍성형공정(S20)에서는,
    제1절곡부 내지 제4절곡부(101~104)의 곡률반경은 모재의 단위 면적당 무게(㎏/㎠)에 따른 모재 두께의 최소 2.5 ~ 3 배 이상으로 설정하되, 상기 충격흡수부(120)는 용접부(110)의 폭(w1)에 비해 넓은 폭(w2)을 가지도록 성형하고;
    상기 빔벤딩공정(S30)에서는, 빔의 벤딩 시 충격흡수부(120)의 외측면에 발생하는 함몰깊이(D)가 2 ~ 3mm 이하가 되는 범위에서 벤딩곡률을 제한하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 롤포밍성형공정(S20)에서는,
    모재를 롤 포밍기에 투입하기 전에 모재의 일단에 인너패널마운팅부(130a)를 형성하는 프리피어싱공정(S10)을 선행하고,
    상기 인너패널마운팅부(130a)는, 제1절곡부성형단계 내지 제4절곡부성형단계(S21~S24)를 거친 후 충격흡수부(120)의 외측면에 장방형의 한 쌍으로 형성되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔벤딩공정(S30)에서는,
    벤딩기에서 취출되는 빔의 일단에서 충격흡수부(120)의 외측면을 일정 각도로 절삭하는 커팅공정(S40)을 진행하여 충격흡수부(120)의 외측에서 내측으로 경사진 한 쌍의 인너패널마운팅부(130b)가 형성되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 도어 임팩트 빔 제조방법.
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