KR20200001257A - 도어 임팩트 빔 - Google Patents

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임희진
김현섭
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현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 도어 임팩트 빔은, "W"자형 단면을 가진 빔 바디; 및 상기 빔 바디의 중간에 배치되고, 상기 빔 바디의 폭 보다 넓은 폭을 가진 보강부;를 포함하고, 상기 보강부는 상기 빔 본체의 중심축선에 대해 대칭적으로 볼록한 제1 및 제2 가장자리를 가지며, 상기 제1 및 제2 가장자리는 곡률진 유선형일 수 있다.

Description

도어 임팩트 빔{DOOR IMPACT BEAM}
본 발명은 도어 임팩트 빔에 관한 것으로, 보다 상세하게는 굽힘 하중이 인가될 때 단면계수를 증가시키는 구조를 적용함으로써 강도 또는 지지하중을 개선할 수 있는 도어 임팩트 빔에 관한 것이다.
차량 설계의 중요 포인트 중 하나는 충돌시에 가해지는 충격으로부터 운전자 및 탑승자의 신체를 보다 안전하게 보호할 수 있어야 한다는 것이다. 이 중에서 자동차의 측면 충돌시 운전자 및 승객의 머리, 갈비뼈, 골반부 상해치를 저감시킬 수 있도록 도어 구조물에 대한 최적 설계가 활발히 연구되고 있다.
이러한 도어 구조물의 하나로서 차량 도어에는 자동차의 측면 충돌시에 가해지는 충격 에너지를 흡수하는 도어 임팩트 빔(door impact beam)이 도어의 길이방향을 따라 장착된다. 이러한 도어 임팩트 빔은 측면 충돌시에 자체 찌그러짐에 의해 충격 에너지를 흡수함으로써 탑승자에게 전달되는 충격을 감소시켜 준다.
도어 임팩트 빔은 차량 도어의 인너패널과 아웃터 패널 사이에 배치되어 충분한 굽힘강도를 확보하여야 한다.
도어 임팩트 빔은 그 제작방법에 따라 강관타입과 프레스 타입 등이 있다. 강관 타입의 도어 임팩트 빔은 그 강도를 확보하는 것이 상대적으로 용이하지만 부품수 및 용접 증가로 인해 생산성이 저하되고 생산비용이 높은 단점이 있다.
반면에, 프레스 타입의 도어 임팩트 빔은 냉간 압연강판을 냉간 프레스 성형방식에 의해 생산함으로써 생산성이 우수하고 생산비용이 저렴한 장점이 있다.
도어 임팩트 빔의 강도를 충분히 확보하기 위해서는 프레스 타입의 도어 임팩트 빔이 "M"자형 단면을 가지는 것이 유리하다. 하지만, 높은 항복강도(예컨대, 1180MPa 이상)를 가진 강판은 냉간 프레스 성형 시에 강한 스프링백 현상을 일으키므로 냉간 프레스 성형의 제약조건이 뒤따르고, 이로 인해 양측 가장자리가 외측으로 대칭되게 경사지게 형성됨으로써 프레스 타입의 도어 임팩트 빔은 실질적으로 "W"자형 단면을 가지고, "W"자형 단면은 도어 임팩트 빔의 길이방향을 따라 동일하게 유지된다.
이와 같이, 종래의 도어 임팩트 빔은 동일한 "W"자형 단면이 길이방향을 따라 일정하게 유지되므로 충돌로 인해 굽힘 하중이 도어 임팩트 빔에 인가되면 도 2의 점선과 같이 그 "W"자형 단면의 양측 가장자리가 측방향으로 쉽게 퍼질 수 있고, 이로 인해 도어 임팩트 빔의 단면계수가 감소함으로써 도어 임팩트 빔의 강도 또는 지지하중이 급격하게 저하될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 굽힘 하중이 인가될 때 단면계수를 증가시키는 구조를 적용함으로써 강도 또는 지지하중을 개선할 수 있는 도어 임팩트 빔을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 도어 임팩트 빔은,
"W"자형 단면을 가진 빔 바디; 및
상기 빔 바디의 중간에 배치되고, 상기 빔 바디의 폭 보다 넓은 폭을 가진 보강부;를 포함하고,
상기 보강부는 상기 빔 본체의 중심축선에 대해 대칭적으로 볼록한 제1 및 제2 가장자리를 가지며, 상기 제1 및 제2 가장자리는 곡률진 유선형일 수 있다.
상기 보강부는 상기 빔 바디의 "W"자형 단면 보다 넓은 "W"자형 단면을 가질 수 있다.
상기 보강부는 중심 웨브와, 상기 중심 웨브의 양측에 대칭적으로 위치한 한 쌍의 정점을 포함할 수 있다.
상기 보강부의 각 정점은 한 쌍의 비드 및 상기 한 쌍의 비드 사이에 위치한 홈부를 가지고, 한 쌍의 비드는 서로 동일한 높이를 가질 수 있다.
상기 각 비드 및 홈부는 일정 반경으로 라운드질 수 있다.
상기 보강부의 각 정점의 양측에는 내측 측벽 및 외측 측벽이 연결될 수 있다.
상기 빔 바디는 중심 웨브와, 상기 중심 웨브의 양측에 대칭적으로 위치한 제1 및 제2 정점을 포함할 수 있다.
상기 빔 바디의 상기 중심 웨브 및 상기 제1 및 제2 정점은 일정 반경으로 라운드질 수 있다.
상기 빔 바디는 상기 보강부에 의해 제1부분 및 제2부분으로 구분될 수 있다.
상기 보강부는 도어 임팩트 빔의 길이방향 중앙에 위치한 중앙부를 가지고, 상기 보강부의 일단은 상기 빔 바디의 제1부분와 만나고, 상기 보강부의 타단은 상기 빔 바디의 제2부분와 만날 수 있다.
상기 보강부의 각 정점은 상기 빔 바디의 각 정점에 연속적으로 연결되고, 상기 보강부의 각 정점은 상기 빔 바디의 각 정점 보다 넓은 폭을 가질 수 있다.
상기 보강부의 중심 웨브는 상기 빔 바디의 중심 웨브에 연속적으로 연결될 수 있다.
본 발명에 의하면, 보강부가 빔 바디의 중간에 일체로 형성됨에 따라 빔 바디의 단면이 점진적으로 변화할 수 있고, 이러한 단면의 변화를 통해 도어 임팩트 빔의 강도 내지 지지하중을 높일 수 있고, 굽힘하중에 대한 저항성을 높임으로써 측면 충돌 시 도어 임팩트 빔의 중간이 날카롭게 꺽이는 샤프엣지(sharp edge) 현상을 방지 내지 완화할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 보강부의 제1 및 제2 정점에 각각 형성된 제1 및 제2 비드에 의해 보강부의 제1 및 제2 가장자리가 외부 충격에 의해 변형되기 전에 제1 및 제2 정점의 단면이 붕괴됨을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 보강부에 의해 도어 임팩트 빔의 지지강도가 증가함에 따라 단면의 두께를 상대적으로 얇게 함으로써 경량화 및 원가 절감을 달성할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 보강부 및 빔 바디가 냉간프레스에 의해 단일체로 형성됨으로써 용접이 이용되지 않으므로 파단될 가능성이 낮은 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도어 임팩트 빔이 차량 도어의 인너패널에 장착된 상태를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도어 임팩트 빔을 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2의 A-A선을 따라 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B선을 따라 도시한 단면도이다.
도 5는 도어 임팩트 빔의 휨(변형)이 발생하는 3점 굽힘시험(three point bending test)을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도어 임팩트 빔가 길이방향으로 신장됨에 따라 보강부가 변형되는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 도어 임팩트 빔의 보강부가 변형된 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 종래의 도어 임팩트 빔 및 본 발명의 도어 임팩트 빔에서 3점 벤딩시험에 의해 램의 침입거리(intrusion distance)에 따른 지지하중을 나타낸 그래프이다.
도 9는 제1예에 따라 보강부의 일측 가장자리 형상을 나타낸 도면이다.
도 10은 제2예에 따라 보강부의 일측 가장자리 형상을 나타낸 도면이다.
도 11은 제3예에 따라 보강부의 일측 가장자리 형상을 나타낸 도면이다.
도 12는 보강부의 길이, 각 정점의 폭, 변형각에 따른 보강부의 변형거리를 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 도어 임팩트 빔의 "W"자형 단면의 일 형태를 예시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 도어 임팩트 빔의 "W"자형 단면의 다른 형태를 예시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 도어 임팩트 빔(10)의 양단이 차량 도어의 인너패널(8)에 용접 또는 체결구 등을 통해 고정됨으로써 도어 임팩트 빔(10)은 인너패널(8)에 장착될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 도어 임팩트 빔(10)은 차량 도어의 길이방향을 따라 연장된 빔 바디(11, beam body)와, 빔 바디(11)의 중간(in middle of beam body)에 배치된 보강부(30, reinforcement portion)를 포함할 수 있다.
빔 바디(11)는 보강부(30)에 의해 제1부분(13, first portion) 및 제2부분부(14, second portion)로 구분될 수 있다. 제1부분(13), 보강부(30), 및 제2부분(14)은 일렬로 연속적으로 연결될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 빔 바디(11)의 제1부분(13) 및 제2부분(14)은 동일한 형상 및 동일한 사이즈의 "W"자형 단면을 가질 수 있으며, 이러한 "W"자형 단면의 형상 및 사이즈는 빔 바디(11)의 길이방향을 따라 동일하게 유지될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 빔 바디(11)는 중심 웨브(21, central web)와, 중심 웨브(21)의 양측에 대칭적으로 위치한 제1 및 제2 정점(23, 24, apex)을 포함할 수 있다. 중심 웨브(21)과 제1 및 제2정점(23, 24)들은 빔 바디(11)의 길이방향을 따라 연장될 수 있고, 중심 웨브(21), 제1 및 제2 정점(23, 24)은 일정 반경(R1, R2, R3)으로 라운드질 수 있다.
제1정점(23)의 양측에는 제1내측 측벽(25) 및 제1외측 측벽(26)이 연결되고, 제1정점(23)은 제1내측 측벽(25)을 통해 중심 웨브(21)에 연결되며, 제1외측 측벽(26)은 제1내측 측벽(25)의 반대편에 위치하고, 제1외측 측벽(26)는 그 단부에 형성된 구부러진 플랜지(26a, curved flange)를 가질 수 있다.
제2정점(24)의 양측에는 제2내측 측벽(27) 및 제2외측 측벽(28)이 연결되고, 제2정점(24)은 제2내측 측벽(27)을 통해 중심 웨브(21)에 연결되며, 제2외측 츠격(28)은 제1내측 측벽(27)의 반대편에 위치하고, 제2외측 측벽(28)는 그 단부에 형성된 구부러진 플랜지(28a, curved flange)를 가질 수 있다.
예컨대, 항복강도가 1180MPa 이상이고 두께가 1mm인 강판을 냉간 프레스에 의해 성형할 때 수율 내지 성형성 등을 고려하면, 중심 웨브(21)의 반경(R1), 제1 및 제2 정점(23, 24)의 반경(R2, R3)은 7mm(R7)이상이 될 수 있고, 제1내측 측벽(25)과 제2내측 측벽(27) 사이의 각도(a)는 47°정도가 될 수 있다.
보강부(30) 및 빔 바디(11)는 프레스 성형에 의해 단일체로 형성될 수 있고, 보강부(30)의 폭은 빔 바디(11)의 폭 보다 넓게 형성될 수 있다. 이에 따라, 보강부(30)의 단면적이 빔 바디(11)의 단면적 보다 커질 수 있고, 이를 통해 도어 임팩트 빔(10)의 강도 내지 지지하중을 높일 수 있다.
보강부(30)는 빔 바디(11)의 제1부분(13) 및 제2부분(14) 사이에서 일정길이로 연장될 수 있다. 보강부(30)는 빔 바디(11)의 양측 가장자리 각각에서 볼록하게 돌출한 제1 및 제2 가장자리(41, 42)를 가질 수 있고, 제1 및 제2 가장자리(41, 42)는 빔 바디(11)의 중심축선(X)에 대해 대칭적으로 볼록할 수 있다.
보강부(30)는 도어 임팩트 빔(10)의 길이방향 중앙에 위치한 중앙부(43)를 가질 수 있다. 보강부(30)의 일단(44)은 빔 바디(11)의 제1부분(13)와 만나고, 보강부(30)의 타단은 빔 바디(11)의 제2부분(14)와 만난다.
보강부(30)의 제1가장자리(41) 및 제2가장자리(42)는 국부적 집중하중이 발생하지 않도록 완만하게 곡률진 유선형으로 형성될 수 있다. 이에, 보강부(30)의 단면적 및 폭은 빔 바디(11)의 제1부분(13)(즉, 보강부(30)의 일단(44))으로부터 보강부(30)의 중앙부(43)를 향해 갈수록 점진적으로 증가할 수 있고, 보강부(30)의 단면적 및 폭은 빔 바디(11)의 제2부분(14)(즉, 보강부(30)의 타단(45))으로부터 보강부(30)의 중앙부(43)를 향해 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다.
도 4를 참조하면, 보강부(30)는 빔 바디(11)의 "W"자형 단면의 폭 보다 넓은 폭의 "W"자형 단면을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 보강부(30)는 중심 웨브(31, central web)와, 중심 웨브(31)의 양측에 대칭적으로 위치한 제1 및 제2 정점(33, 34, apex)을 포함할 수 있다. 중심 웨브(31)와 제1 및 제2 정점(33, 34)은 보강부(30)의 길이방향을 따라 연장될 수 있다.
보강부(30)의 중심 웨브(31)는 빔 바디(11)의 중심 웨브(21)에 대해 연속적으로 연결될 수 있다. 중심 웨브(31)는 일정 반경(R4)으로 라운드질 수 있다. 일 예에 따르면, 보강부(30)의 중심 웨브(31)는 빔 바디(11)의 중심 웨브(21)와 동일한 폭을 가질 수 있다.
보강부(30)의 제1정점(33)은 빔 바디(11)의 제1정점(23)에 연속적으로 연결될 수 있다. 실시예에 따르면, 보강부(30)의 제1정점(33)의 폭(W4)은 빔 바디(11)의 제1정점(23)의 폭(W3) 보다 넓게 형성될 수 있다. 제1정점(33)의 폭은 빔 바디(11)의 제1부분(13) 및 제2부분(14)으로부터 보강부(30)의 중앙부(43)를 향해 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다.
실시예에 따르면, 보강부(30)의 제1정점(33)은 한 쌍의 제1비드(51) 및 한 쌍의 제1비드(51) 사이에 배치된 제1홈부(53)를 가질 수 있다. 한 쌍의 제1비드(51)는 동일한 높이로 돌출할 수 있고, 제1홈부(53)는 일정 깊이로 함몰될 수 있다.
제1정점(33)의 강도가 한 쌍의 제1비드(51) 및 제1홈부(53)에 의해 보강될 수 있으므로, 측면 충돌 시에 제1정점(33)의 단면이 붕괴됨을 방지할 수 있다. 각 제1비드(51) 및 제1홈부(53)는 일정 반경(R5)으로 라운드질 수 있다.
제1정점(33)의 양측에는 제1내측 측벽(35) 및 제1외측 측벽(36)이 연결되고, 제1정점(33)은 제1내측 측벽(35)을 통해 중심 웨브(31)에 연결되며, 제1외측 측벽(36)은 제1내측 측벽(35)의 반대편에 위치하고, 제1외측 측벽(36)는 그 단부에 형성된 구부러진 플랜지(36a, curved flange)를 가질 수 있다. 제1외측 측벽(36) 및 플랜지(36a)는 보강부(30)의 "W"자형 단면의 일측 가장자리에 위치하고, 이에 제1외측 측벽(36) 및 플랜지(36a)는 도 1 및 도 2에 도시된 제1가장자리(41)일 수 있다.
보강부(30)의 제2정점(34)은 빔 바디(11)의 제2정점(24)에 연속적으로 연결될 수 있다. 실시예에 따르면, 보강부(30)의 제2정점(34)의 폭(W4)은 빔 바디(11)의 제2정점(24)의 폭(W3) 보다 넓게 형성될 수 있다. 제2정점(34)의 폭은 빔 바디(11)의 제1부분(13) 및 제2부분(14)으로부터 보강부(30)의 중앙부(43)를 향해 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다.
실시예에 따르면, 보강부(30)의 제2정점(34)은 한 쌍의 제2비드(61) 및 한 쌍의 제2비드(61) 사이에 위치한 제2홈부(63)를 가질 수 있다. 제2정점(34)의 강도가 한 쌍의 제2비드(61) 및 제2홈부(63)에 의해 보강될 수 있으므로, 측면 충돌 시에 제2정점(34)의 단면이 조기에 붕괴됨을 방지할 수 있다. 각 제2비드(61) 및 제2홈부(63)는 일정 반경(R6)으로 라운드질 수 있다.
제2정점(34)의 양측에는 제2내측 측벽(37) 및 제2외측 측벽(38)이 연결되고, 제2정점(34)은 제2내측 측벽(37)을 통해 중심 웨브(31)에 연결되며, 제2외측 측벽(38)은 제2내측 측벽(37)의 반대편에 위치하고, 제2외측 측벽(38)는 그 단부에 형성된 구부러진 플랜지(38a, curved flange)를 가질 수 있다. 제2외측 측벽(38) 및 플랜지(38a)는 보강부(30)의 "W"자형 단면의 타측 가장자리에 위치하고, 이에 제2외측 측벽(38) 및 플랜지(38a)는 도 1 및 도 2에 도시된 제2가장자리(42)일 수 있다.
예컨대, 항복강도가 1180MPa 이상이고 두께가 1mm인 강판을 냉간 프레스에 의해 성형할 때 수율 내지 성형성 등을 고려하면, 중심 웨브(31)의 반경(R4), 제1정점(33)의 제1비드(51) 및 홈부(53)의 반경(R5), 제2정점(34)의 제2비드(61) 및 홈부(63)의 반경(R6)은 7mm(R7)이상이 될 수 있고, 제1내측 측벽(25)과 제2내측 측벽(27) 사이의 각도(a)는 47°정도가 될 수 있다.
도 5는 램(ram, 5)이 도어 임팩트 빔(10)의 길이방향 중앙에 충돌함에 따라 도어 임팩트 빔(10)의 굽힘(변형)이 발생하는 3점 굽힘시험(three point bending test)을 도시한다. 이러한 3점 굽힘시험에 의해, 도어 임팩트 빔(10)의 중립선(6)을 기준으로 램(5)과 가까운 영역은 도어 임팩트 빔(10)의 길이방향을 따라 압축될 수 있고(도 5의 화살표 SR선 참조), 도어 임팩트 빔(10)의 중립선(6)을 기준으로 램(5)으로부터 먼 영역은 도어 임팩트 빔의 길이방향을 따라 인장될 수 있다(도 5의 화살표 EX선 참조). 한편, 도어 임팩트 빔(10)의 길이방향 양단부가 고정되어 있으므로 도어 임팩트 빔(10)은 길이방향을 따라 변형되지 못하므로 도어 임팩트 빔(10)은 폭방향으로 변형될 수 있다. 이에, 도어 임팩트 빔(10)의 폭은 도어 임팩트 빔(10)의 굽힙각(b) 및 도어 임팩트 빔(10)의 두께(h) 등에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
도어 임팩트 빔(10)이 굽혀짐에 따라 도어 임팩트 빔(10)은 도 6과 같이 화살표 EX선을 따라 인장될 수 있으며, 이에 따라 보강부(30)의 제1 및 제2 가장자리(41, 42)는 곡률진 유선형 구조에 의해 도 7과 같이 도어 임팩트 빔(10)의 중심축선(X)을 향해 오무려질 수 있다(도 4 및 도 6의 UF 선 참조). 이에 보강부(30)의 제1외측 측벽(36) 및 제2외측 측벽(38)이 도 4의 점선과 같이 도어 임팩트 빔(10)의 중심축선(X)을 향해 변형됨(접혀짐)으로써 제1외측 측벽(36) 및 제2외측 측벽(38)이 실질적으로 수직하게 세워질 수 있다(도 4의 점선 참조). 이와 같이, 도어 임팩트 빔(10)의 양측 가장자리(41, 42)에 해당하는 제1외측 측벽(36) 및 제2외측 측벽(38)이 수직하게 세워짐으로써 보강부(30)의 단면계수가 증가할 수 있고, 이를 통해 보강부(30)의 강도 내지 지지하중이 증가할 수 있다. 한편, 본 발명의 제1 및 제2 비드(51, 61)가 보강부(30)의 제1 및 제2 정점(33, 34)에 각각 형성됨에 따라 보강부(30)의 제1 및 제2 가장자리(41, 42)에 해당하는 제1외측 측벽(36) 및 제2외측 측벽(38)이 외부 충격에 의해 변형되기 전에 제1 및 제2 정점(33, 34)이 붕괴됨을 방지할 수 있다.
도 8은 종래의 도어 임팩트 빔 및 본 발명의 도어 임팩트 빔에서 3점 벤딩시험에 의해 램(5)의 침입거리(intrusion distance)에 따른 지지하중을 나타낸 그래프이다. 도 8과 같이, 본 발명의 도어 임팩트 빔(10)의 지지하중(도 8의 PI선 참조)이 종래의 도어 임팩트 빔의 지지하중(도 8의 CI 선 참조) 보다 크게 발생함을 알 수 있었다.
외력이 종래의 도어 임팩트 빔에 가해져 종래의 도어 임팩트 빔이 굽혀지면 종래의 도어 임팩트 빔은 전체적으로 측방향으로 펼쳐질 수 있고, 종래의 도어 임팩트 빔의 단면의 높이가 낮아지며, 이로 인해 종래의 도어 임팩트 빔의 단면계수가 작아짐에 따라 그 지지하중이 상대적으로 낮다.
반면에, 외력이 본 발명의 도어 임팩트 빔(10)의 보강부(30)에 가해져 본 발명의 도어 임팩트 빔(10)이 굽혀지면, 본 발명의 도어 임팩트 빔은 보강부(30)의 제1 및 제2 가장자리(41, 42)가 도 7 및 도 4의 점선과 같이 도어 임팩트 빔(10)의 중심축선(X)을 향해 오무려질 수 있다. 이에 도 4의 점선과 같이 제1 및 제2 외측 측벽(36, 38)이 도어 임팩트 빔(10)의 중심축선(X)을 향해 접혀짐에 따라 각 외측측벽(36, 38)이 도어 임팩트 빔(10)의 중심축선(X)을 향해 수평방향으로 일정거리(t)만큼 이동한다. 이를 통해, 제1외측 측벽(36) 및 제2외측 측벽(38)이 실질적으로 수직하게 세워짐으로써 보강부(30)는 초기 높이(h1)에서 변형 높이(h2)로 높아질 수 있고, 이를 통해 보강부(30)의 단면계수가 증가할 수 있으므로 보강부(30)의 강도 내지 지지하중이 증가한다.
도 9 내지 도 11은 보강부(30)의 길이 및 폭에 따른 보강부(30)의 일측 가장자리 형상을 나타낸 도면이다. 도 9 내지 도 11의 각 가로축은 보강부(30)의 길이(L)의 절반(L/2)에 해당하는 보강부(30)의 중앙부(43)로부터 보강부(30)의 일단(44)까지 길이를 나타내고, 도 9 내지 도 11의 각 세로축은 보강부(30)의 중앙부(43)의 폭(W2)의 절반(W2/2)을 나타낸다.
도 9는 도어 임팩트 빔의 길이가 0.5~1m이며, 보강부(30)의 길이(L)가 500mm이고, 보강부(30)의 중앙부(43)의 폭(W2)이 30mm, 60mm, 90mm, 120mm, 150mm인 경우를 예시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 보강부(30)의 중앙부(43)로부터 보강부(30)의 일단(44)까지 길이 즉, 보강부(30)의 길이(L)의 절반(L/2)이 250mm인 경우에, 보강부(30)의 중앙부(43)의 폭(W2)의 절반(W2/2)인 15mm, 30mm, 45mm, 60mm, 75mm로 변화됨에 따라 보강부(30)의 일측 가장자리 형상이 다양한 사인파형의 유선형으로 변화됨을 나타낸다.
도 10은 도어 임팩트 빔의 길이가 0.5~1m이며, 보강부(30)의 길이(L)가 400mm이고, 보강부(30)의 중앙부(43)의 폭(W2)이 30mm, 60mm, 90mm, 120mm, 150mm인 경우를 예시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 보강부(30)의 중앙부(43)로부터 보강부(30)의 일단(44)까지 길이 즉, 보강부(30)의 길이(L)의 절반(L/2)인 200mm인 경우에, 보강부(30)의 중앙부(43)의 폭(W2)의 절반(W2/2)인 15mm, 30mm, 45mm, 60mm, 75mm로 변화됨에 따라 보강부(30)의 일측 가장자리 형상이 다양한 사인파형의 유선형으로 변화됨을 나타낸다.
도 11은 도어 임팩트 빔의 길이가 0.5~1m이며, 보강부(30)의 길이(L)가 300mm이고, 보강부(30)의 중앙부(43)의 폭(W2)이 30mm, 60mm, 90mm, 120mm, 150mm인 경우를 예시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 보강부(30)의 중앙부(43)로부터 보강부(30)의 일단(44)까지 길이 즉, 보강부(30)의 길이(L)의 절반(L/2)인 150mm인 경우에, 보강부(30)의 중앙부(43)의 폭(W2)의 절반(W2/2)인 15mm, 30mm, 45mm, 60mm, 75mm로 변화됨에 따라 보강부(30)의 일측 가장자리 형상이 다양한 사인파형의 유선형으로 변화됨을 나타낸다.
도 9 내지 도 11에 나타난 바와 같이, 보강부(30)의 길이(L) 및 폭(W2)에 따라 보강부(30)의 가장자리 형상이 다양한 사인파형의 유선형으로 형성될 수 있다.
도 12는 보강부(30)의 길이(L), 보강부(30)의 제1 및 제2 정점(33, 34)의 폭(W4), 및 도어 임팩트 빔(10)의 변형각(b) 등에 따라 보강부(30)의 제1 및 제2 외측 측벽(36, 38)이 도어 임팩트 빔(10)의 중심축선(X)을 향해 수평방향으로 이동한 변형거리(t)를 나타낸 그래프이다. 도 12의 가로축은 보강부(30)의 제1 및 제2 정점(33, 34)의 폭(W4)이고, 도 12의 세로축은 변형거리(t)이다.
예컨대, 도 12의 원 C 부분에 나타난 바와 같이, 보강부(30)의 길이(L)이 300mm이고, 보강부(30)의 제1 및 제2 정점(33, 34)의 폭(W4)이 20mm인 경우에 도어 임팩트 빔(10)의 변형각(b)이 10°에서 제1 및 제2 외측 측벽(36, 38)의 변형거리(t)가 3mm이다.
도 12에 나타난 바와 같이, 제1 및 제2 정점(33, 34)의 폭(W4)이 10mm일 때 변형거리(t)는 0mm 보다 크고, 이로부터 보강부(30)의 단면이 펼쳐지지 않음을 알 수 있다. 제1 및 제2 정점(33, 34)의 폭(W4)이 30mm을 초과할 경우에는 강판의 가공량이 증가하므로 그 제조비용이 상승할 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 정점(33, 34)의 폭(W4)이 10mm ~ 30mm로 설정됨이 바람직할 수 있다. 이로부터, 제1 및 제2 정점(33, 34)의 폭(W4) 대 보강부(30)의 길이(L) 비율은 1/50 ~ 1/10임이 바람직할 수 있다.
소형차량은 차량 도어의 사이즈가 작으므로 도어 임팩트 빔의 길이가 짧고, 이에 굽힘하중의 암(arm)이 짧으므로 단면 요구하중이 감소할 수 있다. 이에, 도 13과 같이, 제1 및 제2 정점(33, 34)의 제1 및 제2 홈부(53, 63)는 성형성을 개선할 수 있도록 상대적으로 얇은 제1깊이(d1)를 가질 수 있고, 이에 제조비용을 절감할 수 있다.
중대형 차량은 차량 도어의 사이즈가 상대적으로 크므로 도어 임팩트 빔의 길이가 상대적으로 길고, 이에 굽힘하중의 암이 길어지므로 단면 요구하중이 증가할 수 있다. 이에, 도 14과 같이, 제1 및 제2 정점(33, 34)의 제1 및 제2 홈부(53, 63)는 외력이 가해질 때 국부적 변형을 방지할 수 있도록 상대적으로 깊은 제2깊이(d2)를 가질 수 있고, 이에 도어 임팩트 빔의 굽힙하중에 대한 저항성을 개선할 수 있다.
이로부터, 제1 및 제2 홈부(53, 63)는 차량 도어의 사이즈 및 /또는 도어 임팩트 빔의 깊이(d1, d2)에 비례하여 상대적으로 깊게 설정될 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 보강부(30)가 빔 바디(11)의 중간에 일체로 형성됨에 따라 빔 바디(11)의 단면이 점진적으로 변화할 수 있고, 이러한 단면의 변화를 통해 도어 임팩트 빔(10)의 강도 내지 지지하중을 높일 수 있고, 굽힘하중에 대한 저항성을 높임으로써 측면 충돌 시 도어 임팩트 빔의 중간이 날카롭게 꺽이는 샤프엣지(sharp edge) 현상을 방지 내지 완화할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 보강부(30)의 제1 및 제2 정점(33, 34)에 각각 형성된 제1 및 제2 비드(51, 61)에 의해 보강부(30)의 제1 및 제2 가장자리(41, 42)가 외부 충격에 의해 변형되기 전에 제1 및 제2 정점(33, 34)이 붕괴됨을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 보강부(30)에 의해 도어 임팩트 빔의 지지강도가 증가함에 따라 단면의 두께를 상대적으로 얇게 함으로써 경량화 및 원가 절감을 달성할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 보강부(30) 및 빔 바디(11)가 냉간프레스에 의해 단일체로 형성됨으로써 용접 등이 이용되지 않으므로 파단될 가능성이 낮은 장점이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
8: 인너 패널 10: 도어 임팩트 빔
11: 빔 바디 13: 제1부분
14: 제2부분 30: 보강부
31: 중심웨브 33: 제1정점
34: 제2정점 35: 제1내측 측벽
36: 제1외측 측벽 37: 제2내측 측벽
38: 제2외측 측벽 41: 제1가장자리
42: 제2가장자리 43: 중앙부
51: 제1비드 53: 제1홈부
61: 제2비드 63: 제2홈부

Claims (12)

  1. "W"자형 단면을 가진 빔 바디; 및
    상기 빔 바디의 중간에 배치되고, 상기 빔 바디의 폭 보다 넓은 폭을 가진 보강부;를 포함하고,
    상기 보강부는 상기 빔 본체의 중심축선에 대해 대칭적으로 볼록한 제1 및 제2 가장자리를 가지며, 상기 제1 및 제2 가장자리는 곡률진 유선형인 도어 임팩트 빔.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보강부는 상기 빔 바디의 "W"자형 단면 보다 넓은 "W"자형 단면을 가진 도어 임팩트 빔.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 보강부는 중심 웨브와, 상기 중심 웨브의 양측에 대칭적으로 위치한 한 쌍의 정점을 포함하는 도어 임팩트 빔.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 보강부의 각 정점은 한 쌍의 비드 및 상기 한 쌍의 비드 사이에 위치한 홈부를 가지고, 한 쌍의 비드는 서로 동일한 높이를 가지는 도어 임팩트 빔.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 각 비드 및 홈부는 일정 반경으로 라운드진 도어 임팩트 빔.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 보강부의 각 정점의 양측에는 내측 측벽 및 외측 측벽이 연결되는 도어 임팩트 빔.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 빔 바디는 중심 웨브와, 상기 중심 웨브의 양측에 대칭적으로 위치한 제1 및 제2 정점을 포함하는 도어 임팩트 빔.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 빔 바디의 상기 중심 웨브 및 상기 제1 및 제2 정점은 일정 반경으로 라운드진 도어 임팩트 빔.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 빔 바디는 상기 보강부에 의해 제1부분 및 제2부분으로 구분되는 도어 임팩트 빔.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 보강부는 도어 임팩트 빔의 길이방향 중앙에 위치한 중앙부를 가지고, 상기 보강부의 일단은 상기 빔 바디의 제1부분와 만나고, 상기 보강부의 타단은 상기 빔 바디의 제2부분와 만나는 도어 임팩트 빔.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 보강부의 각 정점은 상기 빔 바디의 각 정점에 연속적으로 연결되고, 상기 보강부의 각 정점은 상기 빔 바디의 각 정점 보다 넓은 폭을 가지는 도어 임팩트 빔.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 보강부의 중심 웨브는 상기 빔 바디의 중심 웨브에 연속적으로 연결되는 도어 임팩트 빔.
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