KR20210117339A

KR20210117339A - 3차원 차량 도어 프레임 내부 보강 요소를 제조하는 방법, 차량 도어 프레임을 제조하는 방법 및 차량 보강 구조물을 제조하는 방법

Info

Publication number: KR20210117339A
Application number: KR1020217028946A
Authority: KR
Inventors: 니꼴라 슈나이더; 이브 드루아덴
Original assignee: 아르셀러미탈
Priority date: 2014-09-22
Filing date: 2014-09-22
Publication date: 2021-09-28
Also published as: ES2716386T3; BR112017005726A2; EP3659899A1; WO2016046590A1; KR20170058944A; MX2017003766A; CN107074292B; KR102576301B1; CN115626223A; KR102437997B1; PL3434564T3; KR20220116588A; EP3197752B1; US20210155306A1; PL3197752T3; EP3434564A1; MA40133A1; RU2664132C1; UA119473C2; EP3434564B1

Abstract

3차원 차량 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 를 제조하는 방법으로서, 상기 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 는 적어도 내부 센터 필러 부품 (66), 내부 전방 필러 부품 (68), 및 상기 내부 센터 필러 부품 (66) 과 상기 내부 전방 필러 부품 (68) 을 결합하는 내부 사이드 레일 부품 (64) 을 포함한다.
상기 방법은:
- 내부 센터 필러 블랭크, 내부 전방 필러 블랭크 및 내부 사이드 레일 블랭크를 제공하는 단계로서, 상기 내부 센터 필러 블랭크, 상기 내부 전방 필러 블랭크 및 상기 내부 사이드 레일 블랭크는 실질적으로 평면인, 상기 제공하는 단계,
- 실질적으로 평면인 도어 프레임 내부 보강 블랭크를 형성하기 위하여 상기 내부 사이드 레일 블랭크에 상기 내부 센터 필러 블랭크 및 상기 내부 전방 필러 블랭크를 조립하는 단계,
- 상기 3차원 차량 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 를 성형하도록 상기 도어 프레임 내부 보강 블랭크를 핫 스탬핑 가공하는 단계를 포함한다.

Description

3차원 차량 도어 프레임 내부 보강 요소를 제조하는 방법, 차량 도어 프레임을 제조하는 방법 및 차량 보강 구조물을 제조하는 방법{METHODS FOR PRODUCING A THREE-DIMENSIONAL VEHICLE DOOR FRAME INNER REINFORCEMENT ELEMENT, FOR PRODUCING A VEHICLE DOOR FRAME AND FOR PRODUCING A VEHICLE REINFORCEMENT STRUCTURE}

본 발명은 3차원 차량 도어 프레임 내부 보강 요소를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 도어 프레임 내부 보강 요소는 적어도 내부 센터 필러 부품, 내부 전방 필러 부품, 및 상기 내부 센터 필러 부품과 상기 내부 전방 필러 부품을 결합하는 내부 사이드 레일 부품을 포함한다.

특히, 본 발명은 도어 프레임 내부 보강 요소와 같은 차량 보강 요소들의 제조에 관한 것이다. 본 발명은 바디 온 프레임 (body-on-frame) 타입의 차량들, 예를 들면 픽업 트럭들에 보다 구체적으로 적용된다.

통상적으로, 차량들은, 차량 승객실에서 임의의 종류의 침입들을 제한함으로써, 충격, 특히 측방 충격, 정면 충격 또는 전복 사고 중 루프 붕괴의 경우에 차량 탑승자들을 보호하도록 된 보강 요소들을 포함한다.

보강 요소들은 차량의 각각의 측면에, 통상적으로 강으로 제조되는 도어 프레임을 형성하는 바디측 구조물을 포함한다. 도어 프레임은 사이드 레일, 센터 필러, 전방 필러 및 하부측 실 (sill) 을 포함하는 여러 개의 섹션들을 일반적으로 포함하는 3차원 부품이고, 상기 섹션들은 함께 도어 개구부를 한정한다.

차량의 전체 중량을 줄이는 것은 미래의 환경 요건들을 충족시키도록 에너지 소비를 줄이기 위하여 매우 바람직하다. 따라서, 도어 프레임을 포함하는 차량을 형성하는 부품들, 특히 보강 요소들의 두께를 감소시키는 것이 바람직하다.

하지만, 단순히 보강 요소들의 두께를 감소시키는 것은 일반적으로 침입들에 대한 차량 탑승자들의 보호를 저하시킨다.

항복 강도 또는 인장 강도와 같은 보다 우수한 기계적 성질들을 갖는 강들이 사용될 수도 있다. 실제로, 이런 강들은 주어진 두께에 대하여 보다 낮은 등급의 강들 보다 향상된 보호를 제공한다. 하지만, 이런 강들은 일반적으로 보다 낮은 성형성을 갖는다.

또한, 원하는 치수들을 갖는 편평한 블랭크를 형성하도록 강판을 절단하고, 그리고 원하는 최종 3차원 형상으로 도어 프레임을 성형하도록 상기 편평한 블랭크를 스탬핑 가공함으로써 도어 프레임을 제조하는 것이 공지되어 있다. 하지만, 이 방법은 중요한 오프 컷들 (off-cuts) 및 재료 손실들을 수반한다. 게다가, 이 방법은 전체 도어 프레임에 대해 균일한 두께를 의미하는 반면, 특정 두께들은 섹션이 받게 될 수도 있는 기계적 응력들에 따른 도어 프레임의 각각의 섹션에 대해 바람직할 수도 있다. 따라서, 이 방법은 도어 프레임의 섹션들의 일부가 필요 이상으로 두꺼워져서 도어 프레임이 더 무거워지게 되는 것을 의미한다.

이런 문제를 해결하기 위하여, 여러 개의 블랭크들을 개별적으로 스탬핑 가공하여 스탬핑 가공된 부품들을 형성하고, 그리고 스탬핑 가공된 부품들을 조립하여 도어 프레임을 형성함으로써 도어 프레임을 제조하는 것이 제안되었다. 조립은 일반적으로 스폿 용접으로 수행된다. 실제로, 일단 스탬핑 가공되면, 부품들은 탄성 회복되어 레이저 용접에 필요한 부품들의 모서리들의 정확한 정렬이 일반적으로 달성될 수 없다. 하지만, 스폿 용접은 불연속 결과물인 용접 조인트들을 형성하고, 그 용접 조인트들은 도어 프레임의 저항을 손상시킬 수 있다.

본 발명의 목적은 전술한 문제점들을 해결하고, 그리고 특히 차량 탑승자들에 대한 만족스러운 보호와 함께 두께 및 중량들이 감소된 보강 요소들을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

이를 위해, 본 발명은 전술한 타입의 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 이하의 단계들:

- 적어도 내부 센터 필러 블랭크, 내부 전방 필러 블랭크 및 내부 사이드 레일 블랭크를 제공하는 단계로서, 상기 내부 센터 필러 블랭크, 상기 내부 전방 필러 블랭크 및 상기 내부 사이드 레일 블랭크는 실질적으로 평면인, 상기 제공하는 단계,

- 실질적으로 평면인 도어 프레임 내부 보강 블랭크를 형성하기 위하여 상기 내부 사이드 레일 블랭크에 상기 내부 센터 필러 블랭크 및 상기 내부 전방 필러 블랭크를 조립하는 단계,

- 상기 3차원 차량 도어 프레임 내부 보강 요소를 성형하도록 상기 도어 프레임 내부 보강 블랭크를 핫 스탬핑 가공하는 단계를 포함한다.

상기 도어 프레임 내부 보강 블랭크를 핫 스탬핑 가공하기 전에 상기 도어 프레임 내부 보강 블랭크를 형성하기 위하여 상기 내부 블랭크를 조립하는 단계는 전체 차량 도어 프레임 내부 보강 요소를 성형하기 위한 단일 프레스의 사용을 가능하게 하고, 이는 차량 도어 프레임 내부 보강 요소의 제조 비용을 감소시킨다.

게다가, 여러 개의 내부 블랭크들을 조립함으로써 도어 프레임 내부 보강 블랭크를 형성하는 것은 차량 도어 프레임 내부 보강 요소의 상이한 부품들 사이에서 가변 두께를 가능하게 하고, 그리고 또한 개선된 네스팅 (nesting) 으로 인해 재료 사용의 감소를 가능하게 한다.

본 발명의 다른 유리한 양태들에 따르면, 3차원 차량 도어 프레임 내부 보강 요소를 제조하는 방법은 단독으로 또는 임의의 기술적으로 가능한 조합에 따라 고려되는 이하의 특징들 중 하나 이상을 포함한다:

- 도어 프레임 내부 보강 요소는 내부 전방 필러 부품 및 내부 사이드 레일부품에 대해 실질적으로 수직인 방향으로 연장되는 루프 보강부를 포함하고, 상기 루프 보강부는 내부 사이드 레일 블랭크와 일체된 루프 보강 블랭크를 핫 스탬핑 가공함으로써 얻어지고;

- 내부 블랭크들은 프레스 경화 강으로 제조되고;

- 상기 프레스 경화 강은 Usibor®이고;

- 상기 프레스 경화 강은 핫 스탬핑 가공 단계 후에 1300 MPa 이상의 인장 강도를 갖고;

- 내부 센터 필러 블랭크 및 내부 전방 필러 블랭크는 레이저 용접에 의해서 상기 내부 사이드 레일 블랭크에 조립되어 상기 내부 센터 필러 블랭크 및 상기 내부 전방 필러 블랭크 각각은 연속 용접 라인에 의해서 상기 내부 사이드 레일 블랭크에 결합된다.

또한, 본 발명은 3차원 차량 도어 프레임 외부 보강 요소와 3차원 차량 도어 프레임 내부 보강 요소의 조립체에 의해서 형성된 전방 필러, 센터 필러 및 사이드 레일을 적어도 포함하는 차량 도어 프레임을 제조하는 방법에 관한 것이고, 상기 방법은 이하의 단계들:

- 3차원 차량 도어 프레임 외부 보강 요소를 제조하는 단계,

- 본 발명에 따른 방법에 의해서 3차원 차량 도어 프레임 내부 보강 요소를 제조하는 단계,

- 상기 차량 도어 프레임을 형성하기 위하여 상기 도어 프레임 외부 보강 요소 및 상기 도어 프레임 내부 보강 요소를 조립하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 유리한 양태들에 따르면, 차량 도어 프레임을 제조하는 방법은 단독으로 또는 임의의 기술적으로 가능한 조합에 따라 고려되는 이하의 특징들 중 하나 이상을 포함한다:

- 상기 도어 프레임 외부 보강 요소는 적어도 외부 센터 필러 부품, 외부 상부 전방 필러 부품, 및 상기 외부 센터 필러 부품과 상기 외부 상부 전방 필러 부품을 결합하는 외부 사이드 레일 부품을 포함하고, 상기 3차원 차량 도어 프레임 외부 보강 요소를 제조하는 단계는 이하의 단계들:

·적어도 외부 센터 필러 블랭크, 외부 상부 전방 필러 블랭크 및 외부 사이드 레일 블랭크를 제공하는 단계로서, 상기 외부 센터 필러 블랭크, 상기 외부 상부 전방 필러 블랭크 및 상기 외부 사이드 레일 블랭크는 실질적으로 평면인, 상기 제공하는 단계,

·실질적으로 평면인 도어 프레임 외부 보강 블랭크를 형성하기 위하여 상기 외부 사이드 레일 블랭크에 상기 외부 센터 필러 블랭크 및 상기 외부 상부 전방 필러 블랭크를 조립하는 단계,

·3차원 차량 도어 프레임 외부 보강 요소를 성형하도록 상기 도어 프레임 외부 보강 블랭크를 핫 스탬핑 가공하는 단계를 포함하고;

- 상기 외부 블랭크들은 프레스 경화 강으로 제조되고;

- 상기 도어 프레임 외부 보강 요소는 상기 외부 상부 전방 필러 부품에 결합된 외부 하부 전방 필러 부품과, 상기 외부 센터 필러 부품에 상기 외부 하부 전방 필러 부품을 결합하는 외부 하부측 실 부품을 더 포함하고, 상기 3차원 차량 도어 프레임 외부 보강 요소를 제조하는 단계는 이하의 단계들:

·외부 하부 전방 필러 블랭크 및 외부 하부측 실 블랭크를 제공하는 단계로서, 상기 외부 하부 전방 필러 블랭크 및 상기 외부 하부측 실 블랭크는 실질적으로 평면인, 상기 제공하는 단계,

·실질적으로 평면인 상기 도어 프레임 외부 보강 블랭크를 형성하기 위하여 상기 외부 상부 전방 필러 블랭크에 상기 외부 하부 전방 필러 블랭크를 조립하고, 그리고 상기 외부 하부 전방 필러 블랭크와 상기 외부 센터 필러 블랭크에 상기 외부 하부측 실 블랭크를 조립하는 단계를 더 포함하고;

- 상기 외부 하부측 실 블랭크는 다른 외부 블랭크들의 프레스 경화 강과 상이한 프레스 경화 강으로 제조되고;

- 상기 3차원 차량 도어 프레임 외부 보강 요소 및 상기 3차원 차량 도어 프레임 내부 보강 요소는 상기 차량 도어 프레임의 전방 필러, 센터 필러 및 사이드 레일 각각의 일부가 중공의 폐쇄 섹션을 갖도록 상보적인 개방형 프로파일들로서 성형된다.

또한, 본 발명은 적어도 차량 도어 프레임 및 언더바디 보강 요소를 포함하는 차량 보강 구조물을 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 언더바디 보강 요소는 적어도 전방 횡방향 빔 및 상기 전방 횡방향 빔에 평행한 후방 횡방향 빔을 포함하고, 상기 방법은 이하의 단계들:

- 본 발명에 따른 방법에 의해서 상기 차량 도어 프레임을 제조하는 단계,

- 상기 언더바디 보강 요소를 제조하는 단계,

- 상기 차량 도어 프레임의 상기 전방 필러가 상기 언더바디 보강 요소의 상기 전방 횡방향 빔에 부착되고, 그리고 상기 차량 도어 프레임의 상기 센터 필러가 상기 언더바디 보강 요소의 상기 후방 횡방향 빔에 부착되도록 상기 언더바디 보강 요소에 상기 차량 도어 프레임을 조립하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 유리한 양태들에 따르면, 차량 보강 구조물을 제조하는 방법은 단독으로 또는 임의의 기술적으로 가능한 조합에 따라 고려되는 이하의 특징들 중 하나 이상을 포함한다:

- 상기 언더바디 보강 요소는 상기 전방 횡방향 빔과 상기 후방 횡방향 빔 사이에서, 그리고 이들에 평행하게 연장되는 중간 횡방향 빔을 더 포함하고, 상기 중간 횡방향 빔은 상기 도어 프레임의 상기 센터 필러에 상기 전방 필러를 결합하는 하부측 실에 부착되고;

- 상기 언더바디 보강 요소의 횡방향 빔들은 상기 전방 횡방향 빔과 상기 후방 횡방향 빔 사이에서 연장되는 상기 하부측 실의 내부 하부측 실 부품에 용접된다.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 첨부 도면들을 참고로 하여 이하의 상세한 설명을 읽으면서 더 잘 이해될 것이다.

도 1 은 특정 실시 형태에 따른 차량 바디의 사시도이고;
도 2 는 도 1 의 차량 바디의 차량 도어 프레임의 확대 사시도를 도시하고;
도 3 은 도 1 의 차량 바디의 언더바디 구조물의 저부도이고;
도 4 는 차량 도어 프레임 및 언더바디 구조물의 조립체에 대한 도 3 의 IV-IV 선을 따라 취한 단면도를 도시한다.

다음의 설명에서, 내부, 외부, 전방, 후방, 횡방향, 종방향, 수직 및 수평이라는 용어는 차량 구조물 상에 조립될 때에 도시된 요소, 부품 또는 구조물의 통상적인 배향을 참조하여 해석된다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 차체 (10) 가 도 1 에 도시되어 있다. 차체 (10) 는 바디-온-프레임 타입의 차량, 예를 들어 픽업 트럭의 본체이다. 이러한 타입의 차량은 차량의 본체로부터 분리된 섀시를 포함한다.

차량 본체 (10) 는 차량 언더바디 (underbody) 구조물 (20) 과, 차량 언더바디 구조물 (20) 의 양측의 차량 도어 프레임 (22) 을 포함한다.

차량 언더바디 구조물 (20) 은, 도 3 에 도시된 바와 같이, 바닥 패널 (24) 과 언더바디 보강 요소 (26) 를 포함한다. 차량 언더바디 구조물 (20) 은 이하에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 차량의 섀시에 연결되도록 예정되어 있다.

차량 도어 프레임 (22) 및 각각의 언더바디 보강 요소 (26) 는 함께 차량 보강 구조물 (30) 의 적어도 일부를 형성한다.

차량 도어 프레임 (22) 은 사이드 레일 (34), 센터 필러 (36: center pillar) 및 전방 필러 (38) 를 포함한다. 도시된 실시형태에서, 차량 도어 프레임 (22) 은 하부측 실 (40: lowerside sill) 을 더 포함한다.

사이드 레일 (34) 은 전방 단부 (34a) 와 후방 단부 (34b) 사이에서 종방향을 따라 실질적으로 수평으로 연장된다.

전방 필러 (38) 는 사이드 레일 (34) 의 전방 단부 (34a) 로부터 실질적으로 수직인 전체 방향을 따라 하향 연장된다. 전방 필러 (38) 는 상부 전방 필러 섹션 (42) 과 하부 전방 필러 섹션 (44) 을 포함한다.

상부 전방 필러 섹션 (42) 은 사이드 레일 (34) 의 전방 단부 (34a) 로부터 경사 방향으로 전후 방향으로 연장되어 있다. 따라서, 상부 전방 필러 섹션 (42) 은 사이드 레일 (34) 의 전방 단부 (34a) 에 인접하는 상부 단부 (42a) 와, 하부 단부 (42b) 사이에서 연장된다.

하부 전방 필러 섹션 (44) 은 상부 전방 필러 섹션 (42) 의 하부 단부 (42b) 로부터 거의 수직으로 연장되어 있다. 하부 전방 필러 섹션 (44) 은 상부 전방 필러 섹션 (42) 의 하부 단부 (42b) 에 인접하는 상부 단부 (44a) 와, 하부 단부 (44b) 사이에서 연장된다.

센터 필러 (36) 는 사이드 레일 (34) 로부터 실질적으로 수직 방향을 따라 하향 연장된다. 도시된 예에서, 센터 필러 (36) 는 사이드 레일 (34) 의 전방 단부 (34a) 와 후방 단부 (34b) 사이에 포함되는 사이드 레일 (34) 의 중간 섹션으로부터 연장된다. 따라서, 센터 필러 (36) 는 사이드 레일 (34) 의 중간 섹션에 인접하는 상부 단부 (36a) 와, 하부 단부 (36b) 사이에서 연장된다.

따라서, 사이드 레일 (34) 은 전방 필러 (38) 및 센터 필러 (36) 의 상부 단부들을 결합한다.

하부측 실 (40) 은 전방 단부 (40a) 와 후방 단부 (40b) 사이에서 실질적으로 종방향을 따라 연장된다.

전방 필러 (38) 의 하부 단부는 하부측 실 (40) 의 전방 단부 (40a) 에 인접하고, 센터 필러 (36) 의 하부 단부 (36b) 는 하부측 실 (40) 의 전방 단부 (40a) 와 후방 단부 (40b) 사이에 포함된 하부측 실 (40) 의 중간 섹션에 인접한다. 따라서, 하부측 실 (40) 은 전방 필러 (38) 및 센터 필러 (36) 의 하부 단부들을 결합한다.

따라서, 전방 필러 (38), 센터 필러 (36), 사이드 레일 (34) 및 하부측 실 (40) 은 도어 개구를 형성한다. 사실상, 차량 도어 프레임 (22) 은 닫혀있을 때에 도어 개구를 채우는 차량 도어를 수용하도록 예정된다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 차량 도어 프레임 (22) 은 차량 도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 및 차량 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 의 조립체에 의해 형성된다.

차량 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 및 차량 도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 는 각각 3차원 요소이다.

차량 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 는 내부 사이드 레일 부품 (64), 내부 센터 필러 부품 (66) 및 내부 전방 필러 부품 (68) 을 포함하는 내부 보강 부품을 포함한다. 내부 보강 부품은 루프 보강 부품 (70) 을 더 포함한다.

사이드 레일 (34) 과 유사하게, 내부 사이드 레일 부품 (64) 은 전방 단부 (64a) 와 후방 단부 (64b) 사이에서 종방향을 따라 실질적으로 수평으로 연장된다.

센터 필러 (36) 와 유사하게, 내부 센터 필러 부품 (66) 은, 내부 사이드 레일 부품 (64) 으로부터 실질적으로 수직 방향을 따라 하향 연장되어 있다. 도시된 예에서, 내부 센터 필러 부품 (66) 은 내부 사이드 레일 부품 (64) 의 전방 단부 (64a) 와 후방 단부 (64b) 사이에 포함되는 내부 사이드 레일 부품 (64) 의 중간 섹션으로부터 연장한다. 따라서, 내부 센터 필러 부품 (66) 은 내부 사이드 레일 부품 (64) 의 중간 섹션에 인접하는 상부 단부 (66a) 와, 하부 단부 (66b) 사이에서 연장된다.

내부 전방 필러 부품 (68) 은 내부 사이드 레일 부품 (64) 의 전방 단부 (64a) 로부터 경사 방향으로 전후 방향으로 연장되어 있다. 따라서, 내부 전방 필러 부품 (68) 은 사이드 레일 (34) 의 전방 단부에 인접하는 상부 단부 (68a) 와, 하부 단부 (68b) 사이에서 연장된다. 바람직하게는, 하부 단부 (68b) 는 전방 필러 (38) 의 하부 단부를 포함하는 수평 평면보다 높은 수평 평면에 포함된다; 즉, 내부 전방 필러 부품 (68) 은 전방 필러 (38) 의 전체 길이를 따라 연장되지 않고, 예를 들어 오직 상부 전방 필러 부품 (42) 의 길이를 따라 연장된다.

따라서, 내부 사이드 레일 부품 (64) 은 내부 전방 필러 부품 (68) 과 내부 센터 필러 부품 (66) 을 결합한다.

루프 보강 부품 (70) 은, 실질적으로 수평한 평면에서, 내부 전방 필러 부품 (68) 및 내부 사이드 레일 부품 (64) 에 대해 실질적으로 수직한 방향으로, 내부 사이드 레일 부품 (64) 의 전방 단부 (64a) 로부터 내향 연장된다.

루프 보강 부품 (70) 은 루프 전방 레일 요소를 지지하도록 되어 있다.

루프 보강 부품 (70) 은 예를 들어 내부 사이드 레일 부품 (64) 과 일체로 형성된다.

내부 보강 부품들의 적어도 일부는 프레스 경화 강으로 만들어진다. 예를 들면, 모든 내부 보강 부품들은 프레스 경화 강으로 만들어진다. 내부 보강 부품들은 상이한 프레스 경화 강들로 제조될 수도 있다.

바람직하게는, 프레스 경화 강은 1300 MPa 이상의 인장 강도를 갖는다.

예를 들어, 프레스 경화 강은 중량% 로 0.10 % ≤ C ≤ 0.5 %, 0.5 % ≤ Mn ≤ 3 %, 0.1 % ≤ Si ≤1 %, 0.01 % ≤ Cr ≤ 1 %, Ti ≤ 0.2 %, Al ≤ 0.1 %, S ≤ 0.05 %, P ≤ 0.1 %, 0.0005 % ≤ B ≤ 0.010 % 를 포함하며 잔부가 철 및 제조시에 기인하는 불가피한 불순물로 이루어지는 조성을 갖는다.

프레스 경화 강은 예를 들어 Usibor®, 특히 Usibor®1500 이다.

강은 코팅되거나 코팅되지 않을 수 있으며, 예를 들어 용융 도금, 전기 도금, 진공 증착과 같은 임의의 적합한 공정에 의해 갈바닐링되거나 갈바나이징될 수 있다.

특히, 프레스 경화 강은 바람직하게는 강이 핫 스탬핑 가공되기 전에 페라이트 및 펄라이트로 본질적으로 이루어지는 조직 및 핫 스탬핑 가공 후에 마르텐사이트로 본질적으로 이루어지는 조직을 갖는다.

차량 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 는 차량 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 의 최소 치수로 정의되는 전체 두께, 예를 들어, 0.7 mm 내지 1.3 mm 의 두께를 갖는다.

바람직하게는, 내부 보강 부품들 중의 적어도 하나는 다른 내부 보강 부품들의 두께와 상이한 두께를 갖는다. 예를 들어, 내부 사이드 레일 부품 (64), 내부 센터 필러 부품 (66) 및 내부 전방 필러 부품 (68) 의 두께는 서로 상이하다.

각각의 내부 보강 부품은 차량 내에서의 부품의 최종 위치 및 달성될 저항성에 적합한 두께를 갖는다.

예를 들어, 내부 사이드 레일 부품 (64) 은 루프 보강 부품 (70) 과 함께 1 mm 와 실질적으로 동일한 두께를 갖는다. 내부 전방 필러 부품 (68) 은 0.9 mm 와 실질적으로 동일한 두께를 갖는다. 내부 센터 필러 부품 (66) 은 1.1 mm 와 실질적으로 동일한 두께를 갖는다.

차량 도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 는 외부 사이드 레일 부품 (74), 외부 센터 필러 부품 (76) 및 외부 전방 필러 부품 (78) 을 포함하는 외부 보강 부품들을 포함한다. 외부 보강 부품들은 외부 하부측 실 부품 (80) 을 더 포함한다.

사이드 레일 (34) 과 유사하게, 외부 사이드 레일 부품 (74) 은 전방 단부 (74a) 와 후방 단부 (74b) 사이에서 종방향을 따라 실질적으로 수평으로 연장된다.

센터 필러 (36) 와 유사하게, 외부 센터 필러 부품 (76) 은 외부 사이드 레일 부품 (74) 으로부터 실질적으로 수직 방향을 따라 하향 연장되어 있다. 도시된 예에서, 외부 센터 필러 부품 (76) 은 외부 사이드 레일 부품 (74) 의 전방 단부 (74a) 와 후방 단부 (74b) 사이에 포함되는 외부 사이드 레일 부품 (74) 의 중간 섹션으로부터 연장된다. 따라서, 외부 센터 필러 부품 (76) 은 외부 사이드 레일 부품 (74) 의 중간 섹션에 인접하는 상부 단부 (76a) 와, 하부 단부 (76b) 사이에서 연장한다.

전방 필러 (38) 와 유사하게, 외부 전방 필러 부품 (78) 은 외부 사이드 레일 부품 (74) 의 전방 단부 (74a) 로부터 전체적으로 실질적으로 수직 방향을 따라 하향 연장되어 있다. 외부 전방 필러 부품 (78) 은 외부 상부 전방 필러 부품 (82) 과 외부 하부 전방 필러 부품 (84) 을 포함한다.

외부 상부 전방 필러 부품 (82) 은 외부 사이드 레일 부품 (74) 의 전방 단부 (74a) 로부터 경사 방향으로 전후 방향으로 연장되어 있다. 따라서, 외부 상부 전방 필러 부품 (82) 은, 외부 전방 필러 부품 (78) 의 상부 단부인 외부 사이드 레일 부품 (74) 의 전방 단부 (74a) 에 인접하는 상부 단부 (82a) 와, 하부 단부 (82b) 사이에서 연장되어 있다.

외부 하부 전방 필러 부품 (84) 은 외부 상부 전방 필러 부품 (82) 의 하부 단부로부터 실질적으로 수직으로 연장된다. 외부 하부 전방 필러 부품 (84) 은 외부 상부 전방 필러 부품 (82) 의 하부 단부 (82b) 에 인접하는 상부 단부 (84a) 와, 외부 전방 필러 부품 (78) 의 하부 단부인 하부 단부 (84b) 사이에서 연장한다.

따라서, 외부 사이드 레일 부품 (74) 은 외부 전방 필러 부품 (78) 및 외부 센터 필러 부품 (76) 을 결합한다.

하부측 실 (40) 과 유사하게, 외부 하부측 실 부품 (80) 은 전방 단부 (80a) 와 후방 단부 (80b) 사이에서 실질적으로 종방향을 따라 연장된다.

외부 전방 필러 부품 (78) 의 하부 단부 (84b) 는 외부 하부측 실 부품 (80) 의 전방 단부 (76a) 에 인접하고, 외부 센터 필러 부품 (76) 의 하부 단부 (76b) 는 외부 하부측 실 부품 (80) 의 전방 단부 (80a) 와 후방 단부 (80b) 사이에 포함되는 외부 하부측 실 부품 (80) 의 중간 섹션에 인접한다. 따라서, 외부 하부측 실 부품 (80) 은 외부 하부 전방 필러 부품 (84) 을 외부 센터 필러 부품 (76) 에 결합한다.

외부 보강 부품의 적어도 일부는 프레스 경화 강으로 만들어진다. 예를 들어, 모든 외부 보강 부품들은 프레스 경화 강으로 만들어진다.

프레스 경화 강은 예를 들어 Usibor®, 특히 Usibor®1500 이다.

외부 보강 부품들은 상이한 프레스 경화 강들로 제조될 수도 있다. 예를 들어, 외부 하부측 실 부품 (80) 은 다른 외부 부품들과 상이한 프레스 경화 강으로 제조될 수 있다. 특히, 외부 하부측 실 부품 (80) 은 Ductibor® 로 제조될 수 있고, 다른 외부 보강 부품들은 Usibor® 로 제조될 수 있다.

그러나, 외부 보강 부품들은 바람직하게는 모두 동일한 프레스 경화 강으로 만들어져서, 외부 응력을 받을 때, 외부 보강 요소 (50) 내에서 변형의 분포가 균일하게 된다.

도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 는 도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 의 최소 치수로 규정된 전체 두께, 예를 들어 0.8 mm 내지 2.5 mm 의 두께를 갖는다.

바람직하게는, 외부 보강 부품들의 적어도 하나는 다른 외부 보강 부품들의 두께와 상이한 두께를 갖는다. 예를 들어, 외부 사이드 레일 부품 (74), 외부 센터 필러 부품 (76) 및 외부 전방 필러 부품 (78)의 두께는 서로 상이하다.

각각의 외부 부품은 차량 내에서의 부품의 최종 위치 및 달성될 저항성에 적합한 두께를 갖는다.

예를 들면, 외부 사이드 레일 부품 (74) 은 1.1 ㎜ 와 실질적으로 동일한 두께를 갖고, 외부 상부 전방 필러 부품 (82) 은 0.9 ㎜ 와 실질적으로 동일한 두께를 갖고, 외부 하부 전방 필러 부품 (84) 은 1.1 ㎜ 와 실질적으로 동일한 두께를 갖는다. 이 예에 따르면, 외부 센터 필러 부품 (76) 은 2 mm 와 실질적으로 동일한 두께를 갖고, 외부 하부측 실 부품 (80) 은 1.2 mm 와 실질적으로 동일한 두께를 갖는다.

도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 및 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 는, 일단 조립되면, 도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 및 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 가 차량 도어 프레임 (22) 을 형성하도록 상보적인 형상을 갖는다.

특히, 사이드 레일 (34) 은 내부 사이드 레일 부품 (64) 과 외부 사이드 레일 부품 (74) 의 조립에 의해 형성되고, 센터 필러 (36) 는 내부 센터 필러 부품 (66) 과 외부 센터 필러 부품 (76) 의 조립에 의해 형성된다.

또한, 전방 필러 (38) 는 내부 전방 필러 부품 (68) 과 외부 전방 필러 부품 (78) 의 조립에 의해 형성된다. 구체적으로는, 상부 전방 필러 섹션 (42) 은 내부 전방 필러 부품 (68) 과 외부 상부 전방 필러 부품 (82) 의 조립에 의해 형성된다.

도시된 예에서, 하부 전방 필러 섹션 (44) 은 외부 하부 전방 필러 부품 (84) 에 의해 형성된다.

차량 도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 및 차량 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 는, 차량 도어 프레임 (22) 의 전방 필러 (38), 센터 필러 (36) 및 사이드 레일 (34) 의 부품이 각각 중공 폐쇄 섹션을 갖도록 상보적인 개방 프로파일들로서 성형된다.

특히, 외부 보강 부품들은 개방 섹션을 갖는다. 개방 섹션은 적어도 바닥 세그먼트와, 바닥 세그먼트의 양 단부로부터 연장되는 2 개의 벽 세그먼트를 포함한다.

이제, 차량용 도어 프레임 (22) 의 제조 방법에 대하여 설명한다.

차량 도어 프레임 (22) 의 제조는, 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 를 제조하고, 도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 를 제조하고, 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 를 도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 에 조립하는 것을 포함한다.

차량 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 는 여러 개의 블랭크들을 조립함으로써 그 자체가 형성되는 내부 보강 블랭크를 핫 스탬핑 가공함으로써 제조된다.

따라서, 차량 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 의 제조는 실질적으로 평면형인 도어 프레임 내부 보강 블랭크의 형성 단계를 포함한다. 도어 프레임 내부 보강 블랭크의 형상은, 핫 스탬핑 가공되어 원하는 형상을 갖는 내부 보강 요소를 형성하도록 되어 있다.

내부 보강 블랭크는 바람직하게는 테일러 용접된 블랭크이다.

내부 보강 블랭크의 형성은 내부 센터 필러 블랭크, 내부 전방 필러 블랭크 및 내부 사이드 레일 블랭크를 제공하는 것을 포함하며, 내부 블랭크들은 실질적으로 평면형이다. 바람직하게는, 내부 보강 블랭크의 형성은 내부 사이드 레일 블랭크와 일체로 만들어진 루프 보강 블랭크를 제공하는 것을 더 포함한다.

내부 블랭크들의 형상 및 두께는, 일단 핫 스탬핑 가공되면, 내부 센터 필러 블랭크, 내부 전방 필러 블랭크, 내부 사이드 레일 블랭크 및 루프 보강 블랭크가 각각내부 센터 필러 부품 (66), 내부 전방 필러 부품 (68), 내부 사이드 레일 부품 (64) 및 루프 보강 부품 (70) 을 형성할 수 있도록 되어 있다.

내부 블랭크들은 강 시트들, 예를 들어 Usibor® 와 같은 프레스 경화 강으로 만들어진 시트들을 원하는 형상으로 절단함으로써 얻어진다.

내부 센터 필러 블랭크 및 내부 전방 필러 블랭크는 이어서 내부 사이드 레일 블랭크에 조립되어 내부 보강 블랭크를 형성한다.

특히, 내부 전방 필러 블랭크의 상부 단부는 내부 사이드 레일 블랭크의 전방 단부에 조립되고, 내부 센터 필러 블랭크의 상부 단부는 내부 사이드 레일 블랭크의 중간 섹션에 조립된다.

바람직하게는, 내부 블랭크들은 연속 용접 라인에 의해 내부 블랭크들이 함께 결합되도록 용접, 보다 바람직하게는 레이저 용접에 의해 조립된다.

특히, 내부 센터 필러 블랭크 및 내부 전방 필러 블랭크는 연속 용접 라인에 의해 내부 사이드 레일 블랭크에 결합된다.

따라서, 차량 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 의 제조는 3차원 차량 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 를 성형하기 위해 도어 프레임 내부 보강 블랭크를 핫 스탬핑 가공하는 단계를 포함한다.

내부 블랭크들이 프레스 경화 강으로 만들어지면, 핫 스탬핑 가공으로 인해 강이 경화된다.

특히, 상술한 바와 같이, 프레스 경화 강은 바람직하게는 강이 핫 스탬핑 가공되기 전에 페라이트 및 펄라이트로 본질적으로 이루어지는 조직 및 핫 스탬핑 가공과 담금질 후에 마르텐사이트로 본질적으로 이루어지는 조직을 갖는다.

유사하게, 도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 는 여러 개의 블랭크들을 조립함으로써 그 자체가 형성되는 외부 보강 블랭크를 핫 스탬핑 가공함으로써 제조된다.

따라서, 도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 의 제조는 실질적으로 평면형인 도어 프레임 외부 보강 블랭크의 형성 단계를 포함한다. 도어 프레임 외부 보강 블랭크의 형상은, 핫 스탬핑 가공되어 원하는 형상을 갖는 외부 보강 요소를 형성하도록 되어 있다.

외부 보강 블랭크는 바람직하게는 테일러 용접된 블랭크이다.

외부 보강 블랭크의 형성은 외부 센터 필러 블랭크, 외부 상부 전방 필러 블랭크, 외부 하부 전방 필러 블랭크, 외부 사이드 레일 블랭크 및 외부 하부측 실 블랭크를 제공하는 것을 포함하고, 외부 블랭크들은 실질적으로 평면형이다.

외부 블랭크들의 형상 및 두께는, 일단 핫 스탬핑 가공되면, 외부 센터 필러 블랭크, 외부 상부 전방 필러 블랭크, 외부 하부 전방 필러 블랭크, 외부 사이드 레일 블랭크 및 외부 하부측 실 블랭크가 각각 외부 센터 필러 부품 (76), 외부 상부 전방 필러 부품 (82), 외부 하부 전방 필러 부품 (84), 외부 사이드 레일 부품 (74) 및 외부 하부측 실 부품 (80) 을 형성하도록 되어 있다.

외부 블랭크들은 강 시트들, 예를 들어 Usibor® 와 같은 프레스 경화 강으로 만들어진 시트들을 원하는 형상으로 커팅함으로써 얻어진다.

외부 센터 필러 블랭크 및 외부 상부 전방 필러 블랭크는 이때 외부 사이드 레일 블랭크에 조립되고, 외부 하부 전방 필러 블랭크는 외부 상부 전방 필러 블랭크에 조립되고, 외부 하부측 실 블랭크는 외부 하부 전방 필러 블랭크에 그리고 외부 센터 필러 블랭크에 조립되어 외부 보강 블랭크를 형성한다.

특히, 외부 상부 전방 필러 블랭크의 상부 단부는 외부 사이드 레일 블랭크의 전방 단부에 조립되고 외부 센터 필러 블랭크의 상부 단부는 외부 사이드 레일 블랭크의 중간 섹션에 조립된다. 추가로, 외부 상부 전방 필러 블랭크의 하부 단부는 외부 하부 전방 필러 블랭크의 상부 단부에 조립되고, 외부 하부 전방 필러 블랭크의 하부 단부는 외부 하부측 실 블랭크의 전방 단부에 조립되고, 외부 센터 필러 블랭크의 하부 단부는 외부 하부측 실 블랭크의 중간 섹션에 조립된다.

바람직하게, 외부 블랭크들은 용접, 보다 바람직하게 레이저 용접에 의해 조립되어, 외부 블랭크들은 연속 용접 라인들에 의해 함께 결합된다.

도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 의 제조는 이때 3차원 차량 도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 을 성형하도록 도어 프레임 외부 보강 블랭크를 핫 스탬핑 가공하는 단계를 포함한다.

외부 블랭크들이 프레스 경화 강으로 제조된다면, 핫 스탬핑 가공은 강의 경화를 발생시킨다.

도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 및 도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 는 이때, 예를 들면 용접에 의해 조립된다.

따라서 내부 및 외부 블랭크들을 위한 프레스 경화 강의 사용은, 도어 프레임 내부 및 외부 보강 블랭크들이 강의 네킹 또는 시크닝을 얻지 않고 차량 도어 프레임 내부 및 외부 보강 요소들을 성형하도록 핫 스탬핑 가공될 수 있는 블랭크들에 대해 양호한 성형성, 및 일단 핫 스탬핑 가공된다면 차량 도어 프레임 내부 및 외부 보강 요소들에 대해 초고강도 양쪽을 제공한다.

도어 프레임 내부 보강 블랭크 (각각 도어 프레임 외부 보강 블랭크) 를 핫 스탬핑 가공하기 전에 도어 프레임 내부 보강 블랭크 (각각 도어 프레임 외부 보강 블랭크) 를 형성하도록 내부 블랭크들 (각각 외부 블랭크들) 을 조립하는 것은 전체 차량 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) (각각 전체 도어 프레임 외부 보강 요소 (50)) 를 성형하기 위해 단일한 프레스를 사용하는 것을 허용하고, 이는 차량 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 및 외부 보강 요소 (50) 의 제조 비용을 감소시킨다.

또한, 몇개의 내부 블랭크들 (각각 몇개의 외부 블랭크들) 을 조립함으로써 도어 프레임 내부 보강 블랭크 (각각 도어 프레임 외부 보강 블랭크) 의 형성은 차량 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) (각각 도어 프레임 외부 보강 요소 (50)) 의 상이한 부품들 사이에 변하는 두께를 허용하고, 추가로 개선된 네스팅 (nesting) 덕택에 재료 사용의 감소를 허용한다.

추가로, 도어 프레임 내부 보강 블랭크 (각각 도어 프레임 외부 보강 블랭크) 전에 도어 프레임 내부 보강 블랭크 (각각 도어 프레임 외부 보강 블랭크) 를 형성하도록 내부 블랭크들 (각각 외부 블랭크들) 을 조립하는 것은 스폿 용접 대신에 내부 블랭크들 (각각 외부 블랭크들) 을 조립하도록 레이저 용접의 사용을 허용한다. 레이저 용접은 블랭크들 사이에 연속 용접 라인들을 제공하고, 그 결과 스폿 용접보다 양호한 저항성, 및 따라서 스폿 용접보다 양호한 크래쉬 저항성을 제공한다.

지금부터 도 3 을 참조하면, 차량 언더바디 구조물 (20) 은 플로어 패널 (24) 및 언더바디 보강 요소 (26) 를 포함한다.

플로어 패널 (24) 은 일반적으로 수평 평면을 따라 연장된다. 플로어 패널 (24) 은 전방 측 (24a) 과 후방 측 (24b) 사이에서 종방향으로, 그리고 우측 (24c) 과 좌측 (24d) 사이에서 횡방향으로 연장된다.

플로어 패널 (24) 은 하향으로 개방되어, 플로어 패널 (24) 에서 리세스를 형성하는 종방향 플로어 터널 (100) 을 포함한다. 플로어 터널 (100) 은 두개의 사이드 플로어 부품들 사이에서 플로어 패널 (24) 의 전방 측 (24a) 으로부터 후방 측 (24b) 을 향해 연장된다.

플로어 터널 (100) 은 실질적으로 수평 상부 벽 (100a) 및 두개의 실질적으로 종방향 수직 측 벽들 (100b, 100c) 을 포함한다. 각각의 측 벽 (100b, 100c) 은 상부 벽에 인접한 상부 단부와 사이드 플로어 부품들 중 하나에 인접한 하부 단부 사이에서 연장된다.

플로어 패널 (24) 은 예를 들면 강으로 제조된다.

언더바디 보강 요소 (26) 는 하부 사이드 플로어 패널 (24) 에 부착되고 차량 언더바디 구조물 (20) 에 저항성을 제공하도록 예정된다.

언더바디 보강 요소 (26) 는 차량이 충격을 받을 때에 스트레스를 흡수하도록 예정되는 빔들의 메쉬를 포함한다. 특히, 언더바디 보강 요소 (26) 는 예를 들면 측방 충격 중에 도어 링에 의해 수용되는 스트레스를 흡수하도록 예정된다.

따라서 언더바디 보강 요소 (26) 는 플로어 패널 (24) 에 부착된 몇개의 보강 빔들을 포함한다.

특히, 보강 빔들은 적어도 전방 횡방향 빔 및 후방 횡방향 빔을 포함하고, 전방 및 후방 횡방향 빔들은 서로에 평행하게 연장된다.

예시된 예에서, 보강 빔들은 두개의 전방 횡방향 빔들 (112a, 112b) 및 단일한 후방 횡방향 빔 (114) 을 포함한다.

보강 빔들은 두개의 중간 횡방향 빔들 (116a, 116b), 두개의 종방향 빔들 (118a, 118b) 및 터널 횡방향 빔 (120) 을 추가로 포함한다.

두개의 전방 횡방향 빔들 (112a, 112b) 은 플로어 터널 (100) 의 각 측에서, 플로어 패널 (24) 의 전방 부품에 횡방향으로 연장된다. 실제로, 각각의 전방 횡방향 빔 (112a, 112b) 은 플로어 터널 (100) 의 측 벽 (100b, 100c) 의 하부 단부에 인접한 내부 단부와 플로어 패널 (24) 의 측 (24c, 24d) 에 인접한 외부 단부 사이에서 연장된다.

후방 횡방향 빔 (114) 은 전방 횡방향 빔들 (112a, 112b) 에 평행한 플로어 패널 (24) 의 센터 부품에서 연장된다. 따라서 후방 전방 횡방향 빔 (114) 은 플로어 패널 (24) 의 우측 (24c) 과 좌측 (24d) 사이에서 연장된다.

보다 구체적으로, 전방 횡방향 빔들 (112a, 112b) 및 후방 횡방향 빔 (114) 은 차량 언더바디 구조물 (20) 이 도어 프레임 (22) 에 조립될 때에, 각각의 전방 횡방향 빔 (112a, 112b) 의 외부 단부들이 도어 프레임 (22) 의 전방 필러 (38) 와 결합할 수 있고, 후방 횡방향 패널의 각각의 단부가 도어 프레임 (22) 의 센터 필러 (36) 와 결합할 수 있도록 구성된다.

두개의 중간 횡방향 빔들 (116a, 116b) 은 플로어 터널 (100) 의 각측에서 전방 횡방향 빔들 (112a, 112b) 과 후방 횡방향 빔 (114) 사이에 그리고 그들에 평행하게 연장된다. 각각의 중간 횡방향 빔 (116a, 116b) 은 플로어 터널 (100) 의 측 벽의 하부 단부에 인접한 내부 단부와 플로어 패널 (24) 의 측에 인접한 외부 단부 사이에 연장된다.

예를 들면, 중간 횡방향 빔들 (116a, 116b) 은 전방 횡방향 빔들 (112a, 112b) 과 후방 횡방향 빔 (114) 사이에서 실질적으로 중간으로 연장된다.

따라서, 중간 횡방향 빔들 (116a, 116b) 은 차량 언더바디 구조물 (20) 이 도어 프레임 (22) 에 조립될 때에, 각각의 중간 횡방향 빔 (116a, 116b) 의 외부 단부가 도어 프레임 (22) 의 하부측 실 (40) 과 결합할 수 있도록 구성된다.

두개의 종방향 빔들 (118a, 118b) 은 플로어 터널 (100) 의 각측에서 종방향으로 연장된다. 각각의 종방향 빔 (118a, 118b) 은 전방 횡방향 빔 (112a, 112b) 에 인접한 전방 단부와 후방 횡방향 빔 (114) 과 인접한 후방 단부 사이에서 연장된다. 따라서, 각각의 종방향 빔 (118a, 118b) 은 후방 횡방향 빔 (114) 에 전방 횡방향 빔들 (112a, 112b) 의 하나를 결합한다

추가로, 각각의 종방향 빔 (118a, 118b) 은 중간 횡방향 빔 (116a, 116b) 의 내부 단부에 인접한 중간 섹션을 포함한다. 따라서, 각각의 종방향 빔 (118a, 118b) 은 중간 횡방향 빔 (116a, 116b) 및 후방 횡방향 빔 (114) 에 전방 횡방향 빔들 (112a, 112b) 의 하나를 결합한다.

터널 횡방향 빔 (120) 은 종방향 빔 (118a) 으로부터 다른 종방향 빔 (118b) 으로 그리고 플로어 터널 (100) 을 가로질러 연장된다. 따라서 터널 횡방향 빔 (120) 은 종방향 빔들 (118a) 을 결합하는 두개의 단부들 (124a, 124b) 사이에 포함되고 플로어 터널 (100) 을 가로지르는 센터 영역 (122) 을 포함한다. 터널 횡방향 빔 (120) 의 센터 영역 (120a) 은 플로어 터널 (100) 상부 벽에 부착된 실질적으로 수평 상부 벽, 및 플로어 터널 (100) 측 벽에 각각 부착된 두개의 실질적으로 종방향 수직 측 벽들을 포함한다.

바람직하게, 터널 횡방향 빔 (120) 은 중간 횡방향 빔들 (116a, 116b) 과 횡방향으로 정렬되지 않아서, 종방향 오프셋이 터널 횡방향 빔 (120) 과 중간 횡방향 빔들 (116a, 116b) 사이에 존재한다.

이러한 오프셋으로 인해, 중간 횡방향 빔들 (116a, 116b) 에 의해 수용된 스트레스는 터널 횡방향 빔 (120) 에 직접 전달되지 않고, 종방향 빔들 (118a, 118b) 을 통해 전달된다. 실제로, 터널 횡방향 빔 (120) 은 직선이 아니기 때문에, 그것이 횡방향 스트레스를 받을 때에 압축으로 작용하지 않고 휨으로 작용하고, 따라서 직선 빔보다 용이하게 벤딩된다. 따라서 터널 횡방향 빔 (120) 과 중간 횡방향 빔들 (116a, 116b) 사이의 오프셋은 터널 횡방향 빔 (120) 의 벤딩 위험성들을 감소시키는 것을 허용한다.

각각의 전방 횡방향 빔 (112a, 112b) 및 후방 횡방향 빔 (114) 은 섀시에 차량 언더바디 구조물 (20) 을 연결하도록 예정된 연결 요소, 또한 소위 바디 장착부를 수용하기 위한 슬롯들 (130) 을 제공한다.

바람직하게, 언더바디 보강 요소 (26) 는 플로어 터널 (100) 을 형성하는 강과 상이한 강 (또는 몇개의 상이한 강들), 및 플로어 터널 (100) 을 형성하는 강보다 높은 인장 강도를 갖는 강으로 제조된다.

바람직하게, 보강 빔들의 적어도 일부는 1300 MPa 이상의 인장 강도를 갖는 강으로 제조된다. 예를 들면, 강은 일단 프레싱된다면, 1300 MPa 이상의 인장 강도를 갖는 프레스 경화 강이다.

예를 들면, 프레스-경화 강은, 중량 % 로, 0.10% ≤ C ≤ 0.5%, 0.5% ≤ Mn ≤ 3%, 0.1% ≤ Si ≤ 1%, 0.01% ≤ Cr ≤ 1%, Ti ≤ 0.2%, Al ≤ 0.1%, S ≤ 0.05%, P ≤ 0.1%, 0.0005% ≤ B ≤ 0.010% 를 포함하는 조성을 갖고, 잔부는 철 및 제조로 기인한 불가피 불순물들로 이루어진다.

프레스 경화 강은 예를 들면 Usibor®, 특히 Usibor®1500 또는 Usibor®2000 이다.

강은 코팅되거나 또는 비코팅되거나, 예를 들면 용융 도금, 전기 도금, 진공 증착과 같은 임의의 적당한 프로세스에 의해 갈바닐링되거나 또는 갈바나이징될 수 있다.

특히, 프레스 경화 강은 바람직하게 강이 프레싱되기 전에 본질적으로 페라이트 및 펄라이트로 이루어진 구조물 및 프레싱된 후에 본질적으로 마르텐사이트로 이루어진 구조물을 갖는다.

언더바디 보강 요소 (26) 는 예를 들면 0.7 mm 내지 1.5 mm 인 언더바디 보강 요소 (26) 의 가장 작은 치수로서 규정된 전체 두께를 갖는다.

바람직하게, 보강 빔들의 적어도 하나는 다른 빔들의 두께와 상이한 두께를 갖는다. 예를 들면, 전방 횡방향 빔들 (112a, 112b), 후방 횡방향 빔 (114), 중간 횡방향 빔들 (116a, 116b), 종방향 빔들 (118a, 118b) 및 터널 횡방향 빔 (120) 의 두께들은 서로 다르다.

각각의 보강 빔은 빔의 위치에 그리고 달성될 저항성에 맞춰질 두께를 갖는다.

바람직하게, 터널 횡방향 빔 (120) 은 특히 터널 횡방향 빔 (120) 의 벤딩을 회피하도록 이러한 빔의 비직선 기하학적 형상으로 인해 다른 빔들보다 두꺼운 두께를 갖는다.

예를 들면, 전방 횡방향 빔들 (112a, 112b) 은 실질적으로 1.2 mm 과 동등한 두께를 갖고, 후방 횡방향 빔 (114) 은 실질적으로 1.2 mm 와 동등한 두께를 갖는다. 중간 횡방향 빔들 (116a, 116b) 은 예를 들면 실질적으로 1.3 mm 과 동등한 두께를 갖고, 종방향 빔들 (118a, 118b) 은 예를 들면 실질적으로 1.2 mm 와 동등한 두께를 갖고, 터널 횡방향 빔 (120) 은 예를 들면 실질적으로 1.5 mm 와 동등한 두께를 갖는다.

보강 빔들은 개방된 횡단면을 가져서, 언더바디 보강 요소 (26) 는 개방된 프로파일을 형성한다. 각각의 보강 빔의 개방된 횡단면은 적어도 바닥 세그먼트 및 바닥 세그먼트의 각 단부들로부터 연장되는 두개의 벽 세그먼트들을 포함한다.

언더바디 보강 요소 (26) 는 플로어 패널 (24) 에 부착되어 플로어 패널 (24) 은 개방된 프로파일을 폐쇄한다.

바람직하게, 언더바디 보강 요소 (26) 및 플로어 패널 (24) 은 용접, 예를 들면 스폿 용접에 의해 부착된다.

차량 언더바디 구조물 (20) 의 제조는 차량 언더바디 구조물 (20) 을 형성하도록 플로어 패널 (24) 의 제조, 언더바디 보강 요소 (26) 의 제조, 및 플로어 패널 (24) 에 언더바디 보강 요소 (26) 의 조립을 포함한다.

플로어 패널 (24) 은 예를 들면 실질적으로 직사각형 블랭크를 스탬핑 가공함으로써 제조된다.

언더바디 보강 요소 (26) 는 언더바디 보강 요소 (26) 를 형성하도록 각각의 보강 빔을 형성하고 성형하고 보강 빔들을 조립함으로써 제조된다.

따라서 언더바디 보강 요소 (26) 의 제조는 실질적으로 평면형 보강 빔 블랭크들의 형성의 단계를 포함한다.

보강 빔 블랭크들의 형성은 두개의 전방 횡방향 빔 블랭크들, 후방 횡방향 빔 블랭크, 두개의 중간 횡방향 빔 블랭크들, 두개의 종방향 빔 블랭크들 및 터널 횡방향 빔 블랭크의 형성을 포함한다.

보강 빔 블랭크들의 형상들 및 두께들은, 일단 핫 스탬핑 가공된다면, 전방 횡방향 빔 블랭크들, 후방 횡방향 빔 블랭크, 중간 횡방향 빔 블랭크들, 종방향 빔 블랭크들 및 터널 횡방향 빔 블랭크가 각각 전방 횡방향 빔들 (112a, 112b), 후방 횡방향 빔 (114), 중간 횡방향 빔들 (116a, 116b), 종방향 빔들 (118a, 118b) 및 터널 횡방향 빔 (120) 을 형성할 수 있도록 맞춰진다.

보강 빔 블랭크들은 예를 들면 강 시트들, 예를 들면 Usibor® 과 같은 프레스 경화 강으로 제조된 시트들을 원하는 형상들로 커팅함으로써 얻어진다.

보강 빔 블랭크들은 이때 보강 빔들을 성형하도록 핫 스탬핑 가공되고, 나중에 담금질된다.

보강 빔들은 이때 언더바디 보강 요소 (26) 를 형성하도록 조립된다.

특히, 각각의 종방향 빔 (118a, 118b) 의 전방 단부는 전방 횡방향 빔 (112a, 112b) 의 내부 단부에 조립되고, 각각의 종방향 빔 (118a, 118b) 의 중간 섹션은 중간 횡방향 빔 (116a, 116b) 의 내부 단부에 조립되고, 각각의 종방향 빔 (118a, 118b) 의 후방 단부는 후방 횡방향 빔 (114) 에 조립된다.

추가로, 터널 횡방향 빔 (120) 의 각각의 단부는 종방향 빔 (118a, 118b) 에 조립된다.

바람직하게, 보강 빔들은 용접에 의해, 예를 들면 스폿 용접 또는 레이저 용접에 의해 조립된다.

언더바디 보강 요소 (26) 의 적어도 일부에 대해 프레스 경화 강의 사용은 보강 빔 블랭크들이 강의 압축 또는 시커닝을 얻지 않고 보강 빔들을 성형하도록 핫 스탬핑 가공될 수 있는 보강 빔 블랭크들에 대한 양호한 성형성 및 일단 핫 스탬핑 가공되고 담금질된다면 보강 빔들에 대한 초고강도 양쪽을 제공한다.

1300 MPa 이상의 인장 강도를 갖는 프레스 경화 강의 사용은 빔들을 시커닝하는 것을 요구하지 않고 따라서 차량 언더바디 구조물의 중량을 증가시키지 않고 충격들, 특히 측방 충격들에 대한 개선된 저항성을 제공한다.

차량 바디 (10) 는 차량 언더바디 구조물 (20) 과 차량 언더바디 구조물 (20) 의 일측에서, 적어도 하나의 차량 도어 프레임 (22), 바람직하게 차량 언더바디 구조물 (20) 의 각측에서, 두개의 차량 도어 프레임들 (22) 의 조립체에 의해 형성된다. 차량 바디 (10) 의 조립은 지금부터 차량 언더바디 구조물 (20) 의 일측에서 하나의 차량 도어 프레임 (22) 을 참조하여 설명될 것이지만, 제 2 차량 도어 프레임 (22) 은 차량 언더바디 구조물 (20) 의 다른 측에서 동일한 방식으로 조립될 수 있다는 것이 이해될 것이다

차량 도어 프레임 (22) 은 차량 언더바디 구조물 (20) 의 측에서 차량 언더바디 구조물 (20) 에 부착되어, 바람직하게 전방 필러 (38) 는 언더바디 보강 요소 (26) 의 전방 횡방향 빔 (112a) 에 부착되고 센터 필러 (36) 는 언더바디 보강 요소 (26) 의 후방 횡방향 빔 (114) 에 부착된다. 추가로, 중간 횡방향 빔 (116a) 은 하부측 실 (40) 에 부착된다.

따라서, 차량 도어 프레임 (22) 에 의해, 특히 전방 및 센터 필러들에 의해 수용된 충격 에너지는 차량 언더바디 구조물 (20) 에 효율적으로 전달될 수 있다.

바람직하게, 횡방향 빔들 (112a, 114 및 116a) 은 전방 횡방향 빔 (112a) 과 후방 횡방향 빔 (114) 사이에서 연장되는 결합하는 강 시트를 형성하는 내부 하부측 실 부품 (140) (도 4) 에 의해 차량 도어 프레임 (22) 에 부착된다. 예를 들면, 횡방향 빔들 (112a, 114 및 116a) 은 용접에 의해 차량 도어 프레임 (22) 에 부착된다.

내부 하부측 실 부품 (140) 은 실질적으로 종방향 방향을 따라 연장된다. 내부 하부측 실 부품 (140) 은 하부측 실 (40) 을 형성하도록 외부 하부측 실 부품 (80) 에, 예를 들면 용접에 의해 조립된다. 내부 하부측 실 부품 (140) 은 외부 하부측 실 부품 (80) 의 형상에 상보적인 형상을 가져서, 결합하는 강 시트 (140) 및 외부 하부측 실 부품 (80) 이 조립될 때에, 그것들이 하부측 실 (40) 을 형성하고, 하부측 실 (40) 은 중공의 폐쇄된 섹션을 갖는다.

내부 하부측 실 부품 (140) 은 예를 들면 완전히 마르텐사이트 마이크로구조를 갖고, 바람직하게 1700 MPa 이상의 인장 강도를 갖는 강으로 제조된다. 내부 하부측 실 부품 (140) 을 형성하는 강은 예를 들면 MS1700® 이다.

외부 하부측 실 부품 (80) 자체는 외부 장식 패널 (142) 에 의해 덮혀진다.

따라서 형성될 때에, 차량 언더바디 구조물은 충격, 특히 측방 충격의 경우에 차량의 저항성을 개선시킨다. 특히, 각각 전방 필러 (38) 및 센터 필러 (36) 를 향하는 전방 및 후방 횡방향 빔들의 위치는 충격 중에 차량에 의해 수용되는 스트레스를 분산하는 것을 허용하고, 전방 및 센터 필러들에 효율적인 지지부를 제공한다. 추가로, 하부측 실 (40) 을 향하는 중간 횡방향 빔 (116a) 은 전방과 센터 필러들 사이에 발생하는 측방 충격의 경우에 에너지를 흡수할 수 있고, 따라서 측방 충격의 경우에 차량 격실로의 침입의 위험성들을 제한한다.

상기 제공된 예시적인 실시형태들은 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.

Claims

적어도 차량 도어 프레임 (22) 및 언더바디 보강 요소 (26) 를 포함하는 차량 보강 구조물 (30) 을 제조하는 방법으로서,
상기 언더바디 보강 요소 (26) 는 적어도 전방 횡방향 빔 (112a, 112b) 및 상기 전방 횡방향 빔 (112a, 112b) 에 평행한 후방 횡방향 빔 (114) 을 포함하고,
상기 방법은 이하의 단계들:
- 3차원 차량 도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 와 3차원 차량 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 의 조립체에 의해서 형성된 전방 필러 (38), 센터 필러 (36) 및 사이드 레일 (34) 을 적어도 포함하는 차량 도어 프레임 (22) 을 제조하는 단계,
- 상기 언더바디 보강 요소 (26) 를 제조하는 단계,
- 상기 차량 도어 프레임 (22) 의 상기 전방 필러 (38) 가 상기 언더바디 보강 요소 (26) 의 상기 전방 횡방향 빔 (112a, 112b) 에 부착되고, 그리고 상기 차량 도어 프레임 (22) 의 상기 센터 필러 (36) 가 상기 언더바디 보강 요소 (26) 의 상기 후방 횡방향 빔 (114) 에 부착되도록 상기 언더바디 보강 요소 (26) 에 상기 차량 도어 프레임 (22) 을 조립하는 단계를 포함하고;
상기 차량 도어 프레임 (22) 은 하기의 단계들:
- 상기 3차원 차량 도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 를 제조하는 단계,
- 3차원 차량 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 를 제조하는 단계로서, 상기 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 는 적어도 내부 센터 필러 부품 (66), 내부 전방 필러 부품 (68), 및 상기 내부 센터 필러 부품 (66) 과 상기 내부 전방 필러 부품 (68) 을 결합하는 내부 사이드 레일 부품 (64) 을 포함하는 단계,
- 상기 차량 도어 프레임 (22) 을 형성하기 위하여 상기 도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 와 상기 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 를 조립하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되고;
상기 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 는 하기의 단계들:
- 내부 센터 필러 블랭크, 내부 전방 필러 블랭크 및 내부 사이드 레일 블랭크들을 포함하는 내부 블랭크들을 제공하는 단계로서, 상기 내부 블랭크들은 실질적으로 평면인, 상기 제공하는 단계,
- 실질적으로 평면인 도어 프레임 내부 보강 블랭크를 형성하기 위하여 상기 내부 사이드 레일 블랭크에 상기 내부 센터 필러 블랭크 및 상기 내부 전방 필러 블랭크를 조립하는 단계, 및
- 상기 3차원 차량 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 를 성형하도록 상기 도어 프레임 내부 보강 블랭크를 핫 스탬핑 가공하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되는, 차량 보강 구조물 (30) 을 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 는 상기 내부 전방 필러 부품 (68) 및 상기 내부 사이드 레일 부품 (64) 에 대해 실질적으로 수직인 방향으로 연장되는 루프 보강부 (70) 를 포함하고,
상기 루프 보강부 (70) 는 상기 내부 사이드 레일 블랭크와 일체된 루프 보강 블랭크를 핫 스탬핑 가공함으로써 얻어지는, 차량 보강 구조물 (30) 을 제조하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 내부 블랭크들은 프레스 경화 강으로 제조되는, 차량 보강 구조물 (30) 을 제조하는 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 프레스 경화 강은, 중량 % 로, 0.10% ≤ C ≤ 0.5%, 0.5% ≤ Mn ≤ 3%, 0.1% ≤ Si ≤ 1%, 0.01% ≤ Cr ≤ 1%, Ti ≤ 0.2%, Al ≤ 0.1%, S ≤ 0.05%, P ≤ 0.1%, 0.0005% ≤ B ≤ 0.010% 를 포함하고, 잔부는 철 및 제조로 기인한 불가피 불순물들로 이루어지는 조성을 갖는, 차량 보강 구조물 (30) 을 제조하는 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 프레스 경화 강은 상기 핫 스탬핑 가공하는 단계 이후에 1300 MPa 이상의 인장 강도를 갖는, 차량 보강 구조물 (30) 을 제조하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 내부 센터 필러 블랭크 및 상기 내부 전방 필러 블랭크는 레이저 용접에 의해서 상기 내부 사이드 레일 블랭크에 조립되어 상기 내부 센터 필러 블랭크 및 상기 내부 전방 필러 블랭크 각각은 연속 용접 라인에 의해서 상기 내부 사이드 레일 블랭크에 결합되는, 차량 보강 구조물 (30) 을 제조하는 방법.
제 1 항 또한 제 2 항에 있어서,
상기 도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 는 적어도 외부 센터 필러 부품 (76), 외부 상부 전방 필러 부품 (82), 및 상기 외부 센터 필러 부품 (76) 과 상기 외부 상부 전방 필러 부품 (82) 을 결합하는 외부 사이드 레일 부품 (74) 을 포함하고,
상기 3차원 차량 도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 를 제조하는 단계는 이하의 단계들:
- 외부 센터 필러 블랭크, 외부 상부 전방 필러 블랭크 및 외부 사이드 레일 블랭크를 포함하는 외부 블랭크들을 제공하는 단계로서, 상기 외부 블랭크들은 실질적으로 평면인, 상기 제공하는 단계,
- 실질적으로 평면인 도어 프레임 외부 보강 블랭크를 형성하기 위하여 상기 외부 사이드 레일 블랭크에 상기 외부 센터 필러 블랭크 및 상기 외부 상부 전방 필러 블랭크를 조립하는 단계,
- 상기 3차원 차량 도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 를 성형하도록 상기 도어 프레임 외부 보강 블랭크를 핫 스탬핑 가공하는 단계를 포함하는, 차량 보강 구조물 (30) 을 제조하는 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 외부 블랭크들은 프레스 경화 강으로 제조되는, 차량 보강 구조물 (30) 을 제조하는 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 는 상기 외부 상부 전방 필러 부품 (82) 에 결합된 외부 하부 전방 필러 부품 (84) 과, 상기 외부 센터 필러 부품 (76) 에 상기 외부 하부 전방 필러 부품 (84) 을 결합하는 외부 하부측 실 (sill) 부품 (80) 을 더 포함하고,
상기 3차원 차량 도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 를 제조하는 단계는 이하의 단계들:
- 외부 하부 전방 필러 블랭크 및 외부 하부측 실 블랭크를 제공하는 단계로서, 상기 외부 하부 전방 필러 블랭크 및 상기 외부 하부측 실 블랭크는 실질적으로 평면인, 상기 제공하는 단계,
실질적으로 평면인 상기 도어 프레임 외부 보강 블랭크를 형성하기 위하여 상기 외부 상부 전방 필러 블랭크에 상기 외부 하부 전방 필러 블랭크를 조립하고, 그리고 상기 외부 하부 전방 필러 블랭크 및 상기 외부 센터 필러 블랭크에 상기 외부 하부측 실 블랭크를 조립하는 단계를 포함하는, 차량 보강 구조물 (30) 을 제조하는 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 외부 하부측 실 블랭크는 다른 외부 블랭크들의 프레스 경화 강과 상이한 프레스 경화 강으로 제조되는, 차량 보강 구조물 (30) 을 제조하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 3차원 차량 도어 프레임 외부 보강 요소 (50) 및 상기 3차원 차량 도어 프레임 내부 보강 요소 (52) 는 상기 차량 도어 프레임 (22) 의 상기 전방 필러 (38), 센터 필러 (36) 및 사이드 레일 (34) 각각의 일부가 중공의 폐쇄 섹션을 갖도록 상보적인 개방형 프로파일들로서 성형되는, 차량 보강 구조물 (30) 을 제조하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 언더바디 보강 요소 (26) 는 상기 전방 횡방향 빔 (112a, 112b) 과 상기 후방 횡방향 빔 (114) 사이에서, 그리고 이들에 평행하게 연장되는 중간 횡방향 빔 (116a, 116b) 을 더 포함하고,
상기 중간 횡방향 빔 (116a, 116b) 은 상기 도어 프레임의 상기 센터 필러 (36) 에 상기 전방 필러 (38) 를 결합하는 하부측 실 (40) 에 부착되는, 차량 보강 구조물 (30) 을 제조하는 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 언더바디 보강 요소 (26) 의 상기 전방 횡방향 빔 (112a, 112b), 상기 후방 횡방향 빔 (114) 및 상기 중간 횡방향 빔 (116a, 116b) 은 상기 전방 횡방향 빔 (112a, 112b) 과 상기 후방 횡방향 빔 (114) 사이에서 연장되는 상기 하부측 실 (40) 의 내부 하부측 실 부품 (140) 에 용접되는, 차량 보강 구조물 (30) 을 제조하는 방법.