KR20230028414A - 스몰 오버랩 충격에 대한 하이브리드 로커 보강재 - Google Patents
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Abstract
차량에 구조적 지지를 제공하기 위한 장치로서, 축을 따라 연장되는 채널을 규정하는 로커 패널 구성요소, 채널 내에 배치되어 제1 채널 부분 및 제2 채널 부분을 규정하는 파티션, 제1 채널 부분 내에 배치되고 로커 패널 구성요소에 커플링되는 제1 플라스틱 보강재로서, 제1 플라스틱 보강재는 복수의 공동을 규정하고, 그에 따라 제1 플라스틱 보강재는 하중 하에서 축을 따라 제1 변형률로 소성 변형되는, 제1 플라스틱 보강재, 제2 채널 부분 내에 배치되고 로커 패널 구성요소에 커플링되는 제2 플라스틱 보강재로서, 제2 플라스틱 보강재는 복수의 공동을 규정하고, 그에 따라 제2 플라스틱 보강재는 하중 하에서 축을 따라 제2 변형률로 소성 변형되는, 제2 플라스틱 보강재를 포함하고, 제1 변형률은 제2 변형률과는 상이한, 장치.
Description
본 문서는 일반적으로 자동차용 충격 플라스틱 보강재, 특히 스몰 오버랩 충격 에너지 흡수를 위한 금속 플라스틱 하이브리드 보강재에 관한 것이다.
정면 차량 충돌은 죽음을 초래하는 가장 일반적인 타입의 충돌이다. 스몰 오버랩 충격(small overlap impact) 또는 SOI로도 알려진 스몰 오버랩 차량 충돌은 차량의 앞쪽 모서리가 다른 차량 또는 물체, 예컨대 나무 또는 전신주와 충돌할 때 발생한다. 이는 정면 차량 충돌의 한 부류이다. 차량에 존재하는 대부분의 에너지 흡수 구조는 작은 오버랩으로 인해 임팩터와 맞물리지 않으므로, 이러한 타입의 충돌에 대한 충돌 시험을 통과하는 것은 난해할 수 있다.
EP 2 655 169 B1은 채널 내에 위치한 플라스틱 보강재를 갖는 중공 금속 로커 채널을 언급하지만, 스몰 오버랩 충격은 언급하지 않는다.
EP 2 945 838 B1은 중공 구조 차량 로커 채널, 및 허니콤 구조를 갖는 플라스틱 요소, 및 지지 채널을 형성하는 3개 이상의 벽을 갖는 지지부를 포함하는 보강재를 언급하고, 여기서 플라스틱 요소는 지지 채널 내에 위치하고, 보강재는 구성요소 채널 내에 위치하지만, 스몰 오버랩 충격은 언급하지 않는다.
EP 3 154 828 B1은 수지 매트릭스 및 연속 섬유로부터 형성되고 쉘 채널을 형성하는 쉘 및 쵸핑된(chopped) 섬유 및 폴리머 매트릭스를 포함하는 폴리머 보강재 구조를 언급하고, 여기서 폴리머 보강재 구조는 쉘 채널 내에 위치하지만, 스몰 오버랩 충격은 언급하지 않는다.
EP 3 224 120 B1은 스몰 오버랩 충격을 다룰 의도로 다양한 플라스틱 보강재를 언급하지만, 구성요소를 통합하는 방법에 관해서는 제한된 교시를 제공한다.
본 발명의 주제는 측면 충격 및 스몰 오버랩 충격 둘 모두를 다루는 통합된 로커 패널 어셈블리를 제공하는 것이다. 플라스틱 보강재를 로커 패널 내로 통합하여 스몰 오버랩 충격 및 측면 충격 에너지로부터 축방향 하중을 흡수할 수 있다. 패키지는 콤팩트하고, 경량일 수 있으며, 예를 들어 로커 패널 어셈블리의 축방향 변형률을 관리함으로써 기존 솔루션에 비해 추가적인 능력을 제공할 수 있다.
이 요약은 본 출원의 교시 중 일부에 대한 개요이며, 본 발명의 주제를 배타적으로 또는 철저하게 다루려는 것은 아니다. 본 발명의 주제에 관한 추가 세부사항은 상세한 설명 및 첨부된 청구범위에서 찾을 수 있다. 본 발명의 다른 양태는 이하의 상세한 설명을 읽고 이해하고, 그 일부를 형성하는 도면을 볼 때 당업자에게 명백해질 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 및 그의 법적 등가물에 의해 정의된다.
도면은 본 문서에서 논의된 다양한 구현예를 예로서 일반적으로 도시한다. 도면은 단지 설명을 위한 것이며 축척이 맞지 않을 수 있다.
도 1은 차량의 부분 사시도이다.
도 2a는 예에 따라, 전금속 보강재를 포함하는 내측 로커 패널 구성요소의 사시도이다.
도 2b는 예에 따라, 전금속 보강재를 포함하는 외측 로커 패널 구성요소의 사시도이다.
도 3a는 도 b의 섹션 3A - - 3A를 따라 취한 상면도이고, 다양한 예에 따라, 다중 플라스틱 보강재 및 파티션을 포함하는 로커 패널 시스템을 도시한다.
도 3b는 도 3a의 로커 패널 시스템의 측면도이다. 도 4a는 일부 예에 따라, 2개의 플라스틱 보강재를 포함하는 내측 로커 패널 구성요소의 사시도이다.
도 3c는 도 3b의 측면도이다.
도 4b는 일부 예에 따라, 2개의 플라스틱 보강재를 포함하는 외측 로커 패널 구성요소의 사시도이다.
도 5a는 일부 예에 따라, 2개의 플라스틱 보강재를 포함하는 내측 로커 패널 구성요소의 사시도이다.
도 5b는 도 4b의 구성요소의 반대측의 사시도이다.
도 6은 일부 예에 따라, 세부사항을 도시하기 위해 하나의 플라스틱 보강재가 제거된, 도 4b의 라인 6 - 6을 따라 취한 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 보강된 BIW 구성요소의 상이한 구현예의 단면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 BIW에 이용될 수 있는 하이브리드 보강재의 플라스틱 요소의 다양한 예시적인 구현예의 사시도이다.
도 9a 내지 도 9c는 일부 예에 따라, 3개의 상이한 구조의 변형 시퀀스의 프레임을 도시하는 패널이다.
도 10a 및 도 10b는 일부 예에 따라, 3개의 상이한 구조의 변형을 도시하는 중첩된 그래픽 묘사이다.
도 11은 일부 예에 따라, 3개의 상이한 구조의 시간 경과에 따른 상대적 밀림량(intrusion)을 나타낸다.
도 1은 차량의 부분 사시도이다.
도 2a는 예에 따라, 전금속 보강재를 포함하는 내측 로커 패널 구성요소의 사시도이다.
도 2b는 예에 따라, 전금속 보강재를 포함하는 외측 로커 패널 구성요소의 사시도이다.
도 3a는 도 b의 섹션 3A - - 3A를 따라 취한 상면도이고, 다양한 예에 따라, 다중 플라스틱 보강재 및 파티션을 포함하는 로커 패널 시스템을 도시한다.
도 3b는 도 3a의 로커 패널 시스템의 측면도이다. 도 4a는 일부 예에 따라, 2개의 플라스틱 보강재를 포함하는 내측 로커 패널 구성요소의 사시도이다.
도 3c는 도 3b의 측면도이다.
도 4b는 일부 예에 따라, 2개의 플라스틱 보강재를 포함하는 외측 로커 패널 구성요소의 사시도이다.
도 5a는 일부 예에 따라, 2개의 플라스틱 보강재를 포함하는 내측 로커 패널 구성요소의 사시도이다.
도 5b는 도 4b의 구성요소의 반대측의 사시도이다.
도 6은 일부 예에 따라, 세부사항을 도시하기 위해 하나의 플라스틱 보강재가 제거된, 도 4b의 라인 6 - 6을 따라 취한 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 보강된 BIW 구성요소의 상이한 구현예의 단면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 BIW에 이용될 수 있는 하이브리드 보강재의 플라스틱 요소의 다양한 예시적인 구현예의 사시도이다.
도 9a 내지 도 9c는 일부 예에 따라, 3개의 상이한 구조의 변형 시퀀스의 프레임을 도시하는 패널이다.
도 10a 및 도 10b는 일부 예에 따라, 3개의 상이한 구조의 변형을 도시하는 중첩된 그래픽 묘사이다.
도 11은 일부 예에 따라, 3개의 상이한 구조의 시간 경과에 따른 상대적 밀림량(intrusion)을 나타낸다.
본 발명의 이하의 상세한 설명은 본 발명의 주제가 실시될 수 있는 구체적인 양태 및 구현예를 예시로서 도시하는 첨부 도면 내의 주제를 참조한다. 이들 구현예는 당업자가 본 발명의 주제를 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명된다. 본 개시에서 하나의("an", "one"), 또는 "다양한" 구현예에 대한 참조는 반드시 동일한 구현예에 대한 것은 아니며, 이러한 참조는 하나 초과의 구현예를 고려한다. 따라서, 이하의 상세한 설명은 제한적인 의미로 받아들여지지 않을 것이며, 범위는 첨부된 청구범위와 더불어 그러한 청구범위가 권리를 갖는 법적 등가물의 전체 범위에 의해서만 정의된다.
전체 사고의 대략 25%가 스몰 오버랩 충격("SOI")에 해당하는 것으로 추정된다. 현행 규제는 이러한 부류의 충격을 적절하게 다루지 못할 수 있다. 일부 시험 단체(예를 들어, 미국 고속도로 안전보험 협회("IIHS"))는 SOI를 다루기 위한 시험을 공표했다. 시험은 견고한 배리어와 차량의 64 킬로미터/시간(kph) / 40 마일/시간(mph)의 충격 및 25%의 전면 오버랩을 수반한다.
스몰 오버랩 전면 충돌은 현재 차량에서 사용 가능한 주요 크러시-존 구조가 차량의 전면 단부의 중간 50%에 집중되어 있기 때문에, 차량 제조업체에게는 난제로 작용한다. 충돌이 이러한 구조와 관련되면, 차량의 탑승자 칸은 밀림량으로부터 보호받을 수 있으며, 전면 에어백 및 안전띠는 탑승자를 효과적으로 제지하고 보호할 수 있다. 스몰 오버랩 전면 충돌은 현재 차량에서 사용 가능한 크러시-존 구조에 의해 보호되지 않는 차량의 외측 에지로 주로 지향된다. 충돌로부터의 힘은 앞바퀴, 서스펜션 시스템 및 방화벽에 직접 전달된다. 앞바퀴는 차량의 발밑 공간으로 후방으로 밀려들어가고, 탑승자 칸 내로의 더 많은 밀림량에 기여하고, 심각한 다리 및 발 부상을 초래할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 구조적 무결성 및 내구성을 해치지 않으면서 차량의 중량을 감소시키는 것이 바람직하다. 따라서, 강도를 희생하지 않으면서 차량에 이용되는 금속의 양을 감소시키는 것이 바람직하다. 중공 금속 구조 요소(예를 들어, 빔, 레일, 필러, 로커, 바 등)는 차량 전체에 걸쳐 이용된다. 이러한 다양한 요소의 벽 두께는 지금까지 요망되는 기능 및 다양한 규제 요건을 충족하기 위해 그러한 요소에 요망되는 구조적 무결성을 부여하기에 충분하다.
벽의 두께를 감소시키고, 그에 의해 구성요소 내에 국소화된 플라스틱 보강재를 사용함으로써 요소의 구조적 무결성을 유지하면서 구성요소의 중량 및 그에 따른 차량의 중량을 감소시킬 수 있다는 사실이 발견되었다. 다양한 구현예에서, 자동차 상에서의 사용을 위한, 차량의 플라스틱 보강 구조 본체, 예를 들어 플라스틱 보강재가 내부에 배치된 루멘을 규정하는 플라스틱 보강 금속 부품이 본원에 개시된다. 디바이스는 하나 이상의 플라스틱 보강재(예를 들어, 국소화된 플라스틱 보강재)를 갖는 금속 채널을 포함하는 변형 가능한 유닛을 포함할 수 있다. 본질적으로, 국소화된 플라스틱 허니콤 보강재를 사용하여 중공 금속 구성요소에 구조적 무결성을 제공할 수 있다.
위에서 언급한 차량의 구성요소의 충돌 내구성을 개선하기 위해, 국소화된 플라스틱 보강재를 갖는 채널을 포함하는 하이브리드 금속 플라스틱 솔루션이 본원에 개시된다. 개시된 크러시 보호조치는 전체적으로 금속으로 구성된 이전 시스템과 비교하여, 보다 경량의 구조에서 충격 및/또는 보강 특성을 제공한다. 크러시 보호조치는 현재의 모든 금속 시스템에 필적하는 보호를 갖는 경량 크러시 시스템을 제공한다. 이와 같이, 승객의 안전을 전혀 감소시키지 않으면서 차량의 전체 중량을 감소시킬 수 있다.
본원에 개시된 구성요소, 공정, 및 장치는 첨부된 도면을 참조하여 더욱 완전히 이해할 수 있다. 이들 도면(본원에서 "도"로도 지칭됨)은 본 개시를 실증하는 편의성 및 용이성을 기초로 한 개략도일 뿐이고, 이에 따라, 디바이스 또는 이의 구성요소의 상대적 크기 및 치수를 나타내고/나타내거나 예시적인 구현예의 범위를 규정하거나 제한하도록 의도된 것은 아니다. 하기 설명에서 명확성을 위해 특정 용어가 사용되지만, 이들 용어는 도면에서 도시를 위해 선택된 구현예의 특정 구조만을 지칭하기 위해 의도된 것이고, 본 개시의 범위를 규정하거나 제한하는 것으로는 의도되지 않는다. 도면 및 하기 설명에서, 유사한 숫자 지정은 유사한 기능의 구성요소를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 보강될 수 있는 BIW의 예시적인 영역의 부분 사시도이다. 예를 들어, 루프 레일(58), "A" 필러(50), "B" 필러(52), "C" 필러(54), "D" 필러(56) 및 로커(60)의 위치를 도시하는 도 1을 참조한다. 에너지 흡수 디바이스, 예를 들어 BIW 구성요소용 보강재가 본원에 개시된다.
도 1은 차량을 그림으로 표현한 것이다. 플라스틱 인서트는 A-필러(50), B-필러(52), C-필러(54), D-필러(56), 루프 레일(58), 로커, 뿐만 아니라 원동기(74)(예를 들어, 엔진 또는 모터) 및 스티어링 휠(76)을 포함하는, 식별된 위치 중 하나 또는 임의의 조합에 위치할 수 있다. 예를 들어, A-필러(50), B-필러(52), 루프 레일(58), 및 로커(60)에는 금속 구성요소의 길이의 약 10% 내지 30%를 차지하는 인서트가 위치할 수 있다. 도 7a 내지 도 7d에 도시된 단면 세부사항은 2개의 강철 채널이 함께 용접되어 중공 공간 내에 배치된 플라스틱 인서트와 함께 "바디 인 화이트"의 중공 구성요소를 형성할 수 있음을 도시한다. 이들 플라스틱 인서트의 올바른 위치는 상이한 고속 충격 요건에 대한 충돌 내구성 성능에 좌우된다. 도해(예를 들어, 도 8a 내지 도 8c)에서 분명한 바와 같이, 허니콤은 채널을 형성할 수 있다. 채널은 바디 인 화이트 구성요소에 형성된 중공 공간의 주축에 평행하게 배향될 수 있으며, 바디 인 화이트 구성요소에 형성된 중공 공간의 주축에 수직으로 채널을 배향시키는 것은 추가적인 구조적 무결성을 제공한다.
도 2a는 예에 따라, 전금속 보강재를 포함하는 내측 로커 패널 구성요소의 사시도이다. 도 2b는 예에 따라, 전금속 보강재를 포함하는 외측 로커 패널 구성요소의 사시도이다. 일반적으로 자동차에서 로커 패널, 로커 시스템, 또는 바디-인-화이트(BIW)의 실(sill)로 불리는 도시된 로커 패널 구성요소(202 및 204)는 여러 기능을 수행할 수 있다. 이의 주요 기능 중 하나는 필요량의 에너지를 흡수하고, 측면 충격 시 탑승자가 경험하는 밀림량 및 감속을 최소화하는 것이다. 전기 차량의 경우, 로커 구성요소는 1차 측면 충돌 흡수 시스템으로서의 역할을 할 수 있으며, 그에 의해 주변 부품이 배터리 팩과 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 많은 차량에서, 로커 구성요소는 나머지 차량 부품과 접촉하는 길이방향 강화 부재로서의 역할을 할 수 있으며, 차량의 밀림량 및 결과적으로 차량에 작용하는 감속을 최소화하는 데 실질적으로 기여할 수 있다. 많은 차량 내의 로커 구성요소는 측면 충격 시 에너지를 흡수할 수 있어야 할 뿐만 아니라, 충분한 길이방향(또는 축방향) 강성을 가져야 한다. 이를 달성하기 위해, 기존 로커(202 및 204)는 다중-피스 강철 또는 알루미늄 솔루션으로 만들어진다. 현재의 솔루션의 대부분은 로커와 접촉하기 전에 에너지를 흡수하는 데 초점을 맞추거나 단일(강철 또는 알루미늄) 재료로 로커를 강화하는 데 초점을 맞춘다.
로커 구성요소(4) 또는 내측 전금속 로커 구성요소는 강화 부재(5)를 포함한다. 로커 구성요소(204), 또는 외측 전금속 로커 구성요소는 제1 금속 보강재(3), 제2 보강재(2), 및 제3 보강재(1)를 포함한다. 이 전금속 로커 패널은 바람직하지 않게 무거울 뿐만 아니라, 임팩터를 수용할 때 차량의 변형률을 조율하기 위한 제한된 옵션을 제공한다.
더 가볍고 고속 충돌 중에 이 충격 에너지의 대부분을 흡수할 수 있는 자동차용 바디-인-화이트("BIW") 구성요소를 제공하기 위해 많은 시도가 이루어졌다. 그러나, 이들 솔루션은 무거울 수 있으며, 바람직하게 조율된 변형률(또는 변형률의 변화율)을 제공하지 못할 수 있다. 전술한 솔루션보다 더 가볍고 더 많은 충격 에너지를 흡수하는 능력을 제공하는 크러시 보호조치를 포함하고/하거나 자동차 탑승자를 보호하는 경량 BIW 구성요소를 제공하는 것이 유익할 것이다. 크러시 보호조치(예를 들어, 에너지 흡수 디바이스)는, 예를 들어 SOI와 같은 차량 충돌 시나리오 동안 과도한 변형을 감소시키고 충돌 내구성을 개선함으로써 구조적 무결성을 개선할 수 있다. 추가 가공 단계를 사용하지 않고 자동차에서 쉽게 제조 및 사용될 수 있는 크러시 보호조치를 제공하는 것도 유익할 것이다.
BIW 구성요소 외에도, 다른 차량 구성요소의 구조적 무결성을 유지하면서 중량을 감소시키는 것도 요망된다. 고속 스몰 오버랩 충격에 대한 차량 에너지 흡수 시스템의 사용은 이러한 충돌 중에 앞바퀴, 서스펜션 시스템 및 방화벽에 대한 힘의 크기를 감소시킬 수 있다. 고속 스몰 오버랩 충격에 대한 차량 에너지 흡수 시스템의 사용은 탑승자 칸 내로의 밀림량을 감소시킬 수 있다. 차량 에너지 흡수 시스템은 예를 들어 로커 패널 시스템의 일부로서 구조 부재 상에 위치하여, 충돌 중에 에너지를 흡수 또는 전달하거나 차량을 임팩터로부터 멀리 편향시킬 수 있다. 임팩터는 다른 차량, 기둥, 벽, 나무, 배리어 등과 같은 견고한 부재를 지칭한다.
본 발명의 주제는 요망되는 성능 목표를 충족하는 경량의 단순화된 로커 시스템을 제공한다.
도 3a는 도 b의 섹션 3A - - 3A를 따라 취한 상면도이고, 다양한 예에 따라, 다중 플라스틱 보강재 및 파티션을 포함하는 로커 패널 시스템을 도시한다. 도 3b는 도 3a의 로커 패널 시스템의 측면도이다. 도 3c는 도 3b의 측면도이다.
도 2와 관련하여 개시된 바와 같이, 강철 또는 알루미늄으로 만들어진 다중-피스 로커는 단순화 및/또는 축소된(즉, 더 얇은 금속으로 형성됨) 로커 시스템을 제공하기 위해, 도 3에 개시된 구성요소 중 하나 이상으로 대체될 수 있다. 로커 시스템은 단일 피스 금속 오버몰딩된 패널 구성요소인 패널 구성요소를 포함할 수 있다. 로커 시스템은 길이방향 강성의 개선을 제공하는 플라스틱으로 보강된 금속 패널 구성요소를 포함하는 패널 구성요소를 포함할 수 있다. 구성요소는 길이방향 강성을 증가시킬 수 있고 스몰 오버랩 충격 중에 밀림량의 상당한 감소에 기여할 수 있으며, 그에 의해 대안으로서 향상된 성능과 함께 더 가벼운 솔루션을 전 세계의 자동차 제조업체에 제공할 수 있다.
로커 시스템(300)은 로커 패널 구성요소(302)를 포함할 수 있다. 로커 패널 시스템(300)은 제2 로커 패널 구성요소(342)를 포함할 수 있다. 로커 패널 구성요소(302)와 제2 로커 패널 구성요소(342)는 클램쉘 구성으로 정합될 수 있다. 로커 패널 구성요소는 축(306)을 따라 연장되는 채널(304)을 규정할 수 있다. 로커 패널 구성요소(302) 및 제2 로커 패널 구성요소(342)는 루멘을 규정할 수 있으며, 채널은 루멘을 통해 배치되거나 루멘과 합동이다. 구성요소(302)는 파티션(308)을 포함할 수 있다. 파티션(308)은 채널(304) 내에 배치되어 제1 채널 부분(310) 및 제2 채널 부분(312)을 규정할 수 있다.
제1 플라스틱 보강재(314)는 파티션(308)에 인접할 수 있고, 심지어 파티션(308)과 맞닿을 수 있다. 간격은 소음, 진동 및 하시니스를 제어하기 위해 유지될 수 있다. 사운드 댐퍼 또는 바디 시일러와 같은 하나 이상의 소음 제어 구성요소는 본원에 개시된 파티션 및 플라스틱 보강재 중 임의의 것 사이에 배치될 수 있다. 보강재는 파티션 및/또는 나머지 로커 구성요소 위에 오버몰딩될 수 있다.
파티션(308)은 실질적으로 평면일 수 있다. 로커 패널 구성요소(302)는 금속일 수 있다. 파티션(308)은 금속일 수 있다. 파티션(308)은 로커 패널 구성요소(302)에 스탬핑될 수 있다. 파티션(308)은 세장형 베이스(330)의 일부로부터 스탬핑될 수 있다. 파티션(308)은 로커 패널 구성요소(302)에 용접될 수 있다. 그렇지 않으면 예컨대 접착 결합, 스냅 핏을 통해, 또는 일부 다른 기법 또는 조합을 사용하여 결합될 수 있다. 제1 벽(338) 및 제2 벽(340)은 세장형 베이스(330)에 결합될 수 있다. 벽 구성을 도시하는 예가 도 7에 개시되어 있다.
제1 플라스틱 보강재(314)는 제1 채널 부분(310) 내에 배치될 수 있다. 제1 플라스틱 보강재(314)는 로커 패널 구성요소(302)에 커플링될 수 있다. 커플링의 예는 접착, 고정(예를 들어, 크리스마스 트리와), 히트-스테이킹(heat-staking), 오버몰딩 등(이들의 조합을 포함함)을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 제1 플라스틱 보강재는 복수의 공동(316)을 규정할 수 있다. 제1 플라스틱 보강재는 하중(318) 하에서 축(306)을 따라 제1 변형률로 소성 변형될 수 있다.
제2 플라스틱 보강재(320)는 제2 채널 부분(312) 내에 배치될 수 있다. 제2 플라스틱 보강재(320)는 로커 패널 구성요소(302)에 커플링될 수 있다. 제2 플라스틱 보강재(320)는 복수의 공동(322)을 규정할 수 있다. 제2 플라스틱 보강재(320)는 하중 하에서 축(306)을 따라 제2 변형률로 소성 변형될 수 있다. 제1 변형률은 제2 변형률과는 상이할 수 있다. 이와 같이, 플라스틱 보강재 중 하나는 다른 것보다 더 빨리 소성 변형될 수 있다.
임의의 수의 플라스틱 보강재는 파티션에 의해 서로 분리되어 차례대로 제공될 수 있다. 제3 플라스틱 보강재(324)는 제3 채널 부분(326) 내에 배치될 수 있다. 제3 플라스틱 보강재(324)는 로커 패널 구성요소(302)에 커플링될 수 있다. 제3 플라스틱 보강재(320)는 복수의 공동(322)을 규정할 수 있다. 제3 플라스틱 보강재(324)는 하중 하에서 축(306)을 따라 제3 변형률로 소성 변형될 수 있다. 제1 및/또는 제2 변형률은 제3 변형률과는 상이할 수 있다. 이와 같이, 플라스틱 보강재 중 하나는 다른 것보다 더 빨리 소성 변형될 수 있다.
축(306)을 따라 연장되는 로커 패널 구성요소(302)는 세장형일 수 있다. 이는 스탬핑된 금속과 같은 금속으로 형성될 수 있다. 이는 제1 주요 면(328)을 갖는 베이스(330)를 가질 수 있다. 세장형 베이스는 제1 주요 면(328)의 반대쪽에 있을 수 있는 제2 주요 면(332)을 가질 수 있다. 세장형 베이스는 제1 주요 면(328)과 제2 주요 면(330) 사이에서 연장되는 제1 에지(336) 및 제2 에지(334)를 가질 수 있다. 로커 패널 구성요소(302)는 적어도 부분적으로 채널(304)을 규정하기 위해, 선택적으로 제1 에지(336)에 커플링되고 둔각과 같은 임의의 각도로 그로부터 멀리 연장되는 제1 벽(338)을 포함할 수 있다. 로커 패널 구성요소(302)는 채널을 규정하기 위해, 제2 에지(334)에 커플링되고 적어도 둔각으로 그로부터 멀리 연장되는 제2 벽(340)을 포함할 수 있다. 세장형 베이스(330)와 제1 벽(334) 및/또는 제2 벽(338) 사이의 각도는 직각일 수 있다.
플라스틱 보강재(314)는 채널(304)에 합치하도록 성형될 수 있다. 이는 제1 부분(310)의 내부 형상에 적어도 부분적으로 합치하도록 제1 부분(310)의 공동으로 성형될 수 있다. 일부 예에서, 균질한 쉘을 위한 세장형 베이스(330), 제1 벽(338) 및 제2 벽(340), 및 플라스틱 보강재는 쉘로 성형될 수 있다. 쉘은 유리 섬유 보강 폴리프로필렌 테이프와 같은 단방향 연속 섬유 테이프에 의해 형성 및/또는 보강될 수 있다. 파티션(308)은 또한 세장형 베이스(330)의 일부를 형성할 수 있고, 그에 따라 파티션은 세장형 베이스(330)와 균질하다. 세장형 베이스(330), 파티션(308), 제1 벽(338) 및 제2 벽(340)은 모놀리식일 수 있다. 제1 벽(338) 및 제2 벽(340)은, 선택적 구성을 도시하고 도면의 명확성을 개선하기 위해 도 3a 및 도 3b로부터 생략된다.
일부 구성에서, 파티션(346)은 채널(304)을 가로질러 전체보다 작게 연장되는 하나 이상의 돌기부(348)에 의해 형성될 수 있다. 제2 파티션(346)은 채널(304) 내에 배치되어 제3 채널 부분(326)을 규정할 수 있으며, 적어도 제3 플라스틱 보강재(324)는 제3 채널 부분(326) 내에 배치된다. 제3 플라스틱 보강재(324)는 로커 패널 구성요소(302)에 커플링될 수 있다. 제3 플라스틱 보강재(324)는 복수의 공동 또는 포상(alveolar) 구조를 규정할 수 있고, 그에 따라 제3 플라스틱 보강재는 하중 하에서 축을 따라 제3 변형률로 소성 변형된다. 제3 변형률은 제1 변형률 및 제2 변형률 중 적어도 하나와는 상이하다.
본 발명의 주제의 제1 이점은 내측 또는 외측 로커 패널 구성요소 채널이 길이방향을 따라 플라스틱으로 오버몰딩되는 금속성 또는 연속 섬유 복합재 로커 솔루션(예를 들어, 자동차용)을 제공하는 것이다. 이는 자동차의 스몰 오버랩 및/또는 오프셋 고속 충돌 동안 개선된 내충돌성을 제공하기 위해 길이방향 강성의 증가에 기여할 수 있다.
본 발명의 주제의 제2 이점은 차의 앞바퀴에 더 가까운 로커 영역에 플라스틱 포상 구조를 갖는 플라스틱 하이브리드 오버몰딩된 로커를 제공하는 것이다.
본 발명의 주제의 제3 이점은 결국 외측 또는 내측 로커와의 적절한 결합 메커니즘을 통해 조립되는 금속, 복합재 또는 플라스틱으로 만들어진 다른 브라켓에 의해 지지되는 보강되고 오버몰딩된 플라스틱을 갖는 하이브리드 로커를 제공하는 것이다.
본 발명의 주제의 제4 이점은 허니콤 형상으로 배열된 오버몰딩된 플라스틱을 갖는 로커 시스템을 제공하여, 로커의 길이방향 축을 따라 개선된 에너지 흡수 및 국소적 강성을 위해 플라스틱 벽 사이의 상호작용을 이용하는 것이다.
플라스틱 보강재는 금속성 재료, 폴리머 재료, 복합 재료 또는 전술한 것 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 플라스틱 보강재는, 요망되는 형상으로 형성되고 요망되는 특성을 제공할 수 있는 임의의 폴리머 재료 또는 폴리머 재료의 조합을 포함할 수 있다. 예시적인 재료는 폴리머 재료뿐만 아니라 폴리머 재료와 엘라스토머 재료의 조합 및/또는 열경화성 재료를 포함한다. 일 구현예에서, 폴리머 재료는 열가소성 재료를 포함한다. 가능한 폴리머 재료는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT); 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS); 폴리카보네이트(SABIC의 Innovative Plastics 사업부로부터 상업적으로 입수 가능한 LEXAN 및 LEXAN EXL 수지); 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET); 폴리카보네이트/PBT 블렌드; 폴리카보네이트/ABS 블렌드; 코폴리카보네이트-폴리에스테르; 아크릴-스티렌-아크릴로니트릴(ASA); 아크릴로니트릴-(에틸렌-폴리프로필렌 디아민 개질)- 스티렌(AES); 페닐렌 에테르 수지; 폴리페닐렌 에테르/폴리아미드의 블렌드(SABIC의 Innovative Plastics 사업부로부터 상업적으로 입수 가능한 NORYL GTX* 수지); 폴리카보네이트/PET/PBT의 블렌드; PBT 및 충격 개질제(SABIC의 Innovative Plastics 사업부로부터 상업적으로 입수 가능한 XENOY 수지); XENOY XHT; 폴리아미드(나일론 6, 나일론 6-6, 나일론 6-9, 나일론 6-10, 나일론 6-12, 나일론 11, 나일론 12, 나일론 4-6 등); 페닐렌 설파이드 수지; 폴리비닐 클로라이드 PVC; 내충격성 폴리스티렌(HIPS); 폴리올레핀, 예를 들어 저/고밀도 폴리에틸렌(L/HDPE), 폴리프로필렌(PP), 발포 폴리프로필렌(EPP); 폴리에틸렌 및 섬유 복합재; 폴리프로필렌 및 섬유 복합재(Azdel, Inc.로부터 상업적으로 입수 가능한 AZDEL Superlite 시트); 장섬유 보강 플라스틱(SABIC의 Innovative Plastics 사업부로부터 상업적으로 입수 가능한 VERTON 수지) 플라스틱 올레핀(TPO), 탄소 섬유 보강 폴리머 복합재(CFRP), 뿐만 아니라 전술한 것 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다.
예시적인 충전된 수지는 SABIC의 Innovative Plastics 사업부로부터도 상업적으로 입수 가능한 장유리 섬유 충전 폴리프로필렌 수지인 STAMAX 수지이다. 일부 가능한 보강 재료는 유리, 탄소 등과 같은 섬유, 뿐만 아니라 전술한 것(예를 들어, 장유리 섬유 및/또는 긴 탄소 섬유 보강 수지) 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 예를 들어, 탄소 섬유 보강 폴리머 복합재는 플라스틱 보강재를 형성하는 데 사용될 수 있다. 탄소 섬유 보강 폴리머 복합재는 플라스틱 보강재에 요망되는 구조적 무결성을 제공하기 위해 플라스틱 보강재 상의 코팅(예를 들어, 스킨)으로 사용될 수 있다. 플라스틱 보강재는 임의의 전술한 재료 중 적어도 하나를 포함하는 조합으로부터 형성될 수 있다.
플라스틱 보강재는 삼각형, 원뿔, 피라미드, 실린더, 정사각형, 직사각형, 평행사변형, 사다리꼴, 타원형, 육각형 또는 전술한 것 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있는 기하학적 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 보강재는 삼각뿔, 정사각뿔, 육각뿔, 삼각기둥, 오각기둥, 육각기둥, 정육면체, 직육면체, 상단이 평평한 원뿔, 오각 원뿔, 오각뿔, 상단이 평평한 오각뿔, 또는 전술한 것 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다.
충격 중에 겪는 손상을 최소화하기 위해 사용될 수 있는 플라스틱 보강 구조 구성요소가 개시된다. 플라스틱 보강 구조 구성요소는 플라스틱 보강재(314)와 같은 플라스틱 보강재를 둘러싸는 로커 판유리 구성요소(302)와 같은 금속 구성요소를 포함한다. 플라스틱 보강재는 채널(304)을 따르는 구조적 구성요소 전체에 걸쳐 위치하거나, 구조적 구성요소 내의 전략적 위치("국소화됨"), 예컨대 제1 부분(310), 제2 부분(312) 또는 제3 부분(326) 내에 위치할 수 있다. 본 발명의 주제는 로커 패널에 초점을 맞추고 있지만, 아래에 개시된 개념을 사용하여 보강될 수 있는 구조적 본체의 요소는 빔(들), 레일(들), 필러(들), 섀시, 로커, 크로스-바(들), 및 다른 중공 금속 구성요소, 뿐만 아니라 전술한 것 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다.
플라스틱 보강재는 포상 구조를 가질 수 있다. 예는 도 8에 도시되어 있다. 각각은 독특한 포상 구조를 가질 수 있다. 이것은 "허니콤"(예를 들어, 컬럼 및 채널의 배열)을 지칭한다. 구조의 콤은 임의의 다각형 또는 둥근 형상, 예를 들어, 원형, 난형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 마름모형, 오각형, 육각형, 칠각형 및 팔각형 기하학적 구조, 뿐만 아니라 전술한 기하학적 구조 중 적어도 하나를 포함하는 조합일 수 있다. 플라스틱 허니콤은 압출된 플라스틱 튜브를 함께 본딩하거나, 플라스틱 허니콤을 사출 성형하거나, 허니콤 구조를 압출하거나, 다른 방식으로 형성함으로써 만들 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 보강재는 동일하거나 상이한 재료의 콤을 갖는 공압출된 구성요소일 수 있으며, 예를 들어 인접한 콤은 상이한 재료 조성을 포함할 수 있다. 선택적으로, 일부 또는 모든 콤은 그 안에 폼을 갖는다. 다시 말해, 특정 콤을 충전하는 것, 특정 콤에 대해 상이한 플라스틱을 사용하는 것, 또는 전술한 것 중 적어도 하나를 포함하는 조합에 의해 구조적 무결성이 변형될 수 있도록, 콤은 개별적으로 중공이거나 충전되어 있을 수 있다. 하나의 가능한 충전 재료는 폼이다.
채널에 대한 허니콤의 배향도, 보강된 구조 구성요소(예를 들어, BIW)의 에너지 흡수 특성을 조율하기 위해 조율될 수 있다. 예를 들어, 허니콤은 채널 벽에 대해 0도(예를 들어, 평행) 내지 90도(수직)로 배향될 수 있는 채널을 형성할 수 있다. 다시 말해, 일부 구현예에서, 허니콤은 중공 채널과 함께 공통 주축을 갖고 이에 평행하게 연장될 수 있다. 다른 구현예에서, 허니콤은 중공 채널의 주축에 수직으로 연장될 수 있다.
도 4a는 일부 예에 따라, 2개의 플라스틱 보강재를 포함하는 내측 로커 패널 구성요소의 사시도이다. 도 4b는 일부 예에 따라, 2개의 플라스틱 보강재를 포함하는 외측 로커 패널 구성요소의 사시도이다. 도 5a는 일부 예에 따라, 2개의 플라스틱 보강재를 포함하는 내측 로커 패널 구성요소의 사시도이다. 도 5b는 도 4b의 구성요소의 반대측의 사시도이다. 도 6은 일부 예에 따라, 세부사항을 도시하기 위해 하나의 플라스틱 보강재가 제거된, 도 4b의 라인 6 - 6을 따라 취한 단면도이다.
로커 패널 시스템은 내측 로커(402) 및 외측 로커(404)를 포함할 수 있다. 내측 로커(402) 및 외측 로커(404)는 예컨대 플랜지(406)를 따라 함께 용접될 수 있다. 플라스틱 보강재(408)는 이들 중 하나 상에 오버몰딩될 수 있다. 일부 예에서, 플라스틱은 외측 로커 상에 성형된다. 408로 넘버링된 벽은 금속과 플라스틱 사이의 기계적 인터락을 생성하는 외측 로커(404)에 오버 몰딩된 플라스틱 재료라는 점은 주목할 가치가 있다.
외측 로커의 상이한 도면은 도 5에 제공되어 있다. 파티션(410)은 로커의 축방향 크러싱의 경우 에너지를 크러시하고 흡수하기 위해 오버몰딩된 플라스틱에 대한 지지를 제공하도록 외측 로커(404)에 용접될 수 있는 추가적인 금속 브라켓을 제공하고, 그 예는 도 9 및 도 10에 도시되어 있다. 도 6에서는 그것이 어떻게 조립되는지 가까이서 살펴본다. 주목할 가치가 있는 것은, 이러한 경우 허니콤 타입 포상 구조가 직사각형 방식으로 배열되지만, 육각형, 삼각형, 오각형, 팔각형 등과 같은 대체 배열도 강성 요건 및 이용 가능한 패키징 공간에 기초하여 사용할 수 있다는 점이다. 예는 도 8에 도시되어 있다.
제안된 하이브리드 솔루션의 효능을 실증하기 위해, 도 4 내지 도 6에 설명된 고안된 하이브리드 솔루션은 도 2에 도시된 바와 같이 일반적인 기존 다중-피스 로커와 비교된다. 도 2에서 분명한 바와 같이, 이러한 솔루션은 통상적으로 함께 용접된 다중 강철 스탬핑된 피스로 구성된다. 이 특정한 경우에, 이는 도 2에서 1 내지 5로 넘버링된 부분에 의해 나타낸 바와 같이 5개의 부분을 갖는다. 로커가 일반적으로 두 부분(내측 및 외측)을 갖는 것에 주목해보면 흥미로운 점이 있다. 이 예에서, 내측은, 강철 스탬핑되어 형성된 구조의 하나의 큰 피스(4)로 만들어지며, 또 다른 보강재(5)는 그에 보강재로서 용접된다. 반면에, 외측 로커(204)는 요망되는 대로 수행할 수 있는 구조를 형성하기 위해 함께 용접된 3개의 1, 2 및 3개의 상이한 강철 형태로 구성된다. 이후에 내측 및 외측 로커는 함께 용접되어, 완전한 로커를 형성한다.
도 4a로 돌아가면, 외측 로커(406)는 로커 패널 구성요소 내에 배치된 복수의 개구를 포함할 수 있고, 제1 플라스틱 보강재는 복수의 개구(410) 중 적어도 일부 내에 배치된 특징부를 포함한다. 제1 플라스틱 보강재(408)는, 로커 패널 구성요소의 제1 주요 면으로부터 제2 주요 면으로 연장되고 제2 주요 면 상으로 나팔 모양으로 퍼지게 되는 개구(410)로 오버몰딩되는 앵커를 포함할 수 있다.
제2 플라스틱 보강재(414)는, 제1 주요 면으로부터 제2 주요 면으로 연장되고 제2 주요 면 상으로 나팔 모양으로 퍼지게 되는 제2 세트의 개구(412)로 오버몰딩되는 앵커를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 플라스틱 보강재는 실제로 균질한 단일 피스일 수 있으며, 그러한 경우 각 보강재는 부분적인 것이다. 그러한 경우에, 제1 부분은 세장형 형상을 가질 수 있고, 제2 부분은 더 짧고 더 넓은 형상을 가질 수 있다. 부분 각각에서 포상 공동의 피치는 상이할 수 있으며, 그에 따라 각 부분의 변형률이 상이할 수 있다.
일부 선택적인 구성에서, 플라스틱 보강재는, 로커 패널 구성요소의 제1 주요 면으로부터 제2 주요 면으로 연장되고 제2 주요 면 위로 나팔 모양으로 퍼지게 되는 개구에 커플링하기 위한 패스너를 포함할 수 있다. 동일한 사항이 제2 플라스틱 보강재에도 해당된다.
다른 곳에서 논의된 바와 같이, 플라스틱 보강재 중 적어도 하나는 금속 로커 패널 구성요소와 같은 로커 패널 구성요소 또는 STAMAX 또는 열경화성 탄소 섬유와 같은 일부 다른 재료로 형성된 로커 패널 위에 오버몰딩될 수 있다.
이 5-피스 솔루션 중량은 일 측면당 약 18.7 kg이다. 반면 제안된 하이브리드 솔루션은 중량이 약 16.6 kg 이므로, 측면당 2.1 kg, 및 차량당 4.2 kg의 잠재적인 중량 절감을 제공한다. 이러한 두 솔루션 모두는 일반 차량에 조립되며, 하위 시스템 레벨 모델을 사용하여 스몰 오버랩 충격이 있는 경우 그의 성능을 평가한다. 주목할 가치가 있는 것은, 견고한 휠과 함께 로커 부분, 주변 바닥, BIW 및 방화벽 부분만 하위 시스템 레벨 수치 평가에서 고려되고, 그러한 경우, 견고한 배리어가 54 km/h의 속도로 하위 시스템에 부딪히는 것이 가능하다는 점이다.
금속 구성요소의 길이는 BIW의 특정 영역에 좌우되는 반면, 플라스틱 보강재의 길이는 금속 구성요소 내의 향상된 구조적 무결성의 양 및 위치에 좌우된다. 플라스틱 보강재는 금속 구성요소의 길이에 상응하거나 금속 구성요소의 길이보다 짧은 길이를 가질 수 있다(예를 들어, 국소화될 수 있다; 즉 그 위치의 향상된 구조적 무결성을 달성하기 위해 특정 위치에만 배치될 수 있다). 바람직하게는, 중량 감소를 최대화하기 위해, 플라스틱 보강재는 요망되는 구조적 무결성(예를 들어, 더 얇은 벽이 없는 표준 금속 구성요소보다 크거나 그와 동일한 구조적 무결성)을 달성하는 데 필요한 최소량의 중량을 추가하도록 국소화된다. 일부 구현예에서, 플라스틱 보강재는 1,000 mm 이하, 구체적으로 800 mm 이하, 보다 구체적으로 300 mm 이하의 길이를 갖는다. 다양한 구현예에서, 플라스틱 보강재의 길이는 금속 구성요소의 길이의 80% 이하, 구체적으로 금속 구성요소(즉, 플라스틱 보강재에 의해 보강된 금속 구성요소)의 길이의 60% 이하, 보다 구체적으로 50% 이하, 보다 더 구체적으로 10% 내지 35%일 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 플라스틱 보강재는 필러 또는 레일 등에 사용하기 위해 150 mm 내지 350 mm, 구체적으로 200 mm 내지 250 mm의 길이를 갖는다. 다른 구현예에서, 플라스틱 보강재는 로커 등에 사용하기 위해 500 mm 내지 800 mm, 구체적으로 600 mm 내지 700 mm의 길이를 갖는다.
도 7a 내지 도 7d는 플라스틱 보강 구조 구성요소의 단면의 예이다. 도시된 바와 같이, 구성요소는 용접되고/되거나(도 7a 내지 도 7d), 표준 벽 두께를 포함하고/하거나(도 7a), 더 얇은 벽을 포함하고/하거나(도 7b 내지 도 7d), 구성요소 내에 플라스틱 보강재를 유지하기 위한 접착제를 포함하고/하거나(도 7c), 고정 수단을 포함할 수 있다(도 7d).
플라스틱 보강재를 벽에 고정하기 위한 고정 수단은 기계적 및/또는 화학적 고정 수단일 수 있다. 예시적인 기계적 고정 수단은 잠금 요소(들)(예컨대, 플라스틱(예를 들어, BIW 구성요소의 외측 표면에 플라스틱 보강재를 연결하는 벽 내의 개구를 통해 압출된 플라스틱)), 스냅, 후크, 스크류, 볼트, 리벳, 용접, 크림프(들)(예를 들어, 크림핑된 금속 벽), 금속 구성요소 벽으로부터 플라스틱 보강재로 및/또는 그 내부로의 금속 돌기부(예컨대, 플라스틱 보강재와 맞물리도록 벽(들)으로부터 채널 내로 연장되는 탭 등)를 포함한다. 또한 마찰 끼워맞춤이 보강재를 제자리에 유지하는 데 사용될 수 있다.
화학적 고정 수단은 글루, 접착제 등과 같은 본딩제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 구성요소는 일부 플라스틱이 금속 벽을 통해 개구 내를 통과하고 응고되어 구성요소를 함께 본딩하도록 금속 구성요소로 공동 성형될 수 있다. 다른 구현예에서, 플라스틱 보강재는 금속 탭이 바깥쪽으로 캔틸레버 형상으로 지지되고 플라스틱 보강재와 맞물리도록 제자리로 스프링 백되어 이의 제거를 억제하는 것을 가능하게 하는 방향으로 금속 보강재에 삽입될 수 있다.
선택적으로, 플라스틱 보강재는 탭과 맞물리도록 구성되고 금속 구성요소 및 플라스틱 보강재의 분리를 추가로 억제하도록 구성된 맞물림 영역(예를 들어, 디봇, 오목자국, 구멍 등)을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 금속 구성요소는 보강재 앞 및/또는 뒤에서 감소된 크기를 가질 수 있고, 그에 따라 보강재는 이동할 수 없다(예를 들어, 보강재는 금속 구성요소에 삽입될 수 있고 구성요소는 플라스틱 보강재의 후속 제거 또는 이동을 억제하기 위해 보강재에 인접하여 크림핑될 수 있다).
이러한 도면에서, 플라스틱 구성요소(702)는 금속 구성요소(704)의 채널 내에 위치하고, 금속 구성요소는 용접으로 함께 유지된다(706). 금속 구성요소는 얇을 수 있다(716). 도 7c는 플라스틱 구성요소(702)를 금속 구성요소(704)에 부착하는 접착제(718)를 도시하는 반면, 도 7d는 플라스틱 및 금속 구성요소를 함께 유지하는 기계적 고정 수단(710)(예를 들어, 스냅)을 도시한다.
구조적 구성요소는 내부에 중공 채널을 갖는 금속 요소일 수 있다. 플라스틱 보강재는 채널 내에 배치될 수 있다. 플라스틱 보강재가 채널 전체에 걸쳐 위치하지 않은 경우, 이는 금속에 부착되어 차량 사용 중에 또는 충격 중에 플라스틱 보강재가 이탈하는 것을 억제할 수 있다. 플라스틱 보강재와 금속 요소의 부착은 본딩제(도 7c), 용접(도 7a 및 도 7b), 고정 수단(도 7d), 뿐만 아니라 전술한 것 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함하는 다양한 메커니즘을 사용하여 달성될 수 있다.
일부 가능한 금속 구성요소 재료(들)는 알루미늄, 티탄, 크롬, 마그네슘, 아연 및 강철, 뿐만 아니라 전술한 재료 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 금속 구성요소의 벽의 두께는 모두 동일하거나, 요망되는 방향으로 강성을 향상시키기 위해 상이할 수 있다. 예를 들어 한 세트의 대향하는 벽은 다른 세트의 대향하는 벽보다 더 크거나 작은 두께를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 금속 구성요소는 1.6 mm 이하, 구체적으로 1.0 mm 내지 1.5 mm, 보다 구체적으로 1.3 mm 내지 1.4 mm의 벽 두께를 갖는다. 일반적으로, 금속 벽(예를 들어, 로커, 레일, 필러, 범퍼 빔 등)은 1.8 mm보다 큰 벽 두께를 갖는다. 따라서, 플라스틱 보강재를 사용하면 벽 두께를 10% 이상, 구체적으로 20% 이상, 심지어 25% 이상 감소시킬 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 BIW에 이용될 수 있는 하이브리드 보강재의 플라스틱 요소의 다양한 예시적인 구현예의 사시도이다. 로커 패널 구성요소(802)는 플라스틱 보강재(804)가 내부에 배치되고 이에 합치되는 채널을 규정하며, 플라스틱 보강재(804)는 포상 또는 공동을 규정한다. 도 8a 내지 도 8c는 플라스틱 보강재의 예시적인 설계(그의 콤에 대한 일부 예시적인 형상을 포함함)를 도시한다. 플라스틱 구성요소에 대한 일부 예시적인 설계는 삼각형 구조(예를 들어, 삼각형을 형성하는 대각선 리브를 갖는 층; 예를 들어, 도 8a), 둥근 콤 구조(예를 들어, 원형, 난형 등), 다각형 콤 구조(예를 들어, 육각형 콤 구조(예를 들어, 도 8c), 4면 콤 구조(예를 들어, 도 8b), 오각형 등), 뿐만 아니라 전술한 것 중 적어도 하나를 포함하는 조합의 복수의 층을 포함하는 층상 구조를 포함한다.
플라스틱 보강재의 전체 크기는 BIW 내의 그의 위치, 및 관련 채널의 크기에 좌우될 것이다. 또한, 플라스틱 보강재의 특성은 특정 영역에서 요망되는 에너지 흡수 특성, 예를 들어 단위 면적 당 콤의 수, 콤 벽의 두께 및 플라스틱 보강재의 특정 재료에 좌우될 것이다. 콤의 밀도(단위 면적 당 콤의 수)는 요망되는 강성, 크러시 특성, 및 이용된 재료에 좌우된다. 일부 구현예에서, 밀도는 100 mm2당 1 내지 20개의 콤, 구체적으로 100 mm2당 1 내지 10개의 콤, 보다 구체적으로 100 mm2당 1 내지 5개의 콤일 수 있다. 다양한 구현예에서, 플라스틱 보강재의 벽의 두께는 0.5 mm 내지 10 mm, 구체적으로 2 mm 내지 5 mm, 보다 구체적으로 2.5 mm 내지 4 mm일 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 일부 예에 따라, 3개의 상이한 구조의 변형 시퀀스의 프레임을 도시하는 패널이다. 도면은 고려된 두 시스템 모두의 국소적 충돌 운동역학을 도시한다. 도시된 바와 같이, 오버몰딩된 플라스틱의 존재로 인해, 하나의 로커 시스템은 내충돌성의 증가를 제공하며, 그에 의해 로커의 전반적인 붕괴를 감소시킨다. 이는 후속하여 차량에 작용하는 전반적인 밀림량을 감소시키며, 그에 의해 스몰 오버랩 또는 오프셋 충격 동안 탑승자를 위한 잠재적으로 증가된 생존 공간을 생성한다. 이는 하이브리드 로커 솔루션의 경우 로커 영역 내의 감소된 밀림량을 실증하는 도 10에서도 분명하다. 도 10a 및 도 10b는 일부 예에 따라, 3개의 상이한 구조의 변형을 도시하는 중첩된 그래픽 묘사이다. 도 11은 일부 예에 따라, 3개의 상이한 구조의 시간 경과에 따른 상대적 밀림량을 나타낸다.
본 출원은 본 발명의 주제의 개조 또는 변형을 포괄하기 위한 것이다. 위의 설명은 예시를 위한 것이며 제한적이지 않음을 이해해야 한다. 본 발명의 주제의 범위는 첨부된 청구범위와 더불어 그러한 청구범위가 권리를 갖는 법적 등가물의 전체 범위를 참조하여 결정되어야 한다.
Claims (15)
- 차량에 구조적 지지를 제공하기 위한 장치로서,
축을 따라 연장되는 채널을 규정하는 로커 패널 구성요소;
채널 내에 배치되어 제1 채널 부분 및 제2 채널 부분을 규정하는 파티션으로서, 바람직하게는 실질적으로 평면인 파티션;
제1 채널 부분 내에 배치되고 로커 패널 구성요소에 커플링되는 제1 플라스틱 보강재로서, 제1 플라스틱 보강재는 복수의 공동을 규정하고, 그에 따라 제1 플라스틱 보강재는 하중 하에서 축을 따라 제1 변형률로 소성 변형되고, 바람직하게는 제1 플라스틱 보강재는 파티션에 인접한, 제1 플라스틱 보강재;
제2 채널 부분 내에 배치되고 로커 패널 구성요소에 커플링되는 제2 플라스틱 보강재로서, 제2 플라스틱 보강재는 복수의 공동을 규정하고, 그에 따라 제2 플라스틱 보강재는 하중 하에서 축을 따라 제2 변형률로 소성 변형되는, 제2 플라스틱 보강재를 포함하고;
제1 변형률은 제2 변형률과는 상이한, 장치. - 제1항에 있어서, 로커 패널 구성요소는 제1 주요 면, 제1 주요 면의 반대쪽에 있는 제2 주요 면을 갖고, 제1 주요 면과 제2 주요 면 사이에서 연장되는 제1 에지 및 제2 에지를 갖는 세장형 베이스를 갖고, 로커 패널 구성요소는 채널을 규정하기 위해, 제1 에지에 커플링되고 적어도 둔각으로 그로부터 멀리 연장되는 제1 벽을 포함하는, 장치.
- 제2항에 있어서, 로커 패널 구성요소는 채널을 규정하기 위해, 제2 에지에 커플링되고 적어도 둔각으로 그로부터 멀리 연장되는 제2 벽을 포함하는, 장치.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 세장형 베이스와 제1 벽 사이의 각도는 직각인, 장치.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 플라스틱 보강재는 파티션과 맞닿는, 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 로커 패널 구성요소는 금속이고, 바람직하게는 파티션도 금속이고, 더욱 바람직하게는 파티션은 로커 패널에 용접되는, 장치.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 로커 패널 구성요소 내에는 복수의 개구가 배치되고, 제1 플라스틱 보강재는 복수의 개구 중 적어도 일부 내에 배치된 특징부를 포함하는, 장치.
- 제7항에 있어서, 제1 플라스틱 보강재는, 로커 패널 구성요소의 제1 주요 면으로부터 제2 주요 면으로 연장되고 제2 주요 면 상으로 나팔 모양으로 퍼지게 되는 개구로 오버몰딩되는 앵커를 포함하는, 장치.
- 제8항에 있어서, 제2 플라스틱 보강재는, 제1 주요 면으로부터 제2 주요 면으로 연장되고 제2 주요 면 상으로 나팔 모양으로 퍼지게 되는 개구로 오버몰딩되는 앵커를 포함하는, 장치.
- 제7항에 있어서, 제1 플라스틱 보강재는, 로커 패널 구성요소의 제1 주요 면으로부터 제2 주요 면으로 연장되고 제2 주요 면 상으로 나팔 모양으로 퍼지게 되는 개구에 커플링하기 위한 패스너를 포함하는, 장치.
- 제8항에 있어서, 제2 플라스틱 보강재는, 제1 주요 면으로부터 제2 주요 면으로 연장되고 제2 주요 면 상으로 나팔 모양으로 퍼지게 되는 개구에 커플링하기 위한 제2 세트의 패스너를 포함하는, 장치.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 플라스틱 보강재 및 제2 플라스틱 보강재 중 적어도 하나는 로커 패널 구성요소 위에 오버몰딩되는, 장치.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 파티션은 로커 패널 구성요소에 스탬핑되는, 장치.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 파티션은 로커 패널 구성요소로부터 멀리 연장되는 적어도 하나의 돌기부로 형성되는, 장치.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
채널 내에 배치되어 제3 채널 부분을 규정하는 제2 파티션; 및
제3 채널 부분 내에 배치되고 로커 패널 구성요소에 커플링되는 적어도 제3 플라스틱 보강재를 포함하고, 제3 플라스틱 보강재는 복수의 공동을 규정하고, 그에 따라 제3 플라스틱 보강재는 하중 하에서 축을 따라 제3 변형률로 소성 변형되고, 바람직하게는 제3 변형률은 제1 변형률 및 제2 변형률 중 적어도 하나와는 상이한, 장치.
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