KR20230047110A - 통합 에너지 흡수 캐스팅 - Google Patents
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Abstract
차량의 통합 에너지 흡수 시스템은 전방 통합 에너지 흡수 캐스팅과 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅을 구비한다. 각 전면 및 후면 캐스팅은 통합 에너지 흡수 시스템을 구성하는 단일 통합 캐스팅이다. "I" 섹션 및 "C" 섹션과 같은 리브드 섹션들은 캐스팅을 구성하며 컷아웃, 파형 프로파일, 테이퍼링, 플레어링 및/또는 립 간격과 같은 다양한 상이한 기술 및/또는 포밍(formings)들로부터 형성된다. 폐쇄형 섹션 캐스팅과 같은 추가 섹션도 통합 에너지 흡수 시스템에 통합될 수 있다.
Description
본원은 2020년 8월 7일에 출원된 미국의 임시 특허 출원 63/062,728호 - 그 내용은 전체로서의 참조를 위해 명시적으로 포함됨 - 에 우선권을 주장한다.
개시된 주제는 일반적으로 차량에 사용하기 위한 통합 에너지 흡수 캐스팅을 제조하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 주제는 일체형 단일 피스로서의 캐스트이고 차량 충격으로부터 에너지를 흡수하는 크러쉬 방지 기능을 제공하는 차량 바디 컴포넌트에 관한 것이다.
차량을 위한 기존의 충돌 충격 에너지 흡수 시스템은 복수의 멀티-피스 컴포넌트들을 포함한다. 예를 들어, 충돌 충격 에너지 흡수 시스템은 충돌력에 반응하여 압축 또는 충돌하도록 설계된 여러 스테이지로 구성된 차량의 전단 및 후단에 여러 개의 연결된 피스들을 가질 수 있다. 이러한 여러 스테이지는 충격력에 반응하여 크럼플되는(crumpled) 금속 스탬핑(stamping) 또는 압출 컴포넌트를 포함할 수 있다.
차량에 장착되는 기존의 충돌 충격 에너지 흡수 시스템은 여러 피스와 단계적인 기존 설계로 인해 효율적인 제조 및 설계 확장성에 대한 수요 증가를 지원할 수 없다. 또한 충격 에너지 흡수 시스템을 구성하는 구성 요소의 수가 증가함에 따라 이러한 전통적인 충격 에너지 흡수 시스템의 제조, 설치 및 서비스와 관련된 복잡성과 비용이 과도하게 증가한다.
요약하기 위해 특정 양태, 장점 및 새로운 특징이 여기에 설명되어 있다. 이러한 모든 이점이 특정 실시예에 따라 달성되는 것은 아니라는 점을 이해해야 한다. 따라서, 개시된 주제는 여기에서 교시되거나 제안될 수 있는 모든 이점을 달성하지 않고도 하나의 장점 또는 장점 그룹을 달성하거나 최적화하는 방식으로 구체화되거나 수행될 수 있다.
여기에 설명된 주제의 하나 이상의 변형에 대한 세부 사항은 첨부된 도면 및 아래 설명에 명시되어 있다. 여기에 설명된 주제의 기타 특징 및 이점은 설명 및 도면 및 청구항에서 명백히 드러날 것이다. 그러나, 개시된 주제는 개시된 특정 실시예에만 국한되지 않는다.
일 실시예는 일체형 캐스트 금속 부품으로부터 형성된 차량용 통합 에너지 흡수 시스템이다. 시스템은 횡방향 지지부에 의해 연결된 좌측 휠 웰 및 우측 휠 웰; 캐빈 프레임에 대한 제1 연결부; 차체 패널 또는 범퍼에 대한 제2 연결부; 및 좌측 휠 웰에 인접한 제1 크럼플 존 및 우측 휠 웰에 인접한 제2 크럼플 존을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예는 차량용 통합 에너지 흡수 시스템을 제조하는 방법이다. 본 방법은 횡방향 지지부에 의해 연결된 좌측 휠 웰 및 우측 휠 웰을 포함하고 좌측 휠 웰 및 전방 휠 웰에 인접한 크럼플 존을 갖는 일체형 금속 피스를 캐스트하는 단계를 포함할 수 있다.
본원에 포함되어 있으며 본원의 일부를 구성하는 첨부 도면은 여기에 개시된 주제의 특정 양태를 도시하고, 설명과 함께 아래에 제공된 바와 같이 개시된 구현과 관련된 몇 가지 원칙을 설명하는 데 도움이 된다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예에 따른 차량 프레임 내로 설치된 전방의 통합 에너지 흡수 캐스팅 및 후방의 통합 에너지 흡수 캐스팅의 투시도이다.
도 2는 본 개시의 일부 실시예에 따른 차량 프레임에 설치된 전방 통합 에너지 흡수 캐스팅 및 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅의 측면도이다.
도 3은 본 개시의 일부 실시예에 따른 전방의 통합 에너지 흡수 캐스팅의 투시도이다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예에 따른 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅의 투시도이다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예에 따른 컷아웃, 파형 프로파일, 테이퍼링, 플레어링 및 간격을 표시하는 후면 통합 에너지 흡수 캐스팅의 리브드 섹션의 예시적인 상부 투시도이다.
도 6은 후면 통합 에너지 흡수 캐스팅의 후면 부분 리브드 섹션의 내부 구조의 한 실시예를 보여주는 부분 절단도의 투시도이다.
도 7은 본 개시의 일부 실시예에 따른 리브드 "C" 섹션 캐스팅의 예시이다.
도 8은 본 개시의 일부 실시예에 따른 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅의 대안적인 실시예의 웨이브 설계를 추가로 디스플레이하는 리브드 섹션의 예시적인 단면도이다.
도 9는 본 개시의 일부 실시예에 따른 리브드 섹션 캐스팅의 립들 사이의 예시적인 파형 프로파일이다.
도 10은 본 개시의 일부 대안적인 실시예에 따른 리브드 섹션 캐스팅의 테이퍼링 또는 플레어링의 예이다.
도 11은 본 개시의 일부 대안적인 실시예에 따른 리브드 "I" 섹션 캐스팅의 예시이다.
도 12는 본 개시의 일부 실시예에 따른 점진적 벽 두께를 디스플레이하는 리브드 "I" 섹션 캐스팅의 예시이다.
도 13은 본 개시의 일부 실시예에 따른 리브드 "I" 섹션 캐스팅의 예시적인 점진적인 크러쉬이다.
도 14는 본 개시의 일부 실시예에 따른 예시적인 폐쇄형 섹션 캐스팅이다.
도 15는 본 개시의 일부 실시예에 따른 폐쇄형 섹션 캐스팅의 예시적인 점진적인 크러쉬이다.
도면들은 절대적 또는 비교적 기준으로 스케일링할 수 없으며 예시적인 것으로 의도되었다. 특징 및 요소의 상대적 배치는 이해를 돕기 위해 수정되었을 수 있다. 가능한 경우, 동일하거나 유사한 참조 번호는 하나 이상의 실시예에 따른 동일하거나 유사하거나 동등한 구조, 특징, 양태 또는 요소를 나타낸다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예에 따른 차량 프레임 내로 설치된 전방의 통합 에너지 흡수 캐스팅 및 후방의 통합 에너지 흡수 캐스팅의 투시도이다.
도 2는 본 개시의 일부 실시예에 따른 차량 프레임에 설치된 전방 통합 에너지 흡수 캐스팅 및 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅의 측면도이다.
도 3은 본 개시의 일부 실시예에 따른 전방의 통합 에너지 흡수 캐스팅의 투시도이다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예에 따른 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅의 투시도이다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예에 따른 컷아웃, 파형 프로파일, 테이퍼링, 플레어링 및 간격을 표시하는 후면 통합 에너지 흡수 캐스팅의 리브드 섹션의 예시적인 상부 투시도이다.
도 6은 후면 통합 에너지 흡수 캐스팅의 후면 부분 리브드 섹션의 내부 구조의 한 실시예를 보여주는 부분 절단도의 투시도이다.
도 7은 본 개시의 일부 실시예에 따른 리브드 "C" 섹션 캐스팅의 예시이다.
도 8은 본 개시의 일부 실시예에 따른 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅의 대안적인 실시예의 웨이브 설계를 추가로 디스플레이하는 리브드 섹션의 예시적인 단면도이다.
도 9는 본 개시의 일부 실시예에 따른 리브드 섹션 캐스팅의 립들 사이의 예시적인 파형 프로파일이다.
도 10은 본 개시의 일부 대안적인 실시예에 따른 리브드 섹션 캐스팅의 테이퍼링 또는 플레어링의 예이다.
도 11은 본 개시의 일부 대안적인 실시예에 따른 리브드 "I" 섹션 캐스팅의 예시이다.
도 12는 본 개시의 일부 실시예에 따른 점진적 벽 두께를 디스플레이하는 리브드 "I" 섹션 캐스팅의 예시이다.
도 13은 본 개시의 일부 실시예에 따른 리브드 "I" 섹션 캐스팅의 예시적인 점진적인 크러쉬이다.
도 14는 본 개시의 일부 실시예에 따른 예시적인 폐쇄형 섹션 캐스팅이다.
도 15는 본 개시의 일부 실시예에 따른 폐쇄형 섹션 캐스팅의 예시적인 점진적인 크러쉬이다.
도면들은 절대적 또는 비교적 기준으로 스케일링할 수 없으며 예시적인 것으로 의도되었다. 특징 및 요소의 상대적 배치는 이해를 돕기 위해 수정되었을 수 있다. 가능한 경우, 동일하거나 유사한 참조 번호는 하나 이상의 실시예에 따른 동일하거나 유사하거나 동등한 구조, 특징, 양태 또는 요소를 나타낸다.
다음에서는 다양한 실시예들에 대한 철저한 설명을 제공하기 위해 수많은 구체적인 세부 사항들이 제시된다. 특정 실시예는 이러한 구체적인 세부 사항 없이 또는 세부적인 일부 변형을 포함하여 실행될 수 있다. 경우에 따라 특정 기능이 다른 양태를 가리지 않도록 덜 자세하게 설명된다. 각 요소 또는 특징과 관련된 세부 수준이 특정 기능의 참신함이나 중요성을 다른 기능에 비해 평가하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
개요
에너지 흡수 시스템은 자동차 크러쉬 구조물에 널리 사용된다. 이러한 시스템의 예는 주로 동적 크러쉬, 좌굴, 굽힘 등을 통해 금속의 소성 변형을 통해 에너지를 흡수하는 다중 셀 압출 및 다중 피스 스탬핑을 포함한다.
개시된 기술은 프레임에 통합되거나 더 큰 모놀리식 캐스팅의 일부가 될 수 있는 차량의 전방 및 후방용 캐스트 에너지 흡수 시스템에 관한 것이다. 전통적인 에너지 흡수 시스템은 스폿-용접(spot-welding), 심-용접(seam-welding), 리베팅(riveting), 볼트 체결(bolting), 접착 본딩 등을 포함한 다양한 제조 공정을 통해 차량 구조 (예: 백업 구조)에 연결된다. 개시된 기술은 단일 캐스팅 공정을 통해 에너지 흡수 시스템을 백업 구조의 일부 또는 전부와 통합함으로써 이러한 공정이 필요하지 않게 한다. 따라서 차량의 전단을 위한 일체형 단일 전방 통합 에너지 흡수 캐스팅과 차량의 후단을 위한 일체형 단일 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅이 전체 차량의 통합 에너지 흡수 캐스팅 시스템을 구성할 수 있다.
일부 실시예에 따른 캐스트 금속 부품을 제조하기 위해, 캐스팅 다이를 사용하여 각 에너지 흡수 부품 또는 시스템을 캐스팅한다. 일반적으로 다이 캐비티에는 두 개의 표면, 즉 첫 번째 표면과 두 번째 표면이 있으며, 이 두 표면이 함께 눌러져 최종 캐스팅 다이를 형성한다. 캐스팅 다이(casting die)는 최종 캐스트 형태를 생성하기 위해 용융 금속 합금을 다이의 각 중공 섹션으로 운반하도록 캐스팅 다이 내에 형성된 용융 금속 합금의 유동 경로를 포함한다. 캐스팅 절차에서 용융 합금은 다이 캐비티에 빠르게 주입되고, 다이 캐비티는 냉각되어 용융 합금 금속으로부터 캐스트 고체 금속 제품을 생산한다. 일부 실시예에서, 본 공정은 고압 다이캐스팅 (HPDC)을 사용하는데, 여기서 용융된 합금 금속은 압력 하에 밀봉된 다이 내로 공급된다.
본 명세서에 사용된 "금속"이라는 용어는 다이캐스팅이 가능하고 차량 본체 부품에 유용한 임의의 금속 또는 금속 합금을 포함하는 것을 의미한다. 통상의 기술자는 제조될 캐스트 금속 또는 캐스트 금속 합금을 기반으로 금속 또는 금속 합금을 선택할 수 있을 것이다. 일 실시예에서, 금속은 금속 합금이다. 추가 실시예에서, 금속 또는 금속 합금은 알루미늄, 아연, 마그네슘, 구리, 납 또는 주석을 함유한다. 다른 실시예에서, 금속 또는 금속 합금은 알루미늄을 함유한다. 본 명세서에 설명된 바와 같은 변형된 다이 캐스팅 공정을 채용하면, 얻어진 다이 캐스트 금속은 부정적인 영향을 받지 않고, 즉, 원하는 다공성, 연성, 우수한 중량 대비 강도, 중량 (다이캐스팅되는 금속의 유형에 따라 결정되는 경량 또는 중량), 내식성 기계적 특성, 예를 들어 무엇보다도, 우수한 열 전기 전도성, 고온 저항성, 경도(hardness), 내마모성(wear resistance), 내구성 및 치수 안정성과 같은 강도를 유지한다.
캐스팅 공정은 다이 캐스팅 장비, 즉 다이 캐스팅 기계를 사용한다. 이러한 기계는 여기에 설명된 것과 같은 일체형 대규모 캐스팅을 관리하기 위해 의도적으로 제작되거나 맞춤 제작될 수 있다. 여기서 사용된 "일체형"이라는 용어는 단일 피스를 의미하며, 개별 피스들을 서로 붙임으로써 형성되지 않는다. 따라서 캐스팅 다이에 금속을 주입하는 것은 차량 전단 또는 후단과 같은 하나의 일체형 금속 피스를 생성한다. 이는 별도의 전단 또는 후단 피스를 형성한 다음 여러 개의 금속 조각을 나사, 볼트, 압정 또는 용접으로 함께 부착하는 것과는 대조적이다. 일 실시예에서, 프레스 다이 캐스팅 기계는 55,000 내지 61,000 kN (5,600 내지 6,200 tf)의 클램핑력(clamping force)을 가질 수 있다. 이 시스템을 사용하면, 초당 5 내지 10미터의 속도가 본 발명의 실시예들에 속하지만, 70, 80, 90, 100 킬로그램 또는 그 이상의 중량의 용융 합금을 대략 초당 6미터의 속도로 캐스팅 다이에 주입할 수 있다. 각 사이클 시간은 완료하는 데 60~120초가 소요될 수 있으며, 그 결과 시간당 30~60개의 캐스팅을 완료할 수 있다.
간단히 말해 다이 캐스팅은 다이캐스팅 장비, 즉 다이 및 유압 장비를 사용하여 수행된다. 금속 다이캐스팅에 사용되는 유압 장비는 다양한 용도로 사용되며 통상의 기술자에 의해 쉽게 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 유압 장비는 주입 및 사출 목적으로 이용되고 수불용성 유압 유체를 사용하여 작동된다.
일반적으로, 캐스팅 전에 수용성 다이 이형제(release agent)가 당업계에 알려진 기술을 사용하여 다이에 도포된다. 일 실시예에서, 이형제는 다이 상에 분사된다. 그런 다음 용융 금속을 다이에 주입하고 용융 금속을 앞서 언급한 유압 장비를 사용하여 다이에 주입한다. 주입 후, 용융된 금속을 캐스트하는데 보통 몇 초 또는 캐스트되는 금속에 필요한 만큼 캐스트된다. 캐스팅 기간이 끝난 후, 캐스트 금속은 당업계에 알려진 기술을 사용하여 사출되고 수집된다. 일 실시예에서, 캐스트 금속은 유압 또는 로봇 장비를 사용하여 사출된다.
압출 및 스탬핑과는 달리, 개시된 캐스트 에너지 흡수 캐스팅은 크러쉬 이벤트중에 먼저 선외에서 시작되고 이후 선내 방향으로 전파되는 캐스팅에 점진적인 변형 및 파단을 발생시킴으로써 에너지 흡수를 달성한다. 점진적인 크러쉬는 강력하고 반복 가능한 충돌 성능을 보장한다. 개시된 기술은 또한 캐스트 부품에서 점진적이고 반복 가능한 변형 및 파단 거동을 달성하기 위한 다양한 기하학적 설계 및 기술을 포함 및/또는 채용한다.
일반적으로, 캐스트 합금 (예를 들어, 개시된 기술에 사용되는 합금)은 연성 합금보다 연성이 낮은 경향이 있는데, 이러한 연성 합금은 전통적으로 충돌 충격 에너지 시스템에 사용된다. 개시된 기술은 에너지 흡수 하중 케이스 동안 파단 전파를 제한하고 점진적인 변형을 촉진하는 기하학적 특징을 구현한다. 개시된 기술의 설계는 다량의 연성을 갖는 합금에서 에너지를 흡수하는 데 가장 효과적이지만, 특히 연성이 제한된 캐스트 재료로부터 제조되는 것이 더 유연하다. 캐스팅의 기하학적 형상은 원하는 에너지 흡수율을 달성하기 위해 주어진 설계 (예를 들어, 여기에 설명된 바와 같은 개시된 기술의 설계)에 사용되는 재료의 연성 및 강도 수준에 맞게 특별히 조정된다.
파단 전에 눈에 띄는 변형을 보이는 모든 합금 및 제조 공정 (예: 연성 파단)은 개시된 기술에 사용하기에 적합할 수 있다. 따라서, 개시된 기술은 구조적 (예를 들어, 고진공) 고압 다이캐스트 알루미늄 및/또는 마그네슘 합금을 사용할 수 있다.
개시된 기술의 적합한 합금의 몇 가지 예는 AlSi7, AlSi10Mn, AlSi10Mg, AlSi7Mg, AlSi9MgMnSr, AlMg5Si2Mn과 같이 철 함량이 낮은 마그네슘 및/또는 Si 기반 시스템, AlMg4Fe2와 같은 고 Fe 및 저 Si 합금을 포함하는 알루미늄 및 AZ91D 또는 AE44 같은 마그네슘 HPDC를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 개시된 기술의 캐스트 알루미늄 합금은 6 내지 12%의 Si를 함유할 수 있으며 취성 파단 모드를 촉진하는 미세구조적 특징을 특이적으로 제한하도록 조정된 조성을 가질 수 있다. 조성물은 날카로운 종횡비를 갖는 최소화된 AlFeSi 인터메탈릭, 둥근 (변형된) 실리콘 공융상 및/또는 합금 재료의 강화를 위해 추가된 다른 원소를 포함할 수 있다.
캐스트 합금 (예를 들어, 본 명세서에 기재된 합금) 및 이의 제조 공정은 개별적으로, 부분적으로 또는 차량의 전체 통합 에너지 흡수 시스템과 조합하여 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 차량 프레임은 3개의 주요 구성요소, 즉 전방 일체형 캐스트 에너지 흡수 피스, 후방 일체형 캐스트 에너지 흡수 피스 및 전방 및 후방 피스에 장착되는 중앙 캡 프레임으로만 구성된다.
적어도 다음 세 가지 설계 토대는 캐스트 에너지 흡수 구조를 만들기 위해 개별적으로, 부분적으로 또는 서로 조합하여 사용될 수 있다. 설계 기반 중 하나는 리브드(ribbed) "C" 섹션 캐스팅을 사용하는 것이고, 여기서 특정 충격 흡수 섹션은 부품에 대한 지지부를 제공하지만 각 캐스팅 내에 배치된 "C" 섹션의 크기 및 수에 따라 미리 결정된 파단 프로파일을 허용하는 "C" 모양의 립을 포함한다. 또 다른 설계에서는 각 캐스트 부품이 캐스트 부품 내에 "I"자 모양의 중앙 립을 사용하여 구조적 지지를 제공하고 충격 발생 시 원하는 파단 프로파일을 제공한다. 세 번째 설계는 폐쇄형 섹션 캐스팅 설계일 수 있는데, 여기서 각 섹션은 원하는 구조적 지지를 제공하는 동시에 충격 발생 시 원하는 파단 프로파일을 제공하기 위해 상이한 수의 내부 구조물을 테이퍼링(taper)하거나 포함할 수 있는 폐쇄부(closed portion)를 가진다. 이러한 구현 및 기타 구현은 첨부된 도면들을 참조하여 아래에서 자세히 설명한다.
예시적인 통합 에너지 흡수 캐스팅 시스템
도 1은 중앙 캡 프레임 (105), 전방 통합 에너지 흡수 캐스팅 (110) 및 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅 (115)을 갖는 차량 (100)의 투시도이다. 전방 캐스팅 (110)은 전방 범퍼 또는 전방을 향하는 그릴 패널을 차량에 장착하기 위한 전방 우측 및 좌측 범퍼 마운트를 형성하는 우측 (120A) 및 좌측 (120B)을 포함한다. 우측 (120A)는 또한 차량 (100)의 전방, 우측 휠을 둘러싸는 휠 웰(wheel well) (130A)을 포함한다. 좌측 (120B)은 차량 (100)의 전방 좌측 휠을 둘러싸는 좌측 휠 웰 (130B)을 포함한다. 횡방향 지지부 (135)는 우측 (120A)을 좌측 (120B)에 연결하여 전방 통합 에너지 흡수 캐스팅 (110)을 형성한다.
우측 (120A)은 캐스팅 (100) 내에 형성된 멀티셀 구조를 생성하기 위해 일련의 반복되는 셀에 의해 형성된 복수의 캐스트 크럼플 존 (140A)을 구비한다. 복수의 캐스트 크럼플 존(crumple zones) (140A)은 우측 휠 웰 (130A)에 인접하게 위치될 수 있다. 각 셀은 중앙과 모서리에 의해 정의되고 복수의 인접한 셀에서 함께 모여 멀티셀 구조를 형성하는 정사각형, 직사각형 또는 기타 기하학적 모양의 형태로 포맷될 수 있다. 도 2와 3을 참조하여 더 자세히 도시될 수 있듯이 크럼플 존은 충격 중에 상당한 힘을 가하면 크럼플되거나 크러쉬 되어 충격 에너지의 일부를 흡수하도록 설계되었다. 좌측 (120B)은 다수의 캐스트 크럼플 존 (140B)을 구비하며, 이들은 또한 차량 (100)의 전방에 충격에 부딪힐 경우 크러쉬되거나 크럼플되도록 설계된다. 캐스트 크럼플 존 (140B)은 좌측 휠 웰 (130B)에 인접하여 위치할 수 있다.
캐스팅 (110)은 일체형 금속 합금 피스를 하나의 일체형 구조로 캐스팅함으로써 형성된다는 것을 알아야 한다. 이는 차량 프레임을 형성하기 위해 함께 장착되는 다양한 피스들로 구성된 이전의 자동차 크럼플 존들과 대조를 이룬다. 캐스트 형태는 낮은 부품 비용으로 인해 차량을 제조하는 훨씬 쉽고 유연한 프로세스를 가능하게 하며, 또한 캐스팅 (110)의 각 부분 또는 섹션은 그들이 차량 내에 개별적으로 설치될 때 차별되는 성능을 가질 수 있는 추가 장착 브라켓, 볼트, 용접 및 기타 기능을 포함할 필요 없이 최대 성능을 갖도록 설계될 수 있기 때문에 크럼플 존에 대해 보다 복잡한 기하학적 형상을 생성할 수 있다.
도 1은 또한 차량의 최후방 부분에 우측 (150A) 과 좌측 (150B)을 포함하는 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅 (115)의 세부 사항을 나타낸다. 우측 (150A) 및 좌측 (150B)은 차량 (100)의 최후방을 커버하는 후방 범퍼 또는 다른 후방 바디 패널을 장착하기 위한 부착물을 포함할 수 있다. 캐스팅 (115)의 우측(150A)은 또한 우측 휠 웰 (155A) 및 우측 휠 웰에 인접한 우측 후방 크럼플 존 (160A)을 포함한다. 캐스팅 (115)의 좌측 (150B)는 좌측 휠 웰 (155B) 및 좌측 휠 웰에 인접한 좌측 후방 크럼플 존 (160B)을 포함한다. 횡방향 지지 스트럿(strut) (165) 및 후방 차대(undercarriage) (170)는 우측 (150A) 및 좌측 (150B)을 함께 연결하여 일체형 캐스트 백(back) 통합 에너지 흡수 캐스팅 (115)을 형성한다. 횡방향 지지 스트럿 (165)은 마운트로서 사용될 수 있거나, 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅 (115)이 차량(vehicle) 캐빈(cabin) 프레임의 후방부에 장착될 수 있게 하는 구성요소 또는 특징을 포함할 수 있다. 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅 (115)의 다른 부분들은 또한 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅 (115)을 차량 캐빈 프레임에 연결하기 위한 마운트를 포함할 수 있다.
도 2는 전방 통합 에너지 흡수 캐스팅 (110) 및 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅 (115)의 측면 투시도를 나타낸다. 전방 캐스팅 (110) 내의 캐스트 크럼플 존 (140B)은 휠 웰 (130B)의 하부 영역의 일부로서 도시된다. 크럼플 존 (140B)은 캐스트 금속의 일부로서 형성된 복수의 개별 셀로 구성되고 전방 충격 및 파단을 흡수하여 이러한 충격의 에너지를 흡수하도록 구성된 멀티셀 구조를 포함한다. 전방 크럼플 존 (205B)은 또한 멀티셀 구조를 포함하며 또한 충격을 흡수하여 차량의 전방 범퍼 또는 바디 패널에 장착되도록 구성된다. 이 내용은 도 3을 참조하여 더 자세히 도시될 것이다.
도 2는 또한 멀티셀 구조를 포함하는 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅 (115) 및 캐스트 좌측 후방 크럼플 존 (160B)의 측면도를 도시한다. 좌측 후방 크럼플 존 (160B) 으로부터의 후방에는 후방 범퍼 또는 바디 패널과 결합하도록 구성된 좌측 후단 크럼플 존 (210B)이 있다. 이는 도 4를 참조하여 더 자세히 도시될 것이다.
이제 도 3을 참조하면, 전방 통합 에너지 흡수 캐스팅 (110)의 투시 근접 촬영도가 도시된다. 전방 캐스팅 (110)은 전방 범퍼 또는 전방을 향하는 그릴 패널을 차량에 장착하기 위한 전방 우측 및 좌측 범퍼 마운트를 형성하는 우측 (120A) 및 좌측 (120B)을 포함한다. 우측(120A)은 또한 차량 (100)의 전방, 우측 휠을 둘러싸는 휠 웰 (130A)을 포함한다. 좌측 (120B)은 차량 (100)의 전방, 좌측 휠을 둘러싸는 좌측 휠 웰 (130B)을 포함한다. 횡방향 지지부(135)는 우측 (120A)을 좌측 (120B)에 연결하여 전방 통합 에너지 흡수 캐스팅 (110)을 형성한다. 좌측 (120B)은 후방 프레임 마운트 (325B)를 포함하고, 우측 (120A)은 후방 프레임 마운트 (325A)를 포함한다. 후방 프레임 마운트 (325A/B)는 전방 통합 에너지 흡수 캐스팅 (110)을 차량 캐빈 프레임에 장착하는 데 사용된다.
도 3에 더 상세히 도시된 바와 같이, 크럼플 존 (140B)은 하부 크럼플 존 (335B), 중앙 크럼플 존 (338B) 및 상부 크럼플 존 (340)을 포함한다. 각 영역은 수직 지지부 세트로 설계되어 전방 충격에 부딪힐 때 전체 크럼플 존 (140B)의 후방 크러쉬를 허용한다. 또한, 크럼플 존 (140B) 과 프레임 마운트 (325B) 사이에는 추가적인 멀티셀 영역 (350)이 있는데, 이 멀티셀 영역 (350)은 전방 충돌에 따라 크러쉬되거나 파단되지만, 차량의 탑승자를 보호하기 위해 더 많은 충격력을 전달하도록 구성된다. 전방 통합 에너지 흡수 캐스팅 (110)을 단일 피스로 캐스트할 수 있기 때문에 다양한 수준의 충격 저항을 제공하는 특정 크럼플 존으로 캐스팅을 설계할 수 있는 특정 멀티셀 설계 및 기타 지지 기능을 갖도록 설계할 수 있다. 따라서 최전방 존은 충격 후 가장 쉽게 크럼플될 수 있는 반면, 캐빈 근처에 있는 존은 충격이 차량의 실내 영역으로 침투하는 것을 방지하기 위해 추가 지지부를 설치하도록 설계할 수 있다.
도 4는 차량의 최후방 부분에 우측 (150A) 과 좌측 (150B)을 포함하는 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅 (115)의 측면 투시도이다. 우측 (150A) 및 좌측 (150B)은 차량 (100)의 최후방을 커버하는 후방 범퍼 또는 다른 후방 바디 패널을 장착하기 위한 부착물을 포함할 수 있다. 캐스팅 (115)의 우측 (150A)은 또한 우측 휠 웰 (155A) 및 우측 후방 크럼플 존 (160A)을 포함한다. 캐스팅 (115)의 좌측 (150B)은 좌측 휠 웰 (155B) 및 좌측 후방 크럼플 존 (160B)을 포함한다. 횡방향 지지 스트럿(strut) (165) 및 후방 차대(undercarriage) (170)는 우측 (150A) 및 좌측 (150B)을 함께 연결하여 일체형 캐스트 백(back) 통합 에너지 흡수 캐스팅 (115)을 형성한다.
우측(150A)은 후방으로부터 충격을 받으면 파단되고 크럼플되도록 구성된 우측 크럼플 존 (405A)을 통해 캐스팅 (115)에 연결된다. 크럼플 존 (405A)은 내부에 수직 지지부가 있는 중공 또는 영역 안정성을 제공하지만 후방 충격으로부터 에너지를 흡수할 수 있는 멀티셀 구조일 수 있다. 마찬가지로, 좌측 (150B)은 후방으로부터 충격을 받을 때 파단되고 크럼플되도록 구성된 좌측 리브드 영역 (405B)을 통해 캐스팅 (115)에 연결된다. 좌측 리브드 영역 (405B)은 내부에 수직 지지부가 있는 중공 또는 영역에 안정성을 제공하지만 후방 충격으로부터 에너지를 흡수할 수 있는 멀티셀 구조일 수 있다.
좌측 후방 크럼플 존 (160B)은 좌측 휠 웰을 지지하고 충격이 후방 캐빈 섹션으로 이동할 때 후방 충격력이 흡수되도록 하는 "X"형 지지 구조 (410)를 나타낸다. 물론, 지지 구조의 특정 형태는 본 개시의 사상으로부터 벗어나지 않으면서 상이한 압축 가능하거나 파단 가능한 구성으로 변형될 수 있다.
도 5는 좌측 (150B) 및 좌측 리브드 영역 (405B)의 확장된 모습을 도시한다. 도 6은 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅의 웨이브 플랫폼을 추가로 디스플레이하는 리브드 섹션(405B)의 예시적인 단면도이다. 도시된 바와 같이, 리브드(ribbed) 영역 (405B)은 각 립(rib) 사이에 배치된 웨이브 특징 (505B)을 포함하는 립 세트 (510B)를 디스플레이한다. 또한 컷아웃(1e), 파형 프로파일(1d), 테이퍼링(1a, 1c), 플레어링(1a, 1c) 및 각 립 (510B) 사이의 간격(1b)이 도시되어 있다.
도 7은 전방 통합 에너지 흡수 캐스팅의 측면도로서, 본 개시의 실시예에서 립의 구성으로 사용될 수 있는 리브드 "C" 섹션을 디스플레이한다. 도시된 바와 같이 리브드 "C" 섹션 캐스팅은 상부 웹, 수직 웹 및 "C" 섹션을 형성하는 하부 웹으로 구성된다. 또한 에너지 흡수를 증가시킬 수 있는 중간 웹 또는 지지부와 점진적인 크러쉬를 촉진하는 부채꼴 립들이 있다. 또한 부채꼴 특징은 캐스팅 내의 각 립에 매스 효율성을 더할 수 있다. 도 7의 도시된 "C" 섹션은 기본 드로잉 방향(primary draw direction)이 크러쉬 축과 직교하는 캐스팅 설계를 갖는다. 그러나 "C" 섹션 설계는 캐스팅의 기본 드로잉 방향이 수직 웹과 평행하거나 거의 평행하고 립과 중간 웹 피처가 슬라이드에 의해 캐스트되는 경우에 사용할 수 있다.
리브드 "I" 섹션 캐스팅 및 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅에 대해 논의된 기술은 개별적으로, 부분적으로 또는 전방 통합 에너지 흡수 캐스팅의 "C" 섹션 설계와 조합하여 사용될 수도 있다.
도 8은 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅의 웨이브 플랫폼을 추가로 디스플레이하는 리브드 섹션 캐스팅의 예시적인 단면도이다. 파형 프로파일은 상부 및 하부 섹션 또는 상단 섹션 또는 하단 섹션에만 제공되어 해당 섹션에 원하는 에너지 흡수 프로파일을 제공할 수 있다. 또한, 캐스팅 내에 배치된 C 섹션의 수 및 크기는 캐스팅 섹션의 크러쉬 강도를 증가 또는 감소시키기 위해 다양해질 수 있다.
도 9는 리브드 섹션 캐스팅의 립들 사이에 배치된 파형 프로파일의 예이다. 일부 실시예에서 립들 사이의 파단을 개시하기 위해 파형 프로파일이 중간-웹 및/또는 상부 및 하부 웹에 추가될 수 있다.
도 10은 리브드 섹션 캐스팅의 테이퍼링 또는 플레어링의 예이다. 중간 웹 또는 상부 및 하부 웹은 점진적인 크러쉬를 촉진하기 위해 테이퍼될(tapered) 수 있다. 테이퍼링 또는 플레어링 기법은 패키징 및 공정 제약으로 인해 설계에서 발생할 수 있는 불리한 오프셋 및 테이퍼를 보상(compensate)하는 데 사용될 수 있다.
본 개시의 도 11은 리브드 "I" 섹션 캐스팅의 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 상부 웹, 하부 웹 및 중간 웹이 있으며, 이들은 캐스팅을 통해 "I"자 모양의 부채꼴 립 세트를 형성한다. 도 12는 리브드 "I" 섹션 캐스팅의 예시로, 캐스팅 내 각 "I" 섹션의 두께가 캐스팅 부품의 측방향 치수를 따라 더 커지는 점진적 벽 두께를 디스플레이한다. 도 13은 리브드 "I" 섹션 캐스팅의 테스트 점진적인 크러쉬의 실제 예를 도시하고, 이는 부품의 측방향 길이를 따라 예상된 바와 같은 캐스팅 파단을 도시한다. "I" 섹션 설계의 주요 특징은 파단량을 최대화하여 에너지 흡수를 증가시키는 간격이 있는 립들이다. 매스 효율성을 위해 각 리브에 부채꼴 특징이 추가되었다. 리브는 크러쉬를 불안정하게 할 수 있는 배향(orientations)으로 전파되는 변형 및 파단을 제한하는 국소 보강재(local reinforcements)를 제공한다. 도 13은 "I" 섹션 설계의 점진적 파단 거동을 도시한다.
또한, 다음의 추가 설계 기술은 여기에서 설명된 예시적인 통합 에너지 흡수 캐스트 시스템에서 기술된 구조물 중 어느 하나에 대한 점진적 크러쉬 및 매스 효율을 촉진하기 위해 독립적으로, 부분적으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 이러한 기술은 특정 크러쉬 성능 요구 사항 및 캐스팅 공정 제약 조건을 충족하기 위해 채택되었다. 기술은 1. 점진적으로 증가하는 벽 두께, 2. 립 간격, 3. 축 방향의 테이퍼링 또는 플레어링 프로파일, 4. 웹 사이의 파형 프로파일, 및 5. 상부 웹과 하부 웹에서의 립들 사이의 절단을 포함한다.
또한 캐스팅 벽 두께는 크러쉬 방향으로 점진적으로 증가할 수 있다. 증가하는 점진적 벽 두께는 독립적으로, 부분적으로 또는 조합하여 중간 웹, 상부 및 하부 웹 및/또는 립들에 적용될 수 있다. 또한, 립들 사이에 파단이 발생하도록 하고 리브에 대해 수직하는 파단 전파를 최소화하기 위해 립 간격이 변화될 수 있다. 바람직한 립 간격은 웹 두께 및 공정 제약 등 다양한 요인의 영향을 받는다.
도 14는 폐쇄 섹션 캐스팅의 실시예를 도시하고 도 15는 폐쇄 섹션 캐스팅의 점진적인 크러쉬의 예이다. 도 14에 도시된 바와 같은 폐쇄형 섹션 캐스팅 설계는 캐스팅 공정에 의해 요구되는 드래프트 각도를 수용하도록 테이퍼되는 정사각형 또는 직사각형 섹션을 포함할 수 있다. 테이퍼로 인한 섹션의 감소를 보완하기 위해 디자인에 핀들(fins)이 대안적으로 더해질 수 있다. 개방된 사각형 섹션은 축방향 크러쉬에 적합하며 핀은 안정성과 에너지 흡수를 촉진한다.
폐쇄된 섹션 캐스팅의 후방은 대형 캐스팅과 통합되어 있다. 정사각형 또는 직사각형 섹션은 크러쉬 방향과 평행하거나 거의 평행한 슬라이드를 사용하여 만들어질 수 있다.
예 구현
상술한 실시예에는 많은 변형 및 수정이 이루어질 수 있으며, 이러한 실시예의 요소들은 다른 수용 가능한 예들 중 하나로 이해되어야 한다. 이러한 모든 수정 및 변형은 본 개시의 범위에 포함되도록 의도되었다. 전술한 설명은 특정 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나 앞서 언급한 내용이 텍스트에 아무리 상세하게 설명되어 있더라도, 시스템 및 방법은 다양한 방식으로 실행될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 위에서 언급한 바와 같이, 시스템 및 방법의 특정 특징이나 양태를 설명할 때 특정 용어를 사용한다고 해서 해당 용어가 해당 용어와 관련된 시스템 및 방법의 특징 또는 양태의 특정 특성을 포함하도록 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다.
여기에 설명된 시스템, 방법 및 장치는 각각 몇 가지 양태를 가지고 있으며, 그 중 어느 것도 그 바람직한 속성에 전적으로 책임이 있는 것은 아니다. 본 개시의 범위를 제한하지 않고, 이제 몇 가지 비제한적 특징에 대해 간략하게 설명한다. 다음 단락은 여기에 설명된 장치, 시스템 및 방법의 다양한 예 구현을 설명한다.
예 1: 차량의 통합 에너지 흡수 시스템은 전방 통합 에너지 흡수 캐스팅 및 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅을 포함한다.
예 2: 예 1의 통합 에너지 흡수 시스템으로서, 전방 통합 에너지 흡수 캐스팅은 차량 전방에 위치된다.
예 3: 예 1의 통합 에너지 흡수 시스템으로서, 전방 통합 에너지 흡수 캐스팅은 차량 후방에 위치된다.
예 4: 예 1의 통합 에너지 흡수 시스템으로서, 전방 통합 에너지 흡수 캐스팅은 리브드 "C" 섹션을 포함한다.
예 5: 예 4의 통합 에너지 흡수 시스템으로서, 리브드 "C" 섹션은 "C" 섹션을 형성하는 상부 웹, 하부 웹 및 수직 웹을 포함한다.
예 6: 예 4의 통합 에너지 흡수 시스템으로서, 리브드 "C" 섹션은 에너지 흡수를 증가시키기 위한 중간 웹을 추가로 포함한다.
예 7: 예 4의 통합 에너지 흡수 시스템으로서, 리브드 "C" 섹션은 점진적인 크러쉬를 촉진하기 위해 다수의 부채꼴 립들을 추가로 포함한다.
예 8: 예 7의 통합 에너지 흡수 시스템으로, 부채꼴 모양의 립의 부채꼴은 각 립에 매스 효율성을 더한다.
예 9: 예 1의 통합 에너지 흡수 시스템으로서, 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅은 리브드 섹션을 포함한다.
예 10: 예 9의 통합 에너지 흡수 시스템으로서, 리브드 섹션은 리브드 "I" 섹션 또는 리브드 "C" 섹션이다.
예 11: 예 9의 통합 에너지 흡수 시스템으로서, 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅의 리브드 섹션은 웨이브 플랫폼을 포함한다.
예 12: 예 9의 통합 에너지 흡수 시스템은 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅의 리브드 섹션이 점진적인 크러쉬를 촉진하는 컷아웃을 포함한다.
예 13: 예 9의 통합 에너지 흡수 시스템으로서, 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅의 리브드 섹션은 파형 프로파일을 포함한다.
예 14: 예 13의 통합 에너지 흡수 시스템으로서, 파형 프로파일은 리브드 섹션의 상부 및 하부 웹에 있다.
예 15: 예 13의 통합 에너지 흡수 시스템으로서, 파형 프로파일은 리브드 섹션의 립들 사이에 있다.
예 16: 예 13의 통합 에너지 흡수 시스템으로서, 파형 프로파일은 리브드 섹션의 중간 웹에 있다.
예 17: 예 13의 통합 에너지 흡수 시스템은 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅의 리브드 섹션이 테이퍼링을 포함한다.
예 18: 예 13의 통합 에너지 흡수 시스템으로서, 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅의 리브드 섹션은 플레어링을 포함한다.
예 19: 예 13의 통합 에너지 흡수 시스템으로서, 후방 통합 에너지 흡수 캐스팅의 리브드 섹션은 각 리브 사이의 간격을 포함한다.
예 20: 예 1의 통합 에너지 흡수 시스템으로서, 통합 에너지 흡수 시스템은 폐쇄형 섹션 캐스팅을 더 포함한다.
위에서 언급한 바와 같이, 위에 제공된 설명된 예의 구현은 하드웨어 및/또는 방법 또는 프로세스를 포함할 수 있다.
추가 구현 고려 사항
여기에서 특징 또는 요소가 다른 특징 또는 요소 "상에" 있는 것으로 언급되는 경우, 이는 다른 특징 또는 요소 상에 직접 존재할 수 있거나 개재 특징 및/또는 요소도 존재할 수 있다. 반대로, 어떤 특징이나 요소가 다른 특징이나 요소 "상에 직접적으로" 있는 것으로 언급되는 경우에는 개재하는 특징이나 요소가 없을 수 있다. 또한, 특징 또는 요소가 다른 특징 또는 요소에 "연결", "부착" 또는 "커플링"된 것으로 지칭되는 경우, 이는 다른 특징 또는 요소에 직접 연결되거나, 부착되거나 또는 커플링되거나, 개재된 특징 또는 요소가 존재할 수 있다는 것도 이해될 것이다. 이와 대조적으로, 어떤 특징이나 요소가 다른 특징이나 요소에 "직접적으로 연결", "직접적으로 부착" 또는 "직접적으로 커플링"된 것으로 지칭되는 경우에는 개재하는 특징이나 요소가 없을 수 있다.
일 실시예와 관련하여 설명되거나 도시되었더라도, 이렇게 설명되거나 도시된 특징 및 요소는 다른 실시예에도 적용될 수 있다. 또 다른 특징에 "인접하게" 배치된 구조 또는 특징을 지칭하는 것은 인접 특징과 오버랩되거나 그 밑을 이루는 부분들을 가질 수 있다는 점은 통상의 기술자도 이해할 수 있을 것이다.
여기에서 사용된 용어는 특정 실시예와 구현을 설명하기 위한 용도로만 사용되며 제한하려는 의도는 아니다. 예를 들어, 여기에 사용된 단수 형식 "a", "an" 및 "the"는 문맥에서 달리 명시하지 않는 한 복수 형식도 포함하도록 의도될 수 있다. 또한 본원에서 사용되는 "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는 명시된 특징(feature), 단계(step), 작동(operation), 프로세스(process), 기능(function), 요소(element) 및/또는 구성 요소(component)의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징, 단계, 작동, 프로세스, 기능, 요소, 구성 요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지는 않는다는 것도 이해될 것이다. 여기에서 사용되는 용어 "및/또는"은 하나 이상의 관련 목록 항목의 모든 조합을 포함하며 "/"로 축약될 수 있다.
위의 설명과 청구항에서 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"과 같은 문구 뒤에 요소 또는 특징의 결합 목록이 올 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 2 이상의 요소 또는 특징의 목록에도 포함될 수 있다. 사용된 문맥과 달리 묵시적 또는 명시적으로 모순되지 않는 한, 해당 문구는 열거된 요소 또는 특징을 개별적으로 의미하거나 인용된 요소 또는 특징을 다른 인용된 요소 또는 특징과 조합한 것을 의미하기 위한 것이다. 예를 들어, "A와 B 중 적어도 하나", "A와 B 중 하나 이상", 및 "A 및/또는 B"라는 문구는 각각 "A 단독, B 단독 또는 A와 B 함께"를 의미하도록 의도되었다. 3개 이상의 항목을 포함하는 목록에도 비슷한 해석이 적용된다. 예를 들어, "A, B, 및 C 중 적어도 하나", "A, B, 및 C 중 하나 이상" 및 "A, B 및/또는 C"라는 문구는 각각 "A 단독, B 단독, C 단독, A와 B 함께, A와 C가 함께, B와 C가 함께 또는 A와 B와 C가 함께"를 의미하도록 의도되어 있다. 위 및 청구항에서 "기반하는(based on)" 이라는 용어를 사용하는 것은 언급되지 않은 특징이나 요소도 허용되도록 "적어도 부분적으로 기반하는"을 의미하도록 의도되었다.
"전방으로(forward)", "후방으로(rearward)", "아래(under)", "밑에(below)", "하부(lower)", "위(over)", "상부(upper)" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어는 설명의 용이함을 위해 여기에서 도면에 도시된 바와 같이, 또다른 요소(들) 또는 특징(들)에 대한 하나의 요소 또는 특징의 관계를 설명하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면에 묘사된 배향 외에도 사용 또는 작동 중인 장치의 다양한 배향을 포함하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 도면에서의 어떤 장치가 반전되면 다른 요소나 특징의 "아래(under)" 또는 "바로 아래(beneath)"로 설명되는 요소들은 반전된 상태로 인해 다른 요소나 특징의 "위" 방향으로 배향된다. 따라서 "아래"라는 용어는 기준점 또는 배향에 따라 위 방향과 아래 방향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 다르게 배향될 수 있으며 (90도 회전 또는 다른 배향으로 회전) 여기에 사용된 공간적으로 상대적인 디스크립터(descriptor)도 그에 따라 해석된다. 마찬가지로, "상향(upwardly)", "하향(downwardly)", "수직", "수평" 등의 용어는 특별히 달리 명시되지 않는 한 설명의 목적으로만 여기에서 사용될 수 있다.
여기서 "제1" 및 "제2"라는 용어는 다양한 특징/요소 (단계 또는 프로세스 포함)를 설명하는 데 사용될 수 있지만, 문맥에서 달리 나타내지 않는 한 이러한 특징/요소는 특징/요소의 순서 또는 어느 것이 다른 것보다 더 중요한지 여부를 나타내는 것으로 제한되어서는 안 된다. 이러한 용어는 하나의 특징/요소를 다른 특징/요소와 구별하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 논의되는 제1 특징/요소는 제2 특징/요소라고 할 수 있으며, 유사하게, 아래에서 논의되는 제2 특징/요소는 여기에 제공된 교시를 벗어나지 않고 제1 특징/요소로 불릴 수 있다.
본원 및 청구항에 사용된 대로, 예에서 사용된 것을 포함하여 달리 명시되지 않는 한, 해당 용어가 명시적으로 나타나지 않더라도 모든 숫자는 앞에 "약" 또는 "대략"라는 단어를 붙인 것처럼 읽힐 수 있다. 크기 및/또는 위치를 설명할 때 "약" 또는 "대략"이라는 문구는 설명된 값 및/또는 위치가 값 및/또는 위치의 합리적인 예상 범위 내에 있음을 나타내기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 숫자 값은 명시된 값 (또는 값 범위)의 +/- 0.1%, 명시된 값 (또는 값 범위)의 +/- 1%, 명시된 값 (또는 값 범위)의 +/- 2%, 명시된 값 (또는 값 범위)의 +/- 5%, 명시된 값 (또는 값 범위)의 +/- 10% 등의 값을 가질 수 있다. 여기에 제공된 모든 수치에는 문맥상 달리 표시되지 않는 한 해당 값에 대한 근사치 또는 그 근사치를 포함하는 것으로 이해해야 한다.
예를 들어, 값 "10"이 개시되면 "약 10"도 개시된다. 여기에 언급된 모든 숫자 범위는 여기에 포함된 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 의도되었다. 또한 해당 가치보다 "작거나 같은" 값이 개시될 때, 통상의 기술자가 적절하게 이해한 바와 같이 해당 값보다 크거나 같은 값과 값 사이의 가능한 범위도 개시되는 것으로 이해된다. 예를 들어, 값 "X"가 공개되면 "X보다 크거나 같은" 것 뿐만 아니라 "X보다 작거나 같은" 것(예를 들어, X는 숫자 값임)도 공개된다. 또한 어플리케이션 전체에서 데이터는 다양한 포맷으로 제공되며 이 데이터는 끝점 또는 시작점 및 임의의 데이터 지점의 조합의 범위를 나타낼 수 있다는 것도 이해된다. 예를 들어, 특정 데이터 지점 "10" 및 특정 데이터 지점 "15"가 개시될 수 있는 경우, 10 내지 15 사이뿐만 아니라 10 및 15보다 크거나, 크거나 같거나, 작거나, 작거나 같거나 10 및 15와 같은 값도 개시된 것으로 간주될 수 있는 것으로 이해된다. 또한 두 개의 특정 유닛 사이의 각 유닛도 개시될 수 있는 것으로 이해된다. 예를 들어, 10 및 15가 개시될 수 있다면, 11, 12, 13 및 14도 개시될 수 있다.
다양한 예시적인 실시예들이 개시되었으나, 여기에서의 교시를 벗어나지 않고 다양한 실시예들에 대해 임의의 다수의 변경이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 설명된 다양한 방법 단계가 수행되는 순서는 상이하거나 대안적인 실시예에서 변경 또는 재구성될 수 있으며, 다른 실시예에서는 하나 이상의 방법 단계가 모두 스킵될 수 있다. 다양한 장치 및 시스템 실시예의 선택적이거나 바람직한 특징은 일부 실시예에는 포함되고 다른 실시예에는 포함되지 않을 수 있다. 따라서, 전술한 설명은 주로 예를 위한 목적으로 제공된 것이며 청구항 및 특정 실시예의 범위 또는 개시된 특정 세부 사항 또는 특징을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
여기에 포함된 예 및 설명은 설명의 방법으로, 개시된 주제가 실행될 수 있는 특정 실시예를 나타내며 이에 국한되지 않는다. 앞서 언급한 바와 같이, 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 구조적 및 논리적 대체 및 변경이 이루어질 수 있도록 다른 실시예들이 활용되고 이로부터 도출될 수 있다. 개시된 주제의 이러한 실시예는 단지 편의를 위해 그리고 이 출원의 범위를 임의의 단일 발명 또는 발명 개념으로 자발적으로 제한하려는 의도 없이 여기에서 개별적으로 또는 집합적으로(collectively) "발명"이라는 용어로 참조될 수 있다. 따라서 특정 실시예가 여기에 기술되고 설명되었더라도 의도되거나 실제적이거나 또는 개시된 목적을 달성하기 위해 계산된 임의의 어레인지먼트는 명시적으로 기술되거나 암시되었든 관계없이 도시된 특정 실시예를 대체할 수 있다. 본 개시는 다양한 실시예의 모든 적응(adaptation) 또는 변형을 다루기 위해 의도되었다. 상기 실시예와 여기에 구체적으로 설명되지 않은 다른 실시예들의 조합은 통상의 기술자에게 상기 설명을 리뷰했을 때 명백해질 것이다.
개시된 주제는 하나 이상의 특징 또는 실시예를 참조하여 여기에 제공되었다. 통상의 기술자는 여기에 제공된 예시적인 실시예의 상세한 특성에도 불구하고 일반적으로 의도된 범위를 제한하거나 벗어나지 않고 변경 및 수정이 상기 실시예들에 적용될 수 있다는 점을 인식하고 이해할 것이다. 여기에 제공된 실시예의 이들 및 다양한 기타 적응 및 조합은 개시된 요소 및 특징 및 이에 상응하는 전체 세트에 의해 정의된 바와 같은 개시된 주제의 범위 내에 있다.
Claims (24)
- 일체형 캐스트 금속 부품으로부터 형성되는 차량용 통합 에너지 흡수 시스템에 있어서,
횡방향 지지부로 연결된 좌측 휠 웰 및 우측 휠 웰;
차량 캐빈 프레임에 대한 적어도 하나의 마운트;
차량 바디 패널 또는 범퍼에 대한 제2 연결부; 및
상기 좌측 휠 웰에 인접한 제1 크럼플 존 및 상기 우측 휠 웰에 인접한 제2 크럼플 존을 포함하는, 일체형 캐스트 금속 부품으로부터 형성되는 차량용 통합 에너지 흡수 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 통합 에너지 흡수 시스템은 상기 차량의 전방에 위치되는, 통합 에너지 흡수 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 차량 캐빈 프레임에 대한 상기 적어도 하나의 마운트는 상기 일체형 캐스트 금속 부품의 후방에 있는, 통합 에너지 흡수 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 제2 연결부는 전방 범퍼에 장착되는, 통합 에너지 흡수 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 크럼플 존들은 복수의 개별 셀들로부터 형성되는 마이크로셀 구조를 가지는, 통합 에너지 흡수 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 통합 에너지 흡수 시스템은 상기 차량의 후방에 위치되는, 통합 에너지 흡수 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 차량 캐빈 프레임에 대한 상기 적어도 하나의 마운트는 상기 일체형 캐스트 금속 부품의 전방에 있는, 통합 에너지 흡수 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 제2 연결부는 후방 바디 패널 또는 범퍼에 장착되는, 통합 에너지 흡수 시스템.
- 제2항 또는 제6항에 있어서,
상기 제1 및 제2 크럼플 존들은 복수의 개별 셀들로부터 형성되는 마이크로셀 구조를 가지는, 통합 에너지 흡수 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 크럼플 존 또는 상기 제2 크럼플 존은 리브드 "C" 섹션을 포함하는, 통합 에너지 흡수 시스템.
- 제10항에 있어서,
상기 리브드 "C" 형상 섹션은 상기 "C" 섹션을 형성하는 상부 웹, 하부 웹, 및 수직 웹을 포함하는, 통합 에너지 흡수 시스템.
- 제11항에 있어서,
상기 리브드 "C" 형상 섹션은 에너지 흡수를 증가시키기 위한 중간 웹을 더 포함하는, 통합 에너지 흡수 시스템.
- 제10항에 있어서,
상기 리브드 "C" 섹션은 점진적인 크러쉬를 촉진하기 위한 복수의 부채꼴 립들(ribs)을 더 포함하는, 통합 에너지 흡수 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 크럼플 존 및 상기 제2 크럼플 존은 리브드 "I" 형상 섹션을 포함하는, 통합 에너지 흡수 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 통합 에너지 흡수 시스템은 상기 차량의 후방에 위치되고,
상기 제1 크럼플 존 및 상기 제2 크럼플 존은 파형 프로파일을 포함하는, 통합 에너지 흡수 시스템.
- 제15항에 있어서,
상기 파형 프로파일은 리브드 섹션의 상부 및 하부 웹 상에 있는, 통합 에너지 흡수 시스템.
- 제15항에 있어서,
상기 파형 프로파일은 리브드 섹션의 립들 사이에 있는, 통합 에너지 흡수 시스템.
- 제15항에 있어서,
상기 파형 프로파일은 리브드 섹션의 중간 웹 상에 있는, 통합 에너지 흡수 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 캐스팅은 알루미늄 금속을 포함하는, 통합 에너지 흡수 시스템.
- 제19항에 있어서,
상기 캐스팅은 알루미늄 및 마그네슘 합금 또는 알루미늄 및 실리콘 합금을 포함하는, 통합 에너지 흡수 시스템.
- 차량용 통합 에너지 흡수 시스템을 제조하는 방법에 있어서,
횡방향 지지부에 의해 연결된 좌측 휠 웰 및 우측 휠 웰을 포함하고, 상기 좌측 휠 웰 및 상기 전방 휠 웰에 인접한 크럼플 존을 갖는 일체형 금속 피스를 캐스팅하는 단계를 포함하는, 차량용 통합 에너지 흡수 시스템을 제조하는 방법.
- 제21항에 있어서,
상기 일체형 금속 피스를 캐스팅하는 단계는,
상기 일체형 금속 피스를 캐스팅하기 위해, 용융된 금속을 압력 하에 몰드 다이 내로 배치하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제22항에 있어서,
상기 용융된 금속을 상기 몰드 다이 내로 배치하는 단계는,
상기 용융된 금속을 55,000 내지 61,000 kN(5,600 내지 6,200 tf)의 클램팡 다이 힘을 가지는 다이 캐스팅 기계 내로 배치하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제22항에 있어서,
상기 용융된 금속을 상기 몰드 다이 내로 배치하는 단계는,
상기 용융된 금속을 약 6m/s의 속도로 다이 캐스팅 기계 내로 배치하는 단계를 포함하는, 방법.
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