KR20240058092A - 차량을 위한 바닥 패널들 그리고 방법들 - Google Patents

Abstract

본 개시내용은 차량 프레임워크를 위한 바닥 패널(10)을 형성하기 위한 방법들에 관한 것이고, 이러한 방법들은, 압착-경화가능 강철로 만들어진 메인 블랭크(19)를 제공하는 단계, 하나 이상의 제 1 패치 블랭크들(22)을 제공하는 단계, 그리고 패치워크 블랭크를 형성하기 위해 제 1 패치 블랭크들(22)을 메인 블랭크(19)에 용접하는 단계를 포함한다. 방법들은 또한, 바닥 패널(10)을 형성하기 위해 패치워크 블랭크를 압착하는 단계를 포함하고, 여기서 제 1 패치 블랭크들(22)은 제 1 좌석 횡단 부재(20)를 형성하기 위해 메인 블랭크(19)의 일부를 따라 정렬되고, 그리고 여기서 로커에 부착될 바닥 패널(10)의 영역을 형성하기 위한 메인 블랭크(19)의 영역에서의 제 1 패치 블랭크들(22)의 좌측 및 우측 부분들(21)은, 메인 블랭크(19)의 강철보다 더 연성인 강철로 만들어지고, 여기서 좌측 및 우측 부분들(21) 사이의 제 1 패치 블랭크들(22)의 중앙 부분(23)은, 압착-경화가능 강철로 만들어진다. 본 개시내용은 또한, 단일의 일체형 단품으로부터 만들어지는 차량 프레임워크들을 위한 바닥 패널들(10)에 관한 것이다.

Description

차량을 위한 바닥 패널들 그리고 방법들

본 출원은 2021년 8월 2일에 출원된 유럽 특허 출원 번호 21 382 730.6의 혜택을 주장한다.

본 개시내용은 차량 프레임워크(vehicle framework)를 위한 바닥 패널(floor panel)들에 관한 것이다. 본 개시내용은 또한 이러한 바닥 패널들을 제조하기 위한 방법들에 관한 것이다.

자동차들과 같은 차량들은 해당 차량이 자신의 수명 동안 받을 수 있는 모든 하중들을 견뎌내도록 설계된 구조적 뼈대를 포함한다. 구조적 뼈대는 또한, 예컨대, 다른 자동차들과의 충돌들의 경우에, 충격들을 견뎌내고 흡수하도록 설계된다. 구조적 뼈대는 또한, CO2와 같은 오염물들의 환경으로의 배출을 감소시키기 위해서 가능한한 경량(lightweight)이도록 설계된다.

자동차의 구조적 뼈대는 예를 들어, 범퍼 빔(bumper beam)들, 필러(pillar)들(예컨대, A-필러, B-필러, C-필러), 측면 충격 빔(side impact beam)들, 및 로커 패널(rocker panel)들을 포함할 수 있다. 이러한 그리고 다른 구조적 부재(structural member)들은 실질적으로 ("모자(hat)"-형상인 것으로서 또한 알려진) U자-형상 단면(cross section)을 갖는 하나 이상의 영역들을 가질 수 있다. 이러한 구조적 부재들은 다양한 방식들로 제조될 수 있고 그리고 다양한 물질들로 만들어질 수 있다. 앞에서 표시된 바와 같이, 충돌 동안, 에너지 흡수를 또한 향상시키면서 차량의 무결성(integrity)을 향상시키는 경량 물질들이 바람직하다.

자동차 산업에서, 차량의 뼈대의 적어도 다수의 구조적 부재들은, 중량 단위 당 최적화된 최대 강도를 나타냄과 아울러 이로운 성형 속성들(formability properties)을 나타내는 초-고 강도 강철들(Ultra-High Strength Steels)(UHSS)로 만들어진다고 일반적으로 알려져 있다.

본 개시내용에서 초-고 강도 강철들(UHSS)은 적어도 1000 MPa의 최대 인장 강도(ultimate tensile strength)를 갖는 강철들로서 고려될 수 있다. UHSS는, 열 처리 이후, 특히 열간 성형 공정(Hot Forming process) 이후, 이러한 높은 인장 강도를 획득할 수 있다. 일부 UHSS는 마르텐사이트 미세구조(martensitic microstructure) 및 대응하는 높은 최대 인장 강도를 획득하기 위해 급속 냉각을 요구한다. 다른 UHSS는 상대적으로 느린 냉각으로 또는 심지어 공기 냉각("공기 경화(air hardening")으로 높은 최대 인장 강도를 획득할 수 있다. 일부 UHSS는 높은 최대 인장 강도를 획득하기 위해 열간 성형 및 대응하는 오스테나이트화(austenization)를 요구하지 않고, 대신에 냉간 성형(cold forming) 이후 높은 강도를 유지한다.

UHSS는, 특히 압착 경화 동작(press hardening operation) 이후, 1500 MPa만큼 높은, 또는 심지어 2000 MPa 이상만큼 높은 최대 인장 강도를 나타낼 수 있다. 이러한 동작에서, 강철 블랭크(steel blank)는, 블랭크를 실질적으로 완전히 오스테나이트화하기 위해, 오스테나이트화 온도(austenization temperature)를 초과하여 가열되는데, 특히 Ac3(가열 동안 페라이트(ferrite)로부터 오스테나이트로의 변환(transformation)이 완결되는 온도)을 초과하여 가열된다. 임의의 기간 동안 이러한 온도를 초과하여 가열한 이후, 블랭크는 블랭크가 변형되는 압착 동작을 받는다. 동시에, 블랭크는 급속하게 냉각되어 블랭크는 실질적으로 "완전히 경화"되게 되고, 그리고 마르텐사이트 미세구조가 획득되게 된다. 압착 경화는 또한, "열간 스탬핑(hot stamping)"으로서 지칭될 수 있고, 또는 급속 냉각이 사용될 때는 "열간 성형 다이 담금질(Hot Forming Die Quenching)"(HFDQ)로서 지칭될 수 있다.

획득된 물질들 및 부품들은 매우 강할 수 있고, 그리고 강성이 있을 수 있으며, 하지만 동시에 이들은 부서지기 쉬울 수 있다. 물질들 및 부품들은 거의 변형되지 않을 수 있으며, 그리고 작은 변형들에서 쪼개질 수 있거나 파단(break)될 수 있다. 따라서, 상이한 물질들을 예컨대, 변형 공정들에서 맞춤식 용접 블랭크들(Tailor Welded Blanks)(TWB)과 결합시키는 것, 그리고/또는 강도, 강성 및 변형 속성들을 맞춤제작하기 위해 상이한 영역들 또는 부품들에 상이한 열 처리들을 적용하는 것이 알려져 있다.

적절한 물질들을 사용하는 것 외에, 충돌 행태 및 중량 감소의 측면에서 적합한 속성들이 예를 들어, 패치 용접(patch welding)을 사용함으로써 차량의 구조적 부재들에 부여될 수 있다. 예를 들어, 메인 단품(main piece)에 제 1 패치를 용접하는 것은, 추가적인 바람직하지 않은 중량을 추가함이 없이 필요한 곳에서 메인 단품을 강화한다. 패치가 추가된 블랭크는 때때로 "패치워크 블랭크(patchwork blank)"로서 지칭된다. 이것은 블랭크들이 가장자리 대 가장자리 용접(edge to edge welding)을 통해 서로 결합되는 "맞춤식 용접 블랭크"와는 구분되는 것이다.

일반적으로, 패치들은, 자동차 분야에서 잘-알려진 그리고 널리 사용되는 용접 기술인 스팟 용접(spot welding)에 의해 메인 단품에 용접된다.

차량 구조적 프레임워크들을 위한 차량 바닥들은, 최종 차량 바닥을 획득하기 위해서 함께 결합될 필요가 있는 복수의 상이한 스탬핑된 혹은 그렇지 않으면 형성된 판금 부품(sheet metal component)들 및 보강재(reinforcement)들을 포함할 수 있다. 상이한 바닥 부품들이, 냉간 스탬핑, (압착 경화 또는 열간 성형 다이 담금질로서 또한 알려진) 열간 스탬핑, 롤 성형(roll forming), 또는 (간접 압착 경화로서 또한 알려진) 간접 열간 스탬핑과 같은, 상이한 열간 혹은 냉간 성형 방법들에 의해 생산될 수 있다.

조립(assembly)은 노동 집약적 공정일 수 있고, 그리고 바닥의 변형으로 이어질 수 있는 많은 용접 동작들이 관련될 때 원하는 바닥 외형(floor geometry)을 유지하는 것은 도전적 과제일 수 있다.

더욱이, 바닥이 완전히 조립된 이후, 바닥을 차량 프레임에 조립하기 위해서 바닥은 프레임 장착 라인(frame mounting line)에 공급돼야만 한다. 조립된 바닥은 물류적 관점에서 다루기 어려운 무겁고 부피가 큰 부품이다.

추가적으로, 하이브리드 및 전기 차량들로 확장되면, 예를 들어, 자동차 프레임들과 같은 차량 프레임들이 해당 차량의 배터리들을 수용하기 위해서 바닥 영역에 가능한한 많은 공간을 제공하는 것이 점점 더 빈번하게 요구된다.

배터리들은, 배터리들의 중량으로 인해 차량 동역학을 가능한한 적게 방해하기 위해서 바람직하게는 차량 프레임에서 가장 낮은 가능한 위치에 수용되는 상대적으로 무겁고 부피가 큰 부품들이다. 보편적으로, 배터리들은 매우 긴 그리고 폭이 넓은 기저부를 갖는 평행육면체 박스(parallelepipedic box)의 형상으로 성형된다. 이들은 또한 주로 세로쪽 차량 방향으로 연장되고, 그리고 차량의 안쪽 격실을 위한 자유 공간을 허용하기 위해, 감소된 높이를 갖는다. 배터리들의 위치는 종래의 차량 바닥 외형이 배터리 수용 기능뿐만 아니라 안전 기능을 모두 완수하기 위해서 완전히 재설계되도록 한다.

DE202010017552U1은, 충돌 상황들에 대해 하중 경로들을 정의하는 구조적 부품들을 갖는, 모터 차량(motor vehicle)을 위한 몸체 구조, 특히 바닥 구조를 개시한다. 적어도 하나의 정의된 하중 경로, 특히 전방 충돌 하중 경로 및/또는 측면 충돌 하중 경로 및/또는 후방 충돌 하중 경로에 놓이는 구조적 부품들의 영역에서, 해당 부품들은, 특히 힘 및/또는 형상 및/또는 물질 연결을 통해, 직접적으로 또는 간접적으로, 바람직하게는 직접적으로 서로 연결되는, 열간-스탬핑 또는 냉간-스탬핑 강판으로부터의 고-강도 구조적 부품들에 의해, 바람직하게는 완전히 경화된 또는 적어도 부분적으로 경화된 고-강도 구조적 부품들에 의해, 적어도 부분적으로 형성된다.

문서 WO2021/094405 A1은 차량 프레임을 위한 열간 스탬핑 차량 바닥을 개시한다.

본 개시내용의 제 1 실시형태에서, 차량 프레임워크를 위한 바닥 패널을 형성하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 압착-경화가능 강철(press-hardenable steel)로 만들어진 메인 블랭크(main blank)를 제공하는 것, 하나 이상의 제 1 패치 블랭크(patch blank)들을 제공하는 것, 그리고 패치워크 블랭크를 형성하기 위해 제 1 패치 블랭크들을 메인 블랭크에 용접하는 것을 포함한다. 방법은 또한, 바닥 패널을 형성하기 위해 패치워크 블랭크를 압착하는 것을 포함한다. 여기서, 제 1 패치 블랭크들은 제 1 좌석 횡단 부재(seat cross member)를 형성하기 위해 메인 블랭크의 일부를 따라 정렬되고, 그리고 로커에 부착될 바닥 패널의 영역을 형성하기 위한 메인 블랭크의 영역에서의 제 1 패치 블랭크들의 좌측 및 우측 부분들은, 메인 블랭크의 강철보다 더 연성(ductile)인 강철로 만들어진다.

이러한 실시형태에 따르면, 제조 공정을 간단하게 할 수 있는, 바닥 패널을 형성하기 위한 방법이 제공되고, 동시에, 바닥 패널의 중량을 감소시키면서 충격의 경우 충분한 강도 및 강성 그리고 에너지 흡수를 갖는 바닥 패널이 제공된다.

본 개시내용 전체에 걸쳐, 메인 블랭크는 바닥 패널의 메인 구조를 형성할 블랭크(예컨대, 금속판(metal sheet) 또는 얇은 금속판(thin metal plate))로서 고려될 수 있다. 패치 블랭크는 바닥 패널의 메인 구조 상에 국부적 패치를 형성할 블랭크로서 고려될 수 있다.

예들에서, 패치워크 블랭크는, 충돌 상황의 경우 압축성 충돌 힘들을 견뎌내도록 고안된 영역들에서의 중첩된 연한(또는 "연성") 그리고 경성 물질(hard materia)들을 가질 수 있다. 이러한 영역들에서, 바닥 패널은 파열(rupture)의 위험 없이 더 많은 변형(예컨대, 더 높은 굽힘 각도(bending angle)들)을 견뎌낼 수 있고, 그리고 차량을 더 안전하게 만들 수 있다.

제 1 좌석 횡단 부재는 전방 좌석 횡단 부재 또는 후방 횡단 부재일 수 있다. 여기서 좌석 횡단 부재는 강성 및 강도를 제공하는, 가로 방향으로 연장되는 바닥 패널의 일부로서 고려될 수 있다. 좌석 횡단 부재들은 정착 지점(anchoring point)들을 형성할 수 있고, 그리고 차량의 좌석들의 부착을 위해 구성될 수 있다.

제 1 패치 블랭크들은 제 1 좌석 횡단 부재를 형성하도록 예정된 메인 블랭크의 일부를 따라 정렬될 수 있으며, 하지만 이들이 반드시 전체 횡단 부재를 덮을 필요는 없는데, 즉 횡단 부재의 특정 부분들만이 덮일 수 있다.

제 1 패치 블랭크들의 용접은, 저항 스팟 용접(resistance spot welding), 표준 레이저 용접(standard laser welding), 원격 레이저 용접(remote laser welding), 저항 이음매 용접(resistance seam welding)(RSEVV), 가스 금속 아크 용접(gas metal arc welding), 그리고 레이저 및 아크 하이브리드 용접(laser and arc hybrid welding)으로 이루어진 그룹의 하나 이상의 방법들에 의해 수행될 수 있다.

예들에서, 제 1 패치 블랭크들은 중앙 부분을 포함할 수 있고, 그리고 좌측 및 우측 부분들 사이의 제 1 패치 블랭크들의 중앙 부분은 압착-경화가능 강철로 만들어질 수 있다. 이러한 예들에서, 로커들에 부착되는 부분들 사이의 중앙 영역에서의 패치 블랭크는 강도 및 강성에서의 국부적 증가를 제공할 수 있다. 바닥 패널의 두께는 이러한 중앙 영역에서 국부적으로 증가될 수 있다.

선택에 따라서는, 하나 이상의 제 1 패치 블랭크들을 제공하는 것은, 제 1 좌석 횡단 부재를 형성하기 위해 메인 블랭크의 일부를 따라 정렬될 제 1 맞춤식 용접 블랭크를 형성하는 것을 포함하고, 여기서 제 1 맞춤식 용접 블랭크는 제 1 패치 블랭크들의 좌측, 중앙, 및 우측 부분들을 포함한다. 이러한 예들에서, 좌석 횡단 부재의 전체 폭에 걸쳐 기계적 속성들을 맞춤제작하는 것을 포함하는 제조 공정은 더 최적화될 수 있다.

일부 예들에서, 방법은 또한, 하나 이상의 제 2 패치 블랭크들을 제공하는 것, 그리고 제 2 패치 블랭크들을 메인 블랭크에 용접하는 것을 포함할 수 있다. 여기서, 제 2 패치 블랭크들은 제 2 좌석 횡단 부재를 형성하기 위해 메인 블랭크의 일부를 따라 정렬될 수 있고, 그리고 로커에 부착될 바닥 패널의 영역을 형성하기 위한 메인 블랭크의 영역에서의 제 2 패치 블랭크들의 좌측 및 우측 부분들은, 메인 블랭크의 강철보다 더 연성인 강철로 만들어진다. 이러한 예들에서, 전방 및 후반 좌석 횡단 부재들 양쪽 모두는 패치 블랭크들을 포함할 수 있다.

일부 예들에서, 메인 블랭크를 제공하는 것은, 메인 블랭크의 좌측 및 우측 부분들을 절단함으로써 메인 블랭크 내에 좌측 및 우측 개구(opening)들을 생성하는 것을 포함하고, 그리고 여기서 제 1 패치 블랭크들의 좌측 및 우측 부분들은 좌측 및 우측 개구들을 덮기 위해 메인 블랭크에 용접된다. 따라서, 차량 프레임워크를 위한 바닥 패널을 형성하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 압착-경화가능 강철로 만들어진 메인 블랭크를 제공하는 것, 그리고 메인 블랭크의 좌측 및 우측 부분들을 절단함으로써 메인 블랭크 내에 개구들을 생성하는 것을 포함한다. 방법은 또한, 하나 이상의 제 1 패치 블랭크들을 제공하는 것, 그리고 패치워크 블랭크를 형성하기 위해서 좌측 및 우측 개구들을 덮기 위해 제 1 패치 블랭크들을 메인 블랭크에 용접하는 것을 포함한다. 방법은 또한, 바닥 패널을 형성하기 위해 패치워크 블랭크를 압착하는 것을 포함한다. 여기서, 제 1 패치 블랭크들은 제 1 좌석 횡단 부재를 형성하기 위해 메인 블랭크의 일부를 따라 정렬되고, 그리고 로커에 부착될 바닥 패널의 영역을 형성하기 위한 메인 블랭크의 영역에서의 제 1 패치 블랭크들의 좌측 및 우측 부분들은, 메인 블랭크의 강철보다 더 연성인 강철로 만들어진다. 제 1 패치 블랭크들은 좌측 및 우측 부분들 외에 추가 부분들을 포함할 수 있지만, 반드시 그러한 것은 아니다.

이러한 예들에서, 에너지 흡수를 위한 그리고 변형에서의 운동학(kinematics)을 제어하기 위한 국부적 더 연성 영역들의 기계적 속성들의 맞춤제작은 추가 중량 감소와 결합될 수 있다.

일부 예들에서, 패치워크 블랭크의 압착은, 패치워크 블랭크를 오스테나이트화 온도를 초과하여 가열하는 것, 그리고 패치워크 블랭크를 열간 스탬핑하는 것을 포함한다. 다른 예들에서, 패치워크 블랭크의 압착은, 패치워크 블랭크를 냉간 압착(cold pressing)하는 것, 그리고 후속적으로, 압착된 패치워크 블랭크를 오스테나이트화 온도를 초과하여 가열하는 것, 그리고 후속적으로, 가열 및 압착된 패치워크 블랭크를 냉각시키는 것을 포함한다.

본 개시내용의 범위 내에서, 간접적 및 직접적 열간 스탬핑 양쪽 모두가 사용될 수 있다. 직접적 열간 스탬핑에서, 블랭크(및 본 개시내용에 대해 더 구체적으로는 패치워크 블랭크)는 부분적 또는 전체적 오스테나이트 미세구조를 성취하기 위해서 오스테나이트화 온도를 초과하여 가열될 수 있다. 특히, 블랭크는 대응하는 Ac3 온도를 초과하여 가열될 수 있다. 임의의 기간 동안 오스테나이트화 온도를 초과하여 가열한 이후, 블랭크는 압착에서 변형 또는 인발(drawing) 공정을 받는다. 그 다음에, 변형된 블랭크는 냉각될 수 있다. 사용된 강철의 유형에 따라, 그리고 물질의 냉각 속도에 따라, 마르텐사이트 미세구조(martensite microstructure)가, 변형된 블랭크의 적어도 일부에서 획득될 수 있다. 일부 경우들에서, 마르텐사이트 미세구조를 성취하기 위해, 블랭크를 급속하게 담금질하는 것이 필요할 수 있다. 임계 냉각 속도는 예를 들어, 대략 25 내지 30 ℃/s일 수 있다. 담금질은 압착에서 수행될 수 있다. 일부 예들에서, 마르텐사이트 미세구조를 획득하기 위해 "수동적 냉각"(즉, 변형된 블랭크가 공기에 의해 냉각되도록 놔두는 것)이 충분할 수 있다.

간접적인 열간 스탬핑에서, 블랭크(및 본 개시내용에서는 패치워크 블랭크)는 "냉간 조건들(cold conditions)"에서, 예컨대, 실내 온도(room temperature)에서 변형된다. 블랭크를 변형시킨 이후에만, 블랭크는 앞서 언급된 마르텐사이트 미세구조를 획득하기 위한 열 처리를 받을 수 있다. 변형 이후, 블랭크는 오스테나이트화 온도를 초과하여 가열될 수 있고, 그 다음에 냉각될 수 있다.

추가 예들에서, 다단계 공정 및 다단계 압착이 사용될 수 있다. 다단계 공정에서는, 단일 압착 장치에서, 상이한 블랭크들이 상이한 제조 단계들을 동시에 겪는다. 예를 들어, 이러한 압착 장치의 제 1 국면(station)에서, 제 1 압착 동작이 수행될 수 있고, 제 2 국면에서, 냉각 동작이 수행될 수 있고, 그리고 제 3 국면에서, 다듬질 공정(trimming process)이 수행될 수 있다. 추가 국면들에서, 추가 후-공정 단계들(예컨대, 교정, 절단, 천공(hole)들), 등이 수행될 수 있다. 다단계 공정은 또한 하나보다 많은 성형 국면(forming station)을 결합할 수 있다. 예들에서, 어떠한 냉각 국면(cooling station)도 요구되지 않는다. 다단계 공정들은 마르텐사이트 미세구조를 획득하기 위해 공기 경화가능 강철들 및 담금질을 요구하는 다른 UHSS 양쪽 모두와 함께 사용될 수 있다.

일부 예들에서, 메인 블랭크 및 중앙 부분은 보론 강철(boron steel)로부터 만들어질 수 있고, 그리고 특히 동일한 보론 강철로부터 만들어질 수 있다. 보론 강철들은 열간 스탬핑을 위해 적합하고, 그리고 매우 높은 강도들이 획득될 수 있다. 예를 들어, 22MnB5 또는 22MnB8 강철들이 사용될 수 있다.

경화가능 보론 강철의 예들은 22MnB5 강철 또는 유시보(Usibor®) 1500 혹은 2000과 같은 UHSS를 포함하고, 여기서 유시보(Usibor®)는 아르셀로 미탈(Arcelor Mittal)로부터 상업적으로 입수가능하다.

성형 공정 동안 탈탄(decarburization) 및 스케일 형성(scale formation)을 피하기 위해, 알루미늄-실리콘 코팅(aluminum-silicon coating)을 갖는 22MnB5가 제공될 수 있다. 22MnB5의 조성(composition)은 중량 백분율(weight percentages)에서 아래와 같이 정리된다(나머지는 철(iron)(Fe) 및 불순물들임):

C 0.20 - 0.25

Si 0.15 - 1.35

Mn 1.10 - 1.25

P <0.025

S <0.008

Cr 0.15 - 0.30

Ti 0.02 - 0.05

B 0.002 - 0.004

N <0.009

유사한 화학적 조성을 갖는 수 개의 22MnB5 강철들이 상업적으로 입수가능하다. 하지만, 22MnB5 강철에서의 성분들 각각의 정확한 양은 제조업자마다 약간 변할 수 있다. 다른 초-고 강도 강철들은 예를 들어, 벤텔러(Benteler)로부터 상업적으로 입수가능한 BTR 165를 포함한다.

유시보(Usibor®) 1500은 페라이트-펄라이트 상(ferritic-perlitic phase)에서 공급된다. 이것은 동질의 패턴(homogenous pattern)으로 분포된 미세 입자 구조이다. 기계적 속성들은 이러한 구조와 관련된다. 가열, 열간 스탬핑 공정, 및 후속하는 담금질 이후, 마르텐사이트 미세구조가 생성된다. 결과로서, 최대 강도 및 항복 강도(yield strength)가 현저하게 증가한다.

유시보(Usibor®) 1500의 조성은 중량 백분율에서 아래와 같이 정리된다(나머지는 철(Fe) 및 불가피한 불순물들임):

C Si Mn P S Cr Ti B N

0.24 0.27 1.14 0.015 0.001 0.17 0.036 0.003 0.004

유시보(Usibor®) 2000은 훨씬 더 높은 강도를 갖는 또 하나의 다른 보론 강철이다. 열간 스탬핑 다이 담금질 공정 이후, 유시보(Usibor®) 2000의 항복 강도는 1400 MPa 이상일 수 있고, 그리고 최대 인장 강도는 1800 MPa을 초과할 수 있다. 유시보(Usibor®) 2000의 조성은, 중량에 있어서, 최대 0.37%의 탄소, 최대 1.4%의 망간, 최대 0.7%의 실리콘, 및 최대 0.005%의 보론을 포함한다.

로커에 부착될 바닥 패널의 영역을 형성하기 위한 제 1 패치 블랭크들의 좌측 및 우측 부분들은, 메인 블랭크보다 (열간 성형 이후) 더 연성인 강철로 만들어질 수 있다. 이러한 부분들은 예를 들어, 아르셀로 미탈로부터 상업적으로 또한 입수가능한 덕티보(Ductibor®) 500 또는 덕티보(Ductibor®) 1000으로 만들어질 수 있거나 CRL 340 LA로 만들어질 수 있다.

반면 덕티보(Ductibor®) 및 다른 더 연한 강철들은 또한 열간 성형에서 또는 열간 성형 다이 담금질에서 사용될 수 있다. 하지만, 이러한 강철들은 결과로서 마르텐사이트 미세구조를 갖지 않을 것이다. 결과적인 강철은 더 낮은 최대 인장 강도 및 더 낮은 항복 강도를 가질 것이고, 하지만 더 높은 파단 신장률(elongation at break)을 가질 것이다.

덕티보(Ductibor®) 400은 450 MPa 이상의 최대 인장 강도를 가질 수 있고, 덕티보(Ductibor®) 500은 550 MPa 이상의 최대 인장 강도를 가질 수 있고, 그리고 덕티보(Ductibor®) 1000은 1000 MPa 이상의 최대 인장 강도를 가질 수 있다.

CRL-340LA는 SSAB로부터 상업적으로 입수가능한 강철이다. 이것은 일반적인 압착가공, 굽힘, 성형을 위해 의도된 고-강도 저-합금 강철(high-strength low-alloy steel)이다. 이것의 조성은 다음과 같이 (중량 백분율에서) 개관된다.

C 최대 0.1 %

Si 최대 0.040 %

Mn 최대 1 %

P 최대 0.030 %

S 최대 0.025 %

Al 최소 0.015 %

Nb + Ti 최대 0.1 %

예들에서, 패치들은 메인 단품보다 더 연성인 속성들을 갖도록 설계된다. 예들에서, 패치들은, 열간 성형 및 냉간 성형을 포함하는 성형을 위해 적합한 그리고 이러한 공정 이후 적합한 기계적 속성들을 제공하는 임의의 강철로부터 만들어질 수 있다. 덕티보(Ductibor®), CRL-340LA, 및 유사한 강철들, 예컨대, 저 합금 강철이 "더 연한" 패치들을 위해 적합할 수 있다.

더 연한 패치의 "더 경성인" 메인 단품과의 결합은 바닥 패널이 예컨대, 충돌의 경우에 더 많은 에너지를 흡수할 수 있게 한다. 또 하나의 다른 양상은, 굽힘 하중을 받을 때 바닥 패널의 메인 블랭크의 파열이 피해질 수 있거나 상당한 변형 이후에만 일어난다는 것이다.

패치 블랭크들은 일반적으로 메인 블랭크의 물질보다 더 큰 연성을 갖는 강철로 만들어질 수 있으며, 예를 들어, 패치는 초고강도 강철(Very High Strength Steel)(VHSS) 또는 특별 고강도 강철(Extra High Strength Steel)(EHSS)로 만들어질 수 있다.

여기서, EHSS는 550과 800 MPa 사이의 항복 강도를 갖는 (성형 이후의, 또는 최종 산물에서의) 강철로서 고려될 수 있다. VHSS는 390 MPa과 550 MPa 사이의 항복 강도를 갖는 (성형 이후의, 또는 최종 산물에서의) 강철로서 고려될 수 있다.

일부 예들에서, 메인 블랭크는 0.5와 3 mm 사이의 두께를 가질 수 있고, 그리고 특히 0.8과 1.5 mm 사이의 두께를 가질 수 있다. 메인 블랭크 및 패치 블랭크들은 동일한 또는 유사한 두께를 가질 수 있다. 일반적으로, 대부분의 차량 응용물들에서의 두께는 0.5와 6 mm 사이일 수 있고, 그리고 특히 0.5와 3 mm 사이일 수 있으며, 그리고 더 특정적으로 0.8과 1.5 mm 사이일 수 있다.

추가 실시형태에서, 단일의 일체형 단품(single integral piece)으로부터 만들어지는 차량 프레임워크를 위한 바닥 패널이 제공된다. 바닥 패널은, 전방으로부터 뒤쪽까지 세로 방향으로 연장됨과 아울러 좌측 로커에 부착을 위한 좌측 부착 영역과 우측 로커에 부착을 위한 우측 부착 영역 사이에서 가로 방향으로 연장된다. 바닥 패널은 전방 좌석 횡단 부재 및 후방 좌석 횡단 부재를 포함하고, 그리고 전방 및 후방 좌석 횡단 부재들은 좌측 및 우측 로커에 각각 부착을 위한 좌측 및 우측 부착 부분들을 포함한다. 바닥 패널은 메인 경성 영역(main hard area) 및 2차 연성 영역(secondary ductile area)을 포함하고, 여기서 메인 경성 영역은 전방 및 후방 좌석 횡단 부재들의 중앙 부분을 포함하고, 그리고 제 2 연성 영역은 좌측 및 우측 부착 부분들을 포함한다. 2차 연성 영역은, 메인 경성 영역의 인장 강도보다 낮은 인장 강도를 갖고, 그리고 메인 경성 영역의 파단 신장률보다 높은 파단 신장률을 갖는다.

이러한 실시형태에 따르면, 상대적으로 낮은 중량에서, 충격의 경우에, 강성 및 강도와 에너지 흡수 및 안전성 간의 우수한 균형을 제공하는 바닥 패널이 제공된다.

본 개시내용에 따른 차량 바닥의 예들은 최종 차량 바닥을 획득하기 위해 요구되는 부분들의 수를 상당히 감소시킬 수 있다. 이것은 제조 공정에서의 단순화 및 비용 감소로 이어지는데, 왜냐하면 별개로 형성되어 용접에 의해 차후에 함께 결합될 필요가 있는 부분들이 더 적어지기 때문이다. 더욱이, 더 많은 열간-스탬핑 판금 블랭크들을 사용할 가능성이 있어, 부분들의 두께가 또한 감소될 수 있으며, 그리고 단일 부분 감소의 양과 함께, 관련된 중량 감소가 성취될 수 있다.

일부 예들에서, 2차 연성 영역은 좌측 및 우측 부착 영역들을 따라 실질적으로 전방으로부터 뒤쪽까지 연장될 수 있다. 이러한 예들에서, 실질적으로 로커의 전체 길이를 따라 더 연성인 영역이 제공된다. 로커와 바닥 패널(이들 양쪽 모두는 낮은 연성 하지만 높은 강도의 UHSS로부터 형성될 수 있음)의 전체 용접 접합부(welding joint)를 따르는 쪼개짐들이 감소될 수 있거나 피해질 수 있다.

일부 예들에서, 2차 연성 영역은 실질적으로 전방 및 후방 좌석 횡단 부재들의 좌측 및 우측 부착 부분들에 대응할 수 있다.

일부 예들에서, 2차 연성 영역은, 세로 방향을 따라 10과 50 cm 사이의 길이를 가질 수 있고, 그리고 가로 방향을 따라 15와 60 cm 사이의 폭을 가질 수 있다.

일부 예들에서, 메인 경성 영역의 인장 강도는 1,200 MPa보다 높을 수 있고, 특히 1,400 MPa보다 높을 수 있으며, 그리고 여기서 2차 연성 영역의 인장 강도는 500과 1,000 MPa 사이의 인장 강도를 가질 수 있다.

예들에서, (열간 성형 이후의) 패치 블랭크는 메인 블랭크보다 10% 내지 80% 더 연성일 수 있다. 패치 블랭크들의 (열간 성형 이후의) 최대 인장 강도는 메인 블랭크의 최대 인장 강도보다 25% 내지 70% 더 낮을 수 있다.

여기서, ("인장 강도"로 또한 지칭되는) 최대 인장 강도(Ultimate Tensile Strength)(UTS)는, 물질이 파단되기 전 늘리거나 당겨지는 동안 견뎌낼 수 있는 최대 응력(stress)으로서 고려될 수 있다.

최대 인장 강도는 인장 시험을 수행하고 공칭 응력(engineering stress) 대 변형률(strain)을 기록함으로써 얻을 수 있다. 응력-변형률 곡선의 최고 지점이 최대 인장 강도이고 응력의 단위들을 갖는다.

예들에서, 바닥 패널은 여기서 설명되는 예들 중 임의의 예를 따르는 방법에 의해 획득가능할 수 있다.

본 개시내용에서 사용되는 바와 같은 용어 "연성"은 파단 전 소성 변형(plastic deformation)을 겪을 수 있는 물질의 능력의 정도를 나타낸다. 연성은 더 일반적으로, 다음과 같은 ISO 규준: ISO 6892-1:2016 Metallic materials - tensile testing(금속 물질들 - 인장 시험)에 따른 표준 인장 시험으로부터의 퍼센트 파단 신장률 또는 퍼센트 파단 면적 감소율로서 표현될 수 있다. 실내 온도에서의 시험의 방법.

연성을 계산하기 위한 하나의 방식은, 아래와 같이, 이러한 인장 시험 동안 금속 탐침기(metal probe)의 퍼센트 신장률에 근거한다:

% 신장률 = (Lf - Lo) / Lo

여기서, Lo는 초기 탐침기 길이이고, 반면 Lf는 파단될 때의 탐침기 길이이다.

연성을 측정하기 위한 또 하나의 다른 방식은 면적 감소율를 통해 이루어진다.

% 면적 감소율 = (Ao - Af) / Ao

여기서, Ao는 탐침기 단면의 초기 단면이고, 반면 Af는 파단될 때의 탐침기 단면이다.

본 개시내용의 비-한정적인 예들이 첨부 도면들을 참조하여 아래에서 설명될 것이며, 첨부 도면들에서,
도 1a는 최신 기술에 따른 차량 바닥의 투시도를 개략적으로 예시하고;
도 1b는 본 개시내용에 따른 차량 바닥 패널의 예의 투시도를 개략적으로 예시하고;
도 2a 내지 도 2c는 차량 바닥 패널의 추가 예를 개략적으로 예시하고;
도 3a 내지 도 3c는 대안적 설계들과 비교하여 본 개시내용에 따른 차량 바닥 패널의 예의 행태를 개략적으로 예시하고;
도 4는 본 개시내용에 따른 차량 바닥 패널의 또 다른 추가 예를 개략적으로 예시하고; 그리고
도 5a 및 도 5b는 차량 바닥 패널의 제조의 방법들의 두 개의 예들을 개략적으로 예시한다.

도 1a는 종래 기술에 따른 차량 바닥(200)을 보여준다. 최신 기술의 이러한 차량 바닥은 복수의 판금 부분들을 포함하는데, 여기에는 전방 패널들(202), 횡단 빔(cross beam)들(204), 세로방향 빔들(206), 빔 보강재들(208), 후방 패널들(210), 중간 패널(212), 및 다른 것들이 포함된다.

이러한 차량 바닥(200)은 총 16개의 독립된 판금 부분들로부터 만들어질 수 있다. 이러한 16개의 부분들은 (개별 성형 공정들에서) 독립적으로 형성되고, 그 다음에, 스팟 용접, 레이저 용접, 등과 같은 임의의 적합한 용접 공정에 의해 결합된다. 완성되면, 차량 바닥(200)은 30 kg을 초과하는 중량을 가질 수 있다.

도 1b는 본 개시내용의 예들에 따른 바닥 패널 및 제조 방법을 개략적으로 예시한다. 단일의 일체형 단품(10)이, 도 1의 예에서 별개로 제조되고 이후 결합되는 예를 들어, 전방 좌석 횡단 부재, 및 후방 좌석 횡단 부재, 그리고 또한 세로방향 빔 부분들, 및 패널들을 통합하고 있음이 보여질 수 있다.

도 1b는 두 개의 패치 블랭크들이, 단속적 선들로 그려진 화살표들에 의해 예시되는 바와 같이, 메인 단품에 어떻게 부가될 수 있는지를 예시한다. 비록 이러한 도 1b에서는 패치와 메인 단품이 이들의 "준비(ready)" 상태에서, 즉, 열간 성형 이후, 보여지고 있더라도, 이러한 예에서 평평한 패치 블랭크와 평평한 메인 단품 블랭크가 열간 스탬핑 공정 전에 서로 결합된다는 것에 유의해야 한다.

차량 프레임워크를 위한 바닥 패널(10)은 단일의 일체형 단품으로부터 만들어진다. 바닥 패널(10)은, 전방(14)으로부터 뒤쪽(12)까지 세로 방향으로 연장됨과 아울러 (운전자 측 상의) 좌측 로커에 부착을 위한 좌측 부착 영역(18)과 우측 로커에 부착을 위한 우측 부착 영역(16) 사이에서 가로 방향으로 연장된다.

바닥 패널은 전방 좌석 횡단 부재(20) 및 후방 좌석 횡단 부재(30)를 포함하고, 그리고 전방 및 후방 좌석 횡단 부재들(20, 30)은 좌측 및 우측 로커에 각각 부착을 위한 좌측 및 우측 부착 부분들을 포함한다(또한, 도 2a 참조).

바닥 패널은 (저밀도 해칭(hatching)으로 표시된) 메인 경성 영역(19) 및 (고밀도 해칭으로 표시된) 2차 연성 영역(21, 31)을 포함한다. 메인 경성 영역은 전방 및 후방 좌석 횡단 부재들(20, 30)의 중앙 부분을 포함하고, 그리고 2차 연성 영역(21, 31)은 좌측 및 우측 부착 부분들을 포함한다. 2차 연성 영역은, 메인 경성 영역의 인장 강도보다 낮은 인장 강도를 갖고, 그리고 메인 경성 영역의 파단 신장률보다 높은 파단 신장률을 갖는다.

바닥 패널(10)은, 압착-경화가능 강철로 만들어진 메인 블랭크(19)를 제공하는 것, 하나 이상의 제 1 패치 블랭크들(22)을 제공하는 것, 그리고 패치워크 블랭크를 형성하기 위해 제 1 패치 블랭크들(22)을 메인 블랭크에 용접하는 것을 포함하는 방법을 사용하여 제조될 수 있다.

방법은 또한, 바닥 패널(10)을 형성하기 위해 패치워크 블랭크를 압착하는 것을 포함할 수 있고, 여기서 제 1 패치 블랭크들(22)은 제 1 좌석 횡단 부재(20)를 형성하기 위해 메인 블랭크(19)의 일부를 따라 정렬된다. 제 1 패치 블랭크들(22)은 하나의 로커 부착 영역으로부터 또 하나의 다른 로커 부착 영역까지 실질적으로 바닥 패널의 전체 폭을 덮을 수 있다.

로커에 부착될 바닥 패널(10)의 영역을 형성하기 위한 메인 블랭크(19)의 영역에서의 제 1 패치 블랭크들(22)의 좌측 및 우측 부분들(21)은, 메인 블랭크의 강철보다 더 연성인 강철로 만들어진다.

일부 예들에서, 연성 영역들은, 세로 방향을 따라 10과 50 cm 사이의 길이를 가질 수 있고, 그리고 가로 방향을 따라 15와 60 cm 사이의 폭을 가질 수 있다.

도 1b의 예에서, 좌측 및 우측 부분들 사이의 제 1 패치 블랭크들(22)의 중앙 부분(23)은, 압착-경화가능 강철로 만들어질 수 있고, 그리고 특히 메인 블랭크와 동일한 강철로 만들어질 수 있다.

도 1b의 예에서, (바닥 패널에 통합되는) 좌석 횡단 부재들의 부착으로 국부적 연성이 제공된다. 도 3을 참조하여, 충격의 경우 이러한 바닥 패널의 이점들이 설명될 것이다.

도 1b의 예에서, 하나 이상의 제 1 패치 블랭크들을 제공하는 것은, 제 1 좌석 횡단 부재(20)를 형성하기 위해 메인 블랭크의 일부를 따라 정렬될 제 1 맞춤식 용접 블랭크(TWB)(22)를 형성하는 것을 포함하고, 여기서 제 1 맞춤식 용접 블랭크(22)는 제 1 패치 블랭크들의 좌측(21), 중앙(23), 및 우측(21) 부분들을 포함한다. 다른 예들에서, 단일의 TWB 대신, 수 개의 개별 패치 블랭크들이 사용될 수 있다.

도 1b의 예에서, 방법은 또한, 하나 이상의 제 2 패치 블랭크들(24)을 제공하는 것, 그리고 제 2 패치 블랭크들(24)을 메인 블랭크(19)에 용접하는 것을 포함한다. 제 2 패치 블랭크들은 제 2 좌석 횡단 부재(30)(이러한 경우에서는, 후방 좌석 횡단 부재)를 형성하기 위해 메인 블랭크의 일부를 따라 정렬된다. 제 2 패치 블랭크들(24)은 실질적으로 바닥 패널의 전체 폭에 걸쳐, 즉, 하나의 로커에 대한 부착 영역으로부터 다른 로커에 대한 부착 영역까지, 연장될 수 있다.

로커에 부착될 바닥 패널의 영역을 형성하기 위한 메인 블랭크의 영역에서의 제 2 패치 블랭크들의 좌측 및 우측 부분들(31)은, 메인 블랭크의 강철보다 더 연성인 강철로 만들어진다. 이러한 예에서, 후방 및 전방 좌석 횡단 부재 양쪽 모두는 유사한 구성을 가질 수 있고, 그리고 이들 양쪽 모두는, 실질적으로 바닥 패널의 한쪽(18)으로부터 다른쪽(16)까지 연장되는 그리고 메인 블랭크의 상단에 용접되는 TWB(22, 24)를 제공함으로써 만들어질 수 있다. 즉, 블랭크들은 중첩된다.

예를 들어, 저항 스팟 용접, 표준 레이저 용접, 원격 레이저 용접(레이저 헤드(laser head)가 용접 구역까지 50 cm 이상의 거리를 가질 수 있는 레이저 용접), 저항 이음매 용접(RSEVV), 가스 금속 아크 용접, 그리고 레이저 및 아크 하이브리드 용접을 포함하는 임의의 적합한 용접 기법이 사용될 수 있다.

메인 블랭크(19) 및 중앙 부분(23, 33)은 보론 강철로부터 만들어질 수 있고, 그리고 특히 동일한 보론 강철로부터 만들어질 수 있다. 예를 들어, 22MnB5 또는 22MnB8 강철들이 사용될 수 있다. 강철들은 코팅, 예를 들어, AlSi 코팅 또는 Zn 코팅을 가질 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 상이한 예에 따른 바닥 패널(10)의 상면 도면 및 밑바닥 도면을 개략적으로 각각 예시한다. 일반적으로, 동일한 참조 부호들이 동일한 또는 유사한 요소들을 표시하기 위해 사용되었는데, 여기에는 바닥 패널의 후방(12) 및 전방(14), 그리고 차량 프레임워크의 우측 로커 또는 좌측 로커에 부착되게 되는 영역들(18, 16)이 포함된다.

도 1의 예에서와 같이, 패치 블랭크들은 스탬핑 공정 전에 메인 블랭크(19)에 용접될 수 있다. 하지만, 이러한 예에서, 이러한 경우에 메인 블랭크를 제공하는 것은, 메인 블랭크(19)의 좌측 및 우측 부분들(27)을 절단함으로써 메인 블랭크 내에 좌측 및 우측 개구들(27)을 생성하는 것을 포함하고, 그리고 여기서 제 1 패치 블랭크들의 전방 및 후방 부분들(29)(도면에서 좌측 및 우측)은 좌측 및 우측 개구들(27)을 덮기 위해 메인 블랭크에 용접된다. 따라서, 패치 블랭크들과 메인 블랭크 사이에 더 적은 중첩이 존재한다. 바닥 패널의 중량은 최적화될 수 있다. 예에서, 전방 및 후방 개구들(27, 37) 그리고 대응하는 전방 및 후방 부분들(29, 39)이, 전방 좌석 횡단 부재(20) 및 후방 좌석 횡단 부재(30) 양쪽 모두에 대해 제공된다.

도 2c는 좌석 횡단 부재들(20, 30)에 부가된 패치 블랭크들(29, 39)의 상세도를 예시한다. 도 2c에서 보여질 수 있는 바와 같이, 좌석 횡단 부재들은, 밑바닥 부분(52) 및 제 1 측벽(54) 및 제 2 측벽(56)을 포함하는 U자-형상 단면을 가질 수 있다.

도 2c의 예에서, 패치 블랭크들은 횡단 부재의 U자-형상 단면의 밑바닥 벽을 덮을 수 있다. 특히, 패치 블랭크들은 밑바닥 벽을 덮을 수 있고 제 1 및 제 2 측벽들(54, 56)로 연장될 수 있다. 패치 블랭크들은 제 1 측벽(54)과 밑바닥(52) 사이의 필렛(fillet)으로부터 제 2 측벽(56)과 밑바닥(52) 사이의 필렛까지 연장될 수 있다.

이러한 예에서 로커에 대한 바닥 패널의 부착 영역(16)은, 로커의 상이한 평면 지지 영역들에 부착되는 제 1 및 제 2 실질적으로 평면인 부분들(16A, 16B)을 포함할 수 있다.

도 1b의 예에서, 패치 블랭크들의 제 1 및 제 2 부분들은 폭이 더 넓고 바닥 패널의 가장자리들까지 연장될 수 있다.

도 3a 내지 도 3c는 상이한 구성의 측면 기둥 충돌(side pole crash)에서의 변형의 비교를 개략적으로 예시한다. 도 3a 내지 도 3c에서는, 좌석 횡단 부재의 세로방향 위치에서의 바닥 패널의 단면도들이 제공된다. 시험들에서, 기둥(60)은 좌측 로커 패널(42)에 충격을 준다. 패널(10)의 좌석 횡단 부재는 우측 로커(44)로부터 좌측 로커(42)까지 연장된다.

도 3a에서, 이러한 예에서의 좌석 횡단 부재는 메인 블랭크 상의 더 연성인 패치의 중첩에 의해 형성된다. 연성 부분은 실질적으로 바닥 패널의 전체 폭에 걸쳐, 즉, 좌측(42)으로부터 우측 로커(44)까지, 연장된다.

충돌의 경우에, 참조 부호 19에 의해 표시되는 바와 같이 너무 많은 변형의 위험이 존재한다. 바닥 패널의 국부적으로 높은 변형은 배터리 영역(50)에 손상에 대한 위험을 나타낸다.

도 3b에서, 이러한 문제를 피하기 위해, 좌석 횡단 부재의 전체 폭에 걸쳐 연장되는 패치 블랭크가 메인 블랭크와 동일한 물질, 예컨대, 보론 강철로부터 만들어진다. 결과적인 구조는 더 강하고 더 강성이 있으며, 따라서 도 3a의 예에서보다 더 적게 변형된다. 하지만, 참조 부호 16에 근접한 영역들에서의 상당한 파열 위험이 존재한다. 국부적 굽힘이 파단 한계(breaking limit)에 근접할 수 있다.

도 3c에서, 기둥 충돌의 경우에 본 개시내용에 따른(이러한 특정 경우에서는 도 1b에 따른) 바닥 패널이 보여진다. 즉, 로커에 대한 좌석 횡단 부재의 부착 영역에서 국부적으로 연성 패치가 제공된다. 도 3c에서 보여질 수 있는 것은, 변형이 도 3a의 경우에서보다 더 적다는 것이고, 이에 따라 배터리 박스(50)의 무결성에 대한 위험이 존재하지 않게 된다는 것이다. 영역(16)에서의 국부적 변형 및 굽힘은 도 3b의 예와 비교하여 어느 정도 감소될 수 있다. 비록 동일한 국부적 변형 및 굽힘이 존재했을지라도, 파열의 위험이 훨씬 더 적게 되는데, 왜냐하면 연성 패치가 파열 전에 더 큰 굽힘 각도들을 허용하기 때문이다.

도 4는 본 개시내용에 따른 차량 바닥 패널의 또 다른 추가 예를 개략적으로 예시한다. 도 4의 경우에서, 바닥 패널(10)은 도 1b 및 도 2의 예들에 대해서와 같이 단일의 스탬핑 절차에서 단일의 일체형 단품으로부터 형성될 수 있다.

도 4의 예에서, 2차 연성 영역은 좌측 및 우측 부착 영역들(15A, 15B)을 따라 실질적으로 전방으로부터 뒤쪽까지 연장된다. 즉, 바닥 패널의 전체 길이를 따라, 로커에 대한 부착 영역들에서, 연성이 증가된다. 이것은, 상대적으로 큰 패치 블랭크들을 제공하고 이들을 부착 영역들을 따라 메인 블랭크에 용접하고, 그리고 후속적으로 바닥 패널을 열간 스탬핑함으로써 성취될 수 있다.

추가 예들에서, 바닥 패널은 단일의 메인 블랭크로부터 만들어질 수 있고, 여기서 로커에 부착되게 되는 영역들은 상이한 열 처리를 겪는다. 예들에서, 메인 블랭크의 측면 부분들은 오스테나이트화 온도까지 가열되지 않을 수 있다. 추가 예들에서, 변형 전에 상이한 온도들로 메인 블랭크 내에 상이한 영역들을 생성하기 위해 가열로(furnace) 내에서 부분적 템퍼링(tempering)이 수행될 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 차량 바닥 패널의 제조의 방법들의 두 개의 예들을 개략적으로 예시한다. 도 5a에서 예시되는 방법은 도 1b의 바닥 패널을 위해 특히 적합할 수 있다. 도 5b에서 예시되는 방법은 도 2의 바닥 패널을 위해 특히 적합할 수 있다.

블록(110)에서, 메인 블랭크가 제공될 수 있다. 메인 블랭크는 UHSS로부터 만들어질 수 있는데, 특히 보론 강철로부터 만들어질 수 있다. 메인 블랭크는 예컨대, 0.5와 3 mm 사이의 두께를 가질 수 있다.

블록(120)에서, 제 1 및 제 2 TWB가 제공된다. 제 1 TWB는, 제 1 좌석 횡단 부재, 예를 들어, 전방 좌석 횡단 부재를 형성하기 위해 변형될 메인 블랭크의 영역에서 정렬될 수 있다. 제 2 TWB는, 제 2 좌석 횡단 부재, 예를 들어, 후방 좌석 횡단 부재를 형성하기 위해 변형될 메인 블랭크의 영역에서 정렬될 수 있다.

제 1 및 제 2 TWB는 메인 블랭크의 강철보다 더 연성인 강철의 부분들을 포함할 수 있다. 로커들에 대한 부착의 영역에서 정렬될 TWB의 부분들은 더 연성일 수 있다. TWB의 중앙 부분들은 더 경성인 강철로 이루어질 수 있다.

블록(130)에서, 두 개의 TWB는 패치워크 블랭크를 형성하기 위해 메인 블랭크에 용접될 수 있다.

그 다음에, 블록(140)에서, 패치워크 블랭크는 오스테나이트화 온도를 초과하여, 특히 Ac3을 초과하여, 가열될 수 있다. 가열 온도는 Ac3보다는 높고 블랭크들의 코팅의 증발 온도(evaporation temperature)보다는 낮을 수 있다. 예들에서, 가열 온도는 870과 950 ℃ 사이일 수 있다.

적합한 가열 시간, 예컨대, 몇 분 후에, 전체 패치워크 블랭크가 오스테나이트 미세구조를 갖는다는 것을 보장하기 위해, 패치워크 블랭크는 블록(150)에서 담금질될 수 있다. 특히, 패치워크 블랭크를 변형시키기 위해 사용되는 다이 또는 압착은 통합된 냉각 채널(cooling channel)들을 가질 수 있다. 패치워크 블랭크를 400 ℃ 미만으로, 특히 300 ℃ 미만으로, 또는 약 200 ℃ 이하로 급속하게 냉각시키기 위해 냉각 채널들을 통해 냉간 액체(cold liquid)(예컨대, 물)가 제공될 수 있다.

좌석 횡단 부재들의 중앙 부분 및 메인 블랭크의 강철들은 결과로서 마르텐사이트 미세구조를 획득할 수 있고, 그리고 1,400 MPa과 약 2,000 MPa 사이의 최대 인장 강도를 가질 수 있다. 이러한 부분들의 항복 강도는 800 MPa을 초과할 수 있다.

블랭크들의 연성 부분들의 강철은 400 MPa과 1,000 MPa 사이의 최대 인장 강도를 가질 수 있고, 그리고 특히 500 MPa과 1,000 MPa 사이의 최대 인장 강도를 가질 수 있다.

블록(160)에서, 획득된 바닥 패널은 차량의 프레임워크의 나머지에 결합될 수 있다. 바닥 패널은 예컨대, 로커들에 결합될 수 있다. 이러한 동작들을 위해 스팟 용접 및 다른 결합 동작들이 사용될 수 있다. 프레임워크의 다른 부분들에 대한 결합 전에, 예를 들어, 다듬질, 노칭(notching), 교정을 포함하는 후 공정 동작들이 수행될 수 있다. 예들에서, 이러한 후 공정 동작들은 동일한 (다단계) 압착 장치에서 수행될 수 있다.

도 5b의 예에서, 바닥 패널의 대안적 제조 방법(190)이 제공된다. 메인 블랭크(110)가 블록(110)에서 제공될 수 있다. 메인 블랭크를 변형시키기 전에, 즉 메인 블랭크가 실질적으로 평평한 때, 블록(122)에서, 메인 블랭크 내에 (예컨대, 레이저 절단으로) 구멍들이 절단될 수 있다.

블록(132)에서, 패치 블랭크들이 구멍들을 덮기 위해 메인 블랭크에 용접될 수 있다. 방법(190)의 나머지 단계들은 도 5a의 방법(100)과 실질적으로 동일할 수 있다.

본 개시내용의 예들에서, 충돌 시험들을 포함하는 관련 시험들을 따르기 위해 충분한 강도 및 강성 및 흡수 능력을 갖는 바닥 패널들이 제공될 수 있으며 이 경우 도 1의 최신 기술 바닥 패널과 비교하여 10% 이상, 심지어 20%의 중량 감소가 제공될 수 있다.

비록 다수의 예들이 단지 여기서 개시되었더라도, 이들의 다른 대안들, 수정들, 사용들 및/또는 등가물들이 가능하다. 더욱이, 설명되는 예들의 모든 가능한 조합들이 또한 포괄된다. 따라서, 본 개시내용의 범위는 특정 예들에 의해 한정돼서는 안 되며, 하지만 후속하는 청구항들의 온당한 판독에 의해서만 결정돼야 한다.

Claims (15)

1. 차량 프레임워크(vehicle framework)를 위한 바닥 패널(floor panel)을 형성하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
   압착-경화가능 강철(press-hardenable steel)로 만들어진 메인 블랭크(main blank)를 제공하는 단계;
   하나 이상의 제 1 패치 블랭크(patch blank)들을 제공하는 단계;
   패치워크 블랭크(patchwork blank)를 형성하기 위해 상기 제 1 패치 블랭크들을 상기 메인 블랭크에 용접(welding)하는 단계; 및
   상기 바닥 패널을 형성하기 위해 상기 패치워크 블랭크를 압착하는 단계를 포함하고,
   상기 제 1 패치 블랭크들은 제 1 좌석 횡단 부재(seat cross member)를 형성하기 위해 상기 메인 블랭크의 일부를 따라 정렬되고,
   로커(rocker)에 부착될 상기 바닥 패널의 영역을 형성하기 위한 상기 메인 블랭크의 영역에서의 상기 제 1 패치 블랭크들의 좌측 및 우측 부분들은, 상기 메인 블랭크의 강철보다 더 연성(ductile)인 강철로 만들어지고, 그리고
   상기 좌측 및 우측 부분들 사이의 상기 제 1 패치 블랭크들의 중앙 부분은, 압착-경화가능 강철로 만들어지는 것을 특징으로 하는 차량 프레임워크를 위한 바닥 패널의 형성방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 제 1 패치 블랭크들을 제공하는 단계는, 상기 제 1 좌석 횡단 부재를 형성하기 위해 상기 메인 블랭크의 일부를 따라 정렬될 제 1 맞춤식 용접 블랭크(tailor welded blank)를 형성하는 단계를 포함하고,
   상기 제 1 맞춤식 용접 블랭크는 상기 제 1 패치 블랭크들의 좌측, 중앙, 및 우측 부분들을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 프레임워크를 위한 바닥 패널의 형성방법.
3. 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 방법은 또한,
   하나 이상의 제 2 패치 블랭크들을 제공하는 단계; 및
   상기 제 2 패치 블랭크들을 상기 메인 블랭크에 용접하는 단계를 더 포함하고,
   상기 제 2 패치 블랭크들은 제 2 좌석 횡단 부재를 형성하기 위해 상기 메인 블랭크의 일부를 따라 정렬되고, 그리고
   상기 로커에 부착될 상기 바닥 패널의 영역을 형성하기 위한 상기 메인 블랭크의 영역에서의 상기 제 2 패치 블랭크들의 좌측 및 우측 부분들은, 상기 메인 블랭크의 강철보다 더 연성인 강철로 만들어지는 것을 특징으로 하는 차량 프레임워크를 위한 바닥 패널의 형성방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 메인 블랭크를 제공하는 단계는, 상기 메인 블랭크의 좌측 및 우측 부분들을 절단함으로써 상기 메인 블랭크 내에 좌측 및 우측 개구(opening)들을 생성하는 단계를 포함하고, 그리고
   상기 제 1 패치 블랭크들의 좌측 및 우측 부분들은 상기 좌측 및 우측 개구들을 덮기 위해 상기 메인 블랭크에 용접되는 것을 특징으로 하는 차량 프레임워크를 위한 바닥 패널의 형성방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 패치워크 블랭크의 압착단계는, 상기 패치워크 블랭크를 오스테나이트화 온도(austenization temperature)를 초과하여 가열하는 단계, 및 상기 패치워크 블랭크를 열간 스탬핑(hot stamping)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 프레임워크를 위한 바닥 패널의 형성방법.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 패치워크 블랭크의 압착단계는, 상기 패치워크 블랭크를 냉간 압착(cold pressing)하는 단계, 후속적으로 상기 압착된 패치워크 블랭크를 오스테나이트화 온도를 초과하여 가열하는 단계, 및 후속적으로 상기 가열 및 압착된 패치워크 블랭크를 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 프레임워크를 위한 바닥 패널의 형성방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 메인 블랭크 및 상기 중앙 부분은 보론 강철(boron steel)로부터 만들어지는 것을 특징으로 하는 차량 프레임워크를 위한 바닥 패널의 형성방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 메인 블랭크 및 상기 중앙 부분은 동일한 보론 강철로부터 만들어지는 것을 특징으로 하는 차량 프레임워크를 위한 바닥 패널의 형성방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 메인 블랭크는 0.5와 3 mm 사이의 두께를 가지며, 특히 0.8과 1.5 mm 사이의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 차량 프레임워크를 위한 바닥 패널의 형성방법.
10. 단일의 일체형 단품(single integral piece)으로부터 만들어지는 차량 프레임워크를 위한 바닥 패널로서,
    상기 바닥 패널은,
    전방으로부터 뒤쪽까지 세로 방향으로 연장됨과 아울러
    좌측 로커에 부착을 위한 좌측 부착 영역과 우측 로커에 부착을 위한 우측 부착 영역 사이에서 가로 방향으로 연장되고,
    상기 바닥 패널은 전방 좌석 횡단 부재(front seat cross member) 및 후방 좌석 횡단 부재(rear seat cross member)를 포함하고,
    상기 전방 및 후방 좌석 횡단 부재들은 상기 좌측 및 우측 로커에 각각 부착을 위한 좌측 및 우측 부착 부분들을 포함하고,
    상기 바닥 패널은 메인 경성 영역(main hard area) 및 2차 연성 영역(secondary ductile area)을 포함하고,
    상기 메인 경성 영역은 상기 전방 및 후방 좌석 횡단 부재들의 중앙 부분을 포함하고,
    상기 제 2 연성 영역은 상기 좌측 및 우측 부착 부분들을 포함하고,
    상기 2차 연성 영역은, 상기 메인 경성 영역의 인장 강도보다 낮은 인장 강도를 갖고, 그리고 상기 메인 경성 영역의 파단 신장률 보다 높은 파단 신장률을 갖는 것을 특징으로 하는 차량 프레임워크를 위한 바닥 패널.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 2차 연성 영역은 상기 좌측 및 우측 부착 영역들을 따라 실질적으로 상기 전방으로부터 상기 뒤쪽까지 연장되는 것을 특징으로 하는 차량 프레임워크를 위한 바닥 패널.
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 2차 연성 영역은 실질적으로 상기 전방 및 후방 좌석 횡단 부재들의 상기 좌측 및 우측 부착 부분들에 대응하는 것을 특징으로 하는 차량 프레임워크를 위한 바닥 패널.
13. 제 10 항에 있어서,
    상기 2차 연성 영역은, 상기 세로 방향을 따라 10과 50 cm 사이의 길이를 갖고, 그리고 상기 가로 방향을 따라 15와 60 cm 사이의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 차량 프레임워크를 위한 바닥 패널.
14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 경성 영역의 인장 강도는 1,200 MPa보다 높고, 특히 1,400 MPa보다 높으며,
    상기 2차 연성 영역의 인장 강도는 500과 1,000 MPa 사이의 인장 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 차량 프레임워크를 위한 바닥 패널.
15. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바닥 패널은 청구항 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 획득가능한 것을 특징으로 하는 차량 프레임워크를 위한 바닥 패널.