WO2014137182A1 - 강성 구조물 및 이의 제조 방법 - Google Patents

강성 구조물 및 이의 제조 방법 Download PDF

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WO2014137182A1
WO2014137182A1 PCT/KR2014/001883 KR2014001883W WO2014137182A1 WO 2014137182 A1 WO2014137182 A1 WO 2014137182A1 KR 2014001883 W KR2014001883 W KR 2014001883W WO 2014137182 A1 WO2014137182 A1 WO 2014137182A1
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fixing member
bridge
rigid structure
groove
plate
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PCT/KR2014/001883
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성시영
한범석
한창수
노상호
김동옥
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자동차부품연구원
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/88—Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/02—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers
    • B21D53/04—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers of sheet metal
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    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/16—Folding; Pleating

Definitions

  • the present invention relates to a rigid structure and a method for manufacturing the same, and more particularly, by first forming a thin high-tensile plate by folding and inserting and fixing a fixing member in a gap between the plate and the plate to improve the lightness and rigidity at the same time.
  • the present invention relates to a rigid structure and a method for manufacturing the same, which can be made and reduced in deformation.
  • a frame-type vehicle body manufacturing method has been developed in which a pipe-shaped extruded rods are bent into a desired shape by a structure forming a vehicle body and welded so that they are connected to each other to reinforce strength.
  • the frame type body uses extruded rods having a relatively thick thickness, the weight of the vehicle is greatly increased, thereby reducing fuel economy of the vehicle, and a spring back phenomenon occurs in which the extruded rods return to their original form. There was a problem that the vehicle body was easily deformed by the impact or fatigue load.
  • both rigidity and light weight are important, but it was difficult to satisfy both rigidity and light weight at the same time, and frame of various equipment In constructing a structure such as a building structure such as a chassis, there was a problem in that rigidity and light weight could not be satisfied at the same time.
  • the idea of the present invention is to firstly form a thin, high-strength plate such as an aluminum alloy, which is easy to light weight, without the need for expensive equipment such as hydroforming or hot stamping by folding, and easily forming by compression or casting in the gap between the plate and the plate.
  • This fixing member is inserted into the secondary, and it is firmly fixed by welding, riveting, friction stir welding (FSW), brazing, various heat-treating joints, adhesives, etc., as well as vehicles, buses, trains, airplanes and ships.
  • various vehicles such as motorcycles, bicycles, elevators, roller skates, in-line skates, and construction structures such as frames and chassis of various mechanical equipments
  • light weight and rigidity can be improved at the same time. It can reduce the deformation of the product by maximizing rigidity by using the male and female fastening structure. It has a rigid structure and a method that allows to improve the properties and productivity to provide.
  • the rigid structure according to the idea of the present invention for solving the above problems is formed of a thin plate, the first bent portion is bent based on the base portion and the first bent relative to the base portion to form a gap with the first bent portion A plate-shaped body including two bent portions; And a fixing member inserted and fixed between the gaps, a first groove corresponding to the first bent portion, and a second groove corresponding to the second bent portion.
  • the fixing member may be a parallel fixing member in which the opposite direction of the first groove and the opposite direction of the second groove form 180 degrees.
  • the fixing member may be an orthogonal fixing member in which the opposite direction of the first groove and the opposite direction of the second groove form 90 degrees.
  • the fixing member may be an inclined fixing member in which the opposite direction of the first groove and the opposite direction of the second groove form 90 degrees to 180 degrees.
  • the rigid structure according to the spirit of the present invention may further include a bridge connecting the fixing member and the neighboring fixing member.
  • the fixing member and the bridge may be integrally extruded.
  • the bridge may be made by selecting at least any one or more of a straight, H-shaped bridge, X-shaped bridge, honeycomb bridge, interlocking bridge, V-shaped bridge and combinations thereof.
  • a fastener bracket corresponding to the fastener is connected to the bridge, in contact with the plate-like member, a fastener bracket corresponding to the fastener; may further include a.
  • a male fixing member is formed with a male projection on one side; And a female fixing member having a female groove coupled to the male protrusion on one side thereof.
  • the rigid structure according to the spirit of the present invention may further include a welding portion provided between the plate-like member and the fixing member.
  • the manufacturing method of the rigid structure for solving the above problems, the cutting step of two-dimensional cutting the shape of the base portion and the first bent portion and the second bent portion in the plate-shaped body formed of a thin plate ; Bending the first and second bent portions in three dimensions based on the base portion; A fixing member inserting step of inserting the fixing member in the gap between the first bent portion and the second bent portion; And a welding step of welding between the plate body and the fixing member.
  • the rigid structure and the manufacturing method thereof can improve the light weight and rigidity at the same time, and maximize the rigidity by using the bridge of the fixing member, male and female fastening structure, etc. to reinforce the strength, and deformation of the product It is possible to reduce and to use a high-strength sheet having a low formability, thereby having an effect of greatly improving moldability and productivity.
  • FIG. 1 is an exploded view showing a plate-shaped body of a rigid structure in accordance with some embodiments of the inventive concept.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a part illustrating a state in which a fixing member is inserted into a gap of the first bent plate body of FIG. 1.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a part illustrating a state in which a fixing member is inserted into a gap of the first bent plate body of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a component assembly plan view showing the plate-shaped body and the fixing member of FIG.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view illustrating a part of a bridge of a rigid structure according to some embodiments of the inventive concepts.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view illustrating another example of a bridge of a rigid structure according to some embodiments of the inventive concepts.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view illustrating another example of a bridge of a rigid structure according to some embodiments of the inventive concepts.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view illustrating a part of a bridge of a rigid structure according to some embodiments of the inventive concepts.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view illustrating another example of a bridge of a rigid structure according to some embodiments of the inventive concepts.
  • FIG. 9 is a plan view illustrating another example of a fixing member of a rigid structure according to some embodiments of the inventive concepts.
  • FIG. 10 is a plan view illustrating another example of a bridge of a rigid structure according to some embodiments of the inventive concepts.
  • FIG. 11 is a perspective view illustrating another example of a rigid structure according to some embodiments of the inventive concepts.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a rigid structure according to some embodiments of the inventive concepts.
  • first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, layers, and / or parts, these members, parts, regions, layers, and / or parts are defined by these terms. It is obvious that not. These terms are only used to distinguish one member, part, region, layer or portion from another region, layer or portion. Thus, the first member, part, region, layer or portion, which will be discussed below, may refer to the second member, component, region, layer or portion without departing from the teachings of the present invention.
  • top or “above” and “bottom” or “bottom” may be used herein to describe the relationship of certain elements to other elements as illustrated in the figures. It may be understood that relative terms are intended to include other directions of the device in addition to the direction depicted in the figures. For example, if the device is turned over in the figures, elements depicted as present on the face of the top of the other elements are oriented on the face of the bottom of the other elements. Thus, the exemplary term “top” may include both “bottom” and “top” directions depending on the particular direction of the figure. If the device faces in the other direction (rotated 90 degrees relative to the other direction), the relative descriptions used herein can be interpreted accordingly.
  • FIG. 1 is an exploded view showing the plate-shaped body 10 of the rigid structure 100 in accordance with some embodiments of the present invention
  • Figure 2 is a gap 13 of the primary bent plate-shaped body 10 of FIG. It is an exploded perspective view of the component which shows the state which inserted the fixing member 20,
  • FIG. 3 is a component assembly top view which shows the plate-shaped body 10 and the fixing member 20 of FIG.
  • the rigid structure 100 may largely include a plate-shaped body 10 and a fixing member 20.
  • the plate-shaped body 10 is formed of a thin plate, the first bent portion 11 and the first bent portion 11 that are bent based on the base portion 10a. And a second bent portion 12 that is bent based on the base portion 10a to form a gap 13 with the gap.
  • the plate-shaped body 10 of FIG. 1 is a process of punching, blanking, cutting, cutting, laser cutting, etc. of high strength steel sheets having light but high strength properties such as aluminum alloy, titanium alloy, high tensile strength and ultra high tensile strength steel, and magnesium alloy. It can be formed by cutting in two dimensions using.
  • the plate-shaped body 10 may be formed in a three-dimensional shape, as shown in FIG. 2.
  • have. 1 to 3 illustrate a three-dimensional bar having a 'c' shape, but may also be applied to various structures having various shapes applied to various positions of the vehicle body to reinforce the rigidity of the vehicle body.
  • the junction 60 is welded to the plate-shaped body 10 It is also possible to reinforce) more firmly.
  • the fixing member 20 is inserted and fixed between the gaps 13, and a first groove 21 corresponding to the first bent part 11 is formed, and the second bent part 12 is formed.
  • the second groove 22 corresponding to the member is formed.
  • the fixing member 20 is the first bent portion 11 so that a spring back phenomenon in which the bent first bent portion 11 and the second bent portion 12 return to its original shape does not occur.
  • the second bent portion 12 may serve to firmly connect with each other.
  • the fixing member 20 is, by extrusion, casting, injection, welding, etc. can be used by cutting the base material formed with a long length of the first groove 21 and the second groove 22 to an appropriate length, It can be produced easily at a relatively low price.
  • the fixing member 20 may correspond to the first bent part 11 and the second bent part 12 that are bent in various shapes.
  • the parallel fixing member 20-1 in which the opposite direction of the second groove 22 and the opposite direction of the second groove 22 are 180 degrees the opposite direction of the first groove 21, and the second groove 22.
  • times, and the opposite direction of the said 2nd groove 22 is 90 degree
  • the first bent part 11 bent into various shapes by using the fixing members 20-1, 20-2, and 20-3 of various shapes. And by inserting a suitable shape in the gap between the second bent portion 12 can be fixed firmly the overall shape.
  • the first bent part 11 and the second bent part (11) of the plate-shaped body 10 so that the fixing member 20 can be easily inserted into the gap 12.
  • the outer edge of 12) can be rounded.
  • FIG 4 is an exploded perspective view illustrating an example of the bridge 30 of the rigid structure 200 in accordance with some embodiments of the inventive concept.
  • the rigid structure 200 according to some embodiments of the inventive concept further includes a bridge 30 connecting the fixing member 20 and the neighboring fixing member 20. can do.
  • the fixing member 20 and the bridge 30 may be integrally formed with each other by extrusion, casting, injection, welding, or the like.
  • the bridge 30 has a spring back phenomenon in which the first bent part 11 and the second bent part 12 that are bent by connecting the fixing members 20 to each other are returned to their original shape.
  • the first bent portion 11 and the second bent portion 12 may be firmly connected to each other so as not to occur, and the rigidity may be increased to improve durability against external impact or fatigue load.
  • FIG. 10 Parts exploded perspective view showing another example of the bridge (30-5) of the rigid structure 600 according to the examples
  • Figure 9 is a fixing member 20 of the rigid structure 700 in accordance with some embodiments of the present invention
  • Fig. 10 4 is a plan view illustrating another example of the bridge 30-6 of the rigid structure 800 according to some embodiments of the inventive concepts.
  • the bridge 30 may be formed in various shapes to satisfy both light weight and rigidity, and the straight bridge 30-1 of FIG. H type bridge 30-2, X type bridge 30-3 of FIG. 6, honeycomb bridge 30-4 of FIG. 7, interlocking bridge 30-5 of FIG. 8, V type of FIG.
  • One or more of the bridges 30-6 and combinations thereof may be selected.
  • the spring-back phenomenon is prevented by bending the two-dimensional plate-shaped body 10 and firmly fixing three-dimensionally by using the fixing member 20 and the bridge 30. It is possible to maximize the durability against external impact and fatigue loads without being deformed by deformation, and being extremely lightweight.
  • the fixing member 20 of the rigid structure 700 is a male fixing member having a male protrusion 20-4a formed on one side thereof. 20-4) and a female fixing member 20-5 having a female groove 20-5a coupled to the male protrusion 20-4a on one side thereof.
  • the male fixing member 20-4 fixes the first bent part 11 and at the same time, the female fixing member 20 uses the male protrusion 20-4a and the female groove 20-5a. -5) and may also serve to fix the second bent portion 12.
  • the rigid structure 800 is connected to the bridge 30, is in contact with the plate member 10, and various bolts and nuts. And, may further include a fastener bracket 40 corresponding to the fastener 1, such as rivets.
  • various parts may be fixed or additionally connected to the rigid structure 800 by using the fastener 1.
  • the rigid structure 100 according to some embodiments of the inventive concept further includes a weld 50 installed between the plate member 10 and the fixing member 20. can do.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a rigid structure according to some embodiments of the inventive concepts.
  • a method of manufacturing a rigid structure includes a base portion 10a and a first bent portion in a plate-shaped body 10 formed of a thin plate.
  • Rigid structure according to some embodiments of the present invention described above, the vehicle, as well as the bus, train, airplane, ship, motorcycle, bicycle, elevator, roller skating, in-line skating and other vehicles and frame of various mechanical equipment, chassis It can be widely applied to various structures that must satisfy both rigidity and light weight, such as building structures.
  • V-shaped bridge 20-4 Male fixing member

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 강성 구조물에 관한 것으로서, 얇은 판재로 형성되고, 기저부를 기준으로 절곡되는 제 1 절곡부 및 상기 제 1 절곡부와 틈새를 이루도록 상기 기저부를 기준으로 절곡되는 제 2 절곡부를 포함하는 판형 몸체; 및 상기 틈새 사이에 삽입되어 고정되고, 상기 제 1 절곡부와 대응되는 제 1 홈이 형성되며, 상기 제 2 절곡부와 대응되는 제 2 홈이 형성되는 고정 부재;를 포함하기 때문에 성형성을 높일 수 있고, 경량성 및 강성을 동시에 향상시킬 수 있고, 고정 부재의 브릿지나 암수 체결 구조 등을 이용하여 강성을 극대화하여 강도를 보강하고, 제품의 변형을 줄일 수 있으며, 성형성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

강성 구조물 및 이의 제조 방법
본 발명은 강성 구조물 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 얇은 고장력 판재를 접이식으로 1차 성형하고 판재와 판재 사이의 틈새에 고정 부재를 2차로 삽입하여 고정함으로써 경량성 및 강성을 동시에 향상시킬 수 있고, 변형을 줄일 수 있게 하는 강성 구조물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 사람이나 화물을 운반하는 운송 수단으로서, 연비를 높이기 위해 차량의 무게를 줄이는 것이 매우 중요한 반면, 외부의 충격이나 피로 하중으로부터 차량을 보호할 수 있도록 내구성 및 안전성을 향상시키기 위해, 차체의 강도를 보강해야 하는 2가지의 과제를 동시에 만족시켜야 한다.
즉, 종래에는 차체를 이루는 구조물로 파이프 형상의 압출봉들을 구부려서 원하는 형상으로 만들고, 이들이 서로 연결되도록 용접하여 강도를 보강하는 프레임(frame) 타입의 차체 제작방법이 개발되었다. 그러나 이러한 프레임 타입의 차체는, 두께가 비교적 두꺼운 압출봉들을 사용하기 때문에 차량의 무게가 크게 늘어서 차량의 연비가 떨어지고, 압출봉들이 원래의 형태로 돌아가려는 스프링 백(spring back) 현상이 발생되어 외부의 충격이나 피로 하중에 의해 차체가 쉽게 변형되는 문제점들이 있었다.
한편, 종래에는 차량을 경량화하기 위하여 차체를 이루는 구조물로 복잡한 형상으로 절곡된 얇은 판재와 판재를 서로 용접하여 최소한의 강성을 유지시키는 모노코크(monocoque) 타입의 제작방법이 있었다. 그러나 이러한 모노코크 타입으로 제작된 차체 역시, 2개의 얇은 판재로만 구성되어 외부의 충격이나 피로 하중에 취약하여 쉽게 찢어지거나 파손되거나 찌그러지는 등의 강성이 떨어지는 문제점이 있었다.
이외에도, 버스, 기차, 비행기, 선박, 오토바이, 자전거, 롤러스케이트, 인라인스케이트 등 각종 탈것들 역시, 강성과 경량성이 모두 중요하나 강성과 경량성을 모두 동시에 만족시키기가 어려웠고, 각종 기계 설비의 프레임, 샤시 등의 건축 구조물 등의 구조체를 구성하는 데 있어서도 강성과 경량성을 동시에 만족시킬 수 없었던 문제점이 있었다.
본 발명의 사상은, 하이드로포밍이나 핫스템핑과 같은 고가의 설비가 없이도 경량화에 용이한 알루미늄 합금 등과 같은 얇은 고장력 판재를 접이식으로 1차 성형하고 판재와 판재 사이의 틈새에 압축이나 주조로 쉽게 성형이 가능한 고정 부재를 2차로 삽입하며, 이를 용접이나 리벳이나 FSW(Friction Stir Welding; 마찰교반접합)나 브레이징이나 각종 열처리 접합, 접착제 등으로 견고하게 고정함으로써 차량은 물론, 버스, 기차, 비행기, 선박, 오토바이, 자전거, 엘리베이터, 롤러스케이트, 인라인스케이트 등 각종 탈것들 및 각종 기계 설비의 프레임, 샤시 등 건축 구조물 등의 구조체를 구성하는 데 있어서 경량성 및 강성을 동시에 향상시킬 수 있고, 고정 부재의 브릿지나 암수 체결 구조 등을 이용하여 강성을 극대화하여 제품의 변형을 줄일 수 있으며, 성형성 및 생산성을 향상시킬 수 있게 하는 강성 구조물 및 이의 제조 방법을 제공함에 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 강성 구조물은, 얇은 판재로 형성되고, 기저부를 기준으로 절곡되는 제 1 절곡부 및 상기 제 1 절곡부와 틈새를 이루도록 상기 기저부를 기준으로 절곡되는 제 2 절곡부를 포함하는 판형 몸체; 및 상기 틈새 사이에 삽입되어 고정되고, 상기 제 1 절곡부와 대응되는 제 1 홈이 형성되며, 상기 제 2 절곡부와 대응되는 제 2 홈이 형성되는 고정 부재;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 고정 부재는, 상기 제 1 홈의 대향 방향과, 상기 제 2 홈의 대향 방향이 180도를 이루는 평행식 고정 부재일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 고정 부재는, 상기 제 1 홈의 대향 방향과, 상기 제 2 홈의 대향 방향이 90도를 이루는 직교식 고정 부재일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 고정 부재는, 상기 제 1 홈의 대향 방향과, 상기 제 2 홈의 대향 방향이 90도 내지 180도를 이루는 경사식 고정 부재일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 강성 구조물은, 상기 고정 부재 및 이웃하는 고정 부재 사이를 연결하는 브릿지;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 고정 부재 및 상기 브릿지는 일체형으로 압출 성형될 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 브릿지는 적어도 일자형, H형 브릿지, X형 브릿지, 벌집형 브릿지, 맞물림형 브릿지, V형 브릿지 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 강성 구조물은, 상기 브릿지에 연결되고, 상기 판형 부재와 접촉되며, 고정구와 대응되는 고정구 브라켓;을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 고정 부재는, 일측에 숫컷돌기가 형성되는 숫컷 고정 부재; 및 일측에 상기 숫컷돌기와 결합되는 암컷홈이 형성되는 암컷 고정 부재;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 강성 구조물은, 상기 판형 부재와 고정 부재 사이에 설치되는 용접부;를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 강성 구조물의 제조 방법은, 얇은 판재로 형성되는 판형 몸체에 기저부와 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부 형상을 2차원적으로 재단하는 재단 단계; 상기 기저부를 기준으로 상기 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부를 3차원적으로 절곡하는 절곡 단계; 상기 제 1 절곡부와 제 2 절곡부 사이의 틈새에 고정 부재를 삽입하는 고정 부재 삽입 단계; 및 상기 판형 몸체와 상기 고정 부재 사이를 용접하는 용접 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 사상에 따른 강성 구조물 및 이의 제조 방법은, 경량성 및 강성을 동시에 향상시킬 수 있고, 고정 부재의 브릿지나 암수 체결 구조 등을 이용하여 강성을 극대화하여 강도를 보강하고, 제품의 변형을 줄일 수 있으며, 성형성이 낮은 고장력 판재를 이용할 수 있어서 성형성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다.
도 1은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물의 판형 몸체를 나타내는 전개도이다.
도 2는 도 1의 1차 절곡된 판형 몸체의 틈새에 고정 부재를 삽입하는 상태를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 판형 몸체와 고정 부재를 나타내는 부품 조립 평면도이다.
도 4는 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물의 브릿지의 일례를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물의 브릿지의 다른 일례를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물의 브릿지의 또 다른 일례를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물의 브릿지의 또 다른 일례를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물의 브릿지의 또 다른 일례를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물의 고정 부재의 또 다른 일례를 나타내는 평면도이다.
도 10은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물의 브릿지의 또 다른 일례를 나타내는 평면도이다.
도 11은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물의 또 다른 일례를 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판 등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물(100)의 판형 몸체(10)를 나타내는 전개도이고, 도 2는 도 1의 1차 절곡된 판형 몸체(10)의 틈새(13)에 고정 부재(20)를 삽입하는 상태를 나타내는 부품 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 판형 몸체(10)와 고정 부재(20)를 나타내는 부품 조립 평면도이다.
먼저, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물(100)은, 크게 판형 몸체(10) 및 고정 부재(20)를 포함할 수 있다.
여기서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 판형 몸체(10)는, 얇은 판재로 형성되는 것으로서, 기저부(10a)를 기준으로 절곡되는 제 1 절곡부(11) 및 상기 제 1 절곡부(11)와 틈새(13)를 이루도록 상기 기저부(10a)를 기준으로 절곡되는 제 2 절곡부(12)를 포함할 수 있다.
이러한, 도 1의 상기 판형 몸체(10)는, 알루미늄 합금, 티타늄 합금, 고장력 및 초고장력강, 마그네슘 합금 등 경량이지만 고강도의 특성을 갖는 고장력 강판을 펀칭이나 블랭킹이나 절삭, 절단, 레이저 절단 등의 공정을 사용하여 2차원적으로 재단하여 형성할 수 있다.
또한, 상기 판형 몸체(10)는, 상기 제 1 절곡부(11) 및 제 2 절곡부(12)를 90도 각도로 접었을 때, 도 2에 도시된 바와 같이, 3차원적인 형상으로 형성될 수 있다. 도 1 내지 도 3에서는 'ㄷ'형상의 3차원 막대를 예시하였으나, 이외에도 차체의 강성을 보강하기 위해서 차체의 다양한 위치에 적용되는 다양한 형상의 구조물에 모두 적용될 수 있다.
여기서, 상기 판형 몸체(10)를 3차원적인 형상으로 절곡할 때, 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 겹쳐지는 접합부(60)를 형성하고, 상기 접합부(60)를 용접하여 상기 판형 몸체(10)를 보다 견고하게 보강하는 것도 가능하다.
또한, 상기 고정 부재(20)는 상기 틈새(13) 사이에 삽입되어 고정되고, 상기 제 1 절곡부(11)와 대응되는 제 1 홈(21)이 형성되며, 상기 제 2 절곡부(12)와 대응되는 제 2 홈(22)이 형성되는 부재이다.
여기서, 상기 고정 부재(20)는 절곡된 제 1 절곡부(11) 및 제 2 절곡부(12)가 원래의 형태로 돌아가는 스프링 백(spring back) 현상이 일어나지 않도록 상기 제 1 절곡부(11) 및 제 2 절곡부(12)를 서로 견고하게 연결시키는 역할을 할 수 있다.
이러한 상기 고정 부재(20)는, 압출, 주조, 사출, 용접 등의 방법을 통해서 상기 제 1 홈(21) 및 제 2 홈(22)이 길게 형성된 모재를 적당한 길이로 절단하여 사용할 수 있는 것으로서, 비교적 저렴한 가격으로 쉽게 생산할 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 고정 부재(20)는, 다양한 형상으로 절곡된 제 1 절곡부(11) 및 제 2 절곡부(12)와 대응될 수 있도록 상기 제 1 홈(21)의 대향 방향과, 상기 제 2 홈(22)의 대향 방향이 180도를 이루는 평행식 고정 부재(20-1)와, 상기 제 1 홈(21)의 대향 방향과, 상기 제 2 홈(22)의 대향 방향이 90도를 이루는 직교식 고정 부재(20-2) 및 상기 제 1 홈(21)의 대향 방향과, 상기 제 2 홈(22)의 대향 방향이 90도 내지 180도, 여기서는 135도를 이루는 경사식 고정 부재(20-3)를 포함할 수 있다.
따라서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 다양한 형태의 상기 고정 부재(20-1)(20-2)(20-3)들을 이용하여 다양한 형상으로 절곡된 상기 제 1 절곡부(11) 및 제 2 절곡부(12) 사이의 틈새에 적당한 형태를 삽입함으로써 전체적인 형상을 견고하게 고정할 수 있다.
이 때, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 틈새(12)에 상기 고정 부재(20)를 용이하게 삽입할 수 있도록 상기 판형 몸체(10)의 제 1 절곡부(11) 및 제 2 절곡부(12)의 외곽 모서리부는 둥글게 모서리 가공할 수 있다.
도 4는 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물(200)의 브릿지(30)의 일례를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물(200)은, 상기 고정 부재(20) 및 이웃하는 고정 부재(20) 사이를 연결하는 브릿지(30)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 고정 부재(20) 및 상기 브릿지(30)는 압출, 주조, 사출, 용접 등으로 서로 일체형으로 성형될 수 있다.
또한, 상기 브릿지(30)는, 상기 고정 부재(20)들을 서로 연결하여 절곡된 제 1 절곡부(11) 및 제 2 절곡부(12)가 원래의 형태로 돌아가는 스프링 백(spring back) 현상이 일어나지 않도록 상기 제 1 절곡부(11) 및 제 2 절곡부(12)를 서로 견고하게 연결시키는 역할을 할 수 있는 동시에, 강성을 증대시켜서 외부의 충격이나 피로 하중에 대한 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물(200)의 브릿지(30-1)의 일례를 나타내는 부품 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물(300)의 브릿지(30-2)의 다른 일례를 나타내는 부품 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물(400)의 브릿지(30-3)의 또 다른 일례를 나타내는 부품 분해 사시도이고, 도 7은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물(500)의 브릿지(30-4)의 또 다른 일례를 나타내는 부품 분해 사시도이고, 도 8은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물(600)의 브릿지(30-5)의 또 다른 일례를 나타내는 부품 분해 사시도이고, 도 9는 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물(700)의 고정 부재(20)의 또 다른 일례를 나타내는 평면도이고, 도 10은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물(800)의 브릿지(30-6)의 또 다른 일례를 나타내는 평면도이다.
도 4 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 브릿지(30)는, 경량성 및 강성을 모두 만족시키기 위하여 다양한 형상으로 형성될 수 있는 것으로서, 도 4의 일자형 브릿지(30-1), 도 5의 H형 브릿지(30-2), 도 6의 X형 브릿지(30-3), 도 7의 벌집형 브릿지(30-4), 도 8의 맞물림형 브릿지(30-5), 도 10의 V형 브릿지(30-6) 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
도 11은 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물(900)의 또 다른 일례를 나타내는 사시도이다.
그러므로, 도 11에 도시된 바와 같이, 2차원적인 상기 판형 몸체(10)를 절곡하고, 상기 고정 부재(20) 및 상기 브릿지(30)를 이용하여 3차원적으로 견고하게 고정시킴으로써 스프링 백 현상을 억제하여 형상의 변형이 없고, 초경량이면서도 외부의 충격이나 피로 하중에 대한 내구성을 극대화할 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물(700)의 상기 고정 부재(20)는, 일측에 숫컷돌기(20-4a)가 형성되는 숫컷 고정 부재(20-4) 및 일측에 상기 숫컷돌기(20-4a)와 결합되는 암컷홈(20-5a)이 형성되는 암컷 고정 부재(20-5)를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 숫컷 고정 부재(20-4)가 상기 제 1 절곡부(11)를 고정시키는 동시에, 상기 숫컷돌기(20-4a)와 암컷홈(20-5a)을 이용하여 상기 암컷 고정 부재(20-5)와 체결됨으로써 상기 제 2 절곡부(12)도 고정시키는 역할을 할 수 있다.
여기서, 이러한 서로 맞물리는 상기 숫컷 고정 부재(20-4) 및 상기 암컷 고정 부재(20-5) 대신, 리벳, 볼트, 너트, 나사, 접착제, 고정핀, 클립, 홀더 등 각종 고정구를 설치하는 것도 가능하다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물(800)은, 상기 브릿지(30)에 연결되고, 상기 판형 부재(10)와 접촉되며, 각종 볼트, 너트, 리벳 등의 고정구(1)와 대응되는 고정구 브라켓(40)을 더 포함할 수 있다.
따라서, 상기 강성 구조물(800)에 상기 고정구(1)를 이용하여 각종 부품들을 고정시키거나 부가적으로 연결시킬 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물(100)은, 상기 판형 부재(10)와 고정 부재(20) 사이에 설치되는 용접부(50)를 더 포함할 수 있다.
따라서, 상기 판형 부재(10)에 고정 부재(20)를 삽입하여 고정시킨 후, 상기 판형 부재(10)와 고정 부재(20)를 서로 용접하여 보다 견고하게 고정시키는 것이 가능하다.
여기서, 이러한 용접 이외에도, 리벳이나 FSW(Friction Stir Welding; 마찰교반접합)나 브레이징이나 각종 열처리 접합, 접착제 등을 이용하여 보다 견고하게 고정시키는 것도 가능하다.
도 12는 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 도 3 및 도 12에 도시된 바와 같이 본 발명 사상의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물의 제조 방법은, 얇은 판재로 형성되는 판형 몸체(10)에 기저부(10a)와 제 1 절곡부(11) 및 제 2 절곡부(12) 형상을 2차원적으로 재단하는 재단 단계(S1)와, 상기 기저부(10a)를 기준으로 상기 제 1 절곡부(11) 및 제 2 절곡부(12)를 3차원적으로 절곡하는 절곡 단계(S2)와, 상기 제 1 절곡부(11)와 제 2 절곡부(12) 사이의 틈새(13)에 고정 부재(20)를 삽입하는 고정 부재 삽입 단계(S3) 및 상기 판형 몸체(10)와 상기 고정 부재(20) 사이를 용접하는 용접 단계(S4)를 포함할 수 있다.
상술된 본 고안의 일부 실시예들에 따른 강성 구조물은, 차량은 물론, 버스, 기차, 비행기, 선박, 오토바이, 자전거, 엘리베이터, 롤러스케이트, 인라인스케이트 등 각종 탈것들 및 각종 기계 설비의 프레임, 샤시 등 건축 구조물 등 강성과 경량성을 모두 만족시켜야 하는 각종 구조체에 널리 적용될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.
따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.
[부호의 설명]
10: 판형 몸체 10a: 기저부
11: 제 1 절곡부 12: 제 2 절곡부
13: 틈새 20: 고정 부재
20-1: 평행식 고정 부재 20-2: 직교식 고정 부재
20-3: 경사식 고정 부재 21: 제 1 홈
22: 제 2 홈
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100: 강성 구조물
30: 브릿지 30-1: 일자형 브릿지
30-2: H형 브릿지 30-3: X형 브릿지
30-4: 벌집형 브릿지 30-5: 맞물림형 브릿지
30-6: V형 브릿지 20-4: 숫컷 고정 부재
20-4a: 숫컷돌기 20-5: 암컷 고정 부재
20-5a: 암컷홈 1: 고정구
40: 고정구 브라켓 50: 용접부
60: 접합부

Claims (11)

  1. 얇은 판재로 형성되고, 기저부를 기준으로 절곡되는 제 1 절곡부 및 상기 제 1 절곡부와 틈새를 이루도록 상기 기저부를 기준으로 절곡되는 제 2 절곡부를 포함하는 판형 몸체; 및
    상기 틈새 사이에 삽입되어 고정되고, 상기 제 1 절곡부와 대응되는 제 1 홈이 형성되며, 상기 제 2 절곡부와 대응되는 제 2 홈이 형성되는 고정 부재;
    를 포함하는 강성 구조물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 부재는,
    상기 제 1 홈의 대향 방향과, 상기 제 2 홈의 대향 방향이 180도를 이루는 평행식 고정 부재인 강성 구조물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 부재는,
    상기 제 1 홈의 대향 방향과, 상기 제 2 홈의 대향 방향이 90도를 이루는 직교식 고정 부재인 강성 구조물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 부재는,
    상기 제 1 홈의 대향 방향과, 상기 제 2 홈의 대향 방향이 90도 내지 180도를 이루는 경사식 고정 부재인 강성 구조물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 부재 및 이웃하는 고정 부재 사이를 연결하는 브릿지;
    를 더 포함하는 강성 구조물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 고정 부재 및 상기 브릿지는 일체형으로 압출 성형되는 것인 강성 구조물.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 브릿지는 적어도 일자형, H형 브릿지, X형 브릿지, 벌집형 브릿지, 맞물림형 브릿지, V형 브릿지 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있는 것인 강성 구조물.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 브릿지에 연결되고, 상기 판형 부재와 접촉되며, 고정구와 대응되는 고정구 브라켓;
    을 더 포함하는 강성 구조물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 부재는,
    일측에 숫컷돌기가 형성되는 숫컷 고정 부재; 및
    일측에 상기 숫컷돌기와 결합되는 암컷홈이 형성되는 암컷 고정 부재;
    를 포함하는 강성 구조물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 판형 부재와 고정 부재 사이에 설치되는 용접부;
    를 더 포함하는 강성 구조물.
  11. 얇은 판재로 형성되는 판형 몸체에 기저부와 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부 형상을 2차원적으로 재단하는 재단 단계;
    상기 기저부를 기준으로 상기 제 1 절곡부 및 제 2 절곡부를 3차원적으로 절곡하는 절곡 단계;
    상기 제 1 절곡부와 제 2 절곡부 사이의 틈새에 고정 부재를 삽입하는 고정 부재 삽입 단계; 및
    상기 판형 몸체와 상기 고정 부재 사이를 용접하는 용접 단계;
    를 포함하는 강성 구조물의 제조 방법.
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