WO2023277441A1 - 차량용 사이드 실 - Google Patents

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WO2023277441A1
WO2023277441A1 PCT/KR2022/008866 KR2022008866W WO2023277441A1 WO 2023277441 A1 WO2023277441 A1 WO 2023277441A1 KR 2022008866 W KR2022008866 W KR 2022008866W WO 2023277441 A1 WO2023277441 A1 WO 2023277441A1
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frame
side sill
reinforcing frame
vehicle
extension
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PCT/KR2022/008866
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English (en)
French (fr)
Inventor
이규민
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주식회사 포스코
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    • B60Y2306/01—Reducing damages in case of crash, e.g. by improving battery protection

Definitions

  • the present invention relates to a side sill for a vehicle.
  • Vehicle side sills protect passengers by absorbing impact energy in the event of a side collision.
  • side sills applied to eco-friendly vehicles must be able to absorb maximum impact energy within a narrow space and have a minimum weight to improve energy efficiency of eco-friendly vehicles.
  • Patent Document 1 KR 20-1998-0043143 U (1998.09.25)
  • An object of the present invention is to improve collision energy absorption efficiency and achieve weight reduction of side seals.
  • An object of the present invention is to increase the rigidity of the side seal and reduce manufacturing cost.
  • a side sill for a vehicle includes a side sill frame formed to have a hollow part, a first reinforcing frame disposed in the hollow part and bonded to the side sill frame, and disposed in the hollow part.
  • At least one of the side sill frame, the first reinforcement frame, and the second reinforcement frame may be made of steel.
  • first reinforcing frame and the second reinforcing frame may include concavo-convex portions in cross-sectional shapes of the side sill frames in the longitudinal direction.
  • first reinforcement frame and the second reinforcement frame may overlap in the hollow part.
  • the concavo-convex portion may be continuously formed with a protruding portion and a concave portion in a longitudinal direction of the side sill frame.
  • the protruding portion of the first reinforcing frame may overlap the protruding portion of the second reinforcing frame, and the concave portion of the first reinforcing frame may overlap the concave portion of the second reinforcing frame.
  • the side sill frame includes a first side sill frame to which the first reinforcing frame is bonded and a second side sill frame bonded to the first side sill frame and to which the second reinforcing frame is bonded to an inner surface thereof.
  • first side sill frame to which the first reinforcing frame is bonded
  • second side sill frame bonded to the first side sill frame and to which the second reinforcing frame is bonded to an inner surface thereof.
  • the shape of the cross section in the thickness direction of the first reinforcing frame is formed by bending both ends and includes a plurality of first lower flange parts bonded to the inner surface of the first side sill frame, and a plurality of first lower flanges. It may include a plurality of first extensions each connected to the branch and extending in the direction of the second reinforcing frame, and a first upper flange portion connected to the plurality of first extensions.
  • the shape of the cross section in the thickness direction of the second reinforcing frame is connected to a plurality of second extension parts bonded to the first extension part and extending in the direction of the second side sill frame, and the second extension part, A second upper flange portion bonded to an inner surface of the second side sill frame may be included.
  • the second upper flange portion may be flat.
  • the shape of the cross section in the thickness direction of the second reinforcing frame, the second extension portion may be stepped.
  • the width between the plurality of second extensions in the cross section of the second reinforcing frame in the thickness direction may be the widest from the end of the second extension on one side to the end of the second extension on the other side.
  • an end of the second extension may be present on the first extension.
  • first lower flange portion is welded to the first side sill frame
  • second extension portion is welded to the first extension portion
  • second upper flange portion is adhesively bonded to the second side sill frame.
  • the impact energy absorption efficiency of the side sill can be improved and the weight of the side sill can be reduced.
  • the rigidity of the side seal can be increased and the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view of a side sill for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a front cross-sectional view of Figure 1;
  • FIG. 3 is A-A' of FIG. 1 .
  • FIG. 4 is BB′ of FIG. 1 .
  • FIG 5 is a perspective view of a side sill for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is C-C′ of FIG. 5 .
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a first reinforcing frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a second reinforcing frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a deformation analysis result of a side sill for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a deformation analysis result of a side sill for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a conventional vehicle side sill.
  • FIG. 12 is a load-displacement diagram of the vehicle side sill of FIG. 1 and the vehicle side sill of FIG. 11 .
  • the X-axis shown in the accompanying drawings is the width direction of the side sill
  • the Y-axis is the length direction of the side sill
  • the Z-axis is the height direction of the side sill.
  • the side sill 100 for a vehicle includes a side sill frame 110 having a hollow part 111, a first reinforcing frame 120 located in the hollow part, and the hollow part.
  • a second reinforcing frame 130 located in the unit 111 may be included.
  • the first reinforcing frame 120 may be bonded to the side sill frame 110 and fixed at the hollow part 111 .
  • the second reinforcement frame 130 may be bonded to the first reinforcement frame 120 and the side sill frame 110 and fixed at the hollow part 111 .
  • the first reinforcing frame 120 and the second reinforcing frame 130 may form a closed section in the hollow part 111 in the thickness direction section of the side seal frame.
  • the side sill frame 110 forms a junction with the first side sill frame 112 to which the first reinforcement frame 120 is joined and the first side sill frame 112.
  • a second side sill frame 113 bonded to the side sill frame 112 may be included.
  • At least one of the first side sill frame 112, the second side sill frame 113, the first reinforcement frame 120 and the second reinforcement frame 130 can be made of steel According to this, the mechanical strength of the vehicle side sill may be improved.
  • the second reinforcement frame 130 may be bonded to an inner surface of the second side sill frame 113 .
  • the first reinforcement frame 120 and the second reinforcement frame 130 may be bonded to the first side sill frame 112 and the second side sill frame 113, respectively, so as to be parallel to the X axis. .
  • An inner surface of the second reinforcement frame 130 may be bonded to an outer surface of the first reinforcement frame 120 . Accordingly, the first reinforcement frame 120 and the second reinforcement frame 130 may overlap in the hollow part.
  • the hollow part may become a closed section. According to this, when an impact is applied in the X-axis direction, the ability to absorb collision energy can be improved.
  • the collision energy absorption capacity is higher than that of the first side sill frame 112, the second side sill frame 113, the first reinforcing frame 120, and the second reinforcing frame 130 made of aluminum of the same weight. can be improved
  • the first reinforcement frame 120 and the second reinforcement frame 130 may be made of a material including ultra-high strength steel having a tensile strength of 980 MPa or more.
  • the first reinforcement frame 120 and the second reinforcement frame 130 may be made of a material including 1180 TRIP steel.
  • the first side sill frame 112 and the second side sill frame 113 may be made of a material including 1470 MART steel.
  • At least one of the first side sill frame 112, the second side sill frame 113, the first reinforcing frame 120 and the second reinforcing frame 130 is formed by form-forming or crash-forming a steel plate. can be molded. This can contribute to reducing manufacturing cost through reduction of mold cost and the like.
  • first side sill frame 112 the second side sill frame 113, the first reinforcing frame 120, and the second reinforcing frame 130 are disposed and coupled together as shown in FIG. It is possible to facilitate the formation of a closed section in a parallel direction. Accordingly, assemblability and production efficiency of the vehicle side sill may be improved.
  • the vehicle side sill when the vehicle side sill receives an impact in the side, that is, the X-axis direction, the vehicle side sill can be uniformly deformed in the Z-axis direction.
  • first reinforcing frame 120 and the second reinforcing frame 130 from exhibiting non-uniformly tilted deformation behavior in the Z-axis direction, and to have normal compressive deformation in the X-axis direction.
  • the vehicle side sill when the vehicle side sill is made of steel, its collision energy absorbing ability may be at least equal to or greater than that of a vehicle side sill made of aluminum having the same weight. Therefore, compared to when the side seal is produced from aluminum, it is possible to improve the efficiency of absorbing collision energy to the same level or higher while reducing the weight of the side seal.
  • the first reinforcement frame 120 may have a cross-sectional shape in the Y-axis direction including the uneven portion 140 .
  • the second reinforcing frame 130 may also have a cross-sectional shape in the Y-axis direction including the concave-convex portion 140 .
  • the concavo-convex portion 140 may be formed by continuing the protrusion 141 and the concave portion 142 in the Y-axis direction.
  • the protruding portion 141 and the concave portion 142 may be continuously provided for a certain period in the Y-axis direction.
  • the first reinforcement frame 120 and the second reinforcement frame 130 The stiffness can be increased without increasing the weight.
  • the length of the protrusion 141 and the concave portion 142 in the Y-axis direction and in the Z-axis direction are not necessarily limited by the present invention, and the first reinforcing frame 120 and the second reinforcing frame ( 130), which can be determined by considering at least one of the types and thicknesses of the steel material applied, and can be determined by the specifications required for a side sill for a vehicle.
  • first reinforcement frame 120 and the second reinforcement frame 130 may overlap in the hollow part.
  • An area where the first reinforcement frame 120 and the second reinforcement frame 130 overlap may be an overlapping portion 150 .
  • the overlapping portion 150 may continue in the Y-axis direction.
  • a separate coupling member for assembling the first reinforcing frame 120 and the second reinforcing frame 130 in the hollow portion 111 becomes unnecessary, and the degree of freedom in design can be improved. .
  • the first protrusion 141a formed on the first reinforcing frame 120 overlaps the second protrusion 141b formed on the second reinforcing frame 130, and the first The first concave portion 142a formed in the reinforcement frame 120 may overlap the second concave portion 142b formed in the second reinforcement frame 130 .
  • FIG. 7 shows a first reinforcing frame 120 according to an embodiment of the present invention.
  • the first reinforcing frame 120 may be formed by bending a single steel plate.
  • the mechanical strength of the first reinforcing frame 120 can be further improved by bending a single steel plate.
  • the shape of the cross section in the thickness direction of the first reinforcing frame 120 is formed by bending both ends 121, and a plurality of first lower flange portions bonded to the inner surface of the first side sill frame (112 in FIG. 5) ( 122), a plurality of first extension parts 123 connected to the plurality of first lower flange parts 122 and extending in the direction of the second reinforcing frame (130 in FIG. 5) and a plurality of the first extension parts ( 123) may include a first upper flange portion 124.
  • the first reinforcing frame 120 may be bent and molded so that the first extension part 123 and the first lower flange part 122 are disposed to cross each other.
  • the first lower flange portion 122 may be joined to an inner surface of the first side sill frame ( 112 in FIG. 5 ) by welding.
  • the second reinforcing frame 130 may be formed by bending a single steel plate.
  • the mechanical strength of the second reinforcing frame 130 can be further improved by bending a single steel plate.
  • the second reinforcing frame 130 may be molded such that both end portions 131 face each other in the Z-axis direction in cross section in the thickness direction.
  • it has a plurality of second extension parts 132 extending in the direction of the second side sill frame (113 in FIG. 5), connected to the plurality of second extension parts 132, and the second side sill frame (Fig. It may include a second upper flange portion 133 bonded to the inner surface of 113 of 5).
  • the second upper flange portion 133 may be flat. According to this, when an adhesive or the like for bonding with the second side sill frame (113 in FIG. 5) is applied to the second upper flange portion 133, the adhesive strength of the second upper flange portion 133 can be improved. , the convenience of adhesion and assembly work can be improved.
  • the second extension part 132 may be joined to the first extension part ( 123 in FIG. 7 ). And the end 131 of the second reinforcing frame 130 may be present on the first extension (123 in FIG. 7).
  • the second extension part 132 may be joined to the first extension part ( 123 in FIG. 7 ) by welding.
  • the second extension part 132 may be provided with a step in the X-axis direction.
  • the width D between the plurality of second extension parts 132 may be the widest from the end of one side to the end of the other side. According to this, the second reinforcing frame 130 can be more easily overlapped with the first reinforcing frame 120, and the convenience of assembly can be improved.
  • FIG. 9 shows deformation analysis results at the beginning of a collision in a crash test of a side sill for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the impact is applied in the direction from the first side sill frame 112 to the second side sill frame 113 .
  • the first side sill frame 112 and the second side sill frame 113 are compressed in the X-axis direction and stretched and deformed in the Z-axis direction, and the first reinforcement frame 120 and the second side sill frame 113 It can be seen that the reinforcement frame 130 is also compressed in the X-axis direction.
  • the deformation of the first reinforcing frame 120 and the second reinforcing frame 130 is not concentrated to one side, but the deformation is uniformly distributed in the Z-axis direction.
  • first side sill frame 112 and the second side sill frame 113 are further compressed in the X-axis direction and further stretched and deformed in the Z-axis direction.
  • a conventional vehicle side sill may include a plurality of side sill frames 11 and 12 and reinforcing members 13 , 14 , and 15 provided inside the side sill frames 11 and 12 .
  • FIG. 12 shows a load-displacement diagram of the conventional vehicle side sill 10 of this type and the vehicle side sill (100 in FIG. 1) according to an embodiment of the present invention.
  • the load-displacement value of the vehicle side sill (100 in FIG. 1 ) shown in FIG. 1 is represented as a first value (L 1 )
  • the load of the vehicle side sill (10 in FIG. 11 ) shown in FIG. 11 is shown.
  • the displacement value was expressed as the second value (L 2 ).
  • the vehicle side sill shown in FIG. 1 ( 100 in FIG. 1 ) is the same as the vehicle side sill shown in FIG. 11 ( 10 in FIG. 11 ). It can be seen that the displacement under load is relatively small.
  • the shock absorbing ability rapidly decreases at a displacement of 60 mm or more corresponding to the late stage of the collision.
  • the first reinforcing member 14 and the second reinforcing member 13 are bonded. Therefore, when a collision occurs, as the second reinforcing member 13 is deformed, the first reinforcing member 14 does not independently form a stable crushing behavior and is deformed together. For this reason, in the case of the second value (L 2 ), the shock absorbing ability is rapidly reduced at a displacement of 60 mm or more corresponding to the late stage of the collision.
  • first side sill frame 113 second side sill frame
  • first reinforcing frame 122 first lower flange
  • first extension part 124 first upper flange part
  • protrusion 142 recess

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 사이드 실은 중공부를 구비하도록 형성된 사이드실 프레임;과, 상기 중공부에 배치되고, 상기 사이드실 프레임에 접합된 제1 강화프레임; 및 상기 중공부에 배치되고, 상기 제1 강화프레임 및 상기 사이드실 프레임에 접합된 제2 강화프레임;을 포함하되, 상기 제1 강화프레임 및 상기 제2 강화프레임은, 상기 사이드실 프레임의 두께방향 단면에서 상기 중공부에 폐단면을 형성하도록 상기 중공부에 배치될 수 있다.

Description

차량용 사이드 실
본 발명은 차량용 사이드 실에 관한 것이다.
차량용 사이드 실은 측면 충돌시 충돌에너지를 흡수하여 승객을 보호하는 역할을 한다.
전기차와 같은 친환경차량에 적용되는 사이드 실은 승객 뿐만 아니라 바닥면에 위치하는 배터리도 보호하는 역할을 한다. 배터리는 차량의 다른 구성요소들에 비해 상대적으로 그 체적이 크기 때문에 내연기관이 장착된 차량에 비해 배터리를 장착한 차량의 측면 공간이 상대적으로 협소하다.
따라서 친환경차량에 적용되는 사이드 실은 협소한 공간 내에서 최대한의 충돌에너지를 흡수할 수 있어야 하며, 친환경차량의 에너지 효율 향상을 위해서는 최소한의 중량을 가져야 한다.
이를 위해 친환경차량의 사이드 실에는 알루미늄 압출 소재가 적용되어 왔으나, 충돌에너지 흡수 능력 향상 및 경량화 달성은 계속해서 요구되고 있는 실정이다.
(특허문헌 1) KR 20-1998-0043143 U (1998.09.25)
본 발명은 사이드 실의 충돌 에너지 흡수 효율 향상 및 경량화 달성을 일 목적으로 한다.
본 발명은 사이드 실의 강성을 증대시키고, 제조원가를 절감하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 사이드 실은 중공부를 구비하도록 형성된 사이드실 프레임과, 상기 중공부에 배치되고, 상기 사이드실 프레임에 접합된 제1 강화프레임 및 상기 중공부에 배치되고, 상기 제1 강화프레임 및 상기 사이드실 프레임에 접합된 제2 강화프레임을 포함하되, 상기 제1 강화프레임 및 상기 제2 강화프레임은, 상기 사이드실 프레임의 두께방향 단면에서 상기 중공부에 폐단면을 형성하도록 상기 중공부에 배치될 수 있다.
또한, 상기 사이드실 프레임, 상기 제1 강화프레임 및 상기 제2 강화프레임 중 적어도 어느 하나는 강재로 될 수 있다.
또한, 상기 제1 강화프레임 및 상기 제2 강화프레임은, 상기 사이드실 프레임의 길이방향으로의 단면 형상이 요철부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 강화프레임 및 상기 제2 강화프레임은 상기 중공부에서 중첩될 수 있다.
또한, 상기 요철부는, 상기 사이드실 프레임의 길이방향으로 돌출부와 오목부가 연속되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 강화프레임의 상기 돌출부는 상기 제2 강화프레임의 상기 돌출부에 중첩되고, 상기 제1 강화프레임의 상기 오목부는 상기 제2 강화프레임의 상기 오목부에 중첩될 수 있다.
또한, 상기 사이드실 프레임은, 상기 제1 강화프레임이 접합된 제1 사이드실 프레임 및 상기 제1 사이드실 프레임과 접합되고, 그 내면에 상기 제2 강화프레임이 접합된 제2 사이드실 프레임;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 강화프레임의 두께 방향 단면의 형상은, 양 단부가 절곡되어 형성되고, 상기 제1 사이드실 프레임의 내면에 접합된 복수의 제1 하부플랜지부와, 복수의 상기 제1 하부플랜지부에 각각 이어지고, 상기 제2 강화프레임 방향으로 연장된 복수의 제1 연장부 및 복수의 상기 제1 연장부에 이어지는 제1 상부플랜지부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 강화프레임의 두께 방향 단면의 형상은, 상기 제1 연장부에 접합되고, 상기 제2 사이드실 프레임 방향으로 연장된 복수의 제2 연장부 및 상기 제2 연장부에 이어지고, 상기 제2 사이드실 프레임의 내면에 접합된 제2 상부플랜지부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 상부플랜지부는, 평면일 수 있다.
또한, 상기 제2 강화프레임의 두께 방향 단면의 형상은, 상기 제2 연장부가 단이 질 수 있다.
또한, 상기 제2 강화프레임의 두께 방향 단면에서 복수의 상기 제2 연장부 사이의 폭은, 일측의 상기 제2 연장부의 단부에서 타측의 상기 제2 연장부의 단부까지의 폭이 가장 넓을 수 있다.
또한, 상기 제2 연장부의 단부는 상기 제1 연장부 상에 존재할 수 있다.
또한, 상기 제1 하부플랜지부는 상기 제1 사이드실 프레임에 용접 접합되고, 상기 제2 연장부는 상기 제1 연장부에 용접 접합되고, 상기 제2 상부플랜지부는 상기 제2 사이드실 프레임에 접착제 접합될 수 있다.
본 발명에 따르면 사이드 실의 충돌 에너지 흡수 효율을 향상시킬 수 있고, 사이드 실을 경량화 할 수 있다.
본 발명에 따르면 사이드 실의 강성을 증대시킬 수 있고, 제조원가를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 사이드 실의 사시도이다.
도 2는 도 1의 정단면도이다.
도 3은 도 1의 A-A'이다.
도 4는 도 1의 B-B'이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 사이드 실의 사시도이다.
도 6은 도 5의 C-C'이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 강화프레임의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 강화프레임의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 사이드 실의 변형 해석결과이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 사이드 실의 변형 해석결과이다.
도 11은 기존의 차량용 사이드 실의 단면도이다.
도 12는 도 1의 차량용 사이드 실과 도 11의 차량용 사이드 실의 하중-변위 선도이다.
본 발명의 실시 예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시 예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 X축은 사이드 실의 폭 방향이고, Y축은 사이드 실의 길이 방향이고, Z축은 사이드 실의 높이 방향이다.
도 1에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 사이드 실(100)은 중공부(111)를 구비하는 사이드실 프레임(110), 중공부에 위치하는 제1 강화프레임(120) 및 상기 중공부(111)에 위치하는 제2 강화프레임(130)을 포함할 수 있다.
상기 제1 강화프레임(120)은 상기 사이드실 프레임(110)에 접합되어 상기 중공부(111)에서 고정될 수 있다.
상기 제2 강화프레임(130)은 상기 제1 강화프레임(120) 및 상기 사이드실 프레임(110)에 접합되어 상기 중공부(111)에서 고정될 수 있다.
상기 제1 강화프레임(120) 및 상기 제2 강화프레임(130)은 상기 사이드실프레임의 두께방향 단면에서 상기 중공부(111)에 폐단면을 형성할 수 있다.
도 2에서 보이듯, 상기 사이드실 프레임(110)은 상기 제1 강화프레임(120)이 접합된 제1 사이드실 프레임(112) 및 상기 제1 사이드실 프레임(112)과 접합부를 형성하도록 상기 제1 사이드실 프레임(112)에 접합된 제2 사이드실 프레임(113)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 제1 사이드실 프레임(112), 상기 제2 사이드실 프레임(113), 상기 제1 강화프레임(120) 및 상기 제2 강화프레임(130) 중 적어도 어느 하나는 강재로 될 수 있다. 이에 따르면 차량용 사이드 실의 기계적 강도가 향상될 수 있다.
상기 제2 사이드실 프레임(113)의 내면에는 상기 제2 강화프레임(130)이 접합될 수 있다.
상기 제1 강화프레임(120) 및 상기 제2 강화프레임(130)은 X축에 평행하게 놓이도록 각각 상기 제1 사이드실 프레임(112) 및 상기 제2 사이드실 프레임(113)에 접합될 수 있다.
상기 제1 강화프레임(120)의 외면에는 상기 제2 강화프레임(130)의 내면이 접합될 수 있다. 이에 따라 상기 제1 강화프레임(120) 및 상기 제2 강화프레임(130)은 상기 중공부 내에서 중첩될 수 있다.
위와 같은 접합에 의하여 상기 중공부는 폐단면이 될 수 있다. 이에 따르면 X축 방향으로 충격이 가해질 때, 충돌에너지를 흡수하는 능력이 향상될 수 있다.
또한 이에 따르면, 동일한 중량의 알루미늄으로 된 제1 사이드실 프레임(112), 제2 사이드실 프레임(113), 제1 강화프레임(120) 및 제2 강화프레임(130)보다 충돌에너지 흡수 능력이 더욱 향상될 수 있다.
따라서 알루미늄으로 된 차량용 사이드 실 대비, 전체 자동차의 하중이 증가하는 것을 방지하면서 알루미늄으로 된 차량용 사이드 실 보다 충돌에너지 흡수 능력이 향상된 차량용 사이드 실을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 제1 강화프레임(120) 및 상기 제2 강화프레임(130)은 인장강도 980MPa급 이상의 초고강도강을 포함하는 재질로 될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 제1 강화프레임(120) 및 상기 제2 강화프레임(130)은 1180 TRIP 강을 포함하는 재질로 될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 제1 사이드실 프레임(112) 및 상기 제2 사이드실 프레임(113)은 1470 MART 강을 포함하는 재질로 될 수 있다.
다만 이는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 것은 아니며 강재의 범위 내에서 적절히 변경되어 적용될 수 있는 사항이다.
상기 제1 사이드실 프레임(112), 상기 제2 사이드실 프레임(113), 상기 제1 강화프레임(120) 및 상기 제2 강화프레임(130) 중 적어도 어느 하나는 강판을 폼포밍 또는 크래쉬 포밍하여 성형할 수 있다. 이는 금형 비용 등의 절감을 통한 제조원가 절감에 기여할 수 있다.
상기 제1 사이드실 프레임(112), 상기 제2 사이드실 프레임(113), 상기 제1 강화프레임(120) 및 상기 제2 강화프레임(130)을 도 2와 같이 배치하여 상호 결합하면 X축에 평행한 방향으로의 폐단면 형성을 용이하게 할 수 있다. 따라서 차량용 사이드 실의 조립성 및 생산 효율성이 향상될 수 있다.
또한 차량용 사이드 실의 단면을 도 2에서 보이는 것과 같이 구성함에 의하여 차량용 사이드 실이 측면 즉, X축 방향으로 충격을 받을 때, 차량용 사이드 실이 Z축 방향으로 균일하게 변형되게 할 수 있다.
또한 이에 따르면, 제1 강화프레임(120) 및 제2 강화프레임(130)이 Z축 방향으로 비균일하게 기울어진 변형 거동을 보이는 것을 방지할 수 있고, X축 방향으로 정상 압축 변형되게 할 수 있다.
위와 같이, 차량용 사이드 실을 강재로 형성하면 그 충돌에너지 흡수 능력은 동일 무게의 알루미늄으로 된 차량용 사이드 실의 충돌에너지 흡수 능력과 적어도 동일하거나 그를 초과할 수 있다. 따라서 사이드 실을 알루미늄으로 생산했을 때 대비, 사이드 실을 경량화하면서도 충돌에너지 흡수 효율을 동등 이상으로 향상시킬 수 있게 된다.
도 3에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 강화프레임(120)은 Y축 방향으로의 단면 형상이 요철부(140)를 포함하도록 구비될 수 있다.
또한 도 4에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 강화프레임(130)도 Y축 방향으로의 단면 형상이 요철부(140)를 포함하도록 구비될 수 있다.
상기 요철부(140)는 Y축 방향으로 돌출부(141)와 오목부(142)가 연속됨에 의하여 형성될 수 있다. 상기 돌출부(141)와 상기 오목부(142)는 Y축 방향으로 일정구간 연속되게 구비될 수 있다.
상기 제1 강화프레임(도 3의 120)과 상기 제2 강화프레임(도 4의 130)의 상기 요철부(140)에 따르면 상기 제1 강화프레임(120) 및 상기 제2 강화프레임(130)의 중량을 증가시키지 않으면서도 강성을 증대시킬 수 있다.
상기 돌출부(141)와 상기 오목부(142)의 Y축 방향으로의 길이 및 Z축 방향으로의 길이는 본 발명에 의해 반드시 한정되는 바가 아니며, 제1 강화프레임(120) 및 제2 강화프레임(130)에 적용된 강재의 종류 및 두께 중, 적어도 어느 하나의 요소를 고려하여 결정될 수 있고, 차량용 사이드 실로써 요구되는 사양에 의해 결정될 수 있는 사항이다.
도 5에서 보이듯, 제1 강화프레임(120)과 제2 강화프레임(130)은 중공부 내에서 중첩될 수 있다. 상기 제1 강화프레임(120)과 상기 제2 강화프레임(130)이 중첩되는 영역은 중첩부(150)가 될 수 있다. 상기 중첩부(150)는 Y축 방향으로 연속될 수 있다.
상기 중첩부(150)에 따르면 중공부(111) 내에서 제1 강화프레임(120)과 제2 강화프레임(130)의 조립을 위한 별도의 결합부재가 불필요하게 되고, 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.
또한 별도의 결합부재를 필요로 하지 않기 때문에 차량용 사이드 실의 경량화에 기여할 수 있게 된다.
도 6에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에서 제1 강화프레임(120)에 형성된 제1 돌출부(141a)는 제2 강화프레임(130)에 형성된 제2 돌출부(141b)에 중첩되고, 상기 제1 강화프레임(120)에 형성된 제1 오목부(142a)는 상기 제2 강화프레임(130)에 형성된 제2 오목부(142b)에 중첩될 수 있다.
한편, 도 7에는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 강화프레임(120)이 도시되어 있다. 상기 제1 강화프레임(120)은 단일 강판을 굽힘 성형하여 형성될 수 있다. 단일 강판을 굽힘 성형함에 의하여 제1 강화프레임(120)의 기계적 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 제1 강화프레임(120)의 두께 방향 단면의 형상은 양 단부(121)가 절곡되어 형성되고, 제1 사이드실 프레임(도 5의 112)의 내면에 접합된 복수의 제1 하부플랜지부(122), 복수의 상기 제1 하부플랜지부(122)에 각각 이어지고, 제2 강화프레임(도 5의 130) 방향으로 연장된 복수의 제1 연장부(123) 및 복수의 상기 제1 연장부(123)에 이어진 제1 상부플랜지부(124)를 포함할 수 있다.
상기 제1 연장부(123)와 상기 제1 하부플랜지부(122)는 상호 크로스되게 배치되도록 상기 제1 강화프레임(120)을 굽힘 성형할 수 있다.
상기 제1 하부플랜지부(122)는 상기 제1 사이드실 프레임(도 5의 112)의 내면에 용접에 의해 접합될 수 있다.
도 8에는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 강화프레임(130)이 도시되어 있다. 상기 제2 강화프레임(130)은 단일 강판을 굽힘 성형하여 형성될 수 있다. 단일 강판을 굽힘 성형함에 의하여 제2 강화프레임(130)의 기계적 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 제2 강화프레임(130)은 두께 방향 단면의 형상이 양 단부(131)가 Z축 방향으로 서로 마주보는 형태를 가지도록 성형될 수 있다. 또한 상기 제2 사이드실 프레임(도 5의 113) 방향으로 연장된 복수의 제2 연장부(132)를 가지며, 복수의 상기 제2 연장부(132)에 이어지고, 상기 제2 사이드실 프레임(도 5의 113)의 내면에 접합된 제2 상부플랜지부(133)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 제2 상부플랜지부(133)는 평면일 수 있다. 이에 따르면 제2 상부플랜지부(133)에 제2 사이드실 프레임(도 5의 113)과의 접착을 위한 접착제 등이 도포될 때, 상기 제2 상부플랜지부(133)의 접착력을 향상시킬 수 있고, 접착 및 조립 작업의 편의성을 향상시킬 수 있다.
상기 제2 연장부(132)는 상기 제1 연장부(도 7의 123)에 접합될 수 있다. 그리고 상기 제2 강화프레임(130)의 단부(131)는 상기 제1 연장부(도 7의 123) 상에 존재할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 제2 연장부(132)는 상기 제1 연장부(도 7의 123)에 용접에 의해 접합될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시 예에서 상기 제2 연장부(132)는 X축 방향으로 단이 지게 구비될 수 있다. 또한 복수의 상기 제2 연장부(132) 사이의 폭은 일측의 단부에서 타측의 단부까지의 폭(D)이 가장 넓게 구비될 수 있다. 이에 따르면 제2 강화프레임(130)을 제1 강화프레임(120)에 보다 용이하게 중첩시킬 수 있고, 조립의 편의성을 향상시킬 수 있다.
도 9에는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 사이드 실의 충돌 시험에서 충돌 초기의 변형 해석 결과가 도시되어 있다. 충격은 제1 사이드실 프레임(112)에서 제2 사이드실 프레임(113) 방향으로 가해진다.
도 9를 보면 충돌 초기에서 제1 사이드실 프레임(112) 및 제2 사이드실 프레임(113)이 X축 방향으로 압축되면서 Z축방향으로 인장되어 변형되고, 제1 강화프레임(120) 및 제2 강화프레임(130)도 X축 방향으로 압축됨을 알 수 있다.
이때, 상기 제1 강화프레임(120) 및 상기 제2 강화프레임(130)은 변형이 어느 한쪽으로 쏠리는 것이 아닌, 변형이 Z축 방향으로 균일하게 분포됨을 알 수 있다.
도 10에는 충돌 후기의 변형 해석 결과가 도시되어 있다. 제1 사이드실 프레임(112) 및 제2 사이드실 프레임(113)이 X축 방향으로 더욱 압축되면서 Z축 방향으로 더욱 인장되어 변형된 것을 확인할 수 있다.
이때, 상기 제1 강화프레임(120) 및 상기 제2 강화프레임(130)의 변형은 여전히 Z축 방향으로 균일하게 분포하고 있음을 알 수 있다.
도 11에는 기존의 차랑용 사이드 실(10)의 단면이 도시되어 있다. 기존의 차량용 사이드 실은 복수의 사이드실 프레임(11,12) 및 상기 사이드실 프레임(11,12)의 내부에 구비된 보강부재(13,14,15)를 포함할 수 있다.
이러한 형태의 기존의 차량용 사이드 실(10)과 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 사이드 실(도 1의 100)의 하중-변위 선도가 도 12에 도시되어 있다. 도 12에서 도 1에 도시된 차량용 사이드 실(도 1의 100)의 하중-변위 값을 제1 값(L1)으로 나타내었고, 도 11에 도시된 차량용 사이드 실(도 11의 10)의 하중-변위 값을 제2 값(L2)으로 나타내었다.
제1 값(L1)과 제2 값(L2)을 참조하면 도 1에 도시된 차량용 사이드 실(도 1의 100)이 도 11에 도시된 차량용 사이드 실(도 11의 10)에 비해 동일 하중에서의 변위가 상대적으로 작은 것을 알 수 있다.
또한, 제2 값(L2)의 경우 충돌 후기에 해당하는 변위 60mm 이상에서 충격 흡수 능력이 급격하게 저하된다.
도 11에 도시된 기존의 차량용 사이드 실(10)의 경우, 제1 보강부재(14)와 제2 보강부재(13)가 접합 형성되어 있다. 그러므로, 충돌이 발생하는 경우, 제2 보강부재(13)가 변형됨에 따라서 제1 보강부재(14)가 독립적으로 안정적인 압괴 거동을 형성하지 못하고 함께 변형되게 된다. 이러한 이유로 제2 값(L2)의 경우 충돌 후기에 해당하는 변위 60mm 이상에서는 충격 흡수 능력이 급격하게 저하된다.
반면, 제1 값(L1)의 경우 충돌 후기에서도 안정적으로 충격을 흡수하는 것을 알 수 있다.
도 1에 도시된 차량용 사이드 실(100)의 경우, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 충돌이 발생하는 경우, 제1 강화프레임(120)의 변형특성이 안정적인 압괴 거동을 보이므로, 충돌 후기에 해당하는 변위 60mm 이상에서도 충격 흡수 능력이 어느 정도 안정적으로 유지되는 것을 알 수 있다.
이상에서 설명한 사항은 본 발명의 일 실시예에 관하여 설명한 것이며, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
(부호의 설명)
110 : 사이드실 프레임 111 : 중공부
112 : 제1 사이드실 프레임 113 : 제2 사이드실 프레임
120 : 제1 강화프레임 122 : 제1 하부플랜지부
123 : 제1 연장부 124 : 제1 상부플랜지부
130 : 제2 강화프레임 132 : 제2 연장부
133 : 제2 상부플랜지부 140 : 요철부
141 : 돌출부 142 : 오목부
150 : 중첩부

Claims (14)

  1. 중공부를 구비하도록 형성된 사이드실 프레임;
    상기 중공부에 배치되고, 상기 사이드실 프레임에 접합된 제1 강화프레임; 및
    상기 중공부에 배치되고, 상기 제1 강화프레임 및 상기 사이드실 프레임에 접합된 제2 강화프레임;을 포함하되,
    상기 제1 강화프레임 및 상기 제2 강화프레임은,
    상기 사이드실 프레임의 두께방향 단면에서 상기 중공부에 폐단면을 형성하도록 상기 중공부에 배치된 차량용 사이드 실.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사이드실 프레임, 상기 제1 강화프레임 및 상기 제2 강화프레임 중 적어도 어느 하나는 강재로 된 차량용 사이드 실.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 강화프레임 및 상기 제2 강화프레임은,
    상기 사이드실 프레임의 길이방향으로의 단면 형상이 요철부를 포함하는 차량용 사이드 실.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 강화프레임 및 상기 제2 강화프레임은 상기 중공부에서 중첩된 차량용 사이드 실.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 요철부는,
    상기 사이드실 프레임의 길이방향으로 돌출부와 오목부가 연속되어 형성된 차량용 사이드 실.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 강화프레임의 상기 돌출부는 상기 제2 강화프레임의 상기 돌출부에 중첩되고, 상기 제1 강화프레임의 상기 오목부는 상기 제2 강화프레임의 상기 오목부에 중첩된 차량용 사이드 실.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사이드실 프레임은,
    상기 제1 강화프레임이 접합된 제1 사이드실 프레임; 및
    상기 제1 사이드실 프레임과 접합되고, 그 내면에 상기 제2 강화프레임이 접합된 제2 사이드실 프레임;
    을 포함하는 차량용 사이드 실.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 강화프레임의 두께 방향 단면의 형상은,
    양 단부가 절곡되어 형성되고, 상기 제1 사이드실 프레임의 내면에 접합된 복수의 제1 하부플랜지부;
    복수의 상기 제1 하부플랜지부에 각각 이어지고, 상기 제2 강화프레임 방향으로 연장된 복수의 제1 연장부; 및
    복수의 상기 제1 연장부에 이어지는 제1 상부플랜지부;
    를 포함하는 차량용 사이드 실.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 강화프레임의 두께 방향 단면의 형상은,
    상기 제1 연장부에 접합되고, 상기 제2 사이드실 프레임 방향으로 연장된 복수의 제2 연장부; 및
    상기 제2 연장부에 이어지고, 상기 제2 사이드실 프레임의 내면에 접합된 제2 상부플랜지부;
    를 포함하는 차량용 사이드 실.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 상부플랜지부는,
    평면인 차량용 사이드 실.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 강화프레임의 두께 방향 단면의 형상은,
    상기 제2 연장부가 단이 진 차량용 사이드 실.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 강화프레임의 두께 방향 단면에서 복수의 상기 제2 연장부 사이의 폭은,
    일측의 상기 제2 연장부의 단부에서 타측의 상기 제2 연장부의 단부까지의 폭이 가장 넓은 차량용 사이드 실.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 연장부의 단부는 상기 제1 연장부 상에 존재하는 차량용 사이드 실.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 하부플랜지부는 상기 제1 사이드실 프레임에 용접 접합되고,
    상기 제2 연장부는 상기 제1 연장부에 용접 접합되고,
    상기 제2 상부플랜지부는 상기 제2 사이드실 프레임에 접착제 접합되는 차량용 사이드 실.
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