KR20120110103A - 차량 도어 보강 빔 - Google Patents

차량 도어 보강 빔 Download PDF

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KR20120110103A
KR20120110103A KR1020127013382A KR20127013382A KR20120110103A KR 20120110103 A KR20120110103 A KR 20120110103A KR 1020127013382 A KR1020127013382 A KR 1020127013382A KR 20127013382 A KR20127013382 A KR 20127013382A KR 20120110103 A KR20120110103 A KR 20120110103A
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프랭크 래케이
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마그나 오토모티브 서비시스 게엠베하
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Abstract

차량용 구조적 도어 빔 및 그 제조 방법이 제공된다. 구조적 도어 빔은, 주어진 두께 및 공지된 재료 조성의 중앙 웨브에 의해 형성되고, 일체로 형성되는 단부 장착 플랜지를 갖는 세장형 다중 채널 구조를 갖는다. 세장형 다중 채널 구조는 측방향으로 상호 분리되는 두 개의 외부 채널, 및 상기 두 개의 외부 채널 사이에 배치되는 제3 채널을 포함한다. 상기 제3 채널은 두 개의 외부 채널 사이의 중간 구역에 홈을 형성한다. 두 개의 외부 채널 중 제1 외부 채널은 공지된 높이의 피크로 연신되고 홈은 공지된 깊이로 연신되며, 따라서 홈에서 피크까지의 거리는 웨브의 주어진 두께 및 재료 조성에 대해 단일 냉간 성형 작업에서 달성될 수 있는 최대 거리를 초과한다.

Description

차량 도어 보강 빔{VEHICLE DOOR REINFORCING BEAM}
본 발명은 일반적으로 구조적 도어 빔에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 자동차의 옆문에 사용하기 위한 구조적 도어 빔에 관한 것이다.
구조적 도어 빔은 자동차 승객을 측면 충돌 중에 부상으로부터 보호하도록 설계된다. 적절하게 설계될 때, 구조적 도어 빔은 측면 자동차 충돌 중에 가해지는 힘의 방향에 횡단하는 방향으로 높은 강성을 가져야 한다. 보통, 구조적 도어 빔은 판금으로부터 모자-형상 또는 주름진 구조를 포함하는 다양한 단면 형상으로 스탬핑된다. 일부 경우에는, 보강 판이 빔에 용접되고 및/또는 그 내부의 일체의 공극은 발포 재료 등으로 충전된다. 결과적인 구조적 도어 빔의 강성이 개선되지만, 이 개선은 중량 증가 및/또는 차량 도어 비용의 증가를 수반한다.
승객 안전을 희생하지 않으면서 최소 연료 효율 요건을 충족하고 새 자동차의 단위 원가를 절감하기 위해, 자동차 부품의 질량 및/또는 비용을 감소시키려는 노력이 지속되어 왔다.
따라서, 유사한 질량 및 유사한 재료 조성의 현재 이용 가능한 구조적 도어 빔에 비해서 개선된 강성을 갖는 구조적 도어 빔을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 차량용 구조적 도어 빔으로서, 구조적 도어 빔을 차량 도어에 고정하기 위해 일체로 형성되는 단부 장착 플랜지를 갖는 판금 스트립을 포함하고, 상기 판금 스트립은 두 개의 피크와 상기 두 개의 피크 사이에 배치되는 골을 구비하는 단면 프로파일을 가지며, 상기 두 개의 피크 각각은 상부 섹션 및 상기 상부 섹션과 일체를 이루는 두 개의 대향 측벽을 갖고, 각각의 피크의 제1 측벽은 피크의 상부 섹션으로부터 그 개방 베이스 섹션을 향해서 연장되며, 피크의 개방 베이스 섹션에 인접한 판금 스트립의 에지를 따라서 형성되는 외부 플랜지와 일체를 이루고, 제2 측벽은 골의 두 개의 대향 측벽 중 하나를 동시에 형성하기 위해 피크의 상부 섹션으로부터 제1 측벽보다 멀리 연장되며, 상기 두 개의 피크 중 하나는 피크의 개방 베이스 섹션으로부터 상부 섹션까지 제1 방향을 따라서 수직으로 측정되는 높이 H를 갖고, 상기 골은 상기 두 개의 피크 중 하나의 개방 베이스 섹션으로부터 골의 하부 섹션까지 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향을 따라서 수직으로 측정되는 대략 0.2H를 초과하는 깊이를 가지며, 상기 골의 하부 섹션은 골의 두 개의 대향 측벽과 일체를 이루는 차량용 구조적 도어 빔이 제공된다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 차량용 구조적 도어 빔으로서, 구조적 도어 빔을 차량 도어에 고정하기 위해 일체로 형성되는 단부 장착 플랜지를 갖는 판금 스트립을 포함하고, 상기 판금 스트립은 두 개의 피크와 상기 두 개의 피크 사이에 배치되는 골을 구비하는 단면 프로파일을 가지며, 상기 두 개의 피크 각각은 대향 측벽, 상기 대향 측벽과 일체를 이루는 상부 섹션, 및 개방 베이스를 갖고, 상기 골은 두 개의 피크 각각의 외부 개방 베이스 아래로 두 개의 피크 중 어느 하나의 높이의 대략 20% 이상 연장되며, 상기 높이는 두 개의 피크 중 어느 하나의 개방 베이스로부터 상부 섹션까지 측정되는 차량용 구조적 도어 빔이 제공된다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 차량용 구조적 도어 빔으로서, 구조적 도어 빔을 차량 도어에 고정하기 위해 일체로 형성되는 단부 장착 플랜지를 갖는 판금 스트립을 포함하고, 상기 판금 스트립은 빔 길이의 적어도 일부를 따라서 종방향으로 연장되는 제1, 제2 및 제3 비드를 구비하는 비드 구조를 갖는 단면 프로파일을 가지며, 상기 제1 비드와 제2 비드는 중간 구역에 의해 측방향으로 상호 분리되고, 상기 제1 및 제2 비드로부터 측방향 외측으로 외부 플랜지가 각각 연장되며, 상기 제1 비드는 측방향과 종방향 양자에 수직한 제1 방향으로 최대 높이 H로 연장되고, 상기 제3 비드는 중간 구역 내에 위치하며 제1 방향과 대향하는 제2 방향으로 대략 0.2H 이상인 최대 높이로 연장되는 차량용 구조적 도어 빔이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량용 구조적 도어 빔으로서, 주어진 두께 및 공지된 재료 조성의 중앙 웨브에 의해 형성되고, 구조적 도어 빔을 차량 도어에 고정하기 위해 일체로 형성되는 단부 장착 플랜지를 갖는 세장형 다중 채널 구조를 포함하며, 상기 세장형 다중 채널 구조는 측방향으로 상호 분리되는 두 개의 외부 채널 및 상기 두 개의 외부 채널 사이에 배치되는 제3 채널을 포함하고, 상기 두 개의 외부 채널 중 제1 외부 채널은 공지된 높이의 피크로 연신되며 상기 제3 채널은 두 개의 외부 채널 사이에 홈(trough)을 형성하고, 재료 품질과 홈에서 피크까지의 거리는 웨브의 주어진 두께 및 재료 조성에 대해 단일 냉간 성형 작업에서 달성될 수 있는 최대 품질 및 거리를 초과하는 차량용 구조적 도어 빔이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구조적 도어 빔을 성형하기 위한 방법으로서, 제1 및 제2의 대향 측을 갖는 판금 블랭크를 제1 성형 스테이션에 배치하는 단계; 제1 성형 작업에서 중앙 비드를 판금 블랭크의 제1 측 위의 소정 높이로 연신하는 단계로서, 상기 중앙 비드에 인접하는 판금 블랭크 부분은 제1 성형 작업 중에 실질적으로 미성형 상태로 남아있는 연신 단계; 판금 블랭크를 제2 성형 스테이션으로 이송하는 단계; 제2 성형 작업에서 중앙 비드의 각 측에 하나의 비드를 구비하는 판금 블랭크의 미성형 부분 내에서 두 개의 비드를 연신하는 단계로서, 상기 두 개의 비드는 판금 블랭크의 제2 측 위의 소정 높이로 연신되는 연신 단계를 포함하는 구조적 도어 빔 성형 방법이 제공된다.
이제 본 발명의 예시적인 실시예를 하기 도면과 연관하여 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 구조적 도어 빔의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A선을 따라서 취한 확대 절취도이다.
도 3은 도 1의 A-A선을 따라서 취한 확대 단면도이다.
도 4는 종래의 차량용 구조적 도어 빔의 중간 부분의 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 구조적 도어 빔의 사시도이다.
도 6은 도 5의 A-A선을 따라서 취한 확대 절취도이다.
도 7은 도 5의 A-A선을 따라서 취한 확대 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 단순화된 흐름도이다.
하기 설명은 당업자가 본 발명을 제조 및 이용할 수 있도록 제공되는 것이며, 특정 적용 및 그 요건에 관하여 제공된다. 개시된 실시예에 대한 다양한 수정은 당업자에게 쉽게 자명할 것이며, 본 명세서에서 한정되는 보편적인 원리는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도에서 다른 실시예 및 적용예에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되도록 의도되지 않으며, 본 명세서에 개시된 원리 및 특징에 부합하는 최광의의 범위에 따르도록 의도된다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 구조적 도어 빔의 사시도가 도시되어 있다. 구조적 도어 빔은 고강도 스틸 재료의 세장형 판금 스트립(100)을 포함한다. 특정한 비제한적 예로서, 고강도 스틸 재료는 600 MPa 이상의 인장 강도를 갖는다. 예를 들어 냉간 성형과 같은 성형 방법에 의해 두 개의 비드(102)가 판금 스트립(100)에 임프레싱된다. 도 1에서, 두 개의 비드(102)는 상호 평행하고, 구조적 도어 빔의 동일한 제1 측으로부터 돌출한다. 경우에 따라, 두 개의 비드(102)는 판금 스트립(100)의 길이의 적어도 일부를 따라서 상호 평행하지 않다. 두 개의 비드(102) 사이에는 제3 비드(104)가 배치되는 바, 제3 비드 역시 예를 들어 냉간 성형과 같은 성형 방법에 의해 임프레싱된다. 제3 비드(104)는 두 개의 비드(102) 각각에 대해 평행하게 연장되지만, 구조적 도어 빔의 제2 대향 측으로부터 돌출한다. 도 1의 A-A선을 따라서 볼 수 있는 숄더 특징부(106)는 두 개의 비드(102) 각각과 제3 비드(104) 사이의 이행 구역에 형성된다. 또한, 외부 플랜지(108)는 판금 스트립(100)의 측방 에지를 따라서 그 양 단부 사이에서 종방향으로 연장된다.
두 개의 비드(102)는 판금 스트립(100)의 길이의 대부분에 걸쳐서 연장되며, 통상적으로 구조적 도어 빔의 중심 부분 내의 A-A선 근처에서 판금 스트립의 제1 측에 대해 최대 높이를 가질 것이다. 두 개의 비드(102)의 높이는 판금 스트립(100)의 양 단부에서 일체 형성된 장착 플랜지(110)를 향해 감소된다. 일체 형성된 장착 플랜지(110)는 구조적 도어 빔을 차량 도어에 고정하기 위한 것이다. 마찬가지로, 제3 비드(104)는 판금 스트립(100)의 길이의 대부분에 걸쳐서 연장되며, 통상적으로 구조적 도어 빔의 중심 부분 내의 A-A선 근처에서 판금 스트립의 제2 측에 대해 최대 높이를 갖는다. 제3 비드(104)의 높이도 판금 스트립(100)의 양 단부에서 일체 형성된 장착 플랜지(110)를 향해 감소된다.
이제 도 2를 참조하면, 도 1의 A-A선을 따라서 취한 확대 절취도가 도시되어 있다. 에지 플랜지(108)는 도 2에 보다 명료하게 도시되어 있으며, 외측으로 연장되는 중간 부분(108a) 및 상향-절곡된(turned-up) 에지 부분(108b)을 구비한다. 중간 부분(108a) 양자는 공통 평면 내에 대략 놓여지며, 상향-절곡된 에지 부분(108b)은 상기 공통 평면으로부터 상승된다. 경우에 따라, 외부 플랜지(108)의 상향-절곡된 에지 부분(108b)은 생략된다.
이제 도 3을 참조하면, 도 1의 A-A선을 따라서 취한 확대 단면도가 도시되어 있다. 판금 스트립(100)의 두 개의 비드(102) 각각은 상부 섹션(300), 제1 측벽(302) 및 제2 측벽(304)을 포함한다. 제1 측벽(302)과 제2 측벽(304)은 상부 섹션(300)과 일체를 이룬다. 제1 측벽(302)은 상부 섹션(300)으로부터 개방 베이스 섹션(306)을 향해 연장되며, 외부 플랜지(108)의 중간 부분(108a)과 일체를 이룬다. 제2 측벽(304)은 골-형상 제3 비드(104)의 두 개의 대향 측벽 중 하나를 동시에 형성하기 위해 상부 섹션(300)으로부터 제1 측벽(302)보다 멀리 연장된다. 따라서, 제2 측벽(304)은 골-형상 제3 비드(104)의 하부 섹션(308)과 일체를 이룬다.
두 개의 비드(102) 각각의 개방 베이스 섹션(306)은 도 3의 단면도에서 점선(312)으로 도시되는 상기 공통 평면 내에 대략 위치한다. 두 개의 비드(102)의 각각은 개방 베이스 섹션(306)으로부터 상부 섹션(300)까지 측정되는 대략 H1의 높이를 갖는다. 제3 비드(104)는 두 개의 비드(102) 중 어느 하나의 개방 베이스 섹션(306)으로부터 하부 섹션(308)까지 측정되는 높이 H2를 갖는다. 두 개의 비드(102)와 제3 비드(104)가 판금 스트립(100)의 대향 측들로부터 돌출하기 때문에, 상부 섹션(300)과 하부 섹션(308) 사이에서 수직으로 측정되는 피크-홈(peak-to-trough) 거리는 H1+ H2이다.
이제 도 4를 참조하면, 종래의 차량용 구조적 도어 빔의 중간 부분의 확대 단면도가 도시되어 있다. 도 4는 대체로 평탄한 중간 구역(402)에 의해 분리되는 두 개의 측방향으로 이격된 비드(400)를 형성하는 중앙 웨브를 포함하는 보편적인 "2 모자(two hat)" 구조를 도시한다. 외부 플랜지(404)는 두 개의 측방향으로 이격된 비드(400)와 일체로 형성되며, 빔의 측방 에지를 따라서 연장된다. 단면도에서, 중간 구역(402)과 외부 플랜지(404)는 대략 공통 평면 내에 놓여진다. 두 개의 측방향으로 이격된 비드 각각의 높이는 대략 H3이다.
이제 도 3 및 도 4를 참조하면, 통상적으로, 냉간 성형 공정에서 성형되는 비드의 높이는 고강도 스틸에 있어서 대략 32㎜의 최대값으로 제한된다. 이 최대값을 초과하면 고강도 스틸 재료에서 크랙이 발전되는 것으로 알려져 있다. 완제품에서의 크랙 형성은 제품의 "재료 품질"을 저하시킨다. 따라서, 종래의 구조적 도어 빔은, 크랙 형성으로 인해 "재료 품질"이 저하되기 전에 대략 H3= 32㎜의 최대 높이로 제한된다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 구조적 도어 빔은 크랙 형성을 회피함으로써 "재료 품질"을 유지하면서 대략 H1+ H2= 64㎜의 최대 높이를 달성한다. 이 증가된 높이는 제1 냉간 성형 작업에서 제3 비드(104)를 성형하고 제2 냉간 성형 작업에서 두 개의 상호 평행한 비드(102)를 성형한 결과이다. 경우에 따라, H1 및/또는 H2는 32㎜의 최대값을 하회한다. 물론, 상기 수치 예는 본 발명의 보다 양호한 이해를 촉진하기 위해 단지 예시적으로 제공된 것이다. 상이한 재료 조성 및/또는 두께는 상이한 최대 비드-높이 한계를 가질 수 있다.
도 1의 구조적 도어 빔은 종래의 "2 모자" 빔에 비해 3점 굴곡 테스트에 있어서 개선된 성능을 나타낸다. 개선된 성능은 비드의 증가된 개수뿐 아니라 증가된 피크-홈 거리에 의한 것으로 믿어진다. 표 1은 도 1의 빔뿐 아니라 "2 모자" 빔에 기초한 3점 테스트에서 얻어진 것이다.
Figure pct00001
표 1은 종래의 2 비드 버전에 비해 3 비드 구조적 도어 빔에서 최대 힘이 대략 45% 증가했음을 보여준다. 또한, 빔의 200㎜ 변형에 대해 측정되는 최대 에너지는 종래의 2 비드 버전에 비해 3 비드 구조적 도어 빔에서 대략 25% 크다. 테스트된 빔의 각각에 대해 동일한 고강도 스틸 재료를 사용하였으며, 3 비드 구조적 도어 빔은 종래의 2 비드 버전보다 대략 6% 더 무겁다. 표 1에 제시된 데이터는 부품의 중량을 최소로 증가시키는 것만으로 상당한 성능 개선이 달성됨을 나타낸다. 역으로, 1.3㎜의 두께와 대략 2542g의 중량을 갖는 3 비드 구조적 도어 빔은 2772g의 중량을 갖는 2 비드 구조적 도어 빔과 동일한 성능(15.00 kN)을 제공한다. 따라서, 거의 동일한 성능이 제공되지만, 부품 중량은 대략 8% 감소된다.
일반적으로, 제3 비드의 높이를 증가시키면 빔을 비탄성 변형시키는데 필요한 최대 힘과 빔이 흡수하는 최대 에너지 양자의 측면에서 종래의 "2 모자" 빔에 대해 구조적 도어 빔의 성능 개선이 초래되는 것으로 관측되었다. 따라서, 허용 가능한 수치 범위 내에서 제3 비드의 높이에 따라 소정의 성능 증가가 달성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 구조적 도어 빔의 사시도가 도시되어 있다. 구조적 도어 빔은 고강도 스틸 재료의 세장형 판금 스트립(500)을 포함한다. 특정한 비제한적 예로서, 고강도 스틸 재료는 600 MPa 이상의 인장 강도를 갖는다. 예를 들어 냉간 성형과 같은 성형 방법에 의해 두 개의 비드(502)가 판금 스트립(500)에 임프레싱된다. 도 5에서, 두 개의 비드(502)는 상호 평행하고, 구조적 도어 빔의 동일한 제1 측으로부터 돌출한다. 경우에 따라, 두 개의 비드(502)는 판금 스트립(500)의 길이의 적어도 일부를 따라서 상호 평행하지 않다. 두 개의 비드(502) 사이에는 제3 비드(504)가 배치되는 바, 제3 비드 역시 예를 들어 냉간 성형과 같은 성형 방법에 의해 임프레싱된다. 제3 비드(504)는 두 개의 비드(502) 각각에 대해 평행하게 연장되지만, 구조적 도어 빔의 제2 대향 측으로부터 돌출한다. 또한, 외부 플랜지(506)는 판금 스트립(500)의 측방 에지를 따라서 그 양 단부 사이에서 종방향으로 연장된다.
두 개의 비드(502)는 판금 스트립(500)의 길이의 대부분에 걸쳐서 연장되며, 구조적 도어 빔의 중심 부분 내의 A-A선 근처에서 판금 스트립의 제1 측에 대해 최대 높이를 갖는다. 두 개의 비드(502)의 높이는 판금 스트립(500)의 양 단부에서 일체 형성된 장착 플랜지(508)를 향해 감소된다. 일체 형성된 장착 플랜지(508)는 구조적 도어 빔을 차량 도어에 고정하기 위한 것이다. 마찬가지로, 제3 비드(504)는 판금 스트립(500)의 길이의 대부분에 걸쳐서 연장되며, 구조적 도어 빔의 중심 부분 내의 A-A선 근처에서 판금 스트립의 제2 측에 대해 최대 높이를 갖는다. 제3 비드(504)의 높이도 판금 스트립(500)의 양 단부에서 일체 형성된 장착 플랜지(508)를 향해 감소된다.
이제 도 6을 참조하면, 도 5의 A-A선을 따라서 취한 확대 절취도가 도시되어 있다. 에지 플랜지(506)는 도 6에 보다 명료하게 도시되어 있으며, 외측으로 연장되는 중간 부분(506a) 및 상향-절곡된 에지 부분(506b)을 구비한다. 중간 부분(506a) 양자는 공통 평면 내에 대략 놓여지며, 상향-절곡된 에지 부분(506b)은 상기 공통 평면으로부터 상승된다. 경우에 따라, 외부 플랜지(506)의 상향-절곡된 에지 부분(506b)은 생략된다.
이제 도 7을 참조하면, 도 5의 A-A선을 따라서 취한 확대 단면도가 도시되어 있다. 판금 스트립(500)의 두 개의 비드(502) 각각은 상부 섹션(700), 제1 측벽(702) 및 제2 측벽(704)을 포함한다. 제1 측벽(702)과 제2 측벽(704)은 상부 섹션(700)과 일체를 이룬다. 제1 측벽(702)은 상부 섹션(700)으로부터 개방 베이스 섹션(706)을 향해 연장되며, 외부 플랜지(506)의 중간 부분(506a)과 일체를 이룬다. 제2 측벽(704)은 골-형상 제3 비드(504)의 두 개의 대향 측벽 중 하나를 동시에 형성하기 위해 상부 섹션(700)으로부터 제1 측벽(702)보다 멀리 연장된다. 따라서, 제2 측벽(704)은 골-형상 제3 비드(504)의 하부 섹션(708)과 일체를 이룬다. 그러나, 도 1 내지 도 3에 도시된 판금 스트립(100)과 달리, 도 5 내지 도 7에 도시된 판금 스트립(500)은 두 개의 비드(502) 각각과 제3 비드(504) 사이의 이행 구역에 숄더 특징부를 구비하지 않는다.
두 개의 비드(502) 각각의 개방 베이스 섹션(706)은 도 7의 단면도에서 점선(310)으로 도시되는 상기 공통 평면 내에 대략 위치한다. 두 개의 비드(502)의 각각은 개방 베이스 섹션(706)으로부터 상부 섹션(700)까지 측정되는 대략 H1의 높이를 갖는다. 제3 비드(504)는 두 개의 비드(502) 중 어느 하나의 개방 베이스 섹션(706)으로부터 하부 섹션(708)까지 측정되는 높이 H2를 갖는다. 두 개의 비드(502)와 제3 비드(504)가 판금 스트립(500)의 대향 측들로부터 돌출하기 때문에, 상부 섹션(700)과 하부 섹션(708) 사이에서 수직으로 측정되는 피크-홈 거리는 H1+ H2이다.
이제 도 7 및 도 4를 참조하면, 통상적으로, 냉간 성형 공정에서 성형되는 비드의 높이는 고강도 스틸에 있어서 대략 32㎜의 최대값으로 제한된다. 이 최대값을 초과하면 고강도 스틸 재료에서 크랙이 발전되는 것으로 알려져 있다. 완제품에서의 크랙 형성은 제품의 "재료 품질"을 저하시킨다. 따라서, 종래의 구조적 도어 빔은, 크랙 형성으로 인해 "재료 품질"이 저하되기 전에 대략 H3= 32㎜의 최대 높이로 제한된다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7의 구조적 도어 빔은 크랙 형성을 회피함으로써 "재료 품질"을 유지하면서 대략 H1+ H2= 64㎜의 최대 높이를 달성한다. 이 증가된 높이는 제1 냉간 성형 작업에서 제3 비드(504)를 성형하고 제2 냉간 성형 작업에서 두 개의 상호 평행한 비드(502)를 성형한 결과이다. 경우에 따라, H1 및/또는 H2는 32㎜의 최대값을 하회한다. 물론, 상기 수치 예는 본 발명의 보다 양호한 이해를 촉진하기 위해 단지 예시적으로 제공된 것이다. 상이한 재료 조성 및/또는 두께는 상이한 최대 비드-높이 한계를 가질 수 있다.
이제 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 단순화된 흐름도가 도시되어 있다. 800에서는 예를 들어 600 MPa 이상의 인장 강도를 갖는 고강도 스틸의 시트와 같은 편평 블랭크가 제1 성형 스테이션에 배치된다. 예를 들어 냉간 성형 작업과 같은 제1 성형 작업(802)에서는, 중앙 비드가 일 방향으로 소정 깊이로 연신되는 반면, 중앙 비드에 인접하는 편평 블랭크 부분은 실질적으로 미성형 상태로 남아있다. 부분 성형된 블랭크는 완제품 상에 외장의 윤곽을 확정하기 위해 절단 작업에서 트리밍된다. 804에서, 부분 성형된 블랭크는 제2 성형 스테이션으로 이송된다. 예를 들어 냉간 성형 작업과 같은 제2 성형 작업(806)에서, 중앙 비드는 이미 성형된 비드가 그 형상을 잃지 않도록 성형펀치 상에 유지된다. 제2 성형 작업(806)에서는 두 개의 추가 비드가 성형되는 바, 중앙 비드의 각 측에서 실질적으로 미성형된 구역에 하나의 비드가 성형되며, 상기 두 개의 추가 비드는 중앙 비드와 반대되는 방향으로 성형된다. 도 8의 방법에 따라 성형되는 구조적 도어 빔은 제품의 각각의 트리밍된 측방 에지를 따라서 종방향으로 연장되는 외부 플랜지를 구비한다. 경우에 따라, 외부 플랜지는 제품의 측방 에지를 따라서 실질적으로 반원형의 골-형상 플랜지를 형성하기 위해 상향-절곡된다. 이 경우에, 골-형상 플랜지의 반경은 고강도 스틸 재료가 예각으로 구부러질 때 초래될 수 있는 크랙 형성을 방지하기 위해 충분히 크게 만들어진다.
도 1 내지 도 3 및 도 5 내지 도 7을 참조하여 기술된 구성은 본 발명의 실시예에 따른 구조적 도어 빔을 성형하기 위해 사용될 수 있는 적합한 프로파일을 예시하기 위한 특정한 비제한적 예로서 제공된다. 일반적으로, 도 3 및 도 7을 참조하면, H2의 값은 대략 0.2H1을 초과한다. 예를 들어, H2는 대략 0.2H1 내지 대략 H1의 범위 내에 있다. 현재, H2가 대략 0.5H1 내지 대략 0.9H1의 범위 내에 있을 때 상당한 성능 개선이 얻어지는 것으로 믿어진다. 비드(102, 502)의 상부 섹션 또는 비드(104, 504)의 하부 섹션은 이전 도면에서 약간 편평하게 도시되어 있다. 경우에 따라, 비드 상부 및 하부는 보다 반원형 프로파일로 형성된다. 특히, 예각이 방지되고, 판금 스트립(100 또는 500)에 크랙이 형성되는 것을 방지하기 위해 충분히 큰 곡률 반경이 선택된다. 추가로 경우에 따라, 두 개의 비드(102 또는 502)의 높이가 상이하다. 이 경우에, 최고 높이를 갖는 비드가 H1의 값을 정한다. 경우에 따라, 두 개의 비드(102) 또는 두 개의 비드(502)는 사용되는 성형 공정의 오차 내에서 대략 상호 평행하다. 대안적으로, 두 개의 비드(102) 또는 두 개의 비드(502)는 그 길이의 적어도 일부에 걸쳐서 상호 평행한 것으로부터 벗어나 있다. 추가로 경우에 따라, 외부 플랜지(108 또는 506)의 중간 부분은 공통 평면 내에 놓이지 않는다. 이 경우, 비드(102) 또는 비드(502)의 개방 베이스 섹션도 공통 평면에 놓이지 않는다. 비드(102 또는 502)의 상부에 대해 수직하게 측정되는 "상향 시프트된" 최대 피크-홈 거리는 단일의 냉간 성형 작업을 사용하여 달성될 수 있는 최대 높이의 대략 2배를 넘지 않게 제한된다. 추가로, 구조적 도어 빔은 경우에 따라 종방향으로 구부러지거나, 또는 상이한 차량의 도어에 장착될 수 있도록 상기 단면 프로파일에 거의 영향을 주지 않으면서 기하구조가 개조된다.
본 발명의 다양한 실시예가 하나보다 많은 성형 작업에서 판금 블랭크에 다양한 특징부가 임프레싱되는 냉간 성형 방법와 관련하여 기술되었다. 물론, 도 1 내지 도 3을 참조하여 또는 도 5 내지 도 7을 참조하여 기술되는 구조적 도어 빔은 냉간 성형 이외의 공정을 사용하여 제작될 수도 있으며, 이는 당업자에게 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 다른 실시예가 고려될 수 있다.

Claims (42)

  1. 차량용 구조적 도어 빔이며,
    구조적 도어 빔을 차량 도어에 고정하기 위해 일체로 형성되는 단부 장착 플랜지를 갖는 판금 스트립을 포함하고, 상기 판금 스트립은 두 개의 피크와 상기 두 개의 피크 사이에 배치되는 골을 구비하는 단면 프로파일을 가지며, 상기 두 개의 피크 각각은 상부 섹션 및 상기 상부 섹션과 일체를 이루는 두 개의 대향 측벽을 갖고, 각각의 피크의 제1 측벽은 피크의 상부 섹션으로부터 피크의 개방 베이스 섹션을 향해서 연장되며, 피크의 개방 베이스 섹션에 인접한 판금 스트립의 에지를 따라서 형성되는 외부 플랜지와 일체를 이루고, 제2 측벽은 골의 두 개의 대향 측벽 중 하나를 동시에 형성하기 위해 피크의 상부 섹션으로부터 제1 측벽보다 멀리 연장되며, 상기 두 개의 피크 중 하나는 피크의 개방 베이스 섹션으로부터 상부 섹션까지 제1 방향을 따라서 수직으로 측정되는 높이 H를 갖고, 상기 골은 상기 두 개의 피크 중 하나의 개방 베이스 섹션으로부터 상기 골의 하부 섹션까지 상기 제1 방향과 대향하는 제2 방향을 따라서 수직으로 측정되는 대략 0.2H를 초과하는 깊이를 가지며, 상기 골의 하부 섹션은 상기 골의 두 개의 대향 측벽과 일체를 이루는 차량용 구조적 도어 빔.
  2. 제1항에 있어서, 상기 골은 대략 0.2H 내지 대략 H의 깊이를 갖는 차량용 구조적 도어 빔.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 골은 대략 0.5H를 초과하는 깊이를 갖는 차량용 구조적 도어 빔.
  4. 제3항에 있어서, 상기 골은 대략 0.9H 미만의 깊이를 갖는 차량용 구조적 도어 빔.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 두 개의 피크 중 다른 하나는 피크의 개방 베이스 섹션으로부터 상부 섹션까지 제1 방향을 따라서 수직으로 측정되는 동일한 높이 H를 갖는 차량용 구조적 도어 빔.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 두 개의 피크 중 다른 하나는 피크의 개방 베이스 섹션으로부터 상부 섹션까지 제1 방향을 따라서 수직으로 측정되는, H보다 작은, 상이한 높이를 갖는 차량용 구조적 도어 빔.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 두 개의 피크 각각의 개방 베이스 섹션은 공통 평면 내에 놓이는 차량용 구조적 도어 빔.
  8. 제7항에 있어서, 각각의 외부 플랜지는 공통 평면 내에 놓이는 외측으로 연장되는 중간 부분, 및 공통 평면을 벗어나는 상향-절곡된 에지 부분을 포함하는 차량용 구조적 도어 빔.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판금 스트립은 고강도 스틸을 포함하는 차량용 구조적 도어 빔.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판금 스트립은 600 MPa 이상의 인장 강도를 갖는 차량용 구조적 도어 빔.
  11. 차량용 구조적 도어 빔이며,
    구조적 도어 빔을 차량 도어에 고정하기 위해 일체로 형성되는 단부 장착 플랜지를 갖는 판금 스트립을 포함하고, 상기 판금 스트립은 두 개의 피크와 상기 두 개의 피크 사이에 배치되는 골을 포함하는 단면 프로파일을 가지며, 상기 두 개의 피크 각각은 대향 측벽, 상기 대향 측벽과 일체를 이루는 상부 섹션, 및 개방 베이스를 갖고, 상기 골은 두 개의 피크 각각의 외부 개방 베이스 아래로 두 개의 피크 중 어느 하나의 높이의 대략 20% 이상 연장되며, 상기 높이는 두 개의 피크 중 어느 하나의 개방 베이스로부터 상부 섹션까지 측정되는 차량용 구조적 도어 빔.
  12. 제11항에 있어서, 상기 골은 두 개의 피크 각각의 개방 베이스 아래로 두 개의 피크 중 어느 하나의 높이의 대략 20% 내지 대략 100% 연장되는 차량용 구조적 도어 빔.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 골은 두 개의 피크 각각의 개방 베이스 아래로 두 개의 피크 중 어느 하나의 높이의 대략 50% 이상 연장되는 차량용 구조적 도어 빔.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 골은 두 개의 피크 각각의 개방 베이스 아래로 두 개의 피크 중 어느 하나의 높이의 대략 90% 미만 연장되는 차량용 구조적 도어 빔.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 두 개의 피크는 동일한 골의 대향 측들에 배치되는 차량용 구조적 도어 빔.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판금 스트립은 고강도 스틸을 포함하는 차량용 구조적 도어 빔.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판금 스트립은 600 MPa 이상의 인장 강도를 갖는 차량용 구조적 도어 빔.
  18. 차량용 구조적 도어 빔이며,
    구조적 도어 빔을 차량 도어에 고정하기 위해 일체로 형성되는 단부 장착 플랜지를 갖는 판금 스트립을 포함하고, 상기 판금 스트립은 빔 길이의 적어도 일부를 따라서 종방향으로 연장되는 제1, 제2 및 제3 비드를 포함하는 비드 구조를 갖는 단면 프로파일을 가지며, 상기 제1 비드와 제2 비드는 중간 구역에 의해 측방향으로 상호 분리되고, 상기 제1 및 제2 비드로부터 측방향 외측으로 외부 플랜지가 각각 연장되며, 상기 제1 비드는 측방향과 종방향 양자에 수직한 제1 방향으로 최대 높이 H로 연장되고, 상기 제3 비드는 중간 구역 내에 위치하며 제1 방향과 대향하는 제2 방향으로 대략 0.2H 이상인 최대 높이로 연장되는 차량용 구조적 도어 빔.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제3 비드는 제2 방향으로 대략 0.2H 내지 대략 H의 최대 높이로 연장되는 차량용 구조적 도어 빔.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 제3 비드는 제2 방향으로 대략 0.5H 이상의 최대 높이로 연장되는 차량용 구조적 도어 빔.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제3 비드는 제2 방향으로 대략 0.9H 미만의 최대 높이로 연장되는 차량용 구조적 도어 빔.
  22. 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 비드, 상기 제2 비드 및 상기 제3 비드는 상호 평행한 차량용 구조적 도어 빔.
  23. 제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 판금 스트립의 대향 측방 에지를 따라서 배치되는 외부 플랜지를 공통 평면이 통과하고, 제1 피크와 제3 피크 각각의 높이는 상기 공통 평면에 대해 측정되는 차량용 구조적 도어 빔.
  24. 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 비드의 높이는 상기 제1 비드의 높이 H와 대략 동일한 차량용 구조적 도어 빔.
  25. 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 비드의 높이는 상기 제1 비드의 높이 H와 상이하고 그보다 작은 차량용 구조적 도어 빔.
  26. 제18항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 외부 플랜지는 제1 비드와 제2 비드 중 하나와 일체를 이루는 외측으로 연장되는 중간 부분, 및 제1 방향을 향해서 상향 절곡되는 에지 부분을 포함하는 차량용 구조적 도어 빔.
  27. 제18항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판금 스트립은 고강도 스틸을 포함하는 차량용 구조적 도어 빔.
  28. 제18항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판금 스트립은 600 MPa 이상의 인장 강도를 갖는 차량용 구조적 도어 빔.
  29. 차량용 구조적 도어 빔이며,
    주어진 두께 및 공지된 재료 조성의 중앙 웨브에 의해 형성되고, 구조적 도어 빔을 차량 도어에 고정하기 위해 일체로 형성되는 단부 장착 플랜지를 갖는 세장형 다중 채널 구조를 포함하며, 상기 세장형 다중 채널 구조는 측방향으로 상호 분리되는 두 개의 외부 채널 및 상기 두 개의 외부 채널 사이에 배치되는 제3 채널을 포함하고, 상기 두 개의 외부 채널 중 제1 외부 채널은 공지된 높이의 피크로 연신되며 상기 제3 채널은 두 개의 외부 채널 사이에 홈을 형성하고, 재료 품질과 홈에서 피크까지의 거리는 웨브의 상기 주어진 두께 및 재료 조성에 대해 단일 냉간 성형 작업에서 달성될 수 있는 최대 품질 및 거리를 초과하는 차량용 구조적 도어 빔.
  30. 제29항에 있어서, 상기 두개의 외부 채널 중 다른 하나는 두 개의 외부 채널 중 제1 외부 채널의 피크의 높이와 동일한 공지된 높이의 피크로 연신되는 차량용 구조적 도어 빔.
  31. 제29항에 있어서, 상기 두 개의 외부 채널 중 다른 하나는 두 개의 외부 채널 중 제1 외부 채널의 피크의 높이보다 낮은 공지된 높이의 피크로 연신되는 차량용 구조적 도어 빔.
  32. 제29항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙 웨브는 고강도 스틸을 포함하는 차량용 구조적 도어 빔.
  33. 제32항에 있어서, 상기 고강도 스틸은 600 MPa 이상의 인장 강도를 갖는 차량용 구조적 도어 빔.
  34. 제24항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 두 개의 외부 채널 및 제3 채널은 상호 평행한 차량용 구조적 도어 빔.
  35. 구조적 도어 빔을 성형하기 위한 방법이며,
    제1 및 제2의 대향 측을 갖는 판금 블랭크를 제1 성형 스테이션에 배치하는 단계;
    제1 성형 작업에서 중앙 비드를 판금 블랭크의 제1 측 위의 소정 높이로 연신하는 단계로서, 상기 중앙 비드에 인접하는 판금 블랭크 부분은 제1 성형 작업 중에 실질적으로 미성형 상태로 남아있는 연신 단계;
    판금 블랭크를 제2 성형 스테이션으로 이송하는 단계;
    제2 성형 작업에서 중앙 비드의 각 측에 하나의 비드를 포함하는 판금 블랭크의 미성형 부분 내에서 두 개의 비드를 연신하는 단계로서, 상기 두 개의 비드는 판금 블랭크의 제2 측 위의 소정 높이로 연신되는 연신 단계를 포함하는 구조적 도어 빔 성형 방법.
  36. 제35항에 있어서, 판금 블랭크의 제1 측 위의 소정 높이와 판금 블랭크의 제2 측 위의 소정 높이의 합계는 단일 성형 작업을 사용하여 달성될 수 있는 최대 높이보다 큰 구조적 도어 빔 성형 방법.
  37. 제35항 또는 제36항에 있어서, 상기 제1 성형 작업과 제2 성형 작업은 냉간 성형 작업인 구조적 도어 빔 성형 방법.
  38. 제35항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 구조적 도어 빔의 외부 에지 부분의 윤곽을 확정하기 위해 상기 제1 성형 작업 이후에 판금 블랭크를 트리밍하는 단계를 포함하는 구조적 도어 빔 성형 방법.
  39. 제38항에 있어서, 판금 블랭크의 측방 에지를 따라서 외부 트리밍된 에지 부분에 인접한 외부 플랜지를 형성하는 단계를 포함하는 구조적 도어 빔 성형 방법.
  40. 제35항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판금 블랭크는 고강도 스틸인 구조적 도어 빔 성형 방법.
  41. 제35항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판금 블랭크는 600 MPa 이상의 인장 강도를 갖는 구조적 도어 빔 성형 방법.
  42. 제35항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 성형 작업은 냉간 성형 작업인 구조적 도어 빔 성형 방법.
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