KR20220035236A - 전기 차량의 전방 구조물 - Google Patents

Abstract

전기 차량용 전방 구조물은, 하부 대시 패널, 시트 교차 부재 및 터널 노즈를 포함하여, 상기 터널 노즈는 후방부에서의 침입에 저항하면서 전방부의 에너지를 흡수하도록 설계되어, 전방 충돌시 부품의 에너지 흡수를 최적화하고, 하부 대시 패널의 하방 밀림 영향으로 배터리 팩이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

Description

전기 차량의 전방 구조물

본 발명은, 이후 전기 차량이라고 하는 전기 동력트레인을 가지는 자동차용 전방 구조물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 전방 구조물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

대기 중 이산화탄소 수치의 증가 및 현지 대기 오염 수치와 관련된 환경 문제와 규제가 전동식 자동차의 증가를 부추기고 있다. 기존의 내연기관 차량에 비해, 전기 차량은 엔진이 작고 연료 탱크가 없으며 배기 시스템도 없다. 한편으로는, 전기 차량은 내연기관에 존재하지 않는 크기의 배터리 팩을 갖는다.

이러한 주목할 만한 차이는 자동차 글로벌 아키텍처의 변화를 가져오고 있다. 전기 차량 설계는 새로운 동력 트레인에 적응해야 하고 더 작은 엔진에 의해 그리고 배기 시스템과 연료 탱크 없이 제공되는 여분의 공간에 대한 기회를 잡아야 한다. 다른 한편으로는, 전기 차량은 배터리 팩의 추가 중량, 사고 시 배터리 팩을 보호할 필요성 등 새로운 요구사항을 고려해야 한다.

내연기관에서, 승객실의 바닥 구조는 바닥 패널 아래에 위치한 배기 시스템을 수용하는 터널을 포함한다. 터널은 전방 시트들 사이에서 그리고 후방 바닥 패널 중앙을 통해 이어진다. 터널은, 일반적으로 노즈로 지칭되는 전방 부분에 의해 하부 대시 패널 구조물에 연결되고, 이는 엔진 격실 내의 배기 매니폴드의 형상을 수용하기 위해 상방으로 만곡된다.

전기 차량의 경우에, 배기 시스템이 없다는 것은 이러한 터널이 필요하지 않다는 것을 의미한다. 그러나, 바닥 패널 아래에 위치된 배터리 팩과 관련된 장비들을 위한 공간을 만들기 위해 수용하도록 터널의 일부, 즉 전방 부분, 또는 노즈를 유지하는 것이 흥미로울 수 있다. 예를 들어, 터널 노즈내에 전자 전력 관리 시스템을 수용하는 것이 흥미로울 수 있다. 또한, 터널 노즈는 전자 동력 관리 시스템 및 배터리 팩 자체에 대한 액세스 포인트를 제공할 수 있으며, 이는 배터리 팩과 관련된 안전 요건들 중 하나이다.

차량의 전방 구조물은 차량 구조물 내의 에너지를 흡수함으로써 그리고 차량 탑승자가 점유하는 임계 영역 내에서 침입이 발생하지 않도록 보장함으로써 전방 충돌을 견딜 수 있어야 한다. 전기 차량의 경우에, 충돌시에 배터리 팩의 거동에 대한 추가 요건이 있다. 실제로, 배터리 팩이 파손되면, 배터리 셀로부터 위험한 화학물질이 방출되어 건강 및 화재 위험을 초래할 수 있다.

이러한 정면 충돌 시험 중 하나는 차량이 56 km/h 의 속도로 차량의 전폭에 걸쳐 있는 강성 배리어에 대해 충돌하는 연방 자동차 안전 표준 208 (FMVSS 208) 이다.

전술한 독립형 터널 노즈의 존재는 정면 충돌 동안 배터리 팩의 무결성에 대한 문제를 제공한다. 실제로, 터널 노즈가 부착되어 있는 하부 대시 패널은 정면 충돌 시 노즈를 아래로 미는 경향이 있다. 이는 주로 하부 대시 패널이 수직 방향에 비해 기울어져 있고, 하부 대시 패널의 상단이 하부 대시 패널의 하단보다 차량의 전방에 근접하기 때문이다. 충돌의 영향으로, 전방 충돌 관리 시스템은 하부 대시 패널의 상부 부분을 전방으로 밀어내는 경향이 있을 것이며, 이에 의해 수직 방향을 취하도록 이를 재조정한다. 이는 또한 배터리 팩을 향해 노즈의 후방을 아래로 미는 효과가 있으며, 이는 배터리 팩의 최악의 파괴와 승객과 구조팀의 안전에 심각한 문제로 이어질 수 있다.

본 발명의 목적 중 하나는, 터널 노즈의 에너지 흡수 능력을 최적화하면서, 터널 노즈가 배터리 팩을 향해 아래로 밀리지 않음을 보장하는 설계를 제안함으로써 이러한 한계를 극복하는 것이다.

이를 위해, 본 발명은 하부 대시 패널, 양 단부에서 차량의 측방향 강화 구조물에 부착되며 실질적으로 횡방향으로 연장되는 시트 교차 부재 및 터널 노즈를 포함하는 전기 차량용 전방 구조물에 관한 것이고, 상기 터널 노즈는

- 하부 대시 패널에 적어도 부착된 전방부,

- 시트 교차 부재에 적어도 부착된 후방부를 포함하고,

후방부의 평균 두께와 극한 인장 강도의 곱은 전방부의 평균 두께와 극한 인장 강도의 곱보다 크거나 같고, 전방부는 적어도 0.6 의 파단 변형 및 적어도 75° 의 임계 굽힘 각도를 갖는 재료로 제조된다.

항복 강도, 극한 인장 강도, 균일 연신율 및 총 연신율은 2009 년 10 월에 공개된 ISO 표준 ISO 6892-1 에 따라 측정된다.

전술한 본 발명을 적용함으로써, 정면 충돌시 터널 노즈의 변형을 제어할 수 있어 배터리 팩의 손상을 방지할 수 있다. 전술한 본 발명은, 또한 에너지 흡수 역할을 전방부에 부여함으로써, 흡수되는 에너지의 양을 최적화시키도록 한다.

본 발명에 따른 전방 구조물의 다른 선택적 특징들에 따르면, 다음이 단독으로 또는 임의의 가능한 기술적 조합에 따라 고려된다:

- 터널 노즈가 제조되는 재료는 부품상에 적어도 700 MPa 의 극한 인장 강도를 가진다.

- 전방부에는 단면을 국부적으로 변경하는 하나 이상의 기하학적 변경부가 장착된다.

- 터널 노즈의 적어도 일부는 핫 스탬핑 후 인장 강도가 적어도 1000 MPa 인 재료를 핫 스탬핑하여 형성된다.

- 전술한 프레스 경화 강의 조성은, 중량% 로, 0.20% ≤ C ≤ 0.25%, 1.1% ≤ Mn ≤ 1.4%, 0.15% ≤ Si ≤ 0.35%, ≤ Cr ≤ 0.30%, 0.020% ≤ Ti ≤ 0.060%, 0.020% ≤ Al ≤ 0.060%, S ≤ 0.005%, P ≤ 0.025%, 0.002% ≤ B ≤ 0.004%, 잔부인 철 및 정교화로 인한 불가피한 불순물들을 포함한다.

- 터널 노즈의 적어도 일부는 인장 강도가 적어도 950 MPa 인 재료를 냉간 스탬핑하여 형성된다.

- 터널 노즈의 적어도 일부는, 중량% 로, 0.13% < C < 0.25%, 2.0% < Mn < 3.0%, 1.2% < Si < 2.5%, 0.02% < Al < 1.0%, 여기서 1.22% < Si+Al < 2.5%, Nb < 0.05%, Cr < 0.5%, Mo < 0.5%, Ti < 0.05%, 잔부인 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 화학 조성을 가지고, 8% 내지 15% 의 잔류 오스테나이트를 포함하며 잔부가 페라이트, 마르텐사이트 및 베이나이트인 미세조직을 가지고, 마르텐사이트 및 베이나이트 분획물의 합이 70% 내지 92% 인, 재료를 냉간 스탬핑함으로써 형성된다.

- 터널 노즈의 적어도 일부는, 중량% 로, 0.15% < C < 0.25%, 1.4 % < Mn < 2.6%, 0.6% < Si < 1.5%, 0.02% < Al < 1.0%, 여기서 1.0% < Si+Al < 2.4%, Nb < 0.05%, Cr < 0.5%, Mo < 0.5%, 잔부인 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 화학 조성을 가지고, 10% 내지 20% 의 잔류 오스테나이트를 포함하고 잔부가 페라이트, 마르텐사이트 및 베이나이트인 미세조직을 가지는, 재료를 냉간 스탬핑함으로써 형성된다.

- 터널 노즈는 맞춤 용접된 블랭크를 스탬핑함으로써 형성된다.

- 터널 노즈는 맞춤 압연된 블랭크를 스탬핑함으로써 형성된다.

본 발명은 또한 이전에 설명된 후방 구조물 (1) 을 제조하는 방법에 관한 것이고:

- 블랭크를 제공하는 단계

- 상기 블랭크를 터널 노즈의 형상으로 스탬핑하는 단계

- 상기 터널 노즈를 하부 대시 패널에 부착하는 단계

- 상기 터널 노즈를 시트 교차 부재에 부착하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 양태들 및 장점들은 첨부된 도면들을 참조하여 실시예들로서 주어진 이하의 설명을 읽으면서 명백해질 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 차량의 전체 사시도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 전방 구조물의 전체 사시도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 터널 노즈의 개별 사시도이다.
도 4a 및 도 4b 는 전술한 FMVSS 208 표준화된 충돌을 사용하여, 본 발명에 따른 차량의 후방 충돌 시험 시뮬레이션을 도시한다. 도 4a 는 충돌이 발생하기 전의 상황을 도시하고, 도 4b 는 충돌 후 100 ms 를 도시한다. 각각의 도면은 승객실의 전방에서 취한 상부도 및 사시도로 이루어진다.

이하의 설명에서, "상부", "하부", "전방", "후방", "횡방향" 및 "종방향" 이라는 용어는 장착된 차량의 일반적인 방향에 따라 규정된다. 보다 구체적으로, "상부" 및 "하부" 라는 용어는 차량의 고도 방향에 따라 규정되고, "전방", "후방" 및 "종방향" 이라는 용어는 차량의 전방/후방 방향에 따라 규정되며, "횡방향" 이라는 용어는 차량의 폭에 따라 규정된다. "실질적으로 평행" 또는 "실질적으로 수직" 은 평행 방향 또는 수직 방향으로부터 15°이하로 벗어날 수 있는 방향을 의미한다.

보다 구체적으로, "파단 변형" 및 "임계 굽힘 각도" 라는 용어는 Metallurgical Research Technology Volume 114, Number 6, 2017 에서의 "충격 시뮬레이션 중의 파단 평가 방법: 파단 변형 기준 및 이의 캘리브레이션" 에서 Pascal Dietsch 등이 정의한 파단 변형 기준 및 임계 굽힘 각도 기준을 의미한다. 임계 굽힘 각도는 표준화된 VDA-238-100 표준에 따라 변형된 샘플의 추가 작업에서 첫 번째 균열이 검출되는 각도를 정의한다. 파단 변형은 임계 굽힘 각도에 도달했을 때에 변형 지점에서의 재료 내에서의 관련 등가 변형이다.

항복 강도, 극한 인장 강도, 균일 연신율 및 총 연신율은 2009 년 10 월에 공개된 ISO 표준 ISO 6892-1 에 따라 측정된다.

부품 또는 부품의 일부의 평균 두께는 상기 부품을 제조하는데 사용되는 시트의 대응 영역의 두께이다.

용어 "제어된 좌굴" 은 부품의 연속적인 국부 좌굴 변형으로 인한 일련의 연속적인 파동을 형성함으로써 부품이 압축 하중의 기계적 에너지를 점진적으로 흡수하는, 압축 하중을 받는 부품의 변형 모드를 의미한다. 결과적으로, 압축 하중의 방향으로 측정된 부품의 길이는 상기 방향에서의 부품의 초기 길이보다 변형후에 더 작다. 즉, 부품이 제어된 좌굴에 의해 압축 하중에 반응하면, 병의 상부와 바닥 사이에 압축 하중이 가해지는 플라스틱 병과 같은 방식으로 부품이 접힌다.

도 1 및 도 2 를 참조하면, 승객실 (5) 의 바닥 패널 (4) 아래에 위치된 배터리 팩 (2) 을 갖는 전기 차량 (16) 의 전방 구조물 (1) 이 설명된다. 전방 구조물 (1) 은 적어도 다음을 포함한다:

- 승객실 (5) 과 전방 엔진 격실 (7) 을 분리하는 하부 대시 패널 (3),

- 실질적으로 횡방향으로 연장되고 양 단부에서 차량의 측방향 보강 구조물 (13) 에 부착되는 시트 교차 부재 (9),

- 폭방향으로 승객실 (5) 의 실질적으로 중앙에 위치한 터널 노즈 (15).

전방 구조물 (1) 은 차량의 양측에서 측방향 강화 구조물 (17) 에 연결된다. 측방향 강화 구조물 (17) 은, 예를 들어 이하의 요소들: 차량의 본체의 바닥을 따라 종방향으로 이어지는 사이드 실 (8), 하부 부분이 상기 사이드 실 (8) 에 연결되고 상부 부분이 차량의 지붕까지 올라가는 전방 도어의 전방에 위치된 전방 필러 또는 A 필러 (10), 전방 도어와 후방 도어 사이에 위치된 중앙 필러 또는 B 필러 (12), 및 후방 도어 뒤에 위치된 후방 필러 또는 C 필러 (14) 를 포함한다.

하부 대시 패널 (3) 은 하부 전방 단부에서 승객실 (5) 을 폐쇄하는 대형 패널이다. 이는, 일측에서 측방향 강화 구조물 (17) 에 및 바닥 단부에서 바닥 패널 (4) 의 전방 단부에 연결된다. 이는 일반적으로 운전자를 위한 스티어링 컬럼 또는 페달용으로 의도된 여러 개의 개구들 (6) 을 특징으로 한다. 이의 주요 기능은 승객실 (5) 을 엔진 격실 (7) 로부터 분리하는 것이며, 따라서 전방 충돌의 경우에 주요한 구조적 역할을 하지 않는다. 이는 일반적으로 연성 재료로 만들어지고, 차량 설계자가 이 부분을 필요로 하는 복잡한 형상으로 변형시킬 수 있으며, 차량 전체 중량을 불리하게 하지 않도록 평균 두께가 작다. 예를 들어, 하부 대시 패널 (3) 은 0.5 mm 내지 0.9 mm 의 평균 두께를 갖고 350 MPa 미만의 극한 인장 강도를 갖는 딥 드로잉을 위해 설계된 강으로 제조된다.

하부 대시 패널 (3) 은 일반적으로 수직 평면에 비해 경사지며, 하부 대시 패널 (3) 의 바닥 부분은 하부 대시 패널 (3) 의 상부 부분보다 더 후방에 있다. 이는 엔진 격실 (7) 의 일반적인 형상 및 차량의 하부 전방 부분 내의 섀시의 기계적 요소에 대한 필요성으로 인한 것이다.

시트 교차 부재 (9) 는 차량의 전체적인 강성을 강화시키고 그리고 측방향 강화 구조물 (17) 에 대한 지지를 제공하도록 설계된 구조적 부분이다. 도 2 에 도시된 특정 실시형태에서, 시트 교차 부재 (9) 는 2 개의 측벽들 및 하나의 상부벽을 갖는 U-형상 단면을 갖는다. 관형 시트 교차 부재 (9) 또는 그 기능에 적합한 것으로 간주되는 임의의 다른 형상을 설계하는 것도 가능하다.

특정 실시형태에서, 시트 교차 부재 (9) 는 바닥 패널 (4) 에 부착된다. 예를 들어, 시트 교차 부재 (9) 는 도 2 에 도시된 바와 같이 바닥 패널 (4) 의 상부에 용접함으로써 부착된다.

측방향 충돌의 경우에, 시트 교차 부재 (9) 는 침입 방지 부분으로서 작용하여, 운전자 및 승객을 임팩터의 침입으로부터 보호한다. 이와 같이, 일반적으로 매우 고강도 강을 사용하여 제조되고, 이는 차량에 장착할 때 높은 연성을 나타낼 필요가 없는데, 이는, 충격의 영향으로 변형되어 에너지를 흡수할 것으로 기대되지 않고, 오히려 형태와 길이를 가능한 많이 유지할 것으로 기대되기 때문이다. 예를 들어, 시트 교차 부재는, 1800 MPa 보다 높은 극한 인장 강도를 갖고 성형 전의 재료 평균 두께가 1.3 mm 내지 2.0 mm 인 재료로 제조된다.

시트 교차 부재 (9) 는 차량의 양측에서 측방향 강화 구조물 (17) 에 부착된다. 예를 들어, 시트 교차 부재 (9) 는 스폿 용접에 의해 측방향 강화 구조물 (17) 에 부착된다. 예를 들어, 시트 교차 부재 (9) 는 사이드 실 (8) 상에 이를 용접함으로써 측방향 강화 구조물 (17) 에 부착된다.

도 2 및 도 3 을 참조하면, 터널 노즈 (15) 는 2 개의 측벽들 (30) 및 상부벽 (32) 을 갖는다. 터널 노즈 (15) 의 내부에 의해 한정되는 내부 체적은, 예를 들어 배터리 팩 (2) 의 전자 동력 관리 시스템을 수용하는데 사용될 수 있다. 특정 실시형태에서, 터널은, 예를 들어 상부벽 (32) 내의 개구들 (18) 을 특징으로 하며, 이 개구들은 내부 체적 내에 수용된 요소들에 접근하도록 의도된다. 터널 노즈 (15) 는 적어도 전방부 (21) 및 후방부 (23) 를 포함한다. 전방부 (21) 는, 예를 들어 하부 대시 패널 (3) 상에 터널 노즈 (15) 의 플랜지 (25) 를 용접함으로써, 적어도 하부 대시 패널 (3) 에 부착된다. 후방부 (23) 는, 예를 들어 후방부의 플랜지 (27) 를 시트 교차 부재 (9) 상에 용접함으로써, 적어도 시트 교차 부재 (9) 에 부착된다.

터널 노즈 (15) 는, 후방부 (23) 의 평균 두께와 극한 인장 강도의 곱이 전방부 (21) 의 평균 두께와 극한 인장 강도의 곱보다 크거나 같도록 설계된다. 이러한 곱은 로딩시 변형가능성의 반영이다. 전방부 (21) 에서보다 후방부 (23) 에서 더 크거나 같기 때문에, 부품이 하중, 예를 들어 양 단부에 가해진 압축 하중을 받을 때, 전방부 (21) 는 후방부 (23) 이전에 변형되는 경향을 가질 것이다. 터널 노즈 (15) 는 또한 전방부 (21) 가 적어도 0.6 의 파단 변형 및 적어도 75° 의 임계 굽힘 각도를 갖는 재료로 제조되도록 설계된다. 이는, 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 전방부 (21) 가 전방 충돌 동안 파손되지 않고 변형될 수 있게 한다.

특정 실시형태에서, 터널 노즈 (15) 는 전방부 (21) 및/또는 후방부 (23) 의 일부 상에서 바닥 패널 (4) 에 추가로 부착된다. 예를 들어, 터널 노즈 (15) 는 플랜지 (25) 를 바닥 패널 (4) 에 스폿 용접함으로써 부착된다.

예를 들어 이전에 설명된 표준화된 충돌 시험 FMVSS 208 에 의해 시뮬레이션된 전방 충돌의 경우에, 충격력은 먼저 도 4b 에 도시된 바와 같이 엔진 격실 (7) 을 압축하는 효과를 가질 것이다. 이렇게 압축된 엔진 격실 (7) 은 그 후 도 4b 에서 볼 수 있는 바와 같이 변형될 하부 대시 패널 (3) 상에 그 하중을 가한다. 하중은 또한 터널 노즈 (15) 에 전달될 것이다. 전방부 (21) 는 후방부 (23) 이전에 변형되는 경향을 갖기 때문에, 이전에 설명한 바와 같이, 전방부 (21) 는 전달된 충격력에 의해 변형될 것이다. 보다 자세하게는, 전달된 충격력 (F) 은 도 4 에 도시된 바와 같이 시트 교차 부재 (9) 에 의해 가해진 반발력 (R) 에 의해 대항될 것이다. 기계적 힘 (F 및 R) 의 결합 효과로 인한 압축 하중 하에서, 전방부 (21) 는 그 자체가 접힘으로써 변형될 것이며, 이에 의해 충돌로부터 다량의 에너지를 기계적으로 흡수한다. 이는 배터리 팩 (2) 뿐만 아니라 차량 탑승자를 보호하는 역할을 하는 전방 구조물의 전체 에너지 흡수에 기여한다.

또한, 그 자체로 접힘으로써, 전방부 (21) 는 전달된 충격력 (F) 의 영향 하에서 후방부 (23) 가 이동하는 것을 방지하며, 이는 후방부 (23) 가 터널 노즈 (15) 아래에 위치된 배터리 팩 (2) 내로 침입하는 것을 방지한다.

도 3, 도 4a 및 도 4b 에 도시된 특정 실시형태에서, 전방부 (21) 는 기하학적 변경부 (22) 를 구비한다. 상기 기하학적 변경부는 전방부 (21) 의 단면을 국부적으로 변경시키고, 따라서 압축 하중 하에서 변형을 위한 트리거로서 작용한다. 유리하게는, 이는 차량 설계자가 압축 하중 하에서 변형의 시작 위치를 제어할 수 있게 한다.

도 3 에 도시된 특정 실시형태에서, 후방부 (23) 는 후방 단부에 후방 교차 부재 (9) 의 형상을 수용하도록 설계된 단차부 (29) 를 포함한다. 실제로, 바닥 패널 (4) 아래의 체적이 일반적으로 배터리 팩 (2) 에 의해 점유되기 때문에, 바닥 패널 (4) 위에 위치되는 시트 교차 부재 (9) 를 설계하는 것이 유리하다. 이러한 경우에, 시트 교차 부재 (9) 의 형상과 상보적인 형상을 갖는 후방부 (23) 의 후방 단부에 단차부 (29) 를 포함하는 것이 유리하다. 이는 후방부 (23) 와 시트 교차 부재 (9) 사이의 부착 표면을 최대화할 수 있게 하며, 전방 충돌 동안 저항력 (R) 에 의해 전달된 충격력 (F) 에 대항하는 지지 및 저항 효과를 또한 증가시킬 것이다.

특정 실시형태에서, 터널 노즈 (15) 가 제조되는 재료는 적어도 700 MPa 의 극한 인장 강도를 갖는다. 유리하게는, 이는 터널 노즈 (15) 에 대한 구조적 안정성을 보장하고, 또한 터널 노즈 (15) 가 충돌 동안 변형될 때 중요한 양의 에너지를 흡수할 것을 보장한다.

특정 실시형태에서, 터널 노즈 (15) 의 적어도 일부는 핫 스탬핑 후 인장 강도가 적어도 1000 MPa 인 재료를 핫 스탬핑하여 형성된다. 유리하게는, 핫 스탬핑 기술의 사용은 성형 후에 높은 저항 및 스프링백 문제가 없는 복잡한 형상을 생성할 수 있게 한다. 또한, 최종 부분에 1000 MPa 초과의 기계적 저항을 갖는 고강도 재료를 사용하여 충돌 동안 높은 에너지 흡수를 보장한다.

예를 들어, 전술한 프레스 경화 강은, 중량% 로, 0.20% ≤ C ≤ 0.25%, 1.1% ≤ Mn ≤ 1.4%, 0.15% ≤ Si ≤ 0.35%, ≤ Cr ≤ 0.30%, 0.020% ≤ Ti ≤ 0.060%, 0.020% ≤ Al ≤ 0.060%, S ≤ 0.005%, P ≤ 0.025%, 0.002% ≤ B ≤ 0.004%, 잔부인 철 및 정교화로 인한 불가피한 불순물들을 포함한다.

특정 실시형태에서, 터널 노즈 (15) 의 적어도 일부는 인장 강도가 적어도 950 MPa 인 재료를 냉간 스탬핑하여 형성된다. 유리하게는, 최종 부분에 950 MPa 초과의 기계적 저항을 갖는 고강도 재료를 사용하여 충돌 동안 높은 에너지 흡수를 보장한다. 더욱이, 전술한 실시형태와 같이 핫 스탬핑이 아닌 냉간 스탬핑을 사용하여 제조 비용을 절감할 수 있다.

예를 들어, 터널 노즈 (15) 는, 중량% 로, 0.13% < C < 0.25%, 2.0% < Mn < 3.0%, 1.2% < Si < 2.5%, 0.02% < Al < 1.0%, 여기서 1.22% < Si+Al < 2.5%, Nb < 0.05%, Cr < 0.5%, Mo < 0.5%, Ti < 0.05%, 잔부인 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 화학 조성을 가지고, 8% 내지 15% 의 잔류 오스테나이트를 포함하며 잔부가 페라이트, 마르텐사이트 및 베이나이트인 미세조직을 가지고, 마르텐사이트 및 베이나이트 분획물의 합이 70% 내지 92% 인, 재료를 냉간 스탬핑함으로써 형성된다.

다른 실시예에서, 터널 노즈 (15) 는, 중량% 로, 0.15% < C < 0.25%, 1.4 % < Mn < 2.6%, 0.6% < Si < 1.5%, 0.02% < Al < 1.0%, 여기서 1.0% < Si+Al < 2.4%, Nb < 0.05%, Cr < 0.5%, Mo < 0.5%, 잔부인 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 화학 조성을 가지고, 10% 내지 20% 의 잔류 오스테나이트를 포함하며 잔부가 페라이트, 마르텐사이트 및 베이나이트인 미세조직을 가지는, 재료를 냉간 스탬핑함으로써 형성된다.

특정 실시형태에 따르면, 터널 노즈 (15) 는 맞춤 용접된 블랭크를 스탬핑함으로써 제조된다. 맞춤 용접된 블랭크는 냉간 스탬핑을 위한 상이한 평균 두께 및 강도 레벨의 재료로 제조될 수 있다. 대안적으로, 이는 핫 스탬핑을 위한 상이한 평균 두께 및 강도 레벨의 재료로 제조될 수 있다. 유리하게는, 상이한 등급 및 평균 두께를 사용하여 설계자가 부품의 성능 및 중량을 최적화하기 위해 보다 더 유연성을 허용한다. 예를 들어, 전방부 (21) 는 후방부 (23) 보다 낮은 평균 두께 및/또는 낮은 극한 인장 강도를 갖는 재료로 제조된다.

특정 실시형태에 따르면, 터널 노즈 (15) 는 맞춤 압연된 블랭크를 스탬핑함으로써 제조된다. 이는 이전에 설명된 맞춤 용접된 블랭크의 경우와 유사한 장점을 제공한다. 예를 들어, 전방부 (21) 는 후방부 (23) 보다 평균 두께가 얇은 재료로 제조될 것이다.

특정 실시형태에서, 터널 노즈 (15) 는 0.8 mm 내지 2.0 mm 의 평균 두께를 갖는 재료로 제조된다. 예를 들어, 터널 노즈 (15) 는, 전방부 (21) 에 대응하고 그리고 1.1 mm 의 평균 두께 및 핫 스탬핑 후 1000 MPa 초과의 극한 인장 강도를 갖는 재료로 이루어진 제 1 부분 및 후방부 (23) 에 대응하고 그리고 0.9 mm 의 재료 평균 두께 및 핫 스탬핑 후 1500 MPa 초과의 극한 인장 강도를 갖는 제 2 부분을 갖는 맞춤 용접된 블랭크를 핫 스탬핑함으로써 제조된다. 1200 MPa.mm 인 후방부 (23) 의 평균 두께와 극한 인장 강도의 곱이 1100 MPa.mm 인 전방부 (21) 의 평균 두께와 극한 인장 강도의 곱보다 더 높다는 것을 확인할 수 있다.

전술한 후방 구조물을 제조하는 방법은 이제 이하 설명할 것이다. 상기 방법은:

- 블랭크를 제공하는 단계

- 상기 블랭크를 터널 노즈의 형상으로 스탬핑하는 단계

- 상기 터널 노즈를 하부 대시 패널에 부착하는 단계

- 상기 터널 노즈를 시트 교차 부재에 부착하는 단계를 포함한다.

Claims (11)

1. 전기 차량 (2) 을 위한 전방 구조물 (1) 로서,
   승객실 (5) 과 전방 엔진 격실 (7) 을 분리하는 하부 대시 패널 (3),
   실질적으로 횡방향으로 연장되고 양 단부에서 측방향 강화 구조물 (17) 에 부착되는 시트 교차 부재 (9), 및
   터널 노즈 (15) 를 포함하고,
   상기 터널 노즈는,
   - 상기 하부 대시 패널 (3) 에 적어도 부착된 전방부 (21),
   - 상기 시트 교차 부재 (9) 에 적어도 부착된 후방부 (23) 를 포함하고,
   상기 후방부 (23) 의 평균 두께와 극한 인장 강도의 곱은 상기 전방부 (21) 의 평균 두께와 극한 인장 강도의 곱보다 크거나 같고,
   상기 전방부 (21) 는 적어도 0.6 의 파단 변형 및 적어도 75°의 임계 굽힘 각도를 갖는 재료로 제조되는, 전방 구조물 (1).
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 터널 노즈 (15) 를 제조하는 재료는 부품상에 적어도 700 MPa 의 극한 인장 강도를 갖는, 전방 구조물 (1).
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 전방부 (21) 는 그 단면을 국부적으로 변경하는 적어도 하나의 기하학적 변경부 (22) 를 구비하는, 전방 구조물 (1).
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 터널 노즈 (15) 의 적어도 일부는 핫 스탬핑 후에 적어도 1000 MPa 의 인장 강도를 갖는 재료를 핫 스탬핑함으로써 제조되는, 전방 구조물 (1).
5. 제 4 항에 있어서,
   프레스 경화된 강의 조성은 중량% 로:
   - 0.20% ≤ C ≤ 0.25%, 1.1% ≤ Mn ≤ 1.4%, 0.15% ≤ Si ≤ 0.35%, ≤ Cr ≤ 0.30%, 0.020% ≤ Ti ≤ 0.060%, 0.020% ≤ Al ≤ 0.060%, S ≤ 0.005%, P ≤ 0.025%, 0.002% ≤ B ≤ 0.004%, 잔부는 철 및 정교화로부터 기인하는 불가피한 불순물을 포함하는, 전방 구조물 (1).
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 터널 노즈 (15) 의 적어도 일부는 적어도 950 MPa 의 인장 강도를 갖는 재료를 냉간 스탬핑함으로써 제조되는, 전방 구조물 (1).
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 터널 노즈 (15) 의 적어도 일부는, 중량% 로, 0.13% < C < 0.25%, 2.0% < Mn < 3.0%, 1.2% < Si < 2.5%, 0.02% < Al < 1.0%, 여기서 1.22% < Si+Al < 2.5%, Nb < 0.05%, Cr < 0.5%, Mo < 0.5%, Ti < 0.05%, 잔부인 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 화학 조성을 가지고, 8% 내지 15% 의 잔류 오스테나이트를 포함하며 잔부가 페라이트, 마르텐사이트 및 베이나이트인 미세조직을 가지며, 마르텐사이트 및 베이나이트 분획물의 합이 70% 내지 92% 인, 재료를 냉간 스탬핑함으로써 제조되는, 전방 구조물 (1).
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 터널 노즈 (15) 의 적어도 일부는, 중량% 로, 0.15% < C < 0.25%, 1.4 % < Mn < 2.6%, 0.6% < Si < 1.5%, 0.02% < Al < 1.0%, 여기서 1.0% < Si+Al < 2.4%, Nb < 0.05%, Cr < 0.5%, Mo < 0.5%, 잔부인 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 화학 조성을 가지고, 10% 내지 20% 의 잔류 오스테나이트를 포함하며 잔부가 페라이트, 마르텐사이트 및 베이나이트인 미세조직을 가지는, 재료를 냉간 스탬핑함으로써 제조되는, 전방 구조물 (1).
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 터널 노즈 (15) 는 맞춤 용접된 블랭크를 스탬핑함으로써 형성되는, 전방 구조물 (1).
10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 터널 노즈 (15) 는 맞춤 압연된 블랭크를 스탬핑함으로써 형성되는, 전방 구조물 (1).
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 전방 구조물 (1) 을 제조하는 방법으로서,
    - 블랭크를 제공하는 단계
    - 상기 블랭크를 상기 터널 노즈 (15) 의 형상으로 스탬핑하는 단계
    - 상기 터널 노즈를 상기 하부 대시 패널 (3) 에 부착하는 단계
    - 상기 터널 노즈를 상기 시트 교차 부재 (9) 에 부착하는 단계를 포함하는, 전방 구조물 (1) 을 제조하는 방법.

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