KR102607041B1 - B-필러 중심 빔 및 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
제1 양태에서, 강철로 이루어진 B-필러 중심 빔은 하드 존 및 소프트 존을 포함한다. 이러한 소프트 존은 하드 존보다 더 약한 기계적 강도를 갖는다. 또한, B-필러 중심 빔은 지붕 부재에 고정하기 위한 고정 부분을 갖는 상부 영역과, 실 부재에 고정하기 위한 고정 부분을 갖는 하부 영역을 포함한다. B-필러 중심 빔은 2개의 소프트 존을 포함한다. 하부 소프트 존은 고정 부분과 B-필러 중심 빔의 높이의 50% 사이에 위치되고, 상부 소프트 존은 상부 고정 부분과 B-필러 중심 빔의 높이의 50% 사이에 위치된다. 상부 소프트 존은 하부 소프트 존보다 더 높은 기계적 강도를 갖는다. 이러한 B-필러 중심 빔을 제조하기 위한 방법이 또한 제공된다.
Description
본 출원은 2015년 12월 18일자로 출원된 EP 15 382 640.9호의 이익 및 우선권에 관한 것이며, 이를 주장한다. 본 발명은 B-필러에 관한 것이며, 특히 소프트 존을 갖는 B-필러 중심 빔에 관한 것이다.
자동차와 같은 차량은 그 수명 동안 차량이 받을 수 있는 모든 하중을 견디도록 설계된 구조적 골격을 포함한다. 구조 골격은 예를 들어, 다른 자동차 또는 장애물과의 충돌의 경우에, 충격을 견디고 이를 흡수하도록 추가로 설계된다.
이러한 의미에서, 예를 들어, 자동차인 차량의 구조 골격은 범퍼, 필러(A-필러, B-필러, C-필러), 사이드 충격 빔, 로커 패널(rocker panel) 및 완충기를 포함할 수 있다. 자동차의 구조 골격 또는 적어도 다수의 그 부품에 대해, 자동차 산업에서 중량 단위당 최적화된 최대 강도와 유리한 성형 특성을 나타내는 소위 초고강도 강철(UHSS: Ultra-High Strength Steels)을 사용하는 것이 일반적으로 되었다. UHSS는 적어도 1000MPa, 바람직하게는 약 1500MPa 또는 2000MPa 이상까지의 최고의 인장 강도를 가질 수 있다.
자동차 산업에 사용되는 강철의 예로 22MnB5 강철이 있다. 22MnB5의 조성은 중량 퍼센트로 아래와 같이 요약된다(나머지는 철(Fe) 및 불순물임):
유사한 화학 조성을 갖는 몇몇 22MnB5 강철이 상업적으로 이용 가능하다. 그러나, 22MnB5 강철의 각 성분의 정확한 양은 제조업체마다 약간 다를 수 있다. 다른 예에서, 22MnB5는 약 0.23%의 C, 0.22%의 Si 및 0.16%의 Cr을 포함할 수 있다. 이 재료는 또한 Mn, Al, Ti, B, N, Ni를 다른 비율로 포함할 수 있다.
아르셀로미탈(Arcelor Mittal)로부터 상업적으로 이용 가능한 Usibor® 1500P는 맞춤형 및 패치워크(patchwork) 블랭크에 사용되는 상업적으로 이용 가능한 강철의 예이다. 맞춤형(용접된) 블랭크 및 패치워크 블랭크는 예를 들어, 고온 스탬핑(hot stamping)과 같은 변형 프로세스 이전에 다양한 두께 또는 상이한 재료 특성을 갖는 블랭크를 제공한다. 맞춤형 블랭크의 두께 편차는 (국부) 보강재와 혼동되어서는 안된다. 대신 이런 의미에서의 보강재는 변형 프로세스 후에 부품에 추가된다.
Usibor® 1500P는 페라이트-펄라이트 위상으로 공급된다. 이는 균질한 패턴으로 분포된 미세한 입자 구조이다. 기계적 특성은 이 구조와 관련이 있다. 가열, 고온 스탬핑 프로세스 및 후속 담금질 후에, 마르텐사이트(martensite) 미세 구조가 생성된다. 결과적으로, 최고의 인장 강도와 항복 강도(yield strength)가 현저하게 증가한다.
Usibor®의 조성은 중량%로 아래와 같이 요약된다(나머지는 철(Fe) 및 불가피한 불순물임):
이러한 조성의 임의의 강철(일반적으로 22MnB5 강철, 및 특히 Usibor®)에는 부식 및 산화 손상을 방지하기 위해 코팅이 제공될 수 있다. 이 코팅은 예를 들어, 알루미늄-실리콘(AlSi) 코팅 또는 주로 아연 또는 아연 합금을 포함하는 코팅일 수 있다.
고온 스탬핑 및 후속 담금질 후의 Usibor®(즉, 마르텐사이트 미세 구조를 가짐)의 최고 인장 강도는 1.550MPa ± 150이며, 항복 강도는 약 1.150MPa ± 150이다.
B-필러에서, 중요한 문제는, 침입이 차량 탑승자에게 손상을 줄 수 있으므로, 중간 영역에서 어떠한 변형도 발생하지 않거나 변형이 거의 발생하지 않도록 보장하는 것이다. 하나의 해결책은 두께가 다른 존을 갖는 B-필러를 갖는 것이다. 특히, 상술한 침입을 피하기 위해 중앙 영역(B-필러의 높이의 약 절반)이 더 강할 수(즉, 더 두꺼울 수) 있지만, 그에 따라 전체 중량이 증가된다.
또 다른 해결책은 구조를 강화하기 위해 예를 들어, 스폿 용접(spot welding)에 의한 용접 보강재에 있다. 이러한 보강재는 일반적으로 강철로 이루어지며, 그 재료가 B-필러의 재료만큼 딱딱하지 않더라도, 접합 후의 결과적인 구조는 추가 재료에 의해 강화된다. 그러나 보강재의 사용은, 추가 재료가 구조체에 추가될 때 중량 증가와 또한 관련된다.
큰 질량의 높은 관성으로 인해 가속, 제동 및/또는 회전할 때 더 어려움을 갖는 더 무거운 차량은 더 높은 제조 비용뿐만 아니라 증가되는 연료 소비와도 관련되므로, 자동차 회사는 중량 감소를 최대화하도록 노력하고 있으므로, 구조 골격의 모든 부품의 중량을 억제하는 것이 중요하다.
부품의 주요 영역, 예컨대 B-필러의 하부에서 연성 및 에너지 흡수를 개선하기 위해, 예를 들어, 동일 부품 내에 더욱 부드러운 영역을 도입하는 것이 알려져 있다. 소프트 존은 전체적으로 요구되는 높은 강도를 유지하면서 국부적으로 연성을 향상시킬 수 있다. 또한, 충격이나 충돌의 경우 변형의 역학은 이러한 소프트 존을 포함함으로써 적절하게 맞춤화될 수 있다.
차량 구조 부품에 연성이 증가된 영역(소프트 존)을 생성하는 알려진 방법은, 상보형 상하 다이 유닛의 쌍을 포함하며, 그 유닛의 각각은 별개의 다이 요소(강철 블록)를 갖는다. 다이 요소는 담금질 프로세스 중에 형성되고 있는 부분의 상이한 존에서 상이한 냉각 속도를 갖도록 하기 위해, 상이한 온도에서 작동하도록 설계되며, 그에 따라 최종 제품(소프트 영역)에서 상이한 재료 특성으로 귀결된다. 이러한 방법인 인-다이(in-die) 제어 냉각 프로세스로 알려져 있다.
예를 들어, B-필러의 하부에 배치된, 언급된 소프트 존은 큰 하중에 견디지 못할 수 있고, 필러는, B-필러의 중앙 영역의 침입을 초래할 수 있는 변형을 겪을 수 있다.
결론적으로, 충돌 사건에서 B-필러의 기계적 거동을 최적화/개선하는 동시에 동일 필러의 중량을 가능한 한 크게 감소시킬 필요가 있다.
제1 양태에서, 하드 존보다 더 낮은 항복 강도 및/또는 인장 강도를 갖는 하드 존 및 소프트 존과, 지붕 부재에 고정하기 위한 고정 부분을 갖는 상부 영역 및 실 부재(sill member)에 고정하기 위한 고정 부분을 갖는 하부 영역을 포함하는 강철로 이루어진 B-필러 중심 빔이 제공된다. B-필러 중심 빔은 2개의 소프트 존을 포함한다. 하부 소프트 존은 하부 고정 부분과 B-필러 중심 빔의 높이의 50% 사이에 생성되고, 상부 소프트 존은 상부 고정 부분과 B-필러 중심 빔의 높이의 50% 사이에 생성된다. 상부 소프트 존은 하부 소프트 존보다 더 높은 항복 강도 및/또는 인장 강도를 갖는다. 상부 및 하부 고정 부분은 주로 하드 존이다.
중심 빔의 상반부에 하나, 그리고 중심 빔의 하반부에 하나씩 2개의 소프트 존을 사용하면 B-필러 중심 빔의 중앙 영역 (높이의 30%와 70% 사이)의 침입을 회피할 수 있다. 나머지 하드 존, 즉 중앙 및 상부 및 하부 고정 부분과 조합된 2개의 소프트 존의 조합은 하나의 하부 소프트 존이 사용되는 경우, 경사진 내향 변위보다는 B-필러의 실질적으로 직선의 내향 변위를 가능하게 한다. 이는 차량 탑승자에 대한 부상을 감소시킬 수 있다.
그런데, 하부 소프트 존에 대한 중요한 요건은 에너지의 흡수이며, 상부 소프트 존에 대해서는 변형 트리거가 더욱 중요하다. 따라서 상부 소프트 존은 더욱 높은 기계적 강도를 가질 수 있다. 더 높은 기계적 강도는, 주어진 재료의 동일 중량에 대해, 더 큰 하중을 견딜 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, B-필러의 중량은 상부 소프트 존에 대해 더욱 높은 등급 또는 강도를 가짐으로써 최적화될 수 있다.
이 점에서 상부 소프트 존에 대한 더욱 높은 기계적 강도는 하부 소프트 존보다 더 높은 항복 강도 및/또는 더 높은 최고 인장 강도를 갖는 상부 소프트 존으로 고려되어야 한다. 그러나, 상부 소프트 존의 항복 강도 및/또는 최고 인장 강도는 B-필러의 나머지, 즉 마르텐사이트 미세 구조를 갖는 "하드 존"에 대한 대응 강도보다 여전히 낮을 것이다.
여기서, "하드 존"은 주로 마르텐사이트 미세 구조를 가지며, 약 1.400MPa 이상의 최고 인장 강도를 갖는 B-필러 중심 빔의 존으로 이해되어야 한다.
"소프트 존"은, 강철이 하드 존보다 적은 마르텐사이트 미세 구조를 갖고 최고 인장 강도가 약 1.050MPa 이하인 B-필러 중심 빔의 존으로 이해되어야 한다. 소프트 존의 미세 구조는 등급 즉, 베이나이트(bainite) 및 마르텐사이트, 베이나이트, 마르텐사이트 및 페라이트(ferrite) 또는 페라이트 및 펄라이트(perlite)의 조합에 따를 수 있다.
"소프트 존" 및 "하드 존"을 사용하여, B-필러 중심 빔의 두께는 그 높이를 따라 일정하거나 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다. 맞춤형 용접 블랭크 또는 맞춤형 압연 블랭크의 사용은 회피되거나 감소될 수 있다.
일부 예에서, 하부 소프트 존은 B-필러 중심 빔의 높이의 3-50 % 사이, 바람직하게는 3-25 % 사이에 위치된다. 이러한 위치는 에너지 분산 및 차량 탑승자로부터의 안전한 거리에서의 변형을 허용한다. 실 부재 (또는 "로커(rocker)")에 부착되는 B-필러의 부분은 이 양태에서 높은 기계적 강도를 유지한다. B-필러의 높이의 3-25% 사이의 높이에서, 중앙 B-필러는 일반적으로 폭이 증가한다. 이 영역의 소프트 존은 높은 에너지 흡수를 허용한다.
또 다른 예에 따르면, 상부 소프트 존은 B-필러 중심 빔의 높이의 80-95% 사이, 바람직하게는 85-95% 사이에 위치된다. 이러한 범위에서의 상부 소프트 존에 대한 위치는, 승객을 향한 침입이 가능한 한 감소되도록, B-필러의 결과적인 변형으로서 유리한 것으로 판명되었다.
일부 예에서, 하부 소프트 존은 400-700MPa 사이의 항복 강도를 가질 수 있다. 그리고 일부 예에서, 상부 소프트 존은 550-800MPa의 항복 강도를 가질 수 있다.
일부 예에서, 하부 소프트 존은 10-300mm, 바람직하게는 30-300mm, 더욱 바람직하게는 30-200mm의 높이를 가질 수 있다. 그리고 일부 예에서, 상부 소프트 존은 10-150mm, 바람직하게는 10-100mm, 더욱 바람직하게는 30-100mm의 높이를 가질 수 있다.
일부 예에서, 상부 소프트 존을 포함하는 B-필러의 부분은 실질적으로 U자형 단면을 가지며, U자형은 바닥벽 및 2개의 측벽과, 각각의 측벽의 단부에서 외부로 돌출하는 측방향 플랜지를 갖는다. 일부 예에서, 상부 소프트 존은 바닥 및 측벽의 적어도 일부를 포함한다.
일부 예에서, 상부 소프트 존은 바닥 및 실질적으로 완전한 측벽을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 상부 소프트 존은 하나 이상의 측방향 플랜지를 포함할 수 있다.
일부 예에서, B-필러 중심 빔은 실질적으로 일정한 두께를 갖는다.
제2 양태에서, B-필러 중심 빔을 제조하기 위한 방법이 제공된다. 우선, 높이를 갖는 B-필러 중심 빔, 하부 고정 부분 및 상부 고정 부분이 형성된다. 다음으로, 본 명세서에 개시된 예들 중 어느 하나에 따른 하부 소프트 존 및 상부 소프트 존이 B-필러 중심 빔에 생성되고, 상부 및 하부 고정 부분은 주로 하드 존이다.
일부 예에서, 하부 소프트 존은 고온 스탬핑(hot stamping) 및 인-다이(in-die) 제어 냉각을 포함하는, B-필러 중심 빔의 형성 중에 생성될 수 있다. 대안적인 예에서, 하부 소프트 존은 고온 스탬핑에 의해 B-필러 중심 빔을 형성한 후에 가열함으로써 생성될 수 있다.
일부 예에서, 상부 소프트 존은 고온 스탬핑에 의해 B-필러 중심 빔을 형성한 후에 가열함으로써 생성될 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 비한정적인 예를 설명한다.
도 1은 일반적인 B-필러 중심 빔을 나타낸다.
도 2a 및 2b는 2개의 소프트 존을 갖는 B-필러 중심 빔의 예를 나타낸다.
도 3은 B-필러의 전체 폭을 커버하지 않는 소프트 존을 갖는 B-필러 중심 빔을 나타낸다.
도 4a 내지 4d는 예에 따른 소프트 존에 대한 상이한 구성을 갖는 B-필러의 부분의 U자형 단면을 나타낸다.
도 5a 및 5b는 예에 따른 충돌 사건 전후를 포함하는 B-필러 중심 빔의 측면도를 나타낸다.
도 6은 종래 기술의 배치에 따른 충돌 사건 이전의 B-필러 중심 빔의 측면도를 나타낸다.
도 1은 일반적인 B-필러 중심 빔을 나타낸다.
도 2a 및 2b는 2개의 소프트 존을 갖는 B-필러 중심 빔의 예를 나타낸다.
도 3은 B-필러의 전체 폭을 커버하지 않는 소프트 존을 갖는 B-필러 중심 빔을 나타낸다.
도 4a 내지 4d는 예에 따른 소프트 존에 대한 상이한 구성을 갖는 B-필러의 부분의 U자형 단면을 나타낸다.
도 5a 및 5b는 예에 따른 충돌 사건 전후를 포함하는 B-필러 중심 빔의 측면도를 나타낸다.
도 6은 종래 기술의 배치에 따른 충돌 사건 이전의 B-필러 중심 빔의 측면도를 나타낸다.
도 1은 대체로 하부 고정 부분(105)에서의 로커 및 상부 고정 부분(101)에서의 예를 들어 자동차인 차량의 루프 패널에 용접되는 B-필러 중심 빔(100)을 도시한다. B-필러는 차량의 앞좌석과 뒷좌석 사이에 위치하며, 다른 용도로도 유용하다. 상술한 바와 같이, 이는 차량의 골격에 구조적 지지를 제공하고, 차량 충돌시 안전 장벽을 제공한다.
일부 예에서, B-필러는 중심 빔, 외부 판과 내부 판, 및 선택적으로 추가의 중앙 보강재(여기에서의 중앙은 외부 판과 내부 판 사이를 의미함)를 포함할 수 있다. 내부 판은 예를 들어, 자동차인 차량의 내부에 부품을 부착시키는 역할을 할 수 있다. 외부 판은 특히 자동차 도어에 상보적인 형상을 제공하는 역할을 할 수 있다. 특정 구현에 따라 내부 판과 외부 판 양쪽이 결과적인 B-필러의 구조적 강도 및 강성에 기여할 수 있다.
게다가, B-필러 중심 빔은 또한 각 목적을 위해 제공된 구멍에 고정되는 많은 요소에 대한 계류(mooring)로서 사용될 수 있다. 도 1의 B-필러 중심 빔(100)은 시트 벨트의 앵커를 장착하는 구멍과, 도어록이 위치되는 다른 구멍을 포함할 수 있다. B-필러 중심 빔은 예를 들어, 내부 차량 구조체의 플라스틱 비품 또는 라이닝(lining)을 부착하는 상이한 형태 및 크기의 고정 구멍을 추가로 가질 수 있다. 도 1은 외부로 돌출하는 플랜지(106)를 추가로 도시한다.
B-필러의 높이의 30%와 70% 사이에 있는, B-필러 중심 빔(100)의 중앙 영역(103)은 차량 측면 충돌에서 중요한 역할을 한다. 충격은 차량 탑승자에게 위험할 수 있는 구조체 내의 침입을 야기할 수 있다. 따라서, 이러한 중앙 영역(103)에서 변형이 발생하지 않도록 보장하는 것이 중요하다.
도 2a 및 2b는 상부 소프트 존(210, 220) 및 하부 소프트 존(211, 221)을 포함하는 B-필러 중심 빔의 상이한 예를 도시한다. 소프트 존은 그 영역에서 연성을 증가시키기 위해 미세 구조가 기계적 특성을 변화시키도록 맞춤형 (강철 블랭크) 영역이다. 가능한 맞춤형 영역의 다른 예의 특성은 다음과 같이 요약된다.
HT 400, HT 500, HT 700, HT 800은 Gestamp®이 상업적으로 제공하는 상이한 등급의 철강이다.
본 발명의 예에 따른 소프트 존은 B-필러 중심 빔에 대한 변형을 제어하기 위해 상이한 등급 또는 항복 강도를 가질 수 있다. 상부 소프트 존의 등급은 하부 소프트 존의 등급보다 높을 수 있다. 상부 및 하부 소프트 존에 대해 가능한 등급의 조합의 상이한 예가 아래와 같이 요약된다.
본 발명의 예에 따르면, 이미 언급된 2개의 소프트 존은 상이한 높이를 가질 수 있다. 하부 소프트 존은 10-300mm, 바람직하게는 30-200mm, 더욱 바람직하게는 30-200mm 사이의 높이를 가질 수 있다. 한편, 상부 소프트 존은 10-150mm, 바람직하게는 10-100mm, 더욱 바람직하게는 30-100mm 사이의 높이를 가질 수 있다. 상부 소프트 존의 목적은 주로 에너지 분산이 아니므로, 반드시 하부 소프트 존만큼 넓거나 높을 필요는 없다.
도 2a는 550MPa의 항복 강도를 갖는 상부 소프트 존(210)과 상부 소프트 존(210)보다 실질적으로 넓고(즉, 하부 소프트 존이 증가된 높이를 가짐), 400MPa의 항복 강도를 갖는 하부 소프트 존(211)을 갖는 B-필러 중심 빔(200)의 정면도의 예를 도시한다.
도 2b에서, 도 2a에 나타낸 소프트 존(210)보다 높은 높이를 갖는 상부 소프트 존(220) 및 하부 소프트 존(221)을 갖는 B-필러(200) 중심 빔의 정면도가 나타내어진다. 도 2b의 예에서, 항복 강도는 도 2a의 예와 상이하고, 상부 소프트 존(221)은 800MPa의 항복 강도를 갖는 반면, 하부 소프트 존은 700MPa의 항복 강도를 갖는다.
이와 같이 언급된 소프트 존은 B-필러 중심 빔의 상이한 영역에서 생성될 수 있다. 하부 소프트 존은 하부 고정 부분과 B-필러 중심 빔 높이의 50% 사이, B-필러 중심 빔 높이의 3-50% 사이, 더욱 바람직하게는 B-필러 중심 빔 높이의 3-25% 사이에서 생성될 수 있다. 상부 소프트 존은 상부 고정 부분과 B-필러 중심 빔 높이의 50% 사이, B-필러 중심 빔 높이의 80-95% 사이, 바람직하게는 B-필러 중심 빔 높이의 85-95% 사이에 생성될 수 있다.
소프트 존은 변형 프로세스 후의 인 다이(indie) 제어 냉각 또는 레이저 가열과 같은 상이한 기술에 의해 강철 블랭크에 생성될 수 있다.
본 발명의 예에 따른 소프트 존은 특히 소프트 존이 상당한 표면을 가질 때, 인-다이 제어 냉각에 의해 고온 스탬핑 프로세스 중에 형성될 수 있다. (고온) 변형 프로세스에 사용되는 다이는 다수의 상이한 다이 블록을 포함할 수 있다. 소프트 존을 생성하기 위해, 이러한 다이 블록들 중 하나의 온도는 다른 다이 블록의 온도와 상이하도록 제어될 수 있다. 고온 변형 프로세스 중에 소프트 존이 생성될 때, 소프트 존은 바람직하게는 이러한 다이 블록의 적어도 표면에 대응할 수 있다. 따라서, 이러한 방식으로 형성된 소프트 존은 적어도 30mm의 높이의 하한을 가질 수 있다.
다른 예에 따른 소프트 존은 예를 들어, 레이저 가열을 이용하여 예를 들어, 저온 또는 고온 스탬핑인 스탬핑 프로세스 후에 생성될 수 있다. 레이저 가열 프로세스는 레이저 빔을 사용하여 예를 들어, 금속 블랭크와 같은 공작물을 가열하여, 그 미세 구조와 그에 따른 그 기계적 특성을 변화시킨다.
레이저 가열 기술은 10mm의 최소폭을 필요로 한다. 또한, 더 큰 영역을 생성하기 위해 레이저 가열이 이용될 수 있지만, 높은 시간 소비와 관련될 수 있다. 따라서, 레이저 가열은 작은 소프트 존의 생성에 더욱 중점을 둔다.
또 다른 예에 따르면, 각 소프트 존의 폭에 따라, 각각의 소프트 존의 생성에 상이한 기술이 사용될 수 있다. 예를 들어, 하부 소프트 존인 소프트 존은 인-다이 제어 냉각에 의해 생성될 수 있고, 예를 들어, B-필러 중심 빔인 강철 블랭크가 일단 제조되면, 레이저 가열 기술 또는 예를 들어, 유도 가열이 예를 들어, 상부 소프트 존인 (적어도) 소프트 존을 생성하는 데 사용될 수 있다.
도 3은 2개의 소프트 존(310, 311)을 갖는 B-필러 중심 빔의 정면도를 나타낸다. 하부 소프트 존(311)은 B-필러 중심 빔의 전체 폭을 커버하며, 상부 소프트 존(310)은 B-필러 중심 빔의 폭의 일부만을 커버한다.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 예에 따른 소프트 존을 갖는 B-필러의 부분의 단면의 상이한 예를 개략적으로 도시한다. 이러한 소프트 존은 상부 소프트 존인 것이 바람직하다.
도 4a는 전체 U자형 단면 및 B-필러 중심 빔의 일부의 플랜지를 덮는 소프트 존(410)을 나타낸다. 도 4b는, 소프트 존(420)이 바닥 벽과 실질적으로 U자형의 완전한 측벽을 포함하는 단면을 나타낸다. 도 4c는 바닥 벽 및 U자형의 측벽의 부분을 포함하는 소프트 존(430)의 단면을 도시한다. 도 4d는 양쪽 측방향 플랜지를 포함하는 소프트 존(440)의 단면을 도시한다.
이러한 예에서 상부 소프트 존의 주요 목적은 충돌시 에너지의 국부적인 흡수보다는 변형 역학에 영향을 미치는 것이다. 변형을 조정하기 위해, B-필러의 국부 단면의 폭의 일부 위에만 소프트 존을 연장시키는 것으로 충분할 수 있다는 것을 알게 되었다. 따라서, 소프트 존이 전체 국부 폭에 걸쳐 연장하는 경우보다 이러한 경우에 B-필러의 전체 강도가 더 높을 수 있다.
이러한 예들 중 일부에서, 소프트 존은 B-필러의 종축에 대해 실질적으로 대칭일 수 있다. 일부 예에서, 소프트 존은 (주로 측방향 플랜지에서) 2개의 개별 부품으로 분할될 수 있다.
도 5a는 예에 따른 충돌 사건 이전의 B-필러 중심 빔(500)의 측면도를 개략적으로 도시한다. B-필러 중심 빔(500)은 중앙 영역(511) 및 2개의 소프트 존(510, 512)을 포함한다. 상부 소프트 존(510)은 구조의 역학적 거동을 향상시키며, 하부 소프트 존(512)은 에너지 분산을 가능하게 한다.
도 5b는 예에 따른 충돌 사건 후의 B-필러 중심 빔(500)의 측면도를 나타낸다. 측면 충돌 후, 주요 변형은 에너지 분산의 결과로서 하부 소프트 존(522)에 위치되는 반면, 상부 소프트 존(520)은 작은 변형을 겪는다. 결과적으로, B-필러 중심 빔(500)의 중앙 영역(521)에는 어떠한 침입이나 변형도 발생하지 않거나 매우 작게 발생했다.
도 6은 하부 소프트 존만을 갖는 종래 기술의 배치에 따른 충돌 사건 후의 B-필러 중심 빔(600)의 측면도를 나타낸다. B-필러 중앙 영역이 침입 없이 남아 있는 도 5b와는 반대로, 도 6의 B-필러 중심 빔(600)은 그 중앙 영역에서 침입(610)을 겪었다. 이는 B-필러 중심 빔의 하부의 경사에 기인하며, 여기서 소프트 존은 변형을 위한 "힌지(hinge)"로서 작용한다.
이러한 의미에서, 도 5b에서, 이러한 "힌지" 중 2개가 제공되는 반면, 빔의 중앙 부분은 직선으로 유지되는 것을 알 수 있다.
단지 다수의 예들이 본 명세서에 개시되었지만, 다른 대안, 변형, 용법 및/또는 그 등가물이 가능하다. 또한, 설명된 예들의 모든 가능한 조합도 포함된다. 따라서, 본 발명의 범위는 특정 예에 의해 제한되어서는 안되며, 다음의 청구항을 공정하게 읽음으로써 결정되어야 한다.
Claims (16)
- 강철로 이루어진 B-필러 중심 빔으로서,
하드 존들(hard zones) 및 소프트 존들(soft zones)이며;
- 상기 소프트 존들은 상기 하드 존들보다 더 낮은 항복 강도(yield strength) 또는 인장 강도를 가지고,
지붕 부재에 고정하기 위한 상부 고정 부분을 갖는 상부 영역 및 실 부재(sill member)에 고정하기 위한 하부 고정 부분을 갖는 하부 영역을 포함하고,
상기 하부 고정 부분과 상기 B-필러 중심 빔의 높이의 50% 사이의 하부 소프트 존, 및
상기 상부 고정 부분과 상기 B-필러 중심 빔의 높이의 50% 사이의 상부 소프트 존을 포함하며,
상기 상부 소프트 존은 상기 하부 소프트 존보다 더 높은 항복 강도 또는 인장 강도를 가지며, 상기 상부 고정 부분 및 상기 하부 고정 부분은 하드 존들인, B-필러 중심 빔. - 제1항에 있어서,
상기 하부 소프트 존은 400-700MPa의 항복 강도를 갖는 B-필러 중심 빔. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 상부 소프트 존은 550-800MPa의 항복 강도를 갖는 B-필러 중심 빔. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하부 소프트 존은 상기 B-필러 중심 빔의 높이의 3-50% 사이, 또는 상기 B-필러 중심 빔의 높이의 3-25% 사이에 위치되는 B-필러 중심 빔. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 상부 소프트 존은 상기 B-필러 중심 빔의 높이의 80-95% 사이, 또는 상기 B-필러 중심 빔 높이의 85-95% 사이에 위치되는 B-필러 중심 빔. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 하부 소프트 존은 10-300mm, 또는 30-300mm, 또는 30-200mm의 높이를 갖는 B-필러 중심 빔. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 상부 소프트 존은 10-150㎜, 또는 10-100㎜, 또는 30-100㎜의 높이를 갖는 B-필러 중심 빔. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 상부 소프트 존을 포함하는 상기 B-필러의 일부는 실질적으로 U자형 단면을 가지며, 상기 U자형은 바닥과 2개의 측벽들과, 상기 측벽들의 각각의 단부에서 외부로 돌출하는 측방향 플랜지를 갖는 B-필러 중심 빔. - 제8항에 있어서,
상기 상부 소프트 존은 상기 바닥 및 상기 측벽들의 적어도 일부를 포함하는, B-필러 중심 빔. - 제9항에 있어서,
상기 상부 소프트 존은 상기 바닥 및 실질적으로 완전한 상기 측벽들을 포함하는, B-필러 중심 빔. - 제8항에 있어서,
상기 상부 소프트 존은 하나 이상의 상기 측방향 플랜지를 포함하는 B-필러 중심 빔. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
실질적으로 일정한 두께를 갖는 B-필러 중심 빔. - B-필러 중심 빔을 제조하기 위한 방법으로서,
높이를 갖는 B-필러 중심 빔, 하부 고정 부분 및 상부 고정 부분을 형성하는 단계,
상기 하부 고정 부분과 상기 B-필러 중심 빔의 높이의 50% 사이에 하부 소프트 존을 생성하는 단계,
상기 상부 고정 부분과 상기 B-필러 중심 빔의 높이의 50% 사이에 상부 소프트 존을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 상부 소프트 존은 상기 하부 소프트 존보다 더 높은 기계적 강도를 가지며, 상기 상부 고정 부분 및 상기 하부 고정 부분은 하드 존인, B-필러 중심 빔을 제조하기 위한 방법. - 제13항에 있어서,
상기 하부 소프트 존은 고온 스탬핑(hot stamping) 및 인-다이(in-die) 제어 냉각을 포함하여, 상기 B-필러 중심 빔을 형성하는 중에 생성되는 방법. - 제13항에 있어서,
상기 하부 소프트 존은 고온 스탬핑에 의해 상기 B-필러 중심 빔을 형성한 후에 가열함으로써 생성되는 방법. - 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 소프트 존은 고온 스탬핑에 의해 상기 B-필러 중심 빔을 형성한 후에 가열함으로써 생성되는 방법.
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