KR20100015803A - 지지가 개선된 연장부 - Google Patents

Abstract

본 발명은 충격 흡수를 위한 차량의 긴 기계적 장치에 관한 것인데, 이것은 다각형의 단면을 갖는, 프로파일을 갖거나 튜브형인 긴 부분(1), 및 다른 요소들에 대한 고정을 위하여 긴 부분의 일 단부에서 긴 부분의 축에 대해 직각인 각도로 장착된 단부 부분(2)을 포함한다. 그 단부의 근처에서, 긴 부분(1)은 절개부들을 포함하는데, 그 절개부들은 그 단면의 가장자리 근처에서 조정된 영역들 또는 면들(172-173)을 형성하고, 단부 부분(2)과 긴 부분(1) 사이에는 견고한 고정부가 제공되는데, 이것은 조정된 영역들이 단부 부분과 직접 접촉하는 것을 유지시키며, 그 조정된 영역들(172-173)은 충격 중에 틸팅시키는 토크와 압축 부하를 견디도록 된 치수를 갖는다.

Description

지지가 개선된 연장부{Extension With Improved Support}

본 발명은 차량용 안전 부품(component)들에 관한 것이다.

자동 차량의 전방부 트랙(front track)에는 충격의 경우에 역할을 하게 되도록 의도된 안전 장치가 종종 장착되는데, 그 안전 장치는 차량의 전방부와 차량의 섀시(chassis) 또는 크래들(cradle) 사이의 각 측부에 배치된 종장형 부분들의 조립체들 두 개로 이루어진다. 전방부에서는, 이 조립체들이 연결 바아(connecting bar)로 불리는 횡단 부재(cross-member)에 의해 상호 연결된다. 연결 바아 자체는 두 개의 충돌 쿠션(crash cushion)들을 거쳐서 보행자들을 보호하기 위한 수단에 연결되는데, 그 보행자 보호 수단은 상기 전방부에 배치된 보행자 크로스바아(crossbar) 또는 범퍼(bumper)로서 알려진 것이다. 충돌 쿠션들은 때때로 보행자 크로스바아에 일체화된다. 이와 같은 유형의 조립체는 충격이 있는 경우의 거동에 관하여 정밀한 명세사항(specification)들을 총족시키도록 의도된다.

이와 같은 종류의 종장형 조립체(longitudinal assembly)는 매우 흔히 다음과 같은 요소들을 포함한다:

저속, 중속, 및 고속에서의 충격에 대한 명세사항을 충족시키기 위하여 선택된 변형사항들을 갖는 튜브(tube),

차량의 전방부에서 튜브의 단부에 배치되고 "전방 플레이트(front plate)"로 알려진 단부 부분; 이 전방 플레이트는 튜브의 축에 전체적으로 직각이거나 또는 그에 대해 수십도의 각도로 기울어진다. 거기에는 충돌 쿠션 또는 보행자 크로스바아와 같은 다른 요소들이 차량의 전방부에 부착되는 것을 가능하게 하는 수단이 제공되는바, 그 반대측에는 예를 들어 "튜브"의 후방 부분에 배치된 제2 단부 부분이 있다. 이것은 충격 중에, 차량의 섀시 또는 전방 크래들 그리고 선택적으로는 다른 부품들에 대해 지탱하는 부품의 위치를 선정하는 기능을 갖는다.

이 부품들을 지시하기 위하여 사용되는 용어는 완전히 확립되지 않았고, "연장부(extension)", "연장기(extender)", "측부 부재(side member)" 또는 "애드-온(add-on)"과 같은 다양한 용어들이 있다.

원래에는, "연장부"라는 용어는 튜브 자체를 지칭하고, 튜브 연장부가 본 출원의 출원인의 프랑스 특허출원 FR 2 855 805 또는 FR 2 887 211 에서 특정적으로 설명되어 있다. 요즘에는, 연장부가 전체 조립체를 의미하고 튜브 자체는 "측부 부재(side member)"로 불리는 경향이다. 또한 "연장기"라는 단어는 조립체 전체를 지칭하는 경향이 있다. 유사하게, "애드-온"이라는 용어는 조립체 전체를 의미하는 경향이 있다.

본 출원에서는, "연장부"가 전체 조립체를 지칭한다.

현재, 대개의 경우에 있어서 연장부의 요소들은 함께 용접된 스틸 부분(steel part)들이다. 이들은 알루미늄으로 만들어질 수도 있다.

충돌 시나리오는 자동차 제조사들의 명세사항들에 기술되어 있다. 중요한 사항은 차량의 고속 충돌에 있어서의 거동이지만, 저속 충격의 경우에 연장부를 포함하여 다양한 부품들이 실질적으로 변형되지 않은채 유지되어서 범퍼와 같이 변형되도록 의도된 부분들만을 교체함에 의하여 수리가 간단히 수행될 수 있도록 하는 것도 중요하다. 이것은 소위 "수리용이한(repairable)" 충격으로 알려져 있다.

또한, 다른 시나리오에 있어서, 부품들에 의하여 흡수되는 힘들이 연장부의 축을 따라서 인가되지 않도록 하는 것이 공통된다. 이 경우에는, 연장부에 인가된 힘들이 축방향 스트레스(stress) 및 토크(torque)를 파생시킬 수 있다. 이것은 충격에 의하여 발생되는 에너지의 전부 또는 일부를 흡수하는 것인 연장부의 역할을 복잡하게 한다.

프랑스 특허 출원 FR 2 855 805 또는 FR 2 887 211 에서 제안된 부품들은 다양한 경우, 즉 저속의 충돌(또는 소위 "보행자" 충격 또는 "수리용이한" 충격)이거나 고속의 충돌인 경우에 있어서 전방 충격에 대해 만족스럽게 대응하는 것을 가능하게 한다.

본 출원인은 현재 사용 중인 해결안에 대한 개선안을 제공하는바, 최근에 중요성에 대한 인식이 높아진 상이한 상보적 제약들(different complementary constraints)의 관점에서 특히 그러한데, 이것에 관하여는 아래에서 설명될 것이다.

본 발명은, 적어도 부분적으로 어떤 충격을 흡수하도록 의도된, 차량의 긴 구조적 요소를 형성하는 기계적 장치에 관한 것으로서, 이 기계적 장치는:

전체적으로 다각형이고 폐쇄되거나 개방된 단면을 갖는, 프로파일(profile)을 갖거나 튜브형으로 된 긴 부분; 및

긴 부분의 제1 단부에서 긴 부분의 축에 대해 실질적으로 직각인 각도로 장착된 제1 단부 부분으로서, 차량의 다른 요소들에 고정되도록 의도된, 제1 단부 부분;을 포함한다.

본 발명의 주된 특징에 따르면:

긴 부분은 제1 단부 가까이에서 절개부들을 포함하고, 절개부들은 그 단면의 가장자리들의 근처에서 조정된 영역들 또는 가장자리들을 형성하며,

긴 부분과 제1 단부 부분 사이에는 견고한 고정부가 있으며, 그 고정부는 상기 조정된 영역들이 제1 단부 부분에 직접 실질적으로 지탱되게 유지시킨다.

따라서, 상기 조정된 영역들은, 예를 들어 "수리용이한" 형태의 충격 중에 틸팅(tilting)시키는 토크(torque)과 압축력을 견디도록 된 치수를 가질 수 있다. 이 부분을 위하여, 견고한 고정부는 동일한 충격 조건하에서 맞대임의 위치를 유지시키는 역할을 한다.

본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 하기의 도면들을 참조로 하는 하기의 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이다.

도 1a 는, 형상을 보다 명확하게 도시하기 위하여 가상선(imaginary line)으로 보충된, 공지된 형태의 연장부의 튜브의 사시도이다.

도 1b 는 도 1a 의 연장 튜브(extension tube)의 평면도이다.

도 1c 는 도 1a 의 연장 튜브와 함께 작용하도록 의도된 단부 부분의 사시도이다.

도 1d 는 도 1a 의 연장 튜브의 다른 단부에 고정되도록 의도된 패널 또는 플레이트의 사시도이다.

도 1e 는 연장 튜브와 협력하도록 적합하게 된 긴 링(elongated ring)의 사시도이다.

도 1f 는 도 1d 의 플레이트에 고정된, 도 1a 의 연장 튜브의 사시도이다.

도 1g 는 도 1f 의 AA선을 따라 취한 단면도이다.

도 2a 는 여기에서 제안된 연장 튜브의 사시도로서, 그 형상을 보다 명확히 보이기 위하여 가상선으로 보충된 것이다.

도 2b 는 도 2a 의 연장 튜브의 평면도이다.

도 2c 는 도 2a 의 연장 튜브와 작용하도록 의도된 단부 부분의 사시도이다.

도 2d 는 도 2a 의 연장 튜브의 다른 단부에 고정되도록 의도된 패널 또는 플레이트의 사시도이다.

도 2e 는 도 2a 의 연장 튜브와 협력하기에 적합한 긴 링의 사시도이다.

도 2f 는 도 2d 의 패널에 고정된, 도 2a 의 연장 튜브를 도시하는 사시도이다.

도 2g 는 도 2f 의 AA선을 따라 취한 단면도이다.

도 3a 은 본 발명의 일 실시예에 따른 연장부 튜브의 확대 사시도이다.

도 3b 는 본 발명에 따른 일 실시예의 연장부의 플레이트 또는 패널의 후방을 도시하는 확대 사시도이다.

도 4 는 전방 트랙에 장착된 연결용 크로스바아 및 두 개의 연장부들로 이루어진 장치의 개략적 평면도이다.

도 5a 및 5b 는 본 발명의 가능한 변형예를 개략적으로 도시한다.

상기 도면들 및 뒤따르는 상세한 설명은 명확한 성질(definite nature)의 요소들을 본질적으로 포함한다. 그러므로 그들은 본 발명의 이해를 돕는 역할을 할 뿐만 아니라, 어떤 경우에 있어서는 그 정의(definition)에도 기여할 수 있다.

도 1a 에서, 연장 튜브(1)는 이 경우에 실질적으로 사각형인 단면을 갖는다.

이 튜브(1)는 11 및 12 와 같은 변화부(alteration)들을 구비하는데, 이들의 위치 및 형상은 명확히 정해진다. 도시된 예에서, 튜브는 대략 530 mm 의 길이를 갖는다.

- 제1 변화부는 좌측 단부로부터 대략 193 mm 에 제공되는데, 이것은 대략 9 mm 의 깊이로 우묵하게 형성되어서 가장자리에서의 폭이 대략 50 mm 인 우묵부(hollow)를 형성한다.

- 제2 변화부는 좌측 단부로부터 대략 429 mm 에 제공되는데, 이것은 대략 4 mm 의 깊이로 우묵하게 형성되어서 가장자리에서의 폭이 대략 40 mm 인 우묵부(hollow)를 형성한다.

불룩부(bulge)들은 직각의 방향으로 각 변화부의 반대측에 나타난다.

이 변화부들은 FR 2 855 805 에 기술된 방식들 중의 하나에 의하여 형성될 수 있다.

연장부의 단부(10)는 평면에서 곧게 기계가공되는바, 본 경우에 있어서 그것은 튜브의 축에 대해 경사진 각도를 이룬다. 구멍들(15, 16)은 이 단부(10)에 가깝게 제공된다.

다른 단부(19)는 나팔꼴(flare)의 형상을 갖는데, 이것은 도 1c 에 도시된 바와 같이 단부 부분의 조립을 돕는다.

도 1b 의 평면도에는 불룩부들(12A, 12B)이 도시되어 있는데, 이들은 연장부의 (보이지 않는) 하측부에서 우묵부(12)(이것은 프랑스 특허출원 FR 2 855 805 또는 FR 2 887 211 에 기술된 형태의 변형예임)에 대한 대응부분(counterpart)을 형성하는 측방향의 불룩부들(12A, 12B)에 해당한다.

도 1b 에도 도 1a 에서와 같이 걸이부(hanger)에 대해 연장부를 고정시키기 위한 스크류(screw)의 삽입을 위한 개구(15)가 도시되어 있다. 튜브 안에 배치된 링(6)(도 1c 참조)은 스페이서(spacer)를 형성할 것이다.

도 1d 에는 연장부의 단부 플레이트 또는 패널(2)이 도시되어 있다. 이 플레이트는 전체적으로 편평한 영역(20)을 구비하는데, 이 영역은 차량 내측에 맞도록 된 형상을 가지며, 이 영역에는 특히 흡수기(absorber)(쿠션(cushion))과 같은 전방 부품이 설치되는 것을 허용하는 고정용 개구들(22-1, 22-2 및 22-3)이 제공된다. 한편 개구들(21, 23)은 그 범퍼와, 두 개의 흡수기들을 함께 결합시키는 보행자 크로스바아(또는 비임(beam))과 같은 임의의 다른 요소를 위치선정하도록 의도 된 것이다.

또한 그 플레이트는 상측 가장자리(upper edge; 25) 및 26 및 27 (도 1d 및 도 1f 참조)로 표시된 두 개의 측부 가장자리들을 포함한다.

그것은, 예를 들어 베이스(base; 91)에서의 용접에 의하여, 오프셋(offset; 92)이 제공된 모서리 부재(angle member; 9)를 수용하는데, 그 전체는 차량의 걸이부에 고정되도록 의도된다.

그 플레이트의 중앙부에는 실질적으로 원형인 개구(28)가 있는데, 이것의 기능은 연장부 또는 애드-온 조립체가 장착 후에 부식되는 것으로부터 보호하는 것을 돕는 (예를 들어, 스틸 부품의 전기이동(cataphoresis)에 의한) 반-부식 코팅(anti-corrosion coating)을 제공하는 것을 쉽게하기 위한 것이다.

도 1f 에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따르면, 연장 튜브(1)의 단부(10)는 전방 플레이트 또는 패널(2)에 용접된다. 여기에서, 튜브(1) 및 플레이트(2)는 전방 플레이트 또는 패널(2)에 용접된다. 여기에서, 튜브(1) 및 플레이트(2)는 스틸로 만들어져 있다. 이 단부(10)는 개구(28)를 둘러싼다. 두꺼운 검은 선은 용점 시임부(seam)를 나타낸다(도 1d 및 도 1f 참조).

도시된 실시예에서, 튜브(1)가 플레이트(2)에 약간 경사지게 고정된다는 사실 때문에, 단면(AA)은 연장부의 옆구리부(flank)를 통해 지나갈 것이다. 이로 인하여, 도 1g 는 좌측의 끝이 막힌 것으로 도시되어 있다. 또한, 거기에는 (내향의 플랜지(flange)를 구비하는) 개구들(15, 16)과 함께 스페이서 링(6)을 통하는 통로가 도시되어 있으며, 변화부(12)의 바닥도 동일한 도 1g 에 도시되어 있다.

시험에서는, 이와 같은 종류의 해결안이 적어도 고속 충돌과 관련하여서는 일반적인 명세사항에 관한 기본 시험을 만족시킨다. 그러나, 다른 형태의 충격과 생산 단계에 관하여는 문제점이 잔존한다. 사실, 차의 제조에 있어서는, 부품들의 디자인 및 기술적 사항이 충격에 있어서의 변형(소위 "프로그램된 변형") 및 에너지 흡수의 관점에서 동일한 거동 및 매우 우수한 반복생산성을 보장하여야 한다.

자동 차량이 그에 부가된 충돌 안전 부품들을 구비하는 때에, 이것은 차량의 후방부와의 관계에서 차량의 전방부를 무겁게, 일반적으로는 매우 무겁게 만드는 효과를 낳는데, 이것은 차량의 전방부에 배치된 엔진 블록(engine block) 및 그 전방부에 배치된 다른 장비들의 존재 때문이며, 그러므로 충격 중에 있어서의 그 관성이 증가되어서 결과적으로는 충돌 안전의 문제를 악화시킨다.

나아가, 이 부가적인 부품들은 차량의 전방부에서 엔진 주변(engine environment)에 통합되는바, 그 전방부는 이미 충만하게 적재되어 있어서 새로운 부품들을 통합시키기에 가용한 공간은 매우 제한적이고 명확히 한정된 체적 윤곽(volumetric contours)을 갖는다.

그러므로, 제공되는 체적 내에 잘 들어맞고 충격이 발생하는 경우에 부가된 부품들의 거동을 유지 및 향상시키면서도 중량 면에서 가벼운 부가적인 부품들을 제작하는 것이 바람직하다. 예를 들어 스틸(steel)보다 가벼운 알루미늄을 검토하면, 하기의 조합예들이 얻어질 수 있다:

	튜브 1	플레이트 2
통상적인 경우	스틸	스틸
혼합 1 의 경우	알루미늄	스틸
혼합 2 의 경우	스틸	알루미늄
모두 알루미늄인 경우	알루미늄	알루미늄

"혼합 2"의 조합예는 완전함을 위하여 언급되었지만, 매우 드물거나 특화된 경우들에서만 이용될 것이다.

상기 표는 무엇보다도, 부품들이 스틸로 만들어지고 상이한 부분들이 함께 용접됨에 의하여 만들어지는 종래의 경우를 나타내고 있다. 이것은 일반적으로 필러 메탈(filler metal)을 이용한 용접인데, 이것은 MIG (Metal Inert Gas) 기술을 이용하여 수행될 수 있다.

이렇게 장착된 차량의 하중을 저감시키려고 시도하기 위하여, 가능한 일 해결안은 예를 들어 알루미늄 또는 마그네슘과 같은 소재를 이용하는 것인데, 이것은 (전체적인 성능의 관점에서) 명세사항에 있는 데이터와 맞는 기계적 특성을 가지면서도 실질적으로 더 가벼운 중량을 갖는다.

다른 가능성들은 (알루미늄에 관한) 표에 열거되어 있다.

가벼움의 측면에서, 이상적인 경우는 자연적으로 알루미늄/알루미늄인 경우이다. 그러나, 알루미늄을 알루미늄에 용접시키는 것은 어렵고 많은 비용이 소요된다는 것이 알려져 있다.

보다 일반적으로는, 동일한 소재로 만들어진 요소들이 용접에 의하여 조립되는 경우에(그 요소들은 예를 들어 모두 스틸로 만들어지거나 또는 모두 알루미늄으로 만들어질 수 있음), 조립된 부품들의 두께가 너무 상이하다면 용접이 어렵게 된다. 사실, 함께 용접되는 요소들의 두께의 비율은, 알루미늄의 경우에는 최대 1내지 2, 스틸의 경우에는 최대 1 내지 3 이라는 것이 일반적인 생각이다.

그러나, 보장되어야 하는 특별히 엄격한 기계적 특성 때문에 혼합된 소재의 조립이 종종 필수적이다. 또한, 스틸은 종종 여전히 부품의 어떤 부분들에 적합한 소재이다. 예를 들어, "혼합 1"의 경우는 플레이트가 알루미늄으로 만들어질 수도 있으나, 허용되는 최대 크기에 비해 너무 큰 두께를 갖게 되기 때문에 스틸이 적합할 수 있다. 스틸은 알루미늄에 비하여 우수한 기계적 성질(특히, 탄성 한계)을 가질 수 있다.

따라서, 연장 튜브 및 플레이트에 대하여는 상이한 소재가 이용되어야 한다. 그리고, 예를 들어 스틸 및 알루미늄과 같은 상이한 소재들로 만들어진 요소들이 함께 접합되어야 하는 때에는, 현재로서 경제적으로 만족스러운 이용가능한 용접 기술이 없다.

보다 일반적으로, 어떤 상황이든간에, 출원인은 상이한 요소들이 용접에 의하여 함께 접합되는 연장부에서의 곤란한 현상들을 관찰해왔다.

사실, 어떤 부분의 상이한 요소들이 용접에 의하여 함께 접합되는 때에는 "열 영향 영역(heat affected zone)"(본 기술분야에서는 HAZ 으로 약칭됨)이 있는 것으로 알려져 있다. 이 영역에서는, 그 부분의 요소들이 그들의 기계적 성질에 관한 국부적 변화를 겪는다. 이 변화들은 충격의 경우에 그들의 거동에 불리한 것으로 보인다.

요약하면, 용접에 의한 조립은 부품의 기계적 특성에 영향을 줄 위험이 있다.

따라서 국부적인 부분들에서조차 기계적인 특성의 어떠한 변화를 초래하지 않고서 부품의 부분들을 함께 접합시키는 것에 대한 해결안을 찾는 문제는, 이 단계에서 해결되지 않은 채 남아 있는 것이다.

출원인은 이 점에 대해 연구하였다. 그래서, 다양한 조건들 하에서 실제 충돌 시험들이 수행되었다. 축방향의 힘과 토크로 분해될 수 있는 힘들에 의한 충격 중에, 출원인은 다음과 같은 사항들을 관찰하게 되었다:

- 스트레스들의 대부분은 연장 튜브의 "가장자리"들(또는 모서리들)에서 국부적으로 일어나고,

- 중간 벽들은 에너지 흡수 기능의 작은 부분에만 작용하고 에너지 흡수 기능은 "가장자리"들에서 주로 일어난다.

다시 말하면, 이 새로운 시험들에 따르면, 중간 벽들(또는 다각형의 측부들)이, 연장 튜브를 이루는 다각형의 가장자리들 간의 기계적 연결을 확고히 하는 주된 기능을 갖는다. 그 결과, 소재를 가볍게 만들기 위한 목적을 달성하기 위하여는, 단면을 따라서 변화하는 두께를 갖는 튜브를 이용할 것을 고찰할 수 있는데, 그 두께는:

- 부품이 명세사항에 정의된 바와 같은 힘을 견딜 수 있고 따라서 법에 의하여 요구되는 변형에 부합할 수 있도록 만드는 가장자리들의 두께,

- 두께의 면들에서의 작은 두께로서, 이 두께는 충격이 있는 경우에 가장자리들 간에 적절한 기계적 접합력을 제공하기에 충분하다.

따라서, 가장자리들이 두껍게 만들어질 수 있다.

나아가, 다양한 요소들의 조립체의 기하학적 정밀도 문제도, 충격이 있는 경우에 힘의 전달 방법의 관점에서 검토될 수 있는데, 이것은 출원인이 이해하기로는 주로 연장튜브의 가장자리들을 거쳐서 일어난다. 이것의 결과는, 존중되어야 하는 하나의 기술적 제약으로 인하여 다음 사항이 요구된다는 것이다: 적어도 충격 중에 튜브의 "가장자리"들이 플레이트에서 "완전하게" (잘 분산되는 방식으로) 지탱되게 되도록, 전방 플레이트와 연장 튜브의 섹션(section)의 전방 표면의 조립이 수행되어야 한다.

따라서, 본 발명의 일 사안는 가장자리들의 맞대임을 보장하는 것이다. 두 번째 사안은, 적어도 일부 실시예에서, 튜브의 주변을 따라서 가용한 공간을 다음과 같은 것들로 나누는 것이다:

- 플레이트에 있는 가장자리들의 맞대임 품질을 위하여, 한편으로는 가장자리들, 그리고

- 플레이트에 대한 튜브의 부착 품질을 위하여, 다른 한편으로는 탭(tab)들 또는 러그(lug)들.

필요에 따라서 튜브는 그 모서리들에서 두껍게 되도록 구성되는데, 이로써 가장자리들이 두껍게 된다.

이하에서는 도 2 및 도 3 을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 2a 내지 도 2g 는 도 1a 내지 도 1g 와 유사한데, 일부 변경된 것이며, 이 변경된 사항들에 대해서 설명한다.

도 2a 에서, 연장 튜브의 단부(10)가 형성되어 있는데, 그것의 세 개 측부들에는 세 개의 러그들(161 내지 163)이 구비되어 있으며, 그 러그들에는 정밀하게 위치된 보어(bore)들이 제공되어 있다. 각 측부에서 러그는 해당하는 측부의 단부들까지 연장되지 않으며 그 단부들 사이의 중간에 있다.

여기에서, 네 번째 측부에는 노치(notch; 164)(도 3a 참조)가 제공되어 있는데, 이 노치는 네 번째 측부들의 단부들까지 연장되지 않으며 그 단부들 사이의 중간에 있다.

이와 같은 방식으로 네 개의 가장자리들(171 내지 174)이 연장 튜브의 단부(10)의 네 모서리들에 형성되는바, 이들에 관하여는 아래에서 설명한다.

도 2b 는 도 1b 와 유사하지만, 러그들과 가장자리들이 존재한다는 점에 차이가 있다. 또한 단부 부분들(캡(cap)들)이 용접되는 대신에 크림핑(crimping)될 수 있다.

도 2c 및 도 2e 는 도 1c 및 도 1e 와 각각 동일하다.

한편, 도 2d 에 있는 플레이트는 도 1d 에 있는 플레이트와 상이하다. 무엇보다도, 원형의 구멍(28)이 네 번째 러그(264)의 절개부(cut-out)의 선(29)에 의하여 대체되는데, 그 네 번째 러그에는 정밀하게 위치된 보어(2640)이 제공된다.

다른 차이점은 모서리 부재(9)의 형상인데, 본 경우에 있어서 이것은 플레이트(2)에 용접되는 대신에 플레이트(2)로부터 절개되어 형성된다.

또한 부착 지점들 및 가장자리들이 이미 설명된 제1 실시예와 대비되는 작은 차이점들을 갖는다. 튜브로부터 나오는 상측 러그는 모서리 부재를 부가하는 것을 불가능(조립 불가능)하게 한다. 따라서 모서리 부재는 플레이트로부터 형성된다.

플레이트는 보어들(2610, 2620, 2630)을 포함하는데, 이들은 러그들(161, 162, 163)에 있는 보어들(1610, 1620, 1630)에 대응되도록 정밀하게 위치된다.

도 2f 에는 플레이트에 장착된 연장 튜브가 도시되어 있다. 이 실시예에서는 연장부의 종방향 축이 (대략 10도의 각도로) 우측으로 그리고 (10도 미만의 각도로) 하향으로 경사지게 되어 있다는 것에 유의한다.

도 2b 에 도시된 바와 같이, 가장자리들(171 내지 174)은 이 각도들에 대응되도록 편평하게 조정된다.

도 2f (그리고 도 2g) 를 다시 참조하면, 조립은 아래와 같이 수행된다:

- 가장자리들(171 내지 174)은 플레이트의 표면에 완벽히 맞닿도록 위치되는데, 이 때 보어들(2610, 2620, 2630)이 러그들(161, 162, 163)의 보어들(1610, 1620, 1630)에 대향하여 위치된다.

- 세 개의 러그들은 보어들의 쌍(1610-2610, 1620-2620, 1630-2630)을 통하여 플레이트에 리벳결합(riveting)된다.

플레이트에 제공된 러그(264)는 연장부를 형성하는 튜브 내측에서 연장부와 마찰 접촉을 이루며, 서로 대응되게 위치되도록 보어들의 쌍(1640-2640)을 통해서 다시 한번 리벳결합이 수행되는바, 리벳(86)을 구비한 조립체가 도 2g 에 도시되어 있다.

서로 접촉하는 리벳결합된 표면들 간의 유격을 저감시키는 것이 바람직하다. 조립 과정은 이와 같은 제약을 가능하게 해야 하며, 또한 그 표면들이 리벳결합 중에 함께 클램핑(clamping)되는 것을 보장해야 한다.

플레이트에 대해 지지되는 연장 튜브의 가장자리들은 반드시 튜브의 모서리에 있는 (원호 형태의) 발산된 부분에만 국한될 필요가 없다. 그들은 저속 충격(또는 소위 보행자 충격 또는 수리용이한 충격) 중에 가장자리들에 의하여 전달되어야 하는 힘에 따라서 튜브의 측부의 더 크거나 작은 부분에 의하여 보충된다. 그 힘은, 연장부 앞에서 작용하는 충돌 쿠션의 응답을 고려하는 계산에 의존한다.

스페이서(6)는 미리 개구(16)의 가장자리에서 가압함에 의하여 튜브(1) 내에 배치되어 있다.

도 3a 에는 연장 튜브가 보다 상세히 도시되어 있다. 유사하게, 도 3b 에는 연장부 플레이트 또는 패널이 보다 상세히 도시되어 있다.

특정의 실시예, 예를 들어 앞서 설명된 실시예에서, 연장부는 통합된 제조 라인(production line)에서 제작될 수 있는데, 그 제조 라인은 하기의 기계들을 포함한다:

M1 - ("스퀴즈-푸시-푸시(Squeeze-Push-Push)" 원리에 의하여 작동하는 SSP 형태의 제1 프레스;

M2 - 펀칭(punching), 스페이서의 배치 및 크림핑(crimping)을 위한 특수 기계;

M3 - SSP 형태의 제2 프레스;

M4 - 패널("플레이트")의 배치 및 리벳결합을 위한 제2 특수 기계;를 포함한다.

제조 과정은 아래의 표2에 도시된 바와 같이 구분될 수 있다.

단계	작업	기계
A	요망되는 단면의 튜브로부터 시작하여, 튜브의 전방 단부(10)에서 시작부(12)를 형성하고 튜브의 후방 단부(19)를 나팔꼴로 벌림	M1
B	튜브의 후방 단부(19)에서 시작부(11)를 형성하고, 스페이서(6)가 지나가도록 전방 단부(10)의 부위를 캘리브레이팅(calibrating)함	M1
C	튜브를 곧게 폄	M1
D	스페이서(6)를 위한 펀칭(punching)	M2
E	스페이서를 배치시키고, 크림핑(crimping)함, 즉 도 2g 에 보이는 크림핑(16)(플랜지)을 수행함	M2
F	전단(shearing)에 의하여 탭들 또는 러그들을 절개 형성하기 위하여 제공된 선을 따라서 미세한 구멍들을 펀칭함	M3
G	전단-롤링(shearing-rolling)에 의하여 러그들을 형성함 (롤링에 의하여 동시에 그들이 접힌다)	M3
H	플레이트를 지탱하는 가장자리들을 전단시킴	M3
I	하측 러그의 길이를 조정함	M3
J	리벳을 수용하도록 탭들에 위치된 구멍들을 펀칭함	M3
K	캡(5)을 배치시키고, 그것을 튜브의 후방 단부(19)에 크림핑시킴	M4
L	플레이트를 배치시키고, 그것을 튜브의 전방 단부(10)에 리벳결합시킴	M4

이 제조 정보는 비제한적인 예로서 제공된다.

도 2 및 도 3 의 것과 같은 연장부는 저속의 반복된 충격에서의 거동 측면에서 도 1 의 것보다 우수한 것으로 명백히 밝혀졌다.

출원인에 의하여 완성된 해결안은, 가장자리들을 거쳐서 전방 플레이트에 지탱되는 튜브를 포함하는 연장부를 형성하는 것으로서, 상기 튜브의 면들에는 탭들 또는 러그들의 형태인 절개부들이 제공되며, 그 탭들 또는 러그들은 연장 튜브가 전방 플레이트에 부착되는 것을 가능하게 한다는 특징을 갖는다는 것이 이해될 것이다.

설명된 예에서, 그 조립은 전방 플레이트에 튜브를 리벳결합시킴으로써 수행된다.

이를 행하기 위하여, 러그들이 전방 측부 단부에서 튜브의 면(또는 벽)들 각각으로부터 절개되어 나오도록 되고 90도, 또는 전방 플레이트가 튜브의 축에 대해 직각으로 장착되지 않는 때에는 적합한 각도로 굽혀질 수 있다. 공간이 필요한 때에는, 예를 들어 러그들 중의 (적어도) 하나가 연장 튜브에 형성되는 대신에 플레이트에 형성된다. 이것은 전술된 바와 같다.

이 러그들은 튜브의 전방 단부에 의하여 형성된 섹션의 평면과 동일한 평면에 배치된 표면을 갖는다.

설명된 예에서, 연장 튜브로부터 절개되어 나온 러그들에는 보어가 드릴링(drilling)되는데, 이 보어들은 튜브가 가장자리에 의하여 지탱되는 전방 플레이트에 형성된 보어들과 대면하며, 이 보어들은 서로 대면하는 2 개씩 배치되어서 조립체가 리벳결합에 의하여 함께 결합되는 것을 가능하게 한다. 적절한 경우에는, 플레이트로부터 절개되어 나온 상기 러그 또는 각각의 러그에, 튜브에 형성된 보어를 대면하는 보어가 드릴링된다.

튜브의 단부에서 튜브의 벽들 중 일부 또는 그 각각에 형성된 절개부들의 치수는 다음과 같이 된다:

- 한편으로는, 플레이트에 지탱되는 가장자리들의 치수 특성이, 차량 명세사항에 따라서 힘 및 토크가 충격 중에 전달되는 것을 허용하도록 된다.

- 다른 한편으로는, 러그들의 치수 특성이, 가장자리들이 플레이트에 지탱되고 또한 차량 명세사항에 따라서 튜브-플레이트 접합이 형성되도록 보장하게 된다.

특히, 리벳결합은 HAZ 또는 용접을 없앤다. 따라서, 프로파일(profile)을 갖는 튜브와 플레이트의 기계적 특성이 완전히 이용되면서도, 용접의 경우에 있어서 HAZ에서 발견되는 변경된 국부적 특성이 제거된다.

본 발명은 위에서 설명된 실시예에 국한되는 것이 아니라, 아래의 청구범위의 범위 내에 있는 변형예들 모두, 특히 아래에 언급되는 변형예들을 포괄하는 것이다.

따라서, 일반적으로 말하자면, 조립체는 긴 부분의 일 단부에 형성된 적어도 하나의 러그 또는 탭과, 제1 단부 부분에 형성된 적어도 하나의 러그 또는 탭을 포함한다.

그 긴 부분은 전체적으로 다각형인 단면을 갖는 튜브로 보일 수 있다. 그러나, 이 튜브는 반드시 직선형의 것은 아니다. 그것은 하나 이상의 캠버(camber)를 가질 수 있다.

연장 튜브와 플레이트의 접촉하는 요소들이 동일한 소재로 만들어진다면, 전기 스폿 용접(electrical spot welding)에 의하여 그들을 함께 접합시키는 것이 가능하다.

러그들은 연장 튜브의 측부들로부터 절개되어 나오도록 만들어질 수 있다. 모서리들에 남아 있는 돌출된 부분들은 맞대임 영역들 또는 가장자리를 형성하도록 절개되어 나온다. 후자의 경우에, 플레이트로부터 형성된 러그는 외부적으로 고정될 수 있다. 그것은 (튜브 안의) 보어 내에 삽입될 수도 있다.

후자의 경우에 있어서, 튜브 내측에서 러그를 클립(clip) 고정 (fastening) 또는 클램핑시키는 것이 가능할 것인데, 이것은 그 연결이 틸팅(tilting)에 대해 우수한 저항성을 갖는 것, 즉 힘이 축을 따르는 것이 아니라는 사실과 관련하여 토크를 견딜 수 있다는 것을 전제로 한다. 이것의 일 예가 아래에서 설명된다.

전체 조립체는 도 4 의 개략적 평면도에 도시된 바와 같이 수행될 수 있다. 참조번호 1L 및 2L 은 좌측에 배치된 연장 튜브 및 플레이트를 나타내고, 유사하게 1R 및 2R 은 우측에 배치된 연장 튜브 및 플레이트를 나타내는바, 튜브의 기울기에 관하여는 거울-대칭적이다. 플레이트들(2L alc 2R)은 연결 바아(71)에 의하여 상호연결된다. 또한 이들은, 매우 개략적으로 도시되고 차량의 전방에서 우측에 배치된 보행자 크로스바아(72)에 대해, 두 개의 충돌 쿠션들(70L, 70R)에 의해 상호연결된다. 충돌 쿠션들은 종종 보행자 크로스바아와 통합된다. 또한 개략적으로, 79로 표시된 점선은 차량의 섀시의 위치를 나타낸다.

상기의 설명은 가장자리들과 플레이트 간의 직접적인 접촉에 관하여 고찰한 것인데, 여기에서는 연장 튜브(또는 플레이트)과 일체적으로 형성된 러그들에 의해서 연결이 이루어진다. 러그들은 별도의 요소들로 될 수도 있지만, 현재 출원인은 중간 부분들의 추가가 조립체의 성능을 저감시키는 경향이 있다는 견해를 갖고 있다.

도 5a 및 도 5b 에 도시된 본 발명의 가능한 변형예가 아래에서 설명된다. 그 도면들에는 튜브(1) 및 플레이트(2)가 도시되어 있다. 여기에서 러그들(261 내지 264)은 플레이트(1)를 스탬핑(stamping) 함에 의하여 단일의 블록으로 얻어진다. 이 경우에, 현재로서는 그 플레이트가 스틸로 만들어지는 것이 바람직하다. 사실, 러그들은 서로에 대해 연결되어 있고, 스탬핑된 부분의 네 개의 측부들을 형성하는바, 291 에 의하여 도시된 바와 같이 모서리들을 둥글게 되어 있다. 자연히, 네 개의 모서리들은 동일하게 둥근 형태를 가진다. 이 둥근 부분의 반경은 튜브의 가장자리들(171 내지 174)(173은 도시되지 않음)의 둥글게 된 모서리들의 반경보다 크다. 181 및 182 (다른 영역들은 보이지 않음) 에는, 가장자리들(171 내지 174)과 튜브의 단부의 접촉을 제한하는 국부적인 절개부가 있다.

도면들에 도시된 구멍들 안에 리벳을 이용함으로써 조립이 수행될 수 있고, 튜브, 및 함께 형성되는 스탬핑된 부분은 제 위치에서 클램핑될 수 있다.

또한, 하기의 설명들은 연장부의 전방 플레이트의 경우에 본질적으로 관련된 것이다. 동일한 형태의 해결안이, 연장부를 형성하는 튜브와 그것의 후방 인터페이스(interface) 간의 연결에 적용될 수 있다.

자연히, 이제까지 설명된 수단들 중의 일부는 필요하지 않다면 변형예에서 생략될 수 있다.

리벳결합에 의한 조립의 해결안은 다음과 같은 기술적인 장점들을 갖는다:

1. 상이한 소재를 함께 접합시킬 수 있는 가능성.

2. 매우 상이한 두께의 부품들을 함께 접합시킬 수 있는 가능성.

3. 튜브의 단면에서 튜브의 두께를 적합화 및 변화시켜서 부품을 가볍게 만들 수 있는 가능성.

4. 용접 중에 열에 의해 유발되는 변형이 존재하지 않아서, 부품의 치수 공차가 우수하게 되고 조립 공구가 단순하게 되며, 이로써 비용이 절감됨.

5. 상이한 부분들을 함께 용접한 후에 부품의 기술적 특성이 변화되게 하는 열의 영향을 받은 영역들과 잔류 스트레스가 없게 되어서, 충격 중에 일 부품으로부터 다른 동일한 부품으로의 거동이 더 우수하게 되는 것으로 귀결됨 (기계적 특성이 영향을 받지 않음).

6. 조립 비용의 저감됨 (리벳결합은 필러 와이어(filler wire)를 이용하든 하지 않든 통상적인 용접에 비하여 적은 비용이 소요됨).

전기 스폿 용접의 해결안과 같은 변형예는 적어도 일부의 경우에서 동일한 장점을 가질 수 있다.

또한 적어도 플레이트가 스틸로 만들어진 때에는, 나사가 형성된 보어 또는 내장된 너트(built-in nut)가 이용되어서 연장 튜브에 나사결합될 수 있는데, 이 때에는 연장 튜브의 러그들에는 대응하는 관통공(perforation)들이 제공된다는 것이 고찰될 수 있다.

Claims (12)

1. 적어도 부분적으로 어떤 충격을 흡수하도록 의도된, 차량의 긴 구조적 요소를 형성하는 기계적 장치로서,

   전체적으로 다각형의 단면을 갖는, 프로파일(profile)을 갖거나 튜브형으로 된 긴 부분(1); 및

   긴 부분의 제1 단부에서 긴 부분의 축에 대해 실질적으로 직각인 각도로 장착된 제1 단부 부분(2)으로서, 차량의 다른 요소들에 고정되도록 의도된, 제1 단부 부분(2);을 포함하며,

   긴 부분(1)은 제1 단부 가까이에서 절개부들을 포함하고, 절개부들은 그 단면의 가장자리들의 근처에서 조정된 영역들 또는 가장자리들(171-174)을 형성하며,

   긴 부분(1)과 제1 단부 부분(2) 사이에는 견고한 고정부가 있으며, 그 고정부는 상기 조정된 영역들이 제1 단부 부분에 직접 실질적으로 지탱되게 유지시키고,

   상기 조정된 영역들(171-174)은, 충격 중에 틸팅(tilting)시키는 토크(torque)와 압축력을 견디도록 된 치수를 가지는 것을 특징으로 하는, 기계적 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 견고한 고정부는 적어도 하나의 리벳(82, 86)을 포함하는 것을 특징으 로 하는, 기계적 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   절개부들 중 적어도 일부는, 상기 견고한 고정부에 기여하는 뒤로 굽혀진 탭(tab) 또는 러그(lug)(161, 162, 163)의 형태로 만들어지는 것을 특징으로 하는, 기계적 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   제1 단부 부분(2)은, 상기 견고한 고정부에 기여하는 뒤로 굽혀진 탭 또는 러그(264)의 형태를 갖는 절개부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기계적 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   긴 부분(1)의 일 단부에 제공된 적어도 하나의 탭 또는 러그 (161, 162, 163), 및 제1 단부 부분(2)에 제공된 적어도 하나의 탭 또는 러그 (264)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기계적 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   긴 부분(1)의 일 단부에 형성된 세 개의 탭들 또는 러그들(161, 162, 163), 및 제1 단부 부분(2)에 제공된 하나의 탭 또는 러그 (264)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기계적 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 견고한 고정부는, 각 탭 또는 러그(161, 162, 163, 264)를 위한 적어도 하나의 리벳을 포함하는 것을 특징으로 하는, 기계적 장치.
8. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 견고한 고정부는 탭들 또는 러그들 중의 적어도 일부를 위한 적어도 하나의 스폿 용접부(spot weld)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기계적 장치.
9. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 견고한 고정부는 탭들 또는 러그들 중의 적어도 일부를 위한 적어도 하나의 스크류/나사형성부 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기계적 장치.
10. 앞선 청구항들 중의 어느 한 항에 있어서,

    기계적 장치는 긴 부분의 다른 단부(19)에 장착된 제2 단부 부분(5)을 포함하고, 이 제2 단부 부분은 차량의 다른 요소들에 지탱되는 것을 가능하게 하기 위하여 제공되는 것을 특징으로 하는, 기계적 장치.
11. 앞선 청구항들 중의 어느 한 항에 있어서,

    긴 부분의 단부들(10, 19) 중의 하나에는 크림핑된 접합부(crimped joint) 가 제공된 것을 특징으로 하는, 기계적 장치.
12. 앞선 청구항들 중의 어느 한 항에 있어서,

    러그들 중의 적어도 일부(264)는 플레이트를 스탬핑(stamping)함으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 기계적 장치.

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