KR100293610B1 - 보디의 구조체 - Google Patents

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도루 가마타
스스무 니시모토
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나까무라히로까즈
미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 목적은, 오프셋트(off-set) 충돌시에 있어서의 사이드 실(side sill)의 변형을 억제하며, 전면필러의 후퇴량을 감소시켜 객실의 변형을 작게하도록한 보디의 구조체를 제공하는 것으로서, 전면 사이드 멤버(2;front side member)의 엔진룸 후부에서 일체 또는 별개로 차폭방향의 외측 및 아래방향으로 연장되어 설치되는 연설부재(2a)를 가지고, 사이드 실(3)에 연결되는 보디의 구조체에 있어서, 연설부재(2a)가 사이드 실(3)에 연결되는 연결부(3A)근방에 마련되며, 전면 사이드 멤버(2)에 차량 전방에서 가해지는 충격력이 연결부(3A)에 작용하는 것에 의해 상기 연결부(3A)에 일어나는 차량후방 위 내측방향으로 향하는 모멘트의 작용에 대하여 내력을 얻는 종벽(15a)과 차폭방향으로 연장되는 벌크헤드(15b, 15c;bulk head)를 갖는 제 1 보강부재(15)를 사이드 실(3)의 내면에 중합고정 장착한 구조로한 것이다.

Description

보디의 구조체
본 발명은 보디의 구조에 관한 것으로서, 특히, 오프셋트 충돌대응의 보디의 구조체에 관한 것이다.
(종래의 기술)
자동차의 보디로서 도 9에 나타내듯이 모노코크구조(Monocoque structure)의 것이 있다. 이 구조는, 보디(1)가 상자와같이 강도와 강성을 유지하고 있으며, 프레임과 보디로 분리되어 있지않다. 따라서, 프레임이 없는 대신에 보디(1)의 일부로서 사이드 멤버(2, 3)나, 크로스멤버(6)등을 조합하여 비틀림 강성의 향상을 도모하도록 하고 있으며, 일반적으로 프레임 장착구조의 보디보다도 강성이 높다. 이때문에 경량으로 생산성이 우수하며, 현재 대부분의 승용차에 채용되고 있다.
도 10은, 도 9의 보디(1)의 전면 보디(1F)를 나타내며,보디(1)의 좌우의 전면 사이드 멤버(2)의 엔진 룸후부에서 각각 차폭 방향외측으로 향하며, 또한, 아래측으로 향해 연설되는 연설부분(2a)가 좌우의 사이드 실(3)의 선단에 연결되어 있다. 또한, 도 10중에서 연설부분(2a)과 사이드 실(3)의 선단부에는 전면 필러(1A)(도 1)가 연속해서 형성되어 있다. 또한, 좌우의 전면 사이드 멤버(2)의 전단은 전면 크로스 멤버(6)에 의해, 후부는 샤시 크로스바(7)에 의해 결합되며, 전면 크로스 멤버(6)와 샤시 크로스 멤버(7)와의 사이에는 샤시 센터멤버(8)가 연설되어 있다.
상기 모노코크구조(monocoque structure)의 보디(1)는, 프레임을 갖고있지 않기때문에 외부입력에 의한 영향을 직접 받으며, 차체개구부의 변형등 국부적인 강도 부족에서오는 불합리를 발생하기 쉽다. 예를들면, 도 9, 도10에 화살표 A로 나타내듯이 전면 보디(1F)가 오프셋트 충돌된 경우, 좌측의 전면 사이드 멤버(2)에서 측면에서 보아서 사이드 실(3)의 단면중심보다 위로 입력되며, 충격력(Fa)(평면으로 표시)의 작용에 의해 사이드 실(3)이 신장되어 변형되며, 전면 사이드 멤버(2)에서 연장되는 연설부분(2a)과 사이드 실(3)과의 연결부(3A)가 압축 변형되어 P점(도 10)의 주위에 사이드 실(3)의 앞측을 윗측으로, 내측방향으로 굽어지게 하는 모멘트(M)가 발생한다. 그리고, 이 모멘트(M)에 의해 사이드 실(3)의 전면 사이드 멤버(2)의 연설부분(2a) 과의 연결부(3A)에 꺽임이 발생하여 전면필러(1A)가 후퇴하여 객실이 크게 변형된다.
이 꺽임현상은, 사이드 실(3)의 단면이 찌그러지면서 비틀려 변형하는 것에 의해 점점 확실해진다. 그리고, 이 꺽임현상은, 타이어(10)가 전면 사이드 멤버(2)에서 연장되는 연설부분(2a)에 닿는 것에의해 상기 모멘트(M)가 보다 크게 되기때문에 더욱 명확하게 나타난다.
또한, 화살표 B로 나타내듯이 전면 보디(1F)가 정면충돌된 경우에는, 좌우의 사이드 실(3)이 외측으로 넓어지도록 변형모드가 작용하여 객실이 변형된다.
본 발명은, 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 특히, 오프셋트 충돌시에 있어서의 사이드 실의 변형을 억제하며, 전면필러의 후퇴량을 감소시켜 객실의 변형을 작게하도록 한 보디의 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의하면, 전면 사이드 멤버의 엔진룸 후부에서 일체 또는 별도로 차폭방향의 외측 아랫방향으로 향하여 연속 설치되는 연설부분을 가지고 사이드 실에 연결되도록한 보디구조에 있어서, 상기 연설부분이 상기 사이드 실에 연결되는 연결부 근방에 마련되며, 상기 전면 사이드 멤버에 차량전방에서 가해지는 충격입력이 상기 연결부에 작용하는 것에 의해 상기 연결부에 발생하는 차량위 내측으로 향하는 모멘트의 작용에 대하여 내력을 얻는 종벽면과 차폭방향으로 연장되는 벌크 헤드를 갖는 보강부재를 상기 사이드 실의 내면에 중합 고정장착된 구조로 한 것이다.
또한, 상기 보강부재가 설치된 좌우의 사이드 실은, 상기 보강부재가 장착 되어져 있는 부위가 차폭방향으로 연장된 보강부재에 연결되어 있는 구조로서 이루어진 것이다.
보디가 충돌, 특히 오프셋트 충돌된때에, 사이드 실에 설치된 보강부재의 상하 방향 벽면과 차폭 방향으로 연장되는 벌크 헤드에 의해 해당 사이드 실의 변형이 방지된다. 이것에 의해 전면 필러의 후퇴량이 감소하며, 객실의 변형이 억제된다. 또한, 좌우의 사이드 실은, 이들 양 사이드 실과 연결되는 차폭방향으로 연설된 보강부재에 의해 사이드 실 내면의 안측으로 무너지는 것이 방지된다.
또한, 상기 사이드 실과 연결되는 차폭방향으로 연설된 보강부재에 의해 보디가 정면충돌된 경우의 사이드 실이 외측으로 넓어지는 변형이 방지된다.
도 1은 본 발명에 따른 보디의 구조를 적용한 보디의 사시도.
도 2는 도 1의 보디의 전면 사이드 멤버의 연설부분과 사이드 실 전단과의 연결부 확대 투시도.
도 3은 도 2의 연결부에 배치설치된 보강부재의 한 예를 나타내는 사시도.
도 4는 도 2의 화살표시선 Ⅳ-Ⅳ에 따른 단면도.
도 5는 도 2의 화살표시선 Ⅴ-Ⅴ에 따른 단면도.
도 6은 도 1의 연결부(3A)에 배치 설치되는 보강부재의 또다른 실시예를 나타내는 사시도.
도 7은 도 3에 나타내는 보강부재를 적용한 또다른 프레임구조의 평면도.
도 8은 도 7의 프레임구조를 구비한 보디의 측면도.
도 9는 종래의 보디 구조의 사시도.
도 10은 도 9의 전면 보디의 주요부 평면도.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1 : 보디 1A : 전면 필러(front pillar)
2 : 전면 사이드 멤버 2a : 전면 사이드 멤버의 연설부분
2b : 전면 사이드 멤버 인너 3 : 사이드 실
3 a : 사이드실 아우터 3b : 사이드 실 인너
3A : 연결부 4 : 사이드 실 인너린호스
5 : 사이드 실 린호스 15, 25 : 제 1 보강부재
15b, 15c, 25a, 25b, 25c : 벽면(벌크헤드)
16 : 제 2 보강부재 17-21 : 웰드 너트(weld nut)
23 : 볼트
(실시예)
이하 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은, 본 발명을 적용한 모노코크 구조의 보디를 나타내며, 보디(1)는, 좌우의 전면 사이드 멤버(2)의 연설부분(2a)과 사이드 실(3)과의 연결부(3A)내에 각각 제 1 보강부재(15)(한 측만도시)가 설치되며, 또한, 차폭방향으로 연장되어 좌우의 제 1 보강부재(15)의 부위에서 좌우의 사이드 실(3)과 제 2 보강부재(16)의 단부가 결합되어 있다. 사이드 실(3)의 선단부에는 전면 필러(1A)가 연속되어 형성되어 있다. 도 2는 도 1의 연결부(3A)에 있어서의 제 1, 제 2 보강부재(15, 16)의 상세함을 나타낸다. 또한, 도 6과 동일 부재에는 동일 부호를 병기한다.
도 3은, 제 1 보강부재(린호스멘트)(15)의 상세함을 나타낸다. 도 3에 나타내듯이 제 1 보강부재(15)는 중앙부(15a)의 양측이 한측으로 직각으로 절곡되어 평면으로 보아 ⊃자 형상을 이루고 있다. 중앙부(15a)는, 한 측이 전면 사이드 멤버 인너(2b)의 후단과 다른측이 사이드 실 린호스인너(4)(도 2)의 전단과 각각 오버랩(중합)되어 가교되는 길이로 설정되어 있다. 양측벽면(이하'벽면'으로 칭함)(15b, 15c)는 사이드 실 린호스(5)(도 2, 도 4, 도 5)의 단면형상과 거의 동일형상으로 이루어져 있으며, 벌크헤드로 된다. 또한, 벽면(15b, 15c)에는 경량화와 전착도료 흐름의 개선을 이루기위한 구멍이 뚫려 설치되어 있다. 이것들의 벽면(15b, 15c)에는 상, 하 양단 및 전단에 용접대(15d, 15e, 15f, 15g, 15h, 15i)가 형성되어 있다. 중앙부(15a)에는 벽면(15b, 15c)근방양측의 상하 및 하부중앙의 각 위치에 볼트 삽통구멍(15j-15n)이 뚫려 설치되며, 내면의 각 볼트 삽통구멍의 위치에 웰드 너트(17-21)가 용착되어 있다. 또한, 도면에서 용접대(15d-15i)의 각 사선으로 나타내는 동그란 표시는 스포트 용접개소를 나타낸다.
제 2 보강부재(16)는 도 2에 나타내듯이 사이드 실 인너와의 접합부(16a)(한측만 도시)가 윗측으로 거의 직각으로 절곡되어 있으며, 상기 단부(16a)에는 제 1보강부재(15)의 볼트 삽통구멍(15k, 15n)(도 3)과 대응하는 위치에 볼트구멍(16b, 16c)이 뚫려 설치되어 있다. 이 제 2 보강부재(16)는 전면 플로어팬(11)(도 4)윗면에 배치되어 플로어 브레이스(floor brace)로 된다.
또한, 전면 사이드 멤버인너(2b)의 후단에는 제 1보강부재(15)의 볼트 삽통구멍(15j, 15k)과 대응하는 위치에 볼트 삽통구멍이 뚫려 설치되며, 사이드 실 인너 린호스(4)의 전단에는 제 1보강부재(15)의 볼트 삽통구멍(15l, 15n)과 대응하는 위치에 볼트 삽통구멍이 뚫려 설치되어 있다. 사이드 실 인너(3b)의 전단에는 제 1 보강부재(15)의 볼트 삽통구멍(15j, 15k, 15l, 15m)과 대응하는 위치에 볼트 삽통구멍이 뚫려 설치되어 있다.
제 1 보강부내(15)는, 도 2, 도 4 및 도 5에 나타나듯이 사이드 실(3b)과 전면사이드 멤버(2)의 연설부분(2a)과의 연결부(3A)의 사이드 실 린호스(5)내에 결합되며, 양 벽면(15b, 15c)의 각 용접대(15d, 15e, 15f, 15g, 15h, 15i)가 해당 사이드 실 린호스(5)의 대향되는 상.하 및 측면의 각 패널면 내면에 스포트 용접된다. 또한, 스포트 용접개소는 도 2에서 검은 원으로서, 도 4 및 도 5에는 X로 나타내도 있다. 이것에 의해 양 벽면(15b, 15c)이 사이드 실 린호스(5)의 벌크 헤드로서 기능한다.
이어서, 제 1 보강부재(15)에 의한 전면 사이드 멤버(2)와 사이드 실(3)과의 연결부(3A)에 있어서의 결합구조를 도 2, 도 4 및 도 5에 의해 설명한다. 또한, 도 2는 알기 쉽게 하기위하여 투시도로서 나타내고 있다. 도 2에 나타나듯이 사이드 실 인너 린호스(4)의 전단을 제 1 보강부재(15)의 중앙부(15a)의 벽면(15c)측에 중첩시키며, 또한, 각 볼트 삽통구멍을 합치시켜 배치하고, 이어서 사이드 실멤버(3b)의 전단을 제 1보강부재(15)의 중앙부(15a)에 벽면(15b)의 앞측까지 중첩시키며, 각 볼트 삽통구멍을 합치시켜 배치하고, 해당 사이드 실 인너(3b)과 사이드 실 인너린호스(4)를 스포트 용접에 의해 용착한다. 이어서, 전면 사이드 멤버 인너(2b)의 후단을 제 1보강부재(15)의 중앙부(15a)의 벽면(15b)측에 중첩시켜 각 볼트 삽통구멍을 합치시켜 배치하며, 해당 전면 사이드 멤버 인너(2b)와 사이드 실 인너(3b)를 스포트용접에 의해 용착한다.
이어서, 도 4에 나타내듯이 제 2보강부재(16)의 단부(16a)를 전면 사이드 멤버 인너(2b)의 내측면 하부에 맞닿게 하며, 각 볼트 삽통구멍(16b, 16c)(도 2)을 제 1 보강부재(15)의 대응하는 각 볼트 삽통구멍(15k, 15n)(도 3)에 합치시킨다. 그리고, 전면 사이드 멤버 인너(2b), 사이드 실 인너(3b), 제 2 보강부재(16)의 각 볼트구멍과 제 1 보강부재(15)의 각 볼트 삽통구멍(15j, 15k, 15n)에 각각 볼트(23)를 삽통하여 웰드너트(17, 18, 21)에 끼어 이것들을 함께 체결고정 한다. 또한, 사이드 실 인너(3b), 사이드 실 인너 린호스(4)의 각 볼트 삽통구멍과 제 1보강부재(15)의 볼트 삽통구멍(15l, 15m)에 볼트(23)를 삽통하여 웰드너트(19, 20)에 결합되어 이것들을 함께 결합한다.
이와같이하여 제 1 보강부재(15)의 전후 양벽면(15b, 15c)은, 벌크 헤드로서 사이드 실 린호스(5)를 용착하며, 전면 사이드 멤버 인너(2b), 사이드 실 인너(3b)와 사이드 실 인너 린호스(4)는 전후 4개의 볼트(20)에 의해 함께 체결고정된다. 또한, 좌우의 사이드 실(3)의 전부는, 제 2 보강부재(16)(플로어 브레이스)에 볼트(23)으로 함께 결합되어 있다.
이하, 작용에 대하여 설명한다.
도 1에 화살표 A로 나타내듯이 전면 보디(1F)가 차체의 정면에서 우측방향으로 오프셋되어 충돌한 경우, 전술하였듯이 좌측의 전면 사이드 멤버(2)의 차량전방에서 측면에서 보아 사이드 실(3)의 단면중심보다 위로 입력되어 평면에서 보아 차체내측 방향으로 충격력(Fa)이 입력된다.
이때, 전면 사이드 멤버(2)의 연설부분(2a)과 사이드 실(3)과의 연결부(3A)에 마련되어 있는 제 1보강부재(15)는 벽면(15b, 15c)(벌크헤드)에 의해 사이드 실(3)의 꺽임변형시에 단면변형(비틀림)을 방지한다. 또한, 제 1 보강부재(15)는 전측 2개소, 후측 2개소의 각 웰드너트(17, 18, 19, 20)와 이것들과 결합하는 볼트(23)에 의한 볼트 체결에 의해 전면 사이드 멤버 인너(2b)와 사이드 실 인너(3b)와 사이드 실 인너 린호스(4)를 결합 강화하며, 사이드 실(3)의 윗측과 내측으로의 꺽임변형을 방지한다. 이것에의해 보디(1)가 오프셋 충돌된 때의 전면 필러(1A)의 후퇴량이 감소되어 객실의 변형이 억지된다.
또한, 제 2 보강부재(16)는, 사이드 실(3)의 연결부에 모멘트가 작용한 때에 좌우의 사이드 실(3)내면의 안측으로 기우는 것을 방지한다. 즉, 제 2 보강부재(16)는 사이드 실(3)의 연결부(3A)의 모멘트작용에 대한 내력을 가지고 있다. 또한, 제 2 보강부재(16)는, 헤드형 단면형상 또는 복스형 단면형상으로 하는 것이 강도를 확보하는 것으로서 바람직하다.
또한, 도 1의 화살표 B에서 나타나듯이 보디(1)가 정면충돌된 경우에는, 좌우의 사이드 실(3)이 연결부(3A)에서 제 2 보강부재(플로어 브레이스)(16)에 의해 제 1 보강부재(15)에 함께 체결고정 되어 있기때문에 외측으로 변형하는 것이 방지된다. 이 결과, 객실의 변형이 억지된다.
또한, 상기의 볼트에의한 결합은 접착 또는 용접에의한 결합으로 변경하여도 좋다.
도 6은, 보강부재의 또다른 실시예를 나타내며, 보강부재(25)는, 중앙부(25a), 양측부(25b, 25c)및 상.하 양면(25d, 25e)을 일체로 형성하여 상자 형상으로 하며, 양측부(25b, 25c)의 개구단에 용접대(25f, 25g)를 설치하는 것이다.
상기 보강부재(25)는 많은틀림에 의해 상자 형상으로 성형된후, 양측부(25d, 25c)의 거의 중앙을 용접대(25f, 25g)측에서 상.하 양면(25d, 25e)에 거의 평행하게 절편(25h, 25i)을 넣으며, 개구부를 끼어 사이드 실(3)의 내면 단면형상으로 윗면(25d)을 맞추도록 형성되며, 절편(25h, 25i)의 각 중복되는 부분을 용착한다. 보강부재(25)는, 중앙부(25a)및 양측부(25b, 25c)가 종벽부를 이룬다. 이 보강부재(25)는 제 1 보강부재(15)와 동일하게 사이드 실(3)의 연결부(3A)내에 배치되며, 용접대(25)는, 제 1 보강부재(15)와 동일하게 사이드 실(3)의 연결부(3A)내에 배치되며, 용접대(25f, 25g)가 사이드 실(3)의 내면에 용착된다. 이것에 의해 보강부재(25)는, 박스 단면형상으로 이루어지며, 강도가 큰폭으로 향상된다.
또한, 제 1 보강부재(15), 보강부재(25)는, 도 1에 나타내는 페리메터 프레임(Perimeter frame)구조 이외에, 도 7 및 도 8에 나타내는 구조의 프레임(30)에도 적용할 수 있다. 프레임(30)은, 전면 사이드 프레임(31)의 측부에 연결부재(33)를 통해 사이드 실(32)의 전단이 결합된 구조로 되어 있으며, 사이드 실(32)의 전단의 연결부재(33)와의 연결부 근방에 제 1 보강부재(15)를 설치한 것이다.
또한, 제 2 보강부재(16)는 정면충돌시에 사이드 실이 외측으로 변형하는 것을 방지하는 기능을 가지며, 양사이드를 연결 또는 다른 보디의 부위에 연결되어 있다.
이상 설명하였듯이 본 발명에 의하면, 전면 사이드 멤버의 연설부분과 사이드 실 전단과의 연결부에 배치 설치된 보강부재의 상하방향의 벽면(벌크헤드)에의해, 특히, 오프셋충돌시에 전면 사이드 멤버의 연설부분과 사이드 실 전단과의 연결부의 변형을 억제할 수 있다. 차폭방향으로 연장설치되어 좌우의 사이드 실에 설치된 상기 보강부재의 장착부위에 연결되는 보강부재에 의해 사이드 실의 결합부의 모멘트작용에 대한 내력이 향상되며, 사이드 실 내면의 내측 쓰러짐이 방지된다.
또한, 전면 보디가 정면충돌한 경우 사이드 실이 외측으로 넓어지는 변형은, 차폭방향으로 연장 설치되어 좌우 사이드 실에 설치되며 상기 보강부재의 장착부위에 연결되는 보강부재에 의해 방지된다.

Claims (10)

  1. 전면 사이드 멤버의 엔진룸 후부에서, 일체 또는 별도로 차폭방향의 외측 아랫방향으로 향하여 연속 설치되는 연설부분을 가지고 사이드 실에 연결되도록한 보디구조체에 있어서,
    상기 연설부분이 상기 사이드 실에 연결되는 연결부 근방에 설치되며, 상기 전면 사이드 멤버에 차량전방에서 가해지는 충격입력이 상기 연결부에 작용하는 것에 의해 상기 연결부에 발생하는 차량위 내측으로 향하는 모멘트의 작용에 대하여 내력을 얻는 종벽면과 차폭방향으로 연장되는 벌크헤드를 갖는 보강부재를, 상기 사이드 실의 내면에 중합 고정장착한 것을 특징으로 하는 보디의 구조체.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 보강부재가 설치된 좌우의 사이드 실은, 상기 보강부재가 장착 되어져있는 부위가 차폭방향으로 연장 설치된 보강부재에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 보디의 구조체.
  3. 제 1항에 있어서, 제 1 보강부재(15)는 종벽면과 벌크 헤드로서 ⊃자 형상으로 형성한 것을 특징으로 하는 보디의 구조체.
  4. 제 1항에 있어서, 제 1 보강부재(15)는 전면 사이드 멤버 인너의 후단과 사이드 실 린호스 인너의 전단에 중첩(overlap)시킨 것을 특징으로 하는 보디의 구조체.
  5. 제 4항에 있어서, 전면 사이드 멤버 인너의 후단과 사이드 실 린호스 인너의 전단을 간격을 갖고 배치 설치된 것을 특징으로 하는 보디의 구조체.
  6. 제 5항에 있어서, 중첩부는 상하 2개소, 전면 사이드 멤버 인너의 후단과 사이드 실 린호스 인너의 전단과의 간격부는 하부에 1개소로 장착된 것을 특징으로 하는 보디의 구조체.
  7. 제 6항에 있어서, 제 2 보강부재(16)를 전면 사이드 멤버 인너의 후단하부에서 함께 체결한 것을 특징으로 하는 보디의 구조체.
  8. 제 7항에 있어서, 제 2 보강부재(16)는 전면 플로어 팬윗면에 배치된 것을 특징으로 하는 보디의 구조체.
  9. 제 3항에 있어서, 제 1 보강부재(15)는 상하면에서 상자 형상으로한 것을 특징으로 하는 보디의 구조체.
  10. 제 9항에 있어서, 측면에 절편을 설치하며, 절편부를 중첩하여 용착한 것을 특징으로 하는 보디의 구조체.
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