KR100310745B1 - 자동차용 충돌에너지 흡수 프레임 구조 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 알루미늄 스페이스 프레임구조를 가진 자동차의 정면 충돌시 안전성을 향상시키기 위한 자동차용 충돌에너지 흡수 프레임구조에 관한 것으로서, 본 발명은 일단이 자동차의 하부몸체에 연결되고 타단에 범퍼가 장착된 충격흡수부재를 포함하는 자동차용 충돌에너지 흡수 프레임구조에서, 일단이 하부몸체에 연결되는 복수의 콘트롤 아암 마운팅부재, 복수의 콘트롤 아암 마운팅부재에 연결되는 복수의 보조 압축붕괴부재, 보조 압축붕괴부재를 가로질러 연결되는 복수의 수평보조부재 및 양단이 각각 상기 복수의 제2론지프레임과 복수의 제1론지프레임에 연결되는 다수의 수직보조부재를 포함하여 이루어진다.
이에 따라, 종래의 충돌에너지 흡수 프레임구조의 하방에 별도의 서브 론지 결합체를 장착함으로서 차량의 정면 충돌시 종래의 흡수 프레임구조와 함께 충돌에너지를 분산·흡수하고 충격력을 하방으로 유도하여 승객의 안전을 도모한다.
Description
본 발명은 자동차용 충돌에너지 흡수 프레임구조에 관한 것으로서, 특히 자동차가 정면으로 충돌할 때 프레임에 가해지는 충돌에너지를 효과적으로 흡수하여 자동차의 안전성을 향상시켜 줄 수 있도록 구성된 자동차용 충돌에너지 흡수 프레임구조에 관한 것이다.
자동차의 프레임은 섀시(chassis) 구성부품이나 몸체를 설치할 수 있는 골격을 지칭하는 것으로, 자동차의 추진력, 브레이크 작용, 조향시의 원심력, 노면으로부터의 충격력, 차체의 중량 등에 의한 수직하중, 각종 반력 등에 의한 변형이나 비틀림, 인장, 압축 및 진동에 의한 국부적 또는 전체적인 파손으로부터 충분히 지탱할 수 있어야 하고, 또한 자동차가 충돌하게 되는 경우 자동차에 가해지는 충돌에너지를 충분히 흡수할 수 있는 구조로 되어야 한다.
최근들어 자동차의 경량 차체 개발에 대한 요구가 대두되면서 알루미늄 부재는 자동차, 철도, 선박 등에서 기존 강철 차량의 주요 대치수단으로 연구되고 있다.
특히, 전기자동차의 경우 엄청난 밧데리의 무게를 감당하기 위해서는 구조의 경량화가 필수적이며 이에 따른 알루미늄의 적용은 다양한 자동차 업체들에서 개발되어 왔으나 알루미늄 재질은 강철 대비 중량 절감 효과는 있으나 강철에 비해 강성이 떨어지는 관계로 인하여 안전에 관한 충돌 성능의 확보가 필수적이다.
이렇게 안전성을 확보하기 위한 선행기술로서 미국특허 5,782,525에서는 충돌에너지를 흡수하는 부재의 설계를 나타내고 있으나 본 발명에서 기술적 구성으로 하는 알루미늄 재질과는 상이한 복합재료에 대한 내용이다.
미국특허 5,732,801에서는 원형 에너지 흡수부재에 구멍을 형성하여 강제적인 압축 붕괴를 유도하는 기술로서 본 발명에서 추구하고자 하는 충돌성능 향상을 위한 에너지 흡수부재에 대한 개념은 동일하나 그 범위 측면에서 국부적으로 한정하여 기술하고 있다.
또한, 미국특허인 5,681,057에서는 충돌시 에너지 흡수 사이드 멤버에 안정적인 압축붕괴를 유도할 수 있도록 가이드 부재를 별도로 설치한 내용이다.
그리고 미국특허 5,378,076에서는 전체적인 프레임 개념에 대한 내용을 나타내고 있다.
이러한 선행기술들은 자동차가 충돌할 때 승객의 안전을 위해 충돌에너지를 흡수한다는 기본취지는 동일하며, 도 1에서 예시한 종래의 자동차용 충돌에너지 흡수 프레임구조는 알루미늄 스페이스 프레임 차량의 프론트 론지구조로서 그 기본취지에 부합하는 구조이다.
자동차의 하부몸체(1)에 결합되는 복수의 굽힘부재(2b)가 전방을 향하고, 그 복수의 굽힘부재(2b)의 전단부 각각에는 압축붕괴부재(2a)가 조인트 결합되어 복수의 충격흡수부재(2)를 형성한다.
압축붕괴부재(2a)의 전단부에는 정면 충돌시 일차적으로 충격을 흡수하는 범퍼(3)가 범퍼 스테이(4)에 지지되어 설치된다.
이러한 알루미늄 스페이스 프레임 구조를 가지는 자동차의 경우에는 제작 비용 및 알루미늄의 가공성 등의 문제로 인하여 압출재와 조인트를 이용해서 제작되고 있다.
이렇게 구성된 충돌에너지 흡수 프레임구조는 자동차가 충돌하면 최초 범퍼(3)에서 충돌에너지를 흡수하고, 범퍼(3)의 후방에 위치한 압축붕괴부재(2a)가 붕괴되면서 충돌에너지를 흡수한다. 이어서 압축붕괴부재(2a)가 붕괴를 일으키는 동안 구조를 지지해주는 굽힘부재(2b)가 벤딩을 시작하며 그 충격에너지는 하부몸체(1)로 전달되어진다.
그러나, 이와 같은 종래의 알루미늄 스페이스 프레임구조로 된 전기 자동차의 정면 충돌시 하부몸체에 상당한 무게의 밧데리가 탑재되어 있기 때문에 충돌로 인한 관성법칙에 의해 압축붕괴부재의 압축 붕괴와 굽힘부재의 벤딩으로는 정면 충돌에 따른 승객에 대한 안전성을 확보하기에는 한계가 따른다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명은 알루미늄 스페이스 프레임구조를 가진 자동차의 정면 충돌시 안전성을 향상시키기 위한 것으로 기존의 프론트 론지 프레임구조로는 충돌에 따른 안전 성능을 만족시키는데 어려움이 있으므로 별도의 보조 론지 결합체를 도입함으로서 정면 충돌시 효과적으로 충돌에너지를 분산·흡수하고 충격력을 하방으로 유도하여 승객의 안전을 도모하는 프레임구조를 제공하는 것이 목적이다.
도 1은 종래의 자동차용 충돌에너지 흡수 프레임구조를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예인 자동차용 충돌에너지 흡수 프레임구조를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 충돌에너지 흡수 프레임구조가 적용된 자동차의 전반부를 도시한 사시도,
도 4는 본 발명의 충돌에너지 흡수 프레임구조만을 분리하여 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 관련된 충돌력 분산부재를 도시한 사시도.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
1:하부몸체 2a:압축붕괴부재
2b:굽힘부재 3:범퍼
4:범퍼 스테이 10:콘트롤 아암 마운팅부재
11:보조 압축붕괴부재 12a,12b:수평보조부재
13:수직보조부재 14:충돌력 분산부재
이러한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 일단이 자동차의 하부몸체에 연결되고 타단에 범퍼가 장착된 충격흡수부재를 포함하는 자동차용 충돌에너지 흡수 프레임구조에서, 일단이 하부몸체에 연결되는 복수의 콘트롤 아암 마운팅부재, 복수의 콘트롤 아암 마운팅부재에 연결되는 보조 압축붕괴부재, 보조 압축붕괴부재를 가로질러 연결되는 복수의 수평보조부재 및 양단이 각각 상기 보조 압축붕괴부재와 충격흡수부재에 연결되는 다수의 수직보조부재로 구성된다.
복수의 수평보조부재는 복수의 보조 압축붕괴부재의 측면에 용접되고, 다수의 수직보조부재는 상기 복수의 보조 압축붕괴부재의 상면에 용접되며, 특히 다수의 수직보조부재는 상부가 외측으로 경사지게 연결되어 동력원이 위치할 공간을 확보한다.
여기서 콘트롤 아암 마운팅부재와 하부몸체를 잇는 충돌력 분산부재가 설치되는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예인 자동차용 충돌에너지 흡수 프레임구조를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 충돌에너지 흡수 프레임구조가 적용된 자동차의 전반부를 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 충돌에너지 흡수 프레임구조만을 분리하여 도시한 사시도이다.
참고로 본 발명의 좀 더 원활한 설명을 위하여 종래 기술에서 사용되었던 도면 부호의 일부를 동일하게 사용한다.
도면에 알 수 있듯이, 본 발명의 서브 론지 결합체는 충격흡수부재(2)의 하방에 위치한다. 서브 론지 결합체는 복수의 콘트롤 아암 마운팅부재(10), 복수의 보조 압축붕괴부재(11), 수평보조부재(12a)(12b) 및 수직보조부재(13)로 구성된다.
복수의 콘트롤 아암 마운팅부재(10)는 복수의 굽힘부재(2b)의 하방에서 일단이 하부몸체(1)에 연결된다.
콘트롤 아암 마운팅부재(10)는 중간에서부터 타단까지가 만곡되어져 두 콘트롤 아암 마운팅부재(10)의 양끝단 사이의 간격이 다르며, 간격이 좁은 쪽인 일단이 하부몸체(1)에 연결되고 넓은 쪽인 타단이 범퍼(3)를 향한다.
복수의 콘트롤 아암 마운팅부재(10)의 타단에는 보조 압축붕괴부재(11)가 연결되는 바, 보조 압축붕괴부재(11)는 차량의 충돌시 상방에 위치한 복수의 압축붕괴부재(2a)와 함께 압축 붕괴되도록 설계되어지며, 전술한 복수의 콘트롤 아암 마운팅부재(10)는 보조 압축붕괴부재(11)의 압축 붕괴 후 벤딩된다.
복수의 수평보조부재(12a)(12b)는 그 양단이 보조 압축붕괴부재(11)의 내측면에 각각 용접되고, 범퍼(3)에 근접한 전방의 수평보조부재(12a)에 라디에이타(도시 생략)가 장착된다.
그리고 복수의 보조 압축붕괴부재(11)의 상면에는 상방으로 다수의 수직보조부재(13)가 용접되어지되 바람직하게는 복수의 보조 압축붕괴부재(11)와 수평보조부재(12a)(12b)가 연결된 지점의 상면에 용접되며, 특히 수직보조부재(13)의 상부로 갈수록 외측으로 경사짐으로서 자동차의 동력원(도시 생략)이 장착될 공간이 확보된다.
다수의 수직보조부재(13)의 상단은 압축붕괴부재(2a)의 하면에 용접되어지되좀 더 바람직하게는 전방에 위치한 두 수직보조부재(13)는 범퍼 스테이(4)에 용접된다.
전술한 복수의 수평보조부재(12a)(12b)와 다수의 수직보조부재(13)는 자동차의 정면 충돌시 보조 압축붕괴부재(11)가 압축붕괴되도록 지지한다. 즉, 보조 압축붕괴부재(11)으로 내측으로 몰리거나 외측으로 벌러지려는 것을 방지함으로서 효과적으로 압축붕괴되도록 지지하는 것이다.
한편, 도 5에서는 본 발명에 관련된 충돌력 분산부재를 사시도로 나타내고 있다.
충돌력 분산부재(14)는 충격흡수부재(2), 즉 굽힘부재(2b)와 하부몸체(1)에 경사지게 용접되어 차량의 충돌시 굽힘부재(2b)를 지지한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 자동차용 충돌에너지 흡수 프레임구조는 다음과 같은 동작을 나타낸다.
즉, 추가 용접된 본 발명의 서브 론지 결합체가 차량의 충돌시 발생되는 충돌에너지를 종래의 프레임구조와 함께 하부몸체(1)로 분산시켜서 승객의 안전성을 확보한다.
결국 승객의 안전성 확보는 복수의 압축붕괴부재(2a)와 복수의 보조 압축붕괴부재(11)의 압축붕괴 후 복수의 굽힘부재(2b)와 복수의 콘트롤 아암 마운팅부재(10)가 벤딩됨으로서 충돌에너지를 단계적으로 상쇄시킴에 따라 실현된다. 이때 복수의 수평보조부재(12a)와 다수의 수직보조부재(13)는 복수의 보조 압축붕괴부재(11)가 안정적으로 압축붕괴되도록 지지한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예는 종래의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.
즉, 종래의 충돌에너지 흡수 프레임구조의 하방에 별도의 서브 론지 결합체를 장착함으로서 차량의 정면 충돌시 종래의 흡수 프레임구조와 함께 충돌에너지를 분산·흡수하고 충격력을 하방으로 유도하여 승객의 안전을 도모한다.
Claims (5)
- 일단이 자동차의 하부몸체에 연결되고 타단에 범퍼가 장착된 충격흡수부재를 포함하는 자동차용 충돌에너지 흡수 프레임구조에 있어서,일단이 상기 하부몸체에 연결되는 복수의 콘트롤 아암 마운팅부재;상기 복수의 콘트롤 아암 마운팅부재에 연결되는 복수의 보조 압축붕괴부재;상기 복수의 보조 압축붕괴부재를 가로질러 연결되는 복수의 수평보조부재; 및양단이 각각 상기 복수의 보조 압축붕괴부재와 복수의 충격흡수부재에 연결되는 다수의 수직보조부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 충돌에너지 흡수 프레임구조.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 수평보조부재는 복수의 보조 압축붕괴부재의 측면에 용접되는 것을 특징으로 하는 자동차용 충돌에너지 흡수 프레임구조.
- 제2항에 있어서, 상기 다수의 수직보조부재는 상기 복수의 보조 압축붕괴부재의 상면에 용접되는 것을 특징으로 하는 자동차용 충돌에너지 흡수 프레임구조.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다수의 수직보조부재는 상부가 외측으로 경사지게 연결되어 동력원이 위치할 공간을 확보하는 것을 특징으로하는 자동차용 충돌에너지 흡수 프레임구조.
- 제4항에 있어서, 상기 복수의 충격흡수부재와 하부몸체를 잇는 충돌력 분산부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 충돌에너지 흡수 프레임구조.
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Patent Citations (2)
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