KR100521756B1 - 자동차 프런트 필러 - Google Patents

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KR100521756B1
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사에구사히로유키
모우리무네히로
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혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 충격흡수능을 가진 자동차 프런트 필러의 개선에 관한 것으로, 자동차 프런트 필러(1; 40; 50)는 자동차의 승객칸에 근접하여 위치한 부분에 프런트 필러의 승객칸으로부터 떨어져 위치한 부분에 충격이 작용함에 의해 프런트 필러의 버클링(buckling)을 시작하는 위크 포션(weak portion)을 포함한다. 장애물이 승객칸으로부터 떨어져 위치된 프런트 필러 부분과 충돌할 때 이에 의한 충돌 충격에 의해 위크 포션이 찌부러져 프런트 필러가 버클된다. 이 충돌 충격은 버클링 프런트 필러에 의해 부분적으로 흡수된다. 그 결과로 장애물에 작용된 충격은 유의성 있게 감쇄된다.

Description

자동차 프런트 필러{Automobile front pillar}
본 발명은 충격흡수능을 가진 자동차 프런트 필러의 개선에 관한 것이다.
종래 자동차 프런트 필러의 예는 첨부 도 8에 확대단면도로 설명된다. 본 도면에서 참조 기호 Fr과 Rr은 각각 자동차의 전방 및 후방을 나타낸다.
프런트 필러(100)는 내부프레임(110) 및 이 내부프레임(110)과 연결된 외부프레임(120)으로 구성되어 튜브형상을 제공한다.
내부프레임(110)은 접시형상의 단면이 제공되도록 꺾어 접은 판 금속으로 형성되어 오목한 바닥부(111)를 가진다. 바닥부(111)는 대향하는 양 말단에 외부프레임(120)과의 연결용 플랜지를 형성한 연결부(112, 113)를 가진다.
외부프레임(120)은 대체로 U-형상의 단면이 제공되도록 꺾어 접은 판 금속으로 형성되고, U-형상의 볼록부를 형성하는 전면부(121)를 가진다. 외부프레임(120)은 그 맞은편 말단에 내부프레임(11)의 짝이 되는 연결부(112, 113)와의 연결용 플랜지를 형성한 연결부(122, 123)를 가진다.
프런트 필러(100)는 내부프레임(110)의 연결부(112)를 외부프레임(120)의 연결부(122)와를 연결함으로써 튜브형상 단면을 가진다. 프런트 필러(100)는 자동차 사이드 바디의 골격을 형성한다.
도어 웨더 스트립(문풍지; 132)은 도어 유리판(130)을 수반하는 도어새시(131)상에 제공되어 도어새시(131)와 프런트 필러(100)간의 봉인을 이룬다. 몰딩(133)은 프런트 필러(100)의 외부프레임(120)에 부착된다. 별도의 실링 웨더 스트립(135)과 실런트(sealant; 136)는 외부프레임(120)과 윈드쉴드(windshield; 134)간에 배치된다. 장애물(140)은 2점쇄선에 의해 프런트 필러(100)의 전방으로 도시된다.
프런트 필러(100)는 상술한 바와 같이 자동차 사이드 바디의 일부분을 이루기 때문에 높은 강도를 가진다. 프런트 필러(100)의 높은 강도에 기인하여, 장애물(140)은 외부프레임(120)의 전면부(121)에 대한 충돌에 의한 큰 쇼크 또는 충격이 전해진다. 따라서 장애물의 보호가 우선시 되어지는 경우에는 프런트 필러(100)의 강도가 감소되어야 할 필요가 있다. 그러나 프런트 필러(100)의 강도 감소는 자동차 바디의 강도를 감소시키는 결과가 되고, 따라서 차체의 전복에 의해 쉽게 변형될 수 있다. 따라서 그 최초의 요구강도를 유지하지만 장애물에 대해 충돌 쇼크를 충분히 완충할 수 있는 자동차 프런트 필러(100)에 대한 수요가 있어 왔다.
장애물에 대한 충돌을 약하게 하도록 만들어진 구성의 자동차 프런트 필러(100)에 대한 일예가 일본국 특허 공개공보 평9-39833호의 "자동차 프런트 필러"에 개시되어 있다. 개시된 자동차 프런트 필러(100)는 필러 바디의 일부를 형성하는 외부프레임의 전면부에 제공된 충격 감쇄 판넬을 포함한다.
그렇지만, 이 프런트 필러(100)는 종래의 프런트 필러(100)에 단지 충격 감쇄 판넬의 추가로 얻어지고 따라서 장애물이 충격 감쇄 판넬을 통해 필러 바디에 대해 충돌할 때 충돌로부터 발생된 충격에너지는 변형된 충격 감쇄 판넬 만큼만 감쇄된다. 충돌이 필러 바디에 도달된 후에 발생하는 충격에너지를 흡수하기 위해 허용된 수단은 없다. 그래서 장애물에 대한 충격의 충분한 감쇄는 개시된 프런트 필러(100) 구조에서는 달성될 수 없다. 요약하면 개시된 프런트 필러(100) 구조의 필러 바디는 여기에 원천적으로 요구되는 강도를 가지지만 이 필러 바디에는 장애물에 필러 바디에 대해 장애물의 충돌 후 발생하는 충돌 충격을 감쇄하기 위한 구성이 없다.
다음, 본 발명의 바람직한 실시형태를 단지 실시예로 첨부도면을 참고로 상세히 설명한다. 즉,
도 1은 본 발명에 따른 프런트 필러를 채용한 자동차의 전면부를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 프런트 필러를 도시하는 것으로 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이고,
도 3은 도 2의 프런트 필러를 나타내는 사시도이고,
도 4a, 4b, 5a 및 5b는 제1 실시형태의 프런트 필러가 충돌하는 장애물에 의해 어떻게 변형되는가를 예시하는 개략도이고,
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 프런트 필러의 횡단면도이고,
도 7은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 프런트 필러의 횡단면도이고,
도 8은 종래 프런트 필러의 전형적예의 배열을 도시한 단면도이다.
따라서 본 발명의 목적은 원래 요구되는 강도를 가지면서 장애물에 필러 바디에 대해 장애물의 충돌로부터 발생하는 충격을 충분히 감쇄시킬 수 있는 자동차 프런트 필러를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따르면 자동차의 승객칸에 근접하여 위치한 부분에 프런트 필러의 승객칸으로부터 떨어져 위치한 부분에 충격이 작용함에 의해 프런트 필러의 버클링(buckling)을 시작하는 위크 포션(weak portion)을 포함하는 자동차 프런트 필러가 제공된다. 이런 구성으로 장애물이 승객칸으로부터 떨어져 위치된 프런트 필러 부분과 충돌할 때 이에 의한 충돌 충격에 의해 위크 포션이 찌부러져 프런트 필러가 버클된다. 이 충돌 충격은 버클링 프런트 필러에 의해 부분적으로 흡수된다. 그 결과로 장애물에 작용된 충격은 유의성 있게 감쇄된다. 바람직하기로는 위크 포션은 커버에 의해 덮혀져 승객칸으로의 관찰에 노출되지 않는다.
보다 좋기로는 승객칸으로부터 떨어져 위치된 프런트 필러 부분은 그 전방부에, 충격 흡수능이 있는 보호부재를 가진 편평부를 포함한다. 보호부재는 프런트 필러 버클링 시작전에 초기 단계의 충돌 충격을 흡수하고 이에 의해 장애물에 작용된 충격을 효과적으로 감쇄한다. 추가로 충격의 일부를 흡수하는 충격 감쇄 부재가 프런트 필러내에 제공되어 장애물에 대한 충격을 최소화한다.
바람직한 형태로는 프런트 필러는 승객칸에 근접해 위치된 내부프레임 및 이 내부프레임과 연결되고 승객칸으로부터 떨어져 위치된 부위를 가지는 외부프레임을 포함한다. 위크 포션은 내부프레임 안에 제공될 수 있다. 한편 위크 포션은 외부프레임의 승객칸에 근접하여 위치된 부위에 제공될 수도 있다.
내부프레임은 여기에 부착된 강화부재를 포함하여 프런트 필러가 그 고유강도를 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 바람직한 형태로는 강화부재는 내부프레임에 부착된 강화 파이프 및 강화 플레이트를 포함한다.
도 1에는 본 발명에 따른 프런트 필러(1)를 채용한 자동차(10)의 전면부가 도시되어 있다. 자동차는 도어(2), 윈드쉴리드(5), 도어글라스(9) 및 승객칸(16)을 포함한다.
다음은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 프런트 필러(1)를 확대단면도로 도시한 도 2와 프런트 필러를 사시도로 도시한 도 3을 참고로 한다. 도 2에서 화살표 Fr과 Rr은 각각 자동차에 대해 전면과 후면 방향을 나타낸다.
프런트 필러(1)는 내부프레임(20)과 외부프레임(30)을 포함한다. 내부 및 외부프레임(20, 30)은 함께 연결되어 튜브형 단면의 프런트 필러(1)를 제공한다.
외부프레임(30)과 윈드쉴드(5) 사이에는 실링 웨더 스트립(6)과 실런트(7)가 제공된다. 도어글라스(9)를 수반하는 도어새시(8)와 외부프레임(30)간의 봉인을 이루기 위해 외면 웨더 스트립(12)과 내부 웨더 스트립(13)이 도어새시(8)상에 제공된다. 도어글라스(9)와 도어새시(8)간의 봉인을 이루기 위해 윈도우 웨더 스트립(14)이 도어새시(8)상에 제공된다. 내부프레임(20)은 합성수지제의 커버(15)로 덮혀져 프런트 필러(1)의 어느 부위도 승객칸(16)에서 관찰되지 않게 된다. 커버(15)는 승객칸(16)의 외양을 개선하는 장식부재로서 작용할 뿐 아니라 프런트 필러(1)에 대한 보호를 제공하는 기능도 수행한다.
윈드쉴드(5)는 폴리(비닐 부티랄)과 같은 수지의 투명한 필름(5c)을 통해 두장의 유리판(5a, 5b)이 함께 점착성으로 연결됨에 의해 수득된 적층 유리판으로 구성된다.
내부프레임(20)은 강화파이프(25)와 프레임부(27)를 포함한다. 강화파이프 (25)에 용접 또는 점착성으로 연결된 강화플레이트(26)는 프레임부(27)에 부착된다. 강화파이프(25)는 내부프레임(20)의 코어(core)부재로서 작용한다. 강화플레이트(26)는 프레임부(27)의 기재부(27a)에 강도를 부가한다. 따라서 강화파이프(25)와 강화플레이트(26)에 의해 강화됨으로서 프런트 필러(1)는 자동차의 전복에 의해 그 길이방향으로 변형되지 않는다. 내부프레임(20)은 승객칸(16)의 내부로 위치된다.
프레임부(27)는 대체로 U-형 단면이 되도록 접어진 판 금속으로 형성되고, 일단에는 외부프레임(30)과 연결하기 위한 플랜지 형으로 된 연결부(28a)와 타단에는 외부프레임(30)과 연결하기 위한 플랜지 형으로 된 연결부(28b)를 가진다.
기저부(27a)와 연결부(28a) 사이에 또한 프레임부(27)는 프런트 필러(1)의 안쪽으로 방사상으로 돌출되도록 형성된 위크 포션으로서 굽혀진 또는 각진부(27b)를 가진다. 충격 또는 충돌에너지가 외부프레임(30)에 작용될 때 내부프레임(20)은 각진부(27b) 주위에서 휘어져 각진부(27b)가 프런트 필러(1)의 내면으로 깊숙히 돌입된다. 그래서 굽혀진 또는 위크 포션(27b)은 필러(1)에 충돌에너지의 작용에 의해 프런트 필러(1)의 버클링을 시발하는 역할을 한다.
외부프레임(30)은 프레임바디(31), 지지걸쇠(32; 도 3참고)를 통해 프레임바디(31)에 부착된 보호부재(33), 보호부재(33)의 전방면에 부착된 장식프레임(34) 및 장식프레임(34)의 일단에 부착된 몰딩(36)으로 구성된다.
프레임바디(31)는 프레임부(27)의 연결부(28a)에 연결하기 위한 플랜지 형태를 한 연결부(39a)로부터 바깥쪽으로 신장하는 편평부(31a), 편평부(31a)로부터 후방으로 신장하는 외부벽부(31b) 및 프레임부(27)의 연결부(28b)에 연결하기 위한 플랜지 형태를 한 연결부(39b)를 포함한다. 보호부재(33)는 지지걸쇠(32)를 통해 편평부(31a)에 부착된다.
보호부재(33)는 염화비닐과 같은 수지로 성형된 돌출부로 전방으로부터 충격에 의해 쉽게 변형될 수 있고, 이에 의해 충격을 흡수한다.
장식프레임(34)은 프런트 필러(1)의 외관을 개선하고 정면으로 부터 충격에 의해 변형가능 한 재질로 형성된다.
이하에서는 도 4a, 도 4b, 도 5a 및 5b를 참고로 하여 본 발명의 제1 실시형태에 따라 상기와 같이 배열된 프런트 필러(1)의 작동에 대해 기술한다.
도 4a에서 화살표 ①로 도시된 바와 같이 장애물(O)이 프런트 필러(1)와 충돌할 때 보호부재(33)는 도 4b의 화살표 ②로 도시된 바와 같이 장식프레임(34)을 통해 작용된 충격의 결과로 찌부러진다. 그래서 보호부재(33)는 장애물(O)의 충돌에너지의 초기부를 흡수하고, 이에 의해 장애물(O)에 대한 충격을 효과적으로 완화한다. 장식프레임(34)은 전방으로부터의 충격에 의해 변형가능한 재질로 형성되고, 그래서 보호부재(33)에 대한 차단봉으로 되지 않는다.
이어서 도 5a에서 화살표 ③으로 도시된 바와 같이 장애물(O)의 충격이 프런트 필러(1)내로 깊숙이 도달하면 충격은 외부프레임(30)을 통해 내부프레임(20)에 전달된다. 그 결과 내부프레임(20)은 프레임부(27)의 각진부(27b)가 화살표 ④로 도시된 바와 같이 프런트 필러(1)의 안쪽으로 돌입 또는 밀려지도록 변형된다. 내부프레임(20)은 이렇게 외부프레임(30)과 함께 후방으로 변형 또는 버클되기 때문에 충돌에너지는 버클링을 통해 흡수되고 이에 의해 장애물(O)에 대한 충격이 완화된다.
화살표 ⑤로 지시된 바와 같이, 장애물(O)의 충격이 프런트 필러(1)에 도달한 최후 상태가 도 5b에 도시되어 있다. 프레임부(27)의 휨부(27b)가 완전히 찌부러져 장애물(O)에 대한 충격 또는 쇼크가 내부프레임과 외부프레임(20, 30)의 찌부러짐 또는 버클링 과정에서 그 흡수의 결과로 충분히 완화된다.
프런트 필러(1)의 버클링을 시발하거나 용이하게 하는 휨부(27b)가 승객칸(16)에 근접한 필러의 면상에 제공되더라도 휨부(27b)가 커버(15)에 의해 감싸지기 때문에 승객칸(16) 내부의 외양을 손상시키지 않는다(도 1 참고).
다음은 도 6을 참고로 본 발명의 제2 실시형태에 따른 프런트 필러(40)에 대해서 기술한다.
프런트 필러(40)는 내부프레임(42), 외부프레임(43) 및 내부 및 외부프레임(42, 43) 사이에서 충돌하는 장애물의 쇼크 또는 충격을 흡수하도록 배치된 충격 감쇄 부재(44)로 구성된다.
내부프레임(42)은 제1 실시형태에서와 같이 프레임 코어 부재로 작용하는 강화파이프(45)와 프레임부(47)를 포함한다. 강화파이프(45)는 강화플레이트(46)를 통해 프레임부(47)의 기저부(47a)에 부착된다.
프레임부(47)는 대체로 U형 단면을 갖도록 접혀진 판 금속으로 형성되고, 그 일단에 외부프레임(43)과 연결을 위해 플랜지가 형성된 연결부(48a)와 그 맞은편단에 외부프레임(43)과 연결을 위해 플랜지가 형성된 연결부(48b)를 갖는다. 기저부 (47a)와 연결부(48a) 사이에 프레임부(47)는 또한 약한 또는 찌부러질 수 있는 부분으로 작용하는 V형부(47b)를 포함한다.
내부프레임(42)의 버클링을 시발하거나 증진하는 V-형부(47b)가 승객칸(16)에 근접한 프런트 필러(40)의 면상에 제공되더라도 V-형부(47b)가 커버(15)에 의해 감싸져 승객칸(16)으로부터 노출되지 않으므로 승객칸(16) 내부의 외양을 손상시키지 않는다.
외부프레임(43)은 내부프레임(42)의 프레임부(47)의 연결부(48a)와 연결을 위해 그 일단에 제공된 플랜지형의 연결부(49a), 연결부(49a)로부터 전방으로 돌출하는 융기부(43a), 융기부(43a)로부터 후방으로 신장하는 외부 벽부(43b) 및 외부 벽부(43b)의 말단부에 제공되어 프레임부(47)의 연결부(48b)와 연결하기 위한 플랜지형의 연결부(49b)로 구성된다. 참고번호 43c는 융기부(43a)에 부착된 몰딩을 나타낸다.
장애물(O)의 충돌충격(도 5a 및 도 5b 참고)이 프런트 필러(40)의 고강도부 즉, 강화파이프와 플레이트(45, 46) 만큼 깊이 도달할 때 충격 감쇄 부재(44)가 프런트 필러(40)의 고강도부를 통해 장애물(O)에 전달되는 충격을 최소화 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 프런트 필러(50)는 내부프레임(52) 및 외부프레임(53)을 포함한다. 충격흡수능을 가진 가변 이격자(54)는 윈드쉴드(5)와 프런트 필러(50) 사이에 배치된다. 이격자(54)는 장애물의 일단이 윈드쉴드(5)와 충돌할 때 변형되고, 이에 의해 윈드쉴드(5)로부터 장애물에 전달되는 충돌 충격을 최소화 한다.
내부프레임(52)은 프레임부(57)와 프레임부(57)에 대해 중심부재로 작용하는 강화파이프(55)로 구성된다. 강화파이프(55)는 강화플레이트(56)를 통해 프레임부(57)에 부착된다. 강화파이프(55)와 강화플레이트(56) 양자는 도 2와 관련하여 기술한 제1 실시형태의 것과 같은 기능을 수행한다. 프레임부(57)는 대체로 U형 단면을 가지도록 판금속을 접어서 형성되고, 그 중앙에 위치된 기저부(57a), 외부프레임(53)과 연결하기 위해 그 일단에 제공된 플랜지형의 연결부(58a) 및 외부프레임(53)과 연결하기 위해 그 맞은편 말단에 제공된 플랜지형의 연결부(58b)를 가진다.
외부프레임(53)은 프레임바디(61), 지지걸쇠(32; 도 3 참고)를 통해 프레임바디(61)에 부착된 보호부재(33), 보호부재(33)의 전면에 부착된 장식프레임(34) 및 장식프레임(34)의 일단에 부착된 몰딩(36)으로 구성된다.
프레임바디(61)는 내부프레임(52)의 프레임부(57)의 연결부(58a)와 연결하기 위한 플랜지형의 연결부(59a), 연결부(59a)로 부터 위크 포션으로 작용하도록 한 휨 또는 각진부(62)를 지나 바깥쪽으로 신장하는 편평부(61a), 편평부(61a)로 부터 후방으로 신장하는 외부벽부(61b) 및 내부프레임(52)의 프레임부(57)의 연결부(58b)와 연결하기 위해 외부벽부(61b)의 말단에 제공된 플랜지형의 연결부(59b)를 포함한다. 휨부(62)는 제1 및 제2 실시형태에서와 같이 내부프레임에 제공된 것이 아니라 외부프레임(61)에 제공된다. 휨부(62)는 외부프레임(61)의 승객칸(16)에 근접한 부분에 제공된다.
외부프레임(61)의 승객칸(16)에 근접한 부분에 제공되어 외부프레임(61)의 버클링을 시발하거나 용이하게 하기 위한 위크 포션으로 작용하는 휨부(62)로 인해, 프런트 필러(50)에 대한 장애물의 충돌에 의해 휨부(62)가 프런트 필러(50)의 방사상으로 안쪽으로 즉, 내부공간으로 돌출되도록 휨부(62)가 찌부러지거나 버클되고 이에 의해 충돌 충격을 흡수한다. 휨부(62)는 커버(15)에 의해 싸여져 승객칸(16)으로부터 노출되지 않는다.
종래기술에 비추어 쉽게 감지될 수 있는 바와 같이 제1, 제2 및 제3 실시형태에 따른 휨부 또는 위크 포션(27b; 도 2 참고, 62; 도 7 참고) 및 V-형 부(47b; 도 6 참고)는 프런트 필러의 버클링이 보다 용이하게 되도록 구멍이 뚫어질 수도 있다.
명백하게 본 발명의 여러 중요하지 않은 변경과 개선은 상기 기술의 측면에서 가능하며, 따라서 첨부된 청구범위의 범주내에서 본 발명은 상기 특정적으로 기술된 것 외의 것으로 실시될 수도 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 승객칸을 가지는 자동차에 있어서,
    튜브형 단면을 가지는 구조체,
    상기 구조체의 승객칸에 근접하여 위치한 부분에 연결된 강화 파이프,
    승객칸으로부터 강화 파이프와 마주보는 방향으로 강화 파이프와 연관하여 위치한 위크 포션(weak portion)을 더 가지는 구조로서, 상기 위크 포션은 상기 승객칸으로부터 떨어져 위치한 부분의 내부프레임에 내부로 돌출하는 근접부에 있는 각진부를 포함하는 것이고,
    여기서, 상기 승객칸으로부터 떨어져 위치된 부분에서 상기 프런트 필러(front pillar)에 충격을 가하는 상기 자동차 외부로부터의 힘이 상기 구조체를 상기 위크 포션에서 버클(buckle) 되고, 그 힘이 상기 강화 파이프에 충격을 주기 전에 에너지를 흡수되도록 하는
    것으로 구성되는 자동차 프런트 필러.
  2. 제 1항에 있어서, 승객칸으로부터 떨어져 위치된 상기 프런트 필러 부분은 그 전방부에 충격을 흡수할 수 있는 보호부재를 가진 편평부를 포함함을 특징으로 하는 자동차 프런트 필러.
  3. 제 1항에 있어서, 더욱이 충격을 흡수하기 위해 상기 프런트 필러와 일체로 제공된 충격 감쇄 부재를 포함함을 특징으로 하는 자동차 프런트 필러.
  4. 제 1항에 있어서, 더욱이 윈드쉴드에 대한 충격을 흡수하기 위해 상기 프런트 필러와 윈드쉴드 사이에 제공된 가변 이격자를 포함함을 특징으로 하는 자동차 프런트 필러.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한항에 있어서, 상기 프런트 필러는 승객칸에 근접하여 위치한 내부프레임 및 상기 내부프레임과 결합된 외부프레임을 포함하고, 상기 외부프레임은 부분적으로 승객칸으로부터 떨어져 위치되고, 상기 내부프레임과 상기 외부프레임은 연합하여 닫혀진 단면의 튜브형상으로 됨을 특징으로 하는 자동차 프런트 필러.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 위크포션이 상기 내부프레임내에 제공되어 상기 내부프레임의 안쪽으로 방사상으로 돌출한 각진부를 가짐을 특징으로 하는 자동차 프런트 필러.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 위크포션이 상기 외부프레임의 승객칸에 근접하여 위치된 부분에 제공됨을 특징으로 하는 자동차 프런트 필러.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 내부프레임은 이 내부프레임에 부착된 강화부재를 포함함을 특징으로 하는 자동차 프런트 필러.
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