KR100610122B1 - 오프셋 충돌시 사이드실부의 변형을 억제하기 위한전방섀시구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오프셋 충돌시 사이드실부의 변형을 억제하기 위한 전방섀시구조에 관한 것으로, 사이드프레임(15)에서 상기 수직 결합단부(23)와 수평 결합단부(25)가 결합되는 사이의 구간(L2)은 동일한 단면 두께를 갖는 수평구간으로 형성되면서 차체의 측방으로 돌출되는 굴곡부(15a)를 갖도록 형성되고, 로어암(20)의 수직 결합단부(23)는 상기 수직 결합단부(23)의 중심과 상기 수평 결합단부(25)의 중심을 일직선으로 연결하는 제1중심선(T1)에 대해 평행한 연장선(M)이 볼조인트단부(21)가 있는 차체의 측방쪽을 향해 이동하다가 상기 수직 결합단부(23)와 볼조인트단부(21)를 연결하는 제2외곽면(29)과 가장 먼저 일치하는 제2교차점(P2)에서 차체의 전후방향으로 연장한 기준선(N)에 대해 볼조인트단부(21)가 있는 차체의 측방쪽으로 치우쳐져서 위치될 수 있도록 형성되어져, 전방 오프셋 충돌사고 발생시 서브프레임(10) 및 로어암(20)의 변형을 통해 차륜(W)의 후방측이 사이드실부(30)로부터 이격되는 회전을 하게 됨으로써, 상기 사이드실부(30)의 찌그러지는 변형을 최대한 억제시킬 수 있게 되고, 이로 인해 전방 오프셋 충돌사고 후에도 도어의 개방이 수월하게 진행될 수 있도록 하여 탑승자의 안전보호기능을 향상시킬 수 있도록 된 것이다.

Description

오프셋 충돌시 사이드실부의 변형을 억제하기 위한 전방섀시구조{front chassis structure for inhibiting deformation of side sill on offset crush}

도 1내지 도 4는 오프셋 충돌사고 발생시 사이드실부에 큰 변형이 발생되는 종래의 전방섀시구조를 설명하기 위한 도면,

도 5 내지 도 9는 오프셋 충돌사고 발생시 사이드실부의 변형을 억제하는 본 발명에 따른 전방섀시구조를 설명하기 위한 도면이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 - 서브프레임 11 - 전방프레임

13 - 후방프레임 15 - 사이드프레임

20 - 로어암 21 - 볼조인트단부

23 - 수직 결합단부 25 - 수평 결합단부

27 - 제1외곽면 29 - 제2외곽면

본 발명은 정면 오프셋 충돌사고 발생시 사이드실부의 변형을 최대한 억제함으로써 개선된 충돌성능을 갖출 수 있도록 하는 오프셋 충돌시 사이드실부의 변형 을 억제하기 위한 전방섀시구조에 관한 것이다.

일반적으로, 서스펜션멤버(suspension member)라고도 불리우는 서브프레임(sub-frame)은 동력전달장치의 부품들이 조립되면서 차체의 골격을 이루는 부재이다.

도 1에는 서브프레임(10)이 평면도로서 도시되어 있는 바, 상기 서브프레임(10)은 차체의 전,후방쪽으로 위치하는 전방프레임(11) 및 후방프레임(13)과, 차체의 좌,우측에 위치하면서 상기 전,후방프레임(11,13)을 연결하는 두 개의 사이드프레임(15)으로 이루어진다.

그리고, 상기 사이드프레임(15)에는 프론트 서스펜션을 구성하는 로어암(20)이 장착된다.

여기서, 상기 로어암(20)은 세 개의 단부를 갖도록 형성되는데, 그 중 한 개의 단부는 볼조인트를 통해 차륜의 너클과 결합되어지므로 볼조인트단부(21)라고 불리우고, 다른 한 개의 단부는 볼조인트단부(21)를 기준으로 차체의 전방쪽을 향해 배치되면서 사이드프레임(15)을 수직하게 관통하는 볼트에 의해 상기 사이드프레임(15)과 결합되어지므로 수직 결합단부(23)라 불리우며, 나머지 한 개의 단부는 볼조인트단부(21)를 기준으로 차체의 후방쪽을 향해 배치되면서 사이드프레임(15)을 수평하게 관통하는 볼트에 의해 상기 사이드프레임(15)과 결합되어지므로 수평 결합단부(25)라 불리운다.

여기서, 상기 수직 결합단부(23)와 수평 결합단부(25)는 각각 수직 관통형부시와 수평 관통형부시를 매개로 결합되어지는 바, 상기 수직 관통형부시는 일명 지 오메트리 부시(G부시)라 불리우고, 상기 수평 관통형부시는 일명 A부시라 불리운다.

그러나, 상기와 같은 종래의 전방섀시구조는 정면 오프셋 충돌사고 발생시 사이드프레임(15)이 도 2에 도시된 바와 같이 차체의 상방향으로 크게 굴곡되는 변형이 발생하게 된다.

상기와 같이 정면 오프셋 충돌사고 발생될 때 사이드프레임(15)이 차체의 상방향으로 크게 변형되어지는 이유는, 수직 결합단부(23)와 수평 결합단부(25)사이의 구간(L1)에 존재하는 사이드프레임(15)의 형상이 도 3에 도시된 바와 같이 상기 수직 결합단부(23)의 근방에서 차체의 상방향으로 굴곡지게 형성된 구조일 뿐만 아니라, 굴곡진 부위(A)에서의 단면 두께가 급격하게 축소되는 구조이기 때문이다.

따라서, 정면 오프셋 충돌사고가 발생되면 단면 두께가 급격하게 축소된 부위(B)에서는 충돌하중이 집중되게 되고, 이와 같이 집중된 하중은 사이드프레임(15)의 굴곡진 방향 즉 차체의 상방향으로 분산되어지려는 힘을 갖게 된다.

이로 인해, 상기 사이드프레임(15)은 차체의 상방향으로 크게 굴곡되어지는 변형이 발생하게 되는 것이다.

또한, 정면 오프셋 충돌사고 발생시 사이드프레임(15)이 차체의 상방향으로 크게 굴곡되는 변형이 발생하게 되면, 변형부의 로어암(20)과 결합된 차륜(W)은 도 4에 도시된 바와 같이 전방측은 차체의 외부쪽으로 후방측을 차체의 안쪽을 향해 회전(R1)되는 현상이 발생하게 된다.

이에 따라, 차체의 안쪽으로 회전(R1)되는 차륜(W)의 후방측은 차체의 사이 드실부(30)를 강한 힘으로써 타격하게 되고, 이로 인해 상기 사이드실부(30)는 심하게 찌그러지는 변형이 발생하게 된다.

상기와 같은 사이드실부(30)의 심한 변형은 도어의 개방을 구속하게 됨으로써, 탑승자의 안전을 해치는 경우가 종종 발생하게 된다.

한편, 도 2는 정면 오프셋 충돌사고 발생시 도 1 V의 위치에서 서브프레임을 바라본 측면도이고, 도 3은 오프셋 충돌사고가 발생하기 전에 도 1 V의 위치에서 서브프레임을 바라본 측면도이며, 도 4는 도 2의 상태를 차체의 밑에서 바라본 저면도이다.

그리고, 도 2와 도 3에 도시된 미설명부호 1은 프론트사이드멤버이고, 3은 프론트플로어이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 로어암 및 로어암이 결합되는 사이드프레임의 형상을 개선하여, 정면 오프셋 충돌사고 발생시 상기 사이드프레임이 차체의 측면을 향해 굴곡되는 변형이 발생되도록 하고, 이에 따라 차륜을 통해 사이드실부의 변형을 최대한 억제시키도록 하여, 개선된 충돌성능을 갖출 수 있도록 하는 오프셋 충돌시 사이드실부의 변형을 억제하기 위한 전방섀시구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 서브프레임의 사이드프레임에 로어암의 수직 결합단부와 수평 결합단부가 결합되어지는 전방섀시구조에 있어서, 상기 사이드프레임에서 상기 수직 결합단부와 수평 결합단부가 결합되는 사이의 구 간은 동일한 단면 두께를 갖는 수평구간으로 형성되면서 차체의 측방으로 돌출되는 굴곡부를 갖도록 형성되고; 상기 로어암에서 수직 결합단부와 수평 결합단부를 연결하는 제1외곽면은 상기 수직 결합단부의 중심과 상기 수평 결합단부의 중심을 일직선으로 연결하는 제1중심선에 대해 에스자의 곡면을 갖도록 형성되는데; 상기 로어암의 수직 결합단부는, 상기 수직 결합단부의 중심과 상기 수평 결합단부의 중심을 일직선으로 연결하는 제1중심선에 대해 평행한 연장선이 볼조인트단부가 있는 차체의 측방쪽을 향해 이동하다가, 상기 수직 결합단부와 볼조인트단부를 연결하는 제2외곽면과 가장 먼저 일치하는 제2교차점에서, 차체의 전후방향으로 연장한 기준선에 대해 볼조인트단부가 있는 차체의 측방쪽으로 치우쳐져서 위치될 수 있도록 형성되는; 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 5 내지 도 9는 오프셋 충돌사고 발생시 사이드실부의 변형을 억제하는 본 발명에 따른 전방섀시구조를 설명하기 위한 도면으로서, 종래 구조와 동일한 부위에는 동일한 참조부호를 붙이면서 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 전방섀시구조는 정면 오프셋 충돌사고 발생시 서브프레임을 구성하는 사이드프레임이 차체의 측면을 향해 굴곡되는 변형이 발생되도록 하고 동시에 로어암의 변형을 유도하여, 차륜에 의한 사이드실부의 변형을 최대한 억제시킬 수 있도록 된 것이다.

이를 달성하기 위한 본 발명의 서브프레임(10)은 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 차체의 전,후방쪽으로 위치하는 전방프레임(11) 및 후방프레임(13)과, 차체의 좌,우측에 위치하면서 상기 전,후방프레임(11,13)을 연결하는 두 개의 사이드프레임(15)으로 구성된다.

그리고, 상기 사이드프레임(15)에는 프론트 서스펜션을 구성하는 로어암(20)이 장착된다.

여기서, 상기 로어암(20)은 세 개의 단부를 갖도록 형성되는데, 그 중 한 개의 단부는 볼조인트를 통해 차륜의 너클과 결합되어지므로 볼조인트단부(21)라고 불리우고, 다른 한 개의 단부는 볼조인트단부(21)를 기준으로 차체의 전방쪽을 향해 배치되면서 사이드프레임(15)을 수직하게 관통하는 볼트에 의해 상기 사이드프레임(15)과 결합되어지므로 수직 결합단부(23)라 불리우며, 나머지 한 개의 단부는 볼조인트단부(21)를 기준으로 차체의 후방쪽을 향해 배치되면서 사이드프레임(15)을 수평하게 관통하는 볼트에 의해 상기 사이드프레임(15)과 결합되어지므로 수평 결합단부(25)라 불리운다.

한편, 상기 서브프레임(10)의 구성품 중 상기 사이드프레임(15)에서 상기 로어암(20)의 수직 결합단부(23) 및 수평 결합단부(25)가 결합되는 사이의 구간(L2)은 도 6에 도시된 바와 같이 동일한단면 두께를 갖는 수평구간으로 형성된다.

또한, 상기 수평구간중에는 도 5에 도시된 바와 같이 차체의 측방으로 돌출되는 굴곡부(15a)가 일체로 구비되어 진다.

도 6은 도 1의 상태에서 도시된 화살표 V의 방향으로 서브프레임을 바라본 측면도이다.

한편, 상기 로어암(20)에서 수직 결합단부(23)와 수평 결합단부(25)를 연결하는 제1외곽면(27)은 상기 수직 결합단부(23)의 중심(C2)과 상기 수평 결합단부(25)의 중심(C3)을 일직선으로 연결하는 제1중심선(T1)에 대해 에스(S)자의 곡면을 갖도록 형성된다.

그리고, 상기 수직 결합단부(23)와 볼조인트단부(21)를 연결하는 제2외곽면(29)은 상기 수직 결합단부(23)의 중심(C2)과 상기 볼조인트단부(21)의 중심(C1)을 일직선으로 연결하는 제2중심선(T2)을 기준으로 차체의 안쪽을 향해 돌출되는 곡면을 갖도록 형성된다.

여기서, 상기 제1외곽면(27)과 상기 제1중심선(T1)이 일치하는 제1교차점(P1)에서 상기 수직 결합단부(23)까지의 외곽면은 차체의 안쪽을 향해 돌출되는 곡면을 갖도록 형성되고, 상기 제1교차점(P1)에서 상기 수평 결합단부(25)까지의 외곽면은 로어암(20)의 볼조인트단부(21)를 향해 돌출되는 곡면을 갖도록 형성된다.

그리고, 상기 수직 결합단부(23)는 상기 제1중심선(T1)에 대해 평행한 연장선(M)이 볼조인트단부(21)가 있는 차체의 측방쪽을 향해 이동하다가 상기 제2외곽면(29)과 가장 먼저 일치하는 제2교차점(P2)에서 차체의 전후방향으로 연장한 기준선(N)에 대해 볼조인트단부(21)가 있는 차체의 측방쪽으로 치우쳐져서 위치될 수 있도록 형성되어 진다.

삭제

한편, 도 7에 도시된 미설명부호 T3는 로어암(20)에서 볼조인트단부(21)의 중심(C1)과 수평 결합단부(25)의 중심(C3)을 일직선으로 연결한 제3중심선이다.

이하, 본 발명에 따른 실시예의 작용효과에 대해 설명하기로 한다.

도 8에는 전방 오프셋 충돌사고 발생전과 발생후 서브프레임과 로어암의 상태가 도시되어 있다.

즉, 전방 오프셋 충돌사고 발생전에는 도 8(a)에 도시된 바와 같이 서브프레임(10)과 로어암(20)이 정상적인 모양을 유지하고 있다가, 도 8(b)에 도시된 바와 같이 전방 오프셋 충돌사고 발생후 서브프레임(10)을 구성하는 사이드프레임(15)은 충격력에 의해 굴곡부(15a)가 차체의 측방으로 돌출되는 변형을 하게 된다.

상기 굴곡부(15a)를 기준으로 로어암(20)의 수직 결합단부(23)가 결합되는 사이드프레임(15)의 전방측 및 수평 결합단부(25)가 결합되는 사이드프레임(15)의 후방측은 각각 차체의 안쪽을 향해 절곡된 모양을 갖도록 굴곡 형성된다.

한편, 상기 로어암(20)의 수직 결합단부(23)는 사이드프레임(15)의 굴곡 변형시 전달되는 하중을 집중적으로 받아들이게 된다.

이에 따라, 상기 로어암(20)은 도 8(b)와 도 9에 도시된 바와 같이 제1중심선(T1)을 기준으로 차체의 안쪽을 향해 가장 많이 돌출된 부위가 차체의 안쪽을 향해 돌출되는 변형을 갖도록 절곡되어지게 된다.

이때, 수직 결합단부(23)의 중심(C2)은 차체의 후방쪽으로 후퇴이동(C2 →C2-1)을 하게 되고, 수평 결합단부(25)의 중심(C3)은 차체의 후방 및 측방을 향해 이동(C3 →C3-1)을 하게 되며, 볼조인트결합단부(21)의 중심(C1)은 차체의 전방 및 측방을 향해 이동(C1 →C1-1)을 하게 된다.

따라서, 볼조인트를 매개로 결합된 차륜(W)은 도시된 화살표 R2와 같이 전방측은 차체의 안쪽(내측)을 향하고 후방측을 차체의 측방(외측)을 향해 회전되는 현상이 발생하게 된다.

이와 같이, 화살표 R2 방향으로 회전된 차륜(W-1)은 후방측이 차체의 사이드실부(30;도4에 도시됨)로부터 이격되는 구조를 갖게 됨으로써, 차륜(W-1)의 후방측에 의해 사이드실부(30)가 타격 당하는 근본적인 문제를 해결할 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 사이드실부(30)는 전방 오프셋 충돌사고 발생시에도 찌그러지는 변형이 최대한 억제됨으로써, 도어의 개방을 구속하던 종래의 단점은 자연적으로 해소되어지게 되며, 더 나아가 탑승자의 안전을 보호할 수 있는 개선된 성능을 갖출 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전방 오프셋 충돌사고 발생시 서브프레임 및 로어암의 변형을 통해 차륜의 후방측이 사이드실부로부터 이격되는 회전을 하게 됨으로써, 상기 사이드실부의 찌그러지는 변형을 최대한 억제시킬 수 있게 되고, 이로 인해 전방 오프셋 충돌사고 후에도 도어의 개방이 수월하게 진행될 수 있도록 하여 탑승자의 안전보호기능을 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (2)

1. 서브프레임(10)의 사이드프레임(15)에 로어암(20)의 수직 결합단부(23)와 수평 결합단부(25)가 결합되어지는 전방섀시구조에 있어서,

   상기 사이드프레임(15)에서 상기 수직 결합단부(23)와 수평 결합단부(25)가 결합되는 사이의 구간(L2)은 동일한 단면 두께를 갖는 수평구간으로 형성되면서 차체의 측방으로 돌출되는 굴곡부(15a)를 갖도록 형성되고;

   상기 로어암(20)에서 수직 결합단부(23)와 수평 결합단부(25)를 연결하는 제1외곽면(27)은 상기 수직 결합단부(23)의 중심(C2)과 상기 수평 결합단부(25)의 중심(C3)을 일직선으로 연결하는 제1중심선(T1)에 대해 에스(S)자의 곡면을 갖도록 형성되는데;

   상기 로어암(20)의 수직 결합단부(23)는, 상기 수직 결합단부(23)의 중심(C2)과 상기 수평 결합단부(25)의 중심(C3)을 일직선으로 연결하는 제1중심선(T1)에 대해 평행한 연장선(M)이 볼조인트단부(21)가 있는 차체의 측방쪽을 향해 이동하다가, 상기 수직 결합단부(23)와 볼조인트단부(21)를 연결하는 제2외곽면(29)과 가장 먼저 일치하는 제2교차점(P2)에서, 차체의 전후방향으로 연장한 기준선(N)에 대해 볼조인트단부(21)가 있는 차체의 측방쪽으로 치우쳐져서 위치될 수 있도록 형성되는;

   것을 특징으로 하는 오프셋 충돌시 사이드실부의 변형을 억제하기 위한 전방섀시구조.
2. 삭제

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