KR101092792B1 - 차량의 하부 차체구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 하부 차체구조에 관한 것으로서, 승객룸을 이루는 언더 플로어와; 상기 언더 플로어와 분리 제작되며, 상기 언더 플로어와 체결 부재로 체결되는 마운팅부가 형성된 프레임 타입의 플랫폼과; 충돌시 상기 언더 플로어와 상기 플랫폼을 분리시키는 분리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 충돌시 언더 플로어와 플랫폼이 쉽게 분리되도록 함으로써, 승객룸으로 전달되는 충격량을 최소화하는 동시에 가감속도의 피크치를 감소시켜, 탑승자가 다치는 것을 최대한 방지할 수 있다.

Description

차량의 하부 차체구조{LOWER BODY STRUCTURE OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 하부 차체구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 충돌시 언더 플로어와 플랫폼을 분리시켜 승객룸으로 전달되는 충격을 최소화할 수 있는 차량의 하부 차체구조에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 하부 차체구조를 이루는 플랫폼은 크게 모노코크 타입과 프레임 타입으로 구분된다.
모노코크 타입의 플랫폼은 단면을 접어서 멤버 형상을 구현함으로써 모든 부분을 일체형으로 구성한다. 이러한 모노코크 타입의 플랫폼은 강성이 떨어지나 충돌시 앞부분이 구겨짐으로써 충격 흡수량이 놓은 이점이 있다.
한편, 프레임 타입의 플랫폼은 멤버를 프레임으로 구성하여 서로 연결하는 구조로 이루어지고, 그 상부에 언더 플로어가 마운팅된다. 이러한 프레임 타입의 플랫폼은 모노코트 타입에 비해 강성은 우수하나 충돌시 변형이 적어 충격흡수량이 낮은 단점이 있다.
최근, 연료 전지나 전기를 이용하는 차세대 차량의 경우 프레임 타입으로 개발 중인데, 상기 기술한 바와 같이 충돌 성능의 문제가 예상되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 충돌시 언더 플로어와 플랫폼을 분리시켜 승객룸으로 전달되는 충격량을 최소화할 수 있는 차량의 하부 차체구조를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명의 차량의 하부 차체구조에 따라, 승객룸을 이루는 언더 플로어와; 상기 언더 플로어와 분리 제작되며, 상기 언더 플로어와 체결 부재로 체결되는 마운팅부가 형성된 프레임 타입의 플랫폼과; 충돌시 상기 언더 플로어와 상기 플랫폼을 분리시키는 분리부에 의해 달성된다.
이 때, 상기 체결 부재는 볼트 및 너트로 구성된 것이 좋다.
여기서, 상기 분리부는 상기 마운팅부의 주변에 방사 방향으로 함몰 형성된 가이드 홈이며, 충돌시 상기 마운팅부가 상기 볼트에 의해 찢길 때 상기 볼트가 상기 가이드 홈을 따라 안내되어 상기 플랫폼으로부터 이탈됨으로써, 상기 언더 플로어와 상기 플랫폼이 분리되는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 분리부는 상기 볼트가 체결되는 상기 너트의 체결공과 연통하는 개구이며, 충돌시 상기 볼트가 상기 개구를 통해 이탈됨으로써 상기 언더 플로어와 상기 플랫폼이 분리되는 것이 좋다.
상기 분리부는 윗변이 아랫변보다 긴 사다리꼴 모양으로 이루어져 상기 마운팅부에 삽입되는 쐐기이며, 충돌시 상기 쐐기가 상기 마운팅부의 상부로 이탈하면 서 상기 볼트가 상기 플랫폼으로 이탈됨으로써, 상기 언더 플로어와 상기 플랫폼이 분리되는 것이 바람직하다.
여기서, 일단이 상기 플랫폼에 고정되고 타단이 상기 볼트에 고정된 와이어를 더 포함하여, 상기 플랫폼으로부터 분리된 상기 언더 플로어의 이동 범위를 제한하는 것이 좋다.
또는, 플랫폼에 설치되며 내부에 속도 조절부가 마련된 풀리와, 일단이 상기 풀리에 권취되고 타단이 상기 언더 플로어에 고정된 와이어로 구성되어, 상기 플랫폼으로부터 분리된 상기 언더 플로어의 이동 범위를 제한하는 이동 제한 유닛을 더 포함할 수도 있다.
또한, 상기 목적은 본 발명의 차량의 하부 차체구조에 따라, 승객룸을 이루는 언더 플로어와; 상기 언더 플로어와 체결 부재로 체결되는 마운팅부가 형성되며, 서로 암수 결합되되 일면만이 용접되는 제1 플랫폼 및 제2 플랫폼으로 구성된 프레임 타입의 플랫폼을 포함하여, 충돌시 용접 부위가 파단되면서 상기 제1 플랫폼 및 상기 제2 플랫폼이 분리되어 상기 체결 부재가 이탈됨으로써, 상기 언더 플로어와 상기 플랫폼이 분리되는 것에 의해 달성된다.
이 때, 상기 체결 부재는 볼트 및 너트로 구성된 것이 좋다.
여기서, 일단이 상기 플랫폼에 고정되고 타단이 상기 볼트에 고정된 와이어를 더 포함하여, 상기 플랫폼으로부터 분리된 상기 언더 플로어의 이동 범위를 제한하는 것이 좋다.
또는, 플랫폼에 설치되며 내부에 속도 조절부가 마련된 풀리와, 일단이 상기 풀리에 권취되고 타단이 상기 언더 플로어에 고정된 와이어로 구성되어, 상기 플랫폼으로부터 분리된 상기 언더 플로어의 이동 범위를 제한하는 이동 제한 유닛을 더 포함할 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 충돌시 언더 플로어와 플랫폼이 쉽게 분리되도록 함으로써, 승객룸으로 전달되는 충격량을 최소화하는 동시에 가감속도의 피크치를 감소시켜, 탑승자가 다치는 것을 최대한 방지할 수 있는 차량의 하부 차체구조가 제공된다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 하부 차체구조는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 승객룸(C)을 이루는 언더 플로어(10)와, 언더 플로어(10)와 분리 제작되며 언더 플로어(10)와 체결 부재로 체결되는 마운팅부(M)가 형성된 프레임 타입의 플랫폼(20)으로 구성된다. 이 때, 체결 부재는 볼트(35) 및 너트(30)로 구성되나, 언더 플로어(10)와 플랫폼(20)을 마운팅할 수 있는 것이라면 이에 한정되지 않음은 물론이다.
언더 플로어(10)의 상부 영역은 탑승자가 탑승하기 위한 승객룸(C)을 형성하 는 공간이다.
플랫폼(20)은 언더 플로어(10)의 하부에 마련되며, 차체의 양측 길이 방향을 따라 소정의 개소에는 볼트(35) 및 너트(30)가 체결되기 위한 마운팅부(M)가 형성되어 있다. 이에, 작업자는 볼트(35)를 언더 플로어(10) 및 플랫폼(20)에 차례로 삽입한 후 너트(30)를 볼트(35)에 체결함으로써, 언더 플로어(10)와 플랫폼(20)을 일체로 결합시킨다. 이 때, 언더 플로어(10)와 플랫폼(20) 사이의 볼트(35)의 외주면에는 부싱(38)을 삽입하는 것이 좋다.
본 발명에서는 충돌시 언더 플로어(10)와 플랫폼(20)을 분리시켜 충격량이 플랫폼(20)으로 전달되는 동안 초기 높은 충격량이 승객룸(C)으로 전달되는 것을 방지하기 위한 분리부가 마련된다.
분리부는 마운팅부(M)의 주변에 방사 방향으로 함몰 형성된 가이드 홈(40)이며, 이 가이드 홈(40)은 90도 간격마다 하나씩 총 4개로 이루어져 마운팅부(M)의 두께보다 얇게 제작된다. 이에, 충돌시 마운팅부(M)가 볼트(35)에 의해 찢길 때 볼트(35)가 강성이 상대적으로 적은 가이드 홈(40)을 따라 안내되어 플랫폼(20)으로부터 쉽게 이탈되므로, 언더 플로어(10)와 플랫폼(20)이 도 2와 같이 분리될 수 있다.
제1 실시예의 가이드 홈(40)은 방사 방향으로 90도 간격마다 하나씩 이루어져 있으나, 도 4의 제2 실시예와 같이 일정 반경의 원(240)으로 이루어질 수도 있음은 물론이다.
여기서, 일단이 플랫폼(20)에 고정되고 타단이 볼트(35)에 고정되는 와이 어(50)가 더 설치되는 것이 좋은데, 그 이유는 충돌시 볼트(35)가 플랫폼(20)으로부터 이탈되어 언더 플로어(10)와 플랫폼(20)이 분리되는 경우 언더 플로어(10)가 플랫폼(20)으로부터 완전히 이탈되지 않도록 이동 범위를 제한함으로써 탑승자의 2차 사고를 방지하고 승객룸 생존 공간을 확보하기 위함이다.
도 5 및 도 6은 제1 실시예 및 제2 실시예의 분리부와는 다른 형태를 각각 나타낸 것이다.
먼저, 제3 실시예의 분리부는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 실시예와 달리 너트(330)의 형상을 변경한 것이다. 즉, 제3 실시예의 분리부는 볼트(35)가 체결되는 너트(330)의 체결공(32)과 연통하는 개구(33)이며, 이와 같이 너트(330)에 개구(33)가 형성됨으로써 충돌시 너트(30)가 뒤로 빠지면서 볼트(35)가 개구(33)를 통해 쉽게 이탈될 수 있기 때문에 언더 플로어(10)와 플랫폼(20)의 체결이 해제될 수 있다.
한편, 제4 실시예의 분리부는, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 윗변이 아랫변보다 긴 사다리꼴 모양으로 이루어져 마운팅부(M)에 삽입되는 쐐기(45)이다. 이에, 충돌시 플랫폼(20)에 충격이 가해지면 도 6의 (b)와 같이 쐐기(45)가 마운팅부(M)의 상부로 이탈하여 볼트(35)가 이탈되기 위한 공간이 확보됨으로써(사다리꼴의 형상 특성상 힘이 위로 전달됨), 언더 플로어(10)와 플랫폼(20)이 쉽게 분리될 수 있다.
도 7의 (a)는 본 발명의 제5 실시예에 따른 차량의 하부 차체구조에서 충돌 전 상태를 도시한 평면도, (b)는 충돌 후 상태를 도시한 평면도이다.
제5 실시예에 따른 차량의 하부 차체구조는 플랫폼(520)이 제1 플랫폼(21)과 제2 플랫폼(22)으로 분리되어 서로 암수 결합되는 점에서 제1 실시예 내지 제4 실시예와 다르다.
즉, 제5 실시예에서의 플랫폼(520)은 홈(21a)이 형성된 제1 플랫폼(21)과, 홈(21a)에 끼움 결합되는 돌기(22a)가 형성된 제2 플랫폼(22)으로 구성되며, 이 때 돌기(22a)의 상부면은 이와 대응하는 홈(21a)의 일면에만 용접되어 제1 플랫폼(21)과 제2 플랫폼(22)이 일체로 결합된다(도 7의 (a) 참조).
그 후, 충돌이 발생하면 용접 부위(W)가 파단되어(돌기(22a)와 홈(21a)의 일면만 용접되어 있기 때문에 쉽게 파단됨), 제1 플랫폼(21)과 제2 플랫폼(22)이 도 7의 (b)와 같이 분리되어 볼트(35)가 이탈할 수 있는 공간이 확보됨에 따라 언더 플로어(10)와 플랫폼(520)이 쉽게 분리될 수 있다.
여기서, 일단이 플랫폼(20)에 고정되고 타단이 볼트(35)에 고정되는 와이어(50)가 더 설치되어, 충돌시 볼트(35)가 플랫폼(20)으로부터 이탈되어 언더 플로어(10)와 플랫폼(20)이 분리되는 경우 언더 플로어(10)가 플랫폼(20)으로부터 완전히 이탈되지 않도록 이동 범위를 제한하는 것이 보다 바람직하다.
한편, 도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 차량의 하부 차체구조에서 충돌 후 상태를 도시한 측면도이다.
제6 실시예에서는 충돌시 언더 플로어(10)가 플랫폼(20)으로부터 완전히 이탈되지 않도록 이동 범위를 제한하는 이동 제한 유닛(60)의 구성이 제1 내지 제5 실시예와 차이가 있다.
즉, 제6 실시예의 이동 제한 유닛(60)은 플랫폼(20)에 설치되며 내부에 속도 조절부(미도시)가 마련된 풀리(61)와, 일단이 풀리(61)에 권취되고 타단이 언더 플로어(10)에 고정된 와이어(62)로 구성된다.
이 때, 속도 조절부는 충돌시 와이어(62)가 풀리(61)에서 풀리는 속도가 조절되도록 감가속도를 감소시키는 것으로서, 모터 또는 코일 스프링 등으로 구성될 수 있을 것이다. 이에, 단순히 와이어(50)로만 이루어졌던 제1 내지 제5 실시예와 달리 제6 실시예의 경우에는 속도 조절부에 의해 와이어(62)에 텐션이 부여됨으로써 감가속도를 더 감소시킬 수 있어 언더 플로어(10)와 플랫폼(20)의 분리되는 속도가 조절될 수 있는 이점이 있다.
상기 제1 실시예 내지 제6 실시예의 차량의 하부 차체구조와 종래 하부 차체구조의 충돌 단계별 로드 패스(load path)를 도 9를 참조하여 비교하면 다음과 같다.
즉, 종래의 경우에는, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 차량에 충돌이 가해지면, 플랫폼(20)(520)으로 입력된 충격량이 하나의 로드 패스를 가지고 승객룸(C)으로 그대로 전달되어 탑승자에 가해지는 충격량이 도 10의 (a) 및 (b)와 같이 매우 컸었다.
이에 반해, 본 발명의 경우에는, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 차량에 충돌이 가해지면, 플랫폼(20)(520)으로 입력된 충격량의 크기가 승객에게 상해를 입힐 수 있는 일정량 이상이 초과되는 순간 볼트(35)가 플랫폼(20)(520)으로 분리가 되면서 로드 패스가 위와 아래로 분산이 된다. 특히 중량이 큰 플랫폼(20)(520) 쪽 으로 흐르는 로드가 증가하여 탑승자에 가해지는 충격량이 도 10의 (c) 및 (d)와 같이 현저히 줄어들었음을 알 수 있었다. 이 때, 본 발명에서는 엔진룸에 2차적인 충격량 완화 장치인 에어백(A)을 사용하여 승객룸에 전달되는 충격량을 다시 한번 완화해주는 것이 보다 바람직할 것이다.
상기 기술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 충돌시 언더 플로어(10)와 플랫폼(20)(520)이 쉽게 분리되도록 함으로써, 승객룸(C)으로 전달되는 충격량을 최소화하여 탑승자가 다치는 것을 최대한 방지할 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 상기 실시예에만 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한 다양하게 변형될 수 있음은 당업자에게 자명하다고 할 수 있는 바, 그러한 변형예는 본 발명의 청구범위에 속한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 하부 차체구조의 충돌 전 상태를 도시한 측면도.
도 2는 도 1의 차량의 하부 차체구조의 충돌 후 상태를 도시한 측면도.
도 3의 (a)는 도 1의 A 부분을 도시한 확대 도시한 측면도, (b)는 (a)의 플랫폼을 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량의 하부 차체구조에서 플랫폼을 도시한 평면도.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량의 하부 차체구조를 개략적으로 도시한 측면도.
도 6의 (a)는 본 발명의 제4 실시예에 따른 차량의 하부 차체구조의 충돌 전 상태를 도시한 측면도, (b)는 충돌 후 상태를 도시한 측면도.
도 7의 (a)는 본 발명의 제5 실시예에 따른 차량의 하부 차체구조에서 충돌 전 상태를 도시한 평면도, (b)는 충돌 후 상태를 도시한 평면도.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 차량의 하부 차체구조에서 충돌 후 상태를 도시한 측면도.
도 9의 (a)는 종래 충돌 단계별 로드 패스(load path)를 나타낸 도면, (b)는 본 발명에 따른 상기 실시예들에 따른 충돌 단계별 로드 패스를 타나낸 도면.
도 10은 종래와 본 발명의 충격량을 비교하기 위한 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 언더 플로어 20, 520 : 플랫폼
21 : 제1 플랫폼 22 : 제2 플랫폼
30, 330 : 너트 33 : 개구
35 : 볼트 40, 240 : 가이드 홈
45 : 쐐기 60 : 이동 제한 유닛

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 승객룸을 이루는 언더 플로어와;
    상기 언더 플로어와 분리 제작되며, 상기 언더 플로어와 볼트 및 너트로 체결되는 마운팅부가 형성된 프레임 타입의 플랫폼과;
    충돌시 상기 언더 플로어와 상기 플랫폼이 분리되도록 상기 플랫폼의 상기 마운팅부의 주변에 방사 방향으로 함몰 형성된 가이드 홈을 포함하여,
    충돌시 상기 마운팅부가 상기 볼트에 의해 찢길 때 상기 볼트가 상기 가이드 홈을 따라 안내되어 상기 플랫폼으로부터 이탈됨으로써, 상기 언더 플로어와 상기 플랫폼이 분리되는 것을 특징으로 하는 차량의 하부 차체구조.
  4. 승객룸을 이루는 언더 플로어와;
    상기 언더 플로어와 분리 제작되며, 상기 언더 플로어와 볼트 및 너트로 체결되는 마운팅부가 형성된 프레임 타입의 플랫폼과;
    상기 너트에 형성되며, 충돌시 상기 언더 플로어와 상기 플랫폼이 분리되도록 상기 볼트가 체결되는 상기 너트의 체결공과 연통하는 개구를 포함하여,
    충돌시 상기 볼트가 상기 개구를 통해 이탈됨으로써 상기 언더 플로어와 상기 플랫폼이 분리되는 것을 특징으로 하는 차량의 하부 차체구조.
  5. 삭제
  6. 승객룸을 이루는 언더 플로어와;
    상기 언더 플로어와 체결 부재로 체결되는 마운팅부가 형성되며, 서로 암수 결합되되 일면만이 용접되는 제1 플랫폼 및 제2 플랫폼으로 구성된 프레임 타입의 플랫폼을 포함하여,
    충돌시 용접 부위가 파단되면서 상기 제1 플랫폼 및 상기 제2 플랫폼이 분리되어 상기 체결 부재가 이탈됨으로써, 상기 언더 플로어와 상기 플랫폼이 분리되는 것을 특징으로 하는 차량의 하부 차체구조.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 체결 부재는 볼트 및 너트로 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 하부 차체구조.
  8. 청구항 3, 청구항 4, 청구항 7 중 어느 하나에 있어서,
    일단이 상기 플랫폼에 고정되고 타단이 상기 볼트에 고정된 와이어를 더 포함하여, 상기 플랫폼으로부터 분리된 상기 언더 플로어의 이동 범위를 제한하는 것을 특징으로 하는 차량의 하부 차체구조.
  9. 청구항 3, 청구항 4, 청구항 6 중 어느 하나에 있어서,
    상기 플랫폼에 설치되며 내부에 속도 조절부가 마련된 풀리와, 일단이 상기 풀리에 권취되고 타단이 상기 언더 플로어에 고정된 와이어로 구성되어, 상기 플랫폼으로부터 분리된 상기 언더 플로어의 이동 범위를 제한하는 이동 제한 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 하부 차체구조.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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