KR101145480B1 - 자동차 차체의 후방부 구조 - Google Patents

자동차 차체의 후방부 구조 Download PDF

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다까요시 노무라
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 오프셋 충돌 시에도 차량 후방부로부터의 입력 하중에 의해 리어 사이드 멤버가 내측으로 쓰러지는 일이 없고, 또한 그 충격 에너지를 충분히 흡수할 수 있는 자동차 차체의 후방부 구조를 제공한다.
제1 리어 사이드 멤버(1) 및 제2 리어 사이드 멤버(2)와, 이들을 차폭 방향으로 연결시키는 리어 크로스 멤버(4)와, 제1 리어 사이드 멤버(1)와 제2 리어 사이드 멤버(2) 사이이며 이들 리어 사이드 멤버와 대략 평행하게 상기 리어 크로스 멤버(4)에 대하여 결합된 리어 센터 멤버(5)에 의해 자동차 차체의 후방부 구조를 구성한다. 그리고, 이 리어 센터 멤버(5)에는 차량 후방으로부터의 입력 하중에 의해 변형되는 취약부를 형성한다. 취약부는, 2개소의 비드부(14, 15)와, 제2 리어 크로스 멤버(4)의 결합부에 근접함에 따라 그 단면이 감소되는 단면 감소부(16)로 구성한다.

Description

자동차 차체의 후방부 구조 {REAR STRUCTURE OF VEHICLE BODY}
본 발명은 자동차 차체의 후방부 구조에 관한 것으로, 상세하게는 후방부 충격 흡수 기술에 관한 것이다.
특허 문헌1에는 차량 후방으로 연장되어 좌우로 배치된 리어 사이드 멤버에 복수개의 비드부를 형성하고, 차량 후방부로부터의 충격 하중이 리어 사이드 멤버의 후단부에 입력되었을 때에, 이들 비드부를 압축 파괴시켜 리어 사이드 멤버를 좌굴시킴으로써 충격 에너지를 흡수하도록 한 기술이 개시되어 있다.
특허 문헌1 : 실용신안 공표 평7-7265호 공보
그러나, 특허 문헌1에 기재된 기술에서는 차량 후방부에 대하여 차폭 방향의 어느 한 쪽으로 어긋나 충격 하중이 입력된, 소위 오프셋 충돌 시에 한 쪽의 리어 사이드 멤버만으로 충격 하중을 받는다. 그 때문에, 특허 문헌1에 기재된 기술에서는 리어 사이드 멤버가 좌굴되지 않고 내측 혹은 외측으로 쓰러져 버려, 충격 에너지를 충분히 흡수할 수 없다. 특히, 차량의 캐빈 후방부로부터 리어 사이드 멤버 후단부까지의 길이가 짧은, 소위 쇼트 오버행형의 차량의 경우, 후방부 충격 에너지를 충분히 흡수하는 것은 곤란해진다.
따라서, 본 발명은 오프셋 충돌 시에도 차량 후방부로부터의 입력 하중에 의해 리어 사이드 멤버가 내측 혹은 외측으로 쓰러지는 일이 없고, 또한 그 충격 에너지를 충분히 흡수할 수 있는 자동차 차체의 후방부 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 자동차 차체의 후방부 구조에서는, 좌우로 배치되는 제1 리어 사이드 멤버와 제2 리어 사이드 멤버를 차폭 방향으로 연결시키는 리어 크로스 멤버를 차량 후방에 설치하고 있다. 그리고, 제1 리어 사이드 멤버와 제2 리어 사이드 멤버 사이이며 이들 리어 사이드 멤버와 대략 평행하게 리어 센터 멤버를, 상기 리어 크로스 멤버에 연결시켜, 그 리어 센터 멤버에 취약부를 형성한다.
본 발명의 자동차 차체의 후방부 구조에 따르면, 제1 리어 사이드 멤버와 제2 리어 사이드 멤버 사이에 리어 센터 멤버를 이들 리어 사이드 멤버와 대략 평행하게 설치하고, 그 리어 센터 멤버를, 리어 크로스 멤버에 연결시킨 구조로 하고 있기 때문에, 오프셋 충돌 시에도 어느 한 쪽의 리어 사이드 멤버와 리어 센터 멤버에 입력 하중이 가해지게 된다. 또한, 본 발명에 따르면 리어 센터 멤버에 입력 하중에 의해 변형되는 취약부를 형성하고 있으므로, 이 취약부를 기점으로 하여 리어 센터 멤버가 변형됨으로써 차량 후방부에 입력된 충격 에너지를 충분히 흡수할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태의 자동차 차체의 후방부 구조를 도시하는 사시도.
도 2는 도 1의 후방부 구조의 저면도.
도 3은 도 1의 후방부 구조의 측면도.
도 4는 차량 후방부에 입력 하중이 작용했을 때의 도면.
도 5는 리어 센터 멤버의 사시도.
도 6은 리어 센터 멤버의 측면도.
도 7은 도 6 각 선 위치의 단면도.
이하, 본 발명을 적용한 구체적인 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
「자동차 차체의 후방부 구조의 구조 설명」
도 1은 본 실시 형태의 자동차 차체의 후방부 구조를 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 후방부 구조의 저면도이고, 도 3은 도 1의 후방부 구조의 측면도이고, 도 4는 차량 후방부에 입력 하중이 작용했을 때의 도면이고, 도 5는 리어 센터 멤버의 사시도이고, 도 6은 리어 센터 멤버의 측면도이고, 도 7은 도 6의 각 선 위치의 단면도이다.
도 2에 있어서, 축 X는 차량 전후 방향을 나타내고, 축 Y는 차폭 방향을 나타내고, 화살표 FR은 차량 전방을 나타내고, 화살표 RR은 차량 후방을 나타낸다. 도 3에 있어서, 축 Z는 차량 높이 방향을 나타낸다.
본 실시 형태의 자동차 차체의 후방부 구조는, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 리어 사이드 멤버(1) 및 제2 리어 사이드 멤버(2)와, 제1 리어 크로스 멤버(3)와, 본 발명의 리어 크로스 멤버에 상당하는 제2 리어 크로스 멤버(4)와, 리어 센터 멤버(5)로 구성되어 있다.
제1 리어 사이드 멤버(1) 및 제2 리어 사이드 멤버(2)는 차량 후방부의 주골격을 구성하고, 차량 후방으로 연장되어 설치되는 동시에 차폭 방향으로 소정 간격을 두고 좌우로 배치되어 있다. 이들 제1 리어 사이드 멤버(1) 및 제2 리어 사이드 멤버(2)의 차량 후단부에는 입력 하중을 받으면 변형되어 충격 에너지를 흡수하는 익스텐션 멤버(6, 7)가 각각 설치되어 있다.
제1 리어 크로스 멤버(3)는 차체 후방부의 강성을 높이기 위하여, 제1 리어 사이드 멤버(1)와 제2 리어 사이드 멤버(2) 사이에 그 길이 방향을 차폭 방향을 향하여 설치되어 있다. 제1 리어 크로스 멤버(3)의 그 길이 방향의 각 단부를 제1 리어 사이드 멤버(1)와 제2 리어 사이드 멤버(2)에 연결시킴으로써 차체 후방부의 강성이 높아진다.
제2 리어 크로스 멤버(4)는 제1 리어 크로스 멤버(3)의 차량 후방에 설치되고, 상기 제1 리어 크로스 멤버(3)와 마찬가지로 제1 리어 사이드 멤버(1)와 제2 리어 사이드 멤버(2) 사이를 연결하도록 설치되어 있다. 이 제2 리어 크로스 멤버(4)가 본 발명의 리어 크로스 멤버에 상당한다. 이 제2 리어 크로스 멤버(4)는 제1 리어 크로스 멤버(3)와 평행하게 배치됨으로써, 차체 후방부를 평면에서 보아 대략 井자 형상을 이루고 있다. 이 제2 리어 크로스 멤버(4)의 하면(4a)에는, 스페어 타이어(8)를 유지하기 위한 스페어 타이어 유지 부재(9)가 설치되어 있다. 스페어 타이어(8)는 이 스페어 타이어 유지 부재(9)와, 스페어 타이어 행거(도시하지 않음)에 의해 상하로부터 유지된다.
리어 센터 멤버(5)는 제1 리어 사이드 멤버(1)와 제2 리어 사이드 멤버(2) 사이이며, 이들 멤버(1, 2)와 대략 평행하게 상기 제2 리어 크로스 멤버(4)의 후방에 결합되어 있다. 리어 센터 멤버(5)는, 도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 멤버 부재(10)와 제2 멤버 부재(11)로 구성되고, 이들이 결합되어 내부 공간을 그 일부에 갖는 폐단면 구조로 되어 있다. 그리고, 이 리어 센터 멤버(5)에는 차량 후방으로부터의 입력 하중에 의해 변형되는 취약부(제1 취약부와 제2 취약부)가 형성되어 있다.
제1 멤버 부재(10)는, 예를 들어 평판 금속을 프레스 가공함으로써 평면에서 보아 대략 직사각 형상으로 차량 하방으로 움푹 들어가게 하여 형성한 오목 형상으로 된 돌출부(12)와, 이 돌출부(12)의 외주연에 형성되는 플랜지부(13)를 갖고 있다. 이 돌출부(12)에는 저면(12a)으로부터 차량 상방을 향하여 볼록하게 되는 비드부(14)가 설치되어 있다. 이러한 비드부(14)는 차량 후방으로부터의 입력 하중에 의해 변형되는 계기가 되는(기점이 되는) 제1 취약부로서 기능하며, 그 볼록 형상을 차폭 방향을 향하여 형성하고 있다.
또한, 상기 돌출부(12)의 내측 벽면(12b)에는, 동일하게 제1 취약부로서 기능하는 비드부(15)가 형성되어 있다. 이 비드부(15)는 상기 저면(12a)에 형성된 비드부(14)가 형성되는 위치보다도 더 차량 전방 위치에 형성되고, 플랜지부(13)의 일부에 걸쳐 저면(12a)을 향하는 종방향으로 긴 V 형상의 비드부(15)로서 형성되어 있다. 이 비드부(15)는 차폭 방향 양측의 내측 벽면(12b) 각각에 형성되어 있다.
또한, 이 제1 멤버 부재(10)에는 제2 리어 크로스 멤버(4)와의 결합 부분에 제2 취약부가 형성되어 있다. 제2 취약부는 차량 후방으로부터 제2 리어 크로스 멤버(4)와의 결합부에 근접함에 따라 그 단면이 감소되는 단면 감소부(16)로서 형성되어 있다. 단면 감소부(16)는 차량 후방으로부터 상기 결합 부분을 향하여 차량 상방으로 경사지는 경사부로 되어 있다. 도 6의 선A-A 위치의 단면을 도 7의 (A)에 도시하고, 동일하게 선B-B 위치의 단면을 도 7의 (B)에 도시하고, 선C-C 위치의 단면을 도 7의 (C)에 도시한다. 이들 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 멤버 부재(10)의 선단부측은 제2 리어 크로스 멤버(4)와의 결합 부분을 향하여 차량 상방으로 경사지는 경사부로서의 단면 감소부(16)로 되어 있다.
제1 멤버 부재(10)와 제2 리어 크로스 멤버(4)의 결합 부분은 상기 제1 멤버 부재(10)의 연결측의 플랜지부(13)로 되어 있다. 이 플랜지부(13)는 제2 리어 크로스 멤버(4)에 대하여 용접됨으로써 고정되어 있다.
제2 멤버 부재(11)는 제1 멤버 부재(10)의 약 1/3 혹은 1/2 정도의 크기로 되어, 상기 제1 멤버 부재(10)의 차량 후방에 설치되어 있다. 이러한 제2 멤버 부재(11)는 평판 금속을 소정 형상으로 프레스 가공하여 형성되어 있고, 상기 제1 멤버 부재(10)의 플랜지부(13)에 중첩되어 용접됨으로써 일체화되어 있다.
이 제2 멤버 부재(11)와 제1 멤버 부재(10)에는 스페어 타이어 행거의 일단부를 걸기 위한 훅(도시하지 않음)의 관통 구멍(17, 18)이 형성되어 있다. 제1 멤버 부재(10)에 형성된 관통 구멍(18)은 제2 멤버 부재(11)에 형성된 관통 구멍(17)보다도 큰 구멍으로서 형성되어 있다. 이 큰 관통 구멍(18)이 형성됨으로써, 이 부위의 강성이 약해져 상기 관통 구멍(18)이 입력 하중에 의해 변형될 때의 촉진부가 된다.
「차량 후방부 변형 동작 설명」
상술한 바와 같이 구성된 자동차 차체의 후방부 구조에 있어서, 도 4에 도시한 바와 같이 차량 후방으로부터 충돌 대상물(19)이 차량 전방을 향하여 입력 하중(F)으로 전체 충돌한 경우, 제1 리어 사이드 멤버(1) 및 제2 리어 사이드 멤버(2)에 설치된 익스텐션 멤버(6, 7)와, 이들 사이에 설치된 리어 센터 멤버(5) 각각에 입력 하중(F)이 입력된다. 전체 충돌은 제1 리어 사이드 멤버(1)와 제2 리어 사이드 멤버(2)와 리어 센터 멤버(5) 모두에 충돌 대상물(19)이 충돌하는 것으로 한다. 익스텐션 멤버(6, 7)는 그 입력 하중(F)에 의해 변형된다. 또한, 리어 센터 멤버(5)는 입력 하중(F)에 입력에 의해 최초로 제1 취약부인 2개소의 비드부(14, 15)가 변형의 기점이 되어 압괴(좌굴)되기 시작한다.
그리고, 이 비드부(14) 및 비드부(15)의 압괴가 계기가 되어 제2 멤버 부재(11)가 설치된 후단부 부위가 변형되어 간다. 그 후, 제2 취약부가 되는 단면 감소부(16)가 변형된다. 이 단면 감소부(16)는 제2 리어 크로스 멤버(4)와의 결합 부분을 향하여 차량 상방으로 경사지는 경사부로 되어 있기 때문에 리어 플로어 패널(20)을 차량 상방으로 밀어올린 것처럼 변형된다. 그 때문에, 스페어 타이어(8)의 후방부는 차량 상방으로 들어 올려져, 스페어 타이어 유지 부재(9)와 접촉하는 개소를 지지점으로 하여, 상대적으로 스페어 타이어(8)의 전방부는 차량 하방으로 끌어 내려진다. 이에 의해, 스페어 타이어(8)가 그 전방 상부에 설치된 캐니스터(21)에 간섭하여 이것을 차량 전방으로 밀어내는 것을 회피할 수 있다. 이에 의해, 스페어 타이어(8) 및 캐니스터(21)가 이들 전방에 배치된 연료 탱크(22)를 눌러 변형시키는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 제1 취약부와 제2 취약부가 변형의 계기가 되어 리어 센터 멤버(5)가 변형됨으로써 상기 충돌 대상물(19)에 의한 충격 에너지가 이 리어 센터 멤버(5)에 의해 흡수된다. 이 리어 센터 멤버(5)가 변형되어 에너지 흡수되어 약해진 입력 하중(F)은 제2 리어 크로스 멤버(4)를 통하여 그 양단부에 설치된 제1 리어 사이드 멤버(1)와 제2 리어 사이드 멤버(2)로 전달된다. 입력 하중(F)은 제1 리어 크로스 멤버(3)로 연결된 제1 리어 사이드 멤버(1)와 제2 리어 사이드 멤버(2)의 고강성 부위에 의해 감쇠된다.
오프셋 충돌의 경우에는, 제1 리어 사이드 멤버(1)와 제2 리어 사이드 멤버(2) 사이에 이들 멤버와 평행하게 리어 센터 멤버(5)를 설치하였기 때문에, 어느 한 쪽의 리어 사이드 멤버(1, 2)와 리어 센터 멤버(5)에 입력 하중(F)이 작용하게 된다. 그 때문에, 한 쪽의 리어 사이드 멤버(1, 2)만으로 입력 하중(F)을 받는 일이 없기 때문에, 리어 사이드 멤버(1, 2)가 차폭 방향 내측으로 구부러져 충격 에너지를 흡수할 수 없는 문제를 없앨 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면 제1 리어 사이드 멤버(1)와 제2 리어 사이드 멤버(2) 사이에 이들 리어 사이드 멤버와 대략 평행하게 리어 센터 멤버(5)를 설치하였기 때문에, 오프셋 충돌이어도 어느 한 쪽의 리어 사이드 멤버(1, 2)와 리어 센터 멤버(5)에 입력 하중이 작용하므로 충격 에너지를 효율적으로 흡수할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 리어 센터 멤버(5)에 차량 후방으로부터의 입력 하중(F)에 의해 변형되는 취약부를 형성하였기 때문에, 차량 후방으로부터 하중이 입력되었을 때는 이 취약부를 계기로 하여 리어 센터 멤버(5)가 변형되어 충격 에너지를 충분히 흡수할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 리어 센터 멤버(5)가 변형되고 나서 입력 하중(F)을 제2 리어 크로스 멤버(4)를 통하여 좌우의 제1 리어 사이드 멤버(1)와 제2 리어 사이드 멤버(2)로 전달하는 구조로 되어 있기 때문에, 상기 리어 센터 멤버(5)에 의해 에너지 흡수되어 작아진 입력 하중(F)을 양 리어 사이드 멤버(1, 2)로 전달할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면 입력 하중(F)에 의해 최초로 변형되는 제1 취약부와, 이 제1 취약부 후에 변형되는 제2 취약부로 취약부를 구성했으므로, 단계적으로 충격 에너지를 흡수할 수 있는 동시에, 확실하게 리어 센터 멤버(5)를 변형시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 제1 취약부를 리어 센터 멤버(5)의 일부에 형성한 2개소의 비드부(14, 15)로 했으므로 간단한 구조로 취약부를 형성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면 제2 취약부를 제2 리어 크로스 멤버(4)와의 결합부에 근접함에 따라 그 단면이 감소되는 단면 감소부(16)로 했으므로 제2 취약부를 효율적으로 변형시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면 단면 감소부(16)를 차량 후방으로부터 결합 부분을 향하여 차량 상방으로 경사지는 경사부로 했으므로, 입력 하중(F)에 의해 리어 플로어 패널(20)을 차량 상방으로 밀어올린 것처럼 변형시켜, 스페어 타이어(8) 및 캐니스터(21)를 차량 전방 하방으로 밀어 붙여 연료 탱크(22)가 변형되는 것을 회피할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면 리어 센터 멤버(5)는 취약부가 변형되어 리어 플로어 패널(20)을 차량 상방으로 밀어올리므로, 차량 하면에 설치된 캐니스터(21)나 연료 탱크(22) 등의 부품을 충돌 시에 보호할 수 있다.
이상, 본 발명을 적용한 구체적인 실시 형태에 대하여 설명했으나, 본 발명은 상술한 실시 형태에 제한되는 일은 없다.
예를 들어, 리어 센터 멤버(5)에 설치한 단면 감소부(16)의 전단부를, 제2 리어 크로스 멤버(4)의 상면이 아니라 하면(4a)에 고정하도록 해도 된다. 이와 같이 함으로써, 리어 센터 멤버(5)의 변형에 의한 충격 에너지의 흡수량을 크게 할 수 있다.
1 : 제1 리어 사이드 멤버
2 : 제2 리어 사이드 멤버
3 : 제1 리어 크로스 멤버
4 : 제2 리어 크로스 멤버
5 : 리어 센터 멤버
6, 7 : 익스텐션 멤버
8 : 스페어 타이어
10 : 제1 멤버 부재(리어 센터 멤버)
11 : 제2 멤버 부재(리어 센터 멤버)
14 : 비드부(제1 취약부)
15 : 비드부(제1 취약부)
16 : 단면 감소부(제2 취약부)
20 : 리어 플로어 패널
21 : 캐니스터
22 : 연료 탱크

Claims (7)

  1. 차량 차체의 제1 측면에 배치되고 차량 후방으로 연장되는 제1 리어 사이드 멤버 및 차량 차체의 제2 측면에 배치되고 차량 후방으로 연장되는 제2 리어 사이드 멤버와,
    상기 제1 리어 사이드 멤버 및 상기 제2 리어 사이드 멤버의 후단부에 각각 설치된 익스텐션 멤버와,
    상기 제1 리어 사이드 멤버에 결합된 제1 단부 및 상기 제2 리어 사이드 멤버에 결합된 제2 단부를 가진 리어 크로스 멤버와,
    상기 제1 단부 및 상기 제2 단부 사이에서 상기 리어 크로스 멤버와 결합하는 결합 부분을 가지는 리어 센터 멤버를 포함하는 차량 차체의 후방부 구조이며,
    상기 리어 센터 멤버는,
    상기 제1 리어 사이드 멤버 및 상기 제2 리어 사이드 멤버와 평행하게 직선형으로 차량 후방으로 연장하고,
    차량 후방으로부터 차량 전방으로 입력 하중이 인가될 때 변형되는 취약부를 포함하고,
    상기 리어 센터 멤버의 차량 후방부로부터 상기 결합 부분에 근접할수록 차량 상방으로 경사지는 경사부를 포함하고,
    입력 하중이 차량 후방으로부터 상기 리어 센터 멤버에 인가되어 상기 리어 센터 멤버의 취약부가 변형될 때 리어 플로어 패널에 지지된 스페어 타이어의 차량 후방부가 차량 상방으로 이동하고 상기 스페어 타이어의 차량 전방부가 차량 하방으로 이동하도록 상기 리어 센터 멤버의 경사부가 상기 리어 플로어 패널을 밀어올리는, 차량 차체의 후방부 구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 취약부는 입력 하중에 의해 최초로 변형되는 제1 취약부와, 상기 제1 취약부보다도 차량의 전방측에 인접하게 배치되어 상기 제1 취약부 변형 후에 변형되는 제2 취약부를 포함하는, 차량 차체의 후방부 구조.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 취약부는 볼록부를 포함하는, 차량 차체의 후방부 구조.
  4. 제3항에 있어서, 상기 리어 센터 멤버는 하부면 및 상기 하부면을 부분적으로 감싸는 측벽을 포함하고,
    상기 볼록부는 상기 하부면에 형성된 제1 볼록부와 상기 측벽에 형성된 제2 볼록부를 포함하는, 차량 차체의 후방부 구조.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제2 취약부는, 상기 결합 부분의 후방이며 상기 제1 취약부의 전방에 위치한 시작부로부터 상기 결합 부분에 근접함에 따라 상기 리어 센터 멤버의 단면이 감소하는 단면 감소부를 포함하는, 차량 차체의 후방부 구조.
  6. 제1항에 있어서, 상기 취약부는 상기 리어 센터 멤버의 일부에 위치한 볼록부로 형성된, 차량 차체의 후방부 구조.
  7. 제1항에 있어서, 상기 취약부는 상기 리어 센터 멤버의 상기 리어 크로스 멤버와의 결합 부분에 배치되고, 상기 리어 센터 멤버의 차량 후방부로부터 상기 결합 부분에 근접할수록 상기 리어 센터 멤버의 단면이 감소하는 단면 감소부로 형성되는, 차량 차체의 후방부 구조.
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