KR101316505B1 - 차체 보강구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 테일게이트의 하단부가 맞물려 개폐되는 차체 부분에 매칭부재가 설치된 차체 구조에 있어서, 매칭부재와 리어휠하우스 사이에 마련되며, 길이방향을 따라 절곡부가 형성된 제1보강멤버; 및 상기 매칭부재의 측면에 마련되어, 매칭부재에 부여되는 하중을 매칭부재의 하부와 제1보강멤버 측으로 분산되도록 하는 제2보강멤버;를 포함하여 구성되는 차체 보강구조가 소개된다.

Description

차체 보강구조{STRUCTURE FOR REINFORCING FRAME OF A CAR}

본 발명은 차체를 연결하는 조인트 부위의 연결구조를 보강하고, 폐단면 조인트 부위의 보강구조를 개선하여 고강성을 갖는 경량의 차체구조를 구현하도록 한 차체 보강구조에 관한 것이다.

최근 자동차 산업에서 고유가 시장 환경의 영향으로 연비 개선의 필요성이 증대되고 이에 따른 차체 부분의 경량화 설계가 중요해졌다. 이에, 강화되는 충돌 법규를 만족하면서, 차체 구조의 강도 및 강성이 개선됨과 동시에 경량화를 실현할 수 있도록 최적화된 차체 구조 개발이 절실해지고 있는 실정에 있다.

이를 위해 최근에는 인장강도 590MPa 이상의 초고장력 강판의 적용 비율이 증가되고 있으며, 이같은 고 인장강도의 소재 적용으로 판넬의 두께를 축소하여 중량 절감을 통한 연비 개선 및 충돌 성능을 향상시키고 있다.

그러나, 충돌 성능과 달리 차체의 강성은 소재의 강도와 비례하지는 않으므로 차체 강성에 대한 고려 없이 소재의 치환에 의한 경량화는 차체강성 및 NVH 성능의 저하로 이어질 수 있는 문제가 있다.

이에, 단순한 소재의 초고장력강판 적용과 두께 축소가 아닌 차체 구조의 최적화를 통한 경량 고강성 차체 구조의 구현이 필요한 실정에 있다.

한편, 기존 차종들의 주요 골격 부재는 차량 전반부에 집중된 경향이 있다. 즉, 프론트필러와 센터필러 부위는 충돌 대응을 위해 패널이 4~5겹의 단면 구조로 이루어진 반면, 쿼터패널의 리어도어 개구부는 보강재의 적용 없이 인너, 아우터 2겹으로만 적용돼 있어 하중 전달이 단절되고, 이로 인해 차체 강성, NVH, 충돌 성능의 저해 요인이 되고 있다.

특히, 종래의 SUV(sports utility vehicle)차량의 쿼터부는 도 1과 같이 우퍼시스템 적용 혹은 중량 절감 등의 목적으로 D필러 하단과 휠하우스 리어부와 연결이 단절되어 있거나, 또한 연결이 된 경우에도 도 2와 같이 단면의 구성없이 쿼터 인너 로워가 박판(1)의 구조로 되어 있다.

즉, 차체 강성에 영향을 미치는 주요 인자는 여러 가지가 있으나, 주요 골격 부재를 연결하는 조인트 부위가 가장 중요한 요소라 할 수 있는데, 상기한 연결구조 적용시 주변 부재와의 연결성 부족으로 인해 결합구조가 매우 취약하게 되어 차체의 강성이 현저하게 떨어지는 것은 물론, 비틀림 모드시 백판넬부의 변형이 발생될 수 있는 문제가 있다.

아울러, 도 3과 같은 차체의 연결 구조에서 조인트 부위와 같은 폐단면 부위에는 스틸 벌크헤드(2)에 의한 스폿용접을 통해 조인트 부위를 보강하게 되는데, 이같은 보강구조는 구현 자체가 어려울 뿐만 아니라, 용접된 부분을 통해서만 차체의 하중이 분산되므로 보강구조의 중량 증가에 대비해서 차체 강성과 하중 분산효율이 저하되는 문제가 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 차체를 연결하는 조인트 부위의 연결구조를 보강하고, 폐단면 조인트 부위의 보강구조를 개선하여 고강성을 갖는 경량의 차체구조를 구현하도록 한 차체 보강구조를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 테일게이트의 하단부가 맞물려 개폐되는 차체 부분에 매칭부재가 설치된 차체 구조에 있어서, 매칭부재와 리어휠하우스 사이에 마련되며, 길이방향을 따라 절곡부가 형성된 제1보강멤버; 및 상기 매칭부재의 측면에 마련되어, 매칭부재에 부여되는 하중을 매칭부재의 하부와 제1보강멤버 측으로 분산되도록 하는 제2보강멤버;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 매칭부재 내부에 구조용 폼이 발포 형성되어, 매칭부재의 내주면에 부착될 수 있다.

상기 구조용 폼은, 내부에 중공홀이 복수 형성된 캐리어; 및 상기 캐리어와 매칭부재 사이에 형성된 접착제폼;을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 구조용 폼은 제1보강멤버 및 제2보강멤버와 인접되게 설치될 수 있다.

상기 매칭부재와 리어플로어 사이에는 제3보강멤버가 마련될 수 있다.

상기 제3보강멤버는 리어플로어사이드멤버에 고정되어, 매칭부재에 부여되는 하중을 리어플로어사이드멤버 측으로 분산되도록 할 수 있다.

상기 제1보강멤버는 단부가 매칭부재의 내측면에 고정될 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 리어휠하우스와 테일게이트의 개구부 사이에 제1보강멤버 및 제2보강멤버가 마련되어 하중을 효과적으로 분산함으로써, 비틀림 강성을 확보하여 테일게이트의 강성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 테일게이트의 개구부 강성 증대를 통해 테일게이트가 닫히지 않거나 열리지 않는 증상을 완화시킬 수 있으며, 급코너 주행시 소음이 발생되는 것을 완화시킬 수 있고, 또한 차량 후방부의 강성 증대를 통해 코너 주행시 주행 안정성을 확보할 수 있는 효과도 있다.

뿐만 아니라, 매칭부재 내부에 구조용 폼이 발포 형성됨으로써, 매칭부재의 비틀림 강성 및 강도를 향상시킬 수 있고, 단면 구조의 최적화 및 합리화를 통해 중량 절감에 탁월한 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 D필러 하단과 휠하우스 리어부 사이의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 2는 종래 기술에 의한 D필러 하단과 휠하우스 리어부 사이의 다른 구조를 설명하기 위한 도면.
도 3은 종래 기술에 의한 스폿 용접을 통한 조인트 연결 구조와 하중 분산 형태를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 의한 테일게이트 개구부 부분의 차체 보강구조를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 의한 구조용 폼의 형상을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 의한 구조용 폼을 설명하기 위한 개략 도면.
도 7은 본 발명의 차체 보강구조에 의한 하중 분산 형태를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 의한 구조용 폼 유무에 따른 비틀림 실험결과를 나타낸 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4 내지 도 8을 통해 도시된 본 발명의 차체 보강구조는, 테일게이트의 개구부 하부에 매칭부재(10)가 설치된 차체 구조에 있어서, 매칭부재(10)와 리어휠하우스(20) 사이에 마련되며, 길이방향을 따라 절곡부(31)가 형성된 제1보강멤버(30)와, 상기 매칭부재(10)의 측면에 마련되어, 매칭부재(10)에 부여되는 하중을 매칭부재(10)의 하부와 제1보강멤버(30)로 분산되도록 하는 제2보강멤버(40)를 포함하여 구성된다.

즉, 제1보강멤버(30)가 리어휠하우스(20)의 후면에 연결됨으로써, 매칭부재(10)에서 전달되는 하중이 휠하우스 측으로 분산될 수 있고, 또한 제2보강멤버(40)가 매칭부재(10)에 고정됨으로써, 매칭부재(10)에 전달되는 하중을 매칭부재(10)의 하부 및 제1보강멤버(30) 측으로 분산시킬 수 있어 테일게이트 개구부의 강성을 증대시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 제1보강멤버(30)가 전후 길이방향을 따라 절곡부(31)가 형성됨으로써, 제1보강멤버(30)가 더욱 강한 하중에 견딜 수 있는 것은 물론, 폐단면의 구조를 취하지 않아 넓은 공간을 차지하지 않으면서도 테일게이트의 개구부 강성을 확보할 수 있게 된다. 본 발명에서는 상기 절곡부(31)가 한 부분만 형성된 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.

도 5 및 도 6과 같이 본 발명은, 상기 매칭부재(10) 내부에 구조용 폼(15)이 발포 형성되어, 매칭부재(10)의 내주면에 부착될 수 있다.

본 발명에서, 상기 구조용 폼(15)은, 내부에 중공홀이 복수 형성된 캐리어(16)와, 상기 캐리어(16)와 매칭부재(10) 사이에 형성된 접착제폼(17)을 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 구조용 폼(15)이 매칭부재(10)의 내부에서 발포 형성됨으로써, 접착제폼(17)이 매칭부재(10)의 내주면을 따라 견고하게 밀착 및 접착되는 바, 기존의 벌크헤드 구조와 달리 매칭부재(10)에 전달되는 하중이 구조용 폼(15)의 둘레를 따라 전면적으로 분산되어 하중을 더욱 효과적으로 분산하게 된다.

여기서, 상기 접착제폼(17)으로는 에폭시수지 등이 사용될 수 있다.

본 발명에서 상기 구조용 폼(15)은 제1보강멤버(30) 및 제2보강멤버(40)와 인접되게 설치될 수 있다. 즉, 상기 구조용 폼(15)은 매칭부재(10)에 전달되는 하중이 분산되는 구조로써, 제1보강멤버(30)와 제2보강멤버(40)의 사이에서 이들에 전달되는 하중을 더욱 효과적으로 분산 및 저감할 수 있게 된다.

이같은 구조용 폼(15)은 매칭부재(10)의 일부분에 설치될 수 있는 것으로, 이의 설치를 위해서는 먼저 매칭부재(10)에서 하중에 민감한 부위를 측정한 후, 민감한 부위의 위치를 기준으로 구조용 폼(15)을 설치할 수 있을 것이다. 또한, 상기 캐리어(16)의 형상은 하중의 흐름을 측정하여 설계할 수 있을 것이다.

도 3과 같이 본 발명에서 상기 매칭부재(10)와 리어플로어(60) 사이에는 제3보강멤버(50)가 마련될 수 있다. 즉, 매칭부재(10)와 리어플로어(60) 사이에 제3보강멤버(50)가 연결됨으로써, 매칭부재(10)에 전달되는 하중을 리어플로어(60)에 전달하여 하중을 분산하게 되고, 이와 함께 매칭부재(10)의 길이 방향을 중심으로 한 매칭부재(10)의 비틀림을 억제하여 개구부의 비틀림 강성을 확보하게 된다.

본 발명에서 상기 제3보강멤버(50)는 리어플로어사이드멤버(65)에 고정되어, 매칭부재(10)에 부여되는 하중을 리어플로어사이드멤버(65)로 분산되도록 할 수 있다.

즉, 매칭부재(10)에서 전달된 하중을 리어플로어(60)의 주변 부품 중 골격부재인 리어플로어어사이드멤버에 유도함으로써, 하중을 더욱 효과적으로 분산 및 흡수할 수 있게 된다.

본 발명에서 상기 제1보강멤버(30)는 단부가 매칭부재(10)의 내측면에 고정될 수 있다. 즉, 매칭부재(10)와 연결되는 제1보강멤버(30)의 단부측이 매칭부재(10)의 내측에서 고정됨으로써, 제1보강멤버(30)를 더욱 견고하게 설치할 수 있게 된다.

본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명한다.

본 발명은 리어휠하우스(20)와 테일게이트의 개구부 사이에 제1보강멤버(30) 및 제2보강멤버(40)가 마련됨으로써, 매칭부재(10)에 전달되는 하중을 적절하게 분산 및 유도할 수 있고, 특히 제1보강멤버(30)는 넓은 공간을 차지하지 않으면서 하중을 효과적으로 분산하여 비틀림 강성을 확보하는 것은 물론, 테일게이트의 강성을 증대시킬 수 있게 된다.

더욱이, 본 발명은 매칭부재(10) 내부에 구조용 폼(15)이 발포 형성됨으로써, 매칭부재(10)의 비틀림 강성 및 강도를 향상시킬 수 있고, 특히 중량 절감에 탁월한 효과를 발휘하게 된다. 즉, 기존의 벌크헤드 타입을 사용하여 본 발명의 구조용 폼(15)과 유사한 비틀림 강성을 확보하기 위해서는 벌크헤드의 두께를 증가시켜야 함으로써, 중량 증대가 불가피한 것이다. 따라서, 본 발명은 단면 구조의 최적화 및 합리화를 통해 중량 절감 효과를 증대시킬 수 있게 된다.

또한, 도 8은 구조용 폼(15)의 유무에 따른 정강성 및 동강성 해석 결과를 나타낸 것으로, 구조용 폼(15) 적용시 차체 강성에 미치는 비틀림 강성 및 비틀림 주파수 영향도가 큰 것을 확인할 수 있다.

또, 상기한 구조용 폼(15)이 적용되어 5000km의 주행이 완료된 차량의 구조용 폼(15)을 실험한 결과, 구조용 폼(15)이 양호한 상태를 나타낸 것으로 확인되어 내구성이 높은 것을 확인할 수 있었다.

더욱이, 본 발명은 테일게이트의 개구부 강성 증대를 통해 차량의 일측 바퀴를 인도 등에 올려 주차하는 경우에 테일게이트가 닫히지 않거나 열리지 않는 증상을 완화시킬 수 있으며, 또한 급코너 주행시 소음이 발생되는 것을 완화시킬 수 있고, 특히 차량 후방부의 강성 증대를 통해 코너 주행시 주행 안정성을 확보할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10 : 매칭부재 15 : 구조용 폼
16 : 캐리어 17 : 접착제폼
20 : 리어휠하우스 30 : 제1보강멤버
31 : 절곡부 40 : 제2보강멤버
50 : 제3보강멤버 60 : 리어플로어
65 : 리어플로어사이드멤버

Claims (7)

1. 테일게이트의 하단부가 맞물려 개폐되는 차체 부분에 매칭부재가 설치된 차체 구조에 있어서,
   매칭부재(10)와 리어휠하우스(20) 사이에 마련되며, 길이방향을 따라 절곡부(31)가 형성된 제1보강멤버(30); 및
   상기 매칭부재(10)의 측면에 마련되어, 매칭부재(10)에 부여되는 하중을 매칭부재(10)의 하부와 제1보강멤버(30) 측으로 분산되도록 하는 제2보강멤버(40);를 포함하여 구성되며,
   상기 매칭부재(10) 내부에 구조용 폼(15)이 발포 형성되어, 매칭부재(10)의 내주면에 부착된 것을 특징으로 하는 차체 보강구조.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 구조용 폼(15)은,
   내부에 중공홀이 복수 형성된 캐리어(16); 및
   상기 캐리어(16)와 매칭부재(10) 사이에 형성된 접착제폼(17);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차체 보강구조.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 구조용 폼(15)은 제1보강멤버(30) 및 제2보강멤버(40)와 인접되게 설치된 것을 특징으로 하는 차체 보강구조.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 매칭부재(10)와 리어플로어(60) 사이에는 제3보강멤버(50)가 마련된 것을 특징으로 하는 차체 보강구조.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제3보강멤버(50)는 리어플로어사이드멤버(65)에 고정되어, 매칭부재(10)에 부여되는 하중을 리어플로어사이드멤버(65) 측으로 분산되도록 한 것을 특징으로 하는 차체 보강구조.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1보강멤버(30)는 단부가 매칭부재(10)의 내측면에 고정된 것을 특징으로 하는 차체 보강구조.

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