KR101350191B1 - 옵셋 충돌 시 승객 하지 상해 경감 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 종래의 레인포스 프런트 사이드 리어 로워 멤버(F부재) 대신에 새로운 구조의 수직보강부재(Q부재)를 수평보강부재(E부재)에 용접 고정하고, 상기 수직보강부재의 하부를 저면부재(D부재)로부터 이격시켜 충격흡수공간을 형성함으로써, 옵셋 충돌 시 발생하는 충돌에너지를 경감할 뿐만 아니라 종래의 4겹 용접 구조를 삭제하여 기존의 문제점을 해소할 수 있는 옵셋 충돌 시 승객 하지 상해 경감 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 옵셋 충돌 시 승객 하지 상해 경감 장치는 승객의 발이 놓이는 부분의 바로 밑에 위치하며 박스 구조로 이루어지는 프런트 사이드 멤버; 상기 프런트 사이드 멤버의 양쪽 측면을 가로지르는 방향으로 수평하게 배치되고, 프런트 사이드 멤버의 양쪽 측면을 연결하여 측방향 강도를 보강할 수 있도록 된 수평보강부재; 및 상기 수평보강부재의 일부에 부착되어 프론트 사이드 멤버의 저면에 가해지는 충돌에너지를 흡수할 수 있도록 된 수직보강부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

옵셋 충돌 시 승객 하지 상해 경감 장치{Apparatus for reduction wound of passenger's foot}
본 발명은 옵셋 충돌 시 승객의 발에 상해를 줄 수 있는 충돌에너지를 경감시킬 수 있는 승객 하지 상해 경감 장치에 관한 것이다.
과거 자동차의 충돌 안전 테스트라고 하면 차를 벽면에 대해 정면으로 충돌시켜 차량의 프런트 부분 전체로 충격을 받아들이도록 하는 실험을 하였다.
그러나 실제로 차량이 충돌하는 순간 운전자가 핸들을 틀어 피하는 경향이 있으므로 충돌 차량끼리는 정면이 아니라 서로 엇갈리게 충돌하게 된다.
이것을 충돌 시험에 응용한 것이 옵셋 충돌이다.
이 경우 충격이 차량의 프런트 부분 전체가 아니고 프런트의 일부분에 집중되므로 차체가 부분적으로 심하게 파손되며, 승객에게는 더욱 정면 충돌에 비해 더욱 위험한 상태가 된다.
실제 사고에서는 옵셋 충돌이 대부분이라고 보고 있는 만큼, 최근 자동차 메이커에서는 정면충돌뿐만 아니라 옵셋 충돌 테스트도 적극적으로 시도함으로써 차량 충돌에 대한 안전성을 최대한 확보할 수 있도록 하고 있다.
한편, 도 1은 종래의 차체에서 승객의 발이 놓이는 부분을 보여주는 사시도로서, 옵셋 충돌 시 승객(또는 운전자)의 하지(발)의 상해를 방지하기 위해 풋 에이프런 리어 로워 멤버(foot apron rear lower member 또는 프런트 사이드 멤버라고도 함)를 보강하는 보강재가 도 1의 동그라미(점선) P을 중심으로 배치된다.
도 2는 도 1에서 P 위치의 확대도로서, 승객(특히 운전자)의 발이 놓이는 곳의 바로 밑부분에 다수의 보강재(E,F,G)가 구성되어 있다.
도 2를 참조하여 프런트 사이드 멤버 리어측에 배치되는 부재들을 살펴보면, 프런트 사이드 아웃터 멤버(A부재;front side outer member), 프런트 사이드 아웃터 리어 로워 멤버(B부재;front side rear lower member), 프런트 사이드 리어 로워 멤버(C부재;front side rear lower member), 서브프레임 마운팅 브라켓(D부재;subframe mouting bracket) 및 프런트 사이드 인너 멤버(I부재:front side inner member)로 구성된다.
여기에 구성되는 보강재는 레인포스 프런트 사이드 리어 어퍼 멤버(E부재;reinforce front side rear upper member), 레인포스 프런트 사이드 리어 로워 멤버(F부재;reinforce front side rear lower member), 레인포스 프런트 사이드 리어 어퍼 서브멤버(G부재;reinforce front side rear upper submember)로 구성된다.
이와 같이 구성된 프런트 사이드 멤버의 보강재(E,F,G)는 프런트 사이드 멤버가 승객룸으로 침입되는 것을 막음으로써 운전석의 좌측에 놓이는 운전자의 왼쪽 발의 상해 및 충격을 최소화할 수 있다.
도 3은 도 2에서 X-X 단면도로서, 도 3을 살펴보면 프런트 사이드 멤버의 왼쪽(바깥쪽)과 오른쪽(안쪽) 측면에 각각 A부재와 I부재가 배치되고, A부재와 I부재 사이의 저면에 D부재가 배치되고, A부재와 I부재 사이의 상부면에 E부재가 배치되어 전체적으로 박스 형태로 이루어진다.
여기서, 상기 보강재(E,F,G)들은 스폿 용접에 의해 프런트 사이드 멤버에 고정된다.
이때, 옵셋 충돌시 발생하는 충돌에너지의 전달경로를 살펴보면, 상기 박스 구조의 저면으로 전달되는 충돌에너지는 D부재→A부재/I부재→C부재→F부재→운전자의 발(하지)이 놓이는 부분의 바로 밑에까지 전달된다.
그리고, 상기 충돌에너지는 C부재에서 E부재와 G부재로 분산되어 충돌에너지를 경감하는 효과를 가진다.
그러나, 도 3의 박스 단면 구조와 같이 보강재가 F,I,C,D 부재에 의해 4겹으로 스폿 용접된 경우에 옵셋 충돌 시 충돌하중이 4겹으로 용접된 부분에 집중되기 때문에 스폿 용접으로 고정된 부분이 떨어지기 쉽고, 패널이 찢어지는 문제점이 있다.
또한, 상기 4겹 용접 부분의 충돌 강성 부족으로 G부재를 추가하게 되므로 중량 및 원가 상승을 초래하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 종래의 레인포스 프런트 사이드 리어 로워 멤버(F부재) 대신에 새로운 구조의 수직보강부재(Q부재)를 수평보강부재(E부재)에 용접 고정하고, 상기 수직보강부재의 하부를 저면부재(D부재)로부터 이격시켜 충격흡수공간을 형성함으로써, 옵셋 충돌 시 발생하는 충돌에너지를 경감할 뿐만 아니라 종래의 4겹 용접 구조를 삭제하여 기존의 문제점을 해소할 수 있는 옵셋 충돌 시 승객 하지 상해 경감 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 옵셋 충돌 시 승객 하지 상해 경감 장치는 승객의 발이 놓이는 부분의 바로 밑에 위치하며 박스 구조로 이루어지는 프런트 사이드 멤버; 상기 프런트 사이드 멤버의 양쪽 측면을 가로지르는 방향으로 수평하게 배치되고, 프런트 사이드 멤버의 양쪽 측면을 연결하여 측방향 강도를 보강할 수 있도록 된 수평보강부재; 및 상기 수평보강부재의 일부에 부착되어 프론트 사이드 멤버의 저면에 가해지는 충돌에너지를 흡수할 수 있도록 된 수직보강부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수직보강부재는 판재 형태로 이루어지고, 상기 판재는 수직방향(충돌하중방향과 동일함)으로 배치되어 충돌에너지 흡수할 수 있도록 된 수직본체부; 상기 본체부의 상단에서 수평방향으로 절곡 형성되어 수평보강부재에 고정되는 상단 플렌지부; 및 상기 수직본체부의 하단에서 수평방향으로 절곡 형성된 하단 플렌지부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 수직보강부재의 하단부는 프런트 사이드 멤버의 저면부재와 이격되어, 상기 저면부재와 수직보강부재 사이에 충격흡수공간을 확보할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
상기 수직보강부재는 이의 수직면에 측방향으로 돌출형성된 다수의 비드부를 가지고, 상기 수평보강부재는 이의 양쪽 측면에 안쪽 측방향으로 돌출형성된 다수의 비드부를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 수직보강부재의 비드부와 수평보강부재의 비드부는 서로 엇갈리게 배치되어, 충돌에너지를 분산시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 옵셋 충돌 시 승객 하지 상해 경감 장치의 장점을 설명하면 다음과 같다.
첫째로, 수직보강부재를 프런트 사이드 멤버의 저면부재에 고정하지 않고 수평보강부재에 고정함으로써, 기존의 4겹 용접구조에서 2겹 용접구조로 하여 옵셋 충돌 시 기존에 비해 충돌하중이 집중되는 것을 방지할 수 있고, 충격강성을 향상시킬 수 있다.
둘째로, 기존의 4겹 용접구조에서 2겹 용접구조로 변경하여 충격흡수 성능을 향상시킴으로써, 기존의 충격강성을 보강하기 위한 추가 보강부재(G부재)를 삭제하여 중량 및 원가 절감 효과를 가진다.
세째로, 상기 수직보강부재를 저면부재에서 상방향으로 이격된 형태로 고정하여 수직보강부재와 저면부재 사이에 충격흡수공간을 둠으로써 충돌하중이 저면부재와 수직보강부재에 시간차이를 두고 작용하여 충돌에너지 감소효과를 증대시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 승객 하지 상해 개선 장치의 사시도
도 2는 도 1의 "P"확대도
도 3은 도 2에서 X-X 단면도
도 4는 본 발명에 따른 승객 하지 상해 경감 장치의 사시도
도 5는 도 4에서 Y-Y 단면도
도 6은 도 4의 수평보강부재에 수직보강부재가 용접고정되며, 비드부가 서로 엇갈린 모습을 보여주는 평면도
도 7은 도 6의 저면도
도 8은 도 6에서 수직보강부재의 사시도 및 저면사시도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 프런트 사이드 멤버(10)의 리어측을 보강하여 옵셋 충돌 시 승객의 하지 상해를 경감시킬 수 있는 승객 하지 상해 경감 장치에 관한 것이다.
상기 프런트 사이드 멤버(10)는 차체의 앞쪽에 위치하고, 예를 들어 운전자의 발이 놓여지는 부분이며, 본 발명의 보강부재를 이용하여 상기 프런트 사이드 멤버(10)를 보강함으로써 충돌성능을 개선할 수 있다.
본 발명은 프런트 사이드 멤버(10)의 충돌성능을 개선함과 동시에 기존의 문제점을 해소하기 위해 종래의 레인포스 프런트 사이드 리어 로워 멤버(F부재), 프런트 사이드 리어 로워 멤버(C부재), 프런트 사이드 인너 멤버(I부재), 서브프레임 마운팅 브라켓(D부재)의 4겹 용접 구조를 삭제한다.
상기 F부재, C부재, I부재 및 D부재의 4겹 용접 구조를 삭제하기 위해 본 발명에서는 기존의 프런트 사이드 멤버(10)에서 C부재를 삭제하고 F부재 대신에 Q부재를 E부재에 2겹으로 용접 고정하고, 상기 Q부재를 I부재의 저면에서 소정 간격으로 이격시켜 충격흡수공간으로 활용한다.
본 발명에 따른 프런트 사이드 멤버(10)는 도 5에 도시한 바와 같이 바깥쪽 측면에 배치되는 외측 측면부재(A), 안쪽 측면에 배치되는 내측 측면부재(I), 양쪽 측면부재 사이의 저면에 배치되는 저면부재(D), 양쪽 측면부재 사이의 중간에 삽입되는 수평보강부재(E)를 포함하여 구성된다.
상기 외측 측면부재(A), 내측 측면부재(I) 및 저면부재(D)는 각각 기존의 A부재, I부재, D부재와 동일하게 구성된다.
상기 외측 측면부재(A), 내측 측면부재(I) 및 저면부재(D)는 서로 분리된 구성을 용접으로 고정할 수 있지만, 필요에 따라 하나의 부재를 프레스 성형 등에 의해 성형하여 일체로 제조될 수 있다.
그리고, 상기 수평보강부재(E)는 외측 측면부재(A)와 내측 측면부재(I) 사이를 폭방향으로 가로지르는 방향으로 연결하는 U자형 부재이며, 수평보강부재(E)의 양측단부가 외측 측면부재(A)와 내측 측면부재(I)에 각각 용접으로 고정되어, 양쪽 측면부재의 측방향 강도를 보강할 수 있다.
본 발명에서는 상기 수평보강부재(E)에 용접 고정된 수직보강부재(Q)를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 수직보강부재(Q)는 수평보강부재(E)의 저면에 수직방향으로 부착고정되고, 옵셋 충돌 시 저면부재(D)를 통해 입력되는 충돌에너지를 수평보강부재(E)에 전달하되 상기 충돌에너지를 최소화하는 역할을 한다.
상기 수직보강부재(Q)는 수평보강부재(E)에 충돌에너지를 골고루 분산 및 전달하기 위해 수평보강부재(E)의 전체 길이와 동일 또는 유사한 길이를 가지며 수평보강부재(E)의 저면 중앙에 폭방향 중심선을 따라 길이방향으로 부착 고정된다.
수직보강부재(Q)는 재료를 적게 사용하면서(크기(단면계수)가 작으면서) 최대의 충돌에너지를 흡수하기 위해 충돌하중이 집중되는 부분, 즉 수평보강부재(E)의 일부(폭방향 중앙에서 약간 왼쪽으로 이동된 부분)에 부착고정된다.
또한, 수직보강부재(Q)를 수평보강부재(E)에 견고하게 고정하기 위해 수직보강부재(Q)의 상단부를 수평보강부재(E)의 저면 일부분에 면접촉시키는 것이 바람직하다.
상기 수직보강부재(Q)의 구조를 더욱 상세하게 살펴보면, 수직보강부재(Q)는 판재 형태로 이루어지며 수평보강부재(E)의 수평면에 대하여 수직방향으로 배치된 수직본체부(Q2)와, 수직본체부(Q2)의 상단에서 직각방향으로 절곡형성된 상단 플렌지부(Q1)와, 수직본체부(Q2)의 하단에서 직각방향으로 절곡형성된 하단 플렌지부(Q3)로 구성되며, 이와 같이 구성된 수직보강부재(Q)는 프레스 성형에 의해 다양한 형태로 제작가능하다.
상기 상단 플렌지부(Q1)는 수직본체부(Q2)의 수직면에 대하여 측방향(수직본체부(Q2)의 두께방향)으로 절곡형성되어 수평보강부재(E)에 면접촉되며 용접에 의해 고정된다.
또한, 수직보강부재(Q)의 수직본체부(Q2)는 프런트 사이드 멤버(10)의 저면부재(D)로부터 전달되는 충돌하중에 대하여 동일한 방향 또는 평행한 방향으로 배치되어, 충돌하중이 작용하는 지점에서 최대의 충돌하중을 최대한 흡수할 수 있다.
상기 수직보강부재(Q)의 하단 플렌지부(Q3)는 상단 플렌지부(Q1)와 서로 반대쪽 측방향으로 절곡됨으로써 충동하중에 대한 흡수성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 수직보강부재(Q)는 수평보강부재(E)에 용접을 통해 견고하게 접합되고, 수직보강부재(Q)의 상단 플렌지부(Q1)의 길이는 수직보강부재(Q)의 길이와 동일하여 상기 상단 플렌지부(Q1)가 수직보강부재(Q)의 전체 길이에 걸쳐 연속해서 절곡형성되고, 상단 플렌지부(Q1)의 폭은 수평보강부재(E)의 폭 보다 작게, 예를 들면 절반 정도 혹은 그 이하로 이루어져 수직보강부재(Q)가 수평보강부재(E)로부터 충돌하중에 의해 떨어져 나가는 일이 없어야 하며, 충돌하중에 충분히 견딜 수 있는 강도를 지니도록 하는 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명은 수직보강부재(Q)의 수직본체부(Q2)의 수직면에 평면(Plain)이 아닌 좌우방향으로 "ㄷ"자형의 굴곡면을 가지는 비드부(21)를 형성하여 충돌에너지 흡수 성능을 극대화시킬 수 있다.
예를 들면, 상기 비드부(21)는 수직보강부재(Q)의 수직본체부(Q2)의 수직면을 중심으로 측방향으로 함몰 또는 돌출된 형태를 가진다.
여기서, 비드부(21)란 수평보강부재(E)와 수직보강부재(Q) 사이의 조립성 및 강성을 위해 성형되는 구조적인 형상, 즉 측방향 돌출된 요철구조로 이루어지는 것을 말한다.
그리고, 상기 수평보강부재(E)에도 용접점 추가를 위해 비드부(11)를 형성하는데, 상기 비드부(11)는 수평보강부재(E)의 양쪽 측면에서 안쪽방향으로 돌출되게 형성된다.
수평보강부재(E)의 구조를 더욱 상세하게 살펴보면, 수평보강부재(E)는 프런트 사이드 멤버(10)의 측면부재를 가로지르는 방향으로 배치되는 수평본체부(E1)와, 수평본체부(E1)의 양단에서 수직 상방향으로 연장형성되어 상기 측면부재와 면접촉할 수 있도록 된 측면고정부(E2)로 구성된다.
상기 수평보강부재(E)의 비드부(11)는 수평보강부재(E)의 양측 측면고정부(E2)에 길이방향으로 간격을 두고 형성하고, 각 비드부(11)는 그 안쪽에서 봤을 때 측방향으로 돌출되어 측면부재와 폭방향으로 이격되어 있다.
이때, 상기 수직부강부재의 상단 플렌지부(Q1)는 수평보강부재(E)의 수평본체부(E1)의 여러 군데에 용접점으로 스폿 용접에 의해 고정된다.
특히, 상기 수직보강부재(Q)를 수평보강부재(E)에 고정할 경우에 수평보강부재(E)의 비드부(11)와 수직보강부재(Q)의 비드부(21)를 수평보강부재(E)의 길이방향으로 서로 엇갈리게 고정함으로써 충돌에너지를 분산시키는 효과를 가진다.
이와 같이 본 발명에 따른 수직보강부재(Q) 및 수평보강부재(E)의 충격 흡수 및 분산 작용을 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.
충돌하중은 저면부재(D)의 수평면 일부에 대하여 상하 수직방향으로 작용하고, 본 발명에 따른 수직보강부재(Q)의 비드부(21)에 충돌하중이 작용하는 경우에 상기 비드부(11,21)는 "ㄷ"자형의 굴곡면으로 이루어지기 때문에 평면에 비해 충돌하중이 작용하는 면적이 크다.
이는 동일한 충돌하중이 서로 다른 면적에 작용하는 경우에 면적이 넓을 수록 충돌에너지를 더 많이 흡수하기 때문에, 본 발명에 따른 굴곡면을 가지는 비드부(11,21)가 충돌하중 작용시 평면에 비해 더 많은 충돌에너지를 흡수하게 되는 것이다.
이러한 원리는 굴곡면을 가지는 수평보강부재(E)의 측면고정부(E2)와 수직보강부재(Q)의 수직본체부(Q2)에 모두 적용된다.
아울러, 본 발명에서와 같이 수평보강부재(E)의 비드부(11)와 수직보강부재(Q)의 비드부(11,21)를 그 길이방향을 따라 서로 엇갈리게 배치되도록 함으로써, 각 수평보강부재(E) 및 수직보강부재(Q)의 비드부(11,21)를 폭방향으로 동일선상에 배치하는 것에 비해 충돌하중의 작용을 골고루 분산시키는 효과를 가지게 되는 것이다.
따라서, 본 발명에 의하면 수직보강부재(Q)를 프런트 사이드 멤버(10)의 저면부재(D)에 고정하지 않고 수평보강부재(E)에 고정함으로써, 기존의 4겹 용접구조에서 2겹 용접구조로 하여 옵셋 충돌 시 기존에 비해 충돌하중이 집중되는 것을 방지할 수 있고, 충격강성을 향상시킬 수 있다.
기존의 4겹 용접구조에서 2겹 용접구조로 변경하여 충격흡수 성능을 향상시킴으로써, 기존의 충격강성을 보강하기 위한 추가 보강부재(G부재)를 삭제하여 중량 및 원가 절감 효과를 가진다.
또한, 상기 수직보강부재(Q)를 저면부재(D)에서 상방향으로 이격된 형태로 고정하여 수직보강부재(Q)와 저면부재(D) 사이에 충격흡수공간을 둠으로써 충돌하중이 저면부재(D)와 수직보강부재(Q)에 시간차이를 두고 작용하여 충돌에너지 감소효과를 증대시킬 수 있다.
10 : 프런트 사이드 멤버
11 : 비드부(수평보강부재)
21 : 비드부(수직보강부재)
A : 외측 측면부재
D : 저면부재
I : 내측 측면부재
E : 수평보강부재
E1 : 수평본체부
E2 : 측면고정부
Q : 수직보강부재
Q1 : 상단 플렌지부
Q2 : 수직본체부
Q3 : 하단 플렌지부

Claims (5)

  1. 승객의 발이 놓이는 부분의 바로 밑에 위치하며 박스 구조로 이루어지는 프런트 사이드 멤버(10);
    상기 프런트 사이드 멤버(10)의 양쪽 측면을 가로지르는 방향으로 수평하게 배치되고, 프런트 사이드 멤버(10)의 양쪽 측면을 연결하여 측방향 강도를 보강할 수 있도록 된 수평보강부재(E); 및
    상기 수평보강부재(E)의 일부에 부착되어 프론트 사이드 멤버의 저면에 가해지는 충돌에너지를 흡수할 수 있도록 된 수직보강부재(Q);
    를 포함하여 구성되고,
    상기 수직보강부재(Q)는 판재 형태로 이루어지고, 상기 판재는 수직방향(충돌하중방향과 동일함)으로 배치되어 충돌에너지 흡수할 수 있도록 된 수직본체부(Q2);
    상기 수직본체부(Q2)의 상단에서 수평방향으로 절곡 형성되어 수평보강부재(E)에 고정되는 상단 플렌지부(Q1); 및
    상기 수직본체부(Q2)의 하단에서 수평방향으로 절곡 형성된 하단 플렌지부(Q3);
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 옵셋 충돌 시 승객 하지 상해 경감 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 수직보강부재(Q)의 하단부는 프런트 사이드 멤버(10)의 저면부재(D)와 이격되어, 상기 저면부재(D)와 수직보강부재(Q) 사이에 충격흡수공간을 확보할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 옵셋 충돌 시 승객 하지 상해 경감 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수직보강부재(Q)는 이의 수직면에서 측방향으로 돌출형성된 다수의 비드부(21)를 가지고, 상기 수평보강부재(E)는 이의 양쪽 측면에 안쪽 측방향으로 돌출형성된 다수의 비드부(11)를 가지는 것을 특징으로 하는 옵셋 충돌 시 승객 하지 상해 경감 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 수직보강부재(Q)의 비드부(21)와 수평보강부재(E)의 비드부(11)는 서로 엇갈리게 배치되어, 충돌에너지를 분산시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 옵셋 충돌 시 승객 하지 상해 경감 장치.
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