KR101428205B1 - 전기자동차 전방차체 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 전방차체는 자동차의 쇽업쇼바 하우징 및 부품을 탑재토록 제공되되, 상기 하우징을 감싸면서 적어도 2면 이상이 접합 연결되는 크로스멤버를 포함할 수 있다.

Description

전기자동차 전방차체{Front body for electric vehicle}
본 발명은 전기자동차 전방차체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터 등의 부품이 탑재되며, 쇽업쇼바 하우징에 연결되는 크로스멤버를 제공하여, 차체의 내구성을 향상시킨 발명에 관한 것이다.
최근 들어, 미래 환경을 위한 친환경적인 전기자동차(Electric Vehicle)가 개발되어지고 있는 추세이다.
즉, 내연기관 자동차 또는 디젤기관 자동차 등의 기존의 자동차와 달리, 석유를 원료로 사용하지 않아서 배기가스가 없고 소음이 낮은 무공해 자동차로써 전기자동차가 각광을 받고 있는 시점이다.
이러한 전기자동차는 에너지원인 전기에너지를 배터리에 충전한 후에 상기 배터리에 충전된 전기에너지로 모터를 구동시키고, 모터에 의해 발생한 구동력을 동력전달장치를 통해 바퀴에 전달함으로써 상기 전기자동차를 주행시킬 수 있다.
따라서, 상기 전기자동차에는 전기에너지로 구동되는 모터의 구성을 필수적으로 요구하고 있으며, 상기 모터가 탑재될 수 있는 차체의 구성이 필요하다.
이에 따라 종래에는 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이 모터마운팅 크로스멤버(2')가 상기 모터마운팅 브라켓(4')에 의해 모터를 지지하게 제공되었으며, 상기 모터마운팅 크로스멤버(2')는 쇽업쇼바 하우징(10') 및 이너(5a')와 아우터(5b')로 구성된 프런트 사이드 멤버(5')에 결합되어 지지되었다.
이때, 상기 모터마운팅 크로스멤버(2')는 상기 모터마운팅 크로스멤버(2') 및 상기 쇽업쇼바 하우징(10')과 결합되는 쇽업쇼바 하우징 서포트(3')에 의해 상기 쇽업쇼바 하우징(10')에 결합될 수 있었다.
또한 상기 쇽업쇼바 하우징(10') 및 쇽업쇼바 하우징 서포트(3')는 바퀴 하우징에 제공되어 충격을 흡수하는 샷건(1')에 연결되어 전기자동차 전방차체의 충격흡수를 보조하는 역할을 하였다.
다만, 상기 쇽업쇼바 하우징(10')은 쇽업쇼바에 의해 상하로 하중을 받게 되며, 이에 따라 상기 모터마운팅 크로스멤버(2')와의 결합이 느슨해지면서 해체되어 차체에 결합을 발생시키는 문제 및 강성이 약화되는 문제가 있었다.
즉, 상기 쇽업쇼바 하우징(10')이 받는 상하 하중에 의해 상기 크로크멤버에 비틀림이 발생하고, 이에 따라 상기 쇽업쇼바 하우징(10')과 상기 모터마운팅 크로스멤버(2')를 연결하는 쇽업쇼바 하우징 서포트(3')의 결합이 해체되는 문제점이 있었다.
이에 따라, 전기자동차 전방차체의 내구성이 나빠지며, 조정안정성이나 승차감이 나빠질 수 있게 된다.
또한, 외부의 시설물이나 다른 자동차와의 충돌시에 충돌에너지의 흡수를 어렵게 하여 전지자동차 전방차체의 안정성에도 문제가 있을 수 있었다.
따라서, 전기자동차 전방차체의 강성을 보강하여 내구성을 향상시키는 동시에 전기자동차에 필수적인 모터 등의 부품을 탑재할 수 있는 전기자동차 전방차체 관한 연구가 필요하게 되었다.
본 발명의 목적은 모터 등의 부품이 탑재될 수 있는 크로스멤버를 전기자동차 전방차체의 내구성을 향상시킬 수 있도록 변형한 전기자동차 전방차체를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 전방차체는 자동차의 쇽업쇼바 하우징 및 부품을 탑재토록 제공되되, 상기 하우징을 감싸면서 적어도 2면 이상이 접합 연결되는 크로스멤버를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 전방차체의 상기 크로스멤버는 충격흡수성능이 향상토록, 적어도 일단면은 폐단 구조로 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 전방차체의 상기 크로스멤버는 주변 부품과의 스폿 용접이 용이토록, 적어도 하나의 함몰부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 전방차체의 상기 크로스멤버는 상기 쇽업쇼바 하우징의 상면부를 커비링하는 연장부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 전방차체의 상기 크로스멤버는 주변 부품과의 접합면이 확대되도록 제공되는 하나 이상의 만곡형상 또는 절곡형상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 전방차체의 상기 크로스멤버는 구성 성분으로 철(Fe), 탄소(C), 실리콘(Si), 망간(Mn), 알루미늄(Al) 인(P) 황(S) 및 기타 불순물을 포함하고, 조직은 페라이트, 마르텐사이트 및 오스테나이트 중 적어도 하나를 포함함으로써, 인장강도가 980Mpa 이상이며, 연신률이 45 ~ 65%이 되는 TWIP강으로 형성될 수 있다.
본 발명의 전기자동차 전방차체는 모터 등의 부품이 탑재되는 크로스멤버를 쇽업쇼바 하우징에 직접 접합연결시킬 수 있는 이점이 있다.
이에 따라, 상기 크로스멤버와 상기 쇽업쇼바 하우징을 연결하기 위한 별도의 부품이 불필요하며, 상기 쇽업쇼바 하우징에 상하로 작용하는 하중에 의해 결합이 느슨해지거나 결합이 해체되는 것을 방지할 수 있는 등의 내구성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 크로스멤버와 상기 쇽업쇼바 하우징의 결합에 의한 내구성을 향상시킴으로써, 조정안정성이나 승차감을 향상시킬 수 있는 이점도 있다.
한편, 상기 크로스멤버가 상기 쇽업쇼바 하우징의 2면 이상에 접합됨으로써, 전기자동차 전방차체에 작용하는 충돌에너지를 흡수하는 충돌성능을 향상시킬 수 있는 이점도 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 전기자동차 전방차체를 나타낸 사시도, 분해사시도 및 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 전기자동차 전방차체를 도시한 사시도 및 용접부분의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 전기자동차 전방차체를 일부 도시한 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 전기자동차 전방차체에 제공되는 함몰부를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 전기자동차 전방차체에 제공되는 연장부를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 전기자동차 전방차체와 모터마운팅 브라켓을 도시한 사시도 및 용접부분의 단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 발명의 전기자동차 전방차체는 쇽업쇼바 하우징(10)에 연결되는 크로스멤버(20)를 제공하여 차체의 내구성을 향상시킨 발명에 관한 것이다. 즉, 모터 등의 부품이 탑재되는 크로스멤버(20)를 쇽업쇼바 하우징(10)에 직접 접합연결시킬 수 있다.
이에 따라, 상기 크로스멤버(20)와 상기 쇽업쇼바 하우징(10)을 연결하기 위한 별도의 부품이 불필요하며, 상기 쇽업쇼바 하우징(10)에 상하로 작용하는 하중에 의해 결합이 느슨해지거나 결합이 해체되는 것을 방지할 수 있는 등의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 크로스멤버(20)와 상기 쇽업쇼바 하우징(10)의 결합에 의한 내구성을 향상시킴으로써, 조정안정성이나 승차감을 향상시킬 수 있으며, 상기 크로스멤버(20)가 상기 쇽업쇼바 하우징(10)의 2면 이상에 접합함으로써, 전기자동차 전방차체에 작용하는 충돌에너지를 흡수하는 충돌성능도 향상시킬 수 있게 된다.
구체적으로, 도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 전기자동차 전방차체를 도시한 사시도 및 용접부분의 단면도이다. 즉, 도 2a는 본 발명의 전기자동차 전방차체의 사시도이며, 도 2b 또는 도 2c는 상기 도 2a의 AA'부분의 단면도에 대한 실시예들이다.
또한, 도 6은 본 발명의 전기자동차 전방차체와 모터마운팅 브라켓(4)을 도시한 사시도 및 용접부분의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 전방차체는 자동차의 쇽업쇼바 하우징(10) 및 부품을 탑재토록 제공되되, 상기 하우징을 감싸면서 적어도 2면 이상이 접합 연결되는 크로스멤버(20)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 전방차체의 상기 크로스멤버(20)는 충격흡수성능이 향상토록, 적어도 일단면은 폐단 구조로 제공될 수 있다.
상기 쇽업쇼바 하우징(10)은 전기자동차의 바퀴에 연계되어 충격을 흡수하는 쇽업쇼바에 제공되는 지지부재의 역할을 한다. 이를 위해, 상기 쇽업쇼바 하우징(10)은 상기 쇽업쇼바의 상측에 제공될 수 있다.
이때, 상기 쇽업쇼바가 바퀴에 작용하는 상하충격을 흡수하는 경우에, 상기 쇽업쇼바 하우징(10)도 상기 쇽업쇼바에 의해 상하로 하중을 받게 된다.
또한, 상기 쇽업쇼바 하우징(10)은 후술할 크로스멤버(20)에 연결되어, 프런트 사이드 멤버(5)와 함께 상기 크로스멤버(20)를 지지할 수 있다.
이를 위해, 상기 쇽업쇼바 하우징(10)은 상기 크로스멤버(20)와 접합연결되는 측단부(11), 전단부(12) 또는 상면부(13)를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 측단부(11)는 상기 쇽업쇼바 하우징(10)의 사이드(side) 부분으로 기존의 전기자동차에서는 샷건(1)이 연결될 수 있는 부분이고, 상기 전단부(12)는 상기 쇽업쇼바 하우징(10)의 프런트(front) 부분으로 기존의 전기자동차에서는 쇽업쇼바 하우징 서포트(3)가 연결될 수 있는 부분이며, 상기 상면부(13)는 상기 쇽업쇼바 하우징(10)의 탑(top) 부분이다.
한편, 상기 측단부(11), 전단부(12) 또는 상면부(13)는 후술할 크로스멤버(20)와 연결되기 위해서는 일측이 밴딩된 플랜지(flange) 형상이 형성될 수 있다.
이와 같은 플렌지 형상은 상기 크로스멤버(20)의 외측으로 밴딩되어 형성될 수도 있고, 내측으로 밴딩되어 형성될 수도 있다. 상기 플렌지 형상이 외측으로 밴딩되는 경우에는 용접을 위한 용접수단의 접근이 용이한 이점이 있으며, 내측으로 밴딩되는 경우에는 상하로 작용하는 하중에 대한 영향을 적게 받을 수 있는 이점이 있다.
상기 상면부(13)에는 상기 크로스멤버(20)에서 연장 형성된 연장부(23)가 제공될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 도 5를 참조하여 후술한다.
상기 크로스멤버(20)는 모터 등의 부품들이 탑재될 수 있게 제공되는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 크로스멤버(20)는 상기 쇽업쇼바 하우징(10)에 접합연결되어 지지될 수 있다.
즉, 기존에는 상기 크로스멤버(20)가 상기 쇽업쇼바 하우징(10)에 의해 지지되기 위해서는 쇽업쇼바 하우징 서포트(3)를 매개로 결합되었으나, 이와 같은 경우에는 상기 쇽업쇼바 하우징(10)에 작용하는 상하 하중에 의해 상기 쇽업쇼바 하우징 서포트(3)에 의해 결합된 상기 크로스멤버(20)의 결합이 느슨해져서 해체될 수 있기 때문에, 본 발명에서는 상기 크로스멤버(20)의 형상을 상기 쇽업쇼바 하우징(10)에 직접 접합연결될 수 있도록 형성한 것이다.
구체적으로 상기 크로스멤버(20)는 전기자동차의 폭 방향(y)으로 제공되며, 양단부는 상기 쇽업쇼바 하우징(10)의 2면 이상을 감싸면서 결합되도록 연장형성될 수 있다.
일례로써, 상기 크로스멤버(20)는 상기 쇽업쇼바 하우징(10)의 전단부(12) 및 측단부(11)와 결합될 수 있도록 연장되어 형성될 수 있다. 이는 기존에 삿건 및 쇽업쇼바 하우징 서포트(3)가 위치하던 부분으로써, 본 발명에서는 상기 크로스멤버(20)가 대체하여 일체로 형성된 것으로 볼 수 있다.
여기서 상기 크로스멤버(20)가 상기 쇽업쇼바 하우징(10) 또는 프런트 사이드 멤버(5) 등의 주변 부품과 결합되기 위해서 도 2b에 도시된 바와 같이 폐단면 구조를 갖는 부분에서는 레이저 용접에 의해 결합되거나, 도 2c에 도시된 바와 같이 스폿 용접시에는 용접건(welding gun)이 삽입될 수 있도록 후술할 함몰부(21)가 성형될 수도 있다.
또한, 상기 크로스멤버(20)는 모터가 결합되는 모터마운팅 브라켓(4)과 결합되기 위해서 도 6에 도시한 바와 같이 레이저 용접이 가능한 폐단면을 갖는 폐단 구조(도 6의 (b))로 제공되거나, 스폿 용접이 가능한 함몰부(21)가 형성된 구조(도 6의 (c))로 제공될 수도 있다.
여기서, 상기 크로스멤버(20)가 폐단 구조로 제공되는 경우에는 상기 크로스멤버(20)의 충격흡수성능이 향상될 수 있다. 즉, 충격이 상기 크로스멤버(20)에 작용했을 때, 충격이 분산되는 효과에 의해 충격흡수성능이 향상되거나, 측면에서 충격이 작용하였을 때, 단면 형상이 기둥의 역할을 하여 충격흡수성능이 향상될 수 있는 것이다.
한편, 상기 크로스멤버(20)는 상기 쇽업쇼바 하우징(10)의 상면부(13)로 연장되어 형성될 수도 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 5를 참조하여 후술한다.
또한, 상기 크로스멤버(20)에는 함몰부(21)가 형성될 수 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 4a 및 도 4b를 참조하여 후술한다.
또한, 상기 크로스멤버(20)의 밴딩되어 형성된 밴딩부(22)에는 프런트 사이드 멤버(5) 등에 결합될 수 있는 만곡형상(22a) 또는 절곡형상이 형성될 수 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 도 3을 참조하여 후술한다.
도 3은 본 발명의 전기자동차 전방차체를 일부 도시한 단면도로써, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 전방차체의 상기 크로스멤버(20)는 주변 부품과의 접합면이 확대되도록 제공되는 하나 이상의 만곡형상(22a) 또는 절곡형상을 포함할 수 있다.
즉, 상기 크로스멤버(20)는 상기 쇽업쇼바 하우징(10)의 2면 이상을 감싸며 결합되는 형상으로 성형되기 위해서 밴딩된 부분인 밴딩부(22)가 성형될 수 있으며, 상기 밴딩부(22)는 만곡형상(22a) 또는 절곡형상으로 성형되어 프런트 사이드 멤버(5) 등의 주변 부품과의 접합면을 확대하도록 형성될 수 있다.
상기 만곡형상(22a)은 라운딩된 형상으로 성형된 형상을 의미하며, 상기 절곡형상은 단턱진 형상으로 성형된 형상을 의미한다.
이와 같이, 주변 부품과의 접합면을 확장시킴으로써 레이저 용접 또는 스폿 용접 등에 의한 용접시에 용접을 더 용이하게 할 수 있게 된다.
또한, 밴딩 가공시에 밴딩반경(R)을 튜브의 직경보다 1.5배 이상 크게 형성하는 것이 바람직한데, 이는 밴딩시의 두께 감소를 최소화할 수 있기 때문이다.
한편, 밴딩반경(R)이 너무 크면 용접시의 접합면이 부족할 수 있는데, 본 발명에서는 이를 해결하기 위해, 상기 만곡형상(22a) 또는 상기 절곡형상을 형성하여 접합면을 넓힌 것이다.
이와 같이 상기 크로스멤버(20)의 일부분에서는 성형을 위해 많은 연신이 이루어지기 때문에 소재의 연신률이 부족할 수 있는데, 본 발명에서는 후술할 TWIP강을 사용하여 필요로 하는 형상으로 성형할 수 있게 제공될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 전방차체의 상기 크로스멤버(20)는 구성 성분으로 철(Fe), 탄소(C), 실리콘(Si), 망간(Mn), 알루미늄(Al) 인(P) 황(S) 및 기타 불순물을 포함하고, 조직은 페라이트, 마르텐사이트 및 오스테나이트 중 적어도 하나를 포함함으로써, 인장강도가 980Mpa 이상이며, 연신률이 45 ~ 65%이 되는 TWIP강으로 형성될 수 있다.
예를들어, 상기 TWIP강은 탄소(C) 0.3 ~ 0.9 중량%, 실리콘(Si) 1.0 중량% 이하, 망간(Mn) 15 ~ 30 중량%, 알루미늄(Al) 0.01 ~ 4.0 중량%, 인(P) 0.05 중량% 이하, 황(S) 0.01 중량% 이하, 잔량의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다.
이에 의해, 본 발명은 고강도강 중에 TWIP강의 활용범위를 넓혀주는 활용예로써의 의미를 가질 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 전방차체의 상기 크로스멤버(20)는 밴딩부(22)에 만곡형상(22a) 또는 절곡형상을 성형하기 위해서, 성형성이 좋고 고강도강인 TWIP강을 소재로 하여 성형할 수 있는 것이다.
다만, 상기 크로스멤버(20)의 성형에 필요한 연신률 또는 인장강도를 만족하는 다른 소재를 사용하는 경우에도 본 발명의 전기자동차 전방차체가 될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 전기자동차 전방차체에 제공되는 함몰부(21)를 도시한 사시도이며, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 전방차체의 상기 크로스멤버(20)는 주변 부품과의 스폿 용접이 용이토록, 적어도 하나의 함몰부(21)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 크로스멤버(20)가 주변 부품과 스폿 용접에 의해 결합하는 경우에는 용접건이 직접 진입하는 상기 함몰부(21)가 형성될 수 있는 것이다.
이때, 상기 함몰부(21)는 직경은 35mm 이상으로 하는 것이 일반적인 용접건의 진입을 위해 바람직하다. 상기 함몰부(21)의 형상은 원형, 타원형 또는 각형 등의 형상으로 성형할 수 있다.
특히 상기 함몰부(21)는 프런트 사이드 멤버(5)와 결합되는 밴딩부(22)에 형성되어 상기 프런드 사이드 멤버와 스폿 용접이 가능하게 제공되는 것이 바람직하다.
구체적으로 상기 함몰부(21)는 스폿 용접시에 접촉면에 용접수단이 밀착할 수 있도록 제공되는 형상으로, 홈 형상일 수도 있고, 일측에 홀이 형성된 형상일 수도 있다.
도 2c, 도 3, 도 6의 (c)에 도시된 형상이 일측에 홀이 형성된 형상의 일례이며, 도 4a, 도 4b에 도시된 형상이 폐곡면의 일측면이 홈 형상을 하여 타측면과 접촉하는 형상의 일례이다.
도 5는 본 발명의 전기자동차 전방차체에 제공되는 연장부(23)를 도시한 사시도이며, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 전방차체의 상기 크로스멤버(20)는 상기 쇽업쇼바 하우징(10)의 상면부(13)를 커비링하는 연장부(23)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 쇽업쇼바 하우징(10)은 쇽업쇼바에 의해 상하로 하중을 받게 되는데, 이때 상기 쇽업쇼바 하우징(10)과 선접합되는 경우에는 상하로 작용하는 하중에 취약할 수 있기 때문에, 본 발명에서는 상기 쇽업쇼바 하우징(10)의 상면부(13)와 면접합하도록 제공하여 상하로 작용하는 하중에 대한 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 연장부(23)는 상기 쇽업쇼바 하우징(10)의 상면 전체와 면접합하는 것이 바람직하나, 상기 쇽업쇼바 하우징(10)의 상면 일부만을 커버링하며 결합될 수도 있다. 이는 필요로 하는 내구성 및 소재의 제한에 따라 설정될 수 있다.
10: 쇽업쇼바 하우징 11: 측단부
12: 전단부 13: 상면부
20: 크로스멤버 21: 함몰부
22: 밴딩부 23: 연장부

Claims (6)

  1. 자동차의 쇽업쇼바 하우징; 및
    부품을 탑재토록 제공되되, 상기 쇽업쇼바 하우징을 감싸면서 적어도 2면 이상이 접합 연결되며, 적어도 일단면은 폐단 구조로 제공되는 크로스멤버;
    를 포함하며,
    상기 크로스멤버는,
    상기 쇽업쇼바 하우징의 전단부 및 측단부와 결합되게 형성되어 제공되며,
    상기 쇽업쇼바 하우징의 상면부를 커버링하는 연장부;
    주변 부품과의 스폿 용접이 용이토록, 적어도 하나의 함몰부; 및
    주변 부품과의 접합면이 확대되도록 제공되는 하나 이상의 만곡형상 또는 절곡형상;
    을 포함하는 전기자동차 전방차체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 크로스멤버는 구성 성분으로 철(Fe), 탄소(C), 실리콘(Si), 망간(Mn), 알루미늄(Al) 인(P) 황(S) 및 기타 불순물을 포함하고, 조직은 페라이트, 마르텐사이트 및 오스테나이트 중 적어도 하나를 포함함으로써, 연신률이 45 ~ 65%이 되는 TWIP강으로 형성된 전기자동차 전방차체.
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