KR101438313B1

KR101438313B1 - 터널 보강재 및 지지구조체

Info

Publication number: KR101438313B1
Application number: KR1020130030065A
Authority: KR
Inventors: 파벨 아담스키; 로베르트 쾨르
Original assignee: 독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2014-09-04
Also published as: DE102012102447B4; KR20130108149A; JP5563114B2; DE102012102447A1; JP2013193732A

Abstract

본 발명은 자동차의 센터 터널(4)용 터널 보강재에 관한 것이다.
자동차의 센터 터널(4)용 터널 보강재를 최적화하기 위하여, 상기 터널 보강재 (20)는, 섬유강화플라스틱재로 형성되며 횡방향으로 서로 이격된 2개의 종방향 빔(21, 22)을 포함한다.

Description

터널 보강재 및 지지구조체 {TUNNEL REINFORCEMENT AND SUPPORT STRUCTURE}

본 발명은 자동차의 센터 터널용 터널 보강재에 관한 것이다. 본 발명은 또한 센터 터널 및 터널 보강재를 갖는 자동차의 지지구조체에 관한 것이다.

터널 보강재가 장착된, 길이 방향으로 연장하는 센터 터널을 포함하는, 바닥 설치 구조를 갖는 자동차가 독일 공개공보 DE 100 59 912 A1에 공지되어 있다.

본 발명의 과제는 자동차의 센터 터널용 터널 보강재를 특히 제조비용, 안정성 및/또는 중량 면에서 최적화하는 데에 있다.

자동차의 센터 터널용 터널 보강재에서 상기 과제는, 터널 보강재가, 섬유강화플라스틱재로 형성되며 횡방향으로 서로 이격된 2개의 종방향 빔을 포함함으로써 해결된다. 섬유강화플라스틱재는 바람직하게 CFK 재료라고도 불리는 탄소섬유강화플라스틱재이다. 섬유강화플라스틱재의 적용은 센터 터널이 적은 중량 증가로도 상당히 강화될 수 있는 장점을 제공한다. 섬유강화플라스틱재로 제조된 종방향 빔들은 간단한 방식으로 다양한 길이로 제공될 수 있다. 이는 본 발명에 따른 터널 보강재가 공통 플랫폼을 가진 다양한 자동차에 사용될 수 있는 이점을 제공한다.

터널 보강재의 한 바람직한 실시예는, 종방향 빔들이 닫힌 중공지지체로서 제작된다는 특징을 갖는다. 종방향 빔들은 바람직하게는 각각 실질적으로 직사각형, 특히 바람직하게는 정사각형의 횡단면을 갖는다. 직사각형, 특히 정사각형 단면은 모서리들이 둥근 것이 바람직하다. 닫힌 단면에 의해 간단한 방식으로 매우 높은 강도가 달성될 수 있다.

터널 보강재의 또 하나의 바람직한 실시예는, 섬유강화플라스틱재로 형성된 종방향 빔들이 연결편에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 한다. 연결편은 바람직하게는 종방향 빔과 동일한 섬유강화플라스틱재로 형성된다. 연결편은 바람직하게는 실질적으로 직사각형 형태를 가지며, 직사각형의 짧은 측면들이 예컨대 재료 결합에 의해 종방향 빔들과 연결된다. 이때 연결편들은 종방향 빔들에 대해 횡방향으로 연장된다. 본 발명의 범주에서는 세 개의 연결편을 사용하는 것이 특히 바람직한 것으로 밝혀졌다. 세 개의 연결편은 종방향 빔의 길이에 걸쳐서 실질적으로 균일하게 분포되는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한 센터 터널 및 상기의 터널 보강재를 갖는 자동차의 지지구조체에 관한 것이다. 지지구조체는 바람직하게는 자동차, 특히 자동차의 모노코크 바디의 바닥 어셈블리이다. 센터 터널은 일체형으로 또는 여러 부재로 설계될 수 있으며, 바람직하게는 하나의 상부 벽 및 상기 상부벽으로부터 2개의 측벽들이 구부러져 형성되는, 실질적으로 U자 형상의 단면을 갖는다.

지지구조체의 한 바람직한 실시예는, 터널보강재가 크로스 브리지들에 의해 센터 터널에 고정된다는 특징을 갖는다. 크로스 브리지는 바람직하게는 판금, 특히 알루미늄 판금으로 형성된다. 이 경우, 크로스 브리지는 바람직하게 판금 프레스 부품으로 만들어진다. 크로스 브리지들에 의해 터널 보강재가 센터 터널에 간단한 방식으로 고정될 수 있다.

지지구조체의 또 하나의 바람직한 실시예는, 크로스 브리지들이 터널보강재의 종방향 빔들의 외측 또는 상부를 둘러싸면서 센터 터널의 측벽들에 고정된다는 특징을 갖는다. 고정은 예를 들면 나사 또는 리벳 등의 고정 수단에 의해 행해질 수 있다. 특히 유리하게는 종방향 빔들이 크로스 브리지들에 의해 추가로 서로 고정되기도 한다.

또 하나의 바람직한 실시예는, 크로스 브리지들 각각이 하나의 중앙 고정 영역을 가지며, 크로스 브리지들의 상기 중앙 고정 영역은 센터 터널의 상부벽에 고정된다는 특징을 갖는다. 고정은 예를 들면 나사 또는 리벳 등의 고정수단에 의해 이루어진다. 크로스 브리지들이 센터 터널의 측벽들과 상부 벽 모두에 연결됨으로써, 센터 터널은 특히 효율적으로 보강될 수 있다.

지지구조체의 또 하나의 바람직한 실시예는, 센터 터널이 바람직하게 판금, 특히 알루미늄 판재로 만들어진 터널 전방부 및 바람직하게는 주조품, 특히 경금속 소재의 주조품으로 만들어진 터널 후방부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 센터 터널이 2개 부재로 설계되는 것은 지지구조체의 조립 면에서 유리한 것으로 밝혀졌다. 게다가, 센터 터널이 2개 부재로 설계되면 터널 전방부 및 후방부에 대하여 다른 재료 및 제조방법이 사용될 수 있는 이점을 제공한다. 터널 전방부는 유리하게 U자 형상의 알루미늄 판금 프레스 부품이다.

지지구조체의 또 하나의 바람직한 실시예는, 터널 전방부와 터널 후방부가 브리지 부재에 의해 서로 연결된다는 특징을 갖는다. 브리지 부재는 바람직하게 2개의 압출형재를 포함하며, 각각의 압출형재는 터널 전방부와 터널 후방부 모두와 연결되어 있다. 상기 2개의 압출형재는 바람직하게 섬유강화플라스틱재로 형성된 판형 베이스 바디 상에 배열될 수 있다. 바람직하게는 터널 전방부와 터널 후방부가 브리지 부재에 의해 하부측에서 서로 고정 연결된다.

지지구조체의 또 하나의 바람직한 실시예는, 센터 터널의 측면 하부가 2개의 측면 보강 부재에 의해 보강된다는 특징을 갖는다. 측면 보강 부재는 바람직하게 판금, 특히 알루미늄 판금으로 만들어진다. 측면 보강 부재들은 바람직하게는 판금 프레스 부품이다.

지지구조체의 또 하나의 바람직한 실시예는, 측면 보강 부재들 각각에 하나 이상의 시트 고정 지지체가 고정되는 것을 특징으로 나타낸다. 시트 고정 지지체는 바람직하게는 주조품으로서, 특히 경금속 주조품으로서 제작된다. 바람직하게는 각각 2개의 시트 고정 지지체가 하나의 측면 보강 부재에 고정된다. 이들 중 하나는 바람직하게 전방 시트 고정 지지체이고, 다른 하나는 후방 시트 고정 지지체이다.

본 발명은 또한 앞서 기술한 지지구조체를 가진 자동차에 관한 것이다. 자동차는 바람직하게는 승용차이다. 섬유강화플라스틱재로 만들어진 종방향 빔들을 갖는 본 발명에 따른 지지구조체에 의해, 공통 플랫폼을 갖는 상이한 차종들이 매우 효과적으로 구현될 수 있다.

본 발명은 필요에 따라 종방향 빔, 연결편 및 크로스 브리지 등의 지지구조체의 별도로 취급가능한 개별 부품들에도 관련된다.

본 발명의 또 다른 장점들, 특징들 및 세부 사항은 도면을 참고하여 다양한 실시예들로서 설명되는 하기의 설명을 참조한다.

도 1은 본 발명에 따른 지지구조체의 사시도이다.
도 2는 도 1의 지지구조체의 분해도이다.
도 3은 도 1및 2의 지지구조체의 터널 보강재들의 사시도이다.
도 4는 부가적인 크로스 브리지들을 가진 도 3의 터널 보강재들의 사시도이다.
도 5는 도 4의 터널보강재의 또는 도 1의 지지구조체의 횡단면도이다.

본 발명에 따른 지지구조체(1)는 도 1, 도 2 및 도 5의 여러 도면들에 도시되어 있다. 지지구조체(1)는 길이 방향으로 연장하는 센터 터널(4)을 포함한다. 길이 방향이란 지지구조체(1)를 구비한 자동차의 자동차 길이 방향을 나타낸다. 하기에 사용되는 용어 "좌측 및 우측"도 역시 자동차 길이 방향과 관련된다.

또한, 지지구조체(1)는 좌측 전방 바닥부(5), 좌측 후방 바닥부(6), 우측 전방 바닥부(7), 우측 후방 바닥부(8)를 포함한다. 전방 바닥부들(5 및 7)은 바람직하게는 알루미늄 판재로 형성되며, 특히 판금 프레스 부품들로 만들어진다. 후방 바닥부들(6 및 8)은 바람직하게는 장섬유 강화 열가소성수지로 형성된다.

센터 터널(4)은 아래쪽으로 개방된, 실질적으로 U자 형상의 단면을 갖는다. U자 형상의 단면은 좌측 측벽(16), 우측 측벽(17) 및 상부 벽(18)을 포함한다. 상부 벽(18)은 두 측벽들(16 및 17)이 각도를 이루며 구부러져 나오는 U자 형상 단면의 기초를 이룬다.

도 3에 단독 사시도로서 도시된 터널 보강재(20)는 센터 터널(4)의 상부 벽(18) 상에 설치된다. 터널 보강재(20)는 좌측 종방향 빔(21) 및 우측 종방향 빔(22)을 포함한다. 상기 두 종방향 빔(21, 22)은 서로 횡방향으로 이격되어 있으며, 탄소섬유강화플라스틱재로 만들어진 닫힌 중공지지체로서 형성되어 있다.

닫힌 중공지지체로 형성된 종방향 빔들(21, 22)은 횡방향으로 연장되는 연결편들(24, 25, 26)에 의해 서로 연결된다. 연결편들(24, 25, 26)은 종방향 빔들(21, 22)과 동일한 탄소섬유강화플라스틱재로 형성된다.

후방으로 두 종방향 빔들(21, 22)은 후방 마감 부재(28)에 의해 종결된다. 전방으로 두 종방향 빔들(21, 22)은 전방 마감 부재(29)에 의해 종결된다.

두 마감 부재들(28 및 29)는 바람직하게는 알루미늄 판재로 형성되며, 특히 판금 프레스 부품으로서 만들어진다. 종방향 빔들(21, 22)은 마감 부재들(28 및 29)에 의해 추가로 서로 고정되며 센터 터널(4)에 부착된다.

도 4에서 볼 수 있듯이, 상기 2개의 종방향 빔들(21, 22)을 갖는 터널 보강재(20)를 센터 터널(4)에 고정시키기 위하여 기본적으로 세 개의 크로스 브리지(31, 32, 33)가 사용된다. 크로스 브리지(31 내지 33)는 알루미늄 판재로 형성되고, 특히 판금 프레스 부품으로서 만들어진다. 중앙 고정 영역을 나타내는 크로스 브리지들(31 내지 33)의 중앙 영역이 센터 터널(4)의 상부 벽(18)에 접한다.

크로스 브리지들(31 내지 33)의 중앙 고정 영역들은 나사나 리벳과 같은 고정수단에 의해, 센터 터널(4)의 상부 벽(18)에 고정된다. 또한, 크로스 브리지들(31 내지 33)은 2개의 종방향 빔들(21 내지 22)의 외부를 둘러싼다. 크로스 브리지들(31 내지 33)의 자유 단부들은 나사나 리벳과 같은 적절한 고정수단에 의해 센터 터널(4)의 측벽(16, 17)에 고정된다.

크로스 브리지들(32 및 33)은 센터 터널(4)의 터널 전방부(41)에 고정된다. 크로스 브리지(31)는 센터 터널(4)의 터널 후방부(42)에 고정된다. 터널 전방부(41)는 소위 알루미늄 절단 블랭크로 형성된다. 이는 맞춤형 판금이라고도 불리는 반제품이다. 터널 전방부(41)는 그래서 특수 알루미늄 판재로 형성되며, 바람직하게는 프레스 가공된다. 터널 후방부(42)는 마그네슘/알루미늄재의 주조품으로 형성된다.

터널 전방부(41)와 터널 후방부(42)는 브릿지 부품(45)에 의해 하부측이 서로 고정 연결된다. 브리지 부재(45)은, 2개의 압출형재가 측면에 배열된 탄소섬유강화플라스틱재의 플레이트를 포함한다. 2개의 압출형재는 베이스 플레이트에 의해 서로 고정 연결된다.

압출형재들은 터널 부품들(41, 42)을 서로 고정 연결하는 역할을 한다. 터널 부품들(41, 42)을 브리지 부재(45)에 고정하기 위해 나사나 리벳과 같은 고정수단이 사용된다.

센터 터널(4)은 도 5에서 볼 수 있듯이, 하부 측면의 외측에서 측면 보강 부재(51, 52)에 의해 보강된다. 측면 보강 부재(51, 52)는 터널 전방부(41)와 터널 후방부(42) 모두에 고정된다. 측면 보강 부재(51, 52)에는 시트 고정 지지체(11 내지 14)의 센터 터널(4) 쪽 단부들이 고정된다.

측면 보강 부재(51, 52)는 바람직하게 알루미늄 판재로 형성되며, 특히 판금 프레스 부품으로서 만들어진다.

센터 터널(4)의 추가 보강을 위해 아래로부터 센터 터널(4)의 상부 벽(18)에 고정되는 내부 보강 부재(55)가 사용된다. 내부 보강 부재(55)도 알루미늄 판재로 형성되고, 특히 판금 프레스부품으로서 만들어진다.

Claims

센터 터널(4) 및 센터 터널(4)용 터널 보강재(20)를 구비한 자동차의 지지구조체에 있어서,
상기 터널 보강재(20)는, 섬유강화플라스틱재로 형성되며 횡방향으로 서로 이격된 2개의 종방향 빔(21, 22)을 포함하고,
터널 보강재(20)는 크로스 브리지(31-33)에 의해 센터 터널(4)에 고정되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 지지구조체.
제1항에 있어서, 종방향 빔들(21, 22)은 닫힌 중공지지체로 만들어진 것을 특징으로 하는, 자동차의 지지구조체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 종방향 빔들(21, 22)은 섬유강화플라스틱재로 만들어진 연결편들(24, 25, 26)에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 지지구조체.
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제1항에 있어서, 크로스 브리지들(31-33)은 터널 보강재(20)의 종방향 빔들(21, 22)의 외부 또는 상부를 둘러싸면서 센터 터널(4)의 측벽들(16, 17)에 고정되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 지지구조체.
제1항에 있어서, 크로스 브리지들(31-33) 각각은 크로스 브리지들(31-33)을 센터 터널(4)의 상부 벽(18)에 고정시키는 중앙 고정 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차의 지지구조체.
제1항에 있어서, 센터 터널(4)은 판금부로서 제작된 터널 전방부(41) 및 경금속 소재의 주조품으로서 제작된 터널 후방부(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차의 지지구조체.
제8항에 있어서, 터널 전방부(41)와 터널 후방부(42)는 브리지 부재(45)에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 지지구조체.
제1항에 있어서, 센터 터널(4)의 측면 하부는 2개의 측면 보강 부재(51, 52)에 의해 보강되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 지지구조체.
제10항에 있어서, 적어도 하나의 시트 고정 지지체(11-14)는 측면 보강 부재들(51, 52) 각각에 고정되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 지지구조체.
제1항에 따른 지지구조체(1)를 갖는 자동차.