KR101526420B1

KR101526420B1 - 불연속 다중 오버랩 차체 멤버

Info

Publication number: KR101526420B1
Application number: KR1020130156687A
Authority: KR
Inventors: 김현식
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2015-06-05
Also published as: US9296425B2; US20150166106A1

Abstract

불연속 다중 오버랩 차체 멤버가 개시된다. 다수개의 분할 멤버들이 길이 방향을 따라 서로 끼워져 용접으로 결합되고; 상기 각 분할 멤버들은 일정한 폭을 가지고서 소정 길이로 형성됨과 더불어 그 길이 방향을 따라 전방에 위치한 전방 결합부; 상기 전방 결합부보다 상대적으로 작은 일정한 폭을 가지고서 소정 길이로 형성됨과 더불어 그 길이 방향을 따라 후방에 위치한 후방 끼움부; 및 상기 전방 결합부와 상기 후방 끼움부를 일체로 연결하면서 그 길이 방향을 따라 폭이 가변되는 충격흡수부를 포함하여, 충격흡수성능이 향상될 수 있다.

Description

불연속 다중 오버랩 차체 멤버{Discontinuous multi-overlapped vehicle body member}

본 발명은 불연속 다중 오버랩 차체 멤버에 관한 것으로, 보다 상세하게는 길이 방향을 따라 2개 이상의 멤버들이 서로 끼워지는 형태로 다중 오버랩되면서 불연속 형상으로 제작된 불연속 다중 오버랩 차체 멤버에 관한 것이다.

일반적으로 차체 멤버는 사이드 멤버와 같이 차체 골격을 형성하는 구조물로서, 차체를 지지하여 강성을 유지시키고, 차량의 충돌 사고 발생시에 충격 에너지를 전달받아 변형되면서 흡수하는 역할을 주로 한다.

도 1에는 종래 기술에 따른 차체 멤버의 일 예로서 사이드 멤버가 도시되어 있는 바, 강판을 프레스 장치를 사용해서 2개의 플레이트(101, 102)로 각각 제작하고, 상기 2개의 플레이트(101, 102)를 결합플랜지를 매개로 용접 등의 방법을 통해 서로 일체로 결합하여 멤버 형태로 사이드 멤버(100)를 제작하고 있었다.

상기 2개의 플레이트(101, 102)는 각각 "ㄱ"자 형상의 단면과 "ㄴ"자 형상의 단면을 가지도록 프레스 장치로 성형되고, 상기 단면의 가장자리를 따라서 결합플랜지(101a, 102a)를 일체로 연장되게 형성하여, 상기 "ㄱ"자 형상의 단면과 "ㄴ"자 형상의 단면이 서로 합쳐져서 "ㅁ"자 형상의 단면이 형성되도록 상기 결합플랜지(101a, 102a)를 서로 맞대어서 다수 부위에 예를 들면 스폿 용접으로 용접하여 용접부(103)를 형성해서 사이드 멤버(100)를 제작하고 있었다.

상기와 같이 제작된 사이드 멤버(100)는 차체를 구성할 때에 통상적으로 차체의 폭 방향을 따라 좌우에 배치됨과 더불어 차체의 길이 방향을 따라 연장되게 배치된다.

이와 같이 배치된 차체가 충돌 사고 등으로 인해 도 2에 화살표로 도시된 바와 같이 충격을 받으면, 즉 차량이 다른 차량이나 물체와 사이드 멤버(100)의 길이 방향으로 정확하게 일치하는 정면 충돌하지 못하고 한쪽으로 편향되어 충돌하게 되면(이하 편향 충돌이라 함), 사이드 멤버(100)에 가해지는 충격도 사이드 멤버(100)의 길이 방향으로 정확하게 가해지지 못하고 한쪽으로 치우쳐져서 외부 충격이 가해지게 된다.

이에 따라 사이드 멤버(100)는 편향된 외부 충격을 받아서 그 길이 방향을 따라 정확히 압축 변형되지 않게 되고, 또한 편향된 외부 충격은 사이드 멤버(100)에 모멘트로 작용하여 사이드 멤버(100)의 취약 부위를 중심으로 사이드 멤버(100)가 굽혀지는 좌굴 현상이 발생하게 된다.

상기와 같이 사이드 멤버(100)가 좌굴되면, 사이드 멤버(100)의 충격 흡수 기능이 저하되고, 사이드 멤버(100)가 충격을 제대로 흡수하지 못하면, 차체의 다른 부위로 충격이 과도하게 전달되면서 차체의 과도한 손상 및 탑승자의 안전을 위협하게 되는 문제점이 발생할 수 있었다.

본 발명의 실시 예는 상기와 같은 사정을 감안하여 안출된 것으로, 차량이 편향 충돌하여 외부 충격이 차체 멤버에 편향되어 작용하여도, 길이 방향으로 압축 변형되면서 외부 충격을 효과적으로 흡수하여 저감할 수 있는 불연속 다중 오버랩 차체 멤버를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 불연속 다중 오버랩 차체 멤버는, 다수개의 분할 멤버들이 길이 방향을 따라 서로 끼워져 용접으로 결합되고; 상기 각 분할 멤버들은 일정한 폭을 가지고서 소정 길이로 형성됨과 더불어 그 길이 방향을 따라 전방에 위치한 전방 결합부; 상기 전방 결합부보다 상대적으로 작은 일정한 폭을 가지고서 소정 길이로 형성됨과 더불어 그 길이 방향을 따라 후방에 위치한 후방 끼움부; 및 상기 전방 결합부와 상기 후방 끼움부를 일체로 연결하면서 그 길이 방향을 따라 폭이 가변되는 충격흡수부를 포함할 수 있다.

상기 각 분할 멤버들은 대체로 "ㅁ"자 형상의 단면이 길이 방향을 따라 연속된 구조를 가질 수 있다.

상기 각 분할 멤버들은 속이 빈 중공의 사각 박스 형상으로 형성될 수 있다.

상기 각 분할 멤버의 상기 전방 결합부에 상기 후방 끼움부가 삽입된 상태에서 상기 전방 결합부의 둘레 방향을 따라 상기 용접부가 다수개로 형성될 수 있다.

상기 전방 결합부의 폭은 상기 후방 끼움부의 폭보다 두께만큼 크게 형성될 수 있다.

상기 충격흡수부의 폭은 상기 전방 결합부와 이어지는 전방 선단부로부터 상기 후방 결합부와 이어지는 후방 선단부까지 두께만큼 가변되게 형성될 수 있다.

상기 충격흡수부의 폭은 상기 전방 결합부와 이어지는 전방 선단부로부터 상기 후방 결합부와 이어지는 후방 선단부까지 선형적으로 가변되게 형성될 수 있다.

상기 전방 결합부의 길이는 상기 후방 끼움부의 길이와 동일하게 형성되고; 상기 충격흡수부의 길이는 상기 전방 결합부 및 상기 후방 결합부의 길이 보다 크게 형성될 수 있다.

서로 인접한 분할 멤버들이 상기 전방 결합부와 후방 끼움부를 통해 서로 끼워져 결합될 때에, 상기 후방 끼움부는 상기 전방 결합부의 끝까지 완전히 삽입되어 결합되지 않고 갭 여유를 가질 수 있다.

상기 다수개의 분할 멤버들이 길이 방향을 따라 서로 끼워져 용접으로 결합되어 차체의 사이드 멤버를 구성할 수 있다.

상기 다수개의 분할 멤버들은 하이드로 포밍 공법은 제작될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 불연속 다중 오버랩 차체 멤버에 의하면, 일정한 폭으로 소정 길이를 갖도록 형성된 전방 결합부와, 상기 전방 결합부보다 크기가 작은 일정한 폭으로 소정 길이를 갖도록 형성된 후방 끼움부 및, 상기 전방 결합부와 후방 끼움부 사이에서 길이 방향을 따라 그 폭이 가변되게 형성된 충격흡수부를 각각 구비한 다수개의 분할 멤버들이, 각 분할 멤버의 전방 결합부에 후방 끼움부가 끼워져 삽입되는 형태로 길이 방향을 따라 서로 오버랩된 상태에서 용접으로 결합되어, 충격이 가해지면 먼저 각 분할 멤버 상호간의 용접 부위가 파손되면서 충격을 1차적으로 흡수하여 저감하게 되고, 이어서 각 분할 멤버의 충격흡수부가 인접한 분할 멤버의 전방 결합부를 통해 내부로 삽입되면서 마찰 변형(팽창과 수축 변형)을 일으켜 외부 충격을 효과적으로 흡수해서 저감하게 된다.

따라서 외부에서 가해지는 충격이 차체 멤버의 길이 방향과 정확하게 일치되게 가해지지 않고 편향되게 작용하여도, 각 멤버들의 용접 결합이 파손되면서 외부 충격과 모멘트를 1차적으로 흡수하여 저감할 수 있을 뿐만 아니라 좌굴 현상도 방지할 수 있고, 이어서 계속되는 외부 충격에 의해 각 멤버들이 인접한 멤버의 내부로 삽입되는 길이 방향으로의 압축 마찰 및 팽창과 수축 변형을 일으키면서 외부 충격을 2차적으로 흡수하여 저감할 수 있게 되므로, 본 발명의 실시 예에 따른 차체 멤버를 적용한 차체의 충격흡수성능이 향상되어, 차체의 과도한 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 차체에 탑승한 탑승자도 외부 충격으로부터 보다 안전하게 보호할 수 있게 된다.

또한 하이드로 포밍 공법을 통해 분할 멤버들을 제작함에 따라 제작이 용이하고, 종래의 차체 멤버에 비해 중량 및 제작 비용을 절감할 수 있으며, 다른 차체 부품들과의 결합성도 향상될 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 사이드 멤버의 분리 및 결합 사시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 사이드 멤버가 외부 충격을 받을 때에 발생하는 좌굴 현상을 설명하는 설명도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차체 멤버의 분리 및 결합 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 분할 멤버의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 서로 인접한 분할 멤버들이 결합된 결합부위 확대 상세도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 차체 멤버가 외부 충격을 받아 변형되는 변형 설명도이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차체 멤버(10)는 다수개로 분할되어 형성된 분할 멤버(20)들이 길이 방향으로 끼움 결합방식으로 결합된 구조를 가질 수 있다.

상기 각 분할 멤버(20)들은 대체로 "ㅁ"자 형상의 단면이 길이 방향을 따라 연속된 구조를 가질 수 있다.

상기 각 분할 멤버(20)들은 속이 빈 중공의 사각 박스 형상으로 형성될 수 있다.

상기 각 분할 멤버(20)들은 사각 이외에 삼각 혹은 다각형상의 단면을 가질 수 있다.

상기 각 분할 멤버(20)들은 일부가 오버랩되게 끼워진 상태에서 예를 들면 스폿 용접으로 용접되어 서로 결합될 수 있다.

상기 스폿 용접에 의해 형성된 용접부(12)는 서로 오버랩된 부위를 따라 다수개로 형성될 수 있다.

즉 상기 용접부(12)는 각 분할 멤버(20)들의 둘레 방향을 따라 소정 간격을 두고 다수개로 형성될 수 있다.

상기 각 분할 멤버(20)들은, 일정한 폭을 가지고서 소정 길이로 형성됨과 더불어 그 길이 방향을 따라 전방에 위치한 전방 결합부(22)와, 상기 전방 결합부(22)보다 상대적으로 작은 일정한 폭을 가지고서 소정 길이로 형성됨과 더불어 그 길이 방향을 따라 후방에 위치한 후방 끼움부(24) 및, 상기 전방 결합부(22)와 후방 끼움부(24)를 일체로 연결하면서 그 길이 방향을 따라 폭이 가변되는 충격흡수부(26)를 각각 포함할 수 있다.

상기 전방 결합부(22)의 폭은 상기 후방 끼움부(24)의 폭보다 분할 멤버(20)의 두께(T)만큼 크게 형성될 수 있다.

따라서 상기 충격흡수부(26)의 상기 전방 결합부(22)와 이어지는 전방 선단부로부터 상기 후방 결합부(24)와 이어지는 후방 선단부까지의 가변 폭은 상기 두께(T)만큼 된다.

상기 충격흡수부(26)의 가변 폭은 그 전방 선단부로부터 후방 선단부까지 선형적으로 가변되게 형성될 수 있다.

상기 전방 결합부(22)의 길이(L)는 후방 끼움부(24)의 길이(L)와 동일하게 형성될 수 있다.

상기 충격흡수부(26)의 길이(L1)는 상기 전방 결합부(22) 및 후방 결합부(24)의 길이(L) 보다 크게 형성될 수 있다.

도 3을 참조하면, 각 분할 멤버(20)의 전방 결합부(22)에는 인접한 분할 멤버(22)의 후방 끼움부(24)가 끼워지는 형태로 삽입되어 결합되고, 이와 같이 전방 결합부(22)에 후방 끼움부(24)가 삽입되어 서로 겹쳐진 상태에서 스폿 용접이 행해짐에 따라 서로 인접한 분할 멤버(20)들은 용접으로 결합되는 것이다.

도 5를 참조하면, 서로 인접한 분할 멤버(20)들이 전방 결합부(22)와 후방 끼움부(24)를 통해 서로 끼워져 결합될 때에, 전방 결합부(22)의 길이(L)와 후방 끼움부(24)의 길이(L)는 동일하게 형성되어 있지만, 후방 끼움부(24)가 전방 결합부(22)의 끝까지 완전히 삽입되어 결합되지 않고 약간의 갭 여유(G)를 가지도록 끼워진다.

상기 갭 여유(G)는, 차체 멤버(10)에 충격이 가해져서 상기 용접부(12)가 먼저 파손될 때에 후방 끼움부(24)가 전방 결합부(22) 내부로 완전히 삽입되는 여유를 제공하기 위함이다.

도 6을 참조하면, 상기와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 차체 멤버(10)를장착한 차량에 전방 충돌 사고가 발생할 경우에 그 외부 충격이 화살표로 도시된 바와 같이 차체 멤버(10)에 그 길이 방향과 정확히 일치 않은 편향된 상태로 가해질 수 있는 데, 이러한 편향된 외부 충격은 차체 멤버(10)에 화살표로 도시된 바와 같이 좌굴 모멘트와 압축력으로 작용할 수 있다(A).

상기와 같이 차체 멤버(10)에 좌굴 모멘트와 압축력이 가해지면, 차체 멤버(10)에서는 상기 용접부(12)가 가장 취약하므로, 각 분할 멤버(12)들을 결합시키는 용접부(12)들이 좌굴 모멘트와 압축력을 동시에 받아서 파손되고, 용접부(12)의 파손과 동시에 상기 후방 끼움부(24)의 일부가 전방 결합부(22)의 내부로 상기 갭 여유(G)만큼 삽입되게 되며, 이러한 용접부(12)들의 파손 과정 및 갭 여유(G) 만큼의 차체 멤버(10)의 수축 운동으로 압축력과 모멘트의 일부가 1차적으로 흡수되어 저감되며, 차체 멤버(10)의 특정 부위에 모멘트가 집중되어서 차체 멤버(10)가 좌굴될 염려가 없게 된다(B).

외부 충격 및 모멘트가 계속해서 차체 멤버(10)에 가해지면, 상기 충격흡수부(26)가 인접한 분할 멤버(20)의 전방 결합부(22)를 통해 내부로 삽입되면서 전방 결합부(22)의 내측면과 충격흡수부(26)이 외측면이 마찰을 일으키게 되며, 또한 충격흡수(26)의 외측면의 폭과 전방 결합부(22)의 내측면의 폭의 차이로 인해 전방 결합부(22)는 폭 방향 외측으로 벌어지는 팽창 변형을 일으키는 동시에 충격흡수부(26)의 외측면은 전방 결합부(22)의 내측면에 의해 그 폭이 작아지는 수축 변형을 일으키게 되며, 상기와 같은 마찰 운동과 팽창 및 수축 변형을 통해 차체 멤버(10)에 가해진 모멘트와 압축력이 2차적으로 흡수되어 저감되게 된다(C).

외부 충격 및 모멘트가 계속해서 더욱더 차체 멤버(10)에 가해지면, 전방 결합부(22)나 혹은 충격흡수부(26)가 찢어지는 변형이 발생될 수 있고, 또한 인접한 분할 멤버들이 완전히 오버랩되는 현상이 발생되면서 외부 압축력과 모멘트를 3차적으로 최대로 흡수하여 저감하게 된다(D).

이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

10: 차체 멤버
12: 용접부
20: 분할 멤버
22: 전방 결합부
24: 후방 끼움부
26: 충격흡수부

Claims

다수개의 분할 멤버들이 길이 방향을 따라 서로 끼워져 용접으로 결합되고;
상기 각 분할 멤버들은
일정한 폭을 가지고서 소정 길이로 형성됨과 더불어 그 길이 방향을 따라 전방에 위치한 전방 결합부;
상기 전방 결합부보다 상대적으로 작은 일정한 폭을 가지고서 소정 길이로 형성됨과 더불어 그 길이 방향을 따라 후방에 위치한 후방 끼움부; 및
상기 전방 결합부와 상기 후방 끼움부를 일체로 연결하면서 그 길이 방향을 따라 폭이 가변되는 충격흡수부;
를 포함하는 불연속 다중 오버랩 차체 멤버.
제1항에 있어서,
상기 각 분할 멤버들은 "ㅁ"자 형상의 단면이 길이 방향을 따라 연속된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 불연속 다중 오버랩 차체 멤버.
제1항에 있어서,
상기 각 분할 멤버들은 속이 빈 중공의 사각 박스 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 불연속 다중 오버랩 차체 멤버.
제1항에 있어서,
상기 각 분할 멤버의 상기 전방 결합부에 상기 후방 끼움부가 삽입된 상태에서 상기 전방 결합부의 둘레 방향을 따라 용접부가 다수개로 형성된 것을 특징으로 하는 불연속 다중 오버랩 차체 멤버.
제1항에 있어서,
상기 전방 결합부의 폭은 상기 후방 끼움부의 폭보다 두께만큼 크게 형성된 것을 특징으로 하는 불연속 다중 오버랩 차체 멤버.
제5항에 있어서,
상기 충격흡수부의 폭은 상기 전방 결합부와 이어지는 전방 선단부로부터 상기 후방 결합부와 이어지는 후방 선단부까지 두께만큼 가변되게 형성된 것을 특징으로 하는 불연속 다중 오버랩 차체 멤버.
제6항에 있어서,
상기 충격흡수부의 폭은 상기 전방 결합부와 이어지는 전방 선단부로부터 상기 후방 결합부와 이어지는 후방 선단부까지 선형적으로 가변되게 형성된 것을 특징으로 하는 불연속 다중 오버랩 차체 멤버.
제1항에 있어서,
상기 전방 결합부의 길이는 상기 후방 끼움부의 길이와 동일하게 형성되고;
상기 충격흡수부의 길이는 상기 전방 결합부 및 상기 후방 결합부의 길이 보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 불연속 다중 오버랩 차체 멤버.
제4항에 있어서,
서로 인접한 분할 멤버들이 상기 전방 결합부와 후방 끼움부를 통해 서로 끼워져 결합될 때에, 상기 후방 끼움부는 상기 전방 결합부의 끝까지 완전히 삽입되어 결합되지 않고 갭 여유를 가지는 것을 특징으로 하는 불연속 다중 오버랩 차체 멤버.
제1항에 있어서,
상기 다수개의 분할 멤버들이 길이 방향을 따라 서로 끼워져 용접으로 결합되어 차체의 사이드 멤버를 구성하는 것을 특징으로 하는 불연속 다중 오버랩 차체 멤버.
제1항에 있어서,
상기 다수개의 분할 멤버들은 하이드로 포밍 공법은 제작된 것을 특징으로 하는 불연속 다중 오버랩 차체 멤버.