KR101619270B1 - 차량의 연결 구조 - Google Patents

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Abstract

차량의 연결구조에 있어서, 상기 연결구조는 펜더 에이프런 어퍼, 프런트 사이드 멤버, 그리고 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스를 포함하고, 상기 펜더 에이프런 어퍼는 길이 방향 전단부가 상기 프런트 사이드 멤버에 연결되고, 길이 방향 후단부는 카울과 프런트 필러 중 적어도 하나에 연결되어, 차체 전방 및 측면을 보강하며, 상기 프런트 사이드 멤버는 길이 방향 전단부가, 범퍼 내측에 설치되어 외부 충격을 흡수하는 프런트 백빔에 연결되고, 길이 방향 후단부는 차체 하부에 연결되어, 차체 전방의 길이 방향으로 골격을 이루며, 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스는 길이 방향이 차 폭 방향과 예각을 이루면서 상기 펜더 에이프런 어퍼와 상기 프런트 사이드 멤버를 연결시키도록, 상기 펜더 에이프런 어퍼의 길이 방향 전단부와 상기 프런트 사이드 멤버의 길이 방향 전방부에 길이 방향 양단들이 결합되고, 상기 연결구조는 상기 프런트 사이드 멤버의 내부 면에 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스의 차 폭 방향 내측 외부 면이 접촉하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 연결구조가 개시된다.

Description

차량의 연결 구조{CONNECTION STRUCTURE OF A VEHICLE}
본 발명은 차량의 연결 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 펜더 에이프런(fender apron), 프런트 사이드 멤버, 그리고 프런트 서브프레임의 연결 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 선회(cornering) 시 발생하는 횡하중(transverse load)과 이에 따른 차체의 비틀림 또는 굽힘에 대비하고, 강화되는 충돌 상품성 기준을 충족시키기 위해, 차체 전방의 구조들은 복수 개의 환형(ring-shaped) 또는 사각형의 골격(frame)들로 구비되고 있다.
이러한 환형 또는 사각형 골격을 형성하기 위한 다양한 연결구조들이 상용 차량에 적용되고 있으며, 그 예로서 프런트 서브프레임의 환형(또는 사각형) 구조가 있고, 차체 전방의 좌우 프런트 사이드 멤버들, 대시 크로스 멤버, 프런트 백빔의 연결에 의해 구성되는 환형(또는 사각형) 구조 역시 같은 예이다.
도1은 종래의 차량 연결구조의 사시도이다.
도3은 종래의 차량 연결구조의 상세를 나타내기 위한 단면도이다.
도1과 도3을 참조하면, 종래의 차량 연결구조에서 좌우 프런트 사이드 멤버들(20), 대시 크로스 멤버(60), 프런트 백빔(50)의 연결에 의해 구성되는 환형(또는 사각형) 구조를 확인할 수 있다.
종래 기술에서는, 펜더 에이프런 어퍼(10)가 펜더 에이프런 프런트 로워 레인포스(11)에 의해 프런트 사이드 멤버(20)의 길이 방향 중간 지점 근방에 결합된다. 프런트 서브프레임(70)과 프런트 사이드 멤버(20)는 결합되지 않으므로, 프런트 서브프레임(70)의 환형 구조 중에서 차 길이 방향의 후방부 멤버만 도1에 도시하였다.
도3을 참조하면, 종래의 차량 연결구조의 세부 사항들을 이해할 수 있다.
도3의 A-A 단면도를 참조하면, 펜더 에이프런 어퍼(10)와 프런트 사이드 멤버(20)는 펜더 에이프런 프런트 로워 레인포스(11)와 펜더 에이프런 인너 프런트 (12)의 양단들이 각기 펜더 에이프런 어퍼(10) 및 프런트 사이드 멤버(20)에 결합됨으로써 연결되고 있다. 특히, 프런트 사이드 멤버(20)와 펜더 에이프런 프런트 로워 레인포스(11)/펜더 에이프런 인너 프런트(12)는 차 폭 방향에 거의 수직인 면들이 서로 접촉함으로써 결합한다.
따라서, 펜더 에이프런 어퍼(10)와 프런트 사이드 멤버(20)의 연결구조에 있어서, 차 폭 방향에 거의 수직인 1종류의 면들만 서로 결합하므로, 충돌 시 전단 하중에 의해 쉽게 상기 결합 면의 파단(fracture)이 일어날 수 있다. 스몰 오버랩 충돌(small overlap crash) 시 파단이 일어나면 배리어(barrier)가 차체를 파괴하면서 안쪽으로 침입하게 되고, 이로 인해 차량의 횡방향 거동이 거의 발생하지 않아 충돌 에너지의 거의 100%가 차량에 전달되게 된다.
특히, 충돌 에너지가 다른 부재(member)들로 분산되지 않고 프런트 사이드 멤버(20)로 집중되므로, 이러한 연결구조는 매우 위험하다. 이것은 승객의 중대한 상해 또는 사망을 초래할 수 있다. 이에 따라, 충돌 에너지의 전달 경로(transfer path)에 보강 부재를 추가함으로써 스몰 오버랩 충돌 사고에 대비하는 것이 일반적이다.
또한, 프런트 서브프레임(70)과 프런트 사이드 멤버(20)는 서로 연결되지 않으므로 엔진 룸의 횡강성(transverse stiffness)이 충분히 확보되지 않는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 엔진 룸의 횡강성을 증대시키고, 충돌 대응을 위한 보강 부재 삭제를 통해 중량 및 원가를 절감하며, 충돌 시 프런트 사이드 멤버로 집중되는 충돌 에너지의 전달을 분산시킴으로써 승객실 변형을 최소화하고 승객의 상해 위험을 감소시키는, 차량의 연결구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는, 차량의 연결구조에 있어서 상기 연결구조는 펜더 에이프런 어퍼, 프런트 사이드 멤버, 그리고 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스를 포함하고, 상기 펜더 에이프런 어퍼는 길이 방향 전단부가 상기 프런트 사이드 멤버에 연결되고, 길이 방향 후단부는 카울과 프런트 필러 중 적어도 하나에 연결되어, 차체 전방 및 측면을 보강하며, 상기 프런트 사이드 멤버는 길이 방향 전단부가, 범퍼 내측에 설치되어 외부 충격을 흡수하는 프런트 백빔에 연결되고, 길이 방향 후단부는 차체 하부에 연결되어, 차체 전방의 길이 방향으로 골격을 이루며, 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스는 길이 방향이 차 폭 방향과 예각을 이루면서 상기 펜더 에이프런 어퍼와 상기 프런트 사이드 멤버를 연결시키도록, 상기 펜더 에이프런 어퍼의 길이 방향 전단부와 상기 프런트 사이드 멤버의 길이 방향 전방부에 길이 방향 양단들이 결합되고, 상기 연결구조는 상기 프런트 사이드 멤버의 내부 면에 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스의 차 폭 방향 내측 외부 면이 접촉하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 연결구조가 제공될 수 있다.
상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스는 그 길이 방향이 차 폭 방향과 거의 평행을 이루도록 장착될 수 있다.
또는, 상기 프런트 사이드 멤버가 차 폭 방향 내측에 배치되는 프런트 사이드 멤버 인너 및 상기 프런트 사이드 멤버 인너의 차 폭 방향 외측에 배치되는 프런트 사이드 멤버 아우터를 포함하고, 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스는 상기 프런트 사이드 멤버 인너의 내부 면에 차 폭 방향 내측 외부 면이 접촉하도록 장착될 수 있다.
상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스는 상기 프런트 사이드 멤버 아우터의 길이 방향 전단부의 내면 또는 외면이 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스의 차 길이 방향 후면에 접촉되도록 장착될 수 있다.
상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스의 차 폭 방향 내측 외부 면 일부의 모양은 상기 프런트 사이드 멤버 인너의 내부 면의 모양과 거의 일치할 수 있다.
상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스는 그 길이 방향에 수직한 단면이 하나의 직선 및 둘 이상의 옆 선들을 포함하며, 상기 둘 이상의 옆 선들 중 두 개의 일단들은 각기 상기 직선 양단에 연결되고, 상기 직선의 반대편은 열려 있는 형상을 가질 수 있다.
상기 펜더 에이프런 어퍼는 차 폭 방향 내측에 배치되는 펜더 에이프런 어퍼 인너 및 상기 펜더 에이프런 어퍼 인너의 차 폭 방향 외측에 배치되는 펜더 에이프런 어퍼 아우터를 포함하고, 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스는 상기 펜더 에이프런 어퍼 인너의 길이 방향 전단부 내면 또는 외면에 그 차 폭 방향 외측 외부 면이 접촉하도록 장착될 수 있다.
상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스는 상기 펜더 에이프런 어퍼 아우터의 전단부 내면에 그 차 폭 방향 외측 단부가 접촉하도록 장착될 수 있다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에 있어서는, 상기 연결구조는 엔진 및 서스펜션 모듈이 장착되고, 차체 전방 하부의 환형 또는 사각형 골격을 이루는 프런트 서브프레임, 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스와 상기 프런트 서브프레임을 결합시키는 마운팅 브라켓, 그리고 상기 프런트 사이드 멤버와 상기 프런트 서브프레임을 결합시키는 익스텐션 거셋을 더 포함하며, 상기 마운팅 브라켓은 차 높이 방향 상단부 내면이 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스의 외면에 접촉하도록 장착되고, 상기 익스텐션 거셋은 차 높이 방향 상단부 내면이 상기 프런트 사이드 멤버의 외면 및 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스의 외면 중 적어도 하나에 접촉하도록 장착될 수 있다.
상기 연결구조는 상기 프런트 사이드 멤버의 길이 방향 전단, 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스의 차 길이 방향 전단, 상기 마운팅 브라켓의 차 길이 방향 전단, 그리고 상기 익스텐션 거셋의 차 길이 방향 전단 중 적어도 하나에 접촉하며 장착되어, 상기 전단들이 포함되는 면을 폐쇄시키는 아우터 프런트 익스텐션을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 연결구조는 엔진 및 서스펜션 모듈이 장착되고, 차체 전방 하부의 환형 또는 사각형 골격을 이루는 프런트 서브프레임, 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스와 상기 프런트 서브프레임을 결합시키는 마운팅 브라켓, 그리고 상기 프런트 사이드 멤버와 상기 프런트 서브프레임을 결합시키는 익스텐션 거셋을 더 포함하며, 상기 마운팅 브라켓은 차 높이 방향 상단부 내면이 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스의 차 높이 방향 하면 및 차 길이 방향 후면 중 적어도 하나에 접촉하도록 장착되고, 상기 익스텐션 거셋은 차 높이 방향 상단부 내면이 상기 프런트 사이드 멤버 인너의 외면 및 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스의 외면 중 적어도 하나에 접촉하도록 장착될 수 있다.
이 때, 상기 연결구조는 상기 프런트 사이드 멤버 인너의 길이 방향 전단, 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스의 차 길이 방향 전단, 상기 마운팅 브라켓의 차 길이 방향 전단, 그리고 상기 익스텐션 거셋의 차 길이 방향 전단 중 적어도 하나에 접촉하며 장착되어, 상기 전단들이 포함되는 면을 폐쇄시키는 아우터 프런트 익스텐션을 더 포함할 수 있다.
상기 마운팅 브라켓은 상기 마운팅 브라켓의 하부에 볼트가 관통되어 장착되고, 상기 볼트의 차 높이 방향 하부는 상기 프런트 서브프레임의 볼트 결합부에 결합되며, 상기 볼트의 차 높이 방향 상부는 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스에 결합될 수 있다. 이 때, 상기 볼트의 차 높이 방향 상부와 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스는 CO2 용접에 의해 결합될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 하기와 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 차체 전방의 프런트 사이드 멤버, 펜더 에이프런 어퍼, 프런트 서브프레임의 효과적인 연결을 통해 엔진 룸의 횡강성이 증대된다.
둘째, 충돌 대응용 보강 부재 삭제를 통해 중량 및 원가가 절감된다.
셋째, 스몰 오버랩 충돌 또는 신경사 충돌 시 프런트 사이드 멤버로 집중되던 충돌 에너지가 펜더 에이프런 어퍼와 프런트 사이드 멤버로 적절히 분산된다.
넷째, 펜더 에이프런 어퍼와 프런트 사이드 멤버의 연결구조에 있어서, 차 폭 방향에 거의 수직인 면과 차 높이 방향에 거의 수직인 면, 2종류의 면들 또는 경우에 따라서는 차 길이 방향에 거의 수직인 면을 더 포함하는 3종류의 면들이 서로 접촉하며 결합됨으로써 그 연결의 강도가 증대되고, 펜더 에이프런 어퍼와 프런트 서브프레임도 충돌 보강 부재로 작용할 수 있게 되므로, 승객실 변형이 최소화되고 승객 상해 위험도가 감소된다.
도1은 종래의 차량의 연결구조의 사시도이다.
도2는 본 발명의 실시 예에 따른, 차량의 연결구조의 사시도이다.
도3은 종래의 차량의 연결구조의 상세를 나타내기 위한 단면도이다.
도4는 본 발명의 실시 예에 따른, 차량의 연결구조의 상세를 나타내기 위한 단면도이다.
도5는 본 발명의 실시 예에 따른, 차량의 연결구조의 분해 사시도이다.
도6은 종래의 차량의 연결구조의 스몰 오버랩 충돌 결과를 나타내기 위한 평면도이다.
도7은 본 발명의 실시 예에 따른, 차량의 연결구조의 스몰 오버랩 충돌 결과를 나타내기 위한 평면도이다.
도8은 종래의 차량 연결구조의 스몰 오버랩 충돌 시 충돌 에너지의 전달 경로를 도시한 그림이다.
도9는 본 발명의 실시 예에 따른, 차량의 연결구조의 스몰 오버랩 충돌 시 충돌 에너지의 전달 경로를 도시한 그림이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이러한 실시 예는 본 발명에 따른 일 실시 예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현할 수 있으므로, 본 발명의 권리범위는 이하에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다 할 것이다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 구성요소의 이름이 해당 구성요소의 기능을 한정하지 않는다.
도2는 본 발명의 실시 예에 따른, 차량의 연결구조의 사시도이다.
도4는 본 발명의 실시 예에 따른, 차량의 연결구조의 상세를 나타내기 위한 단면도이다.
도2 및 도4를 참조하면, 도1 및 도3의 종래 기술에서와 달리, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 연결구조에서는, 좌우 프런트 사이드 멤버들(20), 대시 크로스 멤버(60), 프런트 백빔(50)의 연결에 의해 구성되는 환형(또는 사각형) 구조와 프런트 서브 프레임(70)의 환형(또는 사각형) 구조가 서로 효과적으로 연결됨을 확인할 수 있다.
도2 및 도4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른, 차량의 연결구조는 펜더 에이프런 어퍼(10), 프런트 사이드 멤버(20), 그리고 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 프런트 서브프레임(70), 마운팅 브라켓(80), 그리고 익스텐션 거셋(90)을 더 포함할 수도 있다.
상기 펜더 에이프런 어퍼(10)는 길이 방향 전단부가 상기 프런트 사이드 멤버(20)에 연결되고, 길이 방향 후단부는 카울(도시되지 않음)과 프런트 필러(40) 중 적어도 하나에 연결되어, 차체 전방 및 측면을 보강한다. 상기 펜더 에이프런 어퍼(10)는 차 폭 방향 내측에 배치되는 펜더 에이프런 어퍼 인너(10a)와 상기 펜더 에이프런 어퍼 인너(10a)의 차 폭 방향 외측에 배치되는 펜더 에이프런 어퍼 아우터(10b)를 포함하여 구성될 수도 있다.
상기 프런트 사이드 멤버(20)는 길이 방향 전단부가 프런트 백빔(50)에 연결되고, 길이 방향 후단부는 차체 하부에 연결되어, 차체 전방의 길이 방향으로 골격을 이룬다. 상기 프런트 백빔(50)은 범퍼(도시되지 않음) 내측에 설치되어 외부 충격을 흡수하는 부재이며, 상기 프런트 사이드 멤버(20)의 길이 방향 후단부가 연결되는 차체 하부의 부재는 대시 패널(dash panel)의 하부에서 차 폭 방향으로 골격을 이루는 대시 크로스 멤버(60)일 수 있다. 또한, 상기 프런트 사이드 멤버(20)는 차 폭 방향 내측에 배치되는 프런트 사이드 멤버 인너(20a)와 상기 프런트 사이드 멤버 인너(20a)의 차 폭 방향 외측에 배치되는 프런트 사이드 멤버 아우터(20b)를 포함하여 구성될 수도 있다.
상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)는 길이 방향이 차 폭 방향과 예각을 이루면서 상기 펜더 에이프런 어퍼(10)와 상기 프런트 사이드 멤버(20)를 연결시키도록, 상기 펜더 에이프런 어퍼(10)의 길이 방향 전단부와 상기 프런트 사이드 멤버(20)의 길이 방향 전방부에 길이 방향 양단들이 결합될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른, 차량의 연결구조는 상기 프런트 사이드 멤버(20)의 내부 면에 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)의 차 폭 방향 내측 외부 면이 접촉하도록 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 프런트 사이드 멤버(20)가 상기 프런트 사이드 멤버 인너(20a)와 상기 프런트 사이드 멤버 아우터(20b)로 구성될 때에는, 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)는 상기 프런트 사이드 멤버 인너(20a)의 내부 면에 차 폭 방향 내측 외부 면이 접촉하도록 장착된다. 도2및 도4의 실시 예에서는 이러한 경우가 도시되어 있다.
다수의 실시 예에서는 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)는 그 길이 방향이 차 폭 방향과 거의 평행을 이루도록 장착된다. 도2 및 도4에는 이러한 경우가 도시되어 있다.
도5는 본 발명의 실시 예에 따른, 차량의 연결구조의 분해 사시도이다.
도2, 도4, 및 도5를 참조하면, 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)는 상기 프런트 사이드 멤버 아우터(20b)의 길이 방향 전단부의 내면 또는 외면이 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)의 차 길이 방향 후면에 접촉되도록 장착될 수 있다. 도5의 실시 예에서는, 상기 프런트 사이드 멤버 아우터(20b)의 길이 방향 전단부의 외면(일종의 플랜지(flange) 면)이 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)의 차 길이 방향 후면에 접촉되도록 장착된다.
도4 및 도5를 참조하면, 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)의 차 폭 방향 내측 외부 면 일부의 모양은 상기 프런트 사이드 멤버 인너(20a)의 내부 면의 모양과 거의 일치함을 알 수 있다. 이 경우, 적어도 2면들 이상이 서로 접촉함으로써 결합되므로, 결합 강도가 증대된다.
또한, 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)는 그 길이 방향에 수직한 단면이 하나의 직선 및 둘 이상의 옆 선들을 포함하며, 상기 둘 이상의 옆 선들 중 두 개의 일단들은 각기 상기 직선 양단에 연결되고, 상기 직선의 반대편은 열려 있는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 단면은 'ㄷ'자 형상일 수 있다. 또는, 한 변이 개방된 다각형일 수도 있다.
상기 펜더 에이프런 어퍼(10)가 상기 펜더 에이프런 어퍼 인너(10a)와 상기 펜더 에이프런 어퍼 아우터(10b)로 구성될 때에는, 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)는 상기 펜더 에이프런 어퍼 인너(10a)의 길이 방향 전단부 내면 또는 외면에 그 차 폭 방향 외측 외부 면이 접촉하도록 장착될 수 있다. 도4 및 도5의 실시 예에서는, 상기 펜더 에이프런 어퍼 인너(10a)의 길이 방향 전단부 내면에 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)의 차 폭 방향 외측 외부 면이 접촉하도록 장착된다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른, 차량의 연결구조는 차 폭 방향에 거의 수직인 면과 차 높이 방향에 거의 수직인 면, 2종류의 면들이 서로 접촉하며 결합됨으로써 그 연결의 강도가 1종류의 면들만 서로 결합되는 도1 및 도3의 종래 연결구조 보다 더욱 증대된다. 단, 실시 예들은 상기 예에 한정되지 않으며, 상기 2종류의 면들 외에도 차 길이 방향에 거의 수직인 면들도 서로 접촉하며 결합될 수 있다. 이 경우, 3종류의 면들이 서로 접촉하며 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 프런트 사이드 멤버 인너(20a)의 차 길이 방향 전단이 막혀있는 구조일 경우 3종류의 면들이 서로 접촉하며 결합될 수 있다.
또한, 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)는 상기 펜더 에이프런 어퍼 아우터(10b)의 전단부 내면에 그 차 폭 방향 외측 단부가 접촉하도록 장착될 수 있다. 이를 통해, 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)는 차 폭 방향 외측 단부가 상기 펜더 에이프런 어퍼 아우터(10b)의 전단부 내면에 의해 폐쇄될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 연결구조는, 엔진(도시되지 않음) 및 서스펜션 모듈(도시되지 않음)이 장착되고, 차체 전방 하부의 환형 또는 사각형 골격을 이루는 프런트 서브프레임(70), 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)와 상기 프런트 서브프레임(70)을 결합시키는 마운팅 브라켓(80), 그리고 상기 프런트 사이드 멤버(20)와 상기 프런트 서브프레임(70)을 결합시키는 익스텐션 거셋(90)을 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 마운팅 브라켓(80)은 차 높이 방향 상단부 내면이 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)의 외면에 접촉하도록 장착되며, 상기 익스텐션 거셋(90)은 차 높이 방향 상단부 내면이 상기 프런트 사이드 멤버(20)의 외면 및 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)의 외면 중 적어도 하나에 접촉하도록 장착될 수 있다.
또한, 상기 연결구조는 상기 프런트 사이드 멤버(20)의 길이 방향 전단, 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)의 차 길이 방향 전단, 상기 마운팅 브라켓(80)의 차 길이 방향 전단, 그리고 상기 익스텐션 거셋(90)의 차 길이 방향 전단 중 적어도 하나에 접촉하며 장착되어, 상기 전단들이 포함되는 면을 폐쇄시키는 아우터 프런트 익스텐션(100)을 더 포함할 수도 있다.
단, 상기 프런트 사이드 멤버(20)가 상기 프런트 사이드 멤버 인너(20a) 및 상기 프런트 사이드 멤버 아우터(20b)로 구성되고, 상기 펜더 에이프런 어퍼(10)가 상기 펜더 에이프런 어퍼 인너(10a) 및 상기 펜더 에이프런 어퍼 아우터(10b)로 구성되며, 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)가 'ㄷ'자 형상 또는 한 변이 개방된 다각형을 이루는 횡단면을 갖는 경우에는, 상기 마운팅 브라켓(80)은 차 높이 방향 상단부 내면이 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)의 차 높이 방향 하면 및 차 길이 방향 후면 중 적어도 하나에 접촉하도록 장착되며, 상기 익스텐션 거셋(90)은 차 높이 방향 상단부 내면이 상기 프런트 사이드 멤버 인너(20a)의 외면 및 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)의 외면 중 적어도 하나에 접촉하도록 장착될 수 있다.
또한, 상기의 경우에는, 상기 아우터 프런트 익스텐션(100)은 상기 프런트 사이드 멤버 인너(20a)의 길이 방향 전단, 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)의 차 길이 방향 전단, 상기 마운팅 브라켓(80)의 차 길이 방향 전단, 그리고 상기 익스텐션 거셋(90)의 차 길이 방향 전단 중 적어도 하나에 접촉하며 장착되어, 상기 전단들이 포함되는 면을 폐쇄시킨다.
위에 설명된, 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30), 상기 프런트 사이드 멤버(20)(또는 상기 프런트 사이드 멤버 인너(10a)), 그리고 상기 프런트 서브프레임(70)의 연결구조에 있어서도, 상기 마운팅 브라켓(80)과 상기 익스텐션 거셋(90)에 의해, 2종류 또는 3종류의 면들이 서로 접촉함으로써 결합되므로, 효과적인 결합 구조가 구현될 수 있다.
도4 및 도5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연결구조에 있어서, 상기 마운팅 브라켓(80)은 그 하부에 볼트(110)가 관통되어 장착되고, 상기 볼트(110)의 차 높이 방향 하부는 상기 프런트 서브프레임(70)의 볼트 결합부(75)에 결합되며, 상기 볼트(110)의 차 높이 방향 상부는 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)에 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 볼트(110)의 차 높이 방향 상부와 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스(30)는 CO2 용접에 의해 결합될 수 있다.
이 때, 상기 익스텐션 거셋(90)과 상기 아우터 프런트 익스텐션(100)은 용접에 의해 상기 프런트 서브프레임(70)에 각기 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 실시 예들은 상기한 예로 한정되지 않으며, 상기 마운팅 브라켓(80)은 스폿 용접에 의해 또는 스폿 용접과 볼트 모두에 의해, 상기 프런트 서브프레임(70)에 결합될 수 있다. 상기 익스텐션 거셋(90)의 하단 일부 면이 상기 마운팅 브라켓(80)의 하면과 접촉하며 결합될 수도 있고, 이 경우에는 그 접촉면에 스폿 용접이 실시됨으로써 상기 프런트 서브프레임(70)에 고정적으로 장착될 수 있다.
도6은 종래의 차량의 연결구조의 스몰 오버랩 충돌 결과를 나타내기 위한 평면도이다.
도7은 본 발명의 실시 예에 따른, 차량의 연결구조의 스몰 오버랩 충돌 결과를 나타내기 위한 평면도이다.
도6의 종래 연결구조에서는 배리어(barrier)에 의한 스몰 오버랩 충돌 시, 도3에 도시된 것과 같은 차 폭 방향에 거의 수직인 결합면이 충돌에 의한 전단 하중의 작용으로 쉽게 파단되고, 이에 따라 프런트 필러(front pillar)를 중심으로 차량이 회전하게 되므로, 에어백이 펼쳐지는 영역 이외 공간으로 승객 머리가 이동하게 되어 승객 머리의 상해가 심해질 수 있다. 또한 충돌 시 차량의 횡방향(transverse) 거동은 거의 발생하지 않는다. 따라서, 충돌 에너지의 거의 전부가 차체로 전달되고 승객의 피해는 더욱 커진다. 이에 대응하기 위해, 충돌 에너지의 전달 경로에 보강 부재가 추가되는 것이 일반적이다.
스몰 오버랩 충돌 테스트 시, 프런트 필러와 펜더 에이프런 어퍼의 결합면을 크러쉬 박스 전단(front end)에 연결하는 선과 차 길이 방향이 이루는 각도가 19도 이상일 경우 충돌 성능의 결과가 양호하였는데, 도7의 본 발명의 실시 예에 따른 연결구조에서는, 이 각도가 29도였고 역시 좋은 결과가 나왔다.
도7을 참조하면, 스몰 오버랩 충돌 시, 본 발명의 실시 예에 따른 차량 연결구조는 차량의 횡방향 거동을 유도하였다. 이는 프런트 사이드 멤버, 펜더 에이프런 어퍼, 그리고 프런트 서브프레임의 효과적인 연결구조에 의한 것이다. 프런트 서브 프레임이 본 발명의 실시 예에 따른 연결구조에 의해 강건하게 결합됨으로써, 펜더 에이프런 어퍼가 차량의 횡방향 이동을 안내하는 역할을 수행한다. 상기 횡방향 이동에 의해 충돌 에너지가 차체로 전달되는 양이 감소한다. 게다가, 전달된 충돌 에너지가 본 발명의 실시 예에 따른 연결구조를 통해 효과적으로 분산되므로, 차량 파손 및 승객 상해의 정도가 감소한다.
도8은 종래의 차량의 연결구조의 스몰 오버랩 충돌 시 충돌 에너지의 전달 경로를 도시한 그림이다.
도9는 본 발명의 실시 예에 따른, 차량의 연결구조의 스몰 오버랩 충돌 시 충돌 에너지의 전달 경로를 도시한 그림이다.
도8과 도9를 비교하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 연결구조가 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스, 마운팅 브라켓, 그리고 익스텐션 거셋에 의해 2종류의 면들 또는 3종류의 면들이 효과적으로 결합됨으로써 이루어지므로, 그 연결의 강도가 크고 충돌 에너지의 전달 경로도 더 효과적으로 분산됨을 알 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 펜더 에이프런 어퍼 10a, 10b: 인너, 아우터
20: 프런트 사이드 멤버 20a, 20b: 인너, 아우터
30: 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스 40: 프런트 필러(front pillar)
50: 프런트 백빔 55: 크러쉬 박스
60: 대시 크로스 멤버 70: 프런트 서브프레임
75: 볼트 결합부 80: 마운팅 브라켓
90: 익스텐션 거셋 100: 아우터 프런트 익스텐션
110: 볼트

Claims (14)

  1. 차량의 연결구조에 있어서,
    상기 연결구조는 펜더 에이프런 어퍼, 프런트 사이드 멤버, 그리고 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스를 포함하고,
    상기 펜더 에이프런 어퍼는,
    길이 방향 전단부가 상기 프런트 사이드 멤버에 연결되고, 길이 방향 후단부는 카울과 프런트 필러 중 적어도 하나에 연결되어, 차체 전방 및 측면을 보강하며,
    상기 프런트 사이드 멤버는,
    길이 방향 전단부가, 범퍼 내측에 설치되어 외부 충격을 흡수하는 프런트 백빔에 연결되고, 길이 방향 후단부는 차체 하부에 연결되어, 차체 전방의 길이 방향으로 골격을 이루며,
    상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스는,
    길이 방향이 차 폭 방향과 예각을 이루면서 상기 펜더 에이프런 어퍼와 상기 프런트 사이드 멤버를 연결시키도록, 상기 펜더 에이프런 어퍼의 길이 방향 전단부와 상기 프런트 사이드 멤버의 길이 방향 전방부에 길이 방향 양단들이 결합되고,
    상기 연결구조는,
    상기 프런트 사이드 멤버의 내부 면에 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스의 차 폭 방향 내측 외부 면이 접촉하도록 형성되며;
    상기 프런트 사이드 멤버는,
    차 폭 방향 내측에 배치되는 프런트 사이드 멤버 인너; 및
    상기 프런트 사이드 멤버 인너의 차 폭 방향 외측에 배치되는 프런트 사이드 멤버 아우터를 포함하고,
    상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스는,
    상기 프런트 사이드 멤버 인너의 내부 면에 차 폭 방향 내측 외부 면이 접촉하도록 장착되며;
    상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스는 그 길이 방향에 수직한 단면이 하나의 직선 및 둘 이상의 옆 선들을 포함하며, 상기 둘 이상의 옆 선들 중 두 개의 일단들은 각기 상기 직선 양단에 연결되고, 상기 직선의 반대편은 열려 있는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 차량의 연결구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스는 그 길이 방향이 차 폭 방향과 거의 평행을 이루도록 장착되는 것을 특징으로 하는 차량의 연결구조.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스는,
    상기 프런트 사이드 멤버 아우터의 길이 방향 전단부의 내면 또는 외면이 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스의 차 길이 방향 후면에 접촉되도록 장착되는 것을 특징으로 하는 차량의 연결구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스의 차 폭 방향 내측 외부 면 일부의 모양은 상기 프런트 사이드 멤버 인너의 내부 면의 모양과 거의 일치하는 것을 특징으로 하는 차량의 연결구조.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 펜더 에이프런 어퍼는,
    차 폭 방향 내측에 배치되는 펜더 에이프런 어퍼 인너; 및
    상기 펜더 에이프런 어퍼 인너의 차 폭 방향 외측에 배치되는 펜더 에이프런 어퍼 아우터;
    를 포함하고,
    상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스는,
    상기 펜더 에이프런 어퍼 인너의 길이 방향 전단부 내면 또는 외면에 그 차 폭 방향 외측 외부 면이 접촉하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 차량의 연결구조.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스는,
    상기 펜더 에이프런 어퍼 아우터의 전단부 내면에 그 차 폭 방향 외측 단부가 접촉하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 차량의 연결구조.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연결구조는,
    엔진 및 서스펜션 모듈이 장착되고, 차체 전방 하부의 환형 또는 사각형 골격을 이루는 프런트 서브프레임;
    상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스와 상기 프런트 서브프레임을 결합시키는 마운팅 브라켓; 그리고
    상기 프런트 사이드 멤버와 상기 프런트 서브프레임을 결합시키는 익스텐션 거셋;
    을 더 포함하며,
    상기 마운팅 브라켓은 차 높이 방향 상단부 내면이 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스의 외면에 접촉하도록 장착되고,
    상기 익스텐션 거셋은 차 높이 방향 상단부 내면이 상기 프런트 사이드 멤버의 외면 및 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스의 외면 중 적어도 하나에 접촉하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 차량의 연결구조.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연결구조는,
    상기 프런트 사이드 멤버의 길이 방향 전단, 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스의 차 길이 방향 전단, 상기 마운팅 브라켓의 차 길이 방향 전단, 그리고 상기 익스텐션 거셋의 차 길이 방향 전단 중 적어도 하나에 접촉하며 장착되어, 상기 전단들이 포함되는 면을 폐쇄시키는 아우터 프런트 익스텐션;
    을 더 포함하는 차량의 연결구조.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 연결구조는,
    엔진 및 서스펜션 모듈이 장착되고, 차체 전방 하부의 환형 또는 사각형 골격을 이루는 프런트 서브프레임;
    상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스와 상기 프런트 서브프레임을 결합시키는 마운팅 브라켓; 그리고
    상기 프런트 사이드 멤버와 상기 프런트 서브프레임을 결합시키는 익스텐션 거셋;
    을 더 포함하며
    상기 마운팅 브라켓은 차 높이 방향 상단부 내면이 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스의 차 높이 방향 하면 및 차 길이 방향 후면 중 적어도 하나에 접촉하도록 장착되고,
    상기 익스텐션 거셋은 차 높이 방향 상단부 내면이 상기 프런트 사이드 멤버 인너의 외면 및 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스의 외면 중 적어도 하나에 접촉하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 차량의 연결구조.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 연결구조는,
    상기 프런트 사이드 멤버 인너의 길이 방향 전단, 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스의 차 길이 방향 전단, 상기 마운팅 브라켓의 차 길이 방향 전단, 그리고 상기 익스텐션 거셋의 차 길이 방향 전단 중 적어도 하나에 접촉하며 장착되어, 상기 전단들이 포함되는 면을 폐쇄시키는 아우터 프런트 익스텐션;
    을 더 포함하는 차량의 연결구조.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 마운팅 브라켓은,
    상기 마운팅 브라켓의 하부에 볼트가 관통되어 장착되고,
    상기 볼트의 차 높이 방향 하부는 상기 프런트 서브프레임의 볼트 결합부에 결합되며, 상기 볼트의 차 높이 방향 상부는 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스에 결합되는 것을 특징으로 하는 차량의 연결구조.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 볼트의 차 높이 방향 상부와 상기 프런트 사이드 멤버 프런트 레인포스는 CO2 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 차량의 연결구조.
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