KR101637300B1 - 전방 차체 보강구조 - Google Patents

전방 차체 보강구조 Download PDF

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Abstract

전방 차체 보강구조가 개시된다. 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되면서 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 각각 배치되는 프론트 사이드 멤버, 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되면서 차량의 폭 방향을 따라 상기 프론트 사이드 멤버보다 외측으로 좌우 양측에 각각 배치되는 펜더 에이프런 어퍼 멤버, 및 차량의 폭 방향을 따라 연장되게 형성되어 상기 프론트 사이드 멤버와 상기 펜더 에이프런 어퍼 멤버를 연결하는 보강부재를 포함하여, 차량의 전방 충돌 사고 발생시에 디핑 현상 및 디핑량을 저감하여 탑승객의 충돌 안정성을 향상시킬 수 있다.

Description

전방 차체 보강구조{Front vehicle body reinforcing structure}
본 발명은 전방 차체 보강구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프론트 사이드 멤버와 프론트 펜더 에이프런 어퍼 멤버를 연결하여 차량의 전방 충돌 대응 성능을 향상시킨 전방 차체 보강구조에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 전방 차체는, 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하여 엔진 룸을 형성하는 골격 구조로서, 엔진 룸의 전방을 형성하고 쿨링 모듈과 헤드 램프 등이 장착되는 프론트 엔드 모듈과, 엔진 룸의 좌우 양측부를 형성하고 현가장치가 장착됨과 더불어 차륜이 설치되는 공간을 마련하는 프론트 펜더 에이프런 멤버, 엔진 룸의 후방에 위치되어 승객실과 엔진 룸을 구획짓는 대시 패널, 엔진 룸의 하부에서 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되고 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 배치되는 프론트 사이드 멤버 및, 엔진 룸에 설치되는 엔진과 트랜스 밋션 뿐만 아니라 현가장치 등을 장착하여 지지하기 위해 서브 프레임 등을 포함한다.
도 1에는 상기와 같은 종래의 전방 차체 구조를 구비한 차체 구조를 간략히 모델링하여 도시한 것인 바, hCOG는 차량의 무게 중심점을 나타내고, Mcabin은 차체의 무게 중심점을 중심으로 한 차체 회전 모멘트, LFR_SUSP는 프론트 서스펜션으로부터 무게 중심점까지의 거리, LRR_SUSP는 무게 중심점으로부터 리어 서스펜션까지의 거리, FFR_SUSP는 프론트 서스펜션에 작용하는 외력, FRR_SUSP는 리어 서스펜션에 작용하는 외력, Fs/mbr은 차량이 충돌했을 때에 프론트 사이드 멤버에 가해진 외력, Ff/a_upr은 차량이 충돌했을 때에 펜더 에이프런 어퍼 멤버에 가해진 외력을 나타낸다.
차량이 전방 장애물과 충돌했을 때에 발생한 충격력은, 프론트 사이드 멤버가 펜더 에이프런 어퍼 멤버보다 차량의 길이 방향을 따라 더 길게 연장되어 있으므로, 우선적으로 프론트 사이드 멤버에 외력(Fs/mbr)으로 작용하고, 충돌이 계속해서 진행되면 펜더 에이프런 어퍼 멤버에도 외력(Ff/a_upr)으로 작용하게 된다.
프론트 사이드 멤버에 가해진 충격 외력(Fs/mbr)은 차량의 무게 중심점(hCOG)을 중심으로 차체를 반시계 방향으로 회전시키려는 모멘트(Mcabin = Fs/mbr * hCOG)를 발생시키게 되고, 이 모멘트(Mcabin)로 인해 프론트 서스펜션에는 차량의 높이 방향 상부에서 하부로 차체를 누르는 외력(FFR_SUSP)이 작용하는 반면에, 리어 서스펜션에는 차량의 높이 방향 하부에서 상부로 차체를 들어 올리는 외력(FRR_SUSP)이 작용하게 된다.
또한 상기 모멘트(Mcabin)가 주요한 요인이 되어, 차량의 전방부 및 디핑 측정부(D)가 화살표로 도시된 바와 같이 지면(G) 쪽으로 내려앉게 되는 이른바 디핑(Dipping) 현상이 발생하게 되고, 이러한 디핑 현상은 차량의 전방 충돌 사고 발생시에, 예를 들면 에어백의 최적 거동 방해해서 탑승객의 충돌 안전성을 저하시키게 된다.
따라서, 차량의 충돌 사고 발생시에 디핑 현상 혹은 디핑량을 저감하여 탑승객의 충돌 안정성을 향상시킬 수 있는 전방 차체 개선 구조가 필요하게 되었다.
본 발명의 실시 예는 상기와 같은 사정을 감안하여 안출된 것으로, 차량의 전방 충돌 사고 발생시에 디핑 현상을 저감하여 탑승객의 충돌 안정성을 향상킬 수 있도록 한 전방 차체 보강구조를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전방 차체 보강구조는, 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되면서 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 각각 배치되는 프론트 사이드 멤버, 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되면서 차량의 폭 방향을 따라 상기 프론트 사이드 멤버보다 외측으로 좌우 양측에 각각 배치되는 펜더 에이프런 어퍼 멤버, 및 차량의 폭 방향을 따라 연장되게 형성되어 상기 프론트 사이드 멤버와 상기 펜더 에이프런 어퍼 멤버를 연결하는 보강부재를 포함할 수 있다.
상기 보강부재의 일단은 상기 프론트 사이드 멤버 바디에 결합되고, 상기 보강부재의 타단은 상기 펜더 에이프런 어퍼 멤버에 결합될 수 있다.
상기 프론트 사이드 멤버와 상기 펜더 에이프런 어퍼 멤버 사이에는 차륜을 수용하는 휠 하우스가 배치되고, 상기 보강부재는 상기 휠 하우스와 결합될 수 있다.
상기 프론트 사이드 멤버에는 엔진 마운팅 브래킷이 장착되고, 상기 보강부재의 일단은 상기 엔진 마운팅 브래킷에 오버랩되어 결합될 수 있다.
상기 보강부재는, 대체로 "ㄷ"자 형상의 단면을 가지고, 상기 "ㄷ"자 형상의 단면이 그 길이 방향을 따라 연장되어 채널을 형성할 수 있다.
상기 채널의 개구부가 상기 휠 하우스 쪽을 향한 상태에서 상기 보강부재가 휠 하우스와 결합될 수 있다.
상기 보강부재는 상기 채널의 양측 가장자리로부터 수직하게 절곡되어 상기 휠 하우스와 결합되는 결합 플랜지를 구비할 수 있다.
상기 보강부재의 일단이 상기 엔진 마운팅 브래킷에 결합되고, 타단이 상기 펜더 에이프런 어퍼 멤버에 결합되며, 상기 결합 플랜지가 상기 휠 하우스에 결합되어, 상기 보강부재와 상기 휠 하우스, 상기 엔진 마운팅 브래킷 및 상기 펜더 에이프런 어퍼 멤버에 의해 둘러 싸인 폐박스 공간이 형성될 수 있다.
상기 프론트 사이드 멤버는, 차량의 높이 방향을 따라 상부에 위치하는 상부와, 하부에 위치하는 하부를 각각 포함하고; 상기 상부는 차량의 길이 방향을 따라 곧게 뻗은 형상을 가지고; 상기 하부는 차량의 길이 방향을 따라 곧게 뻗은 전방 하부 및, 이 전방 하부에 차량의 길이 방향을 따른 후방으로 일체로 연결되고, 소정 곡률을 가진 아치 형상을 한 후방 하부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전방 차체 보강구조에 의하면, 차량의 전방 충돌 사고 발생시에 프론트 사이드 멤버가 충격 에너지를 적절히 흡수하여 저감할 수 있다.
즉 차량이 전방 장애물과 저속으로 충돌할 경우에는, 프론트 사이드 멤버가 충격 에너지를 전달받아 강건하게 버티면서 차체의 과도한 변형을 억제하고, 또한 길이 방향을 따른 적절한 압축 변형으로 충격 에너지를 효과적으로 흡수해서 저감할 수 있다.
차량이 전방 장애물과 고속으로 충돌할 경우에는, 프론트 사이드 멤버의 후방 하부가 아치 형상으로 형성되어 있기 때문에 차량의 높이 방향 상부로 굽힘 변형을 일으키고, 또한 프론트 사이드 멤버에 전달된 충격 에너지는 보강부재를 통해 펜더 에이프런 어퍼 멤버로 전달되어, 프론트 사이드 멤버가 받은 충격 에너지가 위치 에너지로 변환되면서 전방 차체를 전체적으로 차량의 높이 방향 상부로 들어 올리게 됨으로써, 디핑량이 효과적으로 저감되어, 차량 탑승객의 충돌 안정성을 향상시키게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 차체의 간략한 모델링 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전방 차체 보강구조의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전방 차체 보강구조의 확대 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A선 단면도이다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전방 차체 보강구조는, 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되고, 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 배치되는 프론트 사이드 멤버(10)를 포함할 수 있다.
프론트 사이드 멤버(10)는 차량의 높이 방향을 따라 상부에 위치하는 상부(12)와, 하부에 위치하는 하부(14)를 각각 포함할 수 있다.
상부(12)는 차량의 길이 방향을 따라 곧게 뻗은 형상을 가질 수 있다.
하부(14)는 차량의 길이 방향을 따라 곧게 뻗은 전방 하부(142)와; 이 전방 하부(14)에 차량의 길이 방향을 따른 후방으로 일체로 연결되고, 소정 곡률을 가진 아치 형상을 한 후방 하부(144)를 포함할 수 있다.
프론트 사이드 멤버(10)에 차량의 높이 방향을 따른 상방으로 펜더 에이프런 어퍼 멤버(20)가 배치될 수 있다.
펜더 에이프런 어퍼 멤버(20)는 차량의 길이 방향을 따라 전후로 연장되게 형성되고, 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 배치될 수 있다.
프론트 사이드 멤버(10)의 차량의 길이 방향을 따른 소정 부위에는 엔진이 마운팅되는 엔진 마운팅 브래킷(30)이 장착될 수 있다.
프론트 사이드 멤버(10)의 차량의 폭 방향을 따른 외측으로는 도시되지 않은 차륜이 수용되는 휠 하우스(40)가 배치될 수 있고, 이 휠 하우스(40)의 차량의 폭 방향을 따른 외측으로 상기 펜더 에이프런 어퍼 멤버(20)가 배치되어 휠 하우스(40)와 결합될 수 있다.
휠 하우스(40)에는 프론트 서스펜션의 쇽 업소버의 상부가 장착되는 쇽 업소버 하우징 커버(50)가 구비될 수 있다.
쇽 업소버 하우징 커버(50)는 차량의 길이 방향을 따라 상기 엔진 마운팅 브래킷(30)보다 후방으로 배치될 수 있다.
엔진 마운팅 브래킷(30)으로부터 차량의 높이 방향 상방 및 차량의 폭 방향 외측으로 펜더 에이프런 어퍼 멤버(20)까지 연장된 보강부재(60)가 추가로 구비될 수 있다.
보강부재(60)의 일단은 엔진 마운팅 브래킷(30)에 오버랩되어 일체로 결합되고, 보강부재(60)의 타단은 펜더 에이프런 어퍼 멤버(60)에 오버랩되어 일체로 결합될 수 있다.
보강부재(60)의 일단과 타단은 각각 엔진 마운팅 브래킷(30)과 펜더 에이프런 어퍼 멤버(60)에 예를 들면 용접 등의 방식으로 일체로 결합될 수 있다.
보강부재(60)는 대체로 "ㄷ"자 형상의 단면을 가지고, 상기 "ㄷ"자 형상의 단면이 그 길이 방향을 따라 연장되어 채널을 형성할 수 있다.
상기 채널의 개구부가 휠 하우스(40) 쪽을 향한 상태에서 보강부재(60)가 휠 하우스(40)와 결합될 수 있다.
보강부재(60)에는 상기 채널의 양측 가장자리로부터 수직하게 절곡되어 연장된 결합 플랜지(62)가 구비될 수 있다.
보강부재(60)의 일단이 엔진 마운팅 브래킷(30)에 결합되고, 타단이 펜더 에이프런 어퍼 멤버(20)에 결합되며, 결합 플랜지(62)가 휠 하우스(40)에 결합되면, 보강부재(60)와 휠 하우스(40), 엔진 마운팅 브래킷(30) 및 펜더 에이프런 어퍼 멤버(20)에 의해 둘러 싸인 폐박스 공간이 형성될 수 있다.
상기와 같은 구조를 가진 본 발명의 실시 예에 따른 전방 차체 보강구조가 적용된 차량이 주행 중에 저속으로 전방 장애물과 충돌하게 되면, 프론트 사이드 멤버(10)의 상부(12) 및 전방 하부(142)가 곧게 뻗은 형상을 하고 있기 때문에, 프론트 사이드 멤버(10)가 충격 에너지를 전달받아 강건하게 버티면서 차체의 과도한 변형을 억제하고, 또한 길이 방향을 따른 적절한 압축 변형으로 충격 에너지를 효과적으로 흡수해서 저감할 수 있다.
차량이 전방 장애물과 고속으로 충돌할 경우에는, 프론트 사이드 멤버(10)의 후방 하부(144)가 아치 형상으로 형성되어 있기 때문에 차량의 높이 방향 상부로 굽힘 변형을 일으키고, 또한 프론트 사이드 멤버에 전달된 충격 에너지는 보강부재를 통해 펜더 에이프런 어퍼 멤버로 전달되어, 프론트 사이드 멤버가 받은 충격 에너지가 위치 에너지로 변환되면서 전방 차체를 전체적으로 차량의 높이 방향 상부로 들어 올리게 됨으로써, 디핑량이 효과적으로 저감되어, 차량 탑승객의 충돌 안정성을 향상시키게 된다.
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: 프론트 사이드 멤버
12: 상부
14: 하부
20: 펜더 에이프런 어퍼 멤버
30: 엔진 마운팅 브래킷
40: 휠 하우스
50: 쇽 업소버 하우징 커버
60: 보강부재

Claims (9)

  1. 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되면서 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 각각 배치되는 프론트 사이드 멤버;
    차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되면서 차량의 폭 방향을 따라 상기 프론트 사이드 멤버보다 외측으로 좌우 양측에 각각 배치되는 펜더 에이프런 어퍼 멤버; 및
    차량의 폭 방향을 따라 연장되게 형성되어 상기 프론트 사이드 멤버와 상기 펜더 에이프런 어퍼 멤버를 연결하는 보강부재를 포함하고;
    상기 프론트 사이드 멤버와 상기 펜더 에이프런 어퍼 멤버 사이에는 차륜을 수용하는 휠 하우스가 배치되고;
    상기 프론트 사이드 멤버에는 엔진 마운팅 브래킷이 장착되고;
    상기 보강부재는 그 길이 방향을 따라 연장된 채널을 형성하며;
    상기 보강부재는 상기 채널의 양측 가장자리로부터 수직하게 절곡된 결합 플랜지를 구비하며;
    상기 보강부재의 일단은 상기 엔진 마운팅 브래킷에 결합되고, 타단이 상기 펜더 에이프런 어퍼 멤버에 결합되며, 상기 결합 플랜지가 상기 휠 하우스에 결합되어, 상기 보강부재와 상기 휠 하우스, 상기 엔진 마운팅 브래킷 및 상기 펜더 에이프런 어퍼 멤버에 의해 둘러 싸인 폐박스 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 전방 차체 보강구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보강부재는 "ㄷ"자 형상의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 전방 차체 보강구조.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 채널의 개구부가 상기 휠 하우스 쪽을 향한 상태에서 상기 보강부재가 휠 하우스와 결합된 것을 특징으로 하는 전방 차체 보강구조.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 프론트 사이드 멤버는,
    차량의 높이 방향을 따라 상부에 위치하는 상부와, 하부에 위치하는 하부를 각각 포함하고;
    상기 상부는 차량의 길이 방향을 따라 곧게 뻗은 형상을 가지고;
    상기 하부는 차량의 길이 방향을 따라 곧게 뻗은 전방 하부 및, 이 전방 하부에 차량의 길이 방향을 따른 후방으로 일체로 연결되고, 소정 곡률을 가진 아치 형상을 한 후방 하부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전방 차체 보강구조.
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