KR101664042B1 - 차량의 프론트 사이드 멤버 - Google Patents

Abstract

차량의 프론트 사이드 멤버구조가 개시된다. 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되면서 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 각각 배치되는 프론트 사이드 멤버 바디; 및 상기 프론트 사이드 멤버 바디의 차량의 길이 방향을 따른 소정 부위에 형성되고, 차량의 높이 방향으로 두께가 가변되는 두께 가변부를 포함하여, 차량의 전방 충돌 사고 발생시에 디핑 현상 및 디핑량을 저감하여 탑승객의 충돌 안정성을 향상시킬 수 있다.

Description

차량의 프론트 사이드 멤버{Front side member for vehicle}

본 발명은 차량의 프론트 사이드 멤버에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 길이 방향을 따른 소정 부위에 만곡부가 형성된 차량의 프론트 사이드 멤버에 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 차체 구조를 간략히 모델링하여 도시한 것인 바, h_COG는 차량의 무게 중심점을 나타내고, M_cabin은 차체의 무게 중심점을 중심으로 한 차체 회전 모멘트, L_{FR_SUSP}는 프론트 서스펜션으로부터 무게 중심점까지의 거리, L_{RR_SUSP}는 무게 중심점으로부터 리어 서스펜션까지의 거리, F_{FR_SUSP}는 프론트 서스펜션에 작용하는 외력, F_{RR_SUSP}는 리어 서스펜션에 작용하는 외력, F_s/mbr은 차량이 충돌했을 때에 프론트 사이드 멤버에 가해진 외력, F_{f/a_upr}은 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(F_s/mbr)으로 작용하고, 충돌이 계속해서 진행되면 펜더 에이프런 어퍼 멤버에도 외력(F_{f/a_upr})으로 작용하게 된다.

프론트 사이드 멤버에 가해진 충격 외력(F_s/mbr)은 차량의 무게 중심점(h_COG)을 중심으로 차체를 반시계 방향으로 회전시키려는 모멘트(M_cabin = F_s/mbr * h_COG)를 발생시키게 되고, 이 모멘트(M_cabin)로 인해 프론트 서스펜션에는 차량의 높이 방향 상부에서 하부로 차체를 누르는 외력(F_{FR_SUSP})이 작용하는 반면에, 리어 서스펜션에는 차량의 높이 방향 하부에서 상부로 차체를 들어 올리는 외력(F_{RR_SUSP})이 작용하게 된다.

또한 상기 모멘트(M_cabin)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 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 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 차량의 프론트 사이드 멤버를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 차량의 프론트 사이드 멤버는, 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하는 전방부와, 후방에 위치하는 후방부, 및 중앙에 위치하는 중앙부가 일체로 연속되게 형성되고, 상기 중앙부에는 소정 곡률을 가진 만곡부가 형성될 수 있다.

상기 전방부는 차량의 높이 방향을 따른 상방에 위치하는 전방 상부와 하방에 위치하는 전방 하부를 각각 포함하고, 상기 전방 상부와 전방 하부는 각각 차량의 길이 방향을 따라 곧게 뻗은 형상으로 형성될 수 있다.

상기 중앙부는 차량의 높이 방향을 따른 상방에 위치하는 중앙 상부와 하방에 위치하는 중앙 하부를 각각 포함하고, 상기 중앙 상부는 차량의 길이 방향을 따라 곧게 뻗은 형상으로 형성되며, 상기 중앙 하부에 상기 만곡부가 형성될 수 있다.

상기 후방부는 차량의 높이 방향을 따라 상부에 위치하는 후방 상부와, 하부에 위치하는 후방 하부를 각각 포함하고, 상기 후방 상부와 상기 후방 하부는 각각 차량의 길이 방향을 곧게 연장된 형상을 가지고, 차량의 높이 방향 하방으로 경사지게 형성될 수 있다.

상기 중앙부에는 엔진이 마운팅되어 지지되는 엔진 마운팅부가 형성되고, 상기 엔진 마운팅부는 프론트 서스펜션의 쇽 업소버의 위치에 대응하는 쇽 업소버 위치 대응부에 비해 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하며, 상기 엔진 마운팅부와 상기 쇽 업소버 위치 대응부 사이에 상기 중앙 하부의 만곡부의 길이 방향을 따른 중심부가 위치되게 상기 중앙 하부의 만곡부가 소정 곡률로 형성될 수 있다.

상기 만곡부는 원호 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 차량의 프론트 사이드 멤버에 의하면, 차량의 길이 방향을 따른 전방부에서 차량의 높이 방향을 따른 상부 및 하부가 각각 굴곡이 없는 곧게 뻗은 형상으로 형성되어, 차량의 전방 저속 충돌 사고 발생시에 상기 전방부가 충격 에너지를 전달받아 강건하게 버티면서 차체의 과도한 변형을 억제하고, 또한 차량의 길이 방향을 따른 적절한 압축 변형으로 충격 에너지를 효과적으로 흡수해서 저감할 수 있다.

상기 전방부에 차량의 길이 방향을 따라 후방으로 일체로 형성되는 중앙부 및 후방부는 차량의 높이 방향을 따른 상부 및 하부를 각각 포함하되, 상부는 굴곡이 없는 곧게 뻗은 형상을 하는 반면에, 중앙부의 하부는 소정 곡률을 가진 만곡부로 형성되며, 후방부의 하부는 차량의 높이 방향 하방으로 경사지게 형성되어, 차량이 전방 장애물에 중속 혹은 고속으로 충돌되면, 상기 만곡부에 의해 프런트 사이드 멤버가 전체적으로 차량의 높이 방향 상방으로 굽혀지는 현상이 발생하고, 이러한 굽힘 현상은 전방 차체를 차량의 높이 방향 상방으로 들어 올리는 작용을 함으로써, 차량의 디핑 현상 및 디핑량이 저감되어 탑승객의 충돌 안정성을 효과적으로 항상시킬 수 있다.

또한 프론트 사이드 멤버가 차량의 높이 방향 상방으로 굽혀지는 굽힘 작용과 동시에 그 길이 방향으로 압축 변형되는 압축 변형이 동시에 발생하여 프론트 사이드 멤버에 전달된 충돌 충격 에너지를 효과적으로 흡수해서 저감함으로써, 프론트 사이드 멤버와 연결되는 대쉬 패널 쪽으로 전달되는 충격 에너지가 저감되어, 대쉬 패널의 후방으로 위치하는 탑승객의 충돌 상해를 효과적으로 저감할 수 있고, 차량의 충돌 사고 발생시에 에어백 시스템의 에어백이 설계 의도대로 전개되어 탑승객을 보다 안전하게 보호할 수 있게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 차체의 간략한 모델링 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 프론트 사이드 멤버의 측면도이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 프론트 사이드 멤버(10)는 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되고, 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 배치될 수 있다.

프론트 사이드 멤버(10)는 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하는 전방부(12)와, 후방에 위치하는 후방부(14) 및, 이 후방부(14)와 전방부(12) 사이에 위치하는 중앙부(16)를 각각 포함할 수 있다.

전방부(12)는 차량의 높이 방향을 따라 상부에 위치하는 전방 상부(122)와, 하부에 위치하는 전방 하부(124)를 각각 포함할 수 있고, 전방 상부(122)와 전방 하부(124)는 각각 차량의 길이 방향을 곧게 연장된 형상을 가질 수 있다.

이러한 전방부(12)는 차량의 길이 방향을 곧게 연장된 형상을 가지므로, 차량의 전방 저속 충돌 사고 발생시에 충격 에너지를 전달받아 강건하게 버티면서 프론트 사이드 멤버의 과도한 변형을 억제하고, 또한 차량의 길이 방향을 따른 적절한 압축 변형으로 충격 에너지를 효과적으로 흡수해서 저감할 수 있다.

중앙부(16)는 차량의 높이 방향을 따라 상부에 위치하는 중앙 상부(162)와, 하부에 위치하는 중앙 하부(164)를 각각 포함할 수 있고, 중앙 상부(162)는 차량의 길이 방향을 곧게 연장된 형상을 가지는 반면에, 중앙 하부(164)는 소정 곡률로 만곡된 만곡부를 형성할 수 있다.

중앙 하부(164)는 차량의 높이 방향 상방으로 소정 곡률로 만곡되게 형성되어, 중앙부(16)의 폭이 전방부(12)의 폭보다 작게 형성될 수 있다.

상기 만곡부는 원호 형상으로 형성될 수 있다.

상기 중앙부(16)에는 엔진이 마운팅되어 지지되는 엔진 마운팅부(E)가 형성될 수 있다.

엔진 마운팅부(E)는 프론트 서스펜션의 쇽 업소버의 위치에 대응하는 쇽 업소버 위치 대응부(S)에 비해 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치할 수 있다.

엔진 마운팅부(E)와 쇽 업소버 위치 대응부(S) 사이에 중앙 하부(164)의 만곡부의 길이 방향을 따른 거의 중심부(Apt)가 위치되게 중앙 하부(164)의 만곡부가 소정 곡률로 형성될 수 있다.

차량의 전방 충돌 사고 발생시에 중앙부(16)가 그 충격 에너지를 전달받으면, 상기 중심점(Apt)을 포함하는 중앙 부위가 차량의 높이 방향 상방으로 먼저 굽힘 변형을 일으키면서 중앙부(16)를 중심으로 프론트 사이드 멤버가 차량의 높이 방향 상방으로 변형되게 되는 데, 상기 중심점(Apt)을 엔진 마운팅부(E)와 쇽 업소버 위치 대응부(S) 사이에 형성시키는 이유는, 엔진 마운팅부(14)에서는 중량이 무거운 엔진 마운팅으로 인해 프론트 사이드 멤버의 변형이 어렵고, 또한 쇽 업소버 위치 대응부(S)는 전륜의 타이어 쇽 업소버가 위치함으로 인해 중앙부에 전달된 충돌 에너지가 프론트 사이드 멤버의 변형 에너지로 전환되기 전에 전륜의 타이어 및 프론트 서스펜션에 의해 그 일부가 흡수될 수 있기 때문이다.

상기와 같이 중앙부(16)가 소정 곡률을 가진 원호 형상으로 형성됨에 따라 차량이 중속 혹은 고속으로 전방 장애물과 충돌하게 되면, 프론트 사이드 멤버(10)가 충격 에너지를 전달받아 병형되게 되는 데, 프론트 사이드 멤버(10)의 중앙부(16)는 그 원호 형상의 특성 때문에 전방부(12) 및 후방부(14)에 비해 굽힘 변형에 취약하므로, 도 3에 도시된 바와 같이 중앙부(16)가 먼저 차량의 높이 방향 상방으로 굽힘 변형을 일으키게 되고, 이러한 굽힘 변형은 전방 차체를 차량의 높이 방향 상방으로 들어 올리는 작용을 하여, 차량의 전방 충돌 사고 발생시에 디핑량 및 디핑 현상을 효과적으로 저감하여 탑승객의 충돌 안정성을 향상시킬 수 있다.

후방부(14)는 차량의 높이 방향을 따라 상부에 위치하는 후방 상부(142)와, 하부에 위치하는 후방 하부(144)를 각각 포함할 수 있고, 후방 상부(162)와 후방 하부(144)는 각각 차량의 길이 방향을 곧게 연장된 형상을 가지고, 또한 차량의 높이 방향 하방으로 경사지게 형성될 수 있다.

상기 후방부(14)는 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성된 사이드 실(20)과 연결될 수 있다.

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 바디
12: 전방부
14: 후방부
16: 중앙부
20: 사이드 실

Claims (6)

1. 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하는 전방부와, 후방에 위치하는 후방부, 및 중앙에 위치하는 중앙부가 일체로 연속되게 형성되고,
   상기 전방부는 차량의 높이 방향을 따른 상방에 위치하는 전방 상부와 하방에 위치하는 전방 하부를 각각 포함하고,
   상기 전방 상부는 차량의 길이 방향을 따라 곧게 뻗은 형상으로 형성되며;
   상기 중앙부는 차량의 높이 방향을 따른 상방에 위치하는 중앙 상부와 하방에 위치하는 중앙 하부를 각각 포함하고,
   상기 중앙 상부는 차량의 길이 방향을 따라 곧게 뻗은 형상으로 형성되며,
   상기 중앙 하부에 소정 곡률을 가진 만곡부가 형성되며;
   상기 중앙부에는 엔진이 마운팅되어 지지되는 엔진 마운팅부가 형성되고,
   상기 엔진 마운팅부는 프론트 서스펜션의 쇽 업소버의 위치에 대응하는 쇽 업소버 위치 대응부에 비해 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하며,
   상기 엔진 마운팅부와 상기 쇽 업소버 위치 대응부 사이에 상기 중앙 하부의 만곡부의 길이 방향을 따른 중심부가 위치되는 것을 특징으로 하는 차량의 프론트 사이드 멤버.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전방 하부는 차량의 길이 방향을 따라 곧게 뻗은 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 프론트 사이드 멤버.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 후방부는 차량의 높이 방향을 따라 상부에 위치하는 후방 상부와, 하부에 위치하는 후방 하부를 각각 포함하고,
   상기 후방 상부와 상기 후방 하부는 각각 차량의 길이 방향을 곧게 연장된 형상을 가지고, 차량의 높이 방향 하방으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 프론트 사이드 멤버.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 만곡부는 원호 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 프론트 사이드 멤버.

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