KR101704194B1 - 타이어 이탈 유도용 크래쉬 멤버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 스몰 오버랩 충돌 시 타이어의 자연스러운 이탈을 유도하는 크래쉬 멤버에 관한 것이다.
본 발명은 프론트 엔드 모듈과 프론트 로워암 사이에 크래쉬 멤버를 연결하고, 충돌 시 크래쉬 멤버가 파단 및 변형되면서 타이어가 지지되어 있는 프론트 로워암의 마운팅 부위를 이탈시켜주는 새로운 타이어 이탈 구조를 구현함으로써, 스몰 오버랩 충돌 시 타이어의 실내 침범을 효과적으로 막을 수 있는 등 승객의 안전을 확보할 수 있는 타이어 이탈 유도용 크래쉬 멤버를 제공한다.

Description

타이어 이탈 유도용 크래쉬 멤버{Separation leading crash member for tire}

본 발명은 타이어 이탈 유도용 크래쉬 멤버에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 스몰 오버랩 충돌 시 타이어의 자연스러운 이탈을 유도하는 크래쉬 멤버에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 전방 충돌 안정성을 높이기 위해서 많은 노력을 해왔으며, 정면충돌 시험 및 40% 오프셋 충돌 시험에서 좋은 결과를 도출해내고 있다.

하지만, 실제 교통사고와 유사한 차량의 전방 충돌이 발생하는 경우, 범퍼를 지나 프론트 사이드 멤버로 힘이 전달되지 않을 수 있다.

이는 실제 충돌 상황에서는 프론트 사이드 멤버가 배치된 부분에 충돌이 발생하지 않고, 그 외의 다양한 위치에서 충돌이 발생하기 때문이다.

실제 시험항목으로써 스몰 오버랩(SMALL OVERLAP) 테스트가 추가되었으며, 이로써 차량 안전에 대한 규제가 더욱 강화되고 있는 추세이다.

차량 전방의 전체영역이 충돌되는 경우에는 프론트 사이드 멤버가 이를 지지하지만, 스몰 오버랩(좁은영역) 충돌의 경우에는 프론트 사이드 멤버가 힘을 받지 못하고, 좌측이나 우측으로 구부러지는 현상이 발생한다.

이로 인하여, 차체가 과도하게 변형될 수 있고, 타이어가 강체 역할을 하면서 실내로 침범할 수 있는 등 승객의 안전을 확보할 수 없는 문제가 있다.

이러한 문제를 보완하기 위해 스몰 오버랩 충돌 시 타이어를 지지하고 있는 암을 절단시켜서 타이어가 이탈되도록 하는 기술이 제시되고 있다.

그러나, 충돌 시 암이 절단되기 위해서는 국부적으로 네거폼을 주거나 홀을 뚫어 강성을 약화시켜야 하고, 이렇게 국부적으로 강성이 약화되다보니 내구 문제가 발생하는 단점이 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 일본 공개특허 2014-058279호, 일본 공개특허 2004-338615호, 일본 공개특허 2009-255705호, 일본 공개특허 2004-123037호에 개시되어 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 프론트 엔드 모듈과 프론트 로워암 사이에 크래쉬 멤버를 연결하고, 충돌 시 크래쉬 멤버가 파단 및 변형되면서 타이어가 지지되어 있는 프론트 로워암의 마운팅 부위를 이탈시켜주는 새로운 타이어 이탈 구조를 구현함으로써, 스몰 오버랩 충돌 시 타이어의 실내 침범을 효과적으로 막을 수 있는 등 승객의 안전을 확보할 수 있는 타이어 이탈 유도용 크래쉬 멤버를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 타이어 이탈 유도용 크래쉬 멤버는 다음과 같은 특징이 있다.

상기 타이어 이탈 유도용 크래쉬 멤버는 프론트 엔드 모듈(10)의 측면에 나란하게 설치되는 제1멤버와, 상기 제1멤버의 후면과 서브 프레임 사이에 연결 설치되고 길이 후단쪽에 꺾임부를 가지는 제2멤버(14)로 구성된다.

따라서, 상기 타이어 이탈 유도용 크래쉬 멤버는 충돌 시 제1멤버의 파단 및 제2멤버의 꺾임 변형을 통해 서브 프레임의 프론트 로워암 마운팅 부위에 바깥쪽으로 힘을 가함으로써 타이어의 이탈을 유도할 수 있는 특징이 있다.

여기서, 상기 서브 프레임에 연결되는 제2멤버 후단부는 프론트 로워암 마운팅 부위와 인접한 위치에 마운팅되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1멤버는 플라스틱 소재의 멤버로 이루어질 수 있고, 상기 제2멤버는 꺾임부를 기준으로 앞쪽으로 갈수록 바깥쪽을 향해 경사지게 배치되는 경사 멤버와 뒷쪽의 직선 멤버로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 제2멤버는 "ㄷ"자형 단면 구조을 가지는 바 형태의 멤버로 이루어질 수 있으며, 이러한 제2멤버의 꺾임부에는 좌굴 유도를 위한 수단으로 노치, 홀, 포밍 등이 형성될 수 있다.

본 발명에서 제공하는 타이어 이탈 유도용 크래쉬 멤버는 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 스몰 오버랩 충돌 시 크래쉬 멤버의 파단 및 변형에 따른 힘을 이용하여 타이어 등을 포함하는 프론트 로워암 전체를 이탈시키는 메커니즘을 적용함으로써, 내구 강성 확보는 물론 승객의 안전을 보호할 수 있다.

둘째, 크래쉬 멤버를 이용한 프론트 엔드 모듈과 서브 프레임 간의 연계구조로 R&H 성능을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 크래쉬 멤버를 나타내는 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 크래쉬 멤버를 나타내는 평면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 크래쉬 멤버에서 작동 메커니즘을 나타내는 평면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 크래쉬 멤버에서 힘의 진행방향을 나타내는 평면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 크래쉬 멤버에서 마운팅부에 가해지는 힘의 방향을 나타내는 사시도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 크래쉬 멤버를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 크래쉬 멤버를 나타내는 평면도이다.

도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 크래쉬 멤버는 앞쪽으로 위치되는 제1멤버(11)와 그 뒷쪽으로 위치되는 제2멤버(14)의 조합으로 이루어지게 된다.

상기 제1멤버(11)는 PP 계열의 플라스틱 멤버로서 제2멤버(14)를 잡아주는 역할을 하면서 플라스틱의 취성 소재를 이용하여 충돌 시에는 파단이 되어 제2멤버(14)를 자유롭게 놓아주는 역할을 하게 된다.

상기 제2멤버(14)는 스틸 소재의 멤버로서 충격 에너지를 서브 프레임 마운팅에 전달하게 해주는 역할을 하게 된다.

이러한 제1멤버(11)는 프론트 엔드 모듈(10)의 측면 하단부에 위치되면서 이 프론트 엔드 모듈(10)과 나란하게 수평을 이루면서 한쪽 단부를 통해 고정 설치된다.

이렇게 설치되는 제1멤버(11)는 프론트 엔드 모듈(10)의 측면에서 차폭 방향 기준 바깥쪽으로 일정길이 연장되어 프론트 엔드 모듈(10)과 일직선 상을 이룰 수 있게 된다.

그리고, 상기 제2멤버(14)는 차길이 방향을 따라 배치되면서 앞쪽의 단부는 제1멤버(11)의 후면부에, 뒷쪽의 단부는 서브 프레임(12)의 전단부에 각각 마운팅되는 구조로 연결 설치된다.

여기서, 제1멤버(11)는 프론트 엔드 모듈(10)에서 사출로 일체형 성형이 가능하며, 이에 따라 이 플라스틱 소재의 제1멤버(11)에 인서트 너트를 삽입하고, 제2멤버(14)와 2점 볼팅 체결로 연결될 수 있게 된다.

또한, 상기 제2멤버(12)의 경우에도 1점 또는 2점 볼팅 체결로 서브 프레임(12)에 연결될 수 있게 된다.

이때, 상기 제2멤버(14)의 뒷쪽 단부는 서브 프레임(12)에 마운팅되어 있는 프론트 로워암(15)의 마운팅부(16)에 인접한 위치에 마운팅될 수 있게 된다.

특히, 상기 제2멤버(14)는 멤버 앞부분에 해당하는 경사 멤버(14a)와 멤버 뒷부분에 해당하는 직선 멤버(14b)의 일체형 구조로 이루어지게 되고, 이때의 경사 멤버(14a)와 직선 멤버(14b) 간의 경계부분, 즉 제2멤버 길이 후단쪽은 꺾임부(13)가 될 수 있게 된다.

여기서, 상기 경사 멤버(14a)는 꺾임부(13)를 기준으로 앞쪽으로 갈수록 바깥쪽을 향해 경사지게 배치되고, 즉 앞부분이 차폭 방향 기준 바깥쪽으로 위치되는 동시에 뒷부분이 차폭 방향 기준 안쪽으로 위치되는 자세로 경사지게 배치되고, 상기 직선 멤버(14a)는 차길이 방향과 나란하게 배치된다.

그리고, 상기 제2멤버(14)는 "ㄷ"자형 단면 구조을 가지는 바 형태의 멤버, 예를 들면 "ㄷ"자형 채널의 형태를 가지는 멤버로 이루어질 수 있게 된다.

또한, 상기 제2멤버(14)의 꺾임부(13)에는 좌굴 유도를 위한 수단으로 노치, 홀, 포밍(포지티브 폼) 등이 형성될 수 있게 된다.

즉, 충돌 시 멤버가 꺾임부에서 파단이 일어나게 되는데, 이러한 파단 현상을 좀더 확실하게 일어날 수 있도록 하기 위한 수단으로 노치, 홀, 포밍 등이 형성될 수 있게 된다.

상기 노치 구조는 충돌 시에 노치 부위에서 힘을 못 받아 좌굴이 시작되게 유하는 구조이다.

상기 홀 구조는 충돌 시에 홀 주변에서 강성 부족으로 좌굴이 시작되게 하는 구조이다.

상기 폼 구조는 홀 또는 노치를 적용 시에 내구 문제가 우려될 수 있는 경우에 적용되는 구조로서, 접히는 부위를 제외한 멤버에 포지티브 폼으로 강성 폼을 형성하면서도 좌굴을 유도하는 구조이다.

한편, 상기 크래쉬 멤버의 두께 및 길이 각도 조건에 대해 살펴보면 다음과 같다.

서브 프레임의 판넬 두께는 약 2mm 정도이므로, 서브 프레임이 파단 전에 멤버의 좌굴이 먼저 일어나면서 힘을 잘 전달하기 위해서는 크래쉬 멤버의 두께가 1.5∼2mm 사이의 두께를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 제2멤버의 경사 멤버의 길이는 직선 멤버의 길이보다 길어야 하며, 이는 변곡부(꺾임부)에서 꺽임이 발생하기 위한 길이이다.

또한, 직선 멤버의 길이는 경사 멤버의 길이보다는 짧아야 하면서 순간적인 힘을 마운팅 부위에 전달해야 하므로 최대한 짧아야 한다.

그렇지만 변곡부에서 꺽임이 발생할 때 직선 멤버도 같이 움직여서 힘의 방향을 바꾸기 위해서는 어느 정도 길이, 예를 들면 100∼200mm 정도의 길이를 가질 수 있게 된다.

또한, 상기 서브 프레임의 좌면(전단부)과 직선 멤버의 각도는 85∼90°가 적당하다.

이는 90°아래로 꺽였을 시 가이드 역할을 하지만 너무 작아지면 좌중에 의해 쳐질 수가 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 크래쉬 멤버에서 작동 메커니즘을 나타내는 평면도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 베리어(17) 충돌 시 제1멤버(11)는 파단되고, 이에 따라 제2멤버(14)는 자유롭게 베리어(17)의 진행방향으로 힘을 받게 된다.

서브 프레임(12)의 앞단부 변곡부에서 접히는 형식의 꺽임이 발생을 하게 되고, 이렇게 꺽임이 발생하면서 마운팅부(16)에서는 타이어(18) 이탈 방향의 힘이 들어가게 된다.

이 힘으로 마운팅부(16)를 타격하여 프론트 로워암의 앞쪽 마운팅부(16)가 서브 프레임(12)에서 이탈되고, 이렇게 프론트 로워암 마운팅부가 이탈되므로 타이어(18) 또한 이탈된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 크래쉬 멤버에서 힘의 진행방향을 나타내는 평면도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 초기 베리어는 T 방향으로 힘이 들어오지만 제2멤버(14)는 서브 프레임(12)까지 OL 방향으로 사선 방향이다.

그러므로, 벡터힘은 +T 방향과 OL 방향으로 힘이 분산되어 전달된다.

이때, 변곡부에서는 상대적 힘이 제일 약하므로 변곡부에서 초기 꺽임이 발생한다.

꺽임이 발생할 때에는 뒷쪽은 서브 프레임(12)에 고정되어 있으므로 제2멤버(14)는 접힘 형태의 꺽임이 발생을 한다.

이렇게 꺽임이 발생하면 뒷쪽 서브 프레임(12)의 마운팅부(16)에서는 앞쪽과는 다르게 -L 방향과 +T 방향의 힘이 들어온다.

이 힘에 의해서 서브 프레임(12)의 마운팅부(16)는 파단이 일어나게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 크래쉬 멤버에서 마운팅부에 가해지는 힘의 방향을 나타내는 사시도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 제2멤버(14)는 기본적으로 "ㄷ"자형 단면을 가지고 있다.

이는 마운팅에서 효율적으로 파단이 일어나서 타이어가 이탈되게 하는 구조이다.

서브 프레임(12)의 마운팅 안쪽 부분에서 힘이 들어가야 제2멤버(14)가 잘 이탈이 된다.

이때, "ㄷ"자형의 세로면이 잇는 부분의 기준으로 접촉면이 많아 힘이 많이 전달된다.

그러면 상대적으로 바깥쪽보다 힘이 크기 때문에 파단 후에는 면이 안쪽으로 휘어지면서 제2멤버에서 힘의 방향은 차량 바깥쪽 힘이 전달이 되게 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 크래쉬 멤버가 충돌 시의 충격 에너지에 의해 파단 및 꺽임 등의 변형을 일으키면서 프론트 로워암의 마운팅 부위를 파단시켜 타이어를 차량 바깥쪽으로 탈거시켜주는 메커니즘을 구현함으로써, 타이어의 실내 침입을 효과적으로 방지할 수 있고, 따라서 승객의 안전을 최대한 보호할 수 있다.

10 : 프론트 엔드 모듈
11 : 제1멤버
12 : 서브 프레임
13 : 꺾임부
14 : 제2멤버
14a : 경사 멤버
14b : 직선 멤버
15 : 프론트 로워암
16 : 프론트 로워암 마운팅부
17 : 베리어
18 : 타이어

Claims (6)

1. 프론트 엔드 모듈의 측면에 나란하게 설치되는 제1멤버와, 상기 제1멤버의 후면과 서브 프레임 사이에 연결 설치되고 길이 후단쪽에 꺾임부를 가지는 제2멤버로 구성되고,
   충돌 시 제1멤버의 파단 및 제2멤버의 꺾임 변형을 통해 서브 프레임의 프론트 로워암 마운팅 부위에 힘을 가함으로써 타이어의 이탈을 유도할 수 있도록 하되,
   상기 제2멤버는 꺾임부를 기준으로 앞쪽으로 갈수록 바깥쪽을 향해 경사지게 배치되는 경사 멤버와 뒷쪽의 직선 멤버로 구성되는 것을 특징으로 하는 타이어 이탈 유도용 크래쉬 멤버.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 서브 프레임에 연결되는 제2멤버 후단부는 프론트 로워암 마운팅 부위와 인접한 위치에 마운팅되는 것을 특징으로 하는 타이어 이탈 유도용 크래쉬 멤버.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1멤버는 플라스틱 소재의 멤버로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 이탈 유도용 크래쉬 멤버.
   
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2멤버는 "ㄷ"자형 단면 구조을 가지는 바 형태의 멤버로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 이탈 유도용 크래쉬 멤버.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2멤버의 꺾임부에는 좌굴 유도를 위한 수단으로 노치 또는 홀 또는 포밍이 형성되는 것을 특징으로 하는 타이어 이탈 유도용 크래쉬 멤버.

Images