KR101724879B1 - 전방차체 구조 및 그 제조방법 - Google Patents

전방차체 구조 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

사이드멤버 인너 패널과 사이드멤버 아우터 패널로 구성된 사이드멤버; 일단부는 사이드멤버를 관통하여 사이드멤버 인너 패널과 결합되고, 중간부는 사이드멤버 아우터 패널과 결합되는 제1보강재; 및 사이드멤버보다 차량 외측으로 배치되고, 제1보강재의 타단부과 결합되는 펜더 에이프론 멤버;를 포함하는 전방차체구조가 소개된다.

Description

전방차체 구조 및 그 제조방법 {FRONT BODY STRUCTURE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 전방차체 구조의 설계에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 충돌시 충격 분산을 위한 차체구조에 관한 것이다.
차량의 전방 차체 구조의 설계기술은 차량의 충돌시 충격을 흡수할 수 있도록 하는 한편, 사람이 탑승하는 차량 내부로 충격이 전달되지 않도록 구성되어 승객 안전성을 향상시키도록 개발되어 왔다. 즉, 차량 충돌시의 전달되는 충격에 대해, 전방 차체 구조는 아코디언 형상으로 찌그러지도록 구성하여 차량 내부에 전달되는 충격을 흡수함과 동시에, 차량의 실내공간이 침범되지 않도록 공간을 확보하여 승객의 안정성을 보장하는 것이 가장 큰 목적이 된다. 그러나 이와 같이 충격을 흡수하고 차실의 내부공간을 확보하는 기능은 상반되는 것으로서 어떻게 양립시키는지가 기술의 핵심이 된다. 즉 프런트 사이드멤버를 고강도로 설계하면 충격의 흡수기능이 떨어지고, 저강도로 설계하면 충격은 흡수되나 차량의 실내공간 확보가 어려워져 승객의 안전성 확보가 불가해지는 문제점이 있다.
또한 부분정면 충돌의 경우에는 차체의 국부에 가해지는 충격을 차체의 기본 뼈대가 되는 사이드멤버에 얼마나 효율적으로 많이 전달하는지가 중요하게 된다. 특히, 펜더 에이프론 멤버가 기본 뼈대가 되는 사이드멤버에 충격을 얼마나 효율적으로 전달하는지에 따라 국부 충돌시 확보되는 차량 실내공간은 많은 영향을 받게된다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
JP 2014-189045 A
본 발명은 충돌시 효과적인 충격분산 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전방차체 구조는 사이드멤버 인너 패널과 사이드멤버 아우터 패널로 구성된 사이드멤버; 일단부는 사이드멤버를 관통하여 사이드멤버 인너 패널과 결합되고, 중간부는 사이드멤버 아우터 패널과 결합되는 제1보강재; 및 사이드멤버보다 차량 외측으로 배치되고, 제1보강재의 타단부과 결합되는 펜더 에이프론 멤버;를 포함한다.
제1보강재의 내부에 삽입되어 내접하고, 일단부는 사이드멤버 인너 패널에 제1보강재와 함께 결합되며, 타단부는 펜더 에이프론 멤버에 제1보강재와 함께 결합되는 제2보강재;를 더 포함할 수 있다.
제2보강재는 한 쌍의 패널과 패널 사이를 연결하는 벌크헤드로 이루어질 수 있다.
한 쌍의 패널은 탄소섬유강화 플라스틱으로 성형되고 벌크헤드는 스틸로 성형될 수 있다.
벌크헤드의 위치는 제1보강재 내부에서 사이드멤버 아우터 패널과 동일선상에 위치될 수 있다.
사이드멤버 아우터 패널의 관통부에 플렌지가 형성되고, 플렌지는 제1보강재의 중간부와 면접하여 결합될 수 있다.
제1보강재의 일단부에 플렌지가 형성되고, 플렌지는 사이드멤버 인너 패널의 내측면에 면접하여 결합될 수 있다.
제1보강재의 및 제2보강재의 일단부에 플렌지가 형성되고, 제2보강재의 플렌지는 사이드멤버 인너 패널 내측면에 면접하여 결합되며, 제1보강재의 플렌지는 제2보강재의 플렌지와 면접하여 결합될 수 있다.
제2보강재의 타단부 패널의 길이는 다르게 형성되고, 길이가 긴 패널은 펜더 에이프론 멤버의 끝단과 결합되며, 길이가 짧은 패널은 펜더 에이프론 멤버의 내측의 내측면을 관통하여 결합될 수 있다.
제1보강재의 중간부가 사이드멤버 아우터 패널과 결합되는 제1단계; 제2보강재가 제1보강재 내부에 삽입되는 제2단계; 제1보강재와 제2보강재의 일단부가 펜더 에이프론 멤버에 함께 결합되는 제3단계; 제1보강재와 제2보강재의 타단부가 사이드멤버 인너 패널과 결합되는 제4단계;를 포함한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 전방차체 구조 및 그 제조방법에 따르면, 충돌시에도 차량의 실내공간을 확보하여 승객의 안전을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전방차체 구조의 개략도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전방차체 구조의 제2보강재 사시도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전방차체 구조의 평면도
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전방차체 구조의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전방차체 구조의 제2보강재(300) 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전방차체 구조의 평면도이다.
사이드멤버 인너 패널(101)과 사이드멤버 아우터 패널(103)로 구성된 사이드멤버(100); 일단부는 사이드멤버(100)를 관통하여 사이드멤버 인너 패널(101)과 결합되고, 중간부는 사이드멤버 아우터 패널(103)과 결합되는 제1보강재(201); 및 사이드멤버(100)보다 차량 외측으로 배치되고, 제1보강재(201)의 타단부과 결합되는 펜더 에이프론 멤버(400);를 포함한다.
사이드멤버(100)는 사이드멤버 인너 패널(101)과 사이드멤버 아우터 패널(103)로 구성된다. 제1보강재(201)의 일단부는 사이드멤버(100)를 관통하여 사이드멤버 인너 패널(101)과 결합되고, 중간부는 사이드멤버 아우터 패널(103)과 결합된다. 펜더 에이프론 멤버(400)는 제1보강재(201)의 타단부과 결합된다.
종래의 사이드멤버(100)와 보강재는 단순하게 사이드멤버 아우터 패널(103)의 외면과 용접을 통해 결합되었다. 이러한 경우 부분정면충돌시 그 충격이 사이드멤버(100)로 충분이 전달되지 못하고 용접부위에 하중이 집중되고, 쉽게 파단되어 A필러와 승객석 부위의 차체 손상이 심각하게 발생하는 문제가 있었다.
도 1을 참고하여 살펴보면, 본 발명은 제1보강재(201)가 사이드멤버 아우터 패널(103)을 관통하여 사이드멤버 인너 패널(101)과 결합되는 구조로 형성됨으로써, 부분정면충돌시 사이드멤버(100)에 충격을 전달할 수 있는 연결지점이 증가하여 효과적으로 충격을 분산시킬수 있다. 즉, 사이드멤버(100)와 제1보강재(201)의 용접에 의한 결합력 뿐만아니라 구조적인 결합을 통해 연결부위의 파단을 막아 충격전달이 효과적으로 일어난다.
또한 사이드멤버 아우터 패널(103)의 제1보강재(201)에 의한 관통부위를 중심으로 전단부와 후단부로 분리하여 필요에 따라 분리된 사이드멤버 아우터 패널(103)을 각각 다른 두께 또는 다른 재질로 성형하여 구성할 수 있는 효과도 발생한다.
제1보강재(201)의 내부에 삽입되어 내접하고, 일단부는 사이드멤버 인너 패널(101)에 제1보강재(201)와 함께 결합되며, 타단부는 펜더 에이프론 멤버(400)에 제1보강재(201)와 함께 결합되는 제2보강재(300);를 더 포함할 수 있다.
도 1 내지 2를 참고하여 살펴보면, 제1보강재(201)의 내부에 제2보강재(300)를 삽입하여 내접하도록 결합함으로써 제1보강재(201)의 강도를 제2보강재(300)가 보충하는 역할을 하게 된다. 기존에 단순하게 사이드멤버 아우터 패널(103)과 면접하여 결합되는 경우와는 달리 관통하여 결합되다 보면, 충돌시 그 충격이 제1보강재(201)와 사이드멤버 아우터 패널(103)이 만나는 중간부에 집중되는 현상이 발생한다. 이에 따라 제1보강재(201)가 중간부를 중심으로 쉽게 굽힘이 발생하여 사이드멤버(100)로의 충격전달이 미흡해지는 경우가 있다. 따라서 제1보강재(201)의 강도 강화가 필요하게 된다.
제1보강재(201)의 재질을 강화하거나 두께를 늘려서 강화하는 방법도 있으나 이는 생산단가가 상승하거나, 두께증가에 따라 성형성이 나빠지는 부작용이 발생한다. 이때 제2보강재(300)를 삽입하여 결합하는 방식으로 취하여 보강함으로써 제1보강재(201)의 중간부에 집중되는 하중을 효과적으로 견딜 수 있게 된다.
제2보강재(300)는 한 쌍의 패널과 패널 사이를 연결하는 벌크헤드(305)로 이루어질 수 있다. 한 쌍의 패널은 탄소섬유강화 플라스틱으로 성형되고 벌크헤드(305)는 스틸로 성형될 수 있다. 벌크헤드(305)의 위치는 제1보강재(201) 내부에서 사이드멤버 아우터 패널(103)과 동일선상에 위치될 수 있다.
도 2를 참고하여 살펴보면, 보강재의 형상은 한 쌍의 패널과 패널사이를 연결하는 벌크헤드(305)로 구성되어 "H" 자 형상을 이루고 있다. 제1보강재(201)의 실질적 보강이 필요한 부분은 제1보강재(201)와 사이드멤버 아우터 패널(103)이 접하는 중간부이다. 한 쌍의 패널과 패널사이를 연결하는 벌크헤드(305)로 구성된 제2보강재(300)를 사용함으로써, 불필요한 중량증가 및 단가상승을 피하면서도 제1보강재(201)의 강도보강의 효과는 유지할 수 있는 효과가 있다.
특히 제2보강재(300)의 한 쌍의 패널을 탄소섬유강화 플라스틱을 사용하여 중량의 증가를 최대한 막고, 연결하는 벌크헤드(305)의 위치를 조립시 사이드멤버 아우터 패널(103)과 동일 선상에 오도록 함으로써, 벌크헤드(305)가 제1보강재(201)의 중간부에 집중되는 응력을 물리적으로 지지하는 지지부 역할을 하여 더욱 효과적으로 충격을 전달 할 수 있다.
사이드멤버 아우터 패널(103)의 관통부에 플렌지(105)가 형성되고, 플렌지(105)는 제1보강재(201)의 중간부와 면접하여 결합될 수 있다.
사이드 멤버의 아우터 패널의 관통부에 플렌지(105)를 형성시켜 제1보강재(201)의 중간부와 면접하여 결합하게 함으로써, 결합강도를 높히면서도 충돌시 제1보강재(201)의 중간부와의 접촉면적을 넓힘으로서 응력이 집중되는 것을 완화시켜줄 수 있다.
제1보강재(201)의 일단부에 플렌지(203)가 형성되고, 플렌지(203)는 사이드멤버 인너 패널(101)의 내측면에 면접하여 결합될 수 있다. 제1보강재(201)의 및 제2보강재(300)의 일단부에 플렌지(203, 307)가 형성되고, 제2보강재(300)의 플렌지(307)는 사이드멤버 인너 패널(101) 내측면에 면접하여 결합되며, 제1보강재(201)의 플렌지(203)는 제2보강재(300)의 플렌지(307)와 면접하여 결합될 수 있다.
제1보강재(201)의 일단에 플렌지(203)를 형성시켜 제1보강재(201)와 사이드멤버 인너 패널(101)과의 결합을 위한 충분한 면적을 제공할 수 있다. 또한 제2보강재(300)의 일단에도 플렌지(307)를 형성시켜 제1보강재(201) 및 사이드멤버 인너 패널(101)과의 결합을 위한 충분한 면적을 제공할 수 있다. 이를 통해 사이드멤버 인너 패널(101)과 결합강도를 높혀 충돌시 발생하는 충격을 사이드멤버(100)로 충분히 전할 수 있게 된다.
제2보강재(300)의 타단부 패널의 길이는 다르게 형성되고, 길이가 긴 패널은 펜더 에이프론 멤버(400)의 끝단과 결합되며, 길이가 짧은 패널은 펜더 에이프론 멤버(400)에 삽입되어 결합될 수 있다.
도 1 또는 3을 참고하여 살펴보면, 제2보강재(300)의 타단부의 패널의 길이는 한쪽 패널의 길이가 나머지 한쪽의 길이보다 길게 형성되어있다. 길이가 긴쪽의 패널(301)은 펜더 에이프론 멤버(400)의 끝단부와 면접하며 결합되고, 길이가 짧은 쪽의 패널(303)은 펜더 에이프론 멤버(400)의 내측면을 관통하여 구조적으로 결합되어있다. 충돌시 펜더 에이프론 멤버(400)에 가해지는 충격을 제1보강재(201) 및 제1보강재(201)로 충분히 전달하는 효과가 있다.
제1보강재(201)의 중간부가 사이드멤버 아우터 패널(103)과 결합되는 제1단계; 제2보강재(300)가 제1보강재(201) 내부에 삽입되는 제2단계; 제1보강재(201)와 제2보강재(300)의 일단부가 펜더 에이프론 멤버(400)에 함께 결합되는 제3단계; 제1보강재(201)와 제2보강재(300)의 타단부가 사이드멤버 인너 패널(101)과 결합되는 제4단계;를 포함한다.
제1단계에서는 제1보강재(201)의 중간부가 사이드멤버 아우터 패널(103)과 결합된다. 제2단계에서는 제2보강재(300)가 제1보강재(201) 내부에 삽입된다. 제3단계에서는 제1보강재(201)와 제2보강재(300)의 일단부가 펜더 에이프론 멤버(400)에 함께 결합된다. 제4단계에서는 제1보강재(201)와 제2보강재(300)의 타단부가 사이드멤버 인너 패널(101)과 결합된다.
조립공정의 순서를 잘못 정의하는 경우 조립불가의 상태가 발생하거나, 불필요한 부가 공정이 증가하여 생산속도가 늦어지는 부작용이 있다. 위와같은 단계에 따라 전방차체 구조를 조립하는 경우 공정의 꼬임이나 조립불가의 상황이 발생하지 않고 전방차체 구조를 생산할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 사이드멤버 201 : 제1보강재
300 : 제2보강재 400 : 펜더 에이프론 멤버

Claims (10)

  1. 사이드멤버 인너 패널과 사이드멤버 아우터 패널로 구성된 사이드멤버;
    일단부는 사이드멤버를 관통하여 사이드멤버 인너 패널과 결합되고, 중간부는 사이드멤버 아우터 패널과 결합되는 제1보강재;
    사이드멤버보다 차량 외측으로 배치되고, 제1보강재의 타단부과 결합되는 펜더 에이프론 멤버; 및
    제1보강재의 내부에 삽입되어 내접하고, 일단부는 사이드멤버 인너 패널에 제1보강재와 함께 결합되며, 타단부는 펜더 에이프론 멤버에 제1보강재와 함께 결합되는 제2보강재;를 포함하는 전방차체 구조.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    제2보강재는 한 쌍의 패널과 패널 사이를 연결하는 벌크헤드로 이루어진 형상인 것을 특징으로 하는 전방차체 구조.
  4. 청구항 3에 있어서,
    한 쌍의 패널은 탄소섬유강화 플라스틱으로 성형되고 벌크헤드는 스틸로 성형된 것을 특징으로 하는 전방차체 구조.
  5. 청구항 3에 있어서,
    벌크헤드의 위치는 제1보강재 내부에서 사이드멤버 아우터 패널과 동일선상에 위치된 것을 특징으로 하는 전방차체 구조.
  6. 청구항 1에 있어서,
    사이드멤버 아우터 패널의 관통부에 플렌지가 형성되고, 플렌지는 제1보강재의 중간부와 면접하여 결합되는 것을 특징으로 하는 전방차체 구조.
  7. 청구항 1에 있어서,
    제1보강재의 일단부에 플렌지가 형성되고, 플렌지는 사이드멤버 인너 패널의 내측면에 면접하여 결합되는 것을 특징으로 하는 전방차체 구조.
  8. 청구항 1에 있어서,
    제1보강재의 및 제2보강재의 일단부에 플렌지가 형성되고, 제2보강재의 플렌지는 사이드멤버 인너 패널 내측면에 면접하여 결합되며, 제1보강재의 플렌지는 제2보강재의 플렌지와 면접하여 결합되는 것을 특징으로 하는 전방차체 구조.
  9. 청구항 3에 있어서,
    제2보강재의 타단부 패널의 길이는 다르게 형성되고, 길이가 긴 패널은 펜더 에이프론 멤버의 끝단과 결합되며, 길이가 짧은 패널은 펜더 에이프론 멤버의 내측면을 관통하여 결합되는 것을 특징으로 하는 전방차체 구조.
  10. 청구항 1의 전방차체 구조를 제조하는 방법으로서,
    제1보강재의 중간부가 사이드멤버 아우터 패널과 결합되는 제1단계;
    제2보강재가 제1보강재 내부에 삽입되는 제2단계;
    제1보강재와 제2보강재의 일단부가 펜더 에이프론 멤버에 함께 결합되는 제3단계;
    제1보강재와 제2보강재의 타단부가 사이드멤버 인너 패널과 결합되는 제4단계;를 포함하는 전방차체 구조 제조방법.
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