KR101724926B1 - 차량용 리어 플로어 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 차량용 리어 플로어는, 바닥부; 상기 바닥부의 일측에서 차체의 폭방향으로 연장된 크로스부; 및 상기 바닥부 및 상기 크로스부에 설치된 충돌분산부재;를 가지고, 상기 충돌분산부재는 차체의 충돌방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 리어 플로어{REAR FLOOR ARRANGEMENT FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 리어 플로어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충돌하중에 효과적으로 대응할 뿐만 아니라 공력 또는 투과음을 개선할 수 있는 차량용 리어 플로어에 관한 것이다.
차량의 언더바디(vehicle underbody)는 전방측에 배치된 프론트 플로어(front floor)와 후방측에 배치된 리어 플로어(rear floor)를 가진다.
차량의 리어 플로어는 차량의 트렁크 룸의 하부를 구성할 수 있고, 특히 트렁크 룸에 수용되는 예비타이어(spare tire), 그외 다양한 물품 등을 지지하도록 구성될 수 있다.
전기자동차 또는 하이브리드 차량 등과 같은 친환경차량의 경우에는 배터리, 연료탱크 등이 리어 플로어에 인접하여 배치될 수도 있다.
한편, 종래의 리어 플로어는 후방 충돌에 효과적으로 대응하기 위한 다양한 보강구조를 구비하고 있지만, 그 보강구조가 매우 복잡하게 이루어지는 단점이 있었다.
또한, 종래의 리어 플로어는 차량의 공력 또는 투과음 등의 문제를 개선하기 위한 기술적 수단을 마련하지 못한 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 단점을 극복하기 위하여 안출한 것으로, 충돌하중에 효과적으로 대응할 뿐만 아니라 공력성능을 대폭 개선할 수 있는 차량용 리어 플로어를 제공하는 데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 충돌하중에 효과적으로 대응할 뿐만 아니라 차량 내부로 투과음이 전달됨을 확실하게 차단할 수 있는 차량용 리어 플로어를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 차량용 리어 플로어는,
바닥부;
상기 바닥부의 일측에서 차체의 폭방향으로 연장된 크로스부; 및
상기 바닥부 및 상기 크로스부에 설치된 충돌분산부재;를 포함하고,
상기 충돌분산부재는 차체의 충돌방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 한다.
상기 충돌분산부재는 복수의 섬유와 수지가 조합된 복합소재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 충돌분산부재는 복수의 섬유가 충돌방향에 대해 실질적으로 직교하는 방향으로 배열된 하나 이상의 섬유층을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 충돌분산부재는 복수의 섬유가 충돌방향에 대해 직교하게 배열된 하나 이상의 제1섬유층과, 복수의 섬유가 충돌방향과 평행하게 배열된 하나 이상의 제2섬유층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 차량용 리어 플로어는,
바닥부;
상기 바닥부의 양측에 배열된 한 쌍의 사이드부;
상기 한 쌍의 사이드부를 가로질러 연장된 크로스부; 및
상기 바닥부 및 상기 크로스부에 설치된 충돌분산부;를 포함하고,
상기 충돌분산부는 상기 바닥부 및 상기 크로스부에 차체의 폭방향을 따라 이격되게 설치된 복수의 충돌분산부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 충동분산부재는 상기 바닥부에 설치된 제1분산부재와, 상기 크로스부재에 설치된 제2분산부재를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 제1분산부재는 상기 바닥부에 차체의 길이방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1분산부재의 내부에는 중공부가 형성되고, 상기 중공부는 상기 제1분산부재의 길이방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 한다.
상기 중공부의 양단은 폐쇄된 것을 특징으로 한다.
상기 중공부의 양단은 개방된 것을 특징으로 한다.
상기 제2분산부재는 상기 크로스부의 외면에 대응하여 절곡되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1분산부재들 사이에는 보강부재가 개재되고, 상기 보강부재는 그 내부에 중공부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 충돌분산부재 및 상기 보강부재는 섬유 및 수지가 조합된 복합소재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 바닥부, 상기 크로스부, 상기 사이드부는 일체형 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 충돌방향을 따라 길게 연장된 하나 이상의 충돌분산부재에 의해 충돌하중에 효과적으로 대응할 수 있고, 또한 충돌분산부재의 적어도 일부가 외부에 대해 개방된 구조로 이루어져 공력성능을 대폭 개선할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 본 발명은 충돌분산부재 내에 폐쇄된 공기층을 형성함에 따라 차량 내부로 투과음이 전달됨을 확실하게 차단할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 리어 플로어의 일부를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 차량용 리어 플로어의 충돌분산부재를 구성하는 복합소재를 실시별로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 A-A선을 따라 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 실시예에 따른 충돌분산부재가 차량에 적용된 상태를 예시한 도면이다.
도 5는 도 3에 대한 변형실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 B-B선을 따라 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 차량용 리어 플로어(10)는 적어도 하나의 바닥부(11)와, 바닥부(11)의 양측에 배열된 한 쌍의 사이드부(13)와, 한 쌍의 사이드부(13)를 가로질러 연장된 크로스부(12)를 포함할 수 있다.
이러한 바닥부(11)는 사이드부(13) 및 크로스부(12) 보다 낮게 위치됨에 따라, 바닥부(11)는 사이드부(13) 및 크로스부(12)와 함께 배터리 또는 스패어 타이어 등을 수용할 수 있는 함몰된 수용공간을 형성할 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 바닥부(11), 사이드부(13) 및 크로스부(12)는 동일체(one-piece)로 구성될 수 있고, 이를 통해 그 조립성이 대폭 향상될 뿐만 아니라 부품들 간의 도장 실러(paint sealer)를 적용할 필요가 없는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 차량용 리어 플로어(10)는 충돌방향(F)에 대응하여 충돌을 분산하도록 설치된 충돌분산부(30)를 포함할 수 있다.
충돌분산부(30)는 차체의 충돌방향(F)을 따라 배치된 하나 이상의 충돌분산부재(20)를 포함할 수 있다.
차체의 충돌방향(F)은 주로 차체의 길이방향(L)에 대응하고, 이에 충동분산부재(20)는 차체의 길이방향을 따라 연장되며, 이렇게 차체의 길이방향을 따라 연장됨에 따라 충돌하중에 대한 로드 패스(load path)의 기능을 효과적으로 수행할 수 있다.
한편, 충돌분산부재(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 섬유(41a, 41b)와 수지(42)가 조합된 복합소재(40)로 이루어질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 섬유(41a, 41b)는 연속유리섬유로 이루어질 수 있다. 연속유리섬유는 스틸과 비교하여 그 중량은 가벼우면서도 그 인장강도가 매우 우수한 장점이 있다.
이와 같이, 충돌분산부재(20)가 섬유(41a, 41b)를 가진 복합소재로 이루어짐에 따라 차체에 가해지는 충돌하중을 보다 효과적으로 분산시킬 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 충돌분산부재(20)를 구성하는 복합소재(40)는 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 복수의 섬유(41a)가 차체의 충돌방향(F)에 대해 직교하는 방향으로 배열된 복수의 섬유층(43)이 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 여기서, 차체의 충돌방향(F)은 주로 차체의 길이방향(L)에 대응하므로 복수의 섬유(41a)는 차체의 길이방향(L)에 대해 직교하도록 배열될 수 있다.
섬유(41a)들은 수지(42) 내에 함침되어 섬유(41a)들 사이의 결합력이 확보될 수 있고, 수지(42)의 인장강도는 100~500MPa 등으로 이루어질 수 있다.
과도한 충돌하중이 인가될 경우 수지(42)에서 클랙이 발생하여 섬유(41a)들 사이에서 계면분리가 일어날 수 있다. 이러한 계면분리에 대응하기 위하여 복합소재(40)는 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 복수의 섬유(41a)가 충돌방향에 대해 직교하게 배열된 하나 이상의 제1섬유층(43)과, 복수의 섬유(41b)가 충돌방향과 평행하게 배열된 하나 이상의 제2섬유층(44)이 교대로 적층된 구조로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 복합소재(40)가 서로 직교하는 섬유층(43, 44)들이 교대로 적층된 구조로 이루어짐에 따라 섬유(41a, 41b)들 사이의 계면분리를 효과적으로 방지할 수 있고, 이를 통해 섬유간 계면 결합력을 대폭 향상시킬 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 각 충돌분산부재(20)는 바닥부(11)에 부착된 제1분산부재(21)와, 크로스부(12)에 부착된 제2분산부재(22)를 가질 수 있다.
제1분산부재(21)는 바닥부(11) 상에서 충돌방향(F)을 따라 길게 연장될 수 있다. 이와 같이 제1분산부재(21)는 바닥부(11) 상에서 충돌방향(F)을 따라 연장됨으로써 충돌하중이 발생할 경우 그 하중에 대한 로드 패스(load path)의 기능을 효과적으로 수행할 수 있다.
제2분산부재(22)는 크로스부(12)에 대응하는 형상으로 절곡되게 형성되고, 이에 크로스부(12)에 견고하게 부착될 수 있다.
한편, 복수의 충돌분산부재(20)는 바닥부(11) 및 크로스부(12)에서 차체의 폭방향을 따라 이격되게 배치될 수 있다.
특히, 바닥부(11) 상에서 제1분산부재(21)들 사이에는 보강부재(25)가 개재되고, 이러한 보강부재(25)에 의해 제1분산부재(21)들 사이의 지지강성이 더욱 향상될 수 있다.
그리고, 제1분산부재(21)는 그 내부에 중공부(23)가 형성될 수 있고, 중공부(23)는 제1분산부재(21)의 길이방향을 따라 길게 연장될 수 있다. 마찬가지로, 보강부재(25)의 내부에도 중공부(26)가 형성될 수 있고, 중공부(26)는 보강부재(25)의 길이방향을 따라 길게 연장될 수 있다.
도 3의 실시예에 따르면, 제1분산부재(21)의 양단에는 개구(23a, 23b)가 형성되고, 이에 중공부(23)의 양단이 외부에 대해 개방됨으로써 차량의 주행 시에 공기가 흐르는 통로 역할을 수행할 수 있다.
특히, 제1분산부재(21)는 도 3과 같이 차량의 후방을 향하여 상향 경사지게 설치되고, 이를 통해 공력을 개선할 수 있다.
도 4를 참조하면, 차량(1)의 주행 시에 차량(1)의 진행방향과 반대방향으로 공기흐름이 형성된다. 즉, 차량(1)의 상면을 따라 상부 공기흐름(KTOP)가 형성되고, 차량(1)의 바닥을 따라 바닥 공기흐름(KBOTTOM)이 형성된다.
이러한 상부 공기흐름(KTOP) 및 바닥 공기흐름(KBOTTOM)에 따른 드래그 방정식(drag equation)은 아래의 수학식(1)과 같다.
Figure 112015099414715-pat00001
여기서, FD는 드래그 포스(drag force)이고, CD는 드래그 계수이며, A는 면적이고, e는 밀도이며, VTOP는 상부 공기흐름(KTOP)의 속도이고, VBOTTOM은 바닥 공기흐름(KBOTTOM)의 속도이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1분산부재(21)의 저면을 따라 제1공기흐름(K1)이 형성되고, 중공부(23)의 내부를 통과하는 제2공기흐름(K2)이 형성될 수있다. 그리고, 공기흐름(KTOP, KBOTTOM, K1, K2)들 사이의 속도는 그 높이차에 의해 VTOP >> V1 > V2 >>VBOTTOM의 순으로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시예는 제1분산부재(21)의 개방된 중공부(23)를 통해 제1 및 제2 공기흐름(K1, K2)이 추가적으로 형성됨으로써 드래그 방정식은 아래의 수학식(2)와 같다.
Figure 112015099414715-pat00002
여기서, FD는 드래그 포스(drag force)이고, CD는 드래그 계수이며, A는 면적이고, e는 밀도이며, VTOP는 상부 공기흐름(KTOP)의 속도이고, VBOTTOM은 바닥 공기흐름(KBOTTOM)의 속도이며, V1은 제1공기흐름(K1)의 속도이고, V2는 제2공기흐름(K2)의 속도이다.
상술한 바와 같이, 수학식(2)를 통해 그 드래그 포스가 저감됨으로써 그 공력(aerodynamic force)이 대폭 개선됨을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 중공부(23)의 양단이 개방된 구조를 통해 차량의 주행 시에 그 공력이 대폭 개선될 수 있는 장점이 있다.
그리고, 보강부재(25)의 중공부(26) 또한 그 양단이 개방된 구조로 이루어질 수 있고, 이를 통해 차량의 공력을 더욱 개선할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 충돌분산부재를 도시한 단면도이다. 도 5의 실시예에 따르면 충돌분산부재(20)의 제1분산부재(21)는 그 양단에 폐쇄부(21c, 21d)가 형성되고, 이에 제1분산부재(21)의 중공부(23)는 폐쇄된 공기층의 기능을 수행할 수 있다.
또한, 보강부재(25)의 양단이 폐쇄될 수 있고, 이에 보강부재(25)의 중공부(26)도 폐쇄된 공기층의 기능을 수행할 수 있다.
이에 따라, 도 6과 같이, 리어 플로어(10)의 바닥부(11)에서 제1분산부재(21)의 중공부(23) 및 보강부재(25)의 중공부(26)에 의해 복수의 공기층이 형성될 수 있고, 이를 통해 차량의 외부에서 전파되는 투과음이 차량의 내부로 전달될 때 점차 감소될 수 있다.
이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.
10: 리어 플로어 11: 바닥부
12: 크로스부 13: 사이드부
20: 충돌분산부재 21: 제1분산부재
22: 제2분산부재 23: 중공부
25: 보강부재 26: 중공부
30: 충돌분산부

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 바닥부;
    상기 바닥부의 양측에 배열된 한 쌍의 사이드부;
    상기 한 쌍의 사이드부를 가로질러 연장된 크로스부; 및
    상기 바닥부 및 상기 크로스부에 설치된 충돌분산부;를 포함하고,
    상기 충돌분산부는 상기 바닥부 및 상기 크로스부에 차체의 폭방향을 따라 이격되게 설치된 복수의 충돌분산부재를 포함하고,
    상기 충돌분산부재는 상기 바닥부에 설치된 제1분산부재와, 상기 크로스부에 설치된 제2분산부재를 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 리어 플로어.
  5. 삭제
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1분산부재는 상기 바닥부에 차체의 길이방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 차량용 리어 플로어.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1분산부재의 내부에는 중공부가 형성되고, 상기 중공부는 상기 제1분산부재의 길이방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 차량용 리어 플로어.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 중공부의 양단은 폐쇄된 것을 특징으로 하는 차량용 리어 플로어.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 중공부의 양단은 개방된 것을 특징으로 하는 차량용 리어 플로어.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2분산부재는 상기 크로스부의 외면에 대응하여 절곡되게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 리어 플로어.
  11. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1분산부재들 사이에는 보강부재가 개재되고, 상기 보강부재는 그 내부에 중공부가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 리어 플로어.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 충돌분산부재 및 상기 보강부재는 섬유 및 수지가 조합된 복합소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 리어 플로어.
  13. 청구항 4에 있어서,
    상기 바닥부, 상기 크로스부, 상기 사이드부는 일체형 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 리어 플로어.
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