KR102027057B1 - 사이드 임팩트에 대응하기 위한 사이드 아우터 패널 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사이드 임팩트 사고 시 뒷좌석 사용자가 입을 수 있는 헤드 데미지를 최소화 시킬 수 있는 사이드 아우터 패널 어셈블리에 관한 것으로, 사이드 아우터 패널(100); 상기 사이드 아우터 패널(100)의 내측에 위치하는 루프 아우터 리어 사이드 레일(110); 및 상기 루프 아우터 리어 사이드 레일(110)의 내측에 위치하는 쿼터 이너 패널(120)을 포함하고, 상기 사이드 아우터 패널(100)에 위치하는 용접 홀(101)에 의해 상기 루프 아우터 리어 사이드 레일(110) 및 상기 쿼터 이너 패널(120)이 용접되는 사이드 아우터 패널 어셈블리를 제공한다.

Description

사이드 임팩트에 대응하기 위한 사이드 아우터 패널 어셈블리{Side outer panel assembly for side impact}

본 발명은 차량의 사이드 아우터 패널 어셈블리에 관한 것으로, 구체적으로, 사이드 임팩트 사고 시 뒷좌석 사용자가 입을 수 있는 헤드 데미지를 최소화 시킬 수 있는 사이드 아우터 패널 어셈블리이다.

전기 자동차는 우리가 널리 사용하고 있는 가솔린 차량보다 더 먼저 발명이 되었던 차로, 이후 내연기관 기술이 개발되면서 전기 자동차는 내연기관에 비해 약한 출력과 연비라는 한계에 부딪혀 잊혀졌다.

하지만, 1980년대 이후 내연기관에 필요한 연료인 석유고갈, 환경오염 등이 집중적인 문제로 지목되며 친환경 자동차의 필요성이 언급되며 개발되고 있고, 전기 자동차 시장 성장과 함께 전기 자동차의 신기술이 주목받고 있다.

현재 전기 자동차의 배터리 장착 구조는 차량의 충돌 사고 시에 차체의 하측에 장착된 배터리를 안전하게 보호하기 힘든 구조이며, 따라서 차량의 충돌 사고시에 배터리에 가해진 충격으로 인하여 화재 등의 2차 사고가 일어날 가능성이 높은 편이다.

또한, 현재 전기 자동차의 프레임 구조는 차량의 측면 충돌(이하, 사이드 임팩트) 사고 시에 차체의 뒷자석에 위치하는 사용자를 안전하게 보호하기 힘든 구조로, 특히, 측면 충돌 사고가 발생할 경우 뒷자석 승객의 머리에 치명적인 데미지(이하, 헤드 데미지)를 입을 가능성이 높았다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 전기 자동차의 충돌 성능 만족시켜야 했다. 일반적으로 사이드 바디를 보강하기 위해 차량의 사이드 패널에 보강재를 추가하는 방법이 사용됐는데, 전기 자동차는 가솔린 차량보다 무거운 배터리 무게를 갖기 때문에, 사이드 바디를 보강재로 보강하는데 강도 보강에 한계가 있었다.

관련 특허 공보를 살펴본다.

한국 공개 특허 공보인 제10-2002-0078853호는 자동차 루프 판넬과 사이드 아우터 판넬의 결합구조에 관한 것으로, 루프 레일 인 판넬이 소정의 간격을 두고 폐단면으로 결합된 루프 아웃터 판넬의 선단부에 루프 판넬의 일측단부가 용착되는 것에 있어서, 상기 루프 아웃터 판넬의 선단부에 일측 단부가 용착되는 루프 판넬의 저면에 폐단면을 갖는 보강판을 설치하여, 차량을 운행중 정면 및 충돌사고가 발생하여 루프 판넬에 충격하중이 가해지는 경우, 보강판이 순차적으로 충격에너지를 순차적으로 흡수 및 분산시켜 루프 판넬이 충격하중에 의해 변형 및 파손되어 차실로 유입되는 것이 억제되도록 할 수 있는 결합구조에 관한 것이다.

그러나, 이 발명은 루프 패널 폐단면 보강용으로 루프 패널 안쪽에 보강재로 보강하는 것이기에 강도 보강에 한계가 있었다.

한국 공개 실용 신안 공보인 제1998-0007871호는 차체 측면부 센터 필라 상부의 강성 보강 구조에 관한 것으로, 차체 사이드 이너 패널의 센터 필라 리인포스먼트 내부에 꺾임 돌기를 갖는 보강부를 형성시키고 이너 프런트 바디 필라에 접합 고정시킴으로써, 차량의 사이드 임팩트 사고의 위험으로부터 운전자나 탑승자를 보다 안전하게 지켜 줄 수 있는 차체 측면부 센터 필라 상부의 강성 보강 구조에 관한 것이다.

그러나, 이 발명 역시 센터필러 상단 보강을 위해 인너패널 형상을 플렛형상에서 새로 별도의 폼을 추가하여 보강하는 것으로 강도 보강에 한계가 여전했다.

KR 10-2002-0078853 A KR 10-1996-0022479 U KR 10-1997-001493 Y1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다.

구체적으로 본 발명은, 전기 자동차의 사이드 임팩트 사고 발생 시 전기 자동차의 측면에 가해지는 충격을 최소화하여 뒷자리 승객의 안전을 제공하는 데에 주된 목적이 있다.

또한, 전기 자동차에 사이드 임팩트 사고가 발생할 경우 뒷자리 승객이 입을 수 있는 헤드 데미지 문제를 최소화하기 위해 안출된 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 사이드 아우터 패널(100); 상기 사이드 아우터 패널(100)의 내측에 위치하는 루프 아우터 리어 사이드 레일(110); 및 상기 루프 아우터 리어 사이드 레일(110)의 내측에 위치하는 쿼터 이너 패널(120)을 포함하고, 상기 사이드 아우터 패널(100)에 위치하는 용접 홀(101)에 의해 상기 루프 아우터 리어 사이드 레일(110) 및 상기 쿼터 이너 패널(120)이 용접되는 사이드 아우터 패널 어셈블리를 제공한다.

또한, 상기 루프 아우터 리어 사이드 레일(110)는 루프 사이드 레일(112)로 연장되는 연장부(111)를 포함하며, 상기 루프 아우터 리어 사이드 레일(110)와 상기 루프 사이드 레일(112)은 상기 연장부(111)에 의해 연결되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 루프 아우터 리어 사이드 레일(110)의 상기 연장부(111)는 상기 루프 사이드 레일(112)의 외측에 위치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연장부(111)의 위치는 상기 용접 홀(101)의 위치와 상응되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연장부(111)는 상기 루프 사이드 레일(112)과 이중으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연장부(111)에 의해 상기 사이드 아우터 패널 어셈블리의 사이드 임팩트에 의한 충격이 감소되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 용접 홀(101)에 결합되는 플러그(102)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 용접 홀(101)을 커버하는 어플리케(105)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 어플리케(105)는 플라스틱인 것이 바람직하다.

또한, 상기 어플리케(105)는 상기 플러그(102)의 외측에 위치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 사이드 아우터 패널 어셈블리에 의해 전기 자동차의 측면에 가해지는 충돌 에너지를 효과적으로 분산시킬 수 있어, 사이드 아우터 패널 어셈블리의 변형을 최소화 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 사이드 아우터 패널 어셈블리에 의해 전기 자동차의 뒷자리 승객이 입을 수 있는 헤드 데미지를 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 사이드 아우터 패널 어셈블리에 의해 별도의 보강재 추가 없이도 사이드 아우터 패널 어셈블리의 강도를 보강할 수 있다.

도 1에, 사이드 임팩트 발생시 종래의 전기 자동차에서 발생하는 파손 및 승객 데미지 문제가 도시된다.
도 2는, 본 발명에 따른 사이드 아우터 패널 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4는, 본 발명에 따른 사이드 아우터 패널 어셈블리의 절단면도 및 단면 사시도이다.
도 5에, 본 발명에 따른 사이드 아우터 패널에 결합되는 플러그와 어플리케가 도시된다.
도 6에, 종래의 루프 아우터 리어 사이드 레일 및 루프 사이드 레일에서 개선된 본 발명에 따른 루프 아우터 리어 사이드 레일, 루프 사이드 레일 및 연장부가 도시된다.
도 7에, 본 발명에 따른 사이드 아우터 패널에 형성되는 용접 홀을 용접하기 위한 용접 건의 방향이 도시된다.
도 8에, 본 발명에 따른 사이드 아우터 패널 어셈블리의 검증 실험 관련도가 도시된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 사이드 아우터 패널 어셈블리를 상세히 설명한다. 여기에서, 본 발명을 이루는 구성요소들은 필요에 따라 일체형으로 사용되거나 각각 분리되어 사용될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용 가능하다. 본 발명의 형태 및 구성요소의 개수에 있어서도 다양한 변형이 가능하다.

사이드 아우터 패널 어셈블리의 설명

도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 사이드 아우터 패널 어셈블리를 설명한다.

본 발명에 따른 사이드 아우터 패널 어셈블리는 사이드 아우터 패널(100), 루프 아우터 리어 사이드 레일(110), 및 쿼터 이너 패널(120)을 포함한다.

사이드 아우터 패널(100)은 전기 자동차의 양 측면에 위치하고, 루프 패널(500) 및 루프 리어 헤더 어셈블리(510)와 연결되어 전기 자동차 차체를 형성한다.

사이드 아우터 패널(100)에 용접 홀(101)이 위치한다. 다른 실시예에서, 후술할 쿼터 이너 패널(120)에 상응하는 사이드 아우터 패널(100)의 위치에 용접 홀(101)을 포함하는 다수의 홀이 형성될 수 있다(도 2 및 도 5 참조).

용접 홀(101)에 의해 루프 아우터 리어 사이드 레일(110) 및 쿼터 이너 패널(120)이 사이드 아우터 패널(100)의 내측에서 이음 용접되어 용접부(122)를 형성한다.

도 5를 더 참조하여 용접 홀(101), 플러그(102) 및 어플리케(105)를 설명한다.

플러그(102)는 용접 홀(101)에 결합된다.

어플리케(105)는 용접 홀(101)을 커버한다.

어플리케(105)는 플라스틱인 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 전기 자동차 차체의 외장을 형성하는 것이기 때문이다.

어플리케(105)는 플러그(102)의 외측에 위치하는 것이 바람직하다. 어플리케(105)에 의해 플러그(102)가 커버된다. 구체적으로, 플러그(102)가 결합된 상태의 용접 홀(101)을 어플리케(105)가 커버하는 것이다.

도 7을 더 참조하여 용접 홀(101)을 통해 용접하기 위한 용접 건의 동작을 설명한다.

사이드 아우터 패널(100)에 위치하는 용접 홀(101)에 의해 사이드아우터 패널(100)에 가려진 폐공간상의 용접이 가능하다.

언급한 바와 같이, 용접 홀(101)에 의해 루프 아우터 리어 사이드 레일(110) 및 쿼터 이너 패널(120)이 사이드 아우터 패널(100)의 내측에서 이음 용접되는 것이다.

이 때, 루프 아우터 리어 사이드 레일(110)에서 루프 사이드 레일(112)로 연장되며, 루프 아우터 리어 사이드 레일(110)에 포함되는 연장부(111)는 용접 홀(101)과 상응하는 부분을 제외하면, 용접이 진행되지 않는다. 용접 홀(101)에 상응하는 부분을 제외한 연장부(111)는 접착을 위해 접착제인 실러만 사용되기 때문이다(도 7에 개시된 파란색 화살표부분 참조).

즉, 본 발명에 따른 사이드 아우터 패널 어셈블리는 용접 홀(101)과 결합되어 커버할 수 있는 플러그(102) 및 어플리케(105)를 포함하여, 사이드 아우터 패널(100)에 위치하는 용접 홀(101)에 의해 사이드아우터 패널(100)에 가려진 폐공간상의 용접이 가능해지며, 폐공간상에 용접부(122)가 형성되는 것이다(도 2, 도 3, 도 6 및 도 7의 노란색 포인트 참조).

루프 아우터 리어 사이드 레일(110)은 사이드 아우터 패널(100)의 내측에 위치한다.

루프 아우터 리어 사이드 레일(110)은 루프 사이드 레일(112)로 연장되어 루프 사이드 레일(112)와 연결시키는 연장부(111)를 포함한다.

도 6을 더 참조하여 본 발명에 따른 연장부(111)를 설명한다.

연장부(111)는 루프 아우터 리어 사이드 레일(110)과 루프 사이드 레일(112)을 연결한다. 이에 따라, 종래의 전기 자동차 구조에서 보였던 루프 레일 단절 구조가 개선된다. 루프 레일 단절부가 전기 자동차의 뒷좌석 승객의 머리 부분과 인접하여 사이드 임팩트 사고시 뒷자석 승객이 입는 헤드 데미지가 심각했다(도 1 참조).

연장부(111)는 루프 사이드 레일(112)과 이중으로 형성되는데, 구체적으로, 연장부(111)는 루프 사이드 레일(112)의 외측에 위치한다. 루프 아우터 리어 사이드 레일(110)에서 연장되어 루프 사이드 레일(112)의 외측 일부를 커버하도록 연결되기 때문이다.

강조하자면, 루프 아우터 리어 사이드 레일(110)이 연장되어 형성되는 연장부(111)가 루프 사이드 레일(112)의 외측에 겹쳐 위치함으로써 이중으로 형성되고, 이에 따라 본 발명에 따른 사이드 아우터 패널 어셈블리가 사이드 임팩트 사고를 대응할 수 있게된다.

연장부(111)의 위치는 용접 홀(101)의 위치와 상응되는 것이 바람직하다. 용접 홀(101)에 의해 루프 아우터 리어 사이드 레일(110)과 쿼터 이너 패널(120)이 사이드 아우터 패널(100)과 함께 이음 용접되어 용접부(122)를 형성하기 때문이다. 구체적으로, 연장부(111)의 위치에 의해 사이드 아우터 패널(100)과 쿼터 이너 패널(120)에 의해 형성되는 폐공간상에서 이음 용접되어 용접부(122)를 형성한다(도 2 및 도 3 참조).

이러한 용접 구조에 의해 이응 용접 부위에 가해지는 힘에 있어서 Y-방향 속도를 증가시킬 수 있게된다. 즉, 차량의 측면 충돌 사고가 발생할 경우 뒷좌석 승객의 머리 충격 데미지를 저감시킬 수 있다.

강조하자면, 연장부(111)에 의해 별도의 보강재 없이 루프 레일들(110, 112)의 강도를 향상시킬 수 있는 것이다. 이에 대한 성능 검증은 후술할 효과 검증에서 하겠다.

쿼터 이너 패널(120)은 루프 아우터 리어 사이드 레일(110)의 내측에 위치한다. 구체적으로, 루프 아우터 리어 사이드 레일(110)과 루프 사이드 레일(112)의 내측에 위치하여 루프 이너 리어 사이드 레일(121)과 연결된다.

또한, 쿼터 이너 패널(120)은 루프 리어 헤더 어셈블리(510)과 연결된다.

루프 이너 리어 사이드 레일(121)은 루프 아우터 리어 사이드 레일(110) 내측에 위치하며, 루프 패널(500)과 연결된다.

본 발명에 따른 사이드 아우터 패널 어셈블리의 효과 검증

도 8을 참조하여, 본 발명에 따른 사이드 아우터 패널 어셈블리가 적용된 차량의 IIHS(Insurance Institute for Highway Safety)에서 시행되는 기준에 따른 충돌 테스트 결과를 설명한다.

IIHS 충돌 테스트를 50KPH조건하에 종래의 사이드 아우터 패널 어셈블리가 적용된 차량과 본 발명에 따른 사이드 아우터 패널 어셈블리를 적용한 차량에 진행하였다.

그 결과 종래의 차량의 경우 Neck Tension 항목을 제외한 모든 항목인 HIC(Head Injury Criteria) 항목과 Neck Comp. 항목에서 IIHS 최저 등급인 Poor등급을 받았다.

특히, 2070값으로 Poor 등급을 받은 HIC 항목은　머리 상해지수로　미연방 자동차안전기준(FMVSS) 208에서 가속도의 시간적분 꼴로 정의되어 있는데　NHTSA나 우리나라의 '자동차 안전기준 102조'에서는 HIC값을 1000 이하로　규정하고 있다.　

즉, 종래의 차량의 HIC 항목 결과의 경우 차량의 사이드 임팩트 사고 발생시 '자동차 안전기준 102조'의 두 배를 넘는 위험 값을 나타냈다.

일반적으로, HIC값과 신체 상해율과의 관계를 보면 HIC값 1000이라도 약 15%의 중상 가능성이 있는 것으로　보고되고 있다.

따라서, HIC항목에서 높은 수치를 갖는 종래 차량의 경우 사이드 임팩트 사고 발생시 뒷자석 승객의 머리에 입을 수 있는 데미지는 상당해 뒷자석 승객을 보호하기 어려움을 알 수 있었다.

반면, 본 발명에 따른 사이드 아우터 패널 어셈블리가 적용된 차량의 경우, Neck Tension 항목을 포함하는 HIC(Head Injury Criteria) 항목과 Neck Comp. 항목, 즉, 모든 항목에서 IIHS충돌 테스트 기준 최고 등급인 Good 등급으로 나타났다.

결론적으로, 본 발명에 따른 사이드 아우터 패널 어셈블리가 적용된 차량이 종래 차량 대비 10배 이상 뒷승객의 머리 상해지수를 감소시켜, 종래 차량 대비 본 발명에 따른 사이드 아우터 패널 어셈블리가 적용된 차량이 월등히 뛰어난 머리 상해지수 감소효과를 지님을 알 수 있다.

이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100: 사이드 아우터 패널
101: 용접 홀
102: 플러그
105: 어플리케
110: 루프 아우터 리어 사이드 레일
111: 연장부
112: 루프 사이드 레일
120: 쿼터 이너 패널
121: 루프 이너 리어 사이드 레일
122: 용접부
500: 루프 패널
510: 루프 리어 헤더 어셈블리

Claims (10)

1. 사이드 아우터 패널(100);
   상기 사이드 아우터 패널(100)의 내측에 위치하는 루프 아우터 리어 사이드 레일(110); 및
   상기 루프 아우터 리어 사이드 레일(110)의 내측에 위치하는 쿼터 이너 패널(120)을 포함하고,
   상기 사이드 아우터 패널(100)에 위치하는 용접 홀(101)에 의해 상기 루프 아우터 리어 사이드 레일(110) 및 상기 쿼터 이너 패널(120)이 용접되고,
   상기 용접 홀(101)에 결합되는 플러그(102)를 더 포함하는,
   사이드 아우터 패널 어셈블리.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 루프 아우터 리어 사이드 레일(110)는 루프 사이드 레일(112)로 연장되는 연장부(111)를 포함하며,
   상기 루프 아우터 리어 사이드 레일(110)와 상기 루프 사이드 레일(112)은 상기 연장부(111)에 의해 연결되는,
   사이드 아우터 패널 어셈블리.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 루프 아우터 리어 사이드 레일(110)의 상기 연장부(111)는 상기 루프 사이드 레일(112)의 외측에 위치하는,
   사이드 아우터 패널 어셈블리.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 연장부(111)의 위치는 상기 용접 홀(101)의 위치와 상응되는,
   사이드 아우터 패널 어셈블리.
   
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 연장부(111)는 상기 루프 사이드 레일(112)과 이중으로 형성되는,
   사이드 아우터 패널 어셈블리.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 연장부(111)에 의해 상기 사이드 아우터 패널 어셈블리의 사이드 임팩트에 의한 충격이 감소되는,
   사이드 아우터 패널 어셈블리.
   
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 용접 홀(101)을 커버하는 어플리케(105)를 더 포함하는,
   사이드 아우터 패널 어셈블리.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 어플리케(105)는 플라스틱인,
   사이드 아우터 패널 어셈블리.
   
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 어플리케(105)는 상기 플러그(102)의 외측에 위치하는,
    사이드 아우터 패널 어셈블리.

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