KR102067746B1 - 측부 충격의 경우에 중앙 필러 구조물의 변형을 안내할 수 있는 추가 보강부를 포함하는 자동차 - Google Patents

Abstract

측부 충격시 중앙 필러 구조물의 변형을 안내할 수 있는 추가 보강부를 포함하는 차체 외피(1)를 포함하는 자동차가 제공된다. 상기 차체 외피(1)는 상기 측방 옆구리들 각각에 상측 횡단부재(2) 및 하측 횡단부재(3)와 함께 두 개의 도어 개구들(5, 6)을 한정하는 중앙 필러 구조물(4)을 포함하고, 상기 중앙 필러 구조물(4)은 상기 자동차의 수직축(Z)을 따라서 배치되되 서로 연결된 제1 보강부(8) 및 제2 보강부(9)를 포함하는 보강 수단을 포함하며, 상기 제2 보강부(9)는 하측 횡단부재(3)에 가까이 배치된다. 상기 자동차는 상기 제1 보강부(8)의 하측 단부(8b) 가까이에서 제2 보강부(9)의 내측 표면에 고정되는 추가 보강부(10)를 포함하고, 상기 추가 보강부는 상기 측방 옆구리들 중 하나에서 외부 요소와의 측부 충격시에 상기 중앙 필러 구조물(4)의 변형을 안내할 수 있다.

Description

측부 충격의 경우에 중앙 필러 구조물의 변형을 안내할 수 있는 추가 보강부를 포함하는 자동차{Motor vehicle comprising an additional reinforcement portion capable of guiding the deformation of the central pillar structure in case of a side impact}

본 발명은 자동차 분야에 관한 것으로서, 특히 자동차의 차체 외피의 측방 구조에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 본 발명은 중앙 필러 구조물에 관한 것이다.

차체 외피의 측방 구조는 일반적으로, 그 측방 구조의 측방 옆구리들 각각에, 루프 구조물(roof structure) and a 측방 연장 보드(lateral running board)를 각각 지지하도록 의도된 상측 횡단부재와 하측 횡단부재를 포함한다. 상기 상측 횡단부재와 하측 횡단부재는 중앙 필러 구조물에 의하여 수직으로 서로 연결되고, 상기 중앙 필러 구조물은 상기 횡단부재들과 함께 두 개의 도어 개구들을 한정한다.

안전 기준들은 점차적으로 더 엄격해져 왔는데, 자동차 내부의 탑승객 보호를 향상시키기 위하여, 차체 외피의 측방 옆구리에서의 충격, 특히 외부 요소에 의한 측방 충격의 에너지의 완충(damping)을 제공할 필요가 있게 되었다.

그와 같은 안전 기준을 충족시키기 위해서, 외부 요소에 의한 측방 충격의 경우에 상기 중앙 필러 구조물의 변형을 더 우수하게 통제하기 위하여 측방 중앙 필러를 보강하는 수단이 개발되어 왔다.

이와 관련하여 르노사의 프랑스 특허 FR 2 944 771를 참조할 수 있는데, 여기에는 두 개의 부품들로 이루어진 보강 부재를 포함하는 중앙 필러 구조물이 개시되어 있으며, 상기 두 개의 부품들은 함께 조립되며 상측 보강 부재와 하측 보강 부재를 형성한다. 상기 상측 보강 부재는 하측 보강 부재의 재료의 탄성 한계(elastic limit)보다 더 큰 탄성 한계를 갖는 재료로 제작되어서, 측방 충격의 경우에 상기 중앙 필러 구조물이 상기 하측 보강 부재의 영역에서 휘어짐에 의하여 변형되도록 되며, 이와 같은 변형은 스위블링 현상(phenomenon of swivelling)이라고 호칭되기도 한다.

그러나, 이와 같은 변형 중에는 측방 충격의 에너지의 흡수로 인하여, 스위블 조인트(swivel joint)의 축이 상기 두 개의 보강 부품들 간의 연결 영역에 위치하게 되고, 스위블 조인트의 축이 가능한 최저 지점에 위치되어야 한다는 새로운 안전 기준에 부합되지 않게 된다. 이것은, 그와 같은 보강에 의하여서는, 측방 충격의 경우에 상기 중앙 필러 구조물이 자동차의 탑승자 공간 안으로 진입함이 방지될 수 없기 때문이다. 측방 충격의 경우에는, 상기 중앙 필러 구조물이 탑승객과 접촉하게 되어서 탑승객에게 충격의 에너지를 직접 전달한다. 따라서, 자동차의 탑승객을 타격할 위험을 안고 있는 어떠한 변형을 방지하기 위하여, 상기 중앙 필러 구조물을 더 보강할 필요가 있다.

해결안으로서는 상기 하측 보강 부재의 두께를 증대시키거나 상기 상측 보강 부재를 수직으로 연장시키는 안이 있다. 그러나 이와 같은 해결안들은 현저한 질량의 추가를 필요로 하는데, 이는 보강 부품들의 ?-드로잉(deep-drawing)과 관련하여 제작상의 어려움을 초래하며, 또한 스위블 조인트의 축의 위치선정이 통제하기 어렵게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 위와 같은 문제점들을 해결하고, 외부 요소에 의한 차체 외피의 측방 옆구리에 대한 측방 충격시에 안전 기준에 부합하는 자동차를 제공하는 것이다. 그러므로, 본 발명의 목적은 측방 충격시에 자동차의 탑승자 공간 안으로 중앙 필러 구조물이 진입할 위험을 저감시키는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 차체 외피(bodywork shell)를 포함하는 자동차가 제공되는바, 상기 차체 외피는 측방 옆구리(lateral flank)들 각각에서 상측 횡단부재(upper cross-member) 및 하측 횡단부재(lower cross-member)와 함께 두 개의 도어 개구들(door openings)을 한정하는 중앙 필러 구조물을 포함한다. 상기 중앙 필러 구조물은 제1 보강부(first reinforcement portion) 및 제2 보강부(second reinforcement portion)를 포함하는 보강 수단(reinforcement means)을 포함하고, 상기 제1 보강부 및 제2 보강부는 자동차의 수직축을 따라서 배치되되 서로 연결되며, 상기 제2 보강부는 상기 하측 횡단부재에 가까이 배치된다.

상기 자동차는, 제1 보강부의 하측 단부 가까이에서 제1 보강부의 하측 단부의 연장으로서 배치되어 제2 보강부의 내측 표면에 고정되는 추가 보강부를 포함하고, 상기 추가 보강부의 하측 단부에는, 제2 보강부에 형성되어 있는 장원형(oblong)의 중앙 구멍(central hole)을 둘러싸는 둥근 절개부(rounded cut-out)가 포함되며, 상기 추가 보강부는, 상기 측방 옆구리들 중 하나에서 외부 요소(outer element)와의 측방 충격시에 상기 중앙 필러 구조물의 휘어짐에 의하여 변형을 안내할 수 있다.

유리하게는, 상기 제2 보강부의 상측 단부가 제1 보강부의 외측 표면의 하측 단부를 커버한다.

상기 중앙 필러 구조물은 실질적으로 오메가 형태의 단면을 가질 수 있다.

일 실시예에서, 상기 추가 보강부는 상기 제2 보강부의 내측 표면의 형상에 대응되는 형상인, 실질적으로 U자 형상의 단면을 갖는다.

유리하게는, 상기 추가 보강부가 상기 제1 보강부에 가까운 추가 보강부의 상측 단부에 의해서만 상기 제2 보강부의 내측 표면에 고정된다.

상기 추가 보강부의 상측 단부는 예를 들어 용접 수단(welding means)에 의하여 제2 보강부에 고정된다.

상기 제1 보강부, 제2 보강부, 및 추가 보강부는 시트 금속 옆구리부(sheet metal flank)를 ?-드로잉함으로써 제작될 수 있다.

본 발명은, 하기의 첨부 도면들에 도시되고 비제한적인 예로서 제시되는 일부 실시예들에 관한 하기의 상세한 설명으로부터 보다 명확히 이해될 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 자동차의 차체 외피의 측방 옆구리 부분의 개략적 외측 모습이고;
도 2 는 도 1 에 도시된 측방 옆구리 부분의 개략적 내측 모습이고;
도 3 은 도 2 의 III-III선을 따라 취한 단면도이고;
도 4 는 도 2 의 IV-IV선을 다라 취한 단면도이고;
도 5 는 측방 충격시 도 2 의 중앙 필러 구조물을 나타내는 모습이다.

하기의 설명에서, "길이방향", "횡방향", "수직", "전방", "후방", "좌측", "우측"이라는 용어들은 도 1 에 도시된 자동차의 통상적인 직각좌표계와 관련된 것으로 의도된 것이며, 상기 직각좌표계는:

수평적이고, 자동차의 후방으로부터 전방을 향하는, 길이방향 축(X);

수평적이고, 길이방향 축(X)에 대해 직각을 이루며, 자동차가 전방으로 움직이고 있을 때 자동차의 우측으로부터 좌측으로 향하는, 횡방향 축(Y);

상기 축들(X, Y)에 대해 직각을 이루며, 저부로부터 상부로 향하는 축(Z);

도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 자동차의 차체 외피(전체적으로 참조번호 1 로서 표시됨)의 측방 옆구리 부분은 상측 횡단부재(2), 하측 횡단부재(3), 및 상기 상측 횡단부재(2)와 하측 횡단부재(3) 을 수직으로 연결하는 중앙 필러 구조물(4)을 포함한다. 상기 상측 횡단부재(2)와 하측 횡단부재(3) 각각은 상기 축(X)을 따라서 연장된, 실질적으로 수평인 비임(beam)의 형태를 갖는다. 상기 자동차의 외피(1)는, 차체 외피의 외부에 배치된 모든 것들에 의하여 자동차의 외부(1b)와 자동차의 탑승자 공간을 나타내는 내부(1a)를 한정한다. 상기 중앙 필러 구조물(4)은 자동차의 외피의 측방 옆구리와 외부 요소 사이에서의 충돌시 에너지 흡수체의 기능을 수행한다.

상기 중앙 필러 구조물(4)은, 실질적으로 수직이고 상기 축(X)을 따라서 연장된 비임의 형태를 가지며, 중앙 필러 구조물의 양 단부들(4a, 4b)에서 예를 들어 용접 위치들(미도시)에 의해서 개별적으로 상측 횡단부재(2)와 하측 횡단부재(3)에 연결되고, 상기 상측 횡단부재(2), 하측 횡단부재(3), 전방 필러 구조물(미도시), 및 후방 필러 구조물(미도시)과 함께 도어 또는 측방 패널(미도시)에 의하여 폐쇄되도록 의도된 두 개의 도어 개구들(5, 6)을 한정한다.

도면들에 도시된 바와 같이 상기 중앙 필러 구조물(4)은, 특히 자동차의 외부(1b) 모습인 도 1 에서 볼 수 있는 외피측 요소(7)와, 특히 자동차의 탑승자 공간(1a)의 모습인 도 2 에서 볼 수 있는 보강 수단(8, 9)을 포함한다. 상기 보강 수단은 상측 보강부(upper reinforcement)를 형성하는 제1 보강부(8)와 하측 보강부(lower reinforcement)를 형성하는 제2 보강부(9)를 포함한다.

제1 보강부(8)는, 상측 횡단부재(2)에 연결되는 제1 상측 단부 부분(8a)과, 제2 보강부(9)의 제1 상측 단부 부분(9a)에 의하여 커버(cover)되는 제2 하측 단부 부분(8b)을 구비한다. 제2 보강부(9)는 상기 하측 횡단부재(3)에 연결되도록 의도된 제2 하측 단부 부분을 구비한다. 제1 보강부(8)는 상기 중앙 필러 구조물(4) 높이의 거의 모두, 예를 들어 그 높이의 3/4에 해당되지만, 상기 제2 보강부(9)는 상기 중앙 필러 구조물(4)의 하측 단부에 해당된다.

상기 보강 수단(8, 9)과 외피측 요소(7)는 예를 들어 시트 스틸 옆구리(sheet steel flank)들을 ?-드로잉하고, 접착 접합, 용접, 리벳팅, 또는 나사체결에 의하여 함께 조립함으로써 얻어진다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 중앙 필러 구조물(4)은 실질적으로 오메가(Ω)와 유사한 단면 형태를 가지는바, 다시 말하면 U자의 형태를 가지되 U자의 측방 부분 단부들이 단부 러그들(end lugs; 7a, 8c, 9c)을 형성하도록 접혀지며, 상기 단부 러그들은 실질적으로 동일한 평면에 배치된다.

상기 중앙 필러 구조물(4)은 내부 라이닝(internal lining)(미도시)도 포함할 수 있는데, 상기 내부 라이닝은 예를 들어 벨트 고정 위치, 전기 케이블, 또는 벨트 권취 유닛과 같은 다양한 부가장치들의 수용공간을 남겨두는 한편, 보강 수단(8, 9)이 덮일 수 있도록 한다. 상기 제2 보강부(9)는 상기 오메가의 중앙 평탄 부분(central planar portion; 9d)에 탑승자 공간(1a)의 내측으로 향하는 전기 케이블들의 통과수단을 형성하는 실질적으로 장원형(oblong)의 중앙 구멍(9e)을 구비한다. 상기 외피측 요소(7)도 하측 보강부(9)의 구멍(9e)을 대면하는 구멍(7e)을 포함한다.

상기 중앙 필러 구조물(4)은 자동차 외피의 측방 옆구리(1)들 중 하나에서 외부 요소(E)와의 측방 충격시에 중앙 필러 구조물(4)의 변형을 안내하는 수단을 형성하는 추가 보강부(10)를 포함한다. 상기 추가 보강부(10)는 예를 들어 강(steel)으로 만들어진 시트 금속의 옆구리부를 ?-드로잉함으로써 제작되고, 평탄한 중앙 부분(10a)과 상기 평탄한 중앙 부분(10a)의 측부로부터 자동차의 내부(1a)를 향하여 각각 연장된 두 개의 측방 부분들(10b, 10c)을 포함하는, 실질적인 U자 형상의 단면을 갖는다. 상기 추가 보강부(10)는, 제1 보강부(8)의 하측 단부(8b) 가까이에서 제2 보강부(9)의 내측 표면에 고정되고, 제2 보강부(9)의 내측 형상에 부합하는 형상을 갖는다. 상기 추가 보강부(10)는, 재료 불연속성을 방지하기 위하여, 제1 보강부(8)의 하측 단부(8b)의 연장으로서 배치된다. 안내 수단(10)의 평탄한 중앙 부분(10a)의 하측 단부(10d)는, 제2 보강부(9)의 중앙 구멍(9e)을 둘러싸는 둥근 절개부(10e)를 포함한다. 추가 보강부(10)는 예를 들어 용접 위치(미도시)를 통해서 상측 단부(10f)에만 의하여 제2 보강부(9)에 고정된다.

도 5 에는 화살표(E)의 방향에서 다른 자동차와 같은 외부 요소(E)와 상기 자동차 외피의 측방 옆구리(1) 간의 충돌이 있는 경우의 상기 보강 수단(8, 9)과 추가 보강부(10)의 모습이 도시되어 있다. 차체 요소(7)는 도 5 에 도시되어 있지 않다.

차체 외피의 측방 옆구리(1)의 외측 표면에 대한 외부 요소(E)의 측방 충격시, 제2 보강부(9)의 변형을 일으키기에 충분히 크고 축(F)을 중심으로 하는 휘어짐 토크와 상기 축(F)을 중심으로 하는 스위블 모멘트(swivel movement)를 받는 제2 보강부(9)에 비하여 제1 보강부(8)는 실질적으로 제 위치에 유지된다. 상기 스위블 조인트의 축(F)은 추가 보강부(10)의 하측 단부에 의하여 한정된다. 따라서, 상기 추가 보강부(10)는 상기 중앙 필러 구조물(4)의 휘어짐에 의한 변형이 통제됨을 가능하게 하고, 특히 상기 스위블 조인트의 축의 위치가 통제됨을 가능하게 한다. 상기 스위블 조인트의 축(F-F)이 수직축(Z)을 따른 낮은 위치에 있을수록, 탑승자 공간(1a) 안에 있는 탑승객이 중앙 필러 구조물(4)에 의한 충격을 적게 받게 된다. 이것은, 상기 제2 보강부(9)가 변형되어서, 예를 들어 자동차 좌석(미도시)의 하측부와 같은, 자동차 내부의 낮은 요소에 부딪히기 때문이다.

전술된 본 발명에 의하여, 자동차의 중앙 필러 구조물이 과도하게 현격한 재료의 추가없이 이미 현존하는 중앙 필러 구조물 상에 구현되기에 용이하면서도, 외부 요소와의 측방 충격시 안전 기준에 부합하게 된다.

Claims (7)

1. 차체 외피(bodywork shell; 1)를 포함하는 자동차로서,
   상기 차체 외피는 측방 옆구리(lateral flank)들 각각에서 상측 횡단부재(upper cross-member; 2) 및 하측 횡단부재(lower cross-member; 3)와 함께 두 개의 도어 개구들(door openings; 5, 6)을 한정하는 중앙 필러 구조물(4)을 포함하고,
   상기 중앙 필러 구조물(4)은 제1 보강부(first reinforcement portion; 8) 및 제2 보강부(second reinforcement portion; 9)를 포함하는 보강 수단(reinforcement means)을 포함하고, 상기 제1 보강부 및 제2 보강부는 자동차의 수직축(Z)을 따라서 배치되되 서로 연결되며, 상기 제2 보강부(9)는 상기 하측 횡단부재(3)에 가까이 배치되고,
   상기 자동차는, 제1 보강부(8)의 하측 단부(8b) 가까이에서 제1 보강부(8)의 하측 단부(8b)의 연장으로서 배치되어 제2 보강부(9)의 내측 표면에 고정되는 추가 보강부(10)를 포함하고, 상기 추가 보강부(10)의 하측 단부(10d)에는, 제2 보강부(9)에 형성되어 있는 장원형(oblong)의 중앙 구멍(central hole; 9e)을 둘러싸는 둥근 절개부(rounded cut-out; 10e)가 포함되며,
   상기 추가 보강부는, 상기 측방 옆구리들 중 하나에서 외부 요소(outer element; E)와의 측방 충격시에 상기 중앙 필러 구조물(4)의 휘어짐에 의하여 변형을 안내할 수 있는 것을 특징으로 하는, 자동차.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 보강부(9)는, 제1 보강부(8)의 외측 표면의 하측 단부(8b)를 커버하는 상측 단부(9a)를 포함하는, 자동차.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 중앙 필러 구조물(4)은 실질적으로 오메가 형태의 단면을 갖는, 자동차.
4. 제3항에 있어서,
   상기 추가 보강부(10)는, 상기 제2 보강부(9)의 내측 표면의 형상에 대응되는 형상인, 실질적으로 U자 형상의 단면을 갖는, 자동차.
5. 제4항에 있어서,
   상기 추가 보강부(10)는, 상기 제1 보강부(8)에 가까운 추가 보강부의 상측 단부에 의해서만 상기 제2 보강부(9)의 내측 표면에 고정되는, 자동차.
6. 제5항에 있어서,
   상기 변형을 안내하는 수단의 상측 단부는 용접 수단(welding means)에 의하여 제2 보강부에 고정되는, 자동차.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 보강부(8), 제2 보강부(9), 및 추가 보강부(10)는 시트 금속 옆구리부(sheet metal flank)를 ?-드로잉(deep-drawing)함으로써 제작되는, 자동차.

Images