KR102512997B1 - 차량의 차체구조물 - Google Patents

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Abstract

차량의 차체구조물을 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 차체구조물은 리어플로어 양측에 각각 길이방향으로 연장되도록 마련된 제1리어사이드멤버; 전후방향으로 상호 이격된 전방크로스멤버와 후방크로스멤버를 구비하며, 전방크로스멤버의 양단과 후방크로스멤버의 양단이 두 제1리어사이드멤버에 각각 결합되는 리어서브프레임; 리어서브프레임으로부터 후방으로 이격되고 양단이 두 제1리어사이드멤버에 연결되며 리어플로어에 고정된 차체크로스멤버; 두 제1리어사이드멤버 사이의 리어플로어에 마련되고, 두 제1리어사이드멤버와 각각 이격된 상태로 나란히 배치되며, 리어플로어 후단으로부터 차체크로스멤버까지 연장된 양측의 두 제2리어사이드멤버; 및 차체크로스멤버와 두 제2리어사이드멤버가 연결된 제1연결부로부터 연장되어 리어서브프레임의 후방크로스멤버의 양단과 제1리어사이드멤버가 연결된 제2연결부에 연결되는 양측의 두 트러스멤버를 포함한다.

Description

차량의 차체구조물{VEHICLE BODY STRUCTURE}
본 발명은 후방의 충돌하중을 효율적으로 분산시켜 리어플로어에 탑재되는 부품들을 안정적으로 보호할 수 있는 차량의 차체구조물에 관한 것이다.
하이브리드 차량(HEV: Hybrid Electric Vehicle)이나 플러그인 하이브리드 차량(PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle)은 구동계의 특성 상 기본 차량의 연료탱크뿐 아니라 고전압 배터리 부품들이 리어플로어에 탑재된다.
이러한 차량은 한정된 리어플로어 패키지 공간에 고전압 배터리 부품들이 추가되기 때문에 후방 충돌 시 리어플로어와 리어사이드멤버가 부담해야 할 하중이 늘어나고, 충돌에너지 흡수공간(CRUMPLE ZONE)이 감소된다.
이러한 차량의 차체구조물은 연료탱크, 고전압 배터리 등의 후방부품들을 보호하기 위해 통상적인 내연기관 차량의 골격을 최대한 유지하면서도 리어사이드멤버 내부에 충돌용 보강재를 설치하여 후방 출돌에 대한 강성을 강화하고 있다.
그러나 이러한 차체구조물은 국부적으로 보강재를 과다하게 적용하기 때문에 차량의 제조원가 및 중량이 증가하는 문제가 있었다. 또 보강재가 리어사이드멤버 내부에 설치되는 관계로 실질적으로 양측 리어사이드멤버의 강성이 강화되고, 리어사이드멤버가 위치하지 않은 영역(후방 중심부 등)의 강성이 취약하다. 따라서 리어사이드멤버가 위치하지 않은 영역에 충돌하중이 가해질 경우 차량의 리어플로어에 탑재되는 부품들을 보호하기 어려운 형편이었다.
본 발명의 일측면은 후방의 충돌하중을 효율적으로 분산시켜 리어플로어에 탑재되는 부품들을 안정적으로 보호할 수 있는 차량의 차체구조물을 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면에 따르면, 리어플로어 양측에 각각 길이방향으로 연장되도록 마련된 제1리어사이드멤버; 전후방향으로 상호 이격된 전방크로스멤버와 후방크로스멤버를 구비하며, 상기 전방크로스멤버의 양단과 상기 후방크로스멤버의 양단이 상기 두 제1리어사이드멤버에 각각 결합되는 리어서브프레임; 상기 리어서브프레임으로부터 후방으로 이격되고 양단이 상기 두 제1리어사이드멤버에 연결되며 상기 리어플로어에 고정된 차체크로스멤버; 상기 두 제1리어사이드멤버 사이의 상기 리어플로어에 마련되고, 상기 두 제1리어사이드멤버와 각각 이격된 상태로 나란히 배치되며, 상기 리어플로어 후단으로부터 상기 차체크로스멤버까지 연장된 양측의 두 제2리어사이드멤버; 및 상기 차체크로스멤버와 상기 두 제2리어사이드멤버가 연결된 제1연결부로부터 연장되어 상기 리어서브프레임의 상기 후방크로스멤버의 양단과 상기 제1리어사이드멤버가 연결된 제2연결부에 연결되는 양측의 두 트러스멤버를 포함하는 차량의 차체구조물이 제공될 수 있다.
상기 제1연결부, 상기 제2연결부, 상기 차체크로스멤버 양단과 상기 제1리어사이드멤버가 연결되는 제3연결부는 삼각구도로 배치될 수 있다.
상기 리어서브프레임의 상기 후방크로스멤버는 차량의 폭방향으로 연장된 중간연장부와, 상기 중간연장부의 양단으로부터 후측방으로 경사지게 연장되어 상기 제2연결부에 연결되는 두 측방연장부를 포함할 수 있다.
차량의 측방으로부터 상기 제2연결부에 가해지는 횡방향 하중은 상기 측방연장부와 상기 트러스멤버로 분산 전달될 수 있다.
차량의 후방으로부터 상기 제1리어사이드멤버에 가해지는 종방향 하중은 상기 제3연결부에서 상기 제2연결부 쪽과 상기 제1연결부 쪽으로 분산 전달되고, 차량의 후방으로부터 상기 제2리어사이드멤버에 가해지는 종방향 하중은 상기 제1연결부에서 상기 차체크로스멤버의 양단 방향 및 상기 트러스멤버로 분산 전달될 수 있다.
상기 차체구조물은 상기 두 제1리어사이드멤버 후단과 후방범퍼구조물을 연결하는 제1크러쉬박스를 더 포함할 수 있다.
상기 차체구조물은 상기 두 제2리어사이드멤버 후단과 상기 후방범퍼구조물을 연결하는 제2크러쉬박스를 더 포함할 수 있다.
상기 트러스멤버는 상기 제1연결부와 상기 제2연결부를 연결하는 외측부재; 및 상기 외측부재 내측에 설치되어 강성을 강화하는 내측부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 차체구조물은 차량의 후방에 작용하는 횡방향 하중이 리어서브프레임뿐 아니라 트러스멤버 및 차체크로스멤버를 통해 광범하게 분산되어 전달되기 때문에 연료탱크나 배터리 등이 설치되는 차체크로스멤버 전방영역을 횡방향 충돌로부터 안전하게 보호할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 차체구조물은 두 제1리어사이드멤버와 두 제2리어사이드멤버를 구비하기 때문에 후방 중간부분 충돌에 대한 강성을 종래보다 현저히 강화할 수 있고, 후방으로부터 가해지는 하중을 제1리어사이드멤버와 제2리어사이드멤버가 분담하며, 제2리어사이드멤버에 가해지는 종방향 하중이 차체크로스멤버 및 트러스멤버로 분산 전달되기 때문에 차체크로스멤버 전방영역을 후방 충돌로부터 안전하게 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차체구조물의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차체구조물의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차체구조물의 평면도로, 차량의 후방 및 측방으로 충돌하중이 분산 전달되는 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차체구조물의 평면도로 후방충돌 시 연료탱크가 보호되는 상태를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차체구조물의 제1리어사이드멤버와 후방범퍼구조물이 제1크러쉬박스에 의해 연결되는 예를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 차체구조물의 제1 및 제2리어사이드멤버와 후방범퍼구조물이 제1 및 제2크러쉬박스에 의해 연결되는 예를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 차체구조물에 설치되는 트러스멤버의 구성 및 트러스멤버의 설치방법을 단계적으로 나타낸다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이며, 여기서 제시한 것으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 차체구조물은 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 두 제1리어사이드멤버(10), 두 제2리어사이드멤버(20), 리어서브프레임(30), 차체크로스멤버(40), 두 트러스멤버(50)를 포함한다.
두 제1리어사이드멤버(10)는 리어플로어(1) 양측에 각각 길이방향(종 방향)으로 연장되도록 마련된다. 리어서브프레임(30)은 리어플로어(1) 양측의 리어서스펜션마운팅부(60)의 강성을 강화하도록 양단 쪽이 양측의 제1리어사이드멤버(10)에 각각 결합된다.
리어서브프레임(30)은 전후방향으로 상호 이격된 전방크로스멤버(31)와 후방크로스멤버(32)를 구비하며, 전방크로스멤버(31)의 양단과 후방크로스멤버(32)의 양단이 두 제1리어사이드멤버(10)에 각각 결합된다. 리어서브프레임(30)은 리어플로어(1)의 횡방향 강성을 강화해 리어플로어(1)에 탑재되는 연료탱크(70), 배터리 등의 부품을 보호할 수 있다.
차체크로스멤버(40)는 리어서브프레임(30)으로부터 후방으로 소정간격 이격되고, 양단이 두 제1리어사이드멤버(10)에 각각 연결된다. 차체크로스멤버(40)는 리어플로어(1)에 일체화된 형태로 고정되어 리어서브프레임(30)과 함께 리어플로어(1) 쪽의 횡방향 강성을 강화할 뿐 아니라, 그 전방에 탑재되는 연료탱크(70)나 배터리 등을 후방 충돌로부터 보호하는 기능을 한다.
두 제2리어사이드멤버(20)는 차체크로스멤버(40) 후방의 양측 제1리어사이드멤버(10) 사이에 마련되고, 양측 제1리어사이드멤버(10)와 각각 횡방향으로 이격된 상태로 나란히(거의 평행하게) 배치된다. 양측의 제2리어사이드멤버(20)는 리어플로어(1) 후단으로부터 차체크로스멤버(40)까지 연장되고, 리어플로어(1)에 일체화된 상태로 고정된다.
두 트러스멤버(50)는 차체크로스멤버(40)와 두 제2리어사이드멤버(20)가 연결된 제1연결부(81)로부터 연장되어 리어서브프레임(30)의 후방크로스멤버(32)의 양단과 제1리어사이드멤버(10)가 연결된 제2연결부(82)에 연결된다.
따라서 본 실시 예의 차체구조물은 도 3에 도시한 예처럼 제1연결부(81), 제2연결부(82), 차체크로스멤버(40) 양단과 제1리어사이드멤버(10)가 연결되는 제3연결부(83)가 삼각구도로 배치됨으로써 차체크로스멤버(40) 전방영역(A, 연료탱크 설치영역)의 횡방향 및 종방향 강성을 강화할 수 있다. 아울러, 횡방향 하중(P1)과 후방으로부터 가해지는 종방향 하중(P2)이 분산 전달되도록 하여 리어플로어(1)의 차체크로스멤버 전방영역(A)을 충돌로부터 안전하게 보호할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 리어서브프레임(30)의 후방크로스멤버(32)는 차량의 폭방향으로 연장된 중간연장부(32a)와, 중간연장부(32a)의 양단으로부터 후측방을 향하여 경사지게 연장되어 제2연결부(82)에 연결되는 두 측방연장부(32b)를 포함한다.
따라서 차량의 측방으로부터 제2연결부(82)에 가해지는 횡방향 하중(P1)은 도 3에 도시한 바와 같이, 측방연장부(32b)와 트러스멤버(50)로 분산 전달될 수 있다. 횡방향 하중(P1)의 일부는 측방연장부(32b)를 통해 리어서브프레임(30)으로 전달되고, 횡방향 하중(P1)의 다른 일부는 트러스멤버(50)를 통해 차체크로스멤버(40)로 전달될 수 있다. 즉 횡방향 하중이 리어서브프레임(30)뿐 아니라 트러스멤버(50) 및 차체크로스멤버(40)를 통해 리어플로어(1)의 후방 쪽으로 광범하게 분산되어 전달되므로 차체크로스멤버(40) 전방영역(A)을 횡방향 충돌로부터 안전하게 보호할 수 있다.
본 실시 예의 차체구조물은 도 3에 도시한 바와 같이, 차량의 후방으로부터 제1리어사이드멤버(10)에 가해지는 종방향 하중(P2)이 제3연결부(83)에서 제2연결부(82) 쪽과 제1연결부(81) 쪽으로 분산 전달되고, 차량의 후방으로부터 제2리어사이드멤버(20)에 가해지는 종방향 하중(P2)이 제1연결부(81)에서 차체크로스멤버(40)의 양단 방향 및 트러스멤버(50)로 분산 전달된다. 따라서 차체구조물은 도 4에 도시한 예처럼 차량의 후방으로부터 충돌이 발생하는 경우에도 차체크로스멤버 전방영역(A, 연료탱크 설치영역)을 안전하게 보호할 수 있다.
또 본 실시 예는 두 제1리어사이드멤버(10)와 두 제2리어사이드멤버(20)를 구비하기 때문에 후방 중간부분 충돌에 대한 강성을 종래보다 현저히 강화할 수 있고, 후방으로부터 가해지는 하중(P2)을 제1리어사이드멤버(10)와 제2리어사이드멤버(20)가 분담하기 때문에 차체크로스멤버(40) 전방영역(A)을 안전하게 보호할 수 있다. 즉 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 후방충돌 시 차체크로스멤버 후방영역(B)은 변형되면서 충격을 흡수하지만, 차체크로스멤버(40) 전방영역(A)은 하중이 고루 분산되기 때문에 변형 없이 그대로 유지될 수 있다.
도 5를 참조하면, 후방범퍼구조물(90)은 충격을 흡수하는 제1크러쉬박스(101)에 의해 양측의 두 제1리어사이드멤버(10) 후단과 연결될 수 있으나, 도 6에 도시한 바와 같이, 두 제2리어사이드멤버(20) 후단과 후방범퍼구조물(90)을 연결하는 제2크러쉬박스(102)를 추가로 설치할 수도 있다.
도 6의 예처럼 제1크러쉬박스(101)와 제2크러쉬박스(102)를 함께 설치하면, 후방 충돌에 대한 충격 감쇄효과를 더 높일 수 있고, 크러쉬박스의 튜닝 자유도를 높일 수 있으며, 두께 얇은 소재로 크러쉬박스를 구성할 수 있다. 또 후방범퍼구조물(90)의 결합안정성도 높일 수 있다.
도 7은 트러스멤버(50)의 구성 및 트러스멤버의 설치방법을 단계적으로 나타낸다. 트러스멤버(50)는 제1연결부(81)와 제2연결부(82)를 연결하는 외측부재(52)와, 외측부재(52)의 내측에 설치되어 강성을 강화하는 내측부재(51)를 포함할 수 있다.
트러스멤버(50)를 설치할 때는 도 7의 (a)와 같이, 제1리어사이드멤버(10)에 내측부재(51)의 일단을 연결하고, 도 7의 (b)와 같이, 내측부재(51)의 외측에 외측부재(52)를 설치할 수 있다. 외측부재(52)를 설치한 후에는 도 7의 (c)와 같이, 차체크로스멤버(40)를 설치하면서 차체크로스멤버(40)와 트러스멤버(50)의 일단을 연결할 수 있고, 도 7의 (d)와 같이, 제2리어사이드멤버(20)를 설치하면서 차체크로스멤버(40)와 트러스멤버(50)가 연결된 제1연결부(81)에 제2리어사이드멤버(20)를 연결할 수 있다.
10: 제1리어사이드멤버, 20: 제2리어사이드멤버,
30: 리어서브프레임, 31: 전방크로스멤버,
32: 후방크로스멤버, 40: 차체크로스멤버,
50: 트러스멤버, 70: 연료탱크,
81: 제1연결부, 82: 제2연결부,
83: 제3연결부, 90: 후방범퍼구조물,
101: 제1크러쉬박스, 102: 제2크러쉬박스.

Claims (8)

  1. 리어플로어 양측에 각각 길이방향으로 연장되도록 마련된 제1리어사이드멤버;
    전후방향으로 상호 이격된 전방크로스멤버와 후방크로스멤버를 구비하며, 상기 전방크로스멤버의 양단과 상기 후방크로스멤버의 양단이 상기 두 제1리어사이드멤버에 각각 결합되는 리어서브프레임;
    상기 리어서브프레임으로부터 후방으로 이격되고 양단이 상기 두 제1리어사이드멤버에 연결되며 상기 리어플로어에 고정된 차체크로스멤버;
    상기 두 제1리어사이드멤버 사이의 상기 리어플로어에 마련되고, 상기 두 제1리어사이드멤버와 각각 이격된 상태로 나란히 배치되며, 상기 리어플로어 후단으로부터 상기 차체크로스멤버까지 연장된 양측의 두 제2리어사이드멤버; 및
    상기 차체크로스멤버와 상기 두 제2리어사이드멤버가 연결된 제1연결부로부터 연장되어 상기 리어서브프레임의 상기 후방크로스멤버의 양단과 상기 제1리어사이드멤버가 연결된 제2연결부에 연결되는 양측의 두 트러스멤버를 포함하는 차량의 차체구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1연결부, 상기 제2연결부, 상기 차체크로스멤버 양단과 상기 제1리어사이드멤버가 연결되는 제3연결부는 삼각구도로 배치되는 차량의 차체구조물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 리어서브프레임의 상기 후방크로스멤버는 차량의 폭방향으로 연장된 중간연장부와, 상기 중간연장부의 양단으로부터 후측방으로 경사지게 연장되어 상기 제2연결부에 연결되는 두 측방연장부를 포함하는 차량의 차체구조물.
  4. 제3항에 있어서,
    차량의 측방으로부터 상기 제2연결부에 가해지는 횡방향 하중이 상기 측방연장부와 상기 트러스멤버로 분산 전달되는 차량의 차체구조물.
  5. 제2항에 있어서,
    차량의 후방으로부터 상기 제1리어사이드멤버에 가해지는 종방향 하중이 상기 제3연결부에서 상기 제2연결부 쪽과 상기 제1연결부 쪽으로 분산 전달되고,
    차량의 후방으로부터 상기 제2리어사이드멤버에 가해지는 종방향 하중이 상기 제1연결부에서 상기 차체크로스멤버의 양단 방향 및 상기 트러스멤버로 분산 전달되는 차량의 차체구조물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 두 제1리어사이드멤버 후단과 후방범퍼구조물을 연결하는 제1크러쉬박스를 더 포함하는 차량의 차체구조물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 두 제2리어사이드멤버 후단과 상기 후방범퍼구조물을 연결하는 제2크러쉬박스를 더 포함하는 차량의 차체구조물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 트러스멤버는,
    상기 제1연결부와 상기 제2연결부를 연결하는 외측부재; 및
    상기 외측부재 내측에 설치되어 강성을 강화하는 내측부재를 포함하는 차량의 차체구조물.
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