KR102552505B1 - 차량용 하중분배구조 - Google Patents

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Abstract

개시된 차량용 하중분배구조는, 차량의 전방 측에서 차량의 폭방향을 따라 이격된 한 쌍의 프론트 사이드멤버; 각 프론트 사이드멤버에 개별적으로 연결된 한 쌍의 사이드실; 각 사이드실의 전방단에 개별적으로 연결된 한 쌍의 프론트 필러; 각 프론트 사이드멤버 및 그에 상응하는 사이드실을 차량의 길이방향을 따라 개별적으로 연결하는 한 쌍의 연결부재; 및 한 쌍의 연결부재 사이를 가로질러 배치된 대시크로스멤버;를 포함하고, 각 프론트 사이드멤버가 각 연결부재에 중첩 및 결합되고, 대시크로스멤버의 각 단부가 각 연결부재에 중첩 및 결합될 수 있다.

Description

차량용 하중분배구조{LOAD DISTRBUTING STRUCTURE FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 하중분배구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 정면충돌 시에 발생된 충돌하중을 균일하게 분배할 뿐만 아니라 중량 및 제조원가를 절감할 수 있는 차량용 하중분배구조에 관한 것이다.
한 쌍의 프론트 사이드멤버가 차량의 전방 측에서 차량의 폭방향을 따라 이격되고, 각 사이드실이 각 프론트 사이드멤버에 개별적으로 연결되며, 각 사이드실의 전방단에 프론트 필러(예컨대, A-필러)가 연결된다.
각 프론트 사이드멤버는 차량의 길이방향을 따라 연장되고, 프론트 사이드멤버는 정면충돌이 발생할 때 그 충돌하중에 직접적으로 영향을 받는 구성이다. 각 프론트 사이드멤버는 연결구조를 통해 각 사이드실에 연결될 수 있다. 연결구조는 강성을 일정하게 유지하기 위하여 복수의 멤버 및 복수의 보강재로 이루어진다.
연결구조의 내측은 플래지 결합을 통해 각 프론트 사이드멤버에 연결될 수 있고, 연결구조의 외측은 플랜지 결합을 통해 각 프런트 필러(예컨대, A-필러)에 연결될 수 있다.
종래의 차량 전방구조는 연결구조가 대략 24개로 이루어진 복수의 멤버 및 복수의 보강재로 이루어짐에 따라 그 중량 및 제조원가가 상승하는 단점이 있었다.
또한, 종래의 차량 전방구조는 연결구조가 프론트 사이드멤버 및 프런트 필러에 플랜지 결합을 통해 연결됨으로써 정면 충돌 시에 발생된 충돌하중이 효율적으로 분배되지 못하므로 충돌하중으로 인해 연결구조가 쉽게 변형되는 단점이 있었다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 차량의 정면충돌 시에 발생된 충돌하중을 균일하게 분배할 수 있고, 중량 및 제조원가를 대폭 절감할 수 있는 차량용 하중분배구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 하중분배구조는,
차량의 전방 측에서 차량의 폭방향을 따라 이격된 한 쌍의 프론트 사이드멤버;
각 프론트 사이드멤버에 개별적으로 연결된 한 쌍의 사이드실;
각 사이드실의 전방단에 개별적으로 연결된 한 쌍의 프론트 필러;
각 프론트 사이드멤버 및 그에 상응하는 사이드실을 차량의 길이방향을 따라 개별적으로 연결하는 한 쌍의 연결부재; 및
한 쌍의 연결부재 사이를 가로질러 배치된 대시크로스멤버;를 포함하고,
각 프론트 사이드멤버가 각 연결부재에 중첩 및 결합되고, 대시크로스멤버의 각 단부가 각 연결부재에 중첩 및 결합될 수 있다.
각 연결부재는 각 프론트 사이드멤버의 후방단면이 중첩 및 결합되는 제1맞대기벽을 가질 수 있다.
각 프론트 사이드멤버는 수평으로 연장된 복수의 제1보강리브를 가지고, 상기 제1맞대기벽에는 복수의 제2보강리브가 수평으로 연장되며, 복수의 제1보강리브 중에서 적어도 하나의 제1보강리브가 복수의 제2보강리브 중에서 제2보강리브는 실질적으로 동일평면 상에 위치할 수 있다.
각 연결부재는 대시크로스멤버의 각 단부가 중첩 및 결합되는 제2맞대기벽을 가질 수 있다.
상기 복수의 제2보강리브는 상기 제1맞대기벽 및 상기 제2맞대기벽를 연결할 수 있다.
상기 복수의 제2보강리브는 상기 제1 및 제2 맞대기벽에 대해 직교할 수 있다.
각 연결부재는 상기 제1맞대기벽 및 상기 제2맞대기벽 사이를 연결하는 벌크헤드를 가지고, 상기 복수의 제2보강리브는 상기 벌크헤드에 직교하도록 연결될 수 있다.
상기 프론트 필러는 상기 대시크로스멤버의 각 단부가 중첩 및 결합되는 제3맞대기벽을 가질 수 있다.
상기 한 쌍의 프론트 필러들 사이에 결합되는 대시패널을 포함할 수 있다.
상기 대시크로스멤버가 상기 대시패널의 전방에 배치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 프론트 사이드멤버 및 대시크로스멤버가 연결부재(connection member)에 중첩 및 결합됨으로써 차량의 정면충돌 시에 발생된 충돌하중을 균일하게 분배 및 흡수할 수 있고, 이를 통해 차량의 충돌성능을 대폭 개선할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 종래기술에 비해 그 부품수를 대폭 줄임으로써 중량 및 제조원가를 대폭 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 하중분배구조를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 하중분배구조를 도시한 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 하중분배구조의 연결부재를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 화살표 A방향에서 바라본 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 하중분배구조의 좌측 부분을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 하중분배구조의 좌측 부분을 도시한 평면도이다.
도 7은 도 6의 B-B선을 따라 도시한 단면도이다.
도 8은 도 6의 C-C선을 따라 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 차량용 하중분배구조(10)는 차량의 전방 측에서 차량의 폭방향을 따라 이격된 한 쌍의 프론트 사이드멤버(11)와, 각 프론트 사이드멤버(11)에 개별적으로 연결된 한 쌍의 사이드실(12)과, 각 사이드실(12)에 개별적으로 연결된 한 쌍의 프론트 필러(13)와, 각 프론트 사이드멤버(11) 및 그에 상응하는 사이드실(12)을 차량의 길이방향을 따라 개별적으로 연결하는 한 쌍의 연결부재(20)를 포함할 수 있다.
각 프론트 사이드멤버(11)는 차량의 길이방향을 따라 연장될 수 있고, 각 프론트 사이드멤버(11)는 전방단 및 후방단을 가질 수 있다. 범퍼(미도시)가 한 쌍의 프론트 사이드멤버(11)의 전방단들 사이에 연결될 수 있다. 각 프론트 사이드멤버(11)의 후방단이 각 연결부재(20)를 통해 각 사이드실(12)의 전방단에 연결될 수 있다. 각 프론트 사이드멤버(11)는 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 차량의 길이방향을 따라 연장된 복수의 제1보강리브(51)를 가질 수 있다.
각 사이드실(12)은 차량의 플로어(5)에 결합될 수 있고, 각 사이드실(12)의 전방단은 연결부재(20)를 통해 각 프론트 사이드멤버(11)의 후방단에 연결될 수 있다.
각 프론트 필러(13)는 각 연결부재(20)의 외측 및 각 사이드실(12)의 전방단에 결합될 수 있다. 대시패널(14)이 한 쌍의 프론트 필러(13) 사이에 결합될 수 있고, 대시패널(14)의 전방에는 대시크로스멤버(15)가 배치될 수 있고, 대시크로스멤버(15)의 각 단부는 각 연결부재(20) 및 각 프론트 필러(13)에 결합될 수 있다. 이에 한 쌍의 프론트 사이드멤버(11)를 통해 전달되는 충돌하중이 대시크로스멤버(15)에 의해 분배될 수 있다.
각 연결부재(20)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각 프론트 사이드멤버(11)의 후방단이 연결되는 제1연결부(21) 및 각 사이드실(12)의 전방단이 연결된 제2연결부(22)를 포함할 수 있다.
각 연결부재(20)는 프론트 사이드멤버(11)의 후방단면(11c)이 중첩 및 결합되는(overlapped and jointed) 제1맞대기벽(41, first abutting wall) 및 대시크로스멤버(15)의 각 단부가 중첩 및 결합되는 제2맞대기벽(42, second abutting wall)을 가질 수 있다.
제1연결부(21)는 프론트 사이드멤버(11)의 후방단을 수용하는 수용공간(23)을 가질 수 있고, 수용공간(23)은 제1연결부(21)의 전방단에 마련될 수 있다. 수용공간(23)은 제1맞대기벽(41), 상부벽(23a), 하부벽(23b), 측벽(23c)에 의해 한정될 수 있다.
제1맞대기벽(41)의 전방면은 프론트 사이드멤버(11)의 후방단면(11c)과 접촉할 수 있고, 특히 제1맞대기벽(41)의 전방면과 프론트 사이드멤버(11)의 후방단면(11c)은 맞대기 용접을 통해 결합될 수 있다. 즉, 프론트 사이드멤버(11)의 후방단(11b)은 연결부재(20)의 제1맞대기벽(41)에 중첩 및 결합된다. 이에 의해, 차량의 정면충돌 시에 발생된 충돌하중(P)이 프론트 사이드멤버(11)를 통해 제1맞대기벽(41)에 전달되면 프론트 사이드멤버(11)의 후방단면(11c) 및 제1맞대기벽(41)에 의해 반력(P1)이 작용함으로써 충돌하중(P)의 일부가 1차적으로 연결부재(20)에 흡수될 수 있고, 이를 통해 충돌하중(P)의 일부가 1차적으로 소멸될 수 있다. 그리고, 충돌하중(P)의 나머지가 연결부재(20)를 거쳐 대시크로스멤버(15) 측으로 전달될 수 있다.
제2맞대기벽(42)은 제1연결부(21) 및 제2연결부(22) 사이에 형성될 수 있고, 대시크로스멤버(15)의 각 단부의 전방면이 제2맞대기벽(42)과 면접촉할 수 있다. 대시크로스멤버(15)의 각 단부의 전방면이 제2맞대기벽(42)에 맞대기 용접을 통해 결합될 수 있다. 즉, 대시크로스멤버(15)는 연결부재(20)의 제2맞대기벽(42)에 중첩 및 결합된다. 이에 의해, 연결부재(20)에 의해 흡수 및 소멸되지 않은 충돌하중(P)이 연결부재(20)를 통해 제2맞대기벽(42) 및 대시크로스멤버(15)의 단부에 전달되면 대시크로스멤버(15) 및 제2맞대기벽(42)에 의해 반력(P2)이 작용함으로써 충돌하중(P)의 일부가 2차적으로 대시크로스멤버(15)에 흡수될 수 있고, 이를 통해 충돌하중(P)의 일부가 2차적으로 소멸될 수 있다. 그리고, 충돌하중(P)의 나머지가 대시크로스멤버(15)를 통해 프론트 필러(13) 측으로 전달될 수 있다.
각 연결부재(20)는 댐퍼하우징(18)의 일부분이 결합되는 플랜지(29)를 가질 수 있고, 댐퍼하우징(18)에는 서스펜션(미도시)이 연결될 수 있다. 이를 통해, 각 연결부재(20)는 프론트 사이드멤버(11) 및 댐퍼하우징(18)을 지지함으로써 차량의 정면충돌 시에 그 충돌하중이 차량의 승객실로 전달됨을 효과적으로 차단할 수 있다.
도 3, 도 4 및 도 8에 도시된 바와 같이, 각 연결부재(20)는 제1맞대기벽(41) 및 제2맞대기벽(42) 사이를 연결하는 벌크헤드(24, bulkhead)를 가질 수 있고, 각 연결부재(20)의 내부공간은 벌크헤드(24)에 의해 차량의 실내공간을 향하는 부분과 차량의 실외을 향하는 부분으로 구획될 수 있다.
벌크헤드(24)의 중간부에는 수직리브(25)가 연결될 수 있고, 수직리브(25)는 벌크헤드(24)에 대해 직교하며, 수직리브(25)는 수직으로 연장될 수 있다. 각 연결부재(20)의 내부공간은 수직리브(25)에 의해 제1맞대기벽(41)을 향하는 부분과 제2맞대기벽(42)을 향하는 부분으로 구획될 수 있다.
또한, 각 연결부재(20)는 수평으로 연장된 복수의 제2보강리브(52)를 가질 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 제2보강리브(52)는 수직리브(25)에 직교하도록 연결될 수 있고, 도 8에 도시된 바와 같이 각 제2보강리브(52)는 벌크헤드(24)에 직교하도록 연결될 수 있다. 각 제2보강리브(52)는 제1맞대기벽(41) 및 제2맞대기벽(42) 사이를 연결할 수 있고, 각 제2보강리브(52)는 수직리브(25) 및 벌크헤드(24)를 통과하여 연장될 수 있다(the second reforcement rib 52 may extend through the vertical rib 25 and the bulkhead 24). 특히, 복수의 제2보강리브(52)는 제1 및 제2 맞대기벽(41, 42)에 대해 직교하도록 구성됨으로써 제1맞대기벽(41)로부터 제2맞대기벽(42)을 향해 전달되는 충돌하중의 분배 및 흡수가 매우 용이해질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 제1보강리브(51) 중에서 적어도 하나의 제1보강리브(51)는 복수의 제2보강리브(52) 중에서 적어도 하나의 제2보강리브(52)와 실질적으로 동일평면 상에 위치할 수 있다(is substantially flush with). 이에 의해, 프론트 사이드멤버(11)의 후방단면(11c)과 제1맞대기벽(41)로 전달되는 충돌하중을 보다 효율적으로 분배 내지 흡수할 수 있다.
각 연결부재(20)는 주조공법에 의해 제조된 주조재(cast product)일 수 있고, 이에 벌크헤드(24), 제2보강리브(52)들, 수직리브(25), 제1맞대기벽(41), 제2맞대기벽(42) 등이 단일체(unitary one-piece strucuture)로 구성될 수 있다.
프론트 필러(13)는 그 전방측에 형성된 제3맞대기벽(43)을 가질 수 있고, 대시크로스멤버(15)의 각 단부의 후방면이 제3맞대기벽(43)의 전방면과 접촉할 수 있다. 대시크로스멤버(15)의 각 단부의 후방면이 제3맞대기벽(43)에 맞대기 용접을 통해 결합될 수 있다. 즉, 대시크로스멤버(15)는 프론트 필러(13)의 제3맞대기벽(43)에 중첩 및 결합된다. 이에 의해, 대시크로스멤버(15)에 의해 흡수 및 소멸되지 않은 충돌하중(P)의 일부가 대시크로스멤버(15)를 통해 제3맞대기벽(43) 및 대시크로스멤버(15)의 단부에 전달되면 대시크로스멤버(15) 및 제3맞대기벽(43)에 의해 반력(P3)이 작용함으로써 충돌하중(P)의 일부가 3차적으로 프론트 필러(13)에 흡수될 수 있고, 이를 통해 충돌하중(P)의 일부가 3차적으로 소멸될 수 있다. 그리고, 충돌하중(P)의 나머지가 연결부재(20)의 제2연결부(22)를 통해 사이드실(12)에 전달될 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 프론트 사이드멤버(11)가 연결부재(20)의 제1맞대기벽(41)에 중첩 및 결합되고, 대시크로스멤버(15)가 연결부재(20)의 제2맞대기벽(42)에 중첩 및 결합되며, 대시크로스멤버(15)가 프론트 필러(13)의 제3맞대기벽(43)에 중첩 및 결합됨으로써 차량의 정면충돌 시에 발생된 충돌하중을 균일하게 분배 및 흡수할 수 있고, 이를 통해 차량의 충돌성능을 대폭 개선할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 하나의 연결부재(20)가 프론트 사이드멤버(11), 대시크로스멤버(15), 프론트 필러(13), 사이드실(12)을 연결하도록 구성됨으로써 종래기술에 비해 그 부품수를 대폭 줄일 수 있고, 이를 통해 중량(-1.8kg/대) 및 제조원가(40% 감소)를 대폭 절감할 수 있는 장점이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 하중분배구조 11: 프론트 사이드멤버
12: 사이드실 13: 프론트 필러
14: 대시패널 15: 대시크로스멤버
20: 연결부재 21: 제1연결부
22: 제2연결부 41: 제1맞대기벽
42; 제2맞대기벽 43: 제3맞대기벽
51: 제1보강리브 52: 제2보강리브

Claims (10)

  1. 차량의 전방 측에서 차량의 폭방향을 따라 이격된 한 쌍의 프론트 사이드멤버;
    각 프론트 사이드멤버에 개별적으로 연결된 한 쌍의 사이드실;
    각 사이드실의 전방단에 개별적으로 연결된 한 쌍의 프론트 필러;
    각 프론트 사이드멤버 및 그에 상응하는 사이드실을 차량의 길이방향을 따라 개별적으로 연결하는 한 쌍의 연결부재; 및
    한 쌍의 연결부재 사이를 가로질러 배치된 대시크로스멤버;를 포함하고,
    각 프론트 사이드멤버가 각 연결부재에 중첩 및 결합되고, 대시크로스멤버의 각 단부가 각 연결부재에 중첩 및 결합되며,
    각 연결부재는 각 프론트 사이드멤버의 후방단면이 중첩 및 결합되는 제1맞대기벽을 가진 차량용 하중분배구조.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    각 프론트 사이드멤버는 수평으로 연장된 복수의 제1보강리브를 가지고, 상기 제1맞대기벽에는 복수의 제2보강리브가 수평으로 연장되며, 복수의 제1보강리브 중에서 적어도 하나의 제1보강리브가 복수의 제2보강리브 중에서 제2보강리브는 실질적으로 동일평면 상에 위치하는 차량용 하중분배구조.
  4. 청구항 3에 있어서,
    각 연결부재는 대시크로스멤버의 각 단부가 중첩 및 결합되는 제2맞대기벽을 가진 차량용 하중분배구조.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 제2보강리브는 상기 제1맞대기벽 및 상기 제2맞대기벽를 연결하는 차량용 하중분배구조.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 복수의 제2보강리브는 상기 제1 및 제2 맞대기벽에 대해 직교하는 차량용 하중분배구조.
  7. 청구항 6에 있어서,
    각 연결부재는 상기 제1맞대기벽 및 상기 제2맞대기벽 사이를 연결하는 벌크헤드를 가지고, 상기 복수의 제2보강리브는 상기 벌크헤드에 직교하도록 연결되는 차량용 하중분배구조.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 프론트 필러는 상기 대시크로스멤버의 각 단부가 중첩 및 결합되는 제3맞대기벽을 가진 차량용 하중분배구조.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 한 쌍의 프론트 필러들 사이에 결합되는 대시패널을 포함하는 차량용 하중분배구조.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 대시크로스멤버가 상기 대시패널의 전방에 배치되는 차량용 하중분배구조.
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