KR102598423B1 - 구조 강성 차등화 방식 차량 전방 차체 - Google Patents

Abstract

본 발명의 구조 강성 차등화 방식 전방 차체(10)는 스트럿 하우징에 연결부위를 제공하는 횡방향 멤버(20), 스트럿으로 들어오는 타이어의 진동 하중을 앞뒤좌우 방향의 하중으로 전달하는 카울 멤버(30), 상기 횡방향 멤버(20)로 형성된 엔진룸(1-1)에 대한 격벽을 형성하는 대쉬 패널(40), 스트럿의 타이어 진동 하중 경로로 들어오는 앞뒤좌우 방향 하중을 고강성의 카울 패널(50-1)에 덧대어진 저강성의 카울 패드(50-2)로 엔진룸 쪽에서 감소시켜주는 차등 강성 카울 패널(50)로 구성됨으로써 스트럿을 통해 들어오는 타이어 진동 경로가 단절되어 실내측 소음을 줄이고, 특히 타이어 진동 경로 단절이 엔진룸쪽에서 이루어짐으로써 우수한 실내측 소음 저감 효과로 NVH 성능 향상이 이루어지는 특징을 갖는다.

Description

구조 강성 차등화 방식 차량 전방 차체{Differential Structural Stiffness Type Automobile Front Body}

본 발명은 차량 전방 차체에 관한 것으로, 특히 카울 구성 멤버에 차등강성을 부여함으로써 실내소음감소에 의한 NVH(Noise Vibration Harshness) 품질을 향상시킨 차량 전방 차체에 관한 것이다.

일반적으로 엔진룸 골격을 형성하는 차량 전방 차체는 구조적으로 전륜현가의 스트럿(strut)을 통해 들어오는 타이어 진동이 실내측 대쉬 패널까지 가는 외부소음 전달경로를 형성한다.

이를 위해 상기 전방 차체는 스트럿 상부가 연결된 현가에서 전달되는 하중을 앞뒤좌우 방향으로 넓게 분산시켜 주도록 강성 구조를 적용하고, 이러한 구조적 강성을 이용함으로써 외부소음 전달경로로 들어오는 진동 및 소음의 저감에 기여한다.

국내공개특허 10-2002-0086092(2002.11.18)

하지만 상기 차량 전방 차체에서 형성하는 외부소음 전달경로를 타고 들어오는 진동/소음 크기는 차량 주행시 타이어가 받는 노면 진동/충격을 흡수/완충하는 현가 성능에 크게 좌우된다.

이로 인해 상기 차량 전방 차체는 스트럿으로 들어온 타이어 진동이 스트럿과 연계된 카울 멤버로 전달되는 과정에서 엔진룸과 실내를 구획하는 대쉬 패널이 받는 진동 영향을 줄이지 못함으로서 실내측 소음으로 진행되는 구조적 한계를 가질 수밖에 없다.

그러므로 NVH 향상을 통한 차량 상품성 향상이 요구되고 있는 시점에서, 현가성능 의존도를 낮추면서 실내소음 저감 효과는 높일 수 있는 전방 차체 구조 개선이 요구되고 있다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 스트럿을 통해 들어오는 타이어 진동이 실내측으로 전달되는 경로가 카울 구성 멤버의 차등강성으로 단절됨으로써 실내측 소음을 줄어들고, 특히 타이어 진동 경로 단절이 엔진룸 쪽에서 이루어짐으로써 우수한 실내측 소음 저감 효과로 NVH 성능 향상이 이루어지는 구조 강성 차등화 방식 차량 전방 차체의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량 전방 차체는 스트럿의 타이어 진동 하중 경로로 들어오는 앞뒤좌우 방향 하중을 강성차이로 엔진룸 쪽에서 감소시켜주는 차등 강성 카울 패널이 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 차등 강성 카울 패널은 고강성이 부여되는 강으로 이루어진 카울 패널과 저강성이 부여되는 플라스틱으로 이루어진 카울 패드로 상기 강성차이를 형성해 준다.

바람직한 실시예로서, 상기 카울 패널과 상기 카울 패드는 상기 카울 패드가 상기 카울 패널에 천공된 절개 채널의 위로 포개지는 덧댐 구조로 일체화된다.

바람직한 실시예로서, 상기 카울 패드는 접착제로 상기 카울 패널에 고정되어 상기 절개 채널의 공간을 가려주거나 또는 볼트와 너트 체결로 상기 카울 패널에 고정되어 상기 절개 채널의 공간을 가려준다.

바람직한 실시예로서, 상기 카울 패널과 상기 카울 패드의 사이에는 상기 절개 채널의 테두리에서 상기 카울 패드에 대한 기밀을 형성하여주는 기밀 스트립이 위치된다.

바람직한 실시예로서, 상기 차등 강성 카울 패널은 상기 스트럿의 위로 연결되어 상기 타이어 진동 하중 경로를 형성하는 카울 멤버와 엔진룸에 대한 격벽을 형성하는 대쉬 패널에 연결되고, 상기 엔진룸은 상기 스트럿의 연결부위를 제공하도록 좌측 횡방향 멤버와 우측 횡방향 멤버로 구분된 횡방향 멤버로 형성된다.

이러한 본 발명의 차량 전방 차체는 구조 강성 차등화로 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.

첫째, 전방 차체에서 구조적으로 형성될 수밖에 없는 외부소음 전달경로가 단절될 수 있다. 둘째, 전방 차체의 외부소음 전달경로 단절로 현가성능 향상에 의존하지 않고 우수한 실내소음 저감 효과를 달성할 수 있다. 셋째, 구조 강성 차등화를 고강성 스틸 소재와 저강성 플라스틱의 조합으로 구현함으로써 진동과 소음에 대한 높은 저감 효과를 얻을 수 있다. 넷째, 카울 멤버에 차등 강성을 적용함으로써 현가의 스트럿 위로 연결된 상태에서 앞뒤좌우 방향 하중 전달과정에서 실내측 소음 저감에 대한 직접적인 효과를 얻을 수 있다. 다섯째, 실내측 소음 저감으로 NVH 향상을 통한 차량 상품성 향상이 이루어진다.

도 1은 본 발명에 따른 구조 강성 차등화 방식 차량 전방 차체의 분해 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 차량 전방 차체의 조립 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 차량 전방 차체의 차등 강성 카울 패널을 통한 진동 하중 차단 상태이며, 도 4는 본 발명에 따른 카울 패널의 차등 강성 레이아웃의 예이고, 도 5는 본 발명에 따른 차등 강성 카울 패널을 통한 차량 전방 차체의 소음 감소 선도이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, 전방 차체(10)는 차량(1)의 엔진룸(1-1)을 이루는 전방쪽 차체 골격을 형성한다.

구체적으로 상기 전방 차체(10)는 횡방향 멤버(20), 카울 멤버(30), 대쉬 패널(40) 및 차등 강성 카울 패널(50)로 구성된다.

일례로 상기 횡방향 멤버(20)는 엔진룸 멤버/스트럿 하우징과 스트럿 하우징을 좌우로 연결하도록 좌측 횡방향 멤버(20-1)와 우측 횡방향 멤버(20-2)로 구분된다. 상기 카울 멤버(30)는 스트럿 위로 연결되므로 차량의 앞뒤좌우 방향으로 하중을 전달함으로써 전달된 진동 하중이 대쉬 패널(40)로 전달되어 실내측 소음을 발생시키는 원인으로 작용한다. 상기 대쉬 패널(40)은 엔진룸(1-1)과 실내측을 구분하는 격벽 역할을 한다.

그러므로 상기 횡방향 멤버(20)와 상기 카울 멤버(30) 및 상기 대쉬 패널(40)은 통상적인 전방 차체(10)의 구성요소이다.

일례로 상기 차등 강성 카울 패널(50)은 카울 멤버(30)와 대쉬 패널(40)을 연결하고, 카울 패널(50-1)과 카울 패드(50-2) 및 기밀 스트립(50-3)으로 구성됨으로써 부위별로 강도를 달리한다. 이를 위해 상기 카울 패널(50-1)은 카울 패드(50-2)에 대비 고강도 소재로 제조되고, 수평 브래킷(51)과 수평 브래킷(51)에서 절곡된 수직 브래킷(53)으로 이루어진다. 이 경우 상기 카울 패널(50-1)은 강재로 이루어진다. 상기 카울 패드(50-2)는 카울 패널(50-1) 대비 저강도 소재로 제조되고, 카울 패널(50-1)의 수평 브래킷(51)에 형성된 절개 채널(51-1)에 덧대어진다. 이 경우 상기 카울 패드(50-2)는 플라스틱으로 이루어진다.

상기 기밀 스트립(50-3)은 고무로 이루어져 절개 채널(51-1)과 카울 패드(50-2)의 사이로 위치됨으로써 절개 채널(51-1)에 대한 기밀을 형성하여 준다.

도 2를 참조하면, 상기 차등 강성 카울 패널(50)을 구성하는 카울 패널(50-1)과 카울 패드(50-2) 및 기밀 스트립(50-3)의 조립상태가 예시된다.

도시된 바와 같이, 상기 카울 패널(50-1)의 수평 브래킷(51)에 형성된 절개 채널(51-1)이 테두리에 상기 기밀 스트립(50-3)이 위치된다. 그러면 상기 카울 패드(50-2)는 기밀 스트립(50-3)에 덧대어져 절개 채널(51-1)을 덮어준다.

이때 상기 카울 패널(50-1)과 상기 기밀 스트립(50-3)의 결합은 접착제를 활용하여 절개 채널(51-1)의 테두리 면에 부착되어 체결되거나 절개 채널(51-1)의 테두리에 끼워져 체결될 수 있으나, 접착제를 활용한 체결방식이 바람직하다. 또한 상기 카울 패널(50-1)과 상기 카울 패드(50-2)의 결합은 접착제를 활용하여 기밀 스트립(50-3)에 덧대어져 절개 채널(51-1)의 테두리 면에 부착되어 체결되거나 볼트/너트를 활용하여 기밀 스트립(50-3)에 덧대어져 절개 채널(51-1)의 테두리 면에 기계적으로 체결될 수 있으나, 접착제를 활용한 체결방식이 바람직하다.

도 3을 참조하면, 카울 멤버(30)와 차등 강성 카울 패널(50)의 앞뒤좌우 방향으로 하중을 전달함으로써 좌,우측 흴 하우징(60-1,60-2)쪽에서 스트럿으로 들어오는 타이어 진동 전달 경로를 형성한다. 이 경우 진동 하중은 대쉬 패널(40)로 전달되므로 실내측 소음을 발생시킬 수 있다.

하지만 타이어 진동 전달 경로를 통해 하중이 들어오는 과정에서, 상기 차등 강성 카울 패널(50)은 고강성의 카울 패널(50-1)에 대해 기밀 스트립(50-3)을 매개로 저강성의 카울 패드(50-2)로 인해 차등강성을 가짐으로써 타이어 진동 전달 경로를 타고 들어오는 하중이 카울 패드(50-2)에서 단절된다. 즉, 상기 카울 패드(50-2)는 플라스틱의 저강성 특성을 이용하여 흡수함으로써 스트럿을 통해 들어오는 타이어 진동이 실내측 대쉬패널(40)까지 가는 경로 중간에 차단되므로 실내측 소음이 크게 줄어들거나 발생되지 않게 된다.

한편 도 4를 참조하면, 상기 차등 강성 카울 패널(50)을 구성하는 카울 패널(50-1)과 카울 패드(50-2)의 레이아웃이 좌,우측 흴 하우징(60-1,60-2)의 스트럿 하우징 사이 부위에 대해 예시된다.

도시된 바와 같이, 상기 카울 패널(50-1)에서 수평 브래킷(51)의 길이를 카울 패널 길이(La)로 할 때 상기 절개 채널(51-1)의 길이를 카울 패드 길이(Lb)로 하고, 상기 수평 브래킷(51)의 면적을 카울 패널 면적(A)으로 할 때 상기 절개 채널(51-1)의 면적을 카울 패드 면적(a)으로 한다.

그러면 상기 카울 패드 길이(Lb)는 카울 패널 길이(La)를 고려하여 카울 패널 면적(A)과 카울 패드 면적(a)의 비율로 정해진다. 일례로 상기 카울 패널 면적(A)을 100%로 할 때 상기 카울 패드 면적(a)은 약 30~60&로 설정될 수 있다.

도 5를 참조하면, 카울 패널(50-1)과 카울 패드(50-2)의 길이비(Lb/La)에서 30~60%의 면적비(a/A)를 적용한 소음선도 실험결과가 예시된다.

일례로 로드 노이즈 선도는 카울 패널(50-1)과 카울 패드(50-2)의 차등 강성의 효과로 약 5~10dB의 로드 노이즈 감소를 보여주고, 가속소음선도는 카울 패널(50-1)과 카울 패드(50-2)의 차등 강성의 효과로 약 5dB의 가속소음 감소를 보여준다.

이와 같이 상기 카울 패널(50-1)과 상기 카울 패드(50-2)의 차등 강성이 스트럿을 통해 들어오는 하중이 대쉬 패널(40)쪽으로 가진 하지 못하도록 함으로써 NVH 성능을 개선함이 실험을 통해 입증되었다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 구조 강성 차등화 방식 전방 차체(10)는 스트럿 하우징에 연결부위를 제공하는 횡방향 멤버(20), 스트럿으로 들어오는 타이어의 진동 하중을 앞뒤좌우 방향의 하중으로 전달하는 카울 멤버(30), 상기 횡방향 멤버(20)로 형성된 엔진룸(1-1)에 대한 격벽을 형성하는 대쉬 패널(40), 스트럿의 타이어 진동 하중 경로로 들어오는 앞뒤좌우 방향 하중을 고강성의 카울 패널(50-1)에 덧대어진 저강성의 카울 패드(50-2)로 엔진룸 쪽에서 감소시켜주는 차등 강성 카울 패널(50)로 구성됨으로써 스트럿을 통해 들어오는 타이어 진동 경로가 단절되어 실내측 소음을 줄이고, 특히 타이어 진동 경로 단절이 엔진룸쪽에서 이루어짐으로써 우수한 실내측 소음 저감 효과로 NVH 성능 향상이 이루어진다.

1 : 차량 1-1 : 엔진 룸
10 : 전방 차체 20 : 횡방향 멤버
20-1,20-2 : 좌,우측 횡방향 멤버
30 : 카울 멤버 40 : 대쉬 패널
50 : 차등 강성 카울 패널 50-1 : 카울 패널
50-2 : 카울 패드 50-3 : 기밀 스트립
51 : 수평 브래킷 51-1 : 절개 채널
53 : 수직 브래킷 60-1,60-2 : 좌,우측 흴 하우징

Claims (8)

1. 스트럿의 타이어 진동 하중 경로로 들어오는 앞뒤좌우 방향 하중을 강성차이로 엔진룸 쪽에서 감소시켜주는 차등 강성 카울 패널이 포함되며;
   상기 차등 강성 카울 패널은 고강성의 카울 패널과 저강성의 카울 패드로 상기 강성차이를 형성해 주고, 상기 카울 패널과 상기 카울 패드는 덧댐 구조로 상기 카울 패드가 상기 카울 패널에 천공된 절개 채널의 위로 포개져 형성되며, 상기 카울 패널의 수평 브래킷에 형성된 절개 채널이 테두리 면에 체결되는 것을 특징으로 하는 차량 전방 차체.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 카울 패널은 강으로 이루어져 상기 고강성이 부여되고, 상기 카울 패드는 플라스틱으로 이루어져 상기 저강성이 부여되는 것을 특징으로 하는 차량 전방 차체.
   
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서, 상기 카울 패드는 체결 수단으로 상기 카울 패널에 고정되어 상기 절개 채널의 공간을 가려주고, 상기 체결 수단은 접착제 또는 볼트와 너트인 것을 특징으로 하는 차량 전방 차체.
   
6. 청구항 1에 있어서, 상기 카울 패널과 상기 카울 패드의 사이에 기밀 스트립이 위치되는 것을 특징으로 하는 차량 전방 차체.
   
7. 청구항 1에 있어서, 상기 차등 강성 카울 패널은 상기 타이어 진동 하중 경로를 형성하는 카울 멤버와 엔진룸에 대한 격벽을 형성하는 대쉬 패널에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량 전방 차체.
   
8. 청구항 7에 있어서, 상기 카울 멤버는 상기 스트럿의 위로 연결되어 상기 타이어 진동 하중 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량 전방 차체.

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