KR102637325B1

KR102637325B1 - 배터리 격실을 구비한 자동차 본체 및 자동차

Info

Publication number: KR102637325B1
Application number: KR1020220011177A
Authority: KR
Inventors: 필립 켈너; 자샤 모스토피; 크리스토퍼 폴크머; 디터 쉬벨; 임마누엘 포겔; 얀 호겐뮐러; 얀 크레츠슈마어
Original assignee: 독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2021-02-01
Filing date: 2022-01-26
Publication date: 2024-02-19
Also published as: DE102021102198B3; BR102022001124A2; US20220242344A1; CN114834539B; KR20220111193A; CN114834539A

Abstract

자동차(100)를 위한 자동차 본체(1)로서, 배터리 격실(6), 실(5), 주행 방향(F)으로 배터리 격실(6) 앞에 및 실(5)에 대해 직각으로 배치되는 크로스멤버(3), 및 주행 방향(F)으로 크로스멤버(3) 앞에 배치되는 종방향 멤버(4)를 구비하고, 판금 쉘(2)이 종방향 멤버(4)와 크로스멤버(3)의 단부측(3.1) 사이의 크로스멤버(3) 앞에 배치되는, 자동차 본체(1)가 제안된다. 또한, 자동차(100)가 제안된다.

Description

배터리 격실을 구비한 자동차 본체 및 자동차{MOTOR VEHICLE BODY HAVING A BATTERY COMPARTMENT, MOTOR VEHICLE}

본 발명은 배터리 격실을 구비한 자동차를 위한 자동차 본체 및 자동차에 관한 것이다.

현대의 전동식 또는 부분 전동식 자동차에서, 구동 트레인의 전기 공급을 위한 고전압 배터리는 통상적으로 자동차의 바닥 영역에 배치된다. 이를 위해 제공되는 배터리 격실은 부분적으로 자동차의 자동차 본체의 전방 크로스멤버 바로 뒤까지 도달하게 된다.

정면 충돌의 발생시, 예를 들어 문헌 DE 10 2013 008 657 A1에 공지된 바와 같이, 자동차 본체의 전방 크로스멤버는 중요한 임무를 담당하게 된다. 크로스멤버의 특정 변형에 의해, 충돌 에너지가 소산되고, 그에 따라 사고 당사자들이 보호된다. 예를 들어, 정면 충돌의 발생시, 자동차의 전륜이 휠하우스 쉘에 대해 밀리게 될 수 있다. 매우 높은 충돌 에너지의 발생시, 전륜은 자동차의 나머지 부분으로부터 분리된 후, 제어되지 않은 방식으로 자동차로부터 제거될 수 있다. 전륜이 뜯어져 나가기 전에 가능한 한 많은 충돌 에너지가 소산되도록, 휠하우스 쉘 뒤에 위치하는 크로스멤버가 변형될 수 있다.

또한, 매우 높은 충돌 에너지에서, 자동차의 전방 영역에 있는 부분들이 탈착되고, 제어되지 않은 방식으로 본체의 크로스멤버 또는 단부벽에 대해 밀리게 될 수 있다.

이러한 경우의 문제점은 크로스멤버 뒤에 위치하는 배터리 격실이 변형되거나 크로스멤버가 심지어 천공되는 정도까지의 크로스멤버의 변형이다. 이는 이후 화재 위험을 수반하는 고전압 배터리의 손상을 초래할 수 있다.

따라서, 본 발명의 과제는, 종래 기술의 앞서 언급된 단점을 갖지 않으며 오히려 충돌 안전성을 현저히 증가시키는, 자동차 본체를 제공하는 데에 있다.

상기 과제는, 자동차를 위한 자동차 본체로서, 배터리 격실, 실(sill), 주행 방향으로 배터리 격실 앞에 및 실에 대해 직각으로 배치되는 크로스멤버, 및 주행 방향으로 크로스멤버 앞에 배치되는 종방향 멤버를 구비하고, 판금 쉘이 종방향 멤버와 크로스멤버의 단부측 사이의 크로스멤버 앞에 배치되는, 자동차 본체에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 자동차 본체는, 정면 충돌의 발생시, 배터리 격실의 변형을 감소시키고 크로스멤버의 천공 위험을 감소시키는 것을 가능하게 한다. 여기서, 판금 쉘은 크로스멤버 상에 특히 점형태로 작용하는 충돌 에너지를 흡수하여 이를 평탄하게 크로스멤버 내로 도입한다.

본 발명의 맥락에서 배터리 격실은 고전압 배터리의 배치를 위해 제공되는 자동차 본체 격실이다. 본 발명의 맥락에서 판금 쉘은 평탄한 금속 물체이다. 앞, 뒤, 또는 측방향과 같은 방향 세부사항은 주행 방향을 참조한다. 크로스멤버는 바람직하게는 자동차 본체의 전방 단부벽에 결합된다. 종방향 멤버는 바람직하게는 전방 단부벽에 결합된다. 크로스멤버는 바람직하게는 실에 결합된다. 바람직하게는, 판금 쉘이 크로스멤버를 적어도 부분적으로 라이닝하는 것이 제공된다.

본 발명의 유리한 개선점 및 개량점이 도면을 참조한 설명 및 종속항으로부터 얻어질 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 단부측이 실과 동일 평면 상에 배치되는 것이 제공된다. 그러므로, 크로스멤버는 실과 함께 측방향으로 끝난다. 이는 유리하게는 크로스멤버가 실의 전체 단면에 대해 평탄하게 지지되는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 판금 쉘이 열성형에 의해 고강도 강철로 제조되는 것이 제공된다. 그로 인해, 유리하게는, 판금 쉘의 천공, 및 그에 따른 크로스멤버의 천공을 초래하는 크로스멤버의 지나친 하중을 매우 실질적으로 방지하는 것이 가능하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 판금 쉘이 단부측에 바로 인접하게, 바람직하게는 종방향 멤버에 바로 인접하게 배치되는 것이 제공된다. 따라서, 유리하게는, 에너지가 종방향 멤버와 판금 쉘을 갖는 자동차의 측방향 외측 사이의 매우 넓은 면적에 걸쳐 흡수되고, 넓은 표면적에 걸쳐 제어된 방식으로 다시 분배되는 것이 가능하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 판금 쉘이 자동차 본체에 종방향 멤버를 부착하기 위한 절개부를 구비하는 것이 제공된다. 이는 유리하게는 판금 쉘에 의해 더 많은 면적이 덮이도록 판금 쉘을 종방향 멤버의 부착부 주위에 배치하는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 판금 쉘이 자동차 본체에 종방향 멤버를 부착하기 위한 종방향 멤버 장착부에 바로 인접하게 배치되거나, 종방향 멤버 장착부를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 배치되고, 판금 쉘이 바람직하게는 종방향 멤버 장착부에 결합되는 것이 제공된다. 이로써, 판금 쉘의 안정성, 특히 사고 발생시 이의 국부 강도가 유리하게 증가되고, 충돌 에너지를 흡수하기 위한 판금 쉘의 면적이 증가된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 판금 쉘이 단부측을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 배치되는 것이 제공된다. 이에 의해 유리하게 달성되는 효과는 판금 쉘에 의한 크로스멤버의 부분 봉지(encapsulation)이며, 그 결과 판금 쉘로부터 크로스멤버로의 에너지 전송이 특히 효율적이고 정확하게 안내되는 것이 가능하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 크로스멤버가 종방향 멤버로부터 단부측을 향하여 증가하는 방식으로 주행 방향으로 변형가능하게 구비되는 것이 제공된다. 이는, 유리하게는, 전륜이 크로스멤버 앞에서 뜯어져 나갈 때, 전륜이 측면으로 방향 전환되는 것을 보장한다. 크로스멤버가 차량의 중심에서보다 실의 인근에서 더 많이 변형되는 경우, 판금 쉘은 자동차의 수직축을 중심으로 절곡된다. 이후, 판금 쉘은 전륜이 외부로 미끄러질 수 있는 방향 전환면이 된다. 크로스멤버의 변형성이 이의 재료 조성 및/또는 단면 및/또는 벽 두께 및/또는 구조에 의해 설정되는 것을 고려할 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 판금 쉘이 실을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 배치되는 것이 제공된다. 이는 유리하게는 크로스멤버의 적어도 부분적인 봉지 및 판금 쉘로부터 실로의 힘 전송 가능성을 발생시킨다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 판금 쉘이 크로스멤버 및/또는 실에 결합되고, 판금 쉘이 바람직하게는 크로스멤버와 실을 함께 유지하는 텐션 스트랩으로 구비되는 것이 제공된다. 이는 유리하게는 높은 안정성, 특히 크로스멤버 또는 실에 대한 판금 쉘의 높은 국부 강도를 가능하게 하고, 그 결과 실에 힘을 매우 정확하게 도입하는 것이 가능하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 자동차 본체가 전방 단부벽을 구비하고, 판금 쉘이 전방 단부벽에 결합되며, 전방 단부벽이 바람직하게는 단부벽 크로스멤버를 구비하고, 판금 쉘이 단부벽 크로스멤버에 결합되는 것이 제공된다. 그로 인해, 유리하게는, 판금 쉘이 전방 단부벽을 적어도 부분적으로 라이닝하고, 그에 따라 변형 및 천공으로부터, 전방 단부벽 뒤에 위치하는 영역, 특히 단부벽 및 단부벽 캐리어 뒤에 배치되는 배터리 격실을 보호하는 것이 가능하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 판금 쉘이 종방향 멤버에 결합되는 것이 제공된다. 이는, 예를 들어 전륜을 방향 전환시키기 위한 실의 영역에서 크로스멤버의 증가된 변형의 발생시, 판금 쉘의 특히 양호한 국부 강도 및 뜯어짐 안전성을 가능하게 한다.

게다가, 서두에 언급된 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 또한 본 발명에 따른 자동차 본체를 구비한 자동차와 관련이 있다.

본 발명에 따른 자동차 본체와 함께 앞서 개시된 모든 세부사항, 특징, 및 장점도 마찬가지로 본 발명에 따른 자동차와 관련이 있다.

본 발명의 다른 세부사항, 특징, 및 장점은 도면, 및 도면을 참조한 바람직한 구현예들의 하기 설명에서 드러난다. 여기서, 도면은 단지 발명적 개념을 제한하지 않는 본 발명의 예시적인 구현예들을 도시한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 자동차 본체를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 자동차 본체의 세부사항을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 자동차 본체의 세부사항을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 자동차 본체의 세부사항을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 자동차를 개략적으로 도시한다.

도 1은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 자동차 본체(1)를 개략적으로 도시한다. 이에 도시된 자동차 본체(1)는 2개의 실(5)이 주행 방향(F)을 따라 배치된 박스형 바디 쉘을 구비한다. 자동차 본체(1)는 실질적으로 대칭으로 구성된다. 간략함을 위해, 운전자측 특징들만이 이에 참조되고 설명된다. 그러나, 개시되는 모든 세부사항은 운전자측 및 자동차 본체(1)의 전방 탑승자측 모두와 관련이 있다.

실(5)에 대해 횡방향으로, 자동차 본체(1)는 단부벽 크로스멤버(7.1)를 갖는 전방 단부벽(7)을 구비한다. 종방향 멤버(4)의 장착을 위한 종방향 멤버 장착부(4.1)가 전방 단부벽(7)에 결합된다. 또한, 실(5)에 대해 횡방향으로, 단부측(3.1)이 실(5)과 동일 평면 상에서 끝나는 크로스멤버(3)가 배치된다. 크로스멤버(3) 및 전방 단부벽(7) 뒤에는, 구동 트레인의 전기 공급을 위한 고전압 배터리를 수용하기 위한 배터리 격실(이에 미도시, 도 3 참조)이 제공된다.

정면 충돌의 발생시, 자동차 본체(1)의 부품들은 중요한 임무를 담당하게 된다. 사고 당사자들을 보호하기 위해, 충돌 에너지가 자동차 본체(1)의 목표된 변형에 의해 소산된다. 특히, 예를 들어 전방으로부터 크로스멤버(3) 상으로 밀리는 전륜의 에너지를 흡수하기 위해, 크로스멤버(3)는 사고 발생시 변형되도록 제공된다.

고전압 배터리는 자동차(도 5 참조)의 사고-민감형 부품이다. 고전압 배터리의 손상은 화재를 유발할 수 있고, 이러한 화재는 잘 소화되지 않기 때문에 가능한 한 방지되어야 한다. 크로스멤버(3) 내로 유입되는 충돌 에너지의 국부 증가를 방지하고, 그에 따라 고전압 배터리의 손상 위험이 있는 배터리 격실의 심각한 국부 변형 또는 심지어 크로스멤버(3)의 천공을 방지하기 위해, 자동차 본체(1)는 고강도 금속으로 만들어진 판금 쉘(2)을 구비한다. 판금 쉘(2)은 주행 방향(F)으로 크로스멤버(3) 앞에, 및 종방향 멤버 장착부(4.1)와 크로스멤버(3)의 단부측(3.1) 사이의 전방 단부벽(7) 앞에 배치되되, 여기서 판금 쉘(2)은 단부측(3.1)을 부분적으로 둘러싼다. 판금 쉘(2)은 열성형 방법에 의해 크로스멤버(3) 및 단부벽 크로스멤버(7.1)의 외형에 맞게 순응되며, 크로스멤버(3) 및 단부벽 크로스멤버(7.1)에 결합되고, 예를 들어, 용접되거나 리벳 연결된다. 판금 쉘(2)이 종방향 멤버 장착부(4.1) 및/또는 실(5)에 결합되는 것도 고려할 수 있다.

도 2는 하부에서 비스듬히 바라본 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 자동차 본체(1)의 세부사항을 개략적으로 도시한다. 판금 쉘(2), 및 주행 방향(F)에 대해 직각으로 배치되며 단부측(3.1)을 구비하는 크로스멤버(3)가 나타나 있다. 판금 쉘(2)이 어떻게 단부측(3.1)을 부분적으로 둘러싸는지 쉽게 알 수 있다. 또한, 종방향 멤버(4),종방향 멤버 장착부(4.1), 실(5), 및 단부벽 크로스멤버(7.1)를 갖는 전방 단부벽(7)이 나타나 있다.

도 3은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 자동차 본체(1)의 세부사항을 개략적으로 도시한다. 하부에서 바라본 도 2의 자동차 본체(1)가 나타나 있다. 배터리 격실(6)은 주행 방향(F)으로 판금 쉘(2) 및 크로스멤버(3) 뒤에 도시되어 있다. 종방향 멤버 장착부(4.1)를 갖는 종방향 멤버(4)가 또한 나타나 있다.

이 도면에서, 크로스멤버(3)의 단부측(3.1)이 어떻게 실(5)과 동일 평면 상에서 끝나는지 쉽게 알 수 있다. 크로스멤버(3)는 변형가능하게 설계되되, 이의 변형성은 주행 방향(F)에 대해 횡방향으로 자동차 본체(1)의 중심으로부터 단부측(3.1)을 향하여 증가한다. 정면 충돌의 발생시, 특히 최외측에서 자동차 본체(1)의 측면에 배치되는 작은 충격면에 의한 정면 충돌의 발생시, 자동차의 전륜(미도시)이 휠하우스에 대해 밀리게 되고, 그에 따라 판금 쉘(2) 및 크로스멤버(3)에 대해 가압된다. 매우 높은 충돌 에너지의 발생시, 전륜이 뜯어져 나갈 수 있다. 이와 같은 경우에 전륜을 배터리 격실(6)로부터 멀어지게 안내하기 위해, 단부측(3.1)의 영역에서 판금 쉘(2)을 갖는 크로스멤버(3)는 종방향 멤버 장착부(4.1)의 영역에서보다 훨씬 더 많이 변형된다. 이는 전륜을 휠하우스 밖으로 안내하는 충돌 외형(K)을 형성한다.

도 4는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 자동차 본체(1)의 세부사항을 개략적으로 도시한다. 종방향 멤버 장착부(4.1), 판금 쉘(2), 실(5), 및 크로스멤버(3)가 있는 측으로부터의 자동차 본체(1)의 부분 단면도가 나타나 있다. 프레임워크에 의해 형성되는 개별 멤버 챔버들(3.2)을 구비한 크로스멤버(3)의 내부 구조가 명확히 나타나 있다. 크로스멤버(3)의 변형성은 프레임워크의 구성에 의해, 예를 들어 멤버 챔버들(3.2)의 크기에 의해 달라질 수 있다.

도 5는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 자동차 본체(1)를 갖는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 자동차(100)를 개략적으로 도시한다. 실(5)이 나타나 있다.

1 자동차 본체
2 판금 쉘
3 크로스멤버
3.1 단부측
3.2 멤버 챔버
4 종방향 챔버
4.1 종방향 챔버 장착부
5 실
6 배터리 격실
7 전방 단부벽
7.1 단부벽 크로스멤버
100 자동차
F 주행 방향
K 충돌 외형

Claims

자동차(100)를 위한 자동차 본체(1)로서, 배터리 격실(6), 실(5), 주행 방향(F)으로 상기 배터리 격실(6) 앞에 상기 실(5)에 대해 직각으로 배치되는 크로스멤버(3), 및 주행 방향(F)으로 상기 크로스멤버(3) 앞에 배치되는 종방향 멤버(4)를 구비하고, 판금 쉘(2)이 상기 종방향 멤버(4)와 상기 크로스멤버(3)의 단부측(3.1) 사이의 상기 크로스멤버(3) 앞에 배치되고,
상기 크로스멤버(3)의 변형성이 상기 종방향 멤버(4)로부터 상기 단부측(3.1)을 향하여 증가하는 방식으로 주행 방향(F)으로 제공되는, 자동차 본체(1).
제1항에 있어서, 상기 단부측(3.1)은 상기 실(5)에 대해 동일 평면 상에 배치되는, 자동차 본체(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 판금 쉘(2)은 열성형에 의해 고강도 강철로 제조되는, 자동차 본체(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 판금 쉘(2)은 상기 단부측(3.1)에 인접하게, 상기 종방향 멤버(4)에 인접하게 배치되는, 자동차 본체(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 판금 쉘(2)은 상기 자동차 본체(1)의 상기 크로스멤버(3)에 상기 종방향 멤버(4)를 부착하기 위한 절개부를 구비하는, 자동차 본체(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 판금 쉘(2)은 상기 자동차 본체(1)에 상기 종방향 멤버(4)를 부착하기 위한 종방향 멤버 장착부(4.1)에 인접하게 배치되거나, 상기 종방향 멤버 장착부(4.1)를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 배치되고, 또는 상기 판금 쉘(2)은 상기 종방향 멤버 장착부(4.1)에 결합되는, 자동차 본체(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 판금 쉘(2)은 상기 단부측(3.1)을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 배치되는, 자동차 본체(1).
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 판금 쉘(2)은 상기 실(5)을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 배치되는, 자동차 본체(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 판금 쉘(2)은 상기 크로스멤버(3) 및 상기 실(5) 중 적어도 어느 하나에 결합되고, 상기 판금 쉘(2)은 상기 크로스멤버(3)와 상기 실(5)을 함께 유지하는 텐션 스트랩으로 제공되는, 자동차 본체(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자동차 본체(1)는 전방 단부벽(7)을 구비하고, 상기 판금 쉘(2)은 상기 전방 단부벽(7)에 결합되며, 또는 상기 전방 단부벽(7)은 단부벽 크로스멤버(7.1)를 구비하고, 상기 판금 쉘(2)은 상기 단부벽 크로스멤버(7.1)에 결합되는, 자동차 본체(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 판금 쉘(2)은 상기 종방향 멤버(4)에 결합되는, 자동차 본체(1).
제1항 또는 제2항에 따른 자동차 본체(1)를 구비한 자동차(100).