KR102895781B1 - 강성이 향상된 차량의 전방 하부 차체 구조 - Google Patents

강성이 향상된 차량의 전방 하부 차체 구조

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Abstract

본 발명은 전기자동차와 같이 센터플로어패널이 평평한 차량에서 차량의 전후방향의 강성을 향상시켜 충돌 성능과 NVH 성능이 향상되도록 한 강성이 향상된 차량의 전방 하부 차체 구조에 관한 것이다.
본 발명에 따른 강성이 향상된 차량의 전방 하부 차체 구조는, 펜더에이프런(11)의 일측에 형성되는 프런트사이드멤버(12)로부터 사이드실인너(17)로 연결되는 프런트사이드리어로워멤버(13)와, 차량의 길이방향으로 형성되어 대시패널(21)의 저면으로부터 센터플로워패널로 형성되는 센터플로어사이드어퍼멤버(15)와, 상기 프런트사이드리어로워멤버(13)의 측면과 상기 센터플로어사이드어퍼멤버(15)의 저면을 연결하고, 상기 프런트사이드리어로워멤버(13)과 상기 센터플로어사이드어퍼멤버(15)을 연결하는 방향을 따라 보강홈(22b)이 형성되는 보강브라켓(22)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

강성이 향상된 차량의 전방 하부 차체 구조{FRONT LOWER BODY STRUCTURE OF VEHICLE HAVING IMPROVED STIFFNESS}
본 발명은 전기자동차와 같이 센터플로어패널이 평평한 차량에서 차량의 전후방향의 강성을 향상시켜 충돌 성능, 내구 성능과 NVH 성능이 향상되도록 한 강성이 향상된 차량의 전방 하부 차체 구조에 관한 것이다.
내연기관이 탑재된 차량에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 내연기관이 장착된 차량은 펜더에이프런(111)의 프런트사이드멤버(112)로부터 센터플로어패널(114) 쪽으로 가면서, 센터플로어사이드멤버(116)와 사이드실인너(117)로 하중이 분리되어 후방측으로 전달된다(도 1의 화살표 참조). 상기 프런트사이드멤버(112)로 입력된 하중은 상기 센터플로어사이드멤버(116)와 상기 사이드실인너(117)로 2원화되어 후방으로 전달되므로, 충돌에 대한 충분한 강성 확보가 가능하다. 또한, 내연기관이 탑재된 차량에서는 상기 센터플로어패널(114)이 중간에 배기파이프 등이 설치되도록 센터터널(118)이 형성되므로, 이또한 강성을 향상시키는 역할을 한다.
그러나, 전기자동차에서는 고전압 배터리(B)가 탑재되는 공간을 최대로 확보하기 위하여, 최저지상고로부터 상기 센터플로어패널(114) 사이의 공간에 고전압 배터리(B)를 탑재하도록 한다. 이러한 구조에 따라, 상기 전기자동차는 상기 센터플로어사이드멤버(116)가 형성되지 않으므로, 상기 프런트사이드멤버(112)로 입력된 하중이 대부분 프런트사이드리어로워멤버(113)를 통하여 사이드실인너(117)로 전달된다(도 3 참조). 하중 전달경로가 단순해져 충분히 강성을 확보하기 어려웠다. 상기 센터플로어패널(114)의 상부면에는 센터플로어사이드어퍼멤버(115)가 존재하지만, 이를 통하여 전달되는 하중은 상기 센터플로어사이드멤버(116)를 통한 하중전달이 비하여 미미한 수준으로서(도 7의 점선 화살표 참조), 실질적으로 상기 프런트사이드리어로워멤버(113)를 통하여, 상기 사이드실인너(117)로 전달된다.
이와 같이, 하중전달경로가 단순해지고, 상기 사이드실인너(117)로 집중됨에 따라, 충돌성능, 내구성능이 저하되고, NVH(Noise, Vibration, Harshness)면에서도 불리해진다.
차량의 전방서브프레임(120)은 후단이 전방서브프레임리어마운팅브라켓(119)을 통하여, 상기 프런트사이드멤버(112) 쪽에 체결된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 프런트사이드멤버(112)의 뒤쪽에 형성되는 프런트사이드리어로워멤버(113)에 전방서브프레임리어마운팅브라켓(119)을 용접으로 접합한 후, 상기 전방서브프레임(120)이 상기 전방서브프레임리어마운팅브라켓(119)에 체결되는 구조이다. 그러나, 상기 전방서브프레임리어마운팅브라켓(119)이 하중이 집중되어 전달되는 하중 전달 경로상에 위치함으로써, 상기 프런트사이드리어로워멤버(113)의 길이방향으로는 충분히 강성을 확보할 수 있으나, 상기 프런트사이드리어로워멤버(113)의 노말한 방향으로는 충분한 강성을 가지기 어려웠고, 노말한 방향으로 움직임이 커져(도 6 참조), NVH 성능에서도 불리할 수 밖에 없었다.
게다가, 최근에 개발되는 전기자동차는, 차량 내부에서 탑승객의 이동 편의를 제공하고, 차량내 휴식시 안락한 환경을 제공하고자 시트뿐만 아니라, 콘솔도 슬라이딩되는 구조가 적용되도록 하기 위해 상기 센터터널(118)도 적용되지 않는다. 그러나, 이는 전후방향의 강성 확보에 불리해진다.
KR 10-2014-0024602 A (2014.03.03, 명칭 : 플로어패널의 보강구조)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 차량의 전방으로 입력된 하중이 사이드실 쪽으로 집중되지 않고, 센터플로어사이드어퍼멤버를 거쳐 대시패널과 센터플로어 쪽으로도 분산되도록 함으로써, 충돌성능, 내구성능 및 NVH성능이 향상되도록 한 강성이 향상된 차량의 전방 하부 차체 구조를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 강성이 향상된 차량의 전방 하부 차체 구조는, 펜더에이프런의 일측에 형성되는 프런트사이드멤버로부터 사이드실인너로 연결되는 프런트사이드리어로워멤버와, 차량의 길이방향으로 형성되어 대시패널의 상면으로부터 센터플로워패널로 연장되는 센터플로어사이드어퍼멤버와, 상기 프런트사이드리어로워멤버와 상기 센터플로어사이드어퍼멤버를 연결하는 보강브라켓을 포함한다.
상기 보강브라켓에 상기 프런트사이드리어로워멤버와 상기 센터플로어사이드어퍼멤버을 연결하는 방향을 따라 보강홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 보강브라켓의 일단은 상기 프런트사이드리어로워멤버에 전방서브프레임이 체결되는 전방서브프레임리어마운팅브라켓에 접합되고, 상기 보강브라켓의 타단은 상기 센터플로어사이드어퍼멤버에 접합되는 것을 특징으로 한다.
상기 보강브라켓은, 본체부와, 상기 본체부와 단차지게 형성되는 보강홈과, 상기 본체부(22a)의 둘레를 따라 형성되는 플랜지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 플랜지부는, 상기 본체부의 일측에 형성되고, 상기 프런트사이드리어로워멤버에 접합되는 제1플랜지부와, 상기 센터플로어사이드어퍼멤버에 접합되는 제2플랜지부와, 상기 본체부의 둘레를 따라 상기 제1플랜지부와 상기 제2플랜지부를 연결하는 제3플랜지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 보강홈은, 상기 본체부로부터 상기 보강브라켓의 내부를 향하도록 상기 본체부와 단차지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1플랜지부는 상기 프런트사이드리어로워멤버와 상기 전방서브프레임리어마운팅브라켓 중 적어도 어느 하나에 용접되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2플랜지부는, 상기 대시패널 및 상기 센터플로어사이드어퍼멤버와 3겹 용접되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 강성이 향상된 차량의 전방 하부 차체 구조에 따르면, 프런트사이드멤버로 입력된 하중이 사이드실인너로 집중되지 않고, 프런트사이드리어로워멤버로부터 보강브라켓을 통하여 대시패널로부터 센터플로어패널에 형성된 센터플로어사이드어퍼멤버로도 충분히 분산되어 전달된다.
이와 같이, 하중이 사이드실인너로 집중되지 않고 하중이 센터플로어사이드어퍼멤버 쪽으로도 분산되어 전달됨에 따라 강성이 향상되어 충돌성능, 내구성능 및 NVH 성능이 향상된다.
도 1은 종래기술에 따라 내연기관이 장착된 차량의 전방 하부 차체 구조를 도시한 저면도.
도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면도.
도 3은 종래기술에 따라 전기 자동차의 전방 하부 차체 구조를 도시한 저면도.
도 4는 도 3의 B-B선에 따른 단면에 고전압 배터리가 장착된 상태를 도시한 단면도.
도 5는 종래기술에 따라 전기 자동차에서 전방서브프레임이 장착되는 부위를 도시한 저면 사시도.
도 6은 도 5의 C-C선에 따른 단면도.
도 7은 종래기술에 따라 전기 자동차의 전방 하부 차체 구조에서 하중 전달 경로를 도시한 저면 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 강성이 향상된 차량의 전방 하부 차체 구조가 적용된 차량에서 전방서브프레임이 장착되는 부위를 도시한 저면 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 강성이 향상된 차량의 전방 하부 차체 구조에서 보강브라켓을 도시한 저면 사시도.
도 10은 도 8의 D-D선에 따른 단면도.
도 11은 도 8의 E-E선에 따른 단면도.
도 12는 본 발명에 따른 강성이 향상된 차량의 전방 하부 차체 구조에서 하중 전달 경로를 도시한 저면 사시도.
도 13은 본 발명에 따른 강성이 향상된 차량의 전방 하부 차체 구조에서 보강브라켓이 용접된 부위를 도시한 저면 사시도.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 강성이 향상된 차량의 전방 하부 차체 구조에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 강성이 향상된 차량의 전방 하부 차체 구조는, 펜더에이프런(11)의 일측에 형성되는 프런트사이드멤버(12)로부터 사이드실인너(17)로 연결되는 프런트사이드리어로워멤버(13)와, 차량의 길이방향으로 형성되어 대시패널(21)의 상면으로부터 센터플로워패널(14)로 연장되는 센터플로어사이드어퍼멤버(15)와, 상기 프런트사이드리어로워멤버(13)와 상기 센터플로어사이드어퍼멤버(15)를 연결하는 보강브라켓(22)을 포함한다.
본 발명에 따른 차량의 전방 하부 차체 구조는 센터플로어패널(14)에 센터터널(18)이 형성되지 않은 전기자동차인 것이 바람직하다.
펜더에이프런(11)의 일측에 상기 차량의 길이방향으로 프런트사이드멤버(12)가 형성된다.
상기 프런트사이드멤버(12)의 뒤쪽에 형성되는 프런트사이드리어로워멤버(13)는 상기 차량의 사이드실 쪽, 즉 사이드실인너(17)와 연결된다. 상기 프런트사이드멤버(12)는 상기 펜더에이프런(11)의 내측에 위치하고, 상기 사이드실인너(17)은 상기 차량의 측단에 위치하므로, 상기 프런트사이드리어로워멤버(13)는 상기 차량의 전방 내측으로부터 상기 차량의 후방 외측을 향하도록 경사지게 배치된다.
센터플로어사이드어퍼멤버(15)은 차량의 길이방향으로 형성되어 대시패널(21)의 상면으로부터 센터플로워패널(14)로 연장된다.
상기 프런트사이드리어로워멤버(13)에 상기 프런트사이드리어로워멤버(13)로부터 상기 사이드실인너(17)로 전달되는 하중이 분산되도록 보강브라켓(22)이 구비되도록 한다. 상기 보강브라켓(22)은 프런트사이드리어로워멤버(13)와 상기 센터플로어사이드어퍼멤버(15)를 연결하여 상기 프런트사이드리어로워멤버(13)로부터 상기 사이드실인너(17)뿐만 아니라, 상기 센터플로어사이드어퍼멤버(15) 쪽으로도 하중이 전달되는 경로를 형성하도록 함으로써, 하중 분산을 유도한다.
전기자동차에서는 고전압 배터리(B)를 탑재할 공간을 확보하기 위하여, 대시패널(21)로부터 센터플로어패널(14)로 센터플로어사이드멤버가 형성되지 않아, 상기 프런트사이드리어로워멤버(13)로부터 상기 센터플로어사이드멤버를 통하여 하중을 분산시킬 수 없었다. 또한, 센터터널도 형성되지 않아, 전후 방향의 강도가 약할 수 밖에 없었다.
이를 상기 보강브라켓(22)을 구비하여, 상기 프런트사이드리어로워멤버(13)로부터 전기자동차에 형성되는 센터플로어사이드어퍼멤버(15)로 전후방향의 하중이 전달되도록 하기 위하여, 상기 보강브라켓(22)을 구비한다.
상기 보강브라켓(22)은 본체부(22a)와, 상기 본체부(22a)와 단차지게 형성되는 보강홈(22b)과, 상기 본체부(22a)의 둘레를 따라 형성되는 플랜지부를 포함한다. 여기서, 상기 플랜지부는 상기 본체부(22a)의 일측에 형성되고, 상기 프런트사이드리어로워멤버(13)에 접합되는 제1플랜지부(22c)와, 상기 센터플로어사이드어퍼멤버(15)에 접합되는 제2플랜지부(22d)와, 상기 본체부(22a)의 둘레를 따라 상기 제1플랜지부(22c)와 상기 제2플랜지부(22d)를 연결하는 제3플랜지부(22e)를 포함한다.
본체부(22a)는 금속판재를 가공하여 상기 프런트사이드리어로워멤버(13)로부터 상기 센터플로어사이드어퍼멤버(15)로 하중 전달 경로[Load Pass]를 형성하도록 한다.
보강홈(22b)은 상기 본체부(22a)의 중간에 상기 본체부(22a)와 단차지게 형성된다. 상기 보강홈(22b)은 상기 프런트사이드멤버(12)로부터 상기 차량의 내측을 향하도록 형성된다. 상기 보강홈(22b)이 형성되는 방향을 따라 하중이 전달되는 경로가 형성된다.
이때, 상기 보강홈(22b)은 상기 본체부(22a)로부터 상기 보강브라켓(22)의 내부를 향하도록 상기 본체부(22a)와 단차지게 형성됨으로써, 하중전달 경로와 수직한 단면의 형상이 절곡되게 형성된다(도 11 참조). 이에 따라, 상기 보강브라켓(22)이 상기 전방서브프레임리어마운팅브라켓(19)로부터 상기 센터플로어사이드어퍼멤버(15)로 전달되는 하중을 충분히 지지할 수 있다.
상기 차량의 전단으로부터 입력된 하중이, 상기 프런트사이드리어로워멤버(13)를 따라 전달되다가 상기 전방서브프레임리어마운팅브라켓(19)에서 일부(도 12에서 실선 화살표 참조)는 상기 사이드실인너(17)로 전달되고, 나머지 일부(도 12에서 점선 화살표 참조)는 상기 보강브라켓(22)을 통하여 상기 센터플로어사이드어퍼멤버(15)로 전달되도록 함으로써, 상기 사이드실인너(17)로 하중이 집중되지 않고 적절히 분배되도록 한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 상기 차량의 전단으로부터 상기 프런트사이드리어로워멤버(13)까지 전달된 하중이, 상기 전방서브프레임리어마운팅브라켓(19)에서 상기 사이드실인너(17)와 상기 센터플로어사이드어퍼멤버(15)로 분산된다(사이드실인너로 전달되는 하중은 실선, 센터플로어사이드어퍼멤버로 전달되는 하중은 점선으로 도시). 이와 같이, 하중이 특정 경로로 집중되지 않고 분산되어 전달되므로, 상기 보강브라켓(22)을 통하여 상기 차량 하부 구조의 강성을 증대시킬 수 있다.
도 13에 상기 보강브라켓(22)을 인접한 다른 부재에 용접으로 접합하는 관계에 대하여 도시되어 있다. 상기 보강브라켓(22)은 인접한 다른 부재와 접한 상태에서, 용접을 통하여 서로 접합된다.
제1용접부(W11)는 상기 제1플랜지부(22c)의 중간부분에서 상기 제1플랜지부(22c)가 상기 전방서브프레임리어마운팅브라켓(19)과 플러그 용접으로 용접된다.
제2용접부(W12)는 상기 프런트사이드리어로워멤버(13)와 상기 보강브라켓(22)이 용접된다. 상기 제2용접부(W12)는 상기 제1플랜지부(22c)에 위치한다. 이때, 상기 상기 제2용접부(W12)는 제4용접부(W21)보다 상부에 위치하도록 한다. 즉, 도 13은 저면을 도시한 것이어서, 상기 제2용접부(W12)가 상기 제4용접부(W21)보다 하부에 도시되어 있지만, 실제 차량에서는 상기 제2용접부(W12)가 상기 제4용접부(W21)보다 상부에 위치한다.
제3용접부(W13)는 상기 보강브라켓(22)와 상기 대시패널(21)에 용접된다. 상기 제3용접부(W13)는 상기 제2플랜지부(22d)에서 상기 본체부(22a)로부터 상기 차량의 후방에 위치하는 부위에 위치할 수 있다.
제4용접부(W21)는 상기 보강브라켓(22)이 상기 전방서브프레임리어마운팅브라켓(19)과 상기 프런트사이드리어로워멤버(13)와 용접된다. 상기 제1플랜지부(22c)에서 차량의 전후방향으로 양단에서 상기 보강브라켓(22)이 상기 전방서브프레임리어마운팅브라켓(19)과 상기 프런트사이드리어로워멤버(13)와 용접될 수 있다.
제5용접부(W22)는 상기 보강브라켓(22)이 상기 센터플로어사이드어퍼멤버(15)와 상기 대시패널(21)과 용접된다. 상기 보강브라켓(22)에서 상기 차량의 내측에 위치하는 쪽에서 상기 제2플랜지부(22d)가 상기 센터플로어사이드어퍼멤버(15)와 상기 대시패널(21)과 용접된다. 이때, 접합력을 높이고자 복수의 지점에 제5용접부(W22)가 형성되도록 용접되는 것이 바람직하다.
제6용접부(W23)는 상기 보강브라켓(22)이 상기 프런트사이드리어로워멤버(13)와 상기 대시패널(21)과 접합된다. 상기 본체부(22a)로부터 상기 차량의 전방쪽에 위치하는 상기 제2플랜지부(22d)가 상기 프런트사이드멤버(12)와 상기 대시패널(21)과 용접되어 상기 제6용접부(W23)를 형성한다.
제7용접부(W31)는 상기 보강브라켓(22)이 상기 프런트사이드리어로워멤버(13), 상기 센터플로어사이드어퍼멤버(15) 및 대시패널(21)과 용접된다. 상기 제7용접부(W31)는 상기 보강브라켓(22)에서 상기 제1플랜지부(22c)와 상기 제2플랜지부(22d)가 연결되는 부위에 위치할 수 있다. 특히, 상기 본체부(22a)에 대하여 차량 후방에서 상기 제1플랜지부(22c)와 상기 제2플랜지부(22d)가 연결되는 부위에 위치할 수 있다.
한편, 상기 제1용접부(W11)는 플러그 용접에 의해 용접되고, 상기 제2용접부(W12) 내지 제7용접부(W31)는 스팟 용접에 의해 용접된다.
11 : 펜더에이프런 12 : 프런트사이드멤버
13 : 프런트사이드리어로워멤버 14 : 센터플로어패널
15 : 센터플로어사이드어퍼멤버
17 : 사이드실인너 19 : 전방서브프레임리어마운팅브라켓
20 : 전방서브프레임 21 : 대시패널
22 : 보강브라켓 22a : 본체부
22b : 보강홈 22c : 제1플랜지부
22d : 제2플랜지부 22e : 제3플랜지부
W11 : 제1용접부 W12 : 제2용접부
W13 : 제3용접부 W21 : 제4용접부
W22 : 제5용접부 W23 : 제6용접부
W31 : 제7용접부 111 : 펜더에이프런
112 : 프런트사이드멤버 113 : 프런트사이드리어로워멤버
114 : 센터플로어패널 115 : 센터플로어사이드어퍼멤버
116 : 센터플로어사이드멤버 117 : 사이드실인너
118 : 센터터널 119 : 전방서브프레임리어마운팅브라켓
120 : 전방서브프레임 121 : 대시패널
B : 배터리

Claims (8)

  1. 펜더에이프런의 일측에 형성되는 프런트사이드멤버로부터 사이드실인너로 연결되는 프런트사이드리어로워멤버와,
    차량의 길이방향으로 형성되어 대시패널의 상면으로부터 센터플로워패널로 연장되는 센터플로어사이드어퍼멤버와,
    상기 프런트사이드리어로워멤버와 상기 센터플로어사이드어퍼멤버를 연결하는 보강브라켓을 포함하고,
    상기 보강브라켓에 상기 프런트사이드리어로워멤버와 상기 센터플로어사이드어퍼멤버를 연결하는 방향을 따라 보강홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 전방 하부 차체 구조.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보강브라켓의 일단은 상기 프런트사이드리어로워멤버에 전방서브프레임이 체결되는 전방서브프레임리어마운팅브라켓에 접합되고,
    상기 보강브라켓의 타단은 상기 센터플로어사이드어퍼멤버에 접합되는 것을 특징으로 하는 차량의 전방 하부 차체 구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보강브라켓은,
    본체부와,
    상기 본체부의 둘레를 따라 형성되는 플랜지부를 포함하고,
    상기 보강홈은 상기 본체부와 단차지게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 전방 하부 차체 구조.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 플랜지부는,
    상기 본체부의 일측에 형성되고, 상기 프런트사이드리어로워멤버에 접합되는 제1플랜지부와,
    상기 센터플로어사이드어퍼멤버에 접합되는 제2플랜지부와,
    상기 본체부의 둘레를 따라 상기 제1플랜지부와 상기 제2플랜지부를 연결하는 제3플랜지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전방 하부 차체 구조.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 보강홈은,
    상기 본체부로부터 상기 보강브라켓의 내부를 향하도록 상기 본체부와 단차지게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 전방 하부 차체 구조.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1플랜지부는 상기 프런트사이드리어로워멤버와 상기 프런트사이드리어로워멤버에 전방서브프레임이 체결되는 전방서브프레임리어마운팅브라켓 중 적어도 어느 하나에 용접되는 것을 특징으로 하는 차량의 전방 하부 차체 구조.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2플랜지부는,
    상기 대시패널 및 상기 센터플로어사이드어퍼멤버와 3겹 용접되는 것을 특징으로 하는 차량의 전방 하부 차체 구조.
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