KR20000015270A

KR20000015270A - 충격 흡수형 필라구조

Info

Publication number: KR20000015270A
Application number: KR1019980035087A
Authority: KR
Inventors: 김덕근
Original assignee: 홍종만; 삼성자동차 주식회사
Priority date: 1998-08-28
Filing date: 1998-08-28
Publication date: 2000-03-15

Abstract

본 발명은 자동차의 충격 흡수형 필라구조에 관한 것으로, 바디 패널의 내측면 전체 또는 일부 구간에 비디 패널과 소정의 거리를 두고 고정되는 충격 에너지 흡수 브래키트와, 상기 충격 에너지 흡수 브래키트에 소정의 형상으로 일체로 형성되는 복수개의 랜싱 충격 흡수편과, 상기 충격 에너지 흡수 브래키트의 일측에 그 충격 에너지 흡수 브래키트와 소정의 갭을 두고 설치되는 필라 트림을 포함하여 구성한다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 탑승자의 두부(頭部)가 필라 트림에 충돌하는 경우, 그 충격 에너지를 여러 단계에 걸쳐 골고루 흡수하여 탑승자의 상해 및 사망을 방지한다.

Description

충격 흡수형 필라구조

본 발명은 자동차의 충격 흡수형 필라(pillar)구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탑승자의 두부(頭部)가 필라 트림에 충돌하는 경우, 그 충격 에너지를 여러 단계에 걸쳐 골고루 흡수하여 탑승자의 상해 및 사망을 방지할 수 있게 한 충격 흡수형 필라구조에 관한 것이다.

통상적으로 자동차 사고가 발생되는 경우에 있어서는, 자동차 실내 내부에 탑승한 탑승자가 상해를 입거나 사망하는 원인을 살펴 보면, 탑승자의 두부(頭部)가 자동차 실내의 인테리어 트림(interior trim)에 부딪혀서 발생되는 것임을 알 수 있다.

이와 같은 일련의 과정을 인체 모형을 이용한 실험을 통해 보다 주의 깊게 연구한 결과, 도 1에 도시한 바와 같이, 자동자의 필라 트림에 충격 흡수 기능이 적용되지 않은 경우(A)와, 적용된 경우(B)에 인체 모형 두부에 가해지는 충격량에서 큰 차이를 보이고 있음을 알 수 있다.

즉, 도 1의 그래프는 가속도계가 부착된 모형 인체 두부로 충격 실험을 실시하여 그 가속도의 변화를 가지고 힘(force)과 거리(distance)의 관계를 그래프로 변환시킨 것이다.

그래프에 의하면, 필라 트림에 충격 흡수 기능이 적용되지 않은 경우(A)에 있어서는, 인체 모형의 두부가 먼저 필라 트림에 부딪혀도 힘의 작용이 미약하지만, 이후 바로 에너지 흡수를 거의 하지 않는 철판 재질의 필라 인너 패널(pillar inner panel)에 부딪혀 두부에 치명적인 상해를 줄 수 있는 힘 이상의 충격이 가해지게 된다.

따라서, 두부에 작용하는 힘이 일정한 값 이상을 넘지 않도록 하고, 일정한 거리 사이에서 힘이 골고루 분산되도록 함으로써 궁극적으로는 필라 인너 패널에 두부가 직접 부딪히지 않도록 하여야 한다.

실험에 의하면, 필라 트림에 충격 흡수 기능을 적용하는 경우(B)에 있어서는, 두부에 작용하는 힘이 일정한 값 이상을 넘지 않으며, 또한 일정한 거리 사이에서 힘이 골고루 분산되는 것을 알 수 있었다.

상기와 같이 필라 트림에 충격 흡수 기능을 적용한 종래 기술의 전형적인 실시 형태가 미국특허번호 5,575,500(명칭 ; OCCUPANT PROTECTING STRUCTURES OF VEHICLE BODY UPPER PORTIONS)에 알려지고 있다.

상기와 같은 종래 기술에 의하면, 프론트 필라(front pillar) 및 헤드 라이닝(head lining)에 탑승자의 두부가 충돌하는 경우, 그 충돌에 따른 충격을 완화시키기 위한 구조에 관한 것으로, 프론트 필라의 구조를 살펴보면, 프론트 필라의 내측에 필라 인너 패널이 고정되어 있고, 상기 필라 인너 패널에 프론트 필라를 향하여 소정의 형상을 갖는 에너지 흡수 패널이 고정되어 있으며, 상기 에너지 흡수 패널과 프론트 필라의 사이에는 소정의 갭(gap)이 유지되어 있다.

또한, 헤드 라이닝의 구조는, 루프 패널과 헤드 라이닝의 사이에 루프 사이드 레일 아우터 패널(roof-side-rail outer panel)이 설치되어 있고, 상기 루프 사이드 레일 아우터 패널의 내측에 루프 사이드 레일 인너 패널(roof-side-rail inner panel)이 헤드 라이닝과 소정의 갭(gap)이 유지되도록 고정되어 있으며, 또한, 상기 루프 사이드 레일 아우터 패널 및 루프 사이드 레일 인너 패널의 사이에 강도 보강을 위한 루프 사이드 레일 레인포스(reinforce)가 고정된 구조로 되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 충격 흡수형 필라구조에 있어서는, 에너지 흡수 패널과, 루프 사이드 레일 레인포스를 이용한 구조로써, 실제로 자동차 사고시 탑승자의 두부가 프론트 필라 및 헤드 라이닝에 부딪힐 경우, 충격을 효과적으로 흡수하지 못하여 도 1에 도시한 가장 이상적인 그래프(B)를 실현하지 못하게 되며, 따라서 탑승자의 두부에 치명적인 상해를 입히는 현상을 방지하지 못하는 단점이 있는 것이었다.

따라서, 본 발명의 목적은 탑승자의 두부(頭部)가 필라 트림에 충돌하는 경우, 그 충격 에너지를 여러 단계에 걸쳐 골고루 흡수하여 탑승자의 상해 및 사망을 방지할 수 있게 한 충격 흡수형 필라구조를 제공하려는 것이다.

도 1은 일반적인 자동차의 필라에 충격 흡수구조를 적용한 경우와, 적용하지 않은 경우의 힘과 거리의 관계를 설명하기 위한 그래프.

도 2는 본 발명의 충격 흡수형 필라구조가 적용된 차량의 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 충격 흡수형 필라구조의 일실시예를 보인 것으로, 도 2의 A - A선 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 충격 흡수형 필라구조를 구성하는 충격 에너지 흡수 브래키트의 사시도.

도 5는 본 발명에 의한 충격 흡수형 필라구조의 다른 실시예를 보인 단면도.

도 6은 본 발명에 의한 충격 흡수형 필라구조의 또 다른 실시예를 보인 단면도.

도 7은 본 발명에 의한 충격 흡수형 필라구조의 또 다른 실시예를 보인 것으로, 도 2의 B - B선 단면도.

도 8은 본 발명에 의한 충격 흡수형 필라구조의 또 다른 실시예를 보인 것으로, 도 2의 C - C선 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 ; 프론트 필라 2 ; 프론트 필라 인너 패널

10,40,70 ; 충격 에너지 흡수 브래키트

11,41,42,71 ; 랜싱 충격 흡수편

20 ; 프론트 필라 트림 21 ; 횡방향 리브

22 ; 종방향 리브 30 ; 센타 필라

31 ; 센터 필라 인너 패널 50 ; 센터 필라 트림

60 ; 사이드 레일 61 ; 루프 패널

62 ; 루프 사이드 레일 아우터 패널

63 ; 루프 사이드 레일 인너 패널

75 ; 헤드 라이닝 80 ; 리어 필라

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 프론트 필라, 리어 필라 및 센터 필라에 적용되는 실시예로써, 바디 패널의 내측면 전체 또는 일부 구간에 바디 패널과 소정의 거리를 두고 고정되는 충격 에너지 흡수 브래키트와, 상기 충격 에너지 흡수 브래키트에 소정의 형상으로 일체로 형성되는 복수개의 랜싱 충격 흡수편과, 상기 충격 에너지 흡수 브래키트의 일측에 그 충격 에너지 흡수 브래키트와 소정의 갭을 두고 설치되는 필라 트림을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 충격 흡수형 필라구조가 제공된다.

상기 랜싱 충격 흡수편은 필라 트림의 내측면을 향하여 외측으로 돌출 형성한 것을 특징으로 한다.

상기 랜싱 충격 흡수편은 바디 패널을 향하여 내측으로 돌출 형성하고, 바디 패널과 소정의 간격을 유지하도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 필라 트림의 내측면에 횡방향 리브 및 종방향 리브가 격자상으로 형성한 것을 특징으로 한다.

상기 랜싱 충격 흡수편은 충격 에너지 흡수 브래키트의 전,후방 양측에 각각 형성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 루프 패널의 사이드 레일에 각각 적용되는 다른 실시예로써, 루프 패널의 내측면에 고정되는 루프 사이드 레일 아웃터 패널 및 루프 사이드 레일 인너 패널과, 상기 루프 사이드 레일 인너 패널의 내측면에 그 루프 사이드 레일 인너 패널과 소정의 거리를 두고 고정되고 복수개의 랜싱 충격 흡수편이 구비된 충격 에너지 흡수 브래키트와, 상기 충격 에너지 흡수 브래키트의 하측에 소정의 갭을 두고 설치되는 헤드 라이닝을 포함하여 구성한다.

이하, 본 발명에 의한 충격 흡수형 필라구조를 첨부 도면에 도시한 실시예에 따라서 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 충격 흡수형 필라는, 도 2에 도시한 바와 같이, 프론트 필라(1), 센터 필라(30), 사이드 레일(60) 및 리어 필라(80)의 각각의 경우에 있어서 근소한 차이를 보이게 되는 바, 그 각각의 경우를 순차적으로 설명하기로 한다.

먼저, 프론트 필라(1) 및 리어 필라(80)는 동일한 구조를 갖게 되는 바, 이하의 실시예에서는 프론트 필라(1)에 적용된 경우를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 충격 흡수형 필라구조의 일실시예를 보인 것으로, 도 2의 A - A선 단면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 충격 흡수형 필라구조를 구성하는 충격 에너지 흡수 브래키트의 사시도이다.

도면에 도시한 바와 같이, 바디 패널(body panel), 즉 프론트 필라 인너 패널(2)의 내측면 전체 또는 일부 구간에 고정되고 상,하 방향으로 일정 간격을 두고 복수개의 랜싱(lancing) 충격 흡수편(11)이 구비된 충격 에너지 흡수 브래키트(10)와, 상기 충격 에너지 흡수 브래키트(10)의 일측에 소정의 갭(G)을 두고 설치되며 내측면에 횡방향 리브(21) 및 종방향 리브(22)가 격자상으로 일체로 형성된 프론트 필라 트림(20)을 포함하여 구성한 것이다.

상기 충격 에너지 흡수 브래키트(10)는 프론트 필라 인너 패널(2) 보다는 얇은 두께를 갖는 철판 재질이며, 통상적인 프레스 가공에 의해 랜싱 충격 흡수편(11)을 형성한다.

상기 프론트 필라 인너 패널(2)과 충격 에너지 흡수 브래키트(10)의 사이에는 충분한 거리(D)가 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 프론트 필라 트림(20)의 내측면에는 횡방향 리브(21) 및 종방향 리브(22)를 일체로 형성하지 않고 별도로 형성하여 부착 고정하여도 무방하다.

상기 랜싱 충격 흡수편(11)의 방향은 충격 조건 등을 고려하여 프론트 필라 트림(20)의 내측면을 향하도록 하거나 그 반대로 할 수 있다.

즉, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 랜싱 충격 흡수편(11)을 프론트 필라 트림(20)의 내측면을 향하도록 형성하는 경우에는 그 랜싱 충격 흡수편(11)과, 횡방향 리브(21) 및 종방향 리브(22)과는 접촉이 되지 않도록 하고, 랜싱 충격 흡수편(11)과 종방향 리브(22)와는 소정의 갭이 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 도 5는 본 발명에 의한 충격 흡수형 필라구조의 다른 실시예를 보인 것으로, 랜싱 충격 흡수편(11)을 프론트 필라 인너 패널(2)을 향하여 내측을 향하도록 하여도 무방하다.

이 때, 상기 충격 에너지 흡수 브래키트(10)의 가장 돌출된 부분이 횡방향 리브(21) 및 종방향 리브(22)과는 접촉이 되지 않도록 하고, 종방향 리브(22)와도 소정의 갭이 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 랜싱 충격 흡수편(11)의 내측단부는 프론트 필라 인너 패널(2)과 소정의 간격(P)을 유지하도록 하여 충격 흡수 작용을 증가시키도록 한다.

한편, 도 6에 도시한 바와 같이, 랜싱 충격 흡수편(11)을 프론트 필라 트림(20)의 내측면을 향하도록 하되, 반구형상으로 복수개를 형성하여도 좋다.

이 때에도 충격 에너지 흡수 브래키트(10)의 랜싱 충격 흡수편(11)과, 횡방향 리브(21) 및 종방향 리브(22)과는 접촉이 되지 않도록 하고, 랜싱 충격 흡수편(11)과 종방향 리브(22)와는 소정의 갭이 유지되도록 한다.

상기와 같은 본 발명에 의한 충격 흡수형 필라구조를 구성함에 있어서, 프론트 필라 인너 패널(2)에 충격 에너지 흡수 브래키트(10)를 고정하는 방법은 스폿 용접(spot welding)으로 하거나 스크류(screw)를 이용하는 것이 바람직하다. 그러나, 꼭 스폿 용접 또는 스크류를 이용한 방법에만 한정하는 것은 아니며 다른 방법을 적용하여도 무방하다.

도면중 3은 고정부위를 보인 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 충격 흡수형 필라구조에 있어서는, 자동차 사고로 인해 탑승자의 두부가 도시한 화살표 F 방향으로 급격히 움직여 프론트 필라 트림(20)에 부딪히게 되면, 먼저 1차적으로 프론트 필라 트림(20)이 변형되면서 충격의 일부를 흡수하고, 2차적으로 프론트 필라 트림(20)의 횡방향 리브(21) 및 종방향 리브(22)가 파단되면서 충격의 일부를 흡수하며, 3차적으로 충격 에너지 흡수 브래키트(10)에 형성된 랜싱 충격 흡수편(11)이 찌그러지면서 충격의 일부를 흡수하고, 마지막 4차적으로 충격 에너지 흡수 브래키트(10)가 찌그러지면서 충격의 나머지를 흡수하게 되는 것이다.

따라서, 충격 에너지를 4차에 걸쳐 골고루 흡수함으로써 탑승자 두부의 상해 및 사망을 방지할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의한 충격 흡수형 필라구조에 의하면, 인체 모형을 이용한 반복되는 실험 결과, 도 1에 도시한 B 그래프의 특성을 충분히 만족하는 것을 알 수 있었으며, 또한 미국 FMVSS201의 실내 승객 보호에 따른 법규를 충분히 만족시키는 결과를 얻을 수 있었다.

한편, 센터 필라(30)의 경우를 설명하면, 도 7에 도시한 바와 같이, 바디 패널(body panel), 즉 센터 필라 인너 패널(31)의 내측면에 고정되고 전,후방 양측에 일정 간격을 두고 복수개의 랜싱(lancing) 충격 흡수편(41)(42)이 구비된 충격 에너지 흡수 브래키트(40)와, 상기 충격 에너지 흡수 브래키트(40)의 일측에 소정의 갭(G)을 두고 설치되는 센터 필라 트림(50)을 포함하여 구성한 것이다.

상기 충격 에너지 흡수 브래키트(40)의 랜싱 충격 흡수편(41)(42)은 상,하 방향으로 일정 간격을 두고 복수개로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 센터 필라 인너 패널(31)과 충격 에너지 흡수 브래키트(40)의 사이에는 충분한 거리(D)가 유지되도록 한다.

상기 충격 에너지 흡수 브래키트(40)의 전,후방에 랜싱 충격 흡수편(41)(42)을 각각 형성하는 이유는 하나의 센터 필라(30)로 앞좌석 및 뒷자석의 탑승자를 모두 보호하기 위함이다.

상기 센터 필라 트림(50)의 내측면에는 별도의 횡방향 리브 및 종방향 리브를 일체로 형성하거나 또는 별도로 형성하여 부착 고정함으로써 충격의 완충 효과를 더욱 증가시킬 수도 있다.

상기와 같은 본 발명의 다른 실시예에 의한 충격 흡수형 필라구조에 의하면, 자동차 사고로 인해 탑승자의 두부가 도시한 화살표 F 방향으로 급격히 움직여 센터 필라 트림(50)에 부딪히게 되면, 먼저 1차적으로 프론트 필라 트림(50)이 변형되면서 충격의 일부를 흡수하고, 2차적으로 충격 에너지 흡수 브래키트(40)에 형성된 랜싱 충격 흡수편(41)이 찌그러지면서 충격의 일부를 흡수하며, 3차적으로 충격 에너지 흡수 브래키트(40)가 찌그러지면서 충격의 나머지를 흡수하게 된다.

이 때, 센터 필라 트림(50)의 내측면에 횡방향 리브 및 종방향 리브가 일체로 형성되어 있거나 별도로 형성되어 부착되어 있으면, 탑승자 두부의 충돌에 따른 충격의 흡수 효과는 더욱 증가될 것이다.

또한, 사이드 레일(60)의 경우에 있어서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 바디 패널(body panel), 즉 루프 패널(61)의 내측면에 고정되는 루프 사이드 레일 아웃터 패널(62) 및 루프 사이드 레일 인너 패널(63)과, 상기 루프 사이드 레일 인너 패널(63)의 내측면에 고정되고 복수개의 랜싱(lancing) 충격 흡수편(71)이 구비된 충격 에너지 흡수 브래키트(70)와, 상기 충격 에너지 흡수 브래키트(70)의 하측에 소정의 갭(G)을 두고 설치되는 헤드 라이닝(75)을 포함하여 구성한 것이다

상기와 같은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 충격 흡수형 필라구조에 있어서는, 자동차 사고로 인해 탑승자의 두부가 도시한 화살표 F 방향으로 급격히 움직여 헤드 라이닝(75)에 부딪히게 되면, 먼저 1차적으로 헤드 라이닝(75)이 변형되면서 충격의 일부를 흡수하고, 2차적으로 충격 에너지 흡수 브래키트(70)에 형성된 랜싱 충격 흡수편(71)이 찌그러지면서 충격의 일부를 흡수하며, 3차적으로 충격 에너지 흡수 브래키트(70)가 찌그러지면서 충격의 일부를 흡수하고, 마지막으로 루프 사이드 레일 아웃터 패널(62) 및 루프 사이드 레일 인너 패널(63)이 변형되면서 충격의 나머지를 흡수하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 충격 흡수형 필라구조는, 바디 패널의 내측면 전체 또는 일부 구간에 바디 패널과 소정의 거리를 두고 고정되는 충격 에너지 흡수 브래키트와, 상기 충격 에너지 흡수 브래키트에 소정의 형상으로 일체로 형성되는 복수개의 랜싱 충격 흡수편과, 상기 충격 에너지 흡수 브래키트의 일측에 그 충격 에너지 흡수 브래키트와 소정의 갭을 두고 설치되는 필라 트림을 포함하여 구성함으로써 탑승자의 두부(頭部)가 필라 트림에 충돌하는 경우, 그 충격 에너지를 여러 단계에 걸쳐 골고루 흡수하여 탑승자의 상해 및 사망을 방지하는 효과가 있다.

Claims

바디 패널의 내측면 전체 또는 일부 구간에 바디 패널과 소정의 거리를 두고 고정되는 충격 에너지 흡수 브래키트와,

상기 충격 에너지 흡수 브래키트에 소정의 형상으로 일체로 형성되는 복수개의 랜싱 충격 흡수편과,

상기 충격 에너지 흡수 브래키트의 일측에 그 충격 에너지 흡수 브래키트와 소정의 갭을 두고 설치되는 필라 트림을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 충격 흡수형 필라구조.
제 1 항에 있어서, 상기 랜싱 충격 흡수편은 필라 트림의 내측면을 향하여 외측으로 돌출 형성한 것을 특징으로 하는 충격 흡수형 필라구조.
제 1 항에 있어서, 상기 랜싱 충격 흡수편은 바디 패널을 향하여 내측으로 돌출 형성한 것을 특징으로 하는 충격 흡수형 필라구조.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 필라 트림의 내측면에 횡방향 리브 및 종방향 리브가 격자상으로 형성한 것을 특징으로 하는 충격 흡수형 필라구조.
제 1 항에 있어서, 상기 랜싱 충격 흡수편은 필라 트림의 전,후방 양측에 각각 형성한 것을 특징으로 하는 충격 흡수형 필라구조.
루프 패널의 내측면에 고정되는 루프 사이드 레일 아웃터 패널 및 루프 사이드 레일 인너 패널과, 상기 루프 사이드 레일 인너 패널의 내측면에 그 루프 사이드 레일 인너 패널과 소정의 거리를 두고 고정되고 복수개의 랜싱 충격 흡수편이 구비된 충격 에너지 흡수 브래키트와, 상기 충격 에너지 흡수 브래키트의 하측에 소정의 갭을 두고 설치되는 헤드 라이닝을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 충격 흡수형 필라구조.