KR20000023185A - 자동차의 차체전부구조 - Google Patents

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KR20000023185A
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와다 아끼히로
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Abstract

차체의 좌우 각 측부에 배치되며 전후방향으로 연장되는 전방측면부재 (20) 와, 좌우의 전방필러 (22) 사이에 배치되며 폭방향으로 연장되는 계기판 강화재 (24) 를 구비하는 자동차의 차체전부(前部)구조이다. 필러 받침대 (40) 가 좌우 각 측부의 전방측면부재 (20) 와 계기판 강화재 (24) 에 각각 연결되어 있다.

Description

자동차의 차체전부구조{FRONT PORTION STRUCTURE OF AN AUTOMOBILE VEHICLE BODY}
본 발명은 자동차, 특히 승용차의 차체전부(前部)구조에 관한 것이다.
도 6 에 도시하는 바와 같이, 차체의 각 측부에 배치되며 차량전후방향으로 연장되는 전방측면부재(front side member) (10) 와, 차량폭방향으로 연장되며 좌우 전방측면부재 (10) 를 연결하는 대시 크로스 부재(dash cross member) (11) 와, 대시 크로스 부재 (11) 의 후방에서 각 측부에 배치된 전방필러(front pillar)(12) 와, 차체좌우의 전방필러 (12) 사이에 배치되며 폭방향으로 연장되는 계기판 강화재(instrument panel reinforcement) (13) 와, 각 전방측면부재 (10) 와 각 전방필러 (12) 를 연결하는 필러 받침대(pillar brace) (14) 를 구비하는 차체의 전부구조가 제안되어 있다. 이와 같이, 필러 받침대가 전방측면부재와 전방필러에 연결된 차체전부구조는, 예를 들면 일본 공개특허공보 평10-45034 호에 개시되어 있다.
주행중의 자동차가 충돌하여, 차량 후방향으로 큰 하중 (F) 이 전방측면부재 (10) 에 가해지는 경우, 하중 (F) 은 화살표로 나타내는 바와 같이, 전방측면부재 (10) 의 필러 받침대 (14) 와의 연결부에 도달하고, 일방에서는 필러 받침대 (14) 를 거쳐 전방필러 (12) 에 전달되고, 타방에서는 전방측면부재 (10) 를 따라 후방으로 전달된다. 또한, 전방측면부재 (10) 의 변형량이 많아지면, 타이어 (15) 로부터 하중이 직접 전방필러 (12) 에 전달된다. 그 결과, 전방필러 (12) 의 변형이 커지고, 전방필러 (12) 에 장착되어 있는 전방 도어의 도어개방성에 지장이 미칠 우려가 있다.
이와 함께, 전방필러의 변형만으로는 충돌에너지를 충분히 흡수할 수 없기 때문에, 계기판 강화재의 하방에 있어서 차실(車室)을 엔진룸과 구분시키는 대시패널을 상하로 2 분할하여 하방부분을 두껍게 하고, 그에 따라 충돌에너지를 흡수하여 차체의 변형을 억제할 필요가 있었다.
그런데, 대시 크로스 부재 (11) 가 좌우 전방측면부재 (10) 를 연결하고 있기 때문에, 후방향 하중 (F) 의 일부는 대시 크로스 부재 (11) 를 거쳐 폭방향으로 분산되는데, 계기판 강화재 (13) 는, 이 계기판 강화재 (13) 에 하중이 도달하기 전에 전방필러 (12) 가 변형되므로, 후방향 하중 (F) 의 일부를 폭방향으로 분산시키는 기능을 전혀 이루지 못한다.
본 발명은, 핸들 (steering column) 또는 에어컨, 기타 기기를 지지하기 위해 좌우 전방필러 사이에 배치되어 있는 계기판 강화재를 활용하여 차량충돌시의 전방필러의 변형을 억제할 수 있는 자동차의 차체전부구조를 제공한다.
본 발명은 또한 계기판 강화재와 대시 크로스 부재를 활용하여 차량충돌시의 전방필러의 변형을 억제할 수 있는 자동차의 차체전부구조를 제공한다.
도 1 은 본 발명에 관한 자동차의 차체전부구조의 일 실시형태를 나타내는, 차체의 전후방향으로 연장되는 중심선을 포함한 연직면에서 절단한 단면도이다.
도 2 는 본 발명에 관한 자동차의 차체전부구조의 일 실시형태를 나타내는 평면도이다.
도 3 은 전방측면부재와 대시 크로스 부재와 필러 받침대의 연결부를 나타내는 사시도이다.
도 4 는 계기판 강화재와 필러 받침대와 전방필러의 연결부를 나타내는 것으로, 도 1 의 원 4 로 둘러싸인 부분을 확대한 사시도이다.
도 5 는 도 4 의 V-V 선에서 절단한 단면도이다.
도 6 은 자동차의 차체전부구조를 나타내는, 도 1 과 동일한 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10,20 : 전방측면부재 11 : 대시크로스부재
12,22 : 전방필러 13,24 : 계기판 강화재
14,40: 필러 받침대 15,34 : 타이어
26 : 전방범퍼강화재 28 : 대시 크로스부재
32 : 서스펜션 타워 44,54 : 볼트
46,56 : 너트 52 : 클램프
60 : 시이드실
본 발명의 제 1 태양에 있어서의 자동차의 차체전부구조는, 차체의 측부에 배치되며 차량전후방향으로 연장되는 전방측면부재와, 차체 좌우의 전방필러사이에 배치되며 차량폭방향으로 연장되는 계기판 강화재와, 상기 측부의 전방측면부재와 상기 계기판 강화재에 각각 연결된 필러 받침대를 구비한다.
주행중의 자동차가 충돌하여 전방측면부재에 차량후방향 하중이 가해지면, 하중은 전방측면부재의 필러 받침대와의 연결부에 도달하고, 일방에서는 필러 받침대를 거쳐 전방필러에 전달되고, 타방에서는 전방측면부재를 따라 차량후방에 전달된다. 필러 받침대를 거쳐 전방필러에 도달한 하중은, 전방필러를 차실 바깥방향을 향해 변형시키려고 하는데, 계기판 강화재가 필러 받침대에 연결되어 있기 때문에, 전방필러를 차실 바깥 방향으로 변형시키려고 하면, 하중은 계기판 강화재에 인장하중으로서 작용하게 되고, 계기판 강화재에 의해 차량폭방향으로 분산된다. 필러 받침대를 계기판 강화재에 직접연결하고 있기 때문에, 필러 받침대를 거쳐 전방필러에 가해지는 하중을 계기판 강화재에 의해 지지하고, 분산시킬 수 있다. 이에 따라, 전방필러의 변형을 억제하고, 충돌에너지를 흡수할 수 있기 때문에, 대시패널을 상하로 2 분할하여 하방부분을 두껍게 하는 등의 대책을 취할 필요가 없다.
바람직한 태양으로는, 상기 계기판 강화재는, 상기 필러 받침대를 통해 상기 전방필러에 연결된다. 즉, 필러 받침대가 전방필러에 연결되고, 계기판 강화재가 필러 받침대에 연결된다.
이 태양에 따르면, 전방필러에 연결된 필러 받침대를 계기판 강화재의 브래킷으로서 사용할 수 있기 때문에, 별도 브래킷을 형성하는 것에 의한 재료의 낭비나 여분의 시간을 생략할 수 있다.
또한, 상기 제 1 태양에 있어서, 상기 전방측면부재는, 측면에서 보았을 때 실질적으로 직선상으로 연장되는 전방부분과, 측면에서 보았을 때 상기 전방부분으로부터 하방을 향해 구부러진 굴곡부분을 가지며, 상기 필러 받침대는 상기 전방부분의 후단(後端)에서 상기 전방측면부재에 연결되게 할 수 있다. 또한, 측면에서 보았을 때 상기 전방부분의 축선의 연장선과 상기 필러 받침대가 이루는 제 1 각도와, 측면시에 있어서의 상기 전방부분의 축선의 연장선과 상기 굴곡부분이 이루는 제 2 각도는, 상기 축선보다 상방의 차체강도가 상기 축선보다 하방의 차체강도보다 높은 경우에는 제 1 각도를 제 2 각도보다 작게하고, 상기 축선보다 상방의 차체강도가 상기 축선보다 하방의 차체강도보다 낮은 경우에는 제 1 각도를 제 2 각도보다 크게하도록 규정할 수 있다.
주행중의 자동차가 충돌한 경우, 전방측면부재의 필러 받침대와의 연결부에 달한 하중은, 일방에서는 필러 받침대를 거쳐 전방필러에 전달되고, 타방에서는 전방측면부재의 굴곡부분을 따라 후방으로 전달되는데, 이 때, 상방의 차체강도와 하방의 차체강도에 맞게 분배된 하중이 필러 받침대 및 전방측면부재의 굴곡부분에 가해진다.
이 태양에 따르면, 차체강도에 맞게 분배된 하중, 즉 차체강도가 높은 쪽에 차체강도가 낮은 쪽보다 많이 가해지도록 분배된 하중에 의해, 차체의 전체를 거의 동일하게 변형시킬 수 있기 때문에, 차체의 일부가 극단적으로 변형되는 것을 방지할 수 있다.
상기 태양은, 차량의 좌우양방의 차체전부구조에 적용하는 것이 가능하다.
또한, 상기 태양에 있어서, 상기 좌우의 전방측면부재 사이에 배치되며 차량폭방향으로 연장되는 대시 크로스 부재를 구비하며, 상기 필러 받침대는, 차량의 좌우측부에 있어서 상기 대시 크로스 부재와 연결되게 할 수 있다.
본 발명의 제 2 태양에 있어서의 자동차의 차체전부구조는, 차체의 좌우 각측부에 배치되며 전후방향으로 연장되는 전방측면부재와, 좌우 전방필러사이에 배치되며 폭방향으로 연장되는 계기판 강화재와, 상기 좌우 전방측면부재 사이에 배치되며 폭방향으로 연장되는 대시 크로스 부재와, 상기 각 측부에 있어서, 상기 대시 크로스 부재와 상기 계기판 강화재에 각각 연결된 필러 받침대를 구비한다.
주행중의 자동차가 충돌하여 전방측면부재에 후방향 하중이 가해지면, 하중은 전방측면부재의 대시 크로스 부재와의 연결부에 달하고, 하중의 일부가 대시 크로스 부재에 전달된다. 하중의 잔부(殘部)는, 필러 받침대와의 연결부에 달하고, 일방에서는 필러 받침대를 거쳐 전방필러 및 계기판 강화재에 전달되고, 타방에서는 전방측면부재를 따라 후방에 전달된다. 이렇게 해서 하중이 분산된다.
이 태양에 따르면, 필러 받침대를 대시 크로스 부재와 계기판 강화재에 직접 연결하고 있기 때문에, 전방측면부재로부터의 하중을 대시 크로스 부재 및 계기판 강화재에 의해 지지하고, 분산시킬 수 있다. 이에 따라, 전방필러의 변형을 더 한층 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 제 2 태양에 있어서, 상기 전방측면부재는 측면시에 있어서 실질적으로 직선상으로 연장되는 전방부분과, 측면시에 있어서 상기 전방부분으로부터 하방을 향해 구부러진 굴곡부분을 가지며, 상기 대시 크로스 부재는 상기 전방부분의 후단에 연결되고, 상기 필러 받침대는 상기 전방부분의 후단에서 상기 대시 크로스 부재에 연결되게 할 수 있다.
이 태양에 따르면, 전방측면부재의 실질적으로 직선상의 전방부분의 후단에서, 하중이 대시 크로스 부재와 필러 받침대와 굴곡부분에 전달되기 때문에, 하중을 확실하게 분산시킬 수 있다.
상기 제 2 태양에 있어서, 상기 대시 크로스 부재와 상기 필러 받침대와 상기 계기판 강화재는, 평면에서 보았을 때 사다리꼴 트러스를 형성하도록 할 수 있다.
본 발명에 관한 자동차의 차체전부구조의 일 실시형태를 도 1 ∼ 5 를 참조하여 이하에 설명한다.
본 실시형태에 있어서의 자동차의 차체전부구조는, 측면을 도시하는 도 1 과, 평면을 도시하는 도 2 를 참조하면, 차체의 좌우 각 측부에 배치되며 차량 전후방향으로 연장되는 전방측면부재 (20) 와, 차량좌우의 전방필러 (22) 와, 이 전방필러 (22) 사이에 배치되며 차량 폭방향으로 연장되는 계기판 강화재 (24) 를 구비한다. 전방 범퍼 강화재(front-bumper reinforcement) (26) 가 좌우 전방측면부재 (20) 의 전방단부에 연결되고, 대시 크로스 부재(dash cross member) (28) 가 좌우 전방측면부재 (20) 의 중간부분에 연결되어, 폭방향으로 연장되어 있다.
전방측면부재 (20) 는, 측면에서 보았을 때 실질적으로 직선상으로 연장되는 전방부분 (21a) 과, 측면시에 있어서 전방부분 (21a) 으로부터 하방을 향해 구부러진 굴곡부분 (21b) 과, 또한 측면시에 있어서 굴곡부분 (21b) 으로부터 수평으로 구부러져 후방으로 연장되어 있는 후방부분 (21c) 을 가진다. 대시 크로스 부재 (28) 가 후술하는 바와 같이 전방측면부재 (20) 에 연결된다. 전방 에이프런(front apron) (30) 과 서스펜션 타워(suspension tower) (32) 가 각 전방측면부재 (20) 에 연결되고, 타이어 (34) 가 각 서스펜션 타워 (32) 에 지지된 스트럿 및 서스펜션 아암 (도시 생략) 에 의해 지지된다. 상기 구조는 종래의 것과 동일하다.
필러 받침대 (40) 가 전방측면부재 (20) 와 계기판 강화재 (24) 에 각각 연결되어 있다.
사시(斜視)상태의 도 3 에 나타내는 바와 같이, 가상선 (29) 으로 표시한 단면형상, 소위 모자(hat)형의 단면형상을 가진 대시 크로스 부재 (28) 가 전방측면부재 (20) 의 전방부분 (21a) 의 후단에 스폿용접으로 접합되어 있고, 가상선 (41) 으로 표시한 모자형 단면형상의 필러 받침대 (40) 의 가장자리부 (42) 가 전방측면부재 (20) 의 전방부분 (21a) 후단의 후방에서 대시 크로스 부재 (28) 와 겹쳐져 있다. 필러 받침대 (40) 의 가장자리부 (42) 는, 그것에 형성한 관통구멍을 전방측면부재 (20) 에 고정시킨 스터드 볼트(stud bolt) (44) 를 통해, 너트 (46) 를 스터드 볼트 (44) 에 돌려넣고 단단히 죄어, 전방측면부재 (20) 에 연결되어 있다. 도시하는 실시형태 대신에, 대시 크로스 부재 (28) 를 단면이 실질적으로 역 U 자상을 나타내도록 형성하여 전방측면부재 (20) 의 전방부분 (21a) 의 측부에 접합할 수도 있다.
사시상태의 도 4 와, 단면상태의 도 5 에 나타낸 실시예에서는, 필러 받침대 (40) 의 타방의 가장자리부 (43) 는, 그것에 형성한 관통구멍에 볼트 (48) 를 통하여, 그 볼트 (48) 를 전방필러 (22) 에 용접한 너트 (도시 생략) 에 돌려넣고 단단히 죄어, 전방필러 (22) 에 연결되어 있다. 계기판 강화재 (24) 는 원통재로 이루어지고, 필러 받침대 (40) 의 가장자리부 (43) 는, 계기판 강화재 (24) 의 외주면에 적합한 오목부 (50) 을 가진다. 이 오목부 (50) 에 계기판 강화재 (24) 를 끼우고, 계기판 강화재 (24) 의 외주면에 적합한 형상의 클램프 (52) 를 계기판 강화재 (24) 에 대어, 볼트 (54) 를 클램프(clamp) (52) 와 가장자리부 (43) 를 통하여, 볼트 (54) 를 가장자리부의 내측에 용접한 너트 (56) 에 돌려넣고 단단히 죄어, 계기판 강화재 (24) 는 필러 받침대 (40) 에 연결되어 있다.
필러 받침대 (40) 를 각 측부의 전방측면부재 (20) 와 계기판 강화재 (24) 에 연결하면, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 대시 크로스 부재 (28) 와 두개의 필러 받침대 (40) 와 계기판 강화재 (24) 는, 평면에서 보았을 때 사다리꼴 트러스를 형성한다. 주행중의 자동차가 충돌하여 전방측면부재 (20) 에 후방향 하중 (F) 이 가해지면, 하중 (F) 은 전방측면부재 (20) 의 필러 받침대 (40) 와의 연결부에 달하고, 일방에서는 필러 받침대 (40) 를 거쳐 전방필러 (22) 에, 타방에서는 전방측면부재 (20) 를 따라 후방으로 전달되고, 또한 대시 크로스 부재 (28) 에 전달된다. 필러 받침대 (40) 를 거쳐 전방필러 (22) 에 달한 하중은, 전방필러 (22) 를 차실 바깥 방향 (A) 을 향해 변형시키려고 하는데, 계기판 강화재 (24) 가 필러 받침대 (40) 에 직접연결되어 있기 때문에, 전방필러 (22) 를 차실 바깥 방향 (A) 으로 변형시키려고 하는 하중은 계기판 강화재 (24) 에 인장하중으로서 작용하게 된다. 이와 같이, 전방측면부재 (20) 에 가해진 후방향하중 (F) 은, 화살표로 나타내는 바와 같이, 사다리꼴 트러스의 대시 크로스 부재 (28) 와 계기판 강화재 (24) 에 의해 폭방향, 즉 가로방향으로 분산된다. 전방필러 (22) 에 달한 하중은, 계기판 강화재 (24) 에 분산되고, 거기서 지지되는 것 외에, 전방필러 (22) 의 하단에 연결되어 있는 사이드실(side sill) (로커 ; 60) 에 분산되며, 거기에서도 지지된다. 그리고, 도 2 에는 우측의 전방측면부재 (20) 에 대해 하중의 전파경로를 나타내고 있는데, 좌측의 전방측면부재 (20) 에서는 하중은 실질적으로 대칭적으로 전파된다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 전방측면부재 (20) 는 측면에서 보았을 때 실질적으로 직선상인 전방부분 (21a) 과 굴곡부분 (21b) 을 가지며, 측면에서 보았을 때 전방부분 (21a) 의 축선 (C) 의 연장선과 필러 받침대 (40) 는 제 1 각도 (θ1) 를 이루고 있다.
한편, 측면시에 있어서의 전방부분 (21a) 의 축선 (C) 의 연장선과 굴곡부분 (21b) 은 제 2 각도 (θ2) 를 이루고 있다.
상기 축선 (C) 보다 상방의 차체강도와, 상기 축선 (C) 보다 하방의 차체강도가 거의 같은 경우, θ1≒ θ2의 관계로 유지할 수 있으면, 전방측면부재 (20) 로부터 가해진 하중을 상방 및 하방으로 거의 등분되게 분배하는 것이 가능해지고, 하중을 차체전체의 거의 같은 정도의 변형으로 흡수할 수 있다. 이에 대해, 상기 축선 (C) 보다 상방의 차체강도가 상기 축선 (C) 보다 하방의 차체강도보다 높은 경우, 제 1 각도(θ1) ＜ 제 2 각도(θ2) 의 관계로 유지하고, 반대로 상기 축선 (C) 보다 상방의 차체강도가 상기 축선 (C) 보다 하방의 차체강도보다 낮은 경우, 제 1 각도(θ1) ＞ 제 2 각도(θ2) 의 관계로 유지하도록, 제 1 각도 (θ1) 와 제 2 각도(θ2) 를 규정하게 된다. 이에 따라 하중을 차체전체의 거의 같은 정도의 변형으로 흡수할 수 있다.
본 발명에 의하여, 핸들 또는 에어컨, 기타 기기를 지지하기 위해 좌우 전방필러사이에 배치되어 있는 계기판 강화재를 활용하여 차량충돌시의 전방필러의 변형을 억제할 수 있으며, 또한, 계기판 강화재와 대시 크로스 부재를 활용하여 차량충돌시의 전방필러의 변형을 억제할 수 있다.

Claims (10)

  1. 차체의 측부에 배치되며 차량 전후방향으로 연장되는 전방측면부재 (20) 와, 차체의 좌우에 배치된 전방필러 (22) 와, 상기 전방필러 사이에 배치되며 차량 폭방향으로 연장되는 계기판 강화재 (24) 를 구비하는 자동차의 차체전부구조에 있어서,
    상기 측부의 전방측면부재와 상기 계기판 강화재에 각각 연결된 필러 받침대를 구비하는 것을 특징으로 하는 차체전부구조.
  2. 차체의 좌우 각 측부에 배치되며 차량의 전후방향으로 연장되는 전방측면부재 (20) 와, 차체의 좌우에 배치된 전방필러 (22) 와, 상기 전방필러사이에 배치되며 차량폭방향으로 연장되는 계기판 강화재 (24) 를 구비하는 자동차의 차체전부구조에 있어서,
    상기 좌우 각 측부의 전방측면부재와 상기 계기판 강화재에 각각 연결된 필러 받침대 (40) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 차체전부구조.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 계기판 강화재는, 상기 필러 받침대를 통해 상기 전방필러에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 차체전부구조.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전방측면부재는, 측면에서 볼 때 실질적으로 직선상으로 연장되는 전방부분 (21a) 과, 측면에서 볼 때 상기 전방부분으로부터 하방을 향해 구부러진 굴곡부분 (21b) 을 가지며,
    상기 필러 받침대는, 상기 전방부분의 후단에서 상기 전방측면부재에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 차체전부구조.
  5. 제 4 항에 있어서, 측면에서 볼 때 상기 전방부분의 축선의 연장선과 상기 필러 받침대가 이루는 제 1 각도와, 측면에서 볼 때 상기 전방부분의 축선의 연장선과 상기 굴곡부분이 이루는 제 2 각도는, 상기 축선보다 상방의 차체강도가 상기 축선보다 하방의 차체강도보다 높은 경우에는 제 1 각도를 제 2 각도보다 작게하고, 상기 축선보다 상방의 차체강도가 상기 축선보다 하방의 차체강도보다 낮은 경우에는 제 1 각도를 제 2 각도보다 크게 하도록 규정되어 있는 것을 특징으로 하는 차체전부구조.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 좌우의 전방측면부재 사이에 배치되며 폭방향으로 연장되는 대시 크로스 부재 (28) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 차체전부구조.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 필러 받침대는, 상기 각 측부에 있어서 상기 대시 크로스 부재와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 차체전부구조.
  8. 차체의 좌우 각 측부에 배치되며 전후방향으로 연장되는 전방측면부재 (20) 와, 차체좌우에 배치된 전방필러 (22) 와, 상기 전방필러 사이에 배치되며 폭방향으로 연장되는 계기판 강화재 (24) 와, 상기 좌우의 전방측면부재 사이에 배치되며 폭방향으로 연장되는 대시 크로스 부재 (28) 를 구비하는 자동차의 차체전부구조에 있어서,
    상기 좌우의 각 측부에 있어서, 상기 대시 크로스 부재와 상기 계기판 강화재에 각각 연결된 필러 받침대 (40) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 차체전부구조.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 전방측면부재는, 측면에서 볼 때 실질적으로 직선상으로 연장되는 전방부분 (21a) 과, 측면에서 볼 때 상기 전방부분으로부터 하방을 향해 구부러진 굴곡부분 (21b) 을 가지며,
    상기 대시 크로스 부재는 상기 전방부분의 후단에 연결되고, 상기 필러 받침대는 상기 전방부분의 후단에서 상기 대시 크로스 부재에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 차체전부구조.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 대시 크로스 부재와 상기 필러 받침대와 상기 계기판 강화재는, 평면에서 볼 때 사다리꼴 트러스를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 차체전부구조.
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