KR20040023489A - 자동차 차체의 전방부 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 객실 공간의 확대와 덱 포워드화에 의한 디자인 이미지 향상을 도모하고, 간단한 구조 변경에 의해 차량 충돌시 프런트 사이드 멤버의 Z꺾임 등을 억제하여 에너지 흡수량을 증대시킬 수 있는 자동차 차체의 전방부 구조를 제공한다.

이를 위하여, 본 발명은 차체 전측부에 구비된 프런트 사이드 멤버(1)와, 프런트 필러(2) 사이에 설치된 프런트 덱 크로스 멤버(3)와 프런트 필러(2)의 결합부 부근을 견고하게 연결하는 대시 크로스 멤버(4)를 설치하여, 차량 충돌시 프런트 사이드 멤버(1)로의 입력을 대시 크로스 멤버(4)를 통하여 프런트 필러(12)측으로 분산시키도록 한 것이다.

Description

자동차 차체의 전방부 구조{AUTOMOBILE FRONT END BODY STRUCTURE}

본 발명은 자동차 차체의 전방부 구조에 관한 것이다.

승용차 등에 있어서의 최근의 요구로서, 객실 공간의 확대를 목적으로 한 덱 포워드화가 이루어지고 차량의 디자인 이미지가 변경되는 결과, 차량의 프런트 사이드 멤버의 길이가 짧아지는 경향이 있다. 이 때문에, 차량 충돌시 등의 충격 흡수 방법으로 크러셔블 차체를 채용한 차량에 있어서, 충격 흡수 성능의 확보가 곤란하다.

예를 들면, 도 3에 도시한 바와 같이, 차체 전방부의 좌우 양 측부에 구비되며 차량의 전후 방향으로 연장된 프런트 사이드 멤버(100)는, 좌우 양 프런트 필러(101) 사이에 가설된 프런트 덱 크로스 멤버(102)의 직하방 지점보다 비교적 전방 지점에서부터 하방으로 기울어져 굴곡되고 그 후 다시 수평으로 굴곡되어 차체 바닥면(床面)과 동일 레벨이 되도록 되어 있다.

프런트 사이드 멤버(100)를 위와 같이 구성함으로써, 토우 보드(대시 패널)면(D)(도 4 참조)를 차체 전방으로 설정할 수 있게 되어, 객실 공간의 확대가 도모되는 것이다. 한편, 차량 충돌시(전면충돌이나 오프셋 충돌)에 프런트 사이드 멤버(100)가 그 입력 하중을 주로 받으며, 차체의 전방부가 아코디온 모양으로 찌그러져 충돌 에너지를 흡수할 수 있게 된다.

그런데, 상술한 바와 같은 구성의 프런트 사이드 멤버(100)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 차량 충돌시의 입력(도 4(a)의 화살표 참조)에 의해 대략 Z자 형상의 절곡(Z꺾임)이 생기기 쉽고(도 4(b)의 프런트 사이드 멤버(100)의 파선 상태로부터 실선 상태로 변형), 토우 보드면(D)의 후퇴 정도가 클 우려가 있다. 또한, 차량 충돌시의 입력이 크면, 도 4(c)에 도시한 바와 같이, 플로어 패널 하면에 배치된 프런트 사이드 멤버(100) 부분(102)도 좌굴(座屈)될 우려가 있다. 또한, 프론트 사이드 멤버(100)에 Z꺾임이 생기는 결과, 프런트 사이드 멤버(100)의 크러셔블 길이(아코디언 모양으로 찌그러져서 충격 흡수를 행하는 부분의 길이)가 단축되어, 충격 흡수량이 적어지고, 객실(캐빈)의 변형량이 증대할 우려도 있다.

그래서, 일본 특개평 제4-262975호 공보에서는, 프런트 사이드 멤버의 대시로우 패널 결합부에서의 충돌 하중 반발력을 높이고 상기 프런트 사이드 멤버의 소성 변형에 의한 에너지 흡수량을 확대하기 위해, 프런트 범퍼에 입력되는 충돌 하중을 라디에이터 코어 서포트의 제 1 보강 부재로부터 후드 릿지 패넬의 보강부를 경유하여 카울 박스로 전달시키면서 제 2 보강 부재로 전달시키고, 해당 제 2 보강 부재에 지지부를 지점으로 하는 모멘트를 발생시키는 차체 전방부 구조가 개시되어 있다.

그러나, 상기 공보에 개시된 차체 전방부 구조에 있어서는, 충돌 입력의 전달 경로가 복잡하고(먼 우회), 그에 수반한 보강 부재의 부품수도 증대하여 구조의 복잡화에 따른 비용 상승을 초래한다는 결점이 있다.

본 발명의 목적은, 객실 공간의 확대와 덱 포워드화에 의한 디자인 이미지 향상을 도모하고, 간단한 구조 변경에 의해 차량 충돌시 프런트 사이드 멤버의 Z꺾임 등을 억제하여 에너지 흡수량을 증대시킬 수 있는 자동차 차체의 전방부 구조를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 청구항 제 1 항의 발명은, 차체 전측부에 구비된 프론트 사이트 멤버와, 차체 전측벽 사이에 가설된 프론트 덱 크로스 멤버와 해당 차체 측벽과의 결합부 부근을 연결한 멤버 부재를 설치하고, 차량 충돌시 프런트 사이드 멤버로의 입력을 멤버 부재를 통하여 차체 측벽측으로 분산시키도록 한 것이다.

청구항 제 2 항의 발명은, 상기 멤버 부재가 좌우 각각에 구비되고, 상기 멤버 부재는 좌우의 프런트 사이드 멤버 사이에서 서로 연결되어 일체 부재로서 구성되고, 상기 프론트 덱 크로스 멤버와 일체되어 4각 테두리 형상의 프레임 구조를 형성하도록 한 것이다. 또한, 상기 멤버 부재는 단일 부재로 구성하여도 좋다.

청구항 제 3 항의 발명은, 상기 멤버 부재가 파이프재를 이용하여 구성됨으로써, 한층 강도 향상과 비용 절감을 도모할 수 있도록 한 것이다.

청구항 제 4 항의 발명은, 차체 전측부의 좌우에 구비된 프런트 사이드 멤버와, 차체 측벽 사이에 가설된 프런트 덱 크로스 멤버와, 단일한 파이프 부재로 이루어지고 파이프 부재의 양 단부 각각이 프런트 덱 크로스 멤버와 차체 측벽의 결합부 부근 각각에 연결되고, 파이프 부재의 중간부가 좌우에 마련된 프런트 사이드 멤버의 각각에 결합된 멤버 부재로 이루어져, 차체 충돌시 프런트 사이드 멤버로의 입력을 멤버 부재를 통하여 차체 측벽측으로 분산시키도록 한 것이다. 또한, 멤버 부재가 프런트 덱 크로스 멤버와 일체되어 테두리 형상의 프레임 구조를 구성하도록 하였다. 또한, 멤버 부재를 파이프재를 이용하여 구성함으로써, 한층 강도 향상과 비용 절감을 도모할 수 있도록 하였다.

청구항 제 5 항의 발명은, 프런트 사이드 멤버가 차체의 엔진 룸 측으로부터 차체의 바닥면을 향해 하방으로 굴곡되도록 형성한 굴곡부를 구비하고, 이 굴곡부에 멤버 부재가 결합되도록 구성하여, 차체 충돌시 프런트 사이드 멤버로의 입력을 멤버 부재를 통하여 효과적으로 차체 측벽측으로 분산시키도록 한 것이다.

청구항 제 6 항의 발명은, 멤버 부재가 상방으로 개구된 개략 U자 형상을 이루도록 형성하고, U자 형상의 아랫 변의 양 모서리부가 프런트 사이드 멤버의 굴곡부에 결합되도록 구성하고, 멤버 부재가 프런트 덱 크로스 멤버와 일체되어 4각 테두리 형상의 프레임 구조를 형성하도록 한 것이다. 또한, 상기 4각 테두리 형상의 한 변을 통해, 프런트 사이드 멤버의 굴곡부와, 프런트 덱 크로스 멤버와 차체 측벽과의 결합부 부근이 연결되도록 하였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 도시한 차체 전방부 구조의 개략 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 차체 전방부 구조의 작용 설명도.

도 3은 종래의 차체 전방부 구조의 개략 사시도.

도 4는 도 3에 도시된 종래의 차체 구조의 문제점을 도시한 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

1 : 프런트 사이드 멤버 2 : 프런트 필러

3 : 프런트 덱 크로스 멤버 4 : 대시 크로스 멤버

이하, 본 발명에 관한 자동차 차체의 전방부 구조를 실시예에 대한 도면을 이용하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예를 도시한 차체 전방부 구조의 개략 사시도이며, 도 2는 도 1의 작용 설명도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 차체 전방부에는, 그 좌우 양 측부에 위치하며 차량의 전후 방향으로 연장된 폐단면 구조의 프런트 사이드 멤버(1)가 설치되고, 차체 측벽으로서의 좌우 양 프런트 필러(2) 사이에는 파이프재로 이루어진 프런트 덱 크로스 멤버(3)가 가설된다.

상기 프런트 사이드 멤버(1)는, 프런트 덱 크로스 멤버(3)의 직하방 지점에서 소정 거리만큼 이격된 전방 지점으로부터 하방으로 기울어져 굴곡되고, 대략 프런트 덱 크로스 멤버(3) 직하방 지점으로부터 다시 수평으로 굴곡되어 차체 바닥면과 대략 동일 레벨이 되도록 함으로써, 토우 보드면(D)(도 4 참조)을 차체 전방에 설정하여 객실 공간의 확대가 도모된다.

한편, 차량 충돌시(전면충돌, ODB 충돌 등)에는, 프런트 사이드 멤버(1)가 그 입력 하중을 주로 받고, 상기 하방으로 기울어진 굴곡부(A)로부터 그 전방 부분이 아코디온 모양으로 찌그러져 충돌 에너지를 흡수할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 본 실시예에서는, 상기 프런트 사이드 멤버(1)의 상기 하방으로 기울어진 굴곡부(A)와, 상기 프런트 덱 크로스 멤버(3)와 프런트 필러(2)의 결합부(B) 부근을 견고하게 연결하는 멤버 부재로서 대시 크로스 멤버(4)가 설치된다.

상기 대시 크로스 멤버(4)는 1개의 파이프재(단일 부재)로 이루어지고, 그 중간부(4a)가 좌우의 프런트 사이드 멤버(1) 사이에 용접용 브래킷(5a, 5b)을 통하여 수평하게 가설되고, 좌우 양 단부(4b, 4c)측이 상방으로 굴곡되어 각각 상기 프런트 덱 크로스 멤버(3)의 좌우 양 부에 용접되고, 해당 대시 크로스 멤버(4)와 프런트 덱 크로스 멤버(3)가 일체되어 사다리꼴(사각) 테두리 형상의 프레임 구조를 구성한다.

위와 같이 구성되기 때문에, 차량 충돌시(전면충돌, ODB 충돌 등) 프런트 사이드 멤버(1)로의 입력은, 도 2에 도시한 바와 같이, 대시 크로스 멤버(4)를 통하여 좌우의 프런트 필러(2)로도 분산된다(도 2(a) 참조). 이 때의 프런트 사이드 멤버(1) 후부와 프런트 필러(2)의 분담 하중은 약 50 : 50로 설계하면 알맞다.

또한, 파이프재로 이루어진 프런트 덱 크로스 멤버(3) 및 대시 크로스 멤버(4)는 그 축력 및 장력으로 각종 입력에 대해 효과적으로 작용한다. 즉, 충돌시 후방으로 작용하는 큰 힘은 대시 크로스 멤버(4)의 좌우 양 단부(4b, 4c)의 축력으로 수용하고, 프런트 사이드 멤버(1)가 안으로 접히도록 하는 등의 횡력은 대시 크로스 멤버(4)의 중간부(4a)와 프런트 덱 크로스 멤버(3)의 장력(또는 압축력)으로 유효하게 수용된다(도 2(b) 참조). 또한, 대시 크로스 멤버(4)와 프론트 덱 크로스 멤버(3)가 일체하여 사다리꼴(사각) 테두리 형상의 프레임 구조를 구성하고 있기 때문에, 한층 견고한 차체 구조가 된다.

그 결과, 객실 공간의 확대와 덱 포워드화에 의한 디자인 이미지 향상을 도모하는 한편, 대시 크로스 멤버(4)를 신설하는 간단한 구조 변경을 통해 차량 충돌시 프런트 사이드 멤버(1)의 Z꺾임 등을 억제하여 에너지 흡수량을 증대시킬 수 있다. 덧붙이면, 본 발명에 의할 경우, 상기 대시 크로스 멤버(4) 없이 상기와 동등한 성능을 다른 보강 구조로 확보한 경우에 비하여, 차체 중량을 약 10킬로그램 경량화 할 수 있다는 것이 확인되었다.

또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변경이 가능함은 말할 필요도 없다. 예를 들면, 대시 크로스 멤버(4)는 파이프재로 한정하지 않고, 다른 강재를 이용하여도 좋고, 좌우의 프런트 사이드 멤버(1) 사이에 가설된 부분(중간부(4a))은 없어도 좋다. 또한, 대시 크로스 멤버(4)는 용접 대신에 볼트 등으로 결합하여도 좋다.

이상 설명한 바와 같이 제 1 항의 발명에 의하면, 차체 전측부에 마련된 프런트 사이드 멤버와, 차체 전측벽 사이에 가설된 프런트 덱 크로스 멤버와 해당 차체 측벽의 결합부 부근을 연결한 멤버 부재를 설치하여, 차량 충돌시 프런트 사이드 멤버로의 입력을 멤버 부재를 통하여 차체 측벽측으로 분산시키도록 하였기 때문에, 객실 공간의 확대와 덱 포워드화에 의한 디자인 이미지 향상을 도모할 수 있고, 간단한 구조 변경에 의해 차량 충돌시 프런트 사이드 멤버의 Z꺾임 등을 억제하여 에너지 흡수량을 증대시킬 수 있다.

또한, 제 2 항의 발명에 의하면, 상기 멤버 부재는 좌우 각각에 마련되고, 이들 멤버 부재가 좌우의 프런트 사이드 멤버 사이에서 서로 연결되어 일체 부재로서 구성되고, 상기 프런트 덱 크로스 멤버와 일체되어 4각 테두리 형상의 프레임 구조를 구성하도록 하였기 때문에 한층 견고한 차체 구조가 된다.

또한, 제 3 항의 발명에 의하면, 상기 멤버 부재는 파이프재를 이용하여 구성하였기 때문에 한층 강도 향상과 비용 절감을 도모할 수 있다.

제 4 항의 발명에 의하면, 차체 전측부의 좌우에 설치된 프런트 사이드 멤버와, 차체 측벽 사이에 가설된 프런트 덱 크로스 멤버와, 단일한 파이프 부재로 이루어지고 파이프 부재의 양 단부가, 각기, 프런트 덱 크로스 멤버와 차체 측벽과의 결합부 부근 각각에 연결되고, 파이프 부재의 중간부가 좌우에 마련된 프런트 사이드 멤버의 각각에 결합된 멤버 부재로 이루어져, 차체 충돌시의 프런트 사이드 멤버로의 입력을 멤버 부재를 통하여 차체 측벽측으로 분산시키도록 하였기 때문에, 객실 공간의 확대와 덱 포워드화에 의한 디자인 이미지 향상을 도모하고, 간단한 구조 변경에 의해 차량 충돌시 프런트 사이드 멤버의 Z꺾임 등을 억제하여 에너지 흡수량을 증대시킬 수 있다. 또한, 멤버 부재가 단일한 파이프 부재로 이루어지기 때문에, 프런트 덱 크로스 멤버와 일체되어 테두리 형상의 프레임 구조를 형성하여 한층 견고한 차체 구조를 얻을 수 있으며, 비용 절감을 양립시킬 수 있다.

청구항 제 5 항의 발명에 의하면, 프런트 사이드 멤버에 차체의 엔진 룸 측으로부터 차체의 바닥면을 향해 하방으로 굴곡하여 형성된 굴곡부를 구비하고, 상기 굴곡부에 멤버 부재가 결합된 구성으로, 차체 충돌시의 프런트 사이드 멤버로의 입력을 멤버 부재를 통하여 효과적으로 차체 측벽측으로 분산시키도록 하였기 때문에 보다 견고한 차체 구조를 얻을 수 있다.

청구항 제 6 항의 발명에 의하면, 멤버 부재를 상방으로 개구된 개략 U자 형상을 이루도록 구비하고, 개략 U자 형상의 아랫변의 양 모서리부가 프런트 사이드 멤버의 굴곡부에 결합되도록 구성하고, 멤버 부재가 프런트 덱 크로스 멤버와 일체하여 4각테두리 형상의 프레임 구조를 형성하도록 구성하였기 때문에 4각 테두리 형상의 프레임에 의해 견고한 차체 구조를 얻을 수 있다. 또한, 상기 4각 테두리 형상의 한 변을 통해 프런트 사이드 멤버의 굴곡부와, 프런트 덱 크로스 멤버와 차체 측벽의 결합부 부근을 연결하도록 구성하였기 때문에 차체 충돌시 프런트 사이드 멤버로의 입력을 확실하게 전달할 수 있다.

Claims (6)

1. 차체 전측부(前側部)에 구비된 프런트 사이드 멤버와, 차체 측벽 사이에 설치된 프런트 덱 크로스 멤버와 해당 차체 측벽과의 결합부 부근을 연결한 멤버 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 자동차 차체의 전방부 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 멤버 부재는 좌우 각각에 구비되고, 이들 멤버 부재는 좌우의 프런트 사이드 멤버 사이에서 서로 연결되어 일체 부재로서 구성된 것을 특징으로 하는 자동차 차체의 전방부 구조.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 멤버 부재는 파이프 부재를 이용하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차 차체의 전방부 구조.
4. 차체 전측부의 좌우에 구비된 프런트 사이드 멤버와,

   차체 측벽 사이에 가설된 프런트 덱 크로스 멤버와,

   단일한 파이프 부재로 이루어지고, 상기 파이프 부재의 양 단부가, 각기, 상기 프런트 덱 크로스 멤버와 상기 차체 측벽과의 결합부 부근 각각에 연결되고, 상기 파이프 부재의 중간부가 상기 좌우에 구비된 프런트 사이드 멤버 각각에 결합된멤버 부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 차체의 전방부 구조.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 프런트 사이드 멤버는 상기 차체의 엔진 룸 측으로부터 상기 차체의 바닥면(床面)을 향해 하방으로 굴곡되어 형성된 굴곡부를 구비하고, 상기 굴곡부에는 상기 멤버 부재가 결합된 것을 특징으로 하는 자동차 차체의 전방부 구조.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 멤버 부재는 상방으로 개구된 대략 U자 형상을 이루도록 구비되고, 상기 대략 U자 형상의 아랫변의 양 모서리부가 상기 굴곡부에 결합된 것을 특징으로 하는 자동차 차체의 전방부 구조.