KR20090009245A - 자동차의 지붕 교차 부재와 상부 중앙 기둥 보강재 사이의 연결부 - Google Patents

Abstract

중앙 기둥 상부 버팀대(2)와 지붕 교차 부재(1) 사이의 연결부는 높은 정도의 기계적 강성, 특히 자동차의 측면 충격에 대한 기계적 강성을 가지는 차체를 제공하는 것을 가능하게 한다. 그것은 상기 중앙 기둥 상부 버팀대(2) 뒤에 위치한 창문 포스트 라이너(3)를 주로 사용하게 만든다. 사실, 상기 라이너는 연결 영역(2C)에서 상기 버팀대를 오버랩하도록 의도되고, 상기 지붕 교차 부재의 단부에 의해서 덮인 탭(30)을 포함한다. 상기 후자와 상기 창문 포스트 라이너(3) 사이의 일련의 제1 용접 점들은 이 두 부분들 사이의 연결을 제공하고, 반면 일련의 제2 용접 점들(8)은 상기 중앙 기둥 상부 버팀대(2)와 상기 창문 포스트 라이너(3) 사이의 연결을 제공한다. 여기서, 고-효율의 용접 점들을 만들어내기 위한 목적으로, 상기 용접 점들은 상기 두 개의 서로 다른 부분을 형성하는 서로 다른 물질로 이루어진다.

자동차에 적용 가능하다.

Description

자동차의 지붕 교차 부재와 상부 중앙 기둥 보강재 사이의 연결부{Connection between the roof cross-member and the upper center pillar reinforcement of a motor vehicle}

본 발명은 자동차의 두 개의 측면 문들 사이의 두 개의 중앙 기둥 상부 버팀대들(center pillar top braces)과 결합된 지붕의 중앙에 적어도 하나의 지붕 교차 부재(roof cross-member)를 가지는 승용차 타입의 자동차에 관한 것이다.

상세하게는, 차체의 기계적 강도 및 자동차 승객의 간접적인 안전에 관한 것이다.

개인적인 용도를 위해 설계된 싸롱(saloon)과 같은 일반적인 타입의 자동차의 차체(bodywork) 또는 본체 외관(body shell)은 일반적으로, 그 자동차의 양 측면에, 자동차의 앞문과 뒷문 사이에 위치한 중앙 본체 외관 측면 직립재(a central body shell side upright)를 포함한다. 이 구성 요소(element)는, 상기 자동차의 각 측면 상에, 상기 두 개의 문들 사이에 위치하며, 필요하다면 측면 지붕 후부(side roof tail)라고 불리는 지붕 요소들, 특히 지붕 교차 부재(roof cross-member) 및 상측 구조물과 결합한다.

도 1은 이러한 주요 구성 요소들과 그들의 접합을 나타낸다. 즉, 지붕 교차 부재(roof cross-member)(1)는 따라서, 상기 본체 외관의 상기 측면 직립재, 더 정확하게는 상기 중앙 기둥 상부 버팀대들(center pillar top braces)(2)과, 상기 측면 지붕 레일(side roof rail)(3)에 부착된다. 더불어, 도 1에는 도시되지 않았지만, 주로 상기 중앙 기둥 상부 버팀대들(center pillar top braces)(2) 후방에 있고, 부분적으로 상기 측면 지붕 레일(side roof rail)(3) 후방에 있는 창문 포스트 라이너(window post liner)가 존재한다는 사실이 주지되어야 한다.

자동차 차체 제작자들의 한결같은 관심사 중 하나는, 상기 자동차의 일 측 및 같은 측 상의 상기 두 개의 앞문과 뒷문들 사이에, 충격에 대한, 특히 측면 직립재에서 상기 차체에 의해 지지되는 측면 충격에 대한 최적의 기계적 강도를 갖는 후자를 제공하는 것이다. 이와 같은 목적을 위하여, 상기 두 개의 측면 기둥들 각각, 특히 이것과 관련된 상기 중앙 기둥 상부 버팀대들(center pillar top braces)과 상기 지붕 교차 부재(1)의 연결은 측면 충격에 대한 이러한 강도 특성에 관하여 결정적이다. 보다 명확히 말하면, 이 기계적 노드(node)는, 상기 중앙 기둥 상부 버팀대(2)부터 상기 지붕 교차 부재(1)까지, 대략 2톤에 상당하는 무게를 옮기는 것이 가능하도록 하여야 하고, 따라서 결점 없는 연결 품질, 특히 점 용접(spot welds)에 관한 품질을 제공할 필요가 있다. 이러한 연결을 형성하는 상기 기계적인 노드는 따라서 많은 기계적 강성 연구자들의 주제이다.

더욱이, 대부분의 경우에, 상기 지붕 교차 부재(1)와 상기 중앙 기둥 상부 버팀대(2)를 각각 구성하고 있는 물질들은 매우 흔하게 동일하거나 또는 실질적으로 동일하다. 예를 들어, 225MMB5와 같은, 즉 높은 탄성 제한을 가지는 강(鋼)과 같은 소재이다. 상세하게는, 이들 두 부분들은 1200MPa 정도의 매우 높은 탄성 제한을 갖도록 제공되어야 하고, 예를 들어 용접과 같은 방법으로 매우 단단하게 부착되어야 한다. 자동차 제작자들은 이러한 매우 높은 탄성 제한 강으로 이루어진 두 부분을 함께 용접하는데 있어서 큰 어려움을 겪는다.

본 발명의 목적은 따라서, 높은 기계적 강성을 가진 금속으로 이루어진 이들 두 부분들을 함께 붙이는 것이 가능하도록 하는 형태의 연결부를 제안함으로써, 이러한 단점을 감소시키는 것이다.

따라서, 본 발명의 주요한 주제는, 자동차의 본체 외관에 대하여 실질적으로 수직으로 그리고 측면으로 위치하고, 제1의 소정의 재질을 포함하는 중앙 기둥 상부 버팀대; 상기 본체 외관의 상기 상부에 실질적으로 수평으로 그리고 횡으로 위치하고, 제2의 소정의 재질을 포함하고, 상기 중앙 기둥 상부 버팀대의 상기 상부에 단단하게 부착되는 지붕 교차 부재; 및 상기 중앙 기둥 상부 버팀대의 내측에 위치하고, 제3의 소정의 재질을 포함하는 창문 포스트 라이너를 포함하는, 자동차의 본체 외관의 지붕 교차 부재와 중앙 기둥 상부 버팀대 사이의 연결부이다.

본 발명에 따라서, 상기 중앙 기둥 상부 버팀대에 대한 상기 지붕 교차 부재의 잠금(fastening)이 상기 중앙 기둥 상부 버팀대와 상기 창문 포스트 라이너 사이에 일련의 제1 용접 점들과, 상기 창문 포스트 라이너와 상기 지붕 교차 부재 사이에 일련의 제2 용접 점들에 의하여 수행된다.

본 발명의 실시예에서, 상기 제1 및 제2의 소정의 재질들은 22MMB5와 유사한 타입의 매우 높은 탄성 제한 강(鋼)이다.

이러한 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 제3의 소정의 재질은 상기 제1 및 제2의 재질들에 사용된 것과는 다른 높은 제한 탄성 강(鋼)이다.

본 발명에 따른 상기 연결부의 바람직한 실시예에서, 상기 후자는, 상기 지붕 교차 부재의 단부에 의해서 덮이도록, 상기 중앙 기둥 상부 버팀대의 연결 영역을 부분적으로 덮도록 설계된 설형부(tongue)를 갖는다.

이 경우, 상기 일련의 제1 용접 점들은 상기 설형부(tongue)의 양 측에 만들어지고, 상기 창문 포스트 라이너는 상기 중앙 기둥 상부 버팀대 뒤에 형성된다.

바람직하게, 상기 일련의 제2 용접 점들은 상기 설형부(tongue)가 상기 중앙 기둥 상부 버팀대를 덮는 위치에 형성된다.

바람직하게, 상기 창문 포스트 라이너가 상기 중앙 기둥 상부 버팀대와 상기 지붕 교차 부재 사이의 상기 설형부를 통해 삽입될 수 있도록, 상기 중앙 기둥 상부 버팀대는 오목부(recess)를 갖는다.

본 발명과 그 다양한 기술적 특징들은 네 개의 도면들과 함께, 하기의 기술들에 의하여 더 잘 이해될 것이다.

도 1은 자동차 본체 외관에서 본 발명에 따른 상기 연결부의 위치를 나타내고,

도 2는 본 발명에 따른 상기 연결부의 상세한 모습들을 나타내고,

도 3은 본 발명에 따른 상기 연결부에서 사용되는 창문 포스트 라이너를 나 타내고,

도 4는 본 발명에 따른 상기 연결부에서 장착된 모든 다양한 부분들을 나타낸다.

도 2는 상기 창문 포스트 라이너(3)에 의하여, 상기 지붕 교차 부재(1)를 가진 상기 중앙 기둥 상부 버팀대(2)의 상기 연결부를 구성하는 상기 기계적 노드를 상세히 나타낸다.

상기 중앙 기둥 상부 버팀대(2)는, 측면 지붕 레일을 따라, 상기 자동차의 축에 대하여 세로 방향으로 연장되는, 수평 부분(2A)과 함께 도시된다. 실질적으로 수직인 그 아래 부분(2B)은, 상기 자동차의 동일한 측면의 상기 두 개의 문들 사이에 연장된다. 이 두 개의 부분들 사이의 상기 연결부는 상기 지붕 교차 부재(1)와 함께 상기 연결부를 형성하는 접합 영역(junction zone)(2C)을 구성한다.

이 지붕 교차 부재(1)는 상기 중앙 기둥 상부 버팀대(2)의 상기 수평 부분(2A)과 상기 수직부분(2B)의, 상기 두 부분들의 상기 접합 영역(2C)의 상부를 덮도록 나타내어진다. 나아가, 상기 창문 포스트 라이너(3)는 직선 측면 부분(straight side portion)(3A)에 의해 나타내어지고, 상기 중앙 기둥 상부 버팀대(2)의 아래쪽에 위치한다. 이것은 이러한 도 2에서 아주 명백하지는 않은 사실을 설명해준다. 그럼에도 불구하고, 상기 접합 영역(2C)과 상기 중앙 기둥 상부 버팀대(2)의 상부를 덮고 있는 설형부(tongue)(30)는 상기 지붕 교차 부재(1)의 단부에 오버랩(overlap)된다. 사실, 이 설형부(tongue)(30)는 상기 지붕 교차 부재(1)와 중앙 기둥 상부 버팀대(2) 사이에 위치한다. 이 설형부(tongue)는 따라서 상기 창문 포스트 라이너를 형성하는 상기 금속 박막(metal sheet)으로부터 분리된다.

일련의 제1 용접 점들(spot welds)(6)은, 이 도면에는 세 개의 용접 점들이 도시됨, 상기 창문 포스트 라이너(3)와 상기 중앙 기둥 상부 버팀대(2)의 접합 영역(2C) 사이에, 상기 접합 영역(2C)의 주위에, 상기 설형부(tongue)(30)의 각 측면 상에 형성된다. 도 2에서, 이들 제1 용접 점들(6) 중 두 개는 상기 지붕 교차 부재(1) 상에 도시되어 있지만, 사실 상기 중앙 기둥 상부 버팀대(2)와 상기 창문 포스트 라이너(3) 사이에 용접 점이 형성된다. 상세하게는, 상기 후자는, 상기 설형부(tongue)(30)로부터 이격되어, 상기 중앙 기둥 상부 버팀대(2)의 뒤에 위치하며, 따라서 도 2에서는 보이지 아니한다. 반면, 이러한 제1 용접 점들(6) 중 두 개는 상기 지붕 교차 부재(1)의 단부에 의해서 덮인다. 이러한 일련의 제1 용접 점들(6)은 따라서 상기 중앙 기둥 상부 버팀대(2)와 상기 창문 포스트 라이너(3) 사이의 기계적인 연결부를 제공한다.

일련의 제2 용접 점들(spot welds)(8)은, 도 2에는 여섯 개의 용접 점들이 도시됨, 상기 지붕 교차 부재(1)와 상기 창문 포스트 라이너(3) 사이에 형성된다. 그것들은 상기 설형부(tongue)(30)가 상기 중앙 기둥 상부 버팀대(2)의 상기 접합 영역(2C)의 상부를 덮는 위치에 함께 모여있다. 그것들은 따라서 상기 지붕 교차 부재(1), 상기 창문 포스트 라이너(3) 및 이러한 중앙 기둥 상부 버팀대(2) 사이에 기계적인 연결부를 제공한다.

따라서, 본 발명에 따른 상기 연결부의 바람직한 실시예에 따라 22MMB5의 매 우 높은 탄성 제한 강(鋼)과 다른 높은 탄성 제한 강(鋼)의 서로 다른 두 가지 재질이 사용되기 때문에, 만족스러운 품질을 가지는 상기 용접 점들(6)(8)을 통해 상기 힘들을 운반하기 위하여, 상기 창문 포스트 라이너(3)에 의하여, 그리고 더 상세하게는 그 설형부(tongue)(30)에 의하여, 중간 부분(intermediate part)이 상기 지붕 교차 부재(1) 및 상기 중앙 기둥 상부 버팀대(2)를 형성하는 물질과 다른 물질로 형성된다. 상세하게는, 상기 창문 포스트 라이너(3)는, 효율적인 용접을 수행하기 위하여, 실질적으로 다른 두 부분을 구성하는데 사용되는 것과는 다른, 높은 탄성 제한 강으로 이루어진다.

따라서, 상기 용접 점들(6)(8)은 충돌 시에 비-파괴(non-breakage) 상태를 만족시킨다. 더불어, 상기 “박리(peeling)” 현상은 제한되고, 가능하다면 오직 상기 두 개의 제2 용접 점들(8)과 관련된다. 이 연결부는 따라서 측면 충격의 경우에까지도 튼튼하다(robust).

도 3은 여기 기술되는 실시예에서 두 개의 부품으로, 즉 상부 및 평행 창문 포스트 라이너(3A) 및 수직 창문 포스트 라이너(3B)로 만들어진 상기 창문 포스트 라이너(3)를 상세히 도시한다. 상기 상부 및 평행 창문 포스트 라이너(3A)는 상기 자동차의 상기 기본적인 상부 세로 방향 보(stringer), 즉 상기 측면 지붕 레일 뒤에 있는 반면, 상기 수직 부분(3B)은 상기 중앙 기둥 뒤에 있다. 상기 수평 부분(3A)의 상기 중앙 부분은 수평 창문 포스트 라이너의 상기 수평 부분(3A)의 상기 전체 섹션에 대한 약간의 돌출부(protrusion)를 형성하는 상기 설형부(tongue)(30)를 포함한다. 이러한 방법으로, 상기 설형부(tongue)(30)는 약간 돌출되어 있고, 그 접합 영역(도 2의 2C 참조)에서, 상기 중앙 기둥 상부 버팀대(2)를 부분적으로 덮는 것이 가능하게 만든다. 상기 중앙 기둥 상부 버팀대(2)는 이 설형부(tongue)가 이 접합 영역 상부에 수용되도록 하기 위한 약간의 오목부(recess)를 가져야 한다. 두 개의 측면 노치(notch)(31)들은 상기 창문 포스트 라이너(3)가 상기 수평 부분(3A)의 일반적인 부분에서 상기 설형부(tongue)(30)를 구성하는 것이 가능하게 한다.

도 4는 일단 제조된 상기 전체 연결부를 나타낸다. 도 4에서, 상기 창문 포스트 라이너(3), 실제로는 그 평행 부분(3A)과 그 수직 부분(3B)으로 이루어진 상기 창문 포스트 라이너(3)는, 상기 설형부(tongue)(30)를 제외하고 그것을 덮는 상기 중앙 기둥 상부 버팀대(2)와 중첩된다. 상기 지붕 교차 부재(1)는 부분적으로 상기 중앙 기둥 상부 버팀대(2)의 상기 주 버팀대의 상기 접합 영역(30)을 덮는다.

본 발명은 높은 기계적 강성을 가진 금속으로 이루어진 두 부분들을 함께 붙이는 것이 가능하도록 하는 형태의 연결부를 제공한다.

Claims (7)

1. 자동차의 본체 외관에 대하여 실질적으로 수직으로 그리고 측면으로 위치하고, 제1의 소정의 재질을 포함하는 중앙 기둥 상부 버팀대;

   상기 본체 외관의 상기 상부에 실질적으로 수평으로 그리고 횡으로 위치하고, 제2의 소정의 재질을 포함하고, 상기 중앙 기둥 상부 버팀대의 상기 상부에 단단하게 부착되는 지붕 교차 부재; 및

   상기 중앙 기둥 상부 버팀대의 내측에 위치하고, 제3의 소정의 재질을 포함하는 창문 포스트 라이너를 포함하고,

   상기 중앙 기둥 상부 버팀대에 대한 상기 지붕 교차 부재의 잠금(fastening)이 상기 중앙 기둥 상부 버팀대와 상기 창문 포스트 라이너 사이에 일련의 제1 용접 점들과, 상기 창문 포스트 라이너와 상기 지붕 교차 부재 사이에 일련의 제2 용접 점들에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 본체 외관의 지붕 교차 부재와 중앙 기둥 상부 버팀대 사이의 연결부.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2의 소정의 재질들은 매우 높은 제한 및 22MMB5 타입의 제2 탄성을 가지는 강(鋼)인 것을 특징으로 하는 연결부.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제3의 소정의 재질은 상기 제1 및 제2의 재질들에 사용된 것과는 다른 높은 제한 탄성 강(鋼)인 것을 특징으로 하는 연결부.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 창문 포스트 라이너는 상기 중앙 기둥 상부 버팀대를 부분적으로 덮고, 상기 지붕 교차 부재의 단부에 의해서 덮이도록 설계된 설형부(tongue)를 가지는 것을 특징으로 하는 연결부.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 일련의 제1 용접 점들은 상기 설형부(tongue)의 양 측에 만들어지고, 상기 창문 포스트 라이너는 상기 일련의 제2 용접 점들을 만들기 위하여 상기 중앙 기둥 상부 버팀대 뒤에 형성되는 것을 특징으로 하는 연결부.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 일련의 제2 용접 점들은 상기 설형부(tongue)가 상기 중앙 기둥 상부 버팀대를 덮는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 연결부.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 중앙 기둥 상부 버팀대는 상기 창문 포스트 라이너가 그것의 설형부(tongue)에 의해서, 상기 중앙 기둥 상부 버팀대와 상기 지붕 교차 부재 사이에 수용되도록 하는 오목부(recess)를 갖는 것을 특징으로 하는 연결부.

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