KR20090053879A - 차체 구조 - Google Patents

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KR20090053879A
KR20090053879A KR1020080116184A KR20080116184A KR20090053879A KR 20090053879 A KR20090053879 A KR 20090053879A KR 1020080116184 A KR1020080116184 A KR 1020080116184A KR 20080116184 A KR20080116184 A KR 20080116184A KR 20090053879 A KR20090053879 A KR 20090053879A
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독터.인제니어. 하.체. 에프.포르쉐악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 상부로는 볼록하고, 하부로는 개방된 종방향 중앙 터널 및 이에 평행한 2개의 사이드 스커트로 구성된 차대를 구비한 차량의 차체 구조에 관한 것이며, 상기 종방향 중앙 터널과 사이드 스커트 사이에는 차대 요소가 배치되며, 주행 방향 기준으로 전방에 있는 적어도 하나의 시트 크로스 멤버와, 차량 횡방향으로 연장되며 관련 차대 요소 상에 지지된 적어도 하나의 후방 시트 크로스 멤버가 운전석 측과 조수석 측에 각각 제공된다. 운전석 측 및/또는 조수석 측의 시트 크로스 멤버가 각각 상부 영역에서 플레이트형 전단 요소에 의해 서로 연결되는 것이 본 발명에서 중요하다.
차체 구조, 차대 요소, 종방향 중앙 터널, 사이드 스커트, 시트 크로스 멤버

Description

차체 구조{CAR BODY STRUCTURE}
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 차대를 구비한 차량의 차체 구조에 관한 것이며, 상기 차대는 상부로는 볼록하고 하부로는 개방된 종방향 중앙 터널과, 이에 평행한 2개의 사이드 스커트와, 상기 종방향 중앙 터널과 사이드 스커트 사이에 배치되는 차대 요소들로 구성된다.
일반적인 차량의 차체 구조가 DE 102 12 218 B4호로부터 공지되어 있으며, 여기서는 차체 강성을 향상시키기 위해 차대 상에 차량 횡방향으로 제1, 제2, 제3의 크로스 멤버가 제공된다. 제3 크로스 멤버는 차량 횡방향으로 연장되는 중공 섹션을 추가의 크로스 멤버와 함께 형성하며, 제3 크로스 멤버와 추가의 크로스 멤버는 종방향 중앙 터널과, 제1 및 제2 크로스 멤버와, 관련 사이드 스커트에 고정된다. 이 경우, 크로스 멤버들은 거의 차체 구조의 차량 횡방향 보강에만 작용한다.
차대 구조를 포함하는 차체와, 차대 구조를 보강하기 위한 적어도 하나의 보강 요소를 구비한 차량이 WO 2007/017198 A1호로부터 공지되어 있다. 보강 요소는 마찬가지로 차대 구조를 거의 차량 횡방향으로만 보강하는 축을 포함한다.
마찬가지로 상부로는 볼록하게 형성되고 하부로는 개방된 종방향 중앙 터널을 횡단하는 보강 요소가 제공되고, 상기 보강 요소는 차량 횡방향으로 연장되는 2개의 시트 크로스 멤버 영역에 배치된, 차량의 차대 구조가 EP 0 066 963 B1호로부터 공지되어 있다.
유사한 보강 요소가 또한 JP 2005161975 A호로부터 공지되어 있다.
차량의 보강된 또 다른 차대 요소들의 예가 KR 1020020081614 A호, DE 38 09 185 C2호, DE 38 37 231 C2호, DE 24 44 016호로부터 공지되어 있다.
본 발명의 목적은, 일반적 유형의 차체 구조를 위해 선행 기술과 비교하여 개선된 차체 구조의 보강을 달성할 수 있도록 하는 개선된 실시예를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 독립 청구항 1의 대상에 의해 달성된다. 바람직한 실시예들은 종속 청구항들의 대상이다.
본 발명은 차량을 위한 차체 구조를 차대 영역에서 전방 및 후방 시트 크로스 멤버 상에 위치한 플레이트형 전단(shear) 요소에 의해 보강함으로써 탁월한 강도를 지닌 토션 박스가 획득된다는 일반적 개념에 기초하며, 상기 토션 박스는 본질적으로 차량 횡방향으로 연장되는 2개의 시트 크로스 멤버와, 플레이트형 전단 요소와, 상기 2개의 시트 크로스 멤버가 지지되는 차대 요소에 의해 구성된다. 일 반적으로 차대는 상부로는 볼록하고 하부로는 개방된 종방향 중앙 터널 및 이에 평행한 2개의 사이드 스커트로 구성되며, 차대 요소들은 종방향 중앙 터널과 2개의 사이드 스커트 사이에 배치되고, 상기 차대 요소들 상에 2개의 시트 크로스 멤버가 지지되어 고정 연결된다. 이에 따라, 플레이트형으로 형성된 전단 요소들은 전방 또는 후방 시트 크로스 멤버의 각각의 상부 영역뿐만 아니라 종방향 중앙 터널 및 각각의 관련 사이드 스커트에도 연결될 수 있다. 이 때문에 전방과 후방의 시트 크로스 멤버와, 관련 차대 요소와, 관련 전단 요소로 구성된 중공 섹션이 제공되며, 상기 중공 섹션은 차대 또는 차체 구조를 차량 횡방향으로 보강할 뿐 아니라 차량 종방향 또는 이에 경사진 방향으로 보강한다. 특히 상기 유형으로 형성된 보강 박스에 의해 차량의 토션 강도는 상승될 수 있다.
본 발명에 따른 해결책의 한 바람직한 개선예에서, 터널 브리지가 운전석 측과 조수석 측 전단 요소들 사이 영역에 제공되며, 상기 터널 브리지는 종방향 중앙 터널을 횡단함에 따라 하나의 사이드 스커트에서 다른 사이드 스커트로 이르기까지 연속하는 전단부를 전단 요소들과 함께 발생시킨다. 종방향 중앙 터널은 본질적으로 하부로 개방된 U자형 단면을 가지므로 특히 차량 횡방향으로 쉽게 변형 가능하다. 차체 구조의 강성 증대 및 그에 따른 차량 강성의 증대가 가능하도록, 종방향 중앙 터널의 단면을 특히 차량 횡방향으로 보강하는 것이 요구되는데, 이는 본 발명에 따라 제안된 터널 브리지에 의해 구현된다. 따라서 2개의 전단 요소들과, 그 사이에 배치되는 터널 브리지에 의하여 하나의 사이드 스커트에서 다른 사이드 스커트로 연속하는 전단 필드가 발생될 수 있으며, 이로 인해 특히 더 강도 높은 차 체 구조가 달성 가능하다.
바람직하게 터널 브리지는 중공 프로파일로서 형성되며, 차량 횡방향으로 연장되는 적어도 1개의 터널 브리지 내부 보강 요소는, 특히 횡방향 거더(girder)의 형태로 제공된다. 상기 유형의 횡방향 거더는 터널 브리지를 추가로 차량 횡방향으로 보강하고, 터널 브리지의 토션 강도를 상승시킨다. 이에 따라 보강 요소들은 상기 터널 브리지가 캐스팅되는 경우에는 바람직하게 터널 브리지와 함께 제조되거나, 더 이후의 작업 단계에서 상기 터널 브리지와 예를 들어 용접에 의해 고정 연결된다.
바람직하게 터널 브리지는 종방향 중앙 터널 내로 돌출된 단부가 적어도 국부적으로 오목하게 형성된다. 터널 브리지가 상기 유형으로 오목하게 형성되므로, 차량 종방향으로 연속하는 중공 섹션이 제공되며, 상기 중공 섹션은 한편으로는 오목하게 형성된 터널 브리지 영역에 의해, 다른 한편으로는 종방향 중앙 터널에 의해 제한된다. 이에 따라 상기 중공 섹션에 공급 라인들이 배치될 수 있으며, 이와 동시에 종방향 중앙 터널 내로 돌출된 터널 브리지 단부가 오목하게 형성됨으로써, 중공 섹션을 관통하는 공급 라인들의 위치 고정이 가능하게 된다.
본 발명에 따른 해결책의 추가의 바람직한 실시예에서 터널 브리지의 외부 치수는 종방향 중앙 터널의 내부 프로파일에 매칭되며, 특히 상기 내부 프로파일과 상보적으로 형성되므로, 터널 브리지는 하부로부터 개방된 종방향 중앙 터널 내로 적어도 부분적으로 돌출되고, 종방향 중앙 터널의 내부벽에 접한다. 이처럼 터널 브리지의 외부 치수가 매칭됨에 따라 상기 터널 브리지가 종방향 중앙 터널 내에 꼭 맞게 삽입될 수 있으며, 이로 인해 특히 조립이 용이해진다. 이와 동시에 터널 브리지가 종방향 중앙 터널의 내부면에 꼭 맞게 접하므로, 거의 유격없이 힘이 전달될 수 있으며, 이로 인해 특히 높은 보강 효과가 달성 가능하다.
본 발명의 추가의 중요한 특징들과 장점들은 종속 청구항과, 도면들과, 도면에 의한 상응하는 도면 설명으로부터 제시된다.
상기에 언급되고 이하에서 더 설명될 특징들은 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서, 각각 기술된 조합뿐 아니라 다른 조합으로도 적용 가능하고, 개별적으로도 적용 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 도면에서 도시되고, 이하에서 더 자세히 설명되며, 동일한 도면 부호들은 동일하거나 비슷하거나 기능적으로 동일한 부품을 나타낸다.
본 발명에 따라, 선행 기술과 비교하여 개선된 차체 구조의 보강이 달성된다.
도1에 상응하여, 다른 부분들은 도시되지 않은 차량을 위한 본 발명에 따른 차체 구조(1)는 본질적으로 종방향 중앙 터널(3)과, 종방향 중앙 터널(3)에 대해 측방향으로 배치되어 평행하게 연장되는 2개의 사이드 스커트(4와 4')와 차대 요소(5와 5')로 구성된 차대(2)를 포함한다. 이때, 종방향 중앙 터널(3)은 대체로 차량 종방향에 평행하게 2개의 차대 요소들(5와 5') 사이에서 연장된다. 차대 요 소(5와 5')는 각각 한쪽 끝은 종방향 중앙 터널(3)에, 다른쪽 끝은 관련 사이드 스커트(4, 4')에 고정 연결된다.
주행 방향에서 보아 전방의 시트 크로스 멤버와 후방의 시트 크로스 멤버(6a와 6b)는 운전석 측뿐만 아니라 조수석 측에서도 차량 횡방향으로 연장되며(도1, 도3, 도5 참조), 상기 전방 시트 크로스 멤버 및 후방 시트 크로스 멤버는 관련 차대 요소(5 또는 5') 상에 지지되거나 이와 고정 연결된다. 차체 구조(1)의 가능한 한 견고한 보강을 달성할 수 있도록, 운전석 측 시트 크로스 멤버 및/또는 조수석 측 시트 크로스 멤버(6a와 6b)는 플레이트형 전단 요소(7, 7')에 의하여 각각 상부 영역에서 서로 연결되며, 이로 인해 전단 요소(7, 7')와, 2개의 시트 크로스 멤버들(6a와 6b)과, 관련 차대 요소(5 또는 5')로부터 토션 보강 또는 전단 보강된 중공 섹션이 형성된다. 이때, 각각의 전단 요소(7, 7')는 한쪽 끝은 종방향 중앙 터널(3)에, 다른쪽 끝은 관련 사이드 스커트(4, 4')에 연결될 수 있으며, 이로 인해 차체 구조(1)는 추가로 보강된다. 차량 횡방향으로 연장되는 2개의 전단 요소들(7, 7')의 단부는 종방향 중앙 터널(3) 또는 사이드 스커트(4, 4')에 대해 측방향으로 이격되도록 배치될 수도 있다. 본 발명에 따른 차체 구조(1)는, 상황에 따라 발생 가능한 토션 모멘트에 대해서와 마찬가지로, 차체를 차량 종방향 뿐만 아니라 차량 횡방향으로도 보강하는 전단 보강된 필드를 형성한다.
도1에 도시되는 바와 같이, 종방향 중앙 터널(3)은 운전석 측과 조수석 측 전단 요소들(7, 7') 사이의 영역에 배치되며, 상기 종방향 중앙 터널(3)은 U자형 단면 및 하부로 개방된 프로파일에 의해 특히 차량 횡방향으로 취약 지점을 형성할 수 있다. 상기 이유로 터널 브리지(8)가 제공되며, 상기 터널 브리지(8)는 종방향 중앙 터널(3)을 횡단함으로써, 하나의 사이드 스커트에서 다른 사이드 스커트에 이르기까지 연속하는 전단 필드를 2개의 전단 요소들(7, 7')과 함께 발생시킨다. 이는 예를 들어 도6a와 도6b에 도시되며, 상기 도면들에서 터널 브리지(8)와 2개의 전단 요소들(7, 7')은 분리된 것으로 도시되어 있다.
터널 브리지(8)는 종방향 중앙 터널(3) 내에 간단한 방식으로 하부로부터 설치될 수 있고, 플랜지(9)에 의해 종방향 중앙 터널(3)의 측방향 에지들(10)과 나사로 고정될 수 있다. 따라서 터널 브리지(8)를 차체 구조(1)에 고정하기 위해 터널 브리지(8)는 적어도 하나의 플랜지(9)를 포함하며, 상기 플랜지는 터널 브리지(8)가 장착 위치에 있을 때 종방향 중앙 터널(3)의 측방향 에지들(10)에 하부로부터 접한다. 이때, 통과 개구부들(11)은 플랜지(9) 내에 제공되며, 예를 들어 차체 구조(1)에 터널 브리지(8)를 고정하기 위한 나사 장치들은 상기 통과 개구부들(11)을 통해 안내되고, 차체 구조(1)와 나사 고정될 수 있다. 터널 브리지(8)를 위한 나사 장치들은 도면 부호 "12"로 표시된다.
이에 따라, 보강 작용을 최적화할 수 있도록 터널 브리지(8)는 중공 프로파일로서 형성되고, 터널 브리지(8)가 하부로부터 개방된 종방향 중앙 터널(3) 내로 적어도 부분적으로 돌출되고 종방향 중앙 터널(3)의 내부 벽에 바람직하게 평평하게 접하는 방식으로 종방향 중앙 터널(3)의 내부 프로파일에 매칭된 외부 치수를 갖는다. 추가적으로 하나 또는 다수의 보강 요소들(13)이 중공 프로파일로서 형성된 터널 브리지(8)에 제공될 수 있으며, 특히 상기 보강 요소들은 소위 횡방향 거 더로서 형성되고 차량 횡방향으로 연장된다. 상기 횡방향 거더는 터널 브리지(8)의 확실한 보강 효과를 유도한다.
터널 브리지(8)의 높은 강도를 위해서는 적합한 재료 선택도 마찬가지로 중요하므로, 터널 브리지(8)는 예를 들어 경금속, 특히 알루미늄으로 형성될 수 있으며, 이로 인해 상승된 강도와 더불어 낮은 중량이 달성될 수 있다. 이는 2개의 전단 요소들(7, 7')에서도 동일하게 적용된다.
대체로 공급 라인들 및/또는 구동 요소들이 종방향 중앙 터널(3) 내에 형성되기 때문에, 터널 브리지(8)는 종방향 중앙 터널(3) 내로 돌출되는 단부가 적어도 국부적으로 오목하게 형성될 수 있고, 그 결과 상기 오목하게 형성되는 터널 브리지(8) 영역 및 종방향 중앙 터널(3)에 의해 차량의 종방향으로 개방된 관통 섹션이 얻어지며, 상기 통과 섹션은 공급 라인들 또는 구동 요소들의 관통을 가능하게 한다.
1개의 플랜지(9)에 의해서뿐만 아니라 다수의 플랜지들(9 또는 9')에 의해서도 종방향 중앙 터널(3) 내에 터널 브리지(8)의 고정이 이루어질 수 있으며, 상기 플랜지들은 특히 바람직한 실시예에 따라 2개 평면에서 서로 마주보도록 배치되며, 플랜지(9')는 예를 들어 램프형(ramp)으로 형성되고, 종방향 중앙 터널(3)의 내부에서 상기 플랜지(9')에 상보적으로 연장되는 계단부에 접한다. 플랜지(9 또는 9')의 고정과, 그에 따른 종방향 중앙 터널(3) 내 터널 브리지(8)의 고정은 대체로 나사 고정에 의해 이루어진다.
물론 예를 들어 구조 형상에 따라, 도5에 도시되는 바와 같이, 전단 요소 들(7, 7')의 적어도 하나의, 여기서는 사이드 스커트(4 또는 4')를 향한 단부가 만곡되도록 형성될 수도 있다. 그러나 그 밖의 경우에는, 상기 전단 요소들은 전술한 플레이트형 형상을 가지며, 상기 형상은 전단 강도를 뚜렷하게 상승시키는 작용을 한다.
따라서 본 발명에 따른 차체 구조(1)에 의하여, 상기 차체 구조가 설치된 차량이 차량 횡방향 뿐 아니라 차량 종방향으로도 보강되고 특히 토션 강도를 상승시키는 작용을 하는 것이 가능하며, 이를 위해서는 단지 예를 들어 전단 요소(7, 7')들과 터널 브리지(8)와 같은 소수의 추가 요소들만이 요구된다.
각각의 전단 요소(7, 7')는 적어도 2개의 (차량 횡방향에서 보아) 이격되어 배치된 고정 위치(14a, 14b)에서, 분리 가능한 고정 요소들(15)(고정 나사)에 의해 전방 시트 크로스 멤버(6a) 및 후방 시트 크로스 멤버(6b)와 연결된다.
도3과 도4에 따라, 분리 가능한 고정 요소들(15)에 의해 전단 요소들(7, 7')과 더불어 동시에 차체 구조 측의 시트 레일들(16)이 고정되며, 상기 시트 레일들(16)은 차량 종방향으로 연장되고 전단 요소들(7, 7')의 상부 측에 배치된다.
도1은 본 발명에 따른 차체 구조를 위에서 바라본 부분 평면도이다.
도2는 플레이트형 전단 요소들과 터널 브리지를 밑에서 바라본 평면도이다.
도3은 도1의 라인(III-III)으로 절개하여 확대 도시한 단면도이다.
도4는 도1의 라인(IV-IV)으로 절개하여 확대 도시한 단면도이다.
도5는 2개의 플레이트형 전단 요소들과 시트 크로스 멤버의 사시도이다.
도6a와 도6b는 플레이트형 전단 요소들과 터널 브리지의 각각 상이한 사시도이다.
도7은 터널 브리지를 구비한 차체 구조의 부분 단면도이다.

Claims (11)

  1. 상부로는 볼록하고 하부로는 개방된 종방향 중앙 터널(3) 및 이에 평행한 2개의 사이드 스커트(4, 4')로 구성된 차대(2)를 구비한 차량의 차체 구조(1)이며, 상기 종방향 중앙 터널(3)과 사이드 스커트(4, 4') 사이에는 차대 요소(5, 5')가 배치되며, 주행 방향 기준으로 전방에 있는 적어도 하나의 시트 크로스 멤버와, 차량 횡방향으로 연장되며 관련 차대 요소(5, 5') 상에 지지된 적어도 하나의 후방 시트 크로스 멤버(6, 6')가 운전석 측과 조수석 측에 각각 제공되는 차대를 구비한 차량의 차체 구조에 있어서,
    운전석 측 및/또는 조수석 측의 시트 크로스 멤버가 각각 상부 영역에서 플레이트형 전단 요소(7, 7')에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는, 차대를 구비한 차량의 차체 구조.
  2. 제1항에 있어서, 운전석 측과 조수석 측 전단 요소들(7, 7') 사이 영역에 터널 브리지(8)가 제공되며, 상기 터널 브리지(8)는 종방향 중앙 터널(3)을 횡단함으로써, 전단 요소들(7)과 함께 하나의 사이드 스커트에서 다른 사이드 스커트(4, 4')에 이르기까지 연속하는 전단 필드를 발생시키는 것을 특징으로 하는, 차대를 구비한 차량의 차체 구조.
  3. 제2항에 있어서, 터널 브리지(8)는 중공 프로파일로서 형성되며, 터널 브리 지(8)의 외부 치수가 종방향 중앙 터널(3)의 내부 프로파일에 매칭됨에 따라 터널 브리지(8)는 하부로부터 개방된 종방향 중앙 터널(3) 내로 적어도 부분적으로 돌출되는 것을 특징으로 하는, 차대를 구비한 차량의 차체 구조.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 터널 브리지(8)는 적어도 하나의 플랜지(9)를 포함하며, 상기 플랜지는 터널 브리지(8)가 장착 위치에 있을 때 종방향 중앙 터널(3)의 측방향 에지들(10)에 하부로부터 접하는 것을 특징으로 하는, 차대를 구비한 차량의 차체 구조.
  5. 제4항에 있어서, 플랜지들(9, 9')의 2개 평면이 제공되며, 적어도 하나의 플랜지(9')는 램프형으로 형성되고, 종방향 중앙 터널(3)의 내부에서 상기 플랜지(9')에 상보적으로 연장되는 계단부에 접하는 것을 특징으로 하는, 차대를 구비한 차량의 차체 구조.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 터널 브리지(8)는 플랜지(9, 9')에 의해 종방향 중앙 터널(3)의 측면 종방향 에지들(10)과 나사 고정되는 것을 특징으로 하는, 차대를 구비한 차량의 차체 구조.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 중공 형태로 형성된 터널 브리지(8)에는 차량 횡방향으로 연장되는 적어도 하나의 보강 요소(13), 특히 횡방향 거더가 배치되는 것을 특징으로 하는, 차대를 구비한 차량의 차체 구조.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 터널 브리지(8)는 종방향 중앙 터널(3) 내로 돌출되는 단부가 적어도 국부적으로 오목하게 형성되는 것을 특징으로 하는, 차대를 구비한 차량의 차체 구조.
  9. 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 터널 브리지(8) 및/또는 전단 요소들(7, 7')은 경금속, 특히 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 차대를 구비한 차량의 차체 구조.
  10. 제1항에 있어서, 각각의 전단 요소(7, 7')는 각각 적어도 2개의 분리 가능한 고정 요소들(15)에 의해 전방 시트 크로스 멤버(6a) 및 후방 시트 크로스 멤버(6b)와 연결되는 것을 특징으로 하는, 차대를 구비한 차량의 차체 구조.
  11. 제1항 또는 제10항에 있어서, 각각의 전단 요소들(7, 7')은 한쪽 끝은 종방향 중앙 터널(3)에, 다른쪽 끝은 관련 사이드 스커트(4, 4')에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는, 차대를 구비한 차량의 차체 구조.
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