KR20110008760A - Structure of center pillar - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량의 센터 필러 구조에 관한 것으로 더욱 상세하게는 외측부재와 내측부재로 이루어진 센터 필러 내에 소정의 크기로 내부공간을 구성하고, 상기 내부공간에 보강재를 접합시켜 강성을 증가시킨 센터 필러 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a center pillar structure of a vehicle, and more particularly, a center pillar structure in which an inner space is formed in a predetermined size in a center pillar formed of an outer member and an inner member, and the rigidity is increased by bonding a reinforcing material to the inner space. It is about.
차량의 천정 부분인 루프는 승객의 탑승이 가능한 차량의 내부 공간을 확보하도록 필러에 지지되어 차량의 상측을 형성한다.The roof, which is a ceiling part of the vehicle, is supported by the pillars to form an interior space of the vehicle where passengers can ride, and forms an upper side of the vehicle.
상기 루프와 연결된 필러는 SUV 나 RV 차량의 경우 D필러가 추가되기도 하나 위치에 따라 통상적으로 A필러, B필러, C필러로도 나눠진다. In the case of SUV or RV vehicles, the filler connected to the roof is usually divided into an A pillar, a B pillar, and a C pillar, depending on the position of the D pillar.
그 중, 차종에 따라 차이는 있으나 1열 도어와 2열 도어 사이에 위치하며 차량의 중심 위치에 설치된 센터 필러(B필러)는 루프의 위에서 발생하는 힘을 실질적으로 지지하는 부재로서 설계시 차량 외부에 노출되는 A필러와 C필러가 디자인 측면과 함께 강성을 위한 구조적 측면이 고려되는 것에 비하여 도어에 가려져 차량 외부에 노출되지 않은 센터 필러는 차량 설계시 강성을 위한 구조적인 측면이 많은 부분 반영되어 설계된다.Among them, the center pillar (B pillar), which is located between the first and second row doors and is located between the first and second row doors and is located at the center of the vehicle, is a member that substantially supports the force generated from the roof. The center pillar, which is not exposed to the outside of the vehicle because the A-pillar and C-pillar exposed to the design are considered structural aspects for rigidity along with the design aspect, the center pillar that is not exposed to the outside of the vehicle is designed to reflect many structural aspects for rigidity in the vehicle design. do.
또한, 최근에 많이 개발되는 SUV 나 RV 차량의 경우 차체가 비교적 높아 그 에 따라 전복사고의 위험성이 증가되는 바, 차량의 전복시 루프의 붕괴에 따른 승객의 상해치를 최소화하기 위해 더 높은 지지력을 갖는 센터 필러 구조가 개발되고 있다.In addition, recently developed SUV or RV vehicles have a relatively high vehicle body, which increases the risk of overturning accidents. Therefore, the vehicle has a higher bearing capacity to minimize passenger injuries due to collapse of the loop when the vehicle rolls over. Center pillar structures are being developed.
한편, 각 국가별뿐만 아니라 제조사 별로 차량의 안전기준이 마련되어 있으며, 상기 안전기준에 따라 차량을 설계하고 제작한다. Meanwhile, safety standards for vehicles are provided for each manufacturer as well as for each country, and the vehicle is designed and manufactured according to the safety standards.
이와 같이 차량의 안전확보를 위한 여러 기준 중 차량의 전복 시 승객의 상해치를 줄이기 위한 천정구조는, 국내에서 '자동차안전기준에 관한 규칙' 92 조를 충족하도록 규제되며, 미국에서는 'FMVSS 216' 안전법규에 따라 규제된다.As such, the ceiling structure for reducing passenger injuries when the vehicle is overturned, among other criteria for securing the safety of the vehicle, is regulated in Korea to meet Article 92 of the Regulation on Automobile Safety Standards, and in the United States, the safety of FMVSS 216. Regulated by law.
국내의 '자동차안전기준에 관한 규칙' 92 조에 다른 요건은 미국의 'FMVSS 216' 안전법규와 비교하여 실험장치의 셋팅값 및 실험대상에 있어서 약간의 차이는 있으나 실험방식 및 안전을 위해 요구되는 요건이 유사하다.The other requirements in Article 92 of the National Regulations on Automobile Safety Standards are different from those of the US 'FMVSS 216' Safety Regulations. This is similar.
국내 규정에 따른 천정강도실험(ROOF CRUSH RESISTANCE TEST)에서 120초 이내의 시간에 매초 12.7mm 이하의 속도로 하중값이 차량중량의 1.5 배 또는 2,270kg 중 작은 값에 도달할 때까지 하중을 가할때 천정의 변위량이 127mm 이하일 것을 요구하고 있다.In the ROOF CRUSH RESISTANCE TEST according to the national regulations, when the load is applied at a speed of less than 12.7mm per second within 120 seconds until the load value reaches 1.5 times the vehicle weight or the smaller of 2,270kg. The displacement of the ceiling is required to be 127 mm or less.
이와 같이, 법적 안전규정을 충족시키고 차량의 안정성을 높이기 위하여 본 출원인은 '차량의 차체와 루프를 연결하는 센터 필러 구조'(특허 출원 제 10-2007-0118623 호, 2007. 11. 20 출원)를 개발하여 특허출원한 바가 있다. As such, in order to satisfy legal safety regulations and increase vehicle stability, the present applicant has applied for a 'center pillar structure connecting a vehicle body and a loop' (Patent Application No. 10-2007-0118623, filed Nov. 20, 2007). It has been developed and applied for a patent.
도 1a, 1b 및 1c 에 도시된 바와 같이, 상기 특허에서는 센터 필러의 강성을 증가시키도록 외측부재(110)와 내측부재(120) 사이에 공간을 형성하고 상기 공간에 단면이 "W" 자로 형성되는 바(bar)형상의 보강재(130)를 삽입된다. 이에 따라 보강재가 없는 센터 필러 구조에 대비하여 강도를 향상시키는 효과를 얻을 수 있었으나, 상기 "W" 자형 보강재(130)는 양측의 외측부재(110)와 내측부재(20) 사이에 접착되어 고정되는 구조이므로 도 1c 에 도시된 바와 같이, 웨더스트립(weather strip)(140)이 결합되는 센터필러의 양측단에서의 두께가 증가 되었다.As shown in Figures 1a, 1b and 1c, the patent forms a space between the
이에 따라, 소음 및 누수를 방지하며 도어와 바디 사이에 기밀을 유지시키기 위한 웨더스트립(140)의 장착에 있어 불편함이 발생하였으며, 점용접(spot welding)이 가능한 두께의 보강재만 사용해야 하므로 차량의 설계 및 디자인에 있어 유연성의 폭이 좁아지는 문제가 있었다.Accordingly, inconvenience occurred in the installation of the
본 발명은 상기와 같은 국내외 규정을 모두 만족시킬 수 있는 구조적 강성을 갖으며, 보다 더 얇은 상태로 제작 및 생산 가능하여 외관의 디자인 및 차체 설계의 유연성을 확보할 수 있는 센터 필러 구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.The present invention has a structural rigidity that can satisfy both the domestic and international regulations as described above, and to provide a center pillar structure that can be manufactured and produced in a thinner state to ensure the flexibility of the design of the exterior design and the body design There is a main purpose.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량의 센터 필러 구조에 있어서, 상기 필러는, 세로방향을 따라 볼록하게 단차(段差)되어 돌출면이 형성된 외측부재;와 세로방향을 따라 오목하게 단차되어 침강면이 형성된 내측부재;가 상기 돌출면과 침강면 사이에서 내부공간을 형성하도록 대향하여 배치되고, 상기 돌출면 및 침강면 중 어느 하나 이상과 면접촉하는 내부가 중공(中空)된 관(pipe) 형상의 보강재가 상기 내부공간에서 접합되어 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, in the center pillar structure of the vehicle, the filler, the outer member is convex stepped along the longitudinal direction formed protruding surface; and stepped concave along the longitudinal direction An inner member having a settling surface formed therebetween so as to form an inner space between the protruding surface and the settling surface, and having a hollow inside thereof in surface contact with at least one of the protruding surface and the settling surface. A pipe-shaped reinforcement is characterized in that it is configured to be bonded in the inner space.
상기 보강재는 단면이 다각형상인 각관(square pipe) 형상을 갖으며 상기 필러의 내부공간에서 단차된 모서리부분에 맞닿아 접합가능하도록 경사면이 형성되는 것을 특징으로 한다.The reinforcing member has a square pipe shape having a polygonal cross section, and an inclined surface is formed so as to be able to contact the edge portion stepped in the inner space of the filler.
상기 보강재는 외측부재에는 용접으로 접합되고, 내측부재에는 볼팅(bolting)으로 접합되는 것이 바람직하다.The reinforcing material is bonded to the outer member by welding, it is preferable that the inner member is bonded by bolting (bolting).
상기 돌출면은 보강재가 면접촉하도록 평평하게 형성된 용접면과 상기 보강재와 이격되도록 용접면의 일측에서 리브를 형성하도록 볼록하게 형성된 볼록면으 로 이루어진다.The protruding surface is composed of a welding surface that is formed flat so that the reinforcing material is in surface contact and a convex surface that is convexly formed to form a rib on one side of the welding surface so as to be spaced apart from the reinforcing material.
상기와 같은 구성을 같은 본 발명은, 외측부재(10)와 내측부재(20)로 이루어진 필러(100) 내부에 다각형의 단면을 갖는 관 형상의 보강재(30)가 용접으로 접착되어 기존의 "W" 보강재(130)로 구성된 필러 구조에 비하여 구조상의 두께를 얇게 구성할 수 있는 효과가 있다. 아울러, 동일한 중량의 보강재를 채택시 더 큰 지지력을 얻을 수 있는 효과가 있다.In the present invention having the same configuration as described above, the
아울러, 상기 보강재는 다각형상으로서 돌출면과 맞닿는 부분에서 경사면이 형성되어 외측부재에 CO2 용접으로 용이하게 접착될 수 있는 효과가 있다.In addition, the reinforcement has a polygonal shape in which the inclined surface is formed in contact with the protruding surface can be easily bonded to the outer member by CO 2 welding.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 센터 필러 구조를 더욱 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a center pillar structure of a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 는 본 발명의 보강재가 삽입된 센터 필러의 투시된 모습이 나타나는 사시도이고, 도 2b 는 보강재의 사시도이며, 도 2c 는 도 2a 의 A-A 의 단면도이다.Figure 2a is a perspective view showing a perspective view of the center pillar inserted the reinforcement of the present invention, Figure 2b is a perspective view of the reinforcement, Figure 2c is a cross-sectional view of A-A of FIG.
본 발명의 센터 필러(100)는, 도어와 맞닿도록 도어 개방시 외부에 노출되는 외측부재(10)와 차량의 내측에서 상기 외측부재(10)와 면접착되는 내측부재(20)로 이루어진다. 도시된 바와 같이, 상기 센터 필러(100)는 루프를 지지하도록 세로방향으로 직립된 구조이며, 내부에 보강재(30)가 수용되는 내부공간을 갖는다. 따라서, 도 2a 에 도시된 시선(차량의 외부에서 바라본 시선)을 기준으로, 상기 내부공간(α)이 형성될 수 있도록 외측부재(10)는 볼록하게 단차(段差)되어 돌출된 돌출면(11)이 필러의 길이방향을 따라 형성되며, 내측부재(20)는 오목하게 단차되어 내측으로 들어간 침강면(21)이 필러의 길이방향을 따라 형성된다. 도 2c 에 도시된 바와 같이. 상기 외측부재(10)와 내측부재(20)는 각각 돌출면(11)과 침강면(21)의 양측에서 맞닿아 접합될 수 있도록 평평한면이 형성되며, 상기 외측부재(10)와 내측부재(20)는 돌출면(11)과 침강면(21)이 대향하여 배치되어 보강재(30)가 수용가능한 내부공간(α)을 갖되, 차량의 설계에 따라 다양한 두께를 갖을 수 있다.The
본 발명에 따른 내측부재(20)는 수용된 보강재(30)와 리벳팅 또는 볼트결합(볼팅:bolting)이 용이하도록 침강면(21)이 평평하게 구성되는 반면, 외측부재의 돌출면(11)은 필러 구조의 강성을 더 높이기 위해 길이방향을 따라 리브(rib)(12)를 돌출시키는 볼록면이 추가적으로 형성된다. 상기 볼록면은 도 2c 에 도시된 바와 같이, 보강재(30)와 접촉하도록 평평하게 형성된 용접면의 일측 또는 양측에서 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 돌출면(11)과 침강면(21)은 필러 폭(width)의 증가를 가급적 억제하기 위해 또는 차량의 설계에 따라 도 2c 에 도시된 바와 같이 서로 상이한 폭을 갖도록 구성된다. The
한편, 본 발명의 보강재(30)는 내부가 공동(空洞)인 관(pipe) 형상으로 이루어지되, 도 2 b 에 도시된 바와 같이, 내측부재(20)와 외측부재(10)가 형성하는 내 부공간(α)의 형상 및 필러의 형상에 따라 하측으로 단면적이 증가하도록 구성된다. 그리고, 외측부재(10)가 단차된 부분의 모서리에서 맞닿게 되는 보강재(30)가 CO2 용접으로 접합가능하도록 길이방향으로 따라 경사면(31)이 형성되고, 돌출면(11)과 맞닿는 부분에서 점용접이 가능하도록 평평한 면으로 형성된다. 따라서, 상기 보강재(30)는 외측부재(10)와 용접으로 용이하게 접합되고, 내측부재(20)와 면접촉하여 볼팅으로 접합될 수 있도록 단면이 다각형인 각관 형상을 갖는 것이 바람직하다. 한편, 상기 도 2b 에 도시된 바와 같이 상기 보강재(30)는 용접건의 출입이 용이하도록 일정 간격으로 진입홀(32)이 형성될 수 있다.On the other hand, the reinforcing
도 3 은 동일한 외측부재(10)와 내측부재(20)로 구성된 필러 내에서 삽입된 보강재의 형상에 따라 필러의 강성 차이를 나타낸 실험 데이터를 도시한 도면이다.3 is a view showing experimental data showing the difference in the stiffness of the filler according to the shape of the reinforcing material inserted in the filler consisting of the same
각각의 보강재는 동일한 재질로서 중량이 1750g 으로 동일하며, 접합부위("ㆍ" 으로 표시된 부분)는 점용접으로 접합되었다. 동일한 중량을 갖도록, 좌측에 도시된 단일 "W" 형상의 보강재는 두께가 2.3 mm 이고, 중앙에 도시된 두 개가 겹쳐져 접착된 2중 "W" 형상의 보강재는 두께가 각각 1.4mm 와 1.6mm 이며, 우측에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보강재는 두께가 2.3 mm 로 실험되었다.Each reinforcement was made of the same material and weighed 1750 g, and the joints (parts indicated by "·") were joined by spot welding. To have the same weight, the single "W" shaped reinforcement shown at the left is 2.3 mm thick, and the double "W" shaped reinforcement bonded at the two overlapping centers shown is 1.4 mm and 1.6 mm thick, respectively. Reinforcing material according to a preferred embodiment of the present invention shown on the right was tested to a thickness of 2.3 mm.
하단의 그래프에서 x 축은, 국내의 자동차안전기준에 관한 규칙에 따른'천정강도실험'에서 천정의 변위량을 나타내며 단위는 mm 이고, y축은 단위 변위량 당 반발력 즉, 지지할 수 있는 하중을 나타내며 단위는 kg/mm 이다. In the graph below, the x-axis represents the displacement of the ceiling in the 'ceiling strength test' according to the rules of the automobile safety standard in Korea, and the unit is mm, and the y-axis represents the repulsive force per unit displacement, that is, the load that can be supported. kg / mm.
전술한 바와 같이, 자동차안전기준에 관한 규칙은 92조에서 "...차량중량의 1.5배 또는 2,270kg 중 작은 값에 도달할 때까지 하중을 가할 때에 천정의 변위량이 127밀리미터 이하이어야 한다."라고 기재되어 있다. 따라서, 도 3 의 그래프에서 y 축의 값이 높을수록 강성이 높은 것으로 해석될 수 있으며, 그래프의 x 축에서 120 mm 가까이에서 최대 반발력을 갖는 것이 차량 설계의 유연성에 있어 더욱 유리하다. As mentioned above, the rule on automotive safety standards states that in Article 92, "... the ceiling should have a displacement of 127 millimeters or less when the load is applied until it reaches 1.5 times the vehicle weight or the smaller of 2,270 kg." It is described. Therefore, the higher the value of the y-axis in the graph of Figure 3 can be interpreted as a higher rigidity, it is more advantageous in the flexibility of the vehicle design to have a maximum repulsive force near 120 mm in the x-axis of the graph.
단일 및 2 중으로 구성된 종래의 "W" 형 보강재가 구비된 필러는 보강재가 없는 필러 보다 최대 반발력이 각각 28% 및 27% 상승한 것에 비하여, 본 발명에 따른 보강재는 중량 및 재질의 변화없이 형상의 변화만으로 보강재가 없는 필러에 대비하여 최대 반발력이 30% 향상된 효과를 가져왔다. 아울러, 종래의 "W" 자 형상의 보강재는 외측부재와 내측부재 사이에서 양측이 고정되어 필러의 두께가 증가되는 것에 반하여 본 발명의 보강재 구조는 경사면의 경사각 조절 및 볼록면의 직경과 굴곡율 조절 등으로 필러의 두께 증가 없이 안전규정에 충족하는 강성을 제공하며 더 향상된 차량 설계의 자유도를 제공할 것으로 간주 될 것이다.Fillers with conventional "W" shaped reinforcements composed of single and double are 28% and 27% higher repulsive forces than fillers without reinforcement, respectively, whereas the reinforcement according to the present invention has a change in shape without change in weight and material. Only the maximum repulsion was improved by 30% compared to the filler without reinforcement. In addition, the conventional "W" shaped reinforcement is fixed on both sides between the outer member and the inner member to increase the thickness of the filler, the reinforcement structure of the present invention is to adjust the inclination angle of the inclined surface and the diameter and bending rate of the convex surface It will be considered to provide stiffness to meet safety regulations without increasing filler thickness and to provide greater freedom of vehicle design.
이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. As described above, the embodiments disclosed in the specification and the drawings are only presented as specific examples to aid the understanding of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention can be carried out in addition to the embodiments disclosed herein.
도 1a 는 종래의 보강재가 삽입된 센터 필러를 도시한 부분사시도,Figure 1a is a partial perspective view showing a center pillar inserted with a conventional reinforcement,
도 1b 는 도 1a 의 A-A 의 단면도,1B is a cross-sectional view of A-A of FIG. 1A,
도 1c 는 도 1b 의 센터필러 일측에 웨더스트립이 체결된 모습을 나타내는 단면도,1C is a cross-sectional view illustrating a weather strip fastened to one side of the center pillar of FIG. 1B;
도 2a 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보강재가 장착된 센터 필러를 도시한 부분사시도,Figure 2a is a partial perspective view showing a center pillar equipped with a reinforcement according to a preferred embodiment of the present invention,
도 2b 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보강재의 사시도,2b is a perspective view of a reinforcing material according to a preferred embodiment of the present invention,
도 2c 는 도 2a 의 A-A 의 단면도FIG. 2C is a cross-sectional view of A-A of FIG. 2A
도 3 은 종래의 보강재와 본 발명의 보강재가 각각 장착된 필러들의 실험 그래프를 나타내는 도면.Figure 3 is a view showing an experimental graph of the fillers each equipped with a conventional reinforcing material and the reinforcing material of the present invention.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **
10 : 외측부재 20 : 내측부재10: outer member 20: inner member
30 : 보강재30: reinforcement
Claims (4)
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KR1020090066266A KR20110008760A (en) | 2009-07-21 | 2009-07-21 | Structure of center pillar |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10279844B2 (en) | 2013-11-15 | 2019-05-07 | Autotech Engineering A.I.E. | Beams with U-shaped cross-section |
-
2009
- 2009-07-21 KR KR1020090066266A patent/KR20110008760A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10279844B2 (en) | 2013-11-15 | 2019-05-07 | Autotech Engineering A.I.E. | Beams with U-shaped cross-section |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |