KR20150042401A - 비틀림 강성 개선 쿼터 구조 - Google Patents

비틀림 강성 개선 쿼터 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 쿼터 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차체의 바닥을 형성하는 플로워, 상기 플로워의 후방 양측면에서 차체의 상부 방향으로 결합되며 하단에 만곡된 형상의 휠 하우스 매칭부가 형성되는 쿼터 이너 패널, 상기 쿼터 이너 패널의 내측면 하단에 결합되며 차량의 휠을 따라 만곡된 형상의 휠 하우스 패널, 상기 쿼터 이너 패널에 형성되며 휠 하우스 매칭부의 상부에 인접하게 배치되는 쿼터 글라스 및 상기 쿼터 이너 패널의 상단에 차폭 방향으로 결합되는 다수의 루프레일을 포함하는 쿼터 구조에 있어서, 상기 휠 하우스 매칭부 상단 및 쿼터 이너 패널의 외측면 하부와 결합되며, 일단은 수직 방향으로 연장되고 타단은 쿼터 글라스 전방을 향하여 연장되는 'V' 자 형상의 지지 멤버, 상기 지지 멤버의 일단과 최후단 루프레일의 끝단 사이를 연결하며 수직 방향으로 배치되는 제 1 쿼터 아우터 멤버 및 상기 지지 멤버의 타단과 다수의 루프레일 중 하나의 끝단 사이를 연결하며 쿼터 글라스의 전방에 배치되는 제 2 쿼터 아우터 멤버를 포함하는 것을 특징으로 하여, 종래 쿼터 구조에 비해 차체의 비틀림 강성을 증대시킨 비틀림 강성 개선 쿼터 구조에 관한 것이다.

Description

비틀림 강성 개선 쿼터 구조{Structure for improving torsional stiffness of quarter}
본 발명은 차량의 쿼터 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쿼터 글라스가 구비된 차량의 쿼터 구조에 있어서, 일단은 수직 방향으로 연장되고 타단은 쿼터 글라스 전방을 향하여 연장되는 'V' 자 형상의 지지 멤버, 지지 멤버의 일단과 최후단 루프레일의 끝단 사이를 연결하며 수직 방향으로 배치되는 제 1 쿼터 아우터 멤버 및 지지 멤버의 타단과 다수의 루프레일 중 하나의 끝단 사이를 연결하며 쿼터 글라스의 전방에 배치되는 제 2 쿼터 아우터 멤버를 포함하여 차체의 비틀림 강성을 개선한 쿼터 구조에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 후부는 바디 구조에 따라 노치 백(Nortch Back) 타입과 해치 백(Hatch Back) 타입으로 나눌 수 있다.
노치 백 타입 차량은 리어 윈도우와 트렁크 리드의 공간이 절곡되어 턱진 모양으로 형성되는 것으로, 뒷좌석 탑승자의 상부 공간이 넓고 트렁크 공간이 넉넉한 장점이 있어 주로 세단형 차량에 많이 사용되고 있다.
반면, 해치 백 타입 차량은 상하로 들어올려 개폐할 수 있는 테일 게이트가 바디 후단부에 설치되는 차량으로, 다량의 화물 적재시 리어 시트를 수납하여 화물칸을 얻을 수 있어 왜건형 차량 등 다양한 용도의 차량에 사용되고 있다.
상기의 해치 백 타입 차량은 노치 백 타입 차량과 달리, 리어 시트를 접어 화물칸을 확장하여 화물 적재실의 효율성을 높이기 위해 리어 시트와 트렁크 사이를 차단하는 패키지 트레이멤버가 설치되어 있지 않다.
따라서, 일반적인 노치 백 타입 차량에 비하여 차량 후부의 차체 강성이 미약하여 차량 충돌시 승객의 안전을 위해 테일 게이트 및 테일 게이트 주변의 프레임은 고강성의 구조를 가지는 것이 요구된다.
일반적으로 해치 백 타입 차량은 쿼터 이너 패널(quarter inner panel)의 내·외부에 강성 멤버 또는 보강재(reinforcement)를 결합하여 목표로 하는 차체 비틀림 강성 조건 및 입력점 강성 조건을 만족시키고 있다.
차량의 안정적인 성능의 반영 및 육성을 위해서는 차체골격의 정/동강성의 강건성이 필요하며, 이때 차체의 비틀림 강성의 경우 차량 전체의 성능의 기준이 되며, 주행 성능에 있어 기여도가 높은 것으로 익히 알려져 있다.
특히, 차량의 후방 쿼터 구조의 경우 쿼터 글라스의 적용 여부에 따라 차체 강성의 변화 및 영향도가 매우 크다고 알려져 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 쿼터 글라스(2)가 적용된 종래 쿼터 구조는, 쿼터 이너 패널(1)에 형성된 쿼터 글라스(2)가 차지하는 공간의 문제로 쿼터 글라스(2)의 후방 및 상부 등 쿼터 글라스(2)를 우회하는 경로에 다수의 보강 멤버(3)를 결합하여 차체의 비틀림 강성을 높이고 있다.
그러나 종래 쿼터 구조는, 다수의 보강 멤버를 결합하였음에도 불구하고 쿼터 글라스가 적용되지 않은 쿼터 구조에 비해 차체의 비틀림 강성이 28.6 (단위 : 104kgfㆍm2/rad)에서 27.8로 0.8 정도 낮아지게 되는 문제점이 있다.
또한, 종래 쿼터 구조는, 다수의 보강 멤버를 쿼터 이너 패널에 결합하여야 하므로 차량의 생산 원가가 증가되고 차량의 조립공수가 증대되며 차량의 중량이 증대되는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 'V' 자 형상의 지지 멤버, 제 1 쿼터 아우터 멤버 및 제 2 쿼터 아우터 멤버를 포함하여 종래 쿼터 구조에 비해 차체의 비틀림 강성을 증대시키고 보강 멤버의 수를 줄여 차량의 생산 원가 및 차량의 중량을 감소시킨 비틀림 강성 개선 쿼터 구조를 제공하고자 함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 차체의 바닥을 형성하는 플로워, 상기 플로워의 후방 양측면에서 차체의 상부 방향으로 결합되며 하단에 만곡된 형상의 휠 하우스 매칭부가 형성되는 쿼터 이너 패널, 상기 쿼터 이너 패널의 내측면 하단에 결합되며 차량의 휠을 따라 만곡된 형상의 휠 하우스 패널, 상기 쿼터 이너 패널에 형성되며 휠 하우스 매칭부의 상부에 인접하게 배치되는 쿼터 글라스 및 상기 쿼터 이너 패널의 상단에 차폭 방향으로 결합되는 다수의 루프레일을 포함하는 쿼터 구조에 있어서, 상기 휠 하우스 매칭부 상단 및 쿼터 이너 패널의 외측면 하부와 결합되며, 일단은 수직 방향으로 연장되고 타단은 쿼터 글라스 전방을 향하여 연장되는 'V' 자 형상의 지지 멤버; 상기 지지 멤버의 일단과 최후단 루프레일의 끝단 사이를 연결하며 수직 방향으로 배치되는 제 1 쿼터 아우터 멤버; 및 상기 지지 멤버의 타단과 다수의 루프레일 중 하나의 끝단 사이를 연결하며 쿼터 글라스의 전방에 배치되는 제 2 쿼터 아우터 멤버; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 비틀림 강성 개선 쿼터 구조는, 상기 플로워 상에서 차체의 차폭 방향으로 결합되는 플로워 멤버; 상기 휠 하우스 패널의 상부에 결합되고 일단이 차체의 상부 방향으로 연장되어 쿼터 이너 패널의 내측면과 결합되며 차량의 쇽업소버를 지지하는 마운팅 브라켓; 상기 마운팅 브라켓의 타단에서 차체의 하부 방향으로 연장되어 플로워 멤버의 끝단과 연결되는 제 1 쿼터 이너 멤버; 및 상기 마운팅 브라켓의 타단에서 차체의 하부 방향으로 연장되어 플로워와 결합되는 제 2 쿼터 이너 멤버; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 비틀림 강성 개선 쿼터 구조는, 상기 쿼터 글라스의 둘레를 따라 형성된 쿼터 글라스 플랜지; 를 더 포함하며, 상기 쿼터 글라스 플랜지는 지지 멤버와 접합되는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 마운팅 브라켓의 일단은 휠 하우스 매칭부의 상단에 대응되는 높이까지 연장되며, 상기 지지 멤버의 하단 및 마운팅 브라켓의 상단은 쿼터 이너 패널을 기준으로 동일한 높이에 배치되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는, 'V' 자 형상의 지지 멤버, 제 1 쿼터 아우터 멤버 및 제 2 쿼터 아우터 멤버를 포함하여 종래 쿼터 구조에 비해 차체의 비틀림 강성을 증대시키는 것이다.
구체적으로 본 발명에 따른 비틀림 강성 개선 쿼터 구조의 차체 비틀림 강성은 29.3으로 종래 쿼터 구조에 비해 1.5 정도 증대되며 쿼터 글라스가 미적용된 쿼터 구조에 비해서도 0.7 정도 증대되는 효과가 있다.
또한, 마운팅 브라켓, 제 1 쿼터 이너 멤버 및 제 2 쿼터 이너 멤버를 포함하고 지지 멤버의 하단 및 마운팅 브라켓의 상단은 쿼터 이너 패널을 기준으로 동일한 높이에 배치되도록 함으로써, 차량의 후방 쿼터가 전체적으로 환형을 이루어 차량의 강성을 증대시키는 효과가 있다.
또한, 쿼터 글라스의 둘레를 따라 형성된 쿼터 글라스 플랜지와 지지 멤버가 접합되도록 구성하여 지지 멤버가 쿼터 글라스를 우회하는 구조에 비해 차체의 비틀림 강성을 개선하는 효과가 있다.
나아가, 종래 쿼터 구조에 비해 비틀림 강성을 개선하는 멤버의 수가 줄어듬으로 인해 차량의 생산 원가가 감소되고 차량의 조립공수가 감소되며 차량의 중량이 감소되어 차량의 연비가 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래 쿼터 구조에서 보강 멤버가 결합된 모습을 나타낸 측면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비틀림 강성 개선 쿼터 구조를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비틀림 강성 개선 쿼터 구조에서 지지 멤버, 제 1 쿼터 아우터 멤버 및 제 2 쿼터 아우터 멤버의 모습을 나타낸 측면도.
도 4는 도 3의 A-A'선에 따른 단면도.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 비틀림 강성 개선 쿼터 구조는, 차체의 바닥을 형성하는 플로워(10), 상기 플로워(10)의 후방 양측면에서 차체의 상부 방향으로 결합되며 하단에 만곡된 형상의 휠 하우스 매칭부(22)가 형성되는 쿼터 이너 패널(20), 상기 쿼터 이너 패널(20)의 내측면 하단에 결합되며 차량의 휠을 따라 만곡된 형상의 휠 하우스 패널(30), 상기 쿼터 이너 패널(20)에 형성되며 휠 하우스 매칭부(22)의 상부에 인접하게 배치되는 쿼터 글라스(40) 및 상기 쿼터 이너 패널(20)의 상단에 차폭 방향으로 결합되는 다수의 루프레일(50)을 포함하는 쿼터 구조에 있어서, 상기 휠 하우스 매칭부(22) 상단 및 쿼터 이너 패널(20)의 외측면 하부와 결합되며, 일단은 수직 방향으로 연장되고 타단은 쿼터 글라스(40) 전방을 향하여 연장되는 'V' 자 형상의 지지 멤버(60), 상기 지지 멤버(60)의 일단과 최후단 루프레일(50)의 끝단 사이를 연결하며 수직 방향으로 배치되는 제 1 쿼터 아우터 멤버(62) 및 상기 지지 멤버(60)의 타단과 다수의 루프레일(50) 중 하나의 끝단 사이를 연결하며 쿼터 글라스(40)의 전방에 배치되는 제 2 쿼터 아우터 멤버(64)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서에서 사용되는 차체의 비틀림 강성은 단위 각도당 비틀림 모멘트 수치를 의미하고, 구체적으로 차체의 리어부 고정점을 기준으로 프론트부에 힘을 가하였을 때 모멘트가 작용하며 이때 단위 각도에 대한 모멘트의 양이 차체의 비틀림 강성이 된다.
차체의 비틀림 강성의 수치적인 의미는 다음의 식과 같다.
Figure pat00001
이때 T는 모멘트의 양을 의미하고 θ는 단위 각도를 의미하며, 차체의 비틀림 강성의 단위는 104kgfㆍm2/rad 가 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 차체의 플로워(10) 후방 양측면에는 쿼터 이너 패널(20)이 차체를 기준으로 서로 마주보는 형태에 결합되어 있다.
상기 쿼터 이너 패널(20)의 외측면 하단에는 만곡된 형상의 휠 하우스 매칭부(22)가 형성되고 쿼터 이너 패널(20)의 내측면 하단에는 차량의 휠을 따라 만곡된 형상의 휠 하우스 패널(30)이 결합된다.
상기 휠 하우스 매칭부(22) 및 휠 하우스 패널(30)은 쿼터 이너 패널(20)을 기준으로 서로 마주보는 형상으로 배치된다.
상기 쿼터 이너 패널(20)의 상단에는 차폭 방향으로 다수의 루프레일(50)이 결합되어 있으며 휠 하우스 매칭부(22)의 상부와 루프레일(50) 끝단 사이의 쿼터 이너 패널(20)에는 쿼터 글라스(40)가 형성된다.
도시된 실시예에서 상기 쿼터 글라스(40)는 삼각형으로 이루어져 있지만 차량의 종류, 차체의 강성 조건, 운전자의 취향 등에 따라 쿼터 글라스(40)의 형태는 역삼각형, 동그란 모양 등 다양하게 변경될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 휠 하우스 매칭부(22) 상단 및 쿼터 이너 패널(20)의 외측면 하부에는 일단이 차체의 수직 방향으로 연장되고 타단이 쿼터 글라스(40) 전방을 향하여 연장되는 'V' 자 형상의 지지 멤버(60)가 결합된다.
상기 지지 멤버(60)는, 둘레에 플랜지가 형성되어 휠 하우스 매칭부(22) 상단 및 쿼터 이너 패널(20) 외측면 하부와 용접 접합되기 용이하도록 구성되어 있는 요철 형상('┌┐'형상)으로 이루어진다.
또한, 상기 지지 멤버(60)의 일단에는 최후단 루프레일(50) 끝단과 지지 멤버(60) 사이를 연결하며 수직 방향으로 배치되는 제 1 쿼터 아우터 멤버(62)가 결합되고, 상기 지지 멤버(60)의 타단에는 다수의 루프레일(50) 중 하나의 끝단과 지지 멤버(60) 사이를 연결하며 쿼터 글라스(40) 전방에 배치되는 제 2 쿼터 아우터 멤버(64)가 결합된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 쿼터 아우터 멤버(62)는 차체의 D-필라부(D-pillar)로 연장되어 최후단 루프레일(50) 끝단과 결합되고, 도시된 실시예에서 상기 제 2 쿼터 아우터 멤버(64)는 C-필라부(C-pillar) 방향으로 연장되어 최후단 루프레일(50) 전방에 배치된 루프레일(50) 끝단과 결합된다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 비틀림 강성 개선 쿼터 구조는, 제 1 쿼터 아우터 멤버(62)의 직선화 및 쿼터 글라스(40) 전방을 지지하는 제 2 쿼터 아우터 멤버(64)의 구비에 의해 도 1에 도시된 종래 쿼터 구조에 비해 차체의 비틀림 강성이 1.5가 증가된 29.3의 비틀림 강성을 가진다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 쿼터 구조의 상단 수평 멤버를 삭제함으로써 조립 부품의 수를 줄일 수 있으며 차체의 중량이 900g 절감되는 효과를 가진다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 쿼터 이너 패널(20)의 내측면에는, 휠 하우스 패널(30)의 상부에 결합되고 일단이 차체의 상부 방향으로 연장되며 차량의 쇽업소버를 지지하는 마운팅 브라켓(70)이 결합된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 마운팅 브라켓(70)은 휠 하우스 패널(30) 상부로부터 쿼터 이너 패널(20)의 소정 높이까지 연장되어 전체적으로 휠 하우스 패널(30) 및 쿼터 이너 패널(20)을 덮는 형태로 결합된다.
상기 마운팅 브라켓(70)의 타단에는 차체의 하부 방향으로 2개의 쿼터 이너 멤버가 결합되어 있으며, 구체적으로 쿼터 이너 멤버는 플로워(10) 상에 차체의 차폭 방향으로 배치된 플로워 멤버(12)의 끝단과 연결되는 제 1 쿼터 이너 멤버(72) 및 차체의 하부 방향으로 연장되어 플로워(10)와 결합되는 제 2 쿼터 이너 멤버(74)로 구분된다.
도시된 실시예에서, 상기 마운팅 브라켓(70), 제 1 쿼터 이너 멤버(72) 및 제 2 쿼터 이너 멤버(74)는 전체적으로 'A'자 형태를 이루며 상호 결합되어 차체의 비틀림 강성을 개선하는 효과를 발생시킨다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 마운팅 브라켓(70)의 일단은 휠 하우스 매칭부(22) 상단에 대응되는 높이까지 연장되고, 상기 지지 멤버(60)의 하단 및 마운팅 브라켓(70)의 상단은 쿼터 이너 패널(20)을 기준으로 동일한 높이에 배치되는 것이 바람직하다.
상기와 같이, 지지 멤버(60) 및 마운팅 브라켓(70)이 서로 대응되도록 배치되어 차체의 쿼터부는 전체적으로 'X'자 형 환형 구조를 이루게 되고, 이에 따라 차체의 비틀림 강성이 개선되는 효과가 발생한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 쿼터 글라스(40)의 둘레에는 쿼터 글라스 플랜지(42)가 더 포함되어 상기 쿼터 글라스 플랜지(42)와 지지 멤버(60)의 플랜지가 서로 용접 접합되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 지지 멤버(60)는 쿼터 글라스(40)를 우회하지 않고 쿼터 글라스 플랜지(42)에 직접 접합됨으로써 차체의 비틀림 강성 측면에서 쿼터 글라스(40)를 우회하는 구조에 비해 유리하다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 쿼터 글라스(40) 플랜지와 지지 멤버(60) 플랜지가 접합됨으로써 쿼터 이너 패널(20)과 지지 멤버(60) 사이에 폐단면이 확보되고 이에 따라 차체의 비틀림 강성이 개선되는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10 : 플로워
12 : 플로워 멤버
20 : 쿼터 이너 패널
22 : 휠 하우스 매칭부
30 : 휠 하우스 패널
40 : 쿼터 글라스
42 : 쿼터 글라스 플랜지
50 : 루프레일
60 : 지지 멤버
62 : 제 1 쿼터 아우터 멤버
64 : 제 2 쿼터 아우터 멤버
70 : 마운팅 브라켓
72 : 제 1 쿼터 이너 멤버
74 : 제 2 쿼터 이너 멤버

Claims (4)

  1. 차체의 바닥을 형성하는 플로워, 상기 플로워의 후방 양측면에서 차체의 상부 방향으로 결합되며 하단에 만곡된 형상의 휠 하우스 매칭부가 형성되는 쿼터 이너 패널, 상기 쿼터 이너 패널의 내측면 하단에 결합되며 차량의 휠을 따라 만곡된 형상의 휠 하우스 패널, 상기 쿼터 이너 패널에 형성되며 휠 하우스 매칭부의 상부에 인접하게 배치되는 쿼터 글라스 및 상기 쿼터 이너 패널의 상단에 차폭 방향으로 결합되는 다수의 루프레일을 포함하는 쿼터 구조에 있어서,
    상기 휠 하우스 매칭부 상단 및 쿼터 이너 패널의 외측면 하부와 결합되며, 일단은 수직 방향으로 연장되고 타단은 쿼터 글라스 전방을 향하여 연장되는 'V' 자 형상의 지지 멤버;
    상기 지지 멤버의 일단과 최후단 루프레일의 끝단 사이를 연결하며 수직 방향으로 배치되는 제 1 쿼터 아우터 멤버; 및
    상기 지지 멤버의 타단과 다수의 루프레일 중 하나의 끝단 사이를 연결하며 쿼터 글라스의 전방에 배치되는 제 2 쿼터 아우터 멤버; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차체의 비틀림 강성 개선 쿼터 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플로워 상에서 차체의 차폭 방향으로 결합되는 플로워 멤버;
    상기 휠 하우스 패널의 상부에 결합되고 일단이 차체의 상부 방향으로 연장되어 쿼터 이너 패널의 내측면과 결합되며 차량의 쇽업소버를 지지하는 마운팅 브라켓;
    상기 마운팅 브라켓의 타단에서 차체의 하부 방향으로 연장되어 플로워 멤버의 끝단과 연결되는 제 1 쿼터 이너 멤버; 및
    상기 마운팅 브라켓의 타단에서 차체의 하부 방향으로 연장되어 플로워와 결합되는 제 2 쿼터 이너 멤버; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비틀림 강성 개선 쿼터 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 쿼터 글라스의 둘레를 따라 형성된 쿼터 글라스 플랜지; 를 더 포함하며,
    상기 쿼터 글라스 플랜지는 지지 멤버와 접합되는 것을 특징으로 하는 비틀림 강성 개선 쿼터 구조.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 마운팅 브라켓의 일단은 휠 하우스 매칭부의 상단에 대응되는 높이까지 연장되며,
    상기 지지 멤버의 하단 및 마운팅 브라켓의 상단은 쿼터 이너 패널을 기준으로 동일한 높이에 배치되는 것을 특징으로 하는 비틀림 강성 개선 쿼터 구조.
KR1020130120973A 2013-10-11 2013-10-11 비틀림 강성 개선 쿼터 구조 KR101923888B1 (ko)

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