KR20160055486A - 차량의 프론트 사이드 멤버 - Google Patents

Abstract

차량의 프론트 사이드 멤버구조가 개시된다. 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되면서 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 각각 배치되는 프론트 사이드 멤버 바디; 및 상기 프론트 사이드 멤버 바디의 차량의 길이 방향을 따른 소정 부위에 형성되고, 차량의 높이 방향으로 두께가 가변되는 두께 가변부를 포함하여, 차량의 전방 충돌 사고 발생시에 디핑 현상 및 디핑량을 저감하여 탑승객의 충돌 안정성을 향상시킬 수 있다.

Description

차량의 프론트 사이드 멤버{Front side member for vehicle}

본 발명은 차량의 프론트 사이드 멤버에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 길이 방향을 따른 소정 부위에서 차량의 높이 방향으로 두께 가변 구조를 가지는 차량의 프론트 사이드 멤버에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 전방 차체는, 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하여 엔진 룸을 형성하는 골격 구조로서, 엔진 룸의 전방을 형성하고 쿨링 모듈과 헤드 램프 등이 장착되는 프론트 엔드 모듈과, 엔진 룸의 좌우 양측부를 형성하고 현가장치가 장착됨과 더불어 차륜이 설치되는 공간을 마련하는 프론트 펜더 에이프런 멤버, 엔진 룸의 후방에 위치되어 승객실과 엔진 룸을 구획짓는 대시 패널, 엔진 룸의 하부에서 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되고 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 배치되는 프론트 사이드 멤버 및, 엔진 룸에 설치되는 엔진과 트랜스 밋션 뿐만 아니라 현가장치 등을 장착하여 지지하기 위해 서브 프레임 등을 포함한다.

도 1에는 상기와 같은 종래의 차체 구조를 간략히 모델링하여 도시한 것인 바, h_COG는 차량의 무게 중심점을 나타내고, M_cabin은 차체의 무게 중심점을 중심으로 한 차체 회전 모멘트, L_{FR_SUSP}는 프론트 서스펜션으로부터 무게 중심점까지의 거리, L_{RR_SUSP}는 무게 중심점으로부터 리어 서스펜션까지의 거리, F_{FR_SUSP}는 프론트 서스펜션에 작용하는 외력, F_{RR_SUSP}는 리어 서스펜션에 작용하는 외력, F_s/mbr은 차량이 충돌했을 때에 프론트 사이드 멤버에 가해진 외력, F_{f/a_upr}은 차량이 충돌했을 때에 펜더 에이프런 어퍼 멤버에 가해진 외력을 나타낸다.

차량이 전방 장애물과 충돌했을 때에 발생한 충격력은, 프론트 사이드 멤버가 펜더 에이프런 어퍼 멤버보다 차량의 길이 방향을 따라 더 길게 연장되어 있으므로, 우선적으로 프론트 사이드 멤버에 외력(F_s/mbr)으로 작용하고, 충돌이 계속해서 진행되면 펜더 에이프런 어퍼 멤버에도 외력(F_{f/a_upr})으로 작용하게 된다.

프론트 사이드 멤버에 가해진 충격 외력(F_s/mbr)은 차량의 무게 중심점(h_COG)을 중심으로 차체를 반시계 방향으로 회전시키려는 모멘트(M_cabin = F_s/mbr * h_COG)를 발생시키게 되고, 이 모멘트(M_cabin)로 인해 프론트 서스펜션에는 차량의 높이 방향 상부에서 하부로 차체를 누르는 외력(F_{FR_SUSP})이 작용하는 반면에, 리어 서스펜션에는 차량의 높이 방향 하부에서 상부로 차체를 들어 올리는 외력(F_{RR_SUSP})이 작용하게 된다.

또한 상기 모멘트(M_cabin)가 주요한 요인이 되어, 차량의 전방부 및 디핑 측정부(D)가 화살표로 도시된 바와 같이 지면(G) 쪽으로 내려앉게 되는 이른바 디핑(Dipping) 현상이 발생하게 되고, 이러한 디핑 현상은 차량의 충돌 사고 발생시에, 예를 들면 에어백의 최적 거동 방해해서 탑승객의 충돌 안전성을 저하시키게 된다.

따라서, 차량의 충돌 사고 발생시에 디핑 현상 혹은 디핑량을 저감하여 탑승객의 충돌 안정성을 향상시킬 수 있는 차체 개선 구조가 필요하게 되었다.

본 발명의 실시 예는 상기와 같은 사정을 감안하여 안출된 것으로, 차량의 전방 충돌 사고 발생시에 디핑 현상을 저감하여 탑승객의 충돌 안정성을 향상킬 수 있도록 한 차량의 프론트 사이드 멤버를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 차량의 프론트 사이드 멤버는, 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되면서 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 각각 배치되는 프론트 사이드 멤버 바디 및, 상기 프론트 사이드 멤버 바디의 차량의 길이 방향을 따른 소정 부위에 형성되고, 차량의 높이 방향으로 두께가 가변되는 두께 가변부를 포함할 수 있다.

상기 프론트 사이드 멤버 바디는, 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하는 전방 수평 바디 및 상기 전방 수평부와 일체로 연결되면서 차량의 높이 방향을 따라 하방으로 경사진 후방 하향 경사 바디를 포함할 수 있다.

상기 두께 가변부는 상기 전방 수평 바디와 상기 후방 하향 경사 바디 사이에 형성될 수 있다.

상기 두께 가변부는 엔진이 마운팅되는 엔진 마운팅부와, 프론트 서스펜션의 쇽 업소버가 위치하는 쇽 업소버 위치 대응부 사이에 위치할 수 있다.

상기 두께 가변부는 차량의 높이 방향 하방으로 갈수록 두께가 점차적으로 얇아지게 형성될 수 있다.

상기 프론트 사이드 멤버 바디는 차량의 높이 방향을 따른 상측면과 하측면, 차량의 폭 방향을 따른 내측면과 외측면을 각각 포함하고, 상기 두께 가변부는 상기 내측면과 외측면에 형성될 수 있다.

상기 두께 가변부는 상기 내측면과 외측면에 형성될 수 있다.

상기 두께 가변부는 상기 내측면과 외측면의 차량의 높이 방향을 따른 상방에 위치하는 상부면과, 하방에 위치하는 하부면 및, 중앙에 위치하는 중앙면을 각각 포함하고, 상기 상부면으로부터 상기 하부면으로 갈수록 두께가 점차적으로 얇아지게 형성될 수 있다.

상기 중앙면과 상기 하부면의 양측면은 동시에 두께 저감방향으로 진입하여 그 두께가 저감될 수 있다.

상기 중앙면과 상기 하부면의 양측면은 그 한쪽 면이 상기 상부면의 한쪽 면과 동일한 면에 위치하는 반면에 다른쪽 면이 두께 저감방향으로 단계적으로 진입하여 그 두께가 저감될 수 있다.

상기 상부면으로부터 하부면으로 갈수록 양측면이 두께 저감방향으로 선형적으로 진입하여, 그 두께가 선형적으로 감소될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 차량의 프론트 사이드 멤버에 의하면, 차량의 길이 방향을 따라 엔진이 마운팅되는 엔진 마운팅부와, 프론트 서스펜션의 쇽 업소버가 배치되는 프론트 쇽 업소버 대응 배치부 사이의 프론트 사이드 멤버의 소정 부위에 지면 방향으로 두께가 감속되는 두께 감소부가 형성되어, 차량의 충돌 사고 발생시에 충격 외력이 프론트 사이드 멤버에 가해지면, 상기 두께 감소부의 두께가 가 그 주변부의 두께보다 상대적으로 얇기 때문에 먼저 굽힘 변형이 발생하게 된다.

또한 상기 굽힘 변형은 차량의 높이 방향 상부를 향해 이루어지므로, 결국에는 프론트 사이드 멤버가 상기 두께 감소부를 중심으로 차량의 높이 방향 상부로 아아치 형상으로 굽혀지는 굽힘 현상이 발생하게 되고, 이러한 아아치형 굽힘 현상은 전방 차체를 지면으로부터 차량의 높이 방향 상부로 들어올리는 작용을 하여 디핑량을 효과적으로 저감함으로써, 차량 탑승객의 충돌 안정성을 향상시키게 된다.

이와 더불어 프론트 사이드 멤버의 전체적인 중량이 저감되어, 차량의 성능 및 연비 향상을 도모할 수 있게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 차체의 간략한 모델링 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 프론트 사이드 멤버의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 프론트 사이드 멤버의 간략한 모델링 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 프론트 사이드 멤버의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량의 프론트 사이드 멤버의 일부 절개 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 차량의 프론트 사이드 멤버의 일부 절개 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 차량의 프론트 사이드 멤버의 일부 절개 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 프론트 사이드 멤버의 충돌 거동 설명도이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 프론트 사이드 멤버구조는 차량의 길이 방향을 따라 연장된 프론트 사이드 멤버 바디(1)를 포함할 수 있다.

프론트 사이드 멤버 바디(1)는 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 배치될 수 있다.

프론트 사이드 멤버 바디(1)는 차량의 길이 방향을 따라 전후로 대체로 수평하게 연장된 전방 수평바디(11)와, 이 전방 수평바디(11)와 일체로 연결되면서 차량의 높이 방향을 따라 하방으로, 즉 지면 쪽으로 경사진 후방 하향 경사바디(12)를 각각 포함할 수 있다.

프론트 사이드 멤버 바디(1)의 길이 방향을 따른 소정 부위에는 두께가 가변되는 두께 가변부(13)가 구비될 수 있다.

도 3을 참조하면, 프론트 사이드 멤버 바디(1)의 길이 방향을 따라 소정 부위에 형성된 엔진 마운팅부(14)와, 프론트 서스펜션의 쇽 업소버가 위치되는 쇽 업소버 위치 대응부(15) 사이의 간격의 대략 중심점(A_pt)을 기준으로 차량의 전후 방향을 따라 전후로 상기 두께 가변부(13)가 형성되는 것이 바람직하다.

이는, 엔진 마운팅부(14)는 중량이 무거운 엔진 마운팅으로 인해 프론트 사이드 멤버의 변형이 어렵고, 또한 쇽 업소버 위치 대응부(15)는 전륜의 타이어가 위치함으로 인해 충돌 에너지가 위치 에너지로 전환되기 전에 전륜의 타이어 및 프론트 서스펜션이 충돌 에너지를 흡수할 수 있기 때문이다.

참조부호 20은 차량의 높이 방향으로 프론트 사이드 멤버(1)보다 상부에 위치하는 펜더 에이프런 어퍼 멤버를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 프론트 사이드 멤버 바디(1)는 대체로 사각 박스 형상의 단면을 가지고, 상기 사각 박스 형상의 단면이 차량의 길이 방향을 따라 연장된 구조를 가질 수 있다.

상기 사각 박스 형상의 단면은 차량의 높이 방향을 따라 상부에 위치하는 상측면(1a)과 하부에 위치하는 하측면(1b), 차량의 폭방향을 따라 내측에 위치하는 내측면(1c) 및 외측에 위치하는 외측면(1d)이 사각 형태로 이어진 구조를 가질 수 있다.

상기 두께 가변부(13)는 차량의 높이 방향을 따라 하방으로 갈수록 그 두께가 점차적으로 감소되는 구조를 가질 수 있다.

즉, 상기 사각 박스 형상의 서로 대향하는 내측면(1c) 및 외측면(1d)은 차량의 높이 방향을 따라 하방으로 갈수록 그 두께가 점차적으로 감소되는 구조를 가질 수 있다.

상기 양측면의 제일 상부에 위치하는 상부면(13a)은 두께가 제일 두껍고, 하부에 위치하는 하부면(13c)은 두께가 제일 얇으며, 중앙에 위치하는 중앙면(13b)은 상부면(13a) 두께보다 작고 하부면(13c) 두께보다 큰 두께를 가질 수 있다.

상기 중앙면(13b)과 하부면(13c)은 도 4에 도시된 바와 같이 그 양측면이 동시에 두께 저감방향으로 진입하여 그 두께가 저감될 수 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 중앙면(13b)과 하부면(13c)은 그 한쪽 면이 상부면(13a)의 한쪽 면과 동일한 면에 위치하는 반면에 다른쪽 면이 두께 저감방향으로 단계적으로 진입하여 두께가 저감될 수 있다.

이와는 달리 도 6에 도시된 바와 같이 상부면(13a)으로부터 하부면(13c)으로 갈수록 일측면이 두께 저감방향으로 선형적으로 진입하여, 두께가 선형적으로 감소될 수 있을 뿐만 아니라 도 7에 도시된 바와 같이 상부면(13a)으로부터 하부면(13c)으로 갈수록 양측면이 두께 저감방향으로 선형적으로 진입하여, 두께가 선형적으로 감소될 수 있다.

상기와 같은 구조로 된 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 프론트 사이드 멤버가 적용된 차량이 전방 충돌할 경우에, 그 충격에너지가 프론트 사이드 멤버 바디(1)에 전달되는 데, 프론트 사이드 멤버 바디(1)의 전방 수평 바디(11)는 수평하게 형성되어 있기 때문에 충격을 받으면 그 길이 방향으로 압축 변형되면서 충격 에너지를 효과적으로 흡수하여 저감할 수 있다.

또한 상기 전방 수평 바디(11)는 저속 충돌 사고 발생시에 과도한 변형을 발생시키지 않고 적절하게 압축 변형되면서 충격 에너지를 효과적으로 흡수하여 저감함에 따라 저속 전방 충돌 대응 성능이 향상되게 된다.

한편 전방 충돌이 계속해서 진행되면, 충격에너지를 전방 수평 바디(11)를 통해 두께 가변부(13)로 충격 에너지가 전달되고, 두께 가변부(13)는 그 두께가 상대적으로 얇아서 강성이 상대적으로 낮은 부위부터 압축 및 굽힘 변형이 발생되게 된다.

따라서 두께 가변부(13)가 도 9에 도시된 바와 같이 차량의 높이 방향으로 상방향으로 굽혀지면서 프론트 사이드 멤버 바디(1)가 전체적으로 차량의 높이 방향 상방향으로 굽어져서 전방 차체를 높이 방향 상방향으로 들어올리는 형상이 발생되고, 이에 따라 디핑 현상 및 디핑량이 효과적으로 저감되어 탑승객의 충돌 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.

이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

1: 프론트 사이드 멤버 바디
11: 전방 수평 바디
12: 후방 하향 경사 바디
13: 두께 가변부
13a: 상부면
13b: 중앙면
13c: 하부면
14: 엔진 마운팅부
15: 쇽 업소버 위치 대응부
20: 펜더 에이프런 어퍼 멤버

Claims (11)

1. 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되면서 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 각각 배치되는 프론트 사이드 멤버 바디; 및
   상기 프론트 사이드 멤버 바디의 차량의 길이 방향을 따른 소정 부위에 형성되고, 차량의 높이 방향으로 두께가 가변되는 두께 가변부;
   를 포함하는 차량의 프론트 사이드 멤버구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 프론트 사이드 멤버 바디는,
   차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하는 전방 수평 바디; 및
   상기 전방 수평부와 일체로 연결되면서 차량의 높이 방향을 따라 하방으로 경사진 후방 하향 경사 바디를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 프론트 사이드 멤버구조.
3. 제2항에 있어서,
   상기 두께 가변부는 상기 전방 수평 바디와 상기 후방 하향 경사 바디 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 프론트 사이드 멤버구조.
4. 제1항에 있어서,
   상기 두께 가변부는 엔진이 마운팅되는 엔진 마운팅부와, 프론트 서스펜션의 쇽 업소버가 위치하는 쇽 업소버 위치 대응부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량의 프론트 사이드 멤버구조.
5. 제1항에 있어서,
   상기 두께 가변부는 차량의 높이 방향 하방으로 갈수록 두께가 점차적으로 얇아지는 것을 특징으로 하는 차량의 프론트 사이드 멤버구조.
6. 제5항에 있어서,
   상기 프론트 사이드 멤버 바디는 차량의 높이 방향을 따른 상측면과 하측면, 차량의 폭 방향을 따른 내측면과 외측면을 각각 포함하고;
   상기 두께 가변부는 상기 내측면과 외측면에 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 프론트 사이드 멤버구조.
7. 제5항에 있어서,
   상기 두께 가변부는 상기 내측면과 외측면에 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 프론트 사이드 멤버구조.
8. 제7항에 있어서,
   상기 두께 가변부는 상기 내측면과 외측면의 차량의 높이 방향을 따른 상방에 위치하는 상부면과, 하방에 위치하는 하부면 및, 중앙에 위치하는 중앙면을 각각 포함하고;
   상기 상부면으로부터 상기 하부면으로 갈수록 두께가 점차적으로 얇아지게 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 프론트 사이드 멤버구조.
9. 제8항에 있어서,
   상기 중앙면과 상기 하부면의 양측면은 동시에 두께 저감방향으로 진입하여 그 두께가 저감된 것을 특징으로 하는 차량의 프론트 사이드 멤버구조.
10. 제8항에 있어서,
    상기 중앙면과 상기 하부면의 양측면은 그 한쪽 면이 상기 상부면의 한쪽 면과 동일한 면에 위치하는 반면에 다른쪽 면이 두께 저감방향으로 단계적으로 진입하여 그 두께가 저감된 것을 특징으로 하는 차량의 프론트 사이드 멤버구조.
11. 제8항에 있어서,
    상기 상부면으로부터 하부면으로 갈수록 양측면이 두께 저감방향으로 선형적으로 진입하여, 그 두께가 선형적으로 감소된 것을 특징으로 하는 차량의 프론트 사이드 멤버구조.

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