KR20170066528A - T자 조인트 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 다른 부재의 설치 영역을 충분히 확보함과 함께, 조인트 부분의 강성을 확보한, T자 조인트 구조를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 제1 부재와, 제1 부재에 연결되어 제1 부재의 길이 방향에 대하여 수직인 방향으로 연장 설치된 제2 부재를 구비하고, 제1 부재의 길이 방향 측면에서 보아, 제1 부재의, 제2 부재와 연결되는 부분인 제1 부재측 연결 요소가, 제1 부재로부터 제2 부재의 방향으로, 제1 부재가 가늘어지도록, 경사져 있고, 제2 부재의, 제1 부재와 연결되는 부분인 제2 부재측 연결 요소가, 제1 부재로부터 제2 부재를 향하여, 제1 부재측 연결 요소와 동일한 방향으로 경사져 있고, 제1 부재측 연결 요소와 제2 부재측 연결 요소가, 매끄럽게 연결되어 연결부를 구성하고, 연결부가, 제1 및 제2 부재의 폭 방향 중 적어도 한쪽 측에 존재한다.

Description

T자 조인트 구조{T-JOINT STRUCTURE}

본 발명은, 다른 부재의 설치 영역의 확보와, 조인트 부분의 강성의 확보의 양립을 도모한 T자 조인트 구조에 관한 것이다.

종래, T자 조인트 구조는, 차량, 선박, 건축물, 교량 및 일반 산업 기계 등의 각종 구조물에 적용되고 있고, 예를 들어 차폭 방향으로 소정 간격을 두고 차량 전후 방향으로 연장 설치된 2개의 사이드 실과, 이들 사이드 실의 양쪽과 연결되며, 또한, 차폭 방향으로 연장 설치된 복수의 크로스 멤버를 포함하는 구조가 알려져 있다(일본 실용신안 공고 소60-124381호 참조).

도 1, 도 2는, 종래의 차량의 차체에 있어서의, 사이드 실과 크로스 멤버의 조인트 구조를 도시하는 도면이며, 양 도면 모두, (a)는 그 사시도이고, (b)는 그 차량 전후 방향 측면도이다. 도 1에 도시한 조인트 구조(10)에 있어서는, 사이드 실(12)의 측면(12a)의 차고 방향의 전역에 크로스 멤버(14)가 연결되어 있지 않기 때문에, 조인트 부분의 강성이 굽힘 변형이나 비틀림 변형에 대하여 불충분하다는 문제가 있었다. 또한, 도 1 중, 부호 14f는 크로스 멤버(14)에 형성된 플랜지를 나타내고, 부호 16은 크로스 멤버(14)가 연결되어 있는 플로어 패널을 나타낸다.

따라서, 최근에는, 도 2에 도시한 조인트 구조(20)와 같이, 사이드 실(22)의 측면(22a) 및 사이드 실 상면(22b)에 크로스 멤버(24)를 연결시킴으로써, 조인트 부분의 강성을 높이고 있다. 또한, 도 2 중, 부호 24f는 크로스 멤버(24)에 형성된 상면 플랜지를 나타내고, 부호 26은 크로스 멤버(24)가 연결되어 있는 플로어 패널을 나타낸다.

그러나, 조인트 구조(20)를 구성하는 크로스 멤버(24)에는, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 차폭 방향 외측 부분을 구성하고, 또한, 차고 방향 상측의 프로파일 라인(이하, 「상측 라인」이라 칭하는 경우가 있음)이며 차폭 방향에 대하여 경사져 있는 상측 라인 L1o를 갖는 부분(이하, 「차폭 외측부」라 칭하는 경우가 있음)(24o)이 존재한다. 통상, 도 2의 (b)와 같이 상측 라인이 경사진 차폭 외측부(24o) 상에는, 시트 레일 받침대를 설치하는 것이 곤란하다. 이 때문에, 크로스 멤버(24)와 사이드 실(22)의 차고 방향 치수차가 큰 경우에는, 경사진 상측 라인 L1o가 차폭 방향의 더 내측까지 연장되게 되어, 시트 레일 받침대의 설치 영역이 충분히 확보되지 않을 우려가 있다. 따라서, 크로스 멤버(24)를 포함하는 조인트 구조에 있어서는, 시트 레일 받침대의 설치 영역을 충분히 확보하고, 게다가 차 실내 공간을 유용하게 이용하는 점에 있어서 개량의 여지가 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 다른 부재(예를 들어, 차폭 방향에 있어서의 시트 레일 받침대)의 설치 영역을 충분히 확보함과 함께, 조인트 부분의 강성을 확보한, T자 조인트 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는, 도 2에 도시한 조인트 구조(20)에 있어서, 차폭 방향에 있어서의 시트 레일 받침대의 설치 영역을 더 넓게 하기 위해, 차폭 외측부(24o)의 차폭 방향 내측에 이어지며, 또한, 상측 라인이 차폭 방향으로 연장되는 크로스 멤버(24)의 구성 부분(이하, 「차폭 내측부」라 칭하는 경우가 있음)(24i)의 차폭 방향 치수 W1i를, 크로스 멤버(24)의 차폭 방향 전체 치수 W1에 대하여 더 크게 하는 것에 주목하였다.

그러나, 사이드 실(22)의 형상, 및 크로스 멤버(24)의 차폭 방향 전체 치수 W1 및 차폭 내측부(24i)의 차고 방향 치수 h를 변화시키지 않고, 차폭 내측부(24i)의 차폭 방향 치수 W1i만을 크게 하면, 차폭 외측부(24o)의 차폭 방향 치수 W1o가 작아지기 때문에, 차폭 외측부(24o)의 상측 라인 L1o의 차폭 방향에 대한 기울기가 커진다. 이 경우에는, 차량 전후 방향 측면에서 보아, 크로스 멤버(24)의 차폭 외측 부분(24o)의 상면과, 사이드 실(22)과 결합하는 플랜지(24f)의 상면에 있어서는, 차폭 방향에 대한 경사각의 차가 커지게 된다. 이 때문에, 동 측면에서 보아, 이들 상면의 굴곡각이 커지기 때문에, 예를 들어 크로스 멤버(24)를 차고 방향으로 구부리는 하중이 발생하였을 때, 굴곡점에 있어서의 굽힘 변형이 커질 우려가 있고, 바꾸어 말하면 조인트 부분의 차고 방향 굽힘 강성을 충분히 확보할 수 없을 우려가 있다.

따라서, 본 발명자는, 도 3(본 발명에 따른 T자 조인트 구조의 일례를 도시하는 도면이며, (a)는 그 사시도, (b)는 그 차량 전후 방향 측면도)에 도시한 바와 같이, 크로스 멤버(34)에 대하여, 차폭 외측부(34o)의 상측 라인 Lo의 차폭 방향에 대한 기울기를 과도하게 크게 하지 않고, 차폭 내측부(34i)의 차폭 방향 치수 Wi를 크게 하는 것에 주목하였다. 그 결과, 발명자는, 사이드 실(32)의 상측 라인 Ls를 차폭 방향 외측을 향하여 차고 방향 상측으로 경사지게 하고, 또한, 크로스 멤버(34)의 상면 플랜지(34f)의 상측 라인 Lf와 사이드 실(34)의 상측 라인 Ls를 이어지게 하면, 차폭 외측 부분(34o)의 상면과 플랜지(34f)의 상면의 굴곡각을 작게 할 수 있기 때문에, 상기와 같은 조인트 부분의 강성이 불충분하다는 문제가 발생하는 일이 없고, 게다가 시트 레일 받침대의 광범위한 설치 영역의 확보와, 조인트 부분의 강성의 확보가 동시에 실현되다는 지견을 얻었다.

이상의 지견에 기초하여, 본 발명자들은 본 발명을 완성하였다. 그 요지는 이하와 같다.

[1] 제1 부재와, 상기 제1 부재에 연결되어 상기 제1 부재의 길이 방향에 대하여 수직인 방향으로 연장 설치된 제2 부재를 구비하는 T자 조인트 구조이며, 상기 제1 부재의 길이 방향 측면에서 보아, 상기 제1 부재의, 상기 제2 부재와 연결되는 부분인 제1 부재측 연결 요소가, 상기 제1 부재로부터 상기 제2 부재의 방향으로, 상기 제1 부재가 가늘어지도록, 경사져 있고, 상기 제2 부재의, 상기 제1 부재와 연결되는 부분인 제2 부재측 연결 요소가, 상기 제1 부재로부터 상기 제2 부재를 향하여, 상기 제1 부재측 연결 요소와 동일한 방향으로 경사져 있고, 상기 제1 부재측 연결 요소와 상기 제2 부재측 연결 요소가, 매끄럽게 연결되어 연결부를 구성하고, 상기 연결부가, 상기 제1 및 제2 부재의 폭 방향 중 적어도 한쪽 측에 존재하는 것을 특징으로 하는 T자 조인트 구조.

[2] 상기 제1 부재의 길이 방향 측면에서 보아, 상기 제2 부재의 길이 방향과, 상기 제1 부재측 연결 요소의 표면이 이루는 각이 25° 이하인, 상기 [1]에 기재된 T자 조인트 구조.

[3] 상기 제1 부재의 길이 방향 측면에서 보아, 상기 제2 부재의, 상기 제2 부재측 연결 요소 이외의 부분에 있어서의, 상기 제2 부재의 길이 방향에 대하여 수직인 방향에서의 최대 치수 H1에 대한 최소 치수 H2의 비율 H2/H1이 0.5 이상 0.92 이하인, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 T자 조인트 구조.

[4] 상기 이루는 각을 θ로 한 경우에, (H1/H2-1)/2≤tanθ를 만족시키는, 상기 [2] 또는 [3]에 기재된 T자 조인트 구조.

본 발명에 관한 T자 조인트 구조에서는, 예를 들어 당해 T자 조인트 구조가 사이드 실(제1 부재)과 크로스 멤버(제2 부재)로 이루어지는 구조인 경우에, 크로스 멤버의 차폭 내측부의 차폭 방향 치수를 크게 하는 것을 전제로, 크로스 멤버의 상면 플랜지의 상측 라인과 사이드 실의 상측 라인의 연결 형태(제1 연결부 및 제2 연결부 형상, 게다가 이들의 연결 형태)에 대하여 개량을 행하고 있다. 그 결과, 본 발명에 관한 T자 조인트 구조에 의하면, 다른 부재(예를 들어, 차폭 방향에 있어서의 시트 레일 받침대)의 설치 영역을 충분히 확보함과 함께, 조인트 부분의 강성을 확보할 수 있다.

도 1은 종래의 차량의 차체에 있어서의, 사이드 실과 크로스 멤버의 조인트 구조를 도시하는 도면이며, (a)는 그 사시도이고, (b)는 그 차량 전후 방향 측면도이다.
도 2는 종래의 차량의 차체에 있어서의, 사이드 실과 크로스 멤버의 조인트 구조를 도시하는 도면이며, (a)는 그 사시도이고, (b)는 그 차량 전후 방향 측면도이다.
도 3은 본 발명(의 실시 형태)에 관한 T자 조인트 구조를 도시하는 도면이며, (a)는 그 사시도이고, (b)는 그 차량 전후 방향 측면도이다.
도 4는 도 3의 (b)에 도시한 차량 조인트 구조에 대한 3개의 변형예를 도시하는 차량 전후 방향 측면도이며, (a)는 2개의 상측 라인 Lo, Ls가 일직선으로 연장되어 있는 예이고, (b), (c)는 각각, 2개의 상측 라인 Lo, Ls가 차고 방향 하방으로 볼록 형상을 이루어 굴곡 또는 만곡하고 있는 예이다.
도 5는 도 3의 (a)에 도시한 차량 조인트 구조의 변형예이며, 차폭 외측부의 차량 전후 방향 치수가 차폭 방향 외측을 향하여 넓어져 있는 예이다.
도 6은 도 3의 (a)에 도시한 차량 조인트 구조의 변형예이며, 사이드 실의 외측 부분에 연결하는 상면 플랜지와 사이드 실의 측벽에 연결하는 측면 플랜지가 일체로 된 예이다.
도 7은 본 발명(의 실시 형태)에 관한 차량 조인트 구조를 도시하는 도면이며, (a)는 그 사시도이고, (b)는 그 차량 전후 방향 측면도이다.
도 8은 도 7에 도시한 차량 조인트 구조의 변형예를 도시하는 사시도이며, (a)는 센터 필러가 제2 플랜지를 구비하는 예, (b)는 제2 플랜지가 제1 플랜지와 이어져 있는 예, (c)는 센터 필러가 적어도 1개의 탭을 구비하는 예, 그리고 (d)는 2개의 탭이 연결되어 있는 예이다.
도 9는 종래의 차체 프레임에 있어서의, 사이드 실과 센터 필러의 조인트 구조를 도시하는 도면이며, (a)는 그 사시도이고, (b)는 그 차량 전후 방향 측면도이다.

이하, 본 발명에 관한 T자 조인트 구조의 실시 형태를, 실시 형태 1(사이드 실과 크로스 멤버의 조합 구조)과, 실시 형태 2(사이드 실과 센터 필러의 조합 구조)로 나누어 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 차량 전후 방향 측면이란 차량 전후 방향에 수직인 측면을 말한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 차량 전후 방향이란 차량의 길이 방향을 의미하고, 차고 방향이란 연직 방향을 의미하고, 차폭 방향이란 차량 전후 방향과 차고 방향의 양쪽에 수직인 방향을 의미한다.

<실시 형태 1(사이드 실과 크로스 멤버의 조합 구조)>

도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 T자 조인트 구조의 1종인, 차량 조인트 구조(30)를 도시하는 도면이며, 도 3의 (a)는 그 사시도이고, 도 3의 (b)는 그 차량 전후 방향 측면도이다. 차량 조인트 구조(30)는 차체에 관한 구조이다. 차량 조인트 구조(30)는 차량 전후 방향으로 연장 설치된 사이드 실(32)(제1 부재)과, 사이드 실(32)과 연결되어 차폭 방향으로 연장 설치된 크로스 멤버(34)(제2 부재)를 구비한다. 또한, 도 3 중, 부호 34fa는 크로스 멤버(34)에 형성된 상면 플랜지를 나타내고, 부호 36은 크로스 멤버(34)가 연결되어 있는 플로어 패널을 나타낸다. 또한, 본 명세서 중, 「사이드 실」이란, 사이드 실의 소위 이너를 의미한다.

사이드 실(32)은 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 크로스 멤버(34)와 연결되는 차폭 방향에 수직인 측면(32a)을 갖는 내측 부분(32i)과, 내측 부분(32i)에 대하여 굴곡하여 차폭 방향 외측으로 연장되는 2개의 외측 부분(32o, 32o)을 구비한다. 또한, 2개의 외측 부분(32o, 32o)의 차폭 방향 최외부에는 도시하지 않은 사이드 실 아우터, 센터 필러, 사이드 패널 등의 다른 부품과 연결되는 플랜지가 설치되어 있다.

또한, 사이드 실(32)은, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 상측 라인 Ls, 즉, 차고 방향 상측의 외측 부분(32o)의 프로파일 라인이, 차폭 방향 외측을 향하여 차고 방향 상측으로 경사져 있다. 즉, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 사이드 실(32)에 있어서는, 크로스 멤버(34)와의 연결부인 외측 부분(32o)(제1 부재측 연결 요소)이, 사이드 실(32)로부터 크로스 멤버(34)의 방향으로, 사이드 실(32)이 가늘어지도록, 경사져 있다.

한편, 크로스 멤버(34)는, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 상측 라인 Li가 차폭 방향으로 연장되는 차폭 내측부(34i)와, 차폭 내측부(34i)의 차폭 방향 외측에 이어짐과 함께, 상측 라인 Lo가 차폭 방향 외측을 향하여 차고 방향 상측으로 경사지고, 사이드 실(32)의 측면(32a)과 연결되는 차폭 외측부(34o)와, 차폭 외측부(34o)의 차폭 방향 외측에 이어짐과 함께, 사이드 실(32)의 외측 부분(32o)과 연결되는 상면 플랜지(34fa)(판상 부재)를 구비한다. 즉, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 크로스 멤버(34)에 있어서는, 사이드 실(32)과의 연결부인 차폭 외측부(34o)(제2 부재측 연결 요소)가, 사이드 실(32)로부터 크로스 멤버(34)를 향하여, 사이드 실(32)의 외측 부분(32o)(제1 부재측 연결 요소)과 동일한 방향으로 경사져 있다.

그리고, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 외측 부분(32o)(제1 부재측 연결 요소)과 차폭 외측부(34o)(제2 부재측 연결 요소)가 매끄럽게 연결되어 연결부를 구성하고, 이 연결부가, 사이드 실(32) 및 크로스 멤버(34)의 폭 방향 중 적어도 한쪽 측에, 즉 상측에만 존재한다.

또한, 크로스 멤버(34)는, 도 3의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, [사이드 실(32)보다도 차폭 방향 내측에 있어서의] 차폭 방향 전체 치수 W에 대한 차폭 내측부(34i)의 차폭 방향 치수 Wi를, 75％ 이상 95％ 이하로 할 수 있다.

그리고, 사이드 실(32)과 크로스 멤버(34)에 있어서, 사이드 실(32)의 상측 라인 Ls와 상면 플랜지(34fa)의 상측 라인 Lf가 이어져 있다. 여기서, 상측 라인 Ls, Lf가 이어져 있다란, 사이드 실(32) 및 크로스 멤버(34)의 판 두께분의 어긋남을 고려한 후에, 이들 라인 Ls, Lf가 겹쳐 있는 것을 의미한다.

또한, 사이드 실(32) 및 크로스 멤버(34)는 모두, 공지의 어떠한 재료로 구성해도 된다. 예를 들어, 고장력 강판, 아크릴 섬유, 탄소 섬유 강화 플라스틱을 사용한 PAN계 탄소 섬유 등의 탄소 섬유 복합 재료 등을 사용할 수 있다.

또한, 사이드 실(32) 및 크로스 멤버(34)는 모두, 예를 들어 고장력 강판을 프레스 성형에 의해 얻을 수 있다. 그리고, 사이드 실(32)에의 크로스 멤버(34)의 연결은, 종래의 어떠한 방법(예를 들어, 스폿 용접, 레이저 용접, 볼트 체결)에 의해서도 행할 수 있다. 또는, 사이드 실과 크로스 멤버를, 주조나 수지의 사출 성형 등을 사용하여, 일체 성형할 수도 있다. 이 경우에는, 사이드 실과 크로스 멤버의 연결부(즉, 플랜지)를 특정할 수 없는 경우도 있을 수 있지만, 차량 조인트 구조로서는, 스폿 용접 등에 의해 사이드 실과 크로스 멤버를 연결하는 경우와 동등한 형상으로 할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 실시 형태의 차량 조인트 구조(30)에 의하면, 사이드 실(32)의 상측 라인 Ls를 차폭 방향 외측을 향하여 차폭 방향 상측으로 경사지게 함으로써, 사이드 실(32)의 차폭 방향 최내부의 차고 방향 치수 Hsi와 크로스 멤버(34)의 차폭 내측부(34i)의 차고 방향 치수 Hc의 차를, 도 2의 종래 기술에서 설명한 동 치수차에 비해 작게 할 수 있다. 이 때문에, 크로스 멤버(34)의 차폭 외측부(34o)의 상측 라인 Lo의 경사각 θ를 도 2의 종래 기술에서 설명한 동 경사각과 동등하게 설계하면서, 크로스 멤버(34)의 차폭 내측부(34i)의 차폭 방향 치수 Wi를 도 2에 도시한 종래 기술의 그 치수 W1i에 비해 크게 할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 차량 조인트 구조(30)에 의하면, 크로스 멤버(34)에, 사이드 실(32)의 외측 부분(32o)에 연결하기 위한 상면 플랜지(34fa)를 형성함으로써, 차폭 방향에 있어서 시트 레일 받침대의 설치 영역을 충분히 확보함과 함께, 조인트 부분의 강성을 확보하는 것이 가능해진다.

또한, 도 2에 도시한 종래 기술에 있어서는, 크로스 멤버(24)의 차폭 내측부(24i)의 차폭 방향 치수를 충분히 확보하고자 하면, 크로스 멤버(24)의 차폭 외측부(24o)의 상측 라인 Lo의 경사각을 크게 할 필요가 있다. 이것 때문에, 예를 들어 크로스 멤버(24)를 차고 방향으로 구부리는 하중이 부가되었을 때에는, 크로스 멤버(24)의 차폭 내측부(24i)의 상측 라인 Li와 차폭 외측부(24o)의 상측 라인 L1o의 굴곡점에 있어서 굽힘 변형이 크게 발생해 버리게 된다. 따라서, 도 2에 도시한 예에 있어서는, 조인트 부분의 강성을 충분히 확보할 수 없고, 바꾸어 말하면, 차고 방향에 관하여 우수한 굽힘 강성을 확보할 수 없다.

또한, 도 3에 도시한 타입이라도, 상측 라인 Lo의 경사각 θ가 과도하게 큰 경우에는, 연성이 낮은 재료, 예를 들어 하이텐재를 사용하여 크로스 멤버(34)를 프레스 성형할 때에, 크로스 멤버(34)의 측벽에 균열이 발생할 우려가 있다. 이 때문에, 성형성의 관점에서, 경사각 θ를 과도하게 크게 할 수는 없어, 크로스 멤버(34)의 차폭 내측부(34i)의 차폭 방향 길이를 크게 확보하는 것에는 한계가 있다.

이상에 나타내는 사이드 실과 크로스 멤버를 조합한 차량 조인트 구조에 있어서는, 차량 주행 시에, 사이드 실을 기준으로 하여 크로스 멤버에 각종 하중(차량 전후 방향력, 차폭 방향력, 차고 방향력 및 비틀림 우력 등)이 가해진다. 이들 하중에 대한 각 강성은, 접합부의 조인트 강도에 모두 비례하고, 모두 동일한 경향을 나타내는 것이 판명되었다. 따라서, 상기한 바와 같이, 차고 방향 굽힘 강성을 충분히 높일 수 있는 본 실시 형태에 관한 차량 조인트 구조에 있어서는, 차량 전후 방향 굽힘 강성, 차폭 방향 축 강성 및 축 비틀림 강성에 대해서도 충분히 확보되어 있다고 할 수 있다.

이상에 의해, 본 실시 형태에 있어서는, 차폭 방향에 있어서 시트 레일 받침대의 설치 영역을 충분히 확보할 수 있음과 함께, 조인트 부분의 강성을 확보할 수 있다.

이와 같은 차량 조인트 구조(30)(도 3)에 있어서는, 사이드 실(32)(제1 부재)의 길이 방향 측면에서 보아, 크로스 멤버(34)(제2 부재)의 길이 방향(수평 방향)과, 외측 부분(32o)(제1 부재측 연결 요소)의 표면이 이루는 각이 45° 이하인 것이 바람직하다. 또한, 여기에서의 이루는 각이란, 도 3의 (b)에 있어서 (θ-φ)로 나타내어지는 각도이다. 이와 같은 구성에 의하면, 사이드 실(32)의 수평면에 대한 경사 각도를 억제하여, 조인트 부분의 강성을 더욱 높일 수 있다. 또한, 이 이루는 각을, 2.5° 이상 27° 이하로 하면, 상기 효과가 한층 더 높은 레벨에서 발휘된다.

또한, 도 3의 차량 조인트 구조(30)에 있어서는, 사이드 실(32)(제1 부재)의 길이 방향 측면에서 보아, 크로스 멤버(34)의, 차폭 외측부(34o)(제2 부재측 연결 요소) 이외의 부분에 있어서의, 크로스 멤버(34)의 길이 방향에 대하여 수직인 방향에서의 최대 치수 H1에 대한 최소 치수 H2의 비율 H2/H1이 0.5 이상 0.92 이하인 것이 바람직하다. 비율 H2/H1을 0.5 이상으로 함으로써, 조인트 부분의 강성을 보다 높일 수 있는 한편, 0.92 이하로 함으로써, 차 실내 공간을 보다 넓게 확보할 수 있다. 또한, 이 비율 H2/H1을 0.65 이상 0.79 이하로 한 경우에는, 상기 효과가 각각 더욱 높은 레벨에서 발휘된다.

또한, 도 3의 차량 조인트 구조(30)에 있어서는, 상기 이루는 각을 θ로 한 경우에, (H1/H2-1)/2≤tanθ를 만족시키는 것이 바람직하다. 상기 수식을 만족시킴으로써, 시트 레일 받침대의 설치 영역의 확보와, 크로스 멤버의 성형성을 확보하면서, 사이드 실과 크로스 멤버로 이루어지는 조인트 부분의 강성을 높이고, 나아가, 차체의 차량 전후 방향 굽힘 강성, 차폭 방향 굽힘 강성, 및 차량 전후 방향 축 비틀림 강성을 높일 수 있다.

또한, 도 3에 도시한 크로스 멤버(34)[단, 사이드 실(32)보다도 차폭 방향 내측의 부분에 한함]의 차폭 방향 전체 폭 W에 대한 차폭 내측부(34i)의 차폭 방향 치수(차폭 내측부 폭 비율)를 75％ 이상으로 함으로써, 차폭 방향에 있어서 시트 레일 받침대의 설치 영역을 충분히 확보하고, 게다가 차 실내 공간의 유효 이용을 촉진할 수 있다. 또한, 상기 차폭 내측부 폭 비율을 95％ 이하로 함으로써, 차폭 외측부(34o)의 상측 라인 Lo의 차폭 방향에 대한 경사각 θ를 과대하게 하지 않고, 우수한 성형성을 확보하고, 사이드 실(32)과 크로스 멤버(34)의 하중 전달 효율을 향상시켜, 우수한 조인트 부분의 강성을 실현할 수 있다.

또한, 상기 차폭 내측부 폭 비율을 77％ 이상 90％ 이하로 한 경우에는, 상기 각 효과를 각각 더욱 높은 레벨에서 발휘할 수 있기 때문에 바람직하고, 80％ 이상 85％ 이하로 한 경우에는, 상기 각 효과를 한층 더 높은 레벨에서 발휘할 수 있기 때문에 한층 더 바람직하다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 발명의 취지에 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 변경을 하는 것이 가능하다.

다음에, 상술한 도 3에 도시한 차량 조인트 구조(30)의 그 밖의 적합예를 열거한다.

예를 들어, 도 3에 도시한 예에 있어서, 또한, 차폭 외측부(34o)의 상측 라인 Lo와 상면 플랜지(34fa)의 상측 라인 Lf로 이루어지는 선분의 굴곡각 φ를 작게 한정한 경우에는, 크로스 멤버(34)에 차고 방향의 굽힘 하중이 부가되었을 때에, 차폭 외측부(34o)와 상면 플랜지(34fa)로 이루어지는 선분의 굴곡부에 있어서의 변형을 억제할 수 있다. 그 결과, 조인트 부분의 강성, 특히 차고 방향 굽힘 강성을 더욱 향상시킬 수 있다. 구체적으로는, 굴곡각 φ의 절댓값을 0° 이상 25° 이하로 하는 것이 바람직하고, 이 경우에는, 상기 굴곡부에 있어서의 변형을 더 억제할 수 있어, 조인트 부분의 강성을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 도 3의 (b)에 있어서, 굴곡각 φ는 예각측의 각도로 정의한다. 또한, 도 3의 (b)에 있어서, 굴곡각 φ는, 크로스 멤버(34)의 차폭 외측부(34o)의 상측 라인 Lo와 상면 플랜지(34fa)의 상측 라인 Lf에 의해 형성되는 선분 형상이, 차고 방향 상측으로 볼록해지는 경우를 정으로 하고, 차고 방향 하측으로 볼록해지는 경우를 부로서 정의한다. 따라서, 도 3의 (b)에 도시한 예는, 굴곡각 φ가 정인 예를 도시하고 있다.

도 4는 도 3의 (b)에 도시한 차량 조인트 구조에 대한 3개의 변형예를 도시하는 차량 전후 방향 측면도이다.

구체적으로는, 도 4의 (a)에 도시한 예는, 2개의 상측 라인 Lo, Ls가 일직선으로 연장되어 있는 예이고, 도 3의 (b)에 도시한 예에 있어서, 굴곡각 φ=0°(상측 라인 Lo, Lf가 일직선으로 연장)의 경우에 상당한다. 즉, 도 4의 (a)에 도시한 예는, 사이드 실(32)의 상측 라인 Ls와, 상면 플랜지(34fa)의 상측 라인 Lf와, 차폭 외측부(34o)의 상측 라인 Lo가, 각 구성 요소의 판 두께분의 어긋남을 허용하여 일직선 상에 연장되어 있는 예이고, 조인트 부분의 강성 향상의 관점에서 가장 바람직한 형태이다.

다음에, 도 4의 (b)에 도시한 예는, 2개의 상측 라인 Lo, Ls가 차고 방향 하방으로 볼록 형상을 이루어 굴곡되어 있는 예이며, 도 3에 도시한 굴곡각 φ가 부인 경우에 상당한다. 도 4의 (b)에 도시한 예는, 조인트 부분의 강성을 확보하면서, 크로스 멤버(34)의 차폭 외측부(34o) 상방 공간을 보다 넓게 확보할 수 있는 점에 있어서 바람직하다.

마지막으로, 도 4의 (c)에 도시한 예는, 도 4의 (b)에 도시한 예와 마찬가지로 2개의 상측 라인 Lo, Ls가 차고 방향 하방으로 볼록 형상을 이루어 만곡되어 있는 예이지만, 상측 라인 Lo와 상측 라인 Lf 사이에 명확한 굴곡점이 존재하지 않고, 크로스 멤버(34)의 차폭 외측부(34o)로부터 상면 플랜지(34fa)에 걸쳐, 차폭 방향에 대한 경사각이 매끄럽게 변화되는 예이다. 도 4의 (c)에 도시한 예에서는, 차폭 방향에 있어서의 시트 레일 받침대의 설치 영역의 확보와 조인트 부분의 강성의 확보의 양쪽에 관하여, 도 4의 (b)에 도시한 예와 동등한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 도 4의 (c)에 도시한 예에서는, 상측 라인 Lo, Ls가 차고 방향 하측으로 볼록한 형상이지만, 이들 상측 라인 Lo, Ls는 차고 방향 상측으로 볼록한 형상으로 할 수도 있다. 또한, 후자의 경우에도, 상측 라인 Lo, Lf의 사이에 굴곡부를 존재시키지 않고, 이들 Lo, Lf를 매끄럽게 연장시킬 수 있어, 도 3의 (b)에서 도시한 예와 동등한 효과(시트 레일 받침대의 설치 영역의 확보와 조인트 부분의 강성의 확보의 양쪽에 관한 것)를 얻을 수 있다. 또한, 상측 라인 Lo, Lf로 이루어지는 선분이, 복수의 점에 있어서, 변곡점을 갖는 경우에 있어서도, 마찬가지의 상기 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 도 3의 (b), 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 도시한 예에 있어서의, 차폭 외측부(34o)의 상측 라인 Lo의 차폭 내측부(34i)의 상측 라인 Li에 대한 경사각 θ, 또는, 도 4의 (c)에 도시한 예에 있어서의, 상측 라인 Lo의 상측 라인 Li에 대한 경사각(최댓값) θ가, 5° 이상 45° 이하인 것이 바람직하다. 경사각 θ를 5° 이상으로 함으로써, 크로스 멤버(34)의 차폭 외측부(34o)의 차폭 방향 치수를 작게 하고, 이에 의해 차폭 내측부(34i)의 차폭 방향 치수를 크게 하여, 시트 레일 받침대의 설치 영역을 더 확장하고, 게다가 차 실내 공간을 더 유용하게 이용할 수 있다.

한편, 경사각 θ를 45° 이하로 함으로써, 차량 전후 방향 측면에서 보아, 크로스 멤버(34)의 상측 라인 Li, Lo끼리의 굴곡각을 작게 할 수 있다. 이에 의해, 예를 들어 크로스 멤버(34)를 차고 방향으로 구부리는 하중이 부가되었을 때에, 굴곡점에 있어서의 굽힘 변형을 억제할 수 있어, 조인트 부분을 고강성으로 하는 것, 바꾸어 말하면 차고 방향 굽힘 강성을 높은 레벨에서 확보할 수 있다. 또한, 경사각 θ를 45° 이하로 제한함으로써, 상술한 바와 같이, 차고 방향 굽힘 강성뿐만 아니라, 차량 전후 방향 굽힘 강성 및 축 비틀림 강성에 대해서도 높은 레벨에서 확보하는 것이 가능해진다.

또한, 경사각 θ를 10° 이상 25° 이하로 한 경우에는, 상기 각 효과를 각각 한층 더 높은 레벨에서 발휘할 수 있기 때문에 보다 한층 더 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 차폭 외측부(34o)의 상측 라인 Lo의, 차폭 내측부(34i)의 상측 라인 Li에 대한 경사각 θ를, 5° 이상 45° 이하로 함으로써, 차폭 방향에 있어서의 시트 레일 받침대의 설치 영역의 확보와, 조인트 부분의 강성의 확보를 높은 레벨에서 양립할 수 있다. 이하에서는, 당해 영역의 확보와 당해 강성의 확보를, 한층 더 높은 레벨에서 양립하는 형태에 대하여 설명한다.

즉, 본 발명자는, 상기 영역의 확보와 상기 강성의 확보의 한층 더한 양립을 위해, 차량 조인트 구조의, 특히 각 부의 치수를 상세하게 규정할 필요가 있다는 지견을 얻었다. 구체적으로는, 본 발명자는, [사이드 실(32)보다도 차폭 방향 내측에 있어서의] 크로스 멤버(34)의 차폭 방향 전체 폭 W에 대한 차폭 내측부(34i)의 차폭 방향 치수 Wi(차폭 내측부 폭 비율)를 75％ 이상 95％ 이하로 함과 함께, 차폭 외측부(34o)의 상측 라인 Lo의, 상측 라인 Li에 대한 경사각 θ를 5° 이상 45° 이하로 하는 것에 더하여, 도 4에 도시한 사이드 실(32)의 차폭 방향 치수 Ws, 사이드 실(32)의 차폭 방향 최외부에 있어서의 차고 방향 치수 Hs, [사이드 실(32)보다도 차폭 방향 내측의] 크로스 멤버(34)의 차폭 방향 전체 치수 W, 크로스 멤버(34)의 차폭 방향 최내부(상측 라인 Li가 차폭 방향으로 연장되는 부분에 한함)의 차고 방향 치수 Hc, 0.75 이상 0.95 이하의 실수 α를 사용하여 규정되는 크로스 멤버(34)의 차폭 내측부의 차폭 방향 치수 Wi(Wi=αW), 및 (Hc+5)/Hc 이상 (Hs-5)/Hc의 실수 β를 사용하여 규정되는 크로스 멤버(34)의 차폭 방향 최외부[단, 상면 플랜지(34fa)는 제외함]의 차고 방향 치수 Hco(Hco=βHc)의 관계에 주목하였다. 또한, 상기 파라미터의 치수 단위는 모두 ㎜이다.

그리고, 본 발명자는, 이들 파라미터 Ws, Hs, W, Hc, Wi 및 Hco를 기초로,

실수 γ(γ=(β-1)Hc/W/(1-α))를 0.0875 이상 1.0 이하로 하고, 또한,

실수 ε(ε={(β-1)Hc/W/(1-α)-(Hs-βHc)/Ws}/{1+(β-1)Hc(Hs-βHc)/W/Ws/(1-α)})을 -0.364 이상 0.364 이하로 함으로써, 차폭 방향에 있어서의 시트 레일 받침대의 설치 영역의 확보와, 조인트 부분의 강성의 확보를, 높은 레벨에서 실현할 수 있다는 지견을 얻었다.

또한, 실수 α의 범위는, [사이드 실(32)보다도 차폭 방향 내측에 있어서의] 크로스 멤버(34)의 차폭 방향 전체 치수 W에 대한 차폭 내측부(34i)의 차폭 방향 치수 Wi의 상한과 하한을 규정하는 것이다. 마찬가지로, 실수 β의 범위는, 크로스 멤버(34)의 차폭 방향 최내부의 차고 방향 치수 Hc에 대한 차폭 방향 최외부의 차고 방향 치수 Hco의 상한과 하한을 기하학적으로 의미가 있는 범위에서 규정하는 것이다.

실수 γ의 범위는, 차폭 외측부(34o)의 상측 라인 Lo의, 상측 라인 Li에 대한 경사각 θ에 상당하는 양의 상한과 하한을 규정하는 것이다. 또한, 실수 γ가 0.0875일 때 θ는 5°,γ가 1일 때 θ는 45°로 된다.

실수 ε의 범위는, 크로스 멤버(34)의 차폭 외측부(34o)의 상측 라인 Lo와 상면 플랜지 라인 Lf로 이루어지는 선분의 굴곡각 φ에 상당하는 양의 상한과 하한을 규정하는 것이다. 또한, 실수 ε이 -0.364일 때 φ는 -25°로 되고, ε이 0.364일 때 φ는 25°로 된다.

이와 같은 실수 γ, ε의 범위를 전제로 하여, 실수 ε의 범위를, -0.268 이상 0.268 이하로 하는 것, 즉, 굴곡각 φ를 -15° 이상 15° 이하로 하는 것이, 강성 향상의 관점에서 바람직하다. 특히, 실수 ε을 제로로 하는 것이 굴곡각 φ를 제로로 하는 것으로 된다. 이 때문에, 실수 ε을 제로로 되도록 각 치수를 조정함으로써, 도 4의 (a)에 도시한 예에 대하여 상술한 바와 같이, 상측 라인 Ls, Lf, Lo를 각 구성 요소(32, 34)의 판 두께분의 어긋남을 고려하여 일직선 상에 배치할 수 있다. 따라서, 실수 ε을 제로로 한 경우에는, 조인트 부분의 강성 향상의 관점에서 특히 바람직하다.

다음에, 도 3의 (b)에 도시한 예에 있어서는, 도 5[도 3의 (a)에 도시한 차량 조인트 구조에 대한 변형예]에 도시한 바와 같이, 크로스 멤버(34)의 차폭 외측부(34o)가 차폭 방향 외측을 향하여 차량 전후 방향으로 광폭으로 되어 있는 것이 바람직하다. 도 5에 도시한 바와 같이, 크로스 멤버(34)의 차폭 외측부(34o)가 차폭 방향 외측을 향하여 차량 전후 방향으로 광폭으로 되어 있는 경우에는, 도 3에 도시한 예와 비교하여, 크로스 멤버(34)의 사이드 실(32)의 측면(32a)과의 연결 영역 면적을 보다 크게 할 수 있다. 이 때문에, 도 5에 도시한 예에서는, 특히 조인트 부분의 강도, 게다가, 조인트 부분의 각종 강성을 더욱 높은 레벨에서 개선할 수 있다.

또한, 도 5에 도시한 예에 있어서는, (사이드 실보다도 차폭 방향 내측의) 크로스 멤버(34)의 차폭 방향 전체 치수를 W, 0.75 이상 0.95 이하의 실수를 α, 및 크로스 멤버(34)의 차폭 방향 최내부에 있어서의 차량 전후 방향 치수를 Dc로 한 경우에,

상면 플랜지(34fa)의 차폭 방향 최외부에 있어서의 차량 전후 방향 치수 Do가,

Dc+0.175(1-α)W 이상, 또한,

Dc+(1-α)W 이하인 것이 바람직하다.

차량 전후 방향 치수 Do를, 상기 W, α 및 Dc를 사용하여, Dc+0.175(1-α)W 이상으로 함으로써, 사이드 실(32)의 외측 부분(32o)과 상면 플랜지(34fa)의 접합 영역의 충분한 확보에 기초하여, 조인트 부분의 강성, 특히 차량 전후 방향 굽힘 강성을 충분히 확보할 수 있다.

한편, 차량 전후 방향 치수 Do를, Dc+(1-α)W 이하로 함으로써, 크로스 멤버(34)의 차폭 방향 최내부에 있어서의 측벽과 차폭 방향 최외부에 있어서의 측벽이 이루는 굴곡각을 억제하여, 예를 들어 크로스 멤버(34)에 차량 전후 방향의 굽힘 하중이 부가되었을 때에, 굴곡점에 있어서의 변형을 억제하고, 게다가 차량 전후 방향 굽힘 강성을 충분히 확보할 수 있다.

게다가, 도 3의 (a)에 도시한 예에 있어서는, 도 6[도 3의 (a)에 도시한 차량 조인트 구조에 대한 변형예]에 도시한 바와 같이, 사이드 실(32)의 외측 부분(32o)에 연결하는 상면 플랜지(34fa)와 사이드 실(32)의 측벽(32a)에 연결하는 측면 플랜지(34fb)가 일체로 되어 있는 것이 바람직하다.

도 3에 도시한 예에서는, 크로스 멤버(34)의 상면 플랜지(34fa)와 측면 플랜지(34fb)는 일체로 되어 있지 않고, 바꾸어 말하면, 양 플랜지(34fa, 34fb)의 차폭 방향 에지부가 이어져 있지 않다.

이에 반해, 도 6에 도시한 예에서는, 양 플랜지(34fa, 34fb)의 차폭 방향 에지부가 이어져 있기 때문에, 크로스 멤버(34)의 차폭 외측부(34o)의 강성을 향상시킬 수 있다. 또한, 도 6에 도시한 예에서는, 도 3에 도시한 예에 비해, 양 플랜지(34fa, 34fb)의 사이에 위치하는 코너 플랜지(34fc)를 더 구비할 수 있고, 게다가 사이드 실(32)과 크로스 멤버(34)의 연결 영역을 확대할 수 있다. 이에 의해, 당해 연결 영역에서의 스폿 용접 점수의 증대나, 당해 연결 영역에서의 접착제에 의한 결합 면적의 증대가 가능해지기 때문에, 크로스 멤버(34)로부터 사이드 실(32)에의 하중 전달 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서, 2개의 플랜지(34fa, 34fb)를 일체로 하여 결과적으로 그것들 사이에 코너 플랜지(34fc)를 형성함으로써, 조인트 부분의 강성을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 도시하지 않지만, 도 3 내지 도 6에 도시한 본 발명의 실시 형태에 대하여, 2개 이상의 실시 형태를 조합하는 것도 가능하며, 설계자의 의도에 따라, 각각의 형태에 있어서의 이점을 향수하는 것이 가능하다.

<실시 형태 2(사이드 실과 센터 필러의 조합 구조)>

도 7은 본 발명의 실시 형태에 관한 T자 조인트 구조의 1종인, 차량 조인트 구조(130)를 도시하는 도면이며, 도 7의 (a)는 그 사시도이고, 도 7의 (b)는 그 차량 전후 방향 측면도이다. 차량 조인트 구조(130)는 차체 프레임에 관한 구조이며, 통상 차체 프레임은 섀시 프레임에 접속되어 시트 받침대를 포위하도록 배치된다. 차량 조인트 구조(130)는 차량 전후 방향으로 연장 설치된 사이드 실(132)(제1 부재)과, 사이드 실(132)과 연결되어 차고 방향으로 연장 설치된 센터 필러(134)(제2 부재)를 구비한다. 또한, 도 7의 (a), (b) 중, 사이드 실(132) 및 센터 필러(134)의 도시 형태는 이너만이지만, 실제로는, 그것들의 차폭 방향 외측에는 각각의 아우터가 존재한다.

사이드 실(132)은, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 차폭 방향으로 연장되는 정상부(132t)와, 정상부(132t)의 차폭 방향 내측에서 차고 방향으로 연장되는 측부(132l)와, 측부(132l)의 차고 방향 최하부에 이어져 차폭 방향 외측으로 연장되는 저부(132b)와, 정상부(132t)와 측부(132l)의 양쪽에 이어지는 모따기부(132c)를 포함한다. 또한, 정상부(132t) 및 저부(132b)의 차폭 방향 최외부에는, 각각, 도시하지 않은 아우터와 연결하기 위한 플랜지 c1, c2가 설치되어 있다.

한편, 센터 필러(134)는, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 정상부(132t)에 연결된 본체부(134m)와, 본체부(134m)의 차폭 방향 최내부로부터 차고 방향 하방에 이어지며, 또한, 적어도 모따기부(132c)에 연결된 제1 플랜지(134f1)를 포함한다. 본체부(134m)에는, 시트 벨트 앵커를 격납하기 위한 구멍(134h)이 형성되어 있다.

여기서, 센터 필러(134)의 제1 플랜지(134f1)란, 센터 필러(134)의 차폭 방향 최내부에 있어서 적어도 모따기부(132c)의 표면을 따라서 연장되는 부분이며, 또한, 정상부(132t)의 표면으로부터 차고 방향 하방에 위치하는 부분을 말하는 것으로 한다. 이 때문에, 제1 플랜지(134f1)로부터 차고 방향 상방에 이어지는 부분[센터 필러(134)의 차폭 방향 최내부이며 정상부(132t)의 표면보다도 차고 방향 상방에 위치하는 부분]은 센터 필러(134)의 본체부(134m)라 한다.

도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 사이드 실(132)에 있어서는, 센터 필러(134)와의 연결부인 모따기부(132c)(제1 부재측 연결 요소)가, 사이드 실(132)로부터 센터 필러(134)의 방향으로, 사이드 실(132)이 가늘어지도록, 경사져 있다.

또한, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 센터 필러(134)에 있어서는, 사이드 실(132)과의 연결부인 제1 플랜지(134f1)(제2 부재측 연결 요소)가, 사이드 실(132)로부터 센터 필러(134)를 향하여, 사이드 실(132)의 모따기부(132c)(제1 부재측 연결 요소)와 동일한 방향으로 경사져 있다.

그리고, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 모따기부(132c)(제1 부재측 연결 요소)와 플랜지(134f1)(제2 부재측 연결 요소)가 매끄럽게 연결되어 연결부를 구성하고, 이 연결부가, 사이드 실(132) 및 센터 필러(134)의 폭 방향 중 적어도 한쪽 측에, 즉 좌측에만 존재한다.

또한, 센터 필러(134)에 있어서는, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 차량 전후 방향 측면에서 보아, 본체부(134m)의 표면과 제1 플랜지(134f1)의 표면의 굴곡각 α는 135° 이상 170° 이하로 할 수 있다. 여기서, 굴곡각 α는, 동 측면에서 보아, 본체부(134m)의 표면과 제1 플랜지(134f1)의 표면이 이루는 각 중, 작은 쪽의 각을 의미한다.

또한, 사이드 실(132) 및 센터 필러(134)는 모두, 공지의 어떠한 재료로 구성해도 된다. 예를 들어, 고장력 강판, 알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 폴리프로필렌, 아크릴 섬유를 사용한 PAN계 탄소 섬유 등의 탄소 섬유 복합 재료 등을 사용할 수 있다.

또한, 사이드 실(132) 및 센터 필러(134)는 모두, 예를 들어 고장력 강판을 드로잉 가공에 의해 형성할 수 있다. 그리고, 사이드 실(132)에의 센터 필러(134)의 연결은, 종래의 어떠한 방법(예를 들어, 스폿 용접, 레이저 용접, 볼트 체결)에 의해서도 행할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 실시 형태의 차량 조인트 구조(30)에 의하면, 상술한 바와 같은 사이드 실(132)의 모따기부(132c)와, 센터 필러(134)의 제1 플랜지(134f1)의 연결 형태에 의해, 센터 필러(132)의 차고 방향 하부에 있어서의 차폭 방향 내측으로의 돌출을 억제할 수 있다. 그 결과, 차 실내 공간을 보다 넓게 하여 내장품의 설치 위치나 형상에 관한 자유도를 높일 수 있고, 게다가 조인트 부분의 강성을 확보할 수 있다.

특히, 도 7에 도시한 예에서는, 예를 들어 센터 필러(134)를 차량 전후 방향으로 구부리는 하중이 가해진 경우에, 센터 필러(134)에 가해진 하중이, 제1 플랜지(134f1) 및 사이드 실(132)의 모따기부(132c)를 순차적으로 통해, 사이드 실(132)의 측면(132a)에 효율적으로 전달된다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 조인트 부분의 강성이 충분히 얻어지고, 특히 차량 전후 방향의 우수한 굽힘 강성을 확보할 수 있다.

또한, 사이드 실(132)과 센터 필러(134)를 조합한 차량 조인트 구조(130)에 있어서는, 차량 주행 시에, 센터 필러(134)를 각종 방향으로 변형시키는 하중(차량 전후 방향 굽힘 하중, 차폭 방향 굽힘 하중, 차고 방향 축력 및 차고 방향 축 주위의 비틀림 토크 등)이 가해진다. 이들 하중에 대한 각 강성은, 상기에서 설명한 차량 전후 방향의 굽힘에 대한 강성과 정의 상관을 갖고, 모두 동일한 경향을 나타내는 것이 판명되었다. 따라서, 상술한 바와 같이 차량 전후 방향의 굽힘 강성을 충분히 높일 수 있는 본 실시 형태에 관한 차량 조인트 구조에 있어서는, 차폭 방향 굽힘 하중, 차고 방향 축력 및 차고 방향 축 주위의 비틀림 토크에 대한 강성 등에 대해서도 충분히 확보되어 있다고 할 수 있다.

이상에 의해, 본 실시 형태에 관한 차량 조인트 구조(130)에 의하면, 차 실내 공간을 보다 넓게 하는 것, 및, 조인트 부분의 강성을 확보하는 것을 양립할 수 있다.

이와 같은 차량 조인트 구조(130)(도 7)에 있어서는, 사이드 실(132)(제1 부재)의 길이 방향 측면에서 보아, 센터 필러(134)(제2 부재)의 길이 방향(연직 방향)과, 모따기부(132c)(제1 부재측 연결 요소)의 표면이 이루는 각이 45° 이하인 것이 바람직하다. 또한, 여기에서의 이루는 각이란, 도 7의 (b)에 있어서 (180-α)로 나타내어지는 각도이다. 이와 같은 구성에 의하면, 사이드 실(132)의 수평면에 대한 경사 각도를 억제하여, 조인트 부분의 강성을 더욱 높일 수 있다. 또한, 이 이루는 각을, 2.5° 이상 27° 이하로 하면, 상기 효과가 더욱 높은 레벨에서 발휘된다.

또한, 도 7의 차량 조인트 구조(130)에 있어서는, 사이드 실(132)(제1 부재)의 길이 방향 측면에서 보아, 센터 필러(134)의, 제1 플랜지(134f1)(제2 부재측 연결 요소) 이외의 부분에 있어서의, 센터 필러(134)의 길이 방향에 대하여 수직인 방향에서의 최대 치수 H1에 대한 최소 치수 H2의 비율 H2/H1이 0.5 이상 0.92 이하인 것이 바람직하다. 비율 H2/H1을 0.5 이상으로 함으로써, 조인트 부분의 강성을 보다 높일 수 있는 한편, 0.92 이하로 함으로써, 차 실내 공간을 보다 넓게 확보할 수 있다. 또한, 이 비율 H2/H1을 0.65 이상 0.79 이하로 한 경우에는, 상기 효과가 각각 더욱 높은 레벨에서 발휘된다.

또한, 도 7의 차량 조인트 구조(130)에 있어서는, 상기 이루는 각을 θ로 한 경우에, (H1/H2-1)/2≤tanθ를 만족시키는 것이 바람직하다. 상기 수식을 만족시킴으로써, 차체의 차폭 방향 공간 및 센터 필러의 성형성을 확보하면서, 사이드 실과 센터 필러로 이루어지는 조인트 부분의 강성을 높이고, 나아가 차체의 차량 전후 방향 굽힘 강성, 차폭 방향 굽힘 강성 및 차량 전후 방향 축 비틀림 강성을 높일 수 있다.

또한, 차량 전후 방향 측면에서 보아, 센터 필러(134)의 본체부(134m)의 표면과 제1 플랜지(134f1)의 표면의 굴곡각 α를 135° 이상으로 함으로써 센터 필러(134)의 본체부(134m)와 제1 플랜지(134f1)의 굴곡 정도를 억제할 수 있다. 이에 의해, 센터 필러(134)를 차량 전후 방향으로 구부리는 하중이 가해진 경우에 조인트 부분의 변형을 억제할 수 있어, 차량 전후 방향의 우수한 굽힘 강성을 실현할 수 있다.

한편, 차량 전후 방향 측면에서 보아, 센터 필러(134)의 본체부(134m)의 표면과 제1 플랜지(134f1)의 표면의 굴곡각 α를 170° 이하로 함으로써, 센터 필러(134)의 본체부(134m)의 차폭 방향 치수가 과도하게 커지는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 차 실내 공간의 차폭 방향 치수를 더 길게 할 수 있고, 게다가 내장품의 설치 위치나 형상에 관한 자유도를 더 높일 수 있다.

또한, 굴곡각 α를 145° 이상 165° 이하로 한 경우에는, 상기 각 효과를 더욱 높은 레벨에서 발휘할 수 있기 때문에 바람직하고, 155° 이상 160° 이하로 한 경우에는, 상기 각 효과를 한층 더 높은 레벨에서 발휘할 수 있기 때문에 보다 한층 더 바람직하다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 발명의 취지에 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 변경을 하는 것이 가능하다.

다음에, 상술한 도 7에 도시한 차량 조인트 구조(130)의 그 밖의 적합예를 열거한다.

예를 들어, 도 7에 도시한 예에 있어서, 또한, 본체부(134m)와 제1 플랜지(134f1)를 매끄럽게 이어지게 할 수 있다. 이 경우에는, 센터 필러(134)의 본체부(134m)와 제1 플랜지(134f1)의 굴곡 정도를 억제할 수 있다. 이에 의해, 센터 필러(134)의 전후 방향 굽힘에 대한 조인트 강성을 높은 레벨로 높일 수 있다.

도 8은 도 7에 도시한 차량 조인트 구조의 변형예를 도시하는 사시도이다. 또한, 도 8 중, (a)는 센터 필러(134)가 제2 플랜지(134f2)를 구비하는 예이고, (b)는 제2 플랜지(134f2)가 제1 플랜지(134f1)와 이어져 있는 예이며, (c)는 센터 필러(134)가 적어도 1개의 탭(134t)을 구비하는 예이고, 그리고 (d)는 2개의 탭(134t1과 134t2)이 연결되어 있는 예이다.

도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 센터 필러(134)에는, 본체부(134m)의 차량 전후 방향 각 단부로부터 각각 차량 전후 방향 각 측(서로 마주보는 단부로부터 이격되는 측을 말하고, 이하, 「차량 전후 방향 외측」이라 칭하는 경우가 있음)에 이어지고, 또한, 정상부(132t)에 연결된 제2 플랜지(134f2)를 더 포함시킬 수 있다.

센터 필러(134)에, 상기 형상의 제2 플랜지(134f2)를 더 포함시킴으로써, 센터 필러(134)와 사이드 실(132)의 특히 정상부(132t)와의 결합 영역을 증대시킬 수 있다. 이에 의해, 조인트 부분의 각종 강성을 더욱 높일 수 있다.

또한, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 플랜지(134f2)를, 제1 플랜지(134f1)와 이어지게 할 수 있다. 여기서, 양 플랜지(134f1, 134f2)가 이어져 있다란, 양 플랜지(134f1, 134f2)가, 본체부(134m)를 통하지 않고 직접적으로 연결되어 있는 것을 말한다.

이와 같이, 도 8의 (b)에 도시한 예에서는, 양 플랜지(134f1, 134f2)를 이어지게 함으로써, 플랜지 연결부(134fc)가 생기게 되고, 이 플랜지 연결부(134fc)에 의해, 센터 필러(134)와, 사이드 실(132)의 정상부(132t) 및 모따기부(132c)의 결합 영역을 더욱 증대시킬 수 있다. 이에 의해, 조인트 부분의 각종 강성을 더욱 높일 수 있다.

또한, 도 8의 (c)에 도시한 바와 같이, 센터 필러(134)는 본체부(134m)의 차폭 방향 최외부로부터 차고 방향 하방에 이어지고, 또한, 사이드 실(132)에 차폭 방향 외측으로부터 연결된 적어도 1개의 탭(134t)을 구비할 수 있다.

도 8의 (c)에 도시한 예에서는, 센터 필러(134)에는, 차량 전후 방향으로 정렬되어 차고 방향으로 연장 설치된 2개의 탭(134t1, 134t2)이 포함된다. 상기 2개의 탭(134t1, 134t2)은, 모두, 사이드 실(132)의 구성 요소인 차고 방향 양측의 플랜지 c1, c2에 결합되고, 도시되지 않은 사이드 실 아우터에도 결합된다. 이와 같은 구성에 의하면, 센터 필러(134)에 가해진 하중을, 탭(134t1, 134t2)을 통해 사이드 실(132)에 효율적으로 전달할 수 있다. 이에 의해, 조인트 부분의 각종 강성을 더욱 높일 수 있다.

여기서, 도 8의 (c)에 도시한 예에 있어서는, 도 8의 (d)에 도시한 바와 같이, 탭(134t) 중 적어도 2개를, 차량 전후 방향으로 인접하는 탭과 연결시킬 수 있다. 연결 형태로서는, 도 8의 (d)에 도시한 바와 같이, 탭(134t1, 134t2)을, 연결 부재(134j)를 통해 연결한 후에, 탭(134t1, 134t2)을 본체부(134m)의 차폭 방향 최외부로부터 차고 방향 하방에 이어지도록 연장 설치시키는 형태를 들 수 있다. 또한, 다른 연결 형태로서는, 탭(134t1, 134t2) 및 연결 부재(134j)를 일체 성형하고, 이 성형체를 본체부(134m)의 차폭 방향 최외부로부터 차고 방향 하방에 이어지도록 연장 설치시키는 형태를 들 수 있다.

센터 필러(134)의 구성 요소인 인접하는 2개의 탭(134t1, 134t2)을 연결 시킴으로써, 차량 주행 시에 있어서의, 2개의 탭(134t1, 134t2)의 상대적인 변형을 억제할 수 있다. 이에 의해, 센터 필러(134)에 가해진 하중을, 탭(134t1, 134t2)을 통해 사이드 실(132)에 더욱 효율적으로 전달할 수 있고, 그 결과, 조인트 부분의 각종 강성을 더욱 높일 수 있다.

실시예

<실시예 1(사이드 실과 크로스 멤버의 조합 구조)>

본 실시 형태의 효과를 확인하기 위해, 고장력 강판에 의해 제조된 사이드 실과 크로스 멤버로 이루어지는 T자 조인트 구조를 사용하여, 시트 레일 받침대의 차폭 방향 설치 치수 및 조인트 부분의 강성 등에 대하여 조사하였다.

도 3에 도시한 타입의 사이드 실과 크로스 멤버를 스폿 용접으로 접합하여, 발명예 1 내지 발명예 4의 T자 조인트 구조를 제작하였다. 또한, 도 1에 도시한 타입의 사이드 실과 크로스 멤버를 스폿 용접으로 접합하여, 종래예 1의 T자 조인트 구조를 제작하였다. 또한, 종래예 1 및 발명예 1 내지 4의 크로스 멤버 및 사이드 실의 형상 치수를, 표 1에 나타낸다. 또한, 각 시험예에 대한, 그 밖의 설계 조건에 대해서는, 표 2에 나타내는 바와 같이 하였다. 각 시험예에 대하여, 플로어 패널을, 예를 들어 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 크로스 멤버(34)의 하부 플랜지(34fc)와 함께 차량 전후 방향 단부를 차폭 방향의 전체 영역에 걸쳐 막도록 설치하고, 그 판 두께는 0.75㎜로 하였다. 또한, 도시하지 않지만, 사이드 실(이너)의 차폭 방향 외측에는 사이드 실(이너)의 상하의 플랜지에 있어서 연결하는 사이드 실(아우터)을 설치하고, 그 차폭 방향 치수는 50㎜로 하고, 판 두께는 1.4㎜로 하였다. 표 2 중, 이루는 각이란, 도 3의 (b)에 있어서의, 크로스 멤버(34)의 길이 방향과, 사이드 실(32)의 외측 부분(32o)의 표면이 이루는 각(θ-φ)을 말한다.

(다른 부재의 설치 영역의 평가)

각 시험예에 대하여, 다른 부재(차폭 방향에 있어서의 시트 레일 받침대)의 설치 영역(디자인 공간)에 대하여 산출하고, 종래예 1을 기준(100)으로 한 지수 평가를 행하였다. 이 평가는, 지수가 클수록 차 실내 공간의 차고 방향 길이가 큰 것을 나타낸다. 이 결과를 표 2에 병기한다.

(조인트 부분의 강성의 평가)

각 시험예에 대하여, 사이드 실 이너 및 사이드 실 아우터의 차량 전후 방향 양단부에 있어서의, 전체 방향 병진 및 전체 방향 회전을 구속하고, 크로스 멤버의 차폭 방향 최내부에 차고 방향 상방으로부터 하중을 가하고, 이 하중과 크로스 멤버의 차폭 방향 최내측 단부의 차고 방향 변위의 비를, 조인트 부분의 강성으로서 계산하였다. 그리고, 이 계산 결과에 기초하여, 종래예를 기준(100)으로 한 지수 평가를 행하였다. 이 평가는, 지수가 클수록 조인트 부분의 강성이 높은 것을 나타낸다. 이 결과를 표 2에 병기한다.

(성형성의 평가)

각 시험예를 제작할 때의 성형성에 대하여, 성형 가능의 경우를 ○로 하였다. 또한, 연성이 양호한 저강도 강판에서는 성형 가능의 경우를 △로 하고, 고강도 강판에서는 성형 불가의 경우를 △로 하였다. 또한, 저강도 강판에서는 성형 불가의 경우를 ×로 하였다. 이들 결과를 표 2에 병기한다.

(경량화의 평가)

각 시험예에 대하여 중량을 측정하고, 종래예 1을 기준(100)으로 한 지수 평가를 행하였다. 이 평가는, 지수가 작을수록 중량 감소가 도모되어 있는 것을 나타낸다. 이 결과를 표 2에 병기한다.

표 2에 의하면, 사이드 실(제1 부재)의 형상과 크로스 멤버(제2 부재)의 형상, 게다가 이들 연결 형태에 대하여 개량을 실시한, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 발명예 1 내지 4의 T자 조인트 구조에 대해서는, 모두, 본 발명의 기술적 범위에 속하지 않는 종래예 1의 T자 조인트 구조와 비교하여, 다른 부재의 설치 영역(시트 레일 받침대의 설치 영역)의 평가와, 조인트 부분의 강성의 확보가 밸런스 좋게 개선되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 발명예 2 및 발명예 4에 대해서는, 상기 이루는 각을 27° 이하로 하고 있기 때문에, 크로스 멤버의 프레스 성형 시에 재료에 도입되는 변형을 저감할 수 있으므로, 특히 성형성이 양호한 것을 알 수 있다. 또한, 발명예 3 및 발명예 4에 대해서는, 크로스 멤버와 사이드 실의 조인트 부분의 강성이 높음으로써, 크로스 멤버의 판 두께를 저감할 수 있기 때문에, 경량화가 대폭 도모되어 있는 것을 알 수 있다.

<실시예 2(사이드 실과 센터 필러의 조합 구조)>

본 실시 형태의 효과를 확인하기 위해, 고장력 강판에 의해 제조된 사이드 실과 센터 필러로 이루어지는 T자 조인트 구조를 사용하여, 차 실내 공간의 차폭 방향 길이, 및 조인트 부분의 강성 등에 대하여 조사하였다.

도 7에 도시한 타입의 사이드 실과 센터 필러를 스폿 용접으로 접합하여, 발명예 5 내지 발명예 8의 T자 조인트 구조를 제작하였다. 또한, 도 9에 도시한 종래 타입의 사이드 실과 센터 필러를 스폿 용접으로 접합하여, 종래예 2의 T자 조인트 구조를 제작하였다. 또한, 종래예 2 및 발명예 5 내지 8의 센터 필러 및 사이드 실의, 그 밖의 설계 조건에 대해서는, 표 3에 나타내는 바와 같이 하였다. 또한, 표 3 중, 이루는 각이란, 도 7의 (b)에 있어서의, 센터 필러(134)의 길이 방향과, 사이드 실(132)의 모따기부(132c)의 표면이 이루는 각(180°-α)을 말한다.

(다른 부재의 설치 영역의 평가)

각 시험예에 대하여, 센터 필러의 본체부의 차고 방향 위치(연직 방향 위치), 즉, 사이드 실의 차고 방향 최상부보다도 100㎜ 차고 방향 상방 위치에 있어서, 차 실내 공간의 차폭 방향 최소 길이를 측정하였다. 그리고, 이 측정 결과에 기초하여 종래예 2를 기준(100)으로 한 지수 평가를 행하였다. 이 평가는, 지수가 클수록, 차 실내 공간의 차폭 방향 길이가 큰 것을 나타낸다. 이 결과를 표 3에 병기한다.

(조인트 부분의 강성의 평가)

각 시험예에 대하여, 사이드 실 이너 및 사이드 실 아우터의 차고 방향 양단부에 있어서의, 전체 병진 및 전체 회전을 구속하고, 센터 필러의 차고 방향 상단에 차량 전후 방향의 일방측으로부터 하중을 가하고, 이 하중과 센터 필러의 차고 방향 상단의 차량 전후 방향 변위의 비를, 조인트 부분의 강성으로서 계산하였다. 그리고, 이 계산 결과에 기초하여, 종래예 2를 기준(100)으로 한 지수 평가를 행하였다. 이 평가는, 지수가 클수록, 조인트 부분의 강성이 높은 것을 나타낸다. 이 결과를 표 3에 병기한다.

(성형성의 평가)

각 시험예를 제작할 때의 성형성에 대하여, 성형 가능의 경우를 ○, 성형 불가의 경우를 ×로서 평가하였다. 이 결과를 표 3에 병기한다.

(경량화의 평가)

각 시험예에 대하여 중량을 측정하고, 종래예 2를 기준(100)으로 한 지수 평가를 행하였다. 이 평가는, 지수가 작을수록 중량 감소가 도모되어 있는 것을 나타낸다. 이 결과를 표 3에 병기한다.

표 3에 의하면, 사이드 실(제1 부재)의 형상 및 센터 필러(제2 부재)에 대하여 개량을 실시한, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 발명예 5 내지 8의 T자 조인트 구조에 대해서는, 모두, 본 발명의 기술적 범위에 속하지 않는 종래예 2의 T자 조인트 구조와 비교하여, 다른 부재의 설치 영역(차 실내 공간의 차폭 방향 길이)의 평가와, 조인트 부분의 강성의 확보가 밸런스 좋게 개선되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 발명예 6 및 발명예 8에 대해서는, 상기 이루는 각을 27° 이하로 하고 있기 때문에, 크로스 멤버의 프레스 성형 시에 재료에 도입되는 변형을 저감할 수 있으므로, 특히 성형성이 양호한 것을 알 수 있다. 또한, 발명예 7 및 발명예 8에 대해서는, 크로스 멤버와 사이드 실의 조인트 부분의 강성이 높음으로써, 크로스 멤버의 판 두께를 저감할 수 있기 때문에, 경량화가 대폭 도모되어 있는 것을 알 수 있다.

10, 20, 30 : 차량 조인트 구조
12, 22, 32 : 사이드 실
12a, 22a, 32a : 측면
14, 24, 34 : 크로스 멤버
14f, 24f : 플랜지
16, 26, 36 : 플로어 패널
22b : 사이드 실 상면
24i, 34i : 차폭 내측부
24o, 34o : 차폭 외측부
32i : 내측 부분
32o : 외측 부분
34fa : 상면 플랜지
34fb : 측면 플랜지
34fc : 코너 플랜지
110, 130 : 차량 조인트 구조
112, 132 : 사이드 실
112a, 132a : 측면
114, 134 : 센터 필러
132b : 저부
132l : 측부
132t : 정상부
c1, c2 : 플랜지
134f1 : 제1 플랜지
134f2 : 제2 플랜지
134fc : 플랜지 연결부
132c : 모따기부
134h : 구멍
134j : 연결 부재
134m : 본체부
134t1, 134t2 : 탭
Dc : 크로스 멤버의 차폭 방향 최내부에 있어서의 차량 전후 방향 치수
Do : 상면 플랜지의 차폭 방향 최외부에 있어서의 차량 전후 방향 치수
h : 차폭 내측부의 차고 방향 치수
H1 : 크로스 멤버의 사이드 실과의 연결 부분 이외의 부분의 연직 방향 최대 치수
H2 : 크로스 멤버의 사이드 실과의 연결 부분 이외의 부분의 연직 방향 최소 치수
Hc : 크로스 멤버의 차폭 방향 최내부의 차고 방향 치수
Hco : 크로스 멤버의 차폭 방향 최외부의 차고 방향 치수
Hs : 사이드 실의 차폭 방향 최외부에 있어서의 차고 방향 치수
Li : 차폭 내측부의 상측 라인
Lo, L1o : 차폭 외측부의 상측 라인
Ls : 사이드 실의 상측 라인
Lf : 상면 플랜지의 상측 라인
W, W1 : 크로스 멤버(24)의 차폭 방향 전체 치수
Wi, W1i : 차폭 내측부의 차폭 방향 치수
Wo, W1o : 차폭 외측부의 차폭 방향 치수
Ws : 사이드 실의 차폭 방향 치수
α : 본체부(134m)의 표면과 제1 플랜지(134f1)의 표면의 굴곡각
θ : 상측 라인 Lo의 경사각
φ : 상측 라인 Lo와 상측 라인 Lf로 이루어지는 선분의 굴곡각

Claims (4)

1. 제1 부재와, 상기 제1 부재에 연결되어 상기 제1 부재의 길이 방향에 대하여 수직인 방향으로 연장 설치된 제2 부재를 구비하는 T자 조인트 구조이며,
   상기 제1 부재의 길이 방향 측면에서 보아,
   상기 제1 부재의, 상기 제2 부재와 연결되는 부분인 제1 부재측 연결 요소가, 상기 제1 부재로부터 상기 제2 부재의 방향으로, 상기 제1 부재가 가늘어지도록, 경사져 있고,
   상기 제2 부재의, 상기 제1 부재와 연결되는 부분인 제2 부재측 연결 요소가, 상기 제1 부재로부터 상기 제2 부재를 향하여, 상기 제1 부재측 연결 요소와 동일한 방향으로 경사져 있고,
   상기 제1 부재측 연결 요소와 상기 제2 부재측 연결 요소가, 매끄럽게 연결되어 연결부를 구성하고,
   상기 연결부가, 상기 제1 및 제2 부재의 폭 방향 중 적어도 한쪽 측에 존재하는 것을 특징으로 하는, T자 조인트 구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 부재의 길이 방향 측면에서 보아,
   상기 제2 부재의 길이 방향과, 상기 제1 부재측 연결 요소의 표면이 이루는 각이 25° 이하인, T자 조인트 구조.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 부재의 길이 방향 측면에서 보아,
   상기 제2 부재의, 상기 제2 부재측 연결 요소 이외의 부분에 있어서의, 상기 제2 부재의 길이 방향에 대하여 수직인 방향에서의 최대 치수 H1에 대한 최소 치수 H2의 비율 H2/H1이 0.5 이상 0.92 이하인, T자 조인트 구조.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 이루는 각을 θ로 한 경우에, (H1/H2-1)/2≤tanθ를 만족시키는, T자 조인트 구조.

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