KR20190085271A

KR20190085271A - 차체 구조

Info

Publication number: KR20190085271A
Application number: KR1020180003192A
Authority: KR
Inventors: 손경훈
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2018-01-10
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2019-07-18
Also published as: CN110015344B; CN110015344A; DE102018111196A1; US10597090B2; KR102506936B1; US20190210654A1

Abstract

차체 구조가 개시된다. 차량의 높이 방향으로 연장되고 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하는 프런트 필러, 차량의 높이 방향으로 연장되고 차량의 길이 방향을 따라 후방에 위치하는 리어 필러, 차량의 길이 방향을 따라 연장되어 상기 프런트 필러와 상기 리어 필러에 결합되고 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 배치된 루프 사이드 멤버 및 차량의 폭 방향을 따라 연장되어 좌우 양측의 상기 루프 사이드 멤버를 연결하는 하나 이상의 루프 레일을 포함하여, 2개의 필러만으로 안정되고 견고한 차체 구조를 형성할 수 있다.

Description

차체 구조{Vehicle Body Structure}

본 발명은 차체 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 센터 필러 없이 프런트 필러와 리어 필러만으로 안정되고 견고한 차체를 형성한 차체 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 차체의 상부는 차량의 지붕을 형성하는 루프와, 상기 루프를 지탱하면서 차량의 길이 방향을 따라 전후로 배치되는 하나 이상의 필러들을 포함한다.

하나 이상의 필러들은, 통상적으로, 차량의 길이 방향을 따라 전방에 배치된 프런트 필러와, 후방에 배치된 리어 필러 및, 프런트 필러와 리어 필러 사이에 배치된 센터 필러를 포함한다.

상기 프런트 필러와 센터 필러에는 차량의 개폐 도어들이 회전 가능하게 장착된다.

최근에는 승객실의 확장과 승하차시의 편의성 증대를 위해 센터 필러를 사용하지 않고, 프런트 필러와 리어 필러만으로 상부 차체를 형성한 차체 구조가 개발되어 적용되고 있다.

그런데, 이와 같은 차체 구조에서는 센서 필러를 사용하지 않기 때문에 상부 차체의 구조적인 강성이 약화될 수 밖에 없고, 이와 같은 차체 구조의 강성 약화를 보완하기 위해 다양한 보강구조가 제안되고 있는 바, 중량 및 원가를 증대시키지 않고 보다 효과적으로 상부 차체의 강성을 보강할 필요가 있었다.

본 발명의 실시 예는 상기와 같은 사정을 감안하여 안출된 것으로, 센터 필러를 적용하지 않고서도, 루프를 구성하는 멤버들의 강성 증대 및 멤버들의 적절한 하중 분산을 통해 보다 강건한 상부 차체를 구성할 수 있는 차체 구조를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 차체 구조는, 차량의 높이 방향으로 연장되고 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하는 프런트 필러; 차량의 높이 방향으로 연장되고 차량의 길이 방향을 따라 후방에 위치하는 리어 필러; 차량의 길이 방향을 따라 연장되어 상기 프런트 필러와 상기 리어 필러에 결합되고 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 배치된 루프 사이드 멤버; 및 차량의 폭 방향을 따라 연장되어 좌우 양측의 상기 루프 사이드 멤버를 연결하는 하나 이상의 루프 레일을 포함할 수 있다.

상기 하나 이상의 루프 레일은, 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하는 프런트 루프 레일 및; 차량의 길이 방향을 따라 상기 프런트 루프 레일보다 후방에 위치하는 센터 루프 레일을 포함할 수 있다.

차량의 폭 방향을 따라 연장된 카울 멤버가 제1결합부재와 제2결합부재를 통해 상기 루프 사이드 멤버와 연결될 수 있다.

상기 루프 사이드 멤버와, 상기 프런트 루프 레일 및 카울 멤버는 하이드로 포밍 공법으로 튜브 형태로 제작될 수 있다.

상기 센터 루프 레일은 다중 폐단면을 갖도록 알루미늄으로 압출 공법으로 제작될 수 있다.

상기 다중 폐단면은 3개의 연속된 폐단면일 수 있다.

상기 제1결합부재는 그 일측면에 수용홈이 형성되어, 상기 수용홈에 상기 루프 사이드 멤버의 차량의 길이 방향을 따른 전단부가 삽입되어서 상기 프런트 필러와 상기 제1결합부재 및 상기 루프 사이드 멤버가 함께 체결될 수 있다.

상기 루프 사이드 멤버의 차량의 길이 방향을 따른 전단부는 프런트 필러 인너 멤버의 일측면에 끼워져서 지지될 수 있다.

상기 카울 멤버의 단부는 상기 제2결합부재에 체결되고, 상기 제2결합부재는 제1결합부재에 체결될 수 있다.

상기 루프 사이드 멤버는 상기 프런트 루프 레일 및 상기 센터 루프 레일과 로어 거셋 및 어퍼 거셋을 매개로 결합될 수 있다.

상기 로어 거셋과 상기 어퍼 거셋은 겹쳐지게 배치되고, 상기 어퍼 거셋에 상기 프런트 루프 레일 단부 혹은 상기 센터 루프 레일의 단부가 삽입되어 체결될 수 있다.

상기 로어 거셋에는 보스가 형성되고, 보스에 하나 이상의 볼트 구멍이 형성되며, 상기 어퍼 거셋에는 상기 프런트 루프 레일 단부 혹은 상기 센터 루프 레일의 단부가 삽입되는 수용홈이 형성되며, 상기 수용홈의 벽면에 하나 이상의 볼트 구멍이 형성될 수 있다.

상기 로어 거셋의 보스에 용접건을 삽입할 수 있는 용접홀이 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 차체 구조에 의하면, 카울 멤버와 프런트 루프 레일 및 루프 사이드 멤버를 하이드로 포밍 공법을 이용하여 튜브 형태로 제작하고, 센터 루프 레일을 압출 빔 형태로 제작하여 상호 결합시킴으로써, 상부 차체의 중량 감소 및 강성 증대를 도모할 수 있다.

카울 멤버와 루프 사이드 멤버의 결합 부위에 결합부재를 적용하여, 하중의 효과적인 전달 및 분산으로 차체의 충돌 강성을 향상시킬 수 있다.

루프 사이드 멤버와 프런트 루프 레일의 결합 부위에 어퍼 거셋 및 로어 거셋을 매개로 이중 결합 폐단면을 구성하여, 루프의 강성 및 하중 지지 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차체 구조의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B선 단면도이다.
도 4는 도 1의 C-C선 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차체 구조의 하중 분산 및 전달을 설명하는 설명도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 차체 구조의 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 차체 구조의 루프 사이드 멤버와 프런트 필러의 결합 관계를 나타내는 외측면도이다.
도 8은 도 7의 D-D선 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 차체 구조의 카울 멤버와 루프 사이드 멤버 및 프런트 필러의 결합 관계를 나타내는 내측면도이다.
도 10은 도 9의 E-E선 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 차체 구조의 루프 사이드 멤버와 센터 루프 레일의 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 차체 구조의 루프 사이드 멤버와 센터 루프 레일의 결합 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 차체 구조의 루프 사이드 멤버와 센터 루프 레일의 다른 결합 사시도이다.
도 14는 도 12의 F-F선 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차체 구조는, 차량의 높이 방향으로 연장되고 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하는 프런트 필러(1)와, 후방에 위치하는 리어 필러(2)를 포함할 수 있다.

또한, 차량의 지붕을 형성하는 루프(3)는, 차량의 길이 방향을 따라 연장되어 프런트 필러(1)와 리어 필러(2)에 결합되고 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 배치된 루프 사이드 멤버(31)와, 차량의 폭 방향을 따라 연장되어 좌우 양측의 루프 사이드 멤버(31)를 연결하며 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하는 프런트 루프 레일(32) 및 후방에 위치하는 센터 루프 레일(33)을 포함할 수 있다.

루프 사이드 멤버(31)의 차량의 길이 방향을 따른 전단부는 제1결합부재(40)를 통해 프런트 필러(1)와 연결되고, 후단부는 리어 필러(2)와 연결될 수 있다.

차량의 폭 방향을 따라 연장된 카울 멤버(4)는 제1결합부재(40)와 제2결합부재(50)를 통해 루프 사이드 멤버(31)와 연결될 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 루프 사이드 멤버(31)와, 프런트 루프 레일(32) 및 카울 멤버(4)는 하이드로 포밍 공법을 이용하여 튜브 형태로 제작될 수 있다.

센터 루프 레일(33)은, 차량의 중량 및 무게 중심을 고려하여, 다중 폐단면을 갖도록 알루미늄으로 압출 공법으로 제작될 수 있다.

다중 폐단면은 본 발명의 실시 예에서 3개의 연속된 폐단면을 제시하였지만, 이에 한정되지 않고 하나의 폐단면 혹은 2개 이상의 연속된 폐단면을 갖도록 구성될 수 있다.

이에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이, 차량의 루프에 하중이 부여될 때에, 폐단면의 튜브 형태로 제작된 루프 사이드 멤버(31)와, 프런트 루프 레일(32) 및 카울 멤버(4)는 강성 증대로 하중 전달 경로에서 원활한 하중 지지 및 분산 효과를 발휘할 수 있다.

즉, 루프 사이드 멤버(31)에 부여된 하중은 차량의 길이 방향을 따라 전방으로 전달하여, 카울 멤버(4)와 프런트 루프 레일(32)을 통해 차량의 폭 방향으로 하중을 전달 및 분산하고, 또한 차량의 길이 방향을 따라 후방으로도 전달하여, 센터 루프 레일(33)을 통해 차량의 폭 방향으로 하중을 전달 및 분산할 수 있다.

도 2에서 참조 부호 41은 카울 탑 패널이고, 42는 카울 탑 패널(41)에 고정되게 결합된 카울 지지 부재이며, 카울 지지 부재(42)에는 단차 수용부(422)가 형성되어, 카울 멤버(4)가 단차 수용부(422)와 카울 탑 패널(41) 사이에 개재되어 일체로 결합될 수 있다.

도 3에서 참조 부호 34는 루프 사이드 인너 멤버이고, 35는 사이드 아우터 멤버이다. 루프 사이드 인너 멤버(34)와 사이드 아우터 멤버(35)는 서로 결합되어 폐단면을 형성하고, 루프 사이드 멤버(31)는 폐단면 내부에 삽입되어 루프 사이드 인너 멤버(34)에 결합될 수 있다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 루프 사이드 멤버(31)의 차량의 길이 방향을 따른 전단부는 제1결합부재(40)를 통해 프런트 필러(1)와 연결될 수 있다.

제1결합부재(40)는 대체로 삼각 브래킷 형상으로 제작되고, 그 일측면에는 수용홈(401)이 형성되어, 수용홈(401)에 루프 사이드 멤버(31)의 차량의 길이 방향을 따른 전단부가 삽입되어서 볼트(B)로 프런트 필러(1)와 제1결합부재(40)에 체결될 수 있다.

루프 사이드 멤버(31)의 차량의 길이 방향을 따른 전단부는 프런트 필러 인너 멤버(10)의 일측면에 끼워져서 지지될 수 있다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 카울 멤버(4)의 양단부는 제2결합부재(50)에 볼트(B)로 체결되고, 제2결합부재(50)는 제1결합부재(40)와 볼트(B)로 체결될 수 있다.

이에 따라, 카울 멤버(4)는 제1결합부재(40) 및 제2결합부재(50)를 통해 루프 사이드 멤버(31)와 연결되어, 하중 전달 및 분산이 원활하게 이루어질 수 있다.

도 6과 도 11 내지 도 14를 참조하면, 루프 사이드 멤버(31)는 프런트 루프 레일(32) 및 센터 루프 레일(33)과 로어 거셋(60) 및 어퍼 거셋(70)을 매개로 결합될 수 있다.

로어 거셋(60)과 어퍼 거셋(70)은 겹쳐지게 배치되고, 어퍼 거셋(70)에 프런트 루프 레일(32) 단부 혹은 센터 루프 레일(33)의 단부가 삽입되어, 볼트(B)가 로어 거셋(60)과 어퍼 거셋(70)을 관통해서 체결될 수 있다.

로어 거셋(60)에는 보스(61)가 형성되고, 보스(61)에 하나 이상의 볼트 구멍(62)과 용접건의 삽입을 위한 용접홀(63)이 형성되며, 어퍼 거셋(70)에는 프런트 루프 레일(32) 단부 혹은 센터 루프 레일(33)의 단부가 삽입되는 수용홈(71)이 형성되며, 수용홈(71)의 벽면에 하나 이상의 볼트 구멍(72)이 형성될 수 있다.

또한 로어 거셋(60)과 어퍼 거셋(70)은 루프 사이드 멤버(31)와 레이저 용접(W)으로 결합될 수 있다.

이에 따라, 루프 사이드 멤버(31)가 프런트 루프 레일(32) 및 센터 루프 레일(33)과 거셋을 통해 일체로 연결되어, 하중 분산 및 전달이 원활하게 이루어질 수 있다.

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: 프런트 필러
2: 리어 필러
3: 루프
4: 카울 멤버
10: 프런트 필러 인너 멤버
31: 루프 사이드 멤버
32: 프런트 루프 레일
33: 센터 루프 레일
34: 루프 사이드 인너 멤버
40: 제1결합부재
50: 제2결합부재
60: 로어 거셋
70: 어퍼 거셋

Claims

차량의 높이 방향으로 연장되고 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하는 프런트 필러;
차량의 높이 방향으로 연장되고 차량의 길이 방향을 따라 후방에 위치하는 리어 필러;
차량의 길이 방향을 따라 연장되어 상기 프런트 필러와 상기 리어 필러에 결합되고 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 배치된 루프 사이드 멤버; 및
차량의 폭 방향을 따라 연장되어 좌우 양측의 상기 루프 사이드 멤버를 연결하는 하나 이상의 루프 레일;
를 포함하는 차체 구조.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 루프 레일은,
차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하는 프런트 루프 레일 및;
차량의 길이 방향을 따라 상기 프런트 루프 레일보다 후방에 위치하는 센터 루프 레일;
을 것을 특징으로 하는 차체 구조.
제1항에 있어서,
차량의 폭 방향을 따라 연장된 카울 멤버가 제1결합부재와 제2결합부재를 통해 상기 루프 사이드 멤버와 연결된 것을 특징으로 하는 차체 구조.
제3항에 있어서,
상기 루프 사이드 멤버와, 상기 프런트 루프 레일 및 카울 멤버는 하이드로 포밍 공법으로 튜브 형태로 제작된 것을 특징으로 하는 차체 구조.
제2항에 있어서,
상기 센터 루프 레일은 다중 폐단면을 갖도록 알루미늄으로 압출 공법으로 제작된 것을 특징으로 하는 차체 구조.
제5항에 있어서,
상기 다중 폐단면은 3개의 연속된 폐단면인 것을 특징으로 하는 차체 구조.
제3항에 있어서,
상기 제1결합부재는 그 일측면에 수용홈이 형성되어, 상기 수용홈에 상기 루프 사이드 멤버의 차량의 길이 방향을 따른 전단부가 삽입되어서 상기 프런트 필러와 상기 제1결합부재 및 상기 루프 사이드 멤버가 함께 체결된 것을 특징으로 하는 차체 구조.
제1항에 있어서,
상기 루프 사이드 멤버의 차량의 길이 방향을 따른 전단부는 프런트 필러 인너 멤버의 일측면에 끼워져서 지지된 것을 특징으로 하는 차체 구조.
제3항에 있어서,
상기 카울 멤버의 단부는 상기 제2결합부재에 체결되고, 상기 제2결합부재는 제1결합부재에 체결된 것을 특징으로 하는 차체 구조.
제3항에 있어서,
상기 루프 사이드 멤버는 상기 프런트 루프 레일 및 상기 센터 루프 레일과 로어 거셋 및 어퍼 거셋을 매개로 결합된 것을 특징으로 하는 차체 구조.
제10항에 있어서,
상기 로어 거셋과 상기 어퍼 거셋은 겹쳐지게 배치되고, 상기 어퍼 거셋에 상기 프런트 루프 레일 단부 혹은 상기 센터 루프 레일의 단부가 삽입되어 체결된 것을 특징으로 하는 차체 구조.
제11항에 있어서,
상기 로어 거셋에는 보스가 형성되고, 보스에 하나 이상의 볼트 구멍이 형성되며, 상기 어퍼 거셋에는 상기 프런트 루프 레일 단부 혹은 상기 센터 루프 레일의 단부가 삽입되는 수용홈이 형성되며, 상기 수용홈의 벽면에 하나 이상의 볼트 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 차체 구조.
제12항에 있어서,
상기 로어 거셋의 보스에 용접건을 삽입할 수 있는 용접홀이 형성된 것을 특징으로 하는 차체 구조.
제3항에 있어서,
카울 탑 패널과, 상기 카울 탑 패널에 고정되게 결합되는 카울 지지 부재를 더 포함하고;
상기 카울 지지 부재에는 단차 수용부가 형성되며;
상기 카울 멤버는 상기 단차 수용부와 상기 카울 탑 패널 사이에 개재되어 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 차체 구조.