KR20200061153A - 차량의 차체구조물 - Google Patents

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Abstract

차량의 차체구조물을 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 차체구조물은 양측에 길이방향으로 연장되도록 마련된 프론트 사이드멤버; 두 프론트 사이드멤버에 양측이 각각 결합되고, 전후로 상호 이격된 전방크로스멤버와 후방크로스멤버를 갖춘 서브프레임; 서브프레임의 양측으로부터 각각 전방으로 연장된 전방구조물과 A-필러 쪽을 연결하는 휀더 에이프론멤버; 휀더 에어프론멤버에 결합되어 강성을 강화하며, 횡방향 및 종방향으로 들어오는 하중을 상측의 휀더 에이프론멤버와 하측의 프론트 사이드멤머로 분산 전달하는 하중분산부재; 및 서프프레임의 전방크로스멤버 상측에 이격된 상태로 횡방향으로 연장되며 양단이 프론트 사이드멤버에 각각 결합되는 크로스바;를 포함한다.

Description

차량의 차체구조물{VEHICLE BODY STRUCTURE}
본 발명은 스몰 오버랩 충돌 시 차량의 회피 거동을 유도하여 승객의 상해 및 차체 파손을 줄일 수 있는 차량의 차체구조물에 관한 것이다.
차량은 충돌 시 승객의 부상이나 사망을 초래할 수 있기 때문에 충격에 대한 안정성을 높이고 차체의 파손을 줄이는 것이 중요하다. 관련하여 제조사 등은 다양한 충돌피해 저감기술을 개발하고 있고, 충돌 안정성 평가를 위해 충돌시험을 실시하고 있다.
충돌시험으로는 정면충돌시험, 측면충돌시험, 루프강성시험, 헤드레스트와 시트강성시험 등을 실시하여 왔으나, 최근 미국 고속도로 안전 보험협회(Insurance Institute for Highway Safety, IIHS)는 필드에서 발생하는 충돌조건 중 하나인 스몰오버랩(Small overlap) 충돌시험을 도입하였다. 스몰오버랩 충돌시험은 달리는 차량 운전석 앞부분의 25%를 베리어에 충돌시켜 차체의 변형 및 승객의 상해정도를 평가한다. 충돌시험 중 가장 가혹한 것으로 알려져 있다.
스몰 오버랩 충돌에 대한 안정성을 높이기 위해 기존 제조사는 차체의 A-필러(Pillar)와 사이드실 주변부 강도를 보강하는 방식으로 대응하여 왔다.
그러나 A-필러와 사이드실 주변부 강성을 높이는 차체의 보강방식은 스몰 오버랩 충돌 시 충돌부분을 축으로 하여 차량의 급격한 선회를 유발하는 관계로 승객의 목과 흉부의 상해를 증대시킬 수 있었다. 아울러 이러한 보강방식은 승객실과 인접한 차체 사이드부분 강성을 보강하는 형태이기 때문에 그 보다 전방에 위치하는 파워트레인룸 등의 파손을 줄이는데 한계가 있었다.
본 발명의 일측면은 스몰 오버랩 충돌 시 차량의 회피 거동을 유도하여 승객의 상해 및 차체 파손을 줄일 수 있도록 하는 차량의 차체구조물을 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면에 따르면, 양측에 길이방향으로 연장되도록 마련된 프론트 사이드멤버; 상기 두 프론트 사이드멤버에 양측이 각각 결합되고, 전후로 상호 이격된 전방크로스멤버와 후방크로스멤버를 갖춘 서브프레임; 상기 서브프레임의 양측으로부터 각각 전방으로 연장된 전방구조물과 A-필러 쪽을 연결하는 휀더 에이프론멤버; 상기 휀더 에어프론멤버에 결합되어 강성을 강화하며, 횡방향 및 종방향으로 들어오는 하중을 상측의 상기 휀더 에이프론멤버와 하측의 상기 프론트 사이드멤머로 분산 전달하는 하중분산부재; 및 상기 서프프레임의 전방크로스멤버 상측에 이격된 상태로 횡방향으로 연장되며 양단이 상기 프론트 사이드멤버에 각각 결합되는 크로스바;를 포함하는 차량의 차체구조물이 제공될 수 있다.
상기 차체구조물은 상기 서프프레임 양단의 장착을 위해 상기 프론트 사이드멤버 하측에 결합된 서브프레임 마운팅 브라켓; 상기 크로스바 양단의 장착을 위해 상기 프론트 사이드멤버에 결합된 크로스바 마운팅 브라켓; 상기 서프프레임에 고정되며 상기 서브프레임 마운팅 브라켓과 상기 프론트 사이드멤버 하측을 관통해 상기 프론트 사이드멤버 내측으로 연장된 고정축; 및 상기 고정축이 위치하는 부분의 상기 프론트 사이드멤버 내부에 설치되어 강성을 강화하는 벌크헤드;를 더 포함할 수 있다.
상기 벌크헤드는 상기 프론트 사이드멤버, 상기 서브프레임 마운팅 브라켓, 상기 고정축, 상기 크로스바 마운팅 브라켓, 상기 하중분산부재와 용접될 수 있다.
상기 차체구조물은 스몰 오버랩 충돌 시 상기 프론트 사이드멤버 선단과 상기 서브프레임의 전방구조물에 작용하는 하중이 상기 벌크헤드 및 상기 하중분산부재에 의해 상기 서브프레임의 전방크로스멤버, 상기 크로스바, 상기 휀더 에이프론멤버로 분산 전달될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 차체구조물은 하중분산부재, 벌크헤드, 크로스바의 설치를 통해 파워트레인실 주변의 종방향 및 횡방향 하중에 대한 강성을 현저히 강화할 수 있기 때문에 스몰 오버랩 충돌 시 파워트레인실 내에 설치되는 장치들을 충격으로부터 보호할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 차체구조물은 스몰 오버랩 충돌시 하중분산부재와 벌크헤드가 하중을 프론트 사이드멤버, 서브프레임의 전방크로스멤버, 크로스바, 휀더 에이프론멤버 등으로 고르게 분산시키기 때문에 프론트 사이드멤버의 변형을 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 차량이 베리어와 충돌하더라도 선회없이 전방으로 진행하도록 함과 동시에 차량이 측방으로 밀리면서 베리어를 회피하도록 거동하기 때문에 승객을 상해로부터 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차체구조물을 전방에서 바라본 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차체구조물의 하중분산부재와 휀더 에이프론멤버를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차체구조물의 서브프레임 전방구조물과 휀더 에이프론멤버 및 하중분산부재의 결합구조를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차체구조물의의 벌크헤드, 크로스바, 프론트 사이드멤버, 서브프레임의 결합구조를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 A - A'선에 따른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 차체구조물의 크로스바 마운팅 브라켓의 장착구조를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 차체구조물의 벌크헤드와 그 주변 구조물의 결합상태를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 차체구조물의 프론트 사이드멤버 선단에 작용하는 하중이 벌크헤드의 위치에서 크로스바와 서브프레임의 전방크로스멤버 쪽으로 분산 전달되는 상태를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 차체구조물의 저면도로, 서브프레임의 전방구조물에 작용하는 하중이 크로스바와 서브프레임의 전방크로스멤버를 통해 횡방향으로, 프론트 사이드멤버를 통해 종방향으로 분산 전달되는 상태를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 차체구조물의 측면도로, 서브프레임의 전방구조물에 작용하는 하중이 서브프레임 및 프론트 사이드멤버를 통하여 종방향 하측으로, 휀다 에이프론멤버를 통하여 종방향 상측으로 분산 전달되는 상태를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 차체구조물의 저면도로, 스몰 오버랩 충돌 시험에서 베리어와 충돌 시 차체구조물이 베리어를 회피하는 측방향으로 거동하는 상태를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 차체구조물이 적용된 차량의 평면도로, 스몰 오버랩 충돌 시험에서 베리어와 충돌 시 차량이 선회 없이 전방으로 진행함과 동시에 측방으로 밀려 이동하는 상태를 나타낸다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이며, 여기서 제시한 것으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 차체구조물은 도 1에 도시한 바와 같이, 프론트 사이드멤버(10), 서브프레임(20), 휀더 에이프론멤버(30), 하중분산부재(40), 크로스바(50)를 포함한다.
프론트 사이드멤버(10)는 차체구조물의 양측에 각각 길이방향(종 방향)으로 길게 연장되도록 마련된다. 서브프레임(20)은 양측의 두 프론트 사이드멤버(10)의 하측에 배치된 상태에서 양단 쪽이 양측의 프론트 사이드멤버(10)에 각각 결합된다.
서브프레임(20)은 횡방향 강성을 강화하기 위한 것으로 전후로 상호 이격된 전방크로스멤버(21)와 후방크로스멤버(22)를 구비한다. 서브프레임(20)은 구동부품들이 설치되는 파워트레인실(60)의 하부골격을 이룬다. 서브프레임(20)은 양측으로부터 각각 전방으로 연장된 전방구조물(23)을 포함한다.
휀다 에이프론멤버(30)는 도 2에 도시한 바와 같이, 서브프레임(20)의 전방구조물(23) 선단 쪽과 A-필러(미도시) 쪽을 연결해 파워트레인실(60) 양 측방 상부 및 휠하우스(70) 상측의 골격을 이룬다.
하중분산부재(40)는 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 휠하우스(70) 전방 쪽의 휀더 에이프론멤버(30) 하부영역에 결합되어 휀더 에이프론멤버(30)의 강성을 강화한다. 이러한 하중분산부재(40)는 차체구조물의 횡방향 또는 종방향으로 들어오는 하중(충격)을 상측의 휀더 에이프론멤버(30)와 하측의 프론트 사이드멤버(10)로 분산 전달하는 기능을 한다.
크로스바(50)는 도 1에 도시한 바와 같이, 서브프레임(20)의 전방크로스멤버(21) 상측에 이격된 상태로 횡방향으로 길게 연장되며 양단이 양측의 프론트 사이드멤버(10)에 각각 결합된다. 크로스바(50)는 서브프레임(20)의 전방크로스멤버(21)와 함께 차체구조물에 작용하는 횡방향 하중을 지지할 수 있다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 차체구조물은 서브프레임 마운팅 브라켓(80), 크로스바 마운팅 브라켓(90), 고정축(100), 벌크헤드(110)를 포함할 수 있다.
서브프레임 마운팅 브라켓(80)은 도 4와 도 7에 도시한 바와 같이, 서브프레임(20) 양단을 프론트 사이드멤버(10)에 장착할 수 있도록 양측 프론트 사이드멤버(10) 하측에 각각 설치된다.
크로스바 마운팅 브라켓(50)은 도 6에 도시한 바와 같이, 크로스바(50) 양단을 프론트 사이드멤버(10)에 장착하기 위해 프론트 사이드멤버(10)에 결합된다.
고정축(100)은 도 7에 도시한 바와 같이, 서브프레임(20)에 고정된 상태에서 상방으로 연장되며, 서브프레임 마운팅 브라켓(80)과 프론트 사이드멤버(10) 하측을 관통해 프론트 사이드멤버(10) 내측 연장된다. 고정축(100)은 서브프레임 마운팅 브라켓(80)과 프론트 사이드멤버(10) 하측을 관통하여 설치되므로 서브프레임(20)이 프론트 사이드멤버(10)에 견고히 고정되도록 할 수 있다.
벌크헤드(110)는 도 7에 도시한 바와 같이, 고정축(100)이 위치하는 부분의 프론트 사이드멤버(10) 내부에 설치되어 해당위치의 프론트 사이드멤버(10) 강성을 강화한다. 또 벌크헤드(110)는 도 3, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7에 도시한 바와 같이, 둘레부분이 프론트 사이드멤버(10), 서브프레임 마운팅 브라켓(80), 크로스바 마운팅 브라켓(90), 하중분산부재(40)의 일측과 용접되고, 중심부분이 고정축(100)에 용접된다.
벌크헤드(110)는 프론트 사이드멤버(10)의 강성을 강화할 뿐 아니라, 프론트 사이드멤버(10), 서브프레임 마운팅 브라켓(80), 고정축(100), 크로스바 마운팅 브라켓(90), 하중분산부재(40) 간의 연결을 매개한다.
벌크헤드(110)는 도 8 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 스몰 오버랩 충돌 시 프론트 사이드멤버(10) 선단 또는 서브프레임(20)의 전방구조물(23)에 작용하는 하중이 서브프레임(20)의 전방크로스멤버(21), 크로스바(50), 휀더 에이프론멤버(30)로 분산 전달되도록 한다.
그리고 하중분산부재(40)는 서브프레임(20)과 연결되는 휀더 에이프론멤버(30) 하측을 보강함과 동시에 벌크헤드(110)와도 연결되기 때문에 도 10에 도시한 바와 같이, 차체구조물의 횡방향 또는 종방향으로 들어오는 하중(충격)을 상측의 휀더 에이프론멤버(30)와 하측의 서브프레임(20)을 거쳐 프론트 사이드멤버(10) 쪽으로 분산 전달되록 한다.
이처럼 본 실시 예에 따른 차체구조물은 하중분산부재(40), 벌크헤드(110), 크로스바(50)의 설치를 통해 파워트레인실(60) 주변의 종방향 및 횡방향 하중에 대한 강성을 현저히 강화할 수 있기 때문에 파워트레인실(60) 내에 설치되는 장치들(엔진, 전기모터, 변속기 등)을 충격으로부터 보호할 수 있다.
또 본 실시 예에 따른 차체구조물은 스몰 오버랩 충돌시 하중분산부재(40)와 벌크헤드(110)가 하중을 프론트 사이드멤버(10), 서브프레임(20)의 전방크로스멤버(21), 크로스바(50), 휀더 에이프론멤버(30) 등으로 고르게 분산시키기 때문에 프론트 사이드멤버(10)의 변형을 최소화할 수 있다. 아울러, 이러한 구성은 도 12에 도시한 예처럼 차량(300)이 베리어(200)와 충돌하더라도 선회없이 전방으로 진행하도록 함과 동시에 차량(300)이 측방으로 밀리면서 베리어(200)를 회피하도록 거동하기 때문에 승객을 상해로부터 보호할 수 있다.
10: 프론트 사이드 멤버, 20: 서브프레임,
21: 전방크로스멤버, 22: 후방크로스멤버,
23: 전방구조물, 30: 휀더 에이프론멤버,
40: 하중분산부재, 50: 크로스바,
80: 서브프레임 마운팅 브라켓, 90: 크로스바 마운팅 브라켓,
100: 고정축, 110: 벌크헤드,
200: 베리어.

Claims (4)

  1. 양측에 길이방향으로 연장되도록 마련된 프론트 사이드멤버;
    상기 두 프론트 사이드멤버에 양측이 각각 결합되고, 전후로 상호 이격된 전방크로스멤버와 후방크로스멤버를 갖춘 서브프레임;
    상기 서브프레임의 양측으로부터 각각 전방으로 연장된 전방구조물과 A-필러 쪽을 연결하는 휀더 에이프론멤버;
    상기 휀더 에어프론멤버에 결합되어 강성을 강화하며, 횡방향 및 종방향으로 들어오는 하중을 상측의 상기 휀더 에이프론멤버와 하측의 상기 프론트 사이드멤머로 분산 전달하는 하중분산부재; 및
    상기 서프프레임의 전방크로스멤버 상측에 이격된 상태로 횡방향으로 연장되며 양단이 상기 프론트 사이드멤버에 각각 결합되는 크로스바;를 포함하는 차량의 차체구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서프프레임 양단의 장착을 위해 상기 프론트 사이드멤버 하측에 결합된 서브프레임 마운팅 브라켓;
    상기 크로스바 양단의 장착을 위해 상기 프론트 사이드멤버에 결합된 크로스바 마운팅 브라켓;
    상기 서프프레임에 고정되며 상기 서브프레임 마운팅 브라켓과 상기 프론트 사이드멤버 하측을 관통해 상기 프론트 사이드멤버 내측으로 연장된 고정축; 및
    상기 고정축이 위치하는 부분의 상기 프론트 사이드멤버 내부에 설치되어 강성을 강화하는 벌크헤드;를 더 포함하는 차량의 차체구조물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 벌크헤드는 상기 프론트 사이드멤버, 상기 서브프레임 마운팅 브라켓, 상기 고정축, 상기 크로스바 마운팅 브라켓, 상기 하중분산부재와 용접되는 차량의 차체구조물.
  4. 제3항에 있어서,
    스몰 오버랩 충돌 시 상기 프론트 사이드멤버 선단과 상기 서브프레임의 전방구조물에 작용하는 하중이 상기 벌크헤드 및 상기 하중분산부재에 의해 상기 서브프레임의 전방크로스멤버, 상기 크로스바, 상기 휀더 에이프론멤버로 분산 전달되는 차량의 차체구조물.

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