KR20200070766A - 차체 구조 - Google Patents

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KR20200070766A
KR20200070766A KR1020180158266A KR20180158266A KR20200070766A KR 20200070766 A KR20200070766 A KR 20200070766A KR 1020180158266 A KR1020180158266 A KR 1020180158266A KR 20180158266 A KR20180158266 A KR 20180158266A KR 20200070766 A KR20200070766 A KR 20200070766A
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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 포함하고; 상기 프런트 필러는 프런트 필러 인너 멤버와 프런트 필러 아우터 보강부재를 포함하며; 상기 루프 사이드 멤버의 차량의 길이 방향을 따른 전단부는 상기 프런트 필러 인너 멤버와 상기 프런트 필러 아우터 보강부재 사이에 삽입되어 결합된 결합된 구조이고 2개의 필러만으로 안정되고 견고한 차체 구조를 형성할 수 있다.

Description

차체 구조{Vehicle Body Structure}
본 발명은 차체 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적은 부품수로 강건한 상부 차체를 구성할 수 있는 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, 이러한 차체 구조의 강성 약화를 보완하기 위해 다양한 보강구조가 제안되고 있는 바, 중량 및 원가를 증대시키지 않고 적은 부품수로 보다 효과적으로 상부 차체의 강성을 보강할 필요가 있었다.
본 발명의 실시 예는 상기와 같은 사정을 감안하여 안출된 것으로, 차량의 루프를 구성하는 멤버들의 강성 증대 및 멤버들의 적절한 하중 분산을 통해 보다 강건한 상부 차체를 구성할 수 있고, 부품수와 중량 및 원가 절감을 도모할 수 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 포함하고; 상기 프런트 필러는 프런트 필러 인너 멤버와 프런트 필러 아우터 보강부재를 포함하며; 상기 루프 사이드 멤버의 차량의 길이 방향을 따른 전단부는 상기 프런트 필러 인너 멤버와 상기 프런트 필러 아우터 보강부재 사이에 삽입되어 결합될 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.
상기 루프 사이드 멤버는 핫 스탬핑 공법으로 튜브 형상으로 제작될 수 있다.
상기 센터 루프 레일은 냉각 프레스 공법으로 제작될 수 있다.
상기 프런트 필러 인너 멤버에 사이드 아우터 멤버가 폐공간을 형성하도록 결합되고; 상기 폐공간에 루프 사이드 멤버가 삽입되어서 상기 프런트 필러 인너 멤버와 결합될 수 있다.
상기 루프 사이드 멤버의 차량의 폭 방향 외측면에는 상기 사이드 아우터 멤버의 프로파일에 대응하는 단차부가 형성될 수 있다.
상기 프런트 필러와 상기 리어 필러 사이에는 차량의 높이 방향으로 연장된 센터 필러가 더 구비될 수 있다.
상기 프런트 필러 아우터 보강부재에 차량의 길이 방향 및 폭 방향으로 절단된 단차부가 형성되거나 혹은 차량의 길이 방향과 폭 방향의 사선 방향으로 절단된 사선 절단부가 형성될 수 있다.
상기 루프 사이드 멤버의 차량의 폭 방향 내측에는 상기 프런트 필러 인너 멤버와 루프 사이드 인너 멤버가 각각 결합되고; 상기 프런트 필러 인너 멤버와 상기 루프 사이드 인너 멤버에는 각각 차량의 폭 방향 내측으로 돌출한 로워 거셋이 일체로 절곡되게 형성되며; 상기 프런트 필러 인너 멤버의 로워 거셋과 상기 루프 사이드 인너 멤버의 로워 거셋에는 각각 어퍼 거셋이 오버랩되게 배치되며; 상기 프런트 루프 레일의 선단부와 상기 센터 루프 레일의 선단부는 각각 상기 어퍼 거셋에 체결될 수 있다.
상기 센터 루프 레일과 체결된 상기 어퍼 거셋은 상기 루프 사이드 멤버의 일측면에 부착되고; 상기 루프 사이드 인너 멤버는 상기 루프 사이드 멤버의 타측면에 부착될 수 있다.
상기 센터 루프 레일과 체결된 상기 어퍼 거셋은 상기 루프 사이드 인너 멤버보다 차량의 높이 방향으로 상측에 배치되고; 상기 루프 사이드 인너 멤버의 선단부는 차량의 폭 방향 외측으로 갈수록 상기 어퍼 거셋로부터 점차적으로 이격되게 배치되어, 상기 어퍼 거셋과 상기 루프 사이드 인너 멤버 및 상기 루프 사이드 멤버 사이에는 폐단면이 형성될 수 있다.
상기 루프 사이드 멤버의 내부에 복합 소재로 만들어진 발포 강성 폼이 삽입될 수 있다.
차량의 높이 방향으로 연장되고 상기 프런트 필러와 상기 리어 필러 사이에 배치되는 센터 필러를 더 포함하고; 상기 루프 사이드 멤버의 일단부는 상기 프런트 필러에 결합되고, 타단부는 상기 센터 필러에 결합될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 차체 구조에 의하면, 센터 루프 레일을 냉간 프레스 공법으로 패널 형태로 제작하며, 루프 사이드 멤버를 핫 스탬핑 공법으로 튜브 형태로 제작하여 상호 결합시킴으로써, 상부 차체의 중량 및 부품수 감소와 강성 증대를 도모할 수 있다.
루프 사이드 멤버와 프런트 루프 레일의 결합 부위 및 센터 루프 레일의 결합 부위에 결합 폐단면을 구성하여, 루프의 강성 및 하중 지지 성능을 향상시킬 수 있다.
루프 사이드 멤버가 결합되는 프런트 필러 아우터 보강패널에 사선형 커팅부를 적용하여, 급격한 강성 변화를 방지해서 루프 사이드 멤버와 프런트 필러 아우터 보강패널의 결합 부위에서 외부 충돌 하중으로 인한 파단 가능성을 감소시킬 수 있다.
루프 사이드 멤버의 프로파일을 그 외측에 결합되는 사이드 아우터 패널의 프로파일과 유사한 형상으로 만들어서 루프 강성을 증대시킬 수 있다.
루프 사이드 멤버의 폐단면 내부에 발포 강성 폼을 내장하여, 루프 사이드 멤버의 전체 혹은 부분적인 강성을 증대시킴으로써, 차량의 정면 충돌 혹은 옵셋 충돌시에 루프 사이드 멤버의 좌굴을 방지하여 충돌 대응 강성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차체 구조의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차체 구조의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차체 구조가 센터 필러가 적용되는 차체에 적용된 경우의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차체 구조에서 프런트 필러와 루프 사이드 멤버의 결합 부위의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 차체 구조에서 프런트 필러와 루프 사이드 멤버의 결합 부위의 다른 실시 예의 확대도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 차체 구조에서 센터 루프 레일과 루프 사이드 멤버의 결합 부위의 사시도이다.
도 8은 도 7의 B-B선 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 차체 구조에서 루프 사이드 멤버의 다른 실시 예에 따른 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도2를 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 루프는, 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 프런트 루프 레일(32)보다 후방에 위치하는 센터 루프 레일(33)을 포함할 수 있다.
센터 루프 레일(33)은 냉각 프레스 공법으로 제작될 수 있다.
루프 사이드 멤버(31)의 차량의 길이 방향을 따른 전단부는 프런트 필러 인너 멤버(11)와 프런트 필러 아우터 보강부재(12) 사이에 삽입 및 결합되어 프런트 필러(1)와 연결되고, 후단부는 리어 필러(2)와 연결될 수 있다.
도 3을 참조하면, 프런트 필러 인너 멤버(11)에 사이드 아우터 멤버(34)가 폐공간을 형성하도록 결합되고, 상기 폐공간에 루프 사이드 멤버(31)가 삽입되어서 프런트 필러 인너 멤버(11)와 용접 등의 방법의 결합된다.
루프 사이드 멤버(31)는 바람직하기로는 핫 스탬핑 공법으로 튜브 형상으로 제작될 수 있다.
루프 사이드 멤버(31)의 차량의 폭 방향 외측면(311)에는 단차부(312)를 형성하여, 루프 사이드 멤버(31)의 외측면(311)이 사이드 아우터 멤버(34)의 외측 프로파일과 거의 유사하도록 형성된다.
이와 같이 루프 사이드 멤버(31)의 외측면(311)의 프로파일을 사이드 아우터 멤버(34)의 외측 프로파일과 거의 동일 혹은 유사하도록 형성하면, 루프 사이드 멤버(31)의 외측면(311)과 사이드 아우터 멤버(34) 사이의 간격이 거의 동일해지므로, 차량의 루프 사이드의 강성이 증대된다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 센터 필러(3)를 적용한 차량의 경우에는 핫 스탬핑 공법으로 제작한 루프 사이드 멤버(31)를 프런트 필러(1)와 센터 필러(3) 사이의 구간에만 적용할 수 있다.
도 5를 참조하면, 루프 사이드 멤버(31)의 차량의 길이 방향을 따른 전단부가 프런트 필러 인너 멤버(11)와 프런트 필러 아우터 보강부재(12) 사이에 삽입 및 결합되어 프런트 필러(1)와 연결될 때에, 프런트 필러 아우터 보강부재(12)에 차량의 길이 방향 및 폭 방향으로 절단된 단차부(121)가 형성되거나 혹은 도 6에 도시된 바와 같이, 차량의 길이 방향과 폭 방향의 사선 방향으로 절단된 사선 절단부(122)가 구비될 수 있다.
상기와 같이 프런트 필러 아우터 보강부재(12)에 단차부(121) 혹은 사선 절단부(122)를 형성하면, 프런트 필러 아우터 보강부재(12)와 루프 사이드 멤버(31) 사이의 결합 부위의 강성이 완만하게 변환되어, 차량의 충돌 사고 발생시에 충돌 충격이 상기 결합 부위에 전달될 때에 완만한 강성 변화로 충돌 파단 가능성을 효과적으로 저감할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 루프 사이드 멤버(31)의 차량의 폭 방향 내측에는 프런트 필러 인너 멤버(11)와 루프 사이드 인너 멤버(35)가 각각 결합하고, 프런트 필러 인너 멤버(11)와 루프 사이드 인너 멤버(35)에는 각각 차량의 폭 방향 내측으로 돌출한 로워 거셋(111, 351)이 일체로 절곡되게 형성될 수 있다.
또한, 로워 거셋(111, 351) 위에 오버랩되는 어퍼 거셋(40)은 별물로 제작될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 도 7에는 센터 루프 레일(33)이 루프 사이드 멤버(31)와 결합되는 구조를 도시한 바, 프런트 루프 레일(32)이 루프 사이드 멤버(31)와 결합되는 구조도 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
먼저, 센터 루프 레일(33)의 단부는 어퍼 거셋(40)의 일단부에 볼트로 체결되고, 어퍼 거셋(40)의 타단부는 루프 사이드 멤버(31)의 일측면에 밀착되어 용접 등의 방법으로 일체로 부착되며, 로워 거셋(351)의 일단부는 어퍼 거셋(40)의 일단부의 하면에 용접 등의 방법으로 결합되고, 로워 거셋(351)의 타단부 및 루프 사이드 인너 멤버(35)의 단부는 루프 사이드 멤버(31)의 타측면에 밀착되어 용접 등의 방법으로 일체로 부착된다.
여기서, 어퍼 거셋(40)은 루프 사이드 인너 멤버(35)보다 차량의 높이 방향으로 상측에 배치되고, 루프 사이드 인너 멤버(35)의 선단부는 차량의 폭 방향 외측으로 갈수록 어퍼 거셋(40)로부터 점차적으로 이격되게 배치되어, 어퍼 거셋(40)과 루프 사이드 인너 멤버(35) 및 루프 사이드 멤버(31) 사이에는 대체로 삼각 형상의 폐단면이 형성된다. 이러한 폐단면은 센터 루프 레일(33)과 루프 사이드 멤버(31) 및 루프 사이드 인너 멤버(35) 사이의 결합 부위의 강성을 증대시켜, 차량의 루프 강도를 증대시킴으로써, 차량의 충돌 대응성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 루프 사이드 멤버(31)의 내부에 복합 소재로 만들어진 발포 강성 폼(60)을 삽입하여, 루프 사이드 멤버(31)의 강성을 증대시킬 수 있고, 이러한 발포 강성 폼(60)은 루프 사이드 멤버(31)의 전체에 삽입되어 결합될 수 있지만, 루프 사이드 멤버(31)의 상대적인 강성 취약 부위, 예를 들면, 루프 사이드 멤버(31)가 프런트 윈도우를 형성하기 위해 만곡되는 부위만 부분적으로 삽입되어, 루프 사이드 멤버(31)의 상대적인 강성 취약 부위를 보강할 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: 센터 필러
11: 프런터 필러 인너 멤버
12: 프런트 필러 아우터 보강부재
31: 루프 사이드멤버
32: 프런트 루프 레일
33: 센터 루프 레일
34: 사이드 아우터 멤버:
35: 루프 사이드 인너 멤버:
40: 어퍼 거셋
50: 폐단면
60: 발포 강성 폼

Claims (13)

  1. 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 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 포함하고;
    상기 프런트 필러는 프런트 필러 인너 멤버와 프런트 필러 아우터 보강부재를 포함하며;
    상기 루프 사이드 멤버의 차량의 길이 방향을 따른 전단부는 상기 프런트 필러 인너 멤버와 상기 프런트 필러 아우터 보강부재 사이에 삽입되어 결합된 차체 구조.
  2. 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 포함하는 것을 특징으로 하는 차체 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 루프 사이드 멤버는 핫 스탬핑 공법으로 튜브 형상으로 제작된 것을 특징으로 하는 차체 구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 센터 루프 레일은 냉각 프레스 공법으로 제작된 것을 특징으로 하는 차체 구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프런트 필러 인너 멤버에 사이드 아우터 멤버가 폐공간을 형성하도록 결합되고;
    상기 폐공간에 루프 사이드 멤버가 삽입되어서 상기 프런트 필러 인너 멤버와 결합된 것을 특징으로 하는 차체 구조.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 루프 사이드 멤버의 차량의 폭 방향 외측면에는 상기 사이드 아우터 멤버의 프로파일에 대응하는 단차부가 형성된 것을 특징으로 하는 차체 구조.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프런트 필러와 상기 리어 필러 사이에는 차량의 높이 방향으로 연장된 센터 필러가 더 구비된 것을 특징으로 하는 차체 구조.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 프런트 필러 아우터 보강부재에 차량의 길이 방향 및 폭 방향으로 절단된 단차부가 형성되거나 혹은 차량의 길이 방향과 폭 방향의 사선 방향으로 절단된 사선 절단부가 형성된 것을 특징으로 하는 차체 구조.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 루프 사이드 멤버의 차량의 폭 방향 내측에는 상기 프런트 필러 인너 멤버와 루프 사이드 인너 멤버가 각각 결합되고;
    상기 프런트 필러 인너 멤버와 상기 루프 사이드 인너 멤버에는 각각 차량의 폭 방향 내측으로 돌출한 로워 거셋이 일체로 절곡되게 형성되며;
    상기 프런트 필러 인너 멤버의 로워 거셋과 상기 루프 사이드 인너 멤버의 로워 거셋에는 각각 어퍼 거셋이 오버랩되게 배치되며;
    상기 프런트 루프 레일의 선단부와 상기 센터 루프 레일의 선단부는 각각 상기 어퍼 거셋에 체결된 것을 특징으로 하는 차체 구조.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 센터 루프 레일과 체결된 상기 어퍼 거셋은 상기 루프 사이드 멤버의 일측면에 부착되고;
    상기 루프 사이드 인너 멤버는 상기 루프 사이드 멤버의 타측면에 부착된 것을 특징으로 하는 차체 구조.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 센터 루프 레일과 체결된 상기 어퍼 거셋은 상기 루프 사이드 인너 멤버보다 차량의 높이 방향으로 상측에 배치되고;
    상기 루프 사이드 인너 멤버의 선단부는 차량의 폭 방향 외측으로 갈수록 상기 어퍼 거셋로부터 점차적으로 이격되게 배치되어, 상기 어퍼 거셋과 상기 루프 사이드 인너 멤버 및 상기 루프 사이드 멤버 사이에는 폐단면이 형성되는 것을 특징으로 하는 차체 구조.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 루프 사이드 멤버의 내부에 복합 소재로 만들어진 발포 강성 폼이 삽입된 것을 특징으로 하는 차체 구조.
  13. 제1항에 있어서,
    차량의 높이 방향으로 연장되고 상기 프런트 필러와 상기 리어 필러 사이에 배치되는 센터 필러를 더 포함하고;
    상기 루프 사이드 멤버의 일단부는 상기 프런트 필러에 결합되고, 타단부는 상기 센터 필러에 결합된 것을 특징으로 하는 차체 구조.
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