KR20200101550A

KR20200101550A - 차량의 루프 구조

Info

Publication number: KR20200101550A
Application number: KR1020190019005A
Authority: KR
Inventors: 김경빈; 채석준; 한민욱
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2020-08-28

Abstract

본 발명은 복합소재를 사용하여 강성을 확보하면서 차체와의 결합구조를 간소화할 수 있는 차량의 루프 구조에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 루프 구조는 차체의 사이드 바디 및 루프레일에 안착되어 결합되는 루프 프레임과; 복합소재로 형성되어 가장자리가 상기 루프 프레임에 접합되는 루프 패널과; 상기 루프 패널의 양측 단부과 차체의 사이드 바디 사이에 개재되어 상기 루프 패널과 사이드 바디 사이의 이격 공간을 실링하는 고무립을 포함한다.

Description

차량의 루프 구조{ROOF STRUCTURE OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 루프 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복합소재를 사용하여 강성을 확보하면서 차체와의 결합구조를 간소화할 수 있는 차량의 루프 구조에 관한 것이다.

최근에는 지구환경을 보호하는 차원에서 이산화탄소를 적게 배출하기 위해 엔진의 연비 효율이 향상되도록 한다. 특히, 연비 효율을 향상을 위한 하나의 수단으로 차량의 경량화 개발이 대두되고 있다.

일반적으로 차체 바디의 경우 차량 중량의 약 30%를 점하고 있기 때문에 경량화의 효과는 매우 크다. 특히, 차체 루프의 경우 차체 바디의 중량 중 상당량을 차지한다. 종래에는 안전을 위하여 스틸 재질의 루프 패널을 적용하였는데, 이 경우 강성은 확보되지만 무게가 증가됨에 따라 연비 효율이 저하되는 문제가 발생된다.

이에 따라, 최근에는 차체 바디를 구성하는 요소 중 일부를 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP, Carbon Fiber Reinforced Plastic)과 같은 복합소재로 형성함에 따라 차체의 강성을 유지하면서 중량을 경량화시키고 있다. 여기서, 루프 패널을 탄소섬유 강화플라스틱 재질로 구성할 경우 루프 패널을 차체에 고정시키기 위한 별도의 몰딩 부품이 필요하였다.

한편, 차체의 루프에는 내부 환기와 개방감을 얻기 위한 수단으로 선루프를 설치하는 추세이다.

이러한 선루프는 완전 개방식 또는 완전히 열리지 않은 상태에서 공기 순환을 목적으로 뒷부분만을 개방할 수 있는 부분 개방식으로 작동되고, 이러한 작동을 위하여 선루프의 설치를 위한 별도의 프레임이 차체 바디에 설치된다.

한편, 본 출원인은 루프 패널을 복합소재를 사용하면서도 종래에 선루프가 적용되는 차체의 조립라인을 설계 변경없이 그대로 공용으로 사용하면, 별도의 조립 설비 투자를 하지 않으면서 차체의 경량화를 달성하여 차량의 연비 향상을 도모할 수 있다는 것에 착안하여 본 발명을 완성하였다.

상기의 배경기술로서 설명된 내용은 본 발명에 대한 배경을 이해하기 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

등록특허공보 제10-1786330호 (2017.10.18)

본 발명은 일반 루프 및 선루프가 적용되는 차체의 조립 설비에서 별도의 설계 변경 없이 조립 공정을 실시할 수 있으면서, 복합소재를 적용하여 강성의 확보와 경량화를 달성할 수 있는 차량의 루프 구종을 확보하면서 차체와의 결합구조를 간소화할 수 있는 차량의 루프 구조를 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 루프 구조는 차체의 사이드 바디 및 루프레일에 안착되어 결합되는 루프 프레임과; 복합소재로 형성되어 가장자리가 상기 루프 프레임에 접합되는 루프 패널과; 상기 루프 패널의 양측 단부과 차체의 사이드 바디 사이에 개재되어 상기 루프 패널과 사이드 바디 사이의 이격 공간을 실링하는 고무립을 포함한다.

상기 루프 프레임은 상하로 관통되어 빈 공간을 형성하는 내측영역과, 상기 내측영역을 둘러싸는 테두리영역을 포함하고, 상기 테두리영역은 차체의 사이드 바디 및 루프레일에 안착되어 접합되는 결합부와, 상기 결합부에서 내측영역 방향으로 연장되는 연장부로 구분되며, 상기 연장부에는 강성보강을 위하여 적어도 하나 이상의 비드부가 절곡되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 루프 프레임의 테두리영역은 상기 결합부의 상면에서 상기 비드부의 측면 사이에 적어도 하나 이상의 리브부가 연장되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 루프 프레임은 차체의 폭방향을 따라 상기 테두리영역에서 내측영역을 가로길러 연장되는 크로스 보강영역을 더 포함한다.

상기 루프 패널은 탄소섬유 강화플라스틱으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 루프 패널은 상기 루프 프레임에 형성된 비드부의 상면에 안착되어 제 1 접착제로 접합되고, 상기 루프 프레임의 결합부 하면은 차체의 사이드 바디 및 루프레일의 상면에 안착되어 제 2 접착제로 접합되며, 상기 제 1 접착제 및 제 2 접착제는 수밀성을 갖는 접착소재인 것을 특징으로 한다.

상기 고무립은 차체의 사이드 바디에 접착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 복합소재의 루프 패널이 설치하기 위한 수단으로서 종래의 일반 루프 및 선루프가 적용되는 차체에 그대로 적용할 수 있으면서 강성을 보강할 수 있는 루프 프레임을 개발하여 차체의 강성 확보 및 경량화를 달성할 수 있다. 이에 따라 연비 향상 및 차량 무게 중심의 하향에 따른 롤링 억제로 R&H 성능 개선을 기대할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 종래의 복합소재 루프 패널을 적용하기 위하여 사용되던 별도의 몰딩 부품을 사용하지 않아도 되기때문에 루프의 미려함을 향상시킬 수 있다.

그리고, 본 발명에 따르면 종래의 일반 루프 및 선루프를 조립하는 조립 설비에서 복합소재가 적용된 루프를 조립할 수 있기 때문에 본 발명에 따른 루프 구조를 차체에 조립하기 위한 별도의 조립 설비 투가가 불필요하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 루프 구조를 보여주는 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 루프를 보여주는 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 루프를 보여주는 분해 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 루프 구조를 보여주는 단면도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 루프 프레임을 보여주는 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 루프 프레임의 변형예를 보여주는 단면도이며,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 루프 구조를 보여주는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 루프 구조를 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 루프를 보여주는 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 루프를 보여주는 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 루프 구조를 보여주는 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 루프 프레임을 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 루프 프레임의 변형예를 보여주는 단면도이다. 이때, 도 4는 도 3에 도시된 A-A선에 대한 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 루프 구조(2)는 차체(1)의 사이드 바디(11) 및 루프레일(12)에 결합되는 루프 구조로서, 차체(1)의 사이드 바디(11) 및 루프레일(12)에 안착되어 결합되는 루프 프레임(100)과; 복합소재로 형성되어 가장자리가 루프 프레임(100)에 접합되는 루프 패널(200)과; 루프 패널(200)의 양측 단부과 차체(1)의 사이드 바디(11) 사이에 개재되어 루프 패널(200)과 사이드 바디(11) 사이의 이격 공간을 실링하는 고무립(300)을 포함한다.

루프 프레임(100)은 루프 패널(200)을 차체에 고정시키는 수단으로서, 특히 종래의 일반 루프 및 선루프에 모두 적용할 수 있도록 종래의 일반 루프 및 선루프가 적용되는 차체(1)의 사이드 바디(11) 및 루프레일(12)의 형상에 대응되는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예는 종래의 선루프가 적용된 차량에 구현될 수 있는 루프 구조에 대하여 설명한다.

루프 프레임(100)은 상하로 관통되어 빈 공간을 형성하는 내측영역(101)과, 내측영역(101)을 둘러싸는 테두리영역(102)을 포함한다.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이 루프 프레임(100)은 강성의 보강을 위하여 차체(1)의 폭방향을 따라 테두리영역(102)에서 내측영역을 가로길러 연장되는 크로스 보강영역(103)을 더 포함한다. 그래서 테두리영역(102)은 대략 "日"자 형상으로 형성될 수 있다.

한편, 루프 프레임(100)의 테두리영역(102)은 차체(1)의 사이드 바디(11) 및 루프레일(12)에 안착되어 접합되는 결합부(110)와, 결합부(110)에서 내측영역 방향으로 연장되는 연장부(120)로 구분된다.

이때 연장부(120)는 루프 프레임(100)의 강성 보강을 위하여 다양한 형상으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 연장부(120)에는 적어도 하나 이상의 비드부(121)를 절곡하여 형성할 수 있다. 본 실시예에서는 상부 방향으로 절곡되어 "∩"자 형상으로 형성되는 2개의 비드부(121)를 형성하였다. 물론 연장부(120)의 형상은 비드부(121)의 개수를 자유롭게 변경하여 구현할 수 있고, 비드부(121)의 형성없이 결합부(110)와 연장부(120)를 평평하게 형성할 수 있을 것이다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이 루프 프레임(100)의 강성 보강을 위하여 루프 프레임(100)의 테두리영역(102)에는 결합부(110)의 상면에서 비드부(121)의 측면 사이에 적어도 하나 이상의 리브부(130)가 연장되어 형성될 수 있다.

한편, 루프 프레임(100)은 차체(1)의 경량화를 위하여 플라스틱을 사용하여 제작되는 것이 바람직하다. 물론 루프 프레임(100)을 구현하는 소재는 플라스틱으로 한정되는 것이 아니라 스틸 및 알루미늄과 같은 금속 소재 또는 복합소재도 적용 가능할 것이다.

루프 패널(200)은 루프 프레임(100)의 내측영역(101)을 포함하는 루프 프레임(100)의 상부 영역을 커버하는 수단으로서, 경량화 및 강성 향상을 위하여 복합소재를 사용하여 제작된다. 예를 들어 루프 패널(200)은 탄소섬유 강화플라스틱(CFRP, Carbon Fiber Reinforced Plastic)을 사용하여 제작될 수 있다. 물론 루프 패널(200)을 구현하는 복합소재는 CFRP로 한정되는 것이 아니라, 복합소재를 형성하는 보강재 및 수지의 종류를 다양하게 변경하여 적용할 수 있을 것이다. 특히 보강재의 형태도 단섬유, 장섬유, 연속섬유 및 직조물 등과 같이 다양한 형태로 적용될 수 있을 것이다.

한편, 차체(1)의 사이드 바디(11) 및 루프레일(12), 루프 프레임(100) 및 루프 패널(200)은 상호 간에 접착제(400)로 접합된다. 예를 들어 루프 패널(200)의 가장자리는 루프 프레임(100)에 형성된 비드부(121)의 상면에 안착되어 제 1 접착제(410)로 접합되고, 루프 프레임(100)의 결합부(110) 하면은 차체(1)의 사이드 바디(11) 및 루프레일(12)의 상면에 안착되어 제 2 접착제(420)로 접합된다. 이때 제 1 접착제(410) 및 제 2 접착제(420)는 수밀성을 갖는 접착소재가 적용되는 것이 바람직하다.

고무립(300)은 루프 패널(200)과 차체(1)의 사이드 바디(11) 사이를 고정시키면서 실링시키는 수단으로서, 루프 패널(200)의 양측 단부과 차체(1)의 사이드 바디(11) 사이에 개재되어 루프 패널(200)과 사이드 바디(11) 사이의 이격 공간을 실링한다. 이를 위하여 고무립(300)은 탄성이 좋은 고무 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

이때 고무립(300)과 루프 패널(200) 사이 및 고무립(300)과 차체(1)의 사이드 바디(11) 사이는 접착제를 이용하여 접착시키는 것이 바람직하다.

한편, 전술된 실시예는 선루프가 적용된 차량에 구현될 수 있는 루프 구조를 제시하였지만, 본 발명에 따른 차량의 루프 구조는 선루프가 적용되는 차량에 한정되는 것이 아니라 일반 루프가 적용된 차량에도 구현될 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 루프 구조를 보여주는 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 루프 구조는 전술된 실시예와 마찬가지로, 루프 프레임(100A), 루프 패널(200) 및 고무립(300)을 포함하여 이루어진다. 이때 루프 패널(200) 및 고무립(300)은 전술된 실시예와 그 구성 및 기능이 동일/유사하기 때문에 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

한편, 루프 프레임(100A)은 전술된 실시예와 마찬가지로 루프 패널(200)을 차체(1)에 고정시키는 수단으로서, 특히 종래의 일반 루프가 적용되는 차체(1)의 사이드 바디(11) 및 루프레일(12)의 형상에 대응되는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

루프 프레임(100A)은 상하로 관통되어 빈 공간을 형성하는 내측영역(101)과, 내측영역(101)을 둘러싸는 테두리영역(102)을 포함한다. 이때 일반 루프가 적용되는 차체(1)에는 사이드 바디(11) 사이에 B필러 레일(13)이 구비되기 때문에 본 실시예에 따른 루프 프레임(100A)에는 전술된 크로스보강영역과 같은 수단을 구비할 필요가 없다. 그래서 테두리영역(102)은 대략 "ㅁ"자 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시예에 루프 프레임(100A)도 전술된 실시예와 마찬가지로 루프 프레임(100A)의 테두리영역(102)은 차체(1)의 사이드 바디(11) 및 루프레일(12)에 안착되어 접합되는 결합부와, 상기 결합부에서 내측영역 방향으로 연장되는 연장부로 구분되고, 비드부 및 리드부를 형성하여 강성을 보강할 수 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

1: 차체 11: 사이드 바디
12: 루프레일 13: B필러 레일
2: 루프 구조 100, 100A: 루프 프레임
101: 내측영역 102: 테두리영역
103: 크로스 보강영역 110: 결합부
120: 연장부 121: 비드부
130: 리브부 200: 루프 패널
300: 고무립 400: 접착제
410: 제 1 접착제 420: 제 2 접착제

Claims

차체의 사이드 바디 및 루프레일에 안착되어 결합되는 루프 프레임과;
복합소재로 형성되어 가장자리가 상기 루프 프레임에 접합되는 루프 패널과;
상기 루프 패널의 양측 단부과 차체의 사이드 바디 사이에 개재되어 상기 루프 패널과 사이드 바디 사이의 이격 공간을 실링하는 고무립을 포함하는 차량의 루프 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 루프 프레임은 상하로 관통되어 빈 공간을 형성하는 내측영역과, 상기 내측영역을 둘러싸는 테두리영역을 포함하고,
상기 테두리영역은 차체의 사이드 바디 및 루프레일에 안착되어 접합되는 결합부와, 상기 결합부에서 내측영역 방향으로 연장되는 연장부로 구분되며,
상기 연장부에는 강성보강을 위하여 적어도 하나 이상의 비드부가 절곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 루프 구조.
청구항 2에 있어서,
상기 루프 프레임의 테두리영역은 상기 결합부의 상면에서 상기 비드부의 측면 사이에 적어도 하나 이상의 리브부가 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 루프 구조.
청구항 2에 있어서,
상기 루프 프레임은 차체의 폭방향을 따라 상기 테두리영역에서 내측영역을 가로길러 연장되는 크로스 보강영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 루프 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 루프 패널은 탄소섬유 강화플라스틱으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 루프 구조.
청구항 2에 있어서,
상기 루프 패널은 상기 루프 프레임에 형성된 비드부의 상면에 안착되어 제 1 접착제로 접합되고,
상기 루프 프레임의 결합부 하면은 차체의 사이드 바디 및 루프레일의 상면에 안착되어 제 2 접착제로 접합되며,
상기 제 1 접착제 및 제 2 접착제는 수밀성을 갖는 접착소재인 것을 특징으로 하는 차량의 루프 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 고무립은 차체의 사이드 바디에 접착되는 것을 특징으로 하는 차량의 루프 구조.