KR20200120163A

KR20200120163A - 차량의 차체

Info

Publication number: KR20200120163A
Application number: KR1020190042695A
Authority: KR
Inventors: 김호연
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2019-04-11
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2020-10-21
Also published as: US11130527B2; US20200324824A1; KR102663538B1; CN111806564A; DE102019215412A1

Abstract

서로 인접하는 크로스멤버는 양측에 위치하는 측면유닛의 멤버와 함께 닫힌 형상의 환형 구조를 형성함으로써 차체가 전체적으로 환형 구조로 둘러싸이는 형상의 차량의 차체가 소개된다.

Description

차량의 차체 {BODY OF VEHICLE}

본 발명은 초소형의 마이크로모빌리티 등에도 적용되어 차량의 비틀림강성과 충돌강성을 확보할 수 있도록 하는 차량의 차체에 관한 것이다.

초소형전기차의 경우 향후 많은 수요가 예측되고 있다. 이에 기존의 수작업생산이 아닌, 대량생산을 고려한 차체 프레스 용접방식의 새로운 차체구조 개발이 필요하다. 그러나 대부분의 소형차들은 전통적인 2열 시트 타입으로서 차량 폭방향으로 열고 닫히는 도어 타입으로 구성되어있다.

마이크로모빌리티 차량의 경우에는 1열 시트타입으로 리인포스프레임 구성이 단절되는 구조를 갖는다. 이러한 단절된 연결구조로 인하여 루프 강성을 충분히 확보하는 것이 어렵고, 차체 고강도 강성 확보 또한 어렵다.

또한, 마이크로모빌리티의 경우 극단적인 숏 프런트오버행을 갖는 디자인이 되어 차량의 전방 충격흡수공간이 작고 실내공간을 지키기 어려운 문제가 있다.

따라서, 새로운 마이크로모빌리티 내지 퍼스널모빌리티로서의 차량 차체구조는 비틀림강성과 충돌강성을 확보할 수 있는 새로운 접근의 구조가 필요한 것이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-1795403 B1

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 초소형의 마이크로모빌리티 등에도 적용되어 차량의 비틀림강성과 충돌강성을 확보할 수 있도록 하는 차량의 차체를 제공하고자 함이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 차체는, 프런트필러멤버, 루프사이드멤버, 쿼터필러멤버, 도어실멤버가 서로 연결되어 다각형의 구조를 형성하며, 차체 측면 구조를 이룸과 동시에 도어 개구부를 형성하는 측면유닛; 및 차량의 폭 방향으로 연장된 복수의 크로스멤버로 구성되며, 양측에 위치된 측면유닛을 차량의 폭 방향으로 연결하고, 측면유닛의 최전단, 최후단, 최상단 및 최하단 각각을 연결하는 크로스유닛;을 포함하고, 서로 인접하는 크로스멤버는 양측에 위치하는 측면유닛의 멤버와 함께 닫힌 형상의 환형 구조를 형성함으로써 차체가 전체적으로 환형 구조로 둘러싸이는 형상이다.

측면유닛은 6각형의 구조를 형성할 수 있다.

크로스유닛은 측면유닛의 6각형 형상의 꼭지점 부분을 서로 연결할 수 있다.

프런트필러멤버는 프런트어퍼멤버와 프런트로워멤버로 구성되고, 프런트어퍼멤버와 프런트로워멤버 사이의 연결지점은 측면유닛의 최전단부를 구성하며, 측면유닛의 최전단부는 크로스유닛의 최전방크로스멤버로 연결될 수 있다.

최전방크로스멤버에는 전방 윈드실드글래스의 하단이 장착되며, 최전방크로스멤버는 차량의 전륜서스펜션 마운팅부보다 전방에 배치될 수 있다.

프런트필러멤버와 도어실멤버의 사이 연결지점은 크로스유닛의 최하단전방크로스멤버로 연결될 수 있다.

도어실멤버의 중앙부분은 크로스유닛의 최하단센터크로스멤버로 연결될 수 있다.

프런트필러멤버와 루프사이드멤버의 사이 연결지점은 크로스유닛의 최상단전방크로스멤버로 연결될 수 있다.

루프사이드멤버와 쿼터필러멤버의 사이 연결지점은 크로스유닛의 최상단후방크로스멤버로 연결될 수 있다.

쿼터필러멤버는 상단에서부터 후방 및 하방으로 경사지게 연장된 쿼터필러어퍼멤버 및 상단에서부터 전방 및 하방으로 연장된 쿼터필러로워멤버로 구성되고, 쿼터필러어퍼멤버의 상단은 루프사이드멤버와 연결되며 쿼터필러로워멤버의 하단은 도어실멤버와 연결될 수 있다.

쿼터필러어퍼멤버와 쿼터필러로워멤버의 사이 연결지점은 크로스유닛의 최후방크로스멤버로 연결될 수 있다.

크로스유닛의 크로스멤버는 단부가 다각형의 단면 형상이며, 다각형의 단면을 통해 측면유닛에 연결될 수 있다.

측면유닛은 다각형 형상의 리인포스프레임, 리인포스프레임에 차량 내측방향으로 결합되는 이너프레임 및 리이포스프레임에 차량 외측방향으로 결합되는 아우터프레임으로 구성될 수 있다.

이너프레임은 리인포스프레임의 루프사이드 및 쿼터필러에 대응되는 부분에 결합되어 리인포스프레임과 폐단면의 구조를 형성할 수 있다.

아우터프레임은 리인포스프레임의 전체 레이아웃을 따라 연장되며 결합되어 리이포스프레임과 폐단면의 구조를 형성하고, 이너프레임, 리인포스프레임 및 아우터프레임이 함께 중첩되는 루프사이드 및 쿼터필러에 대응되는 측면유닛 부분은 2중의 폐단면 구조를 형성할 수 있다.

본 발명의 차량의 차체에 따르면, 초소형의 마이크로모빌리티 등에도 적용되어 차량의 비틀림강성과 충돌강성을 확보할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체의 측면유닛을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체의 측면유닛의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체의 사시도.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체의 측면유닛을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체의 측면유닛의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체의 사시도이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체의 측면유닛을 나타낸 도면으로서, 본 발명에 따른 차량의 차체는, 프런트필러멤버(120), 루프사이드멤버(180), 쿼터필러멤버(160), 도어실멤버(140)가 서로 연결되어 다각형의 구조를 형성하며, 차체 측면 구조를 이룸과 동시에 도어 개구부를 형성하는 측면유닛(100); 및 차량의 폭 방향으로 연장된 복수의 크로스멤버로 구성되며, 양측에 위치된 측면유닛(100)을 차량의 폭 방향으로 연결하고, 측면유닛(100)의 최전단, 최후단, 최상단 및 최하단 각각을 연결하는 크로스유닛(200);을 포함하고, 서로 인접하는 크로스멤버는 양측에 위치하는 측면유닛의 멤버와 함께 닫힌 형상의 환형 구조를 형성함으로써 차체가 전체적으로 환형 구조로 둘러싸이는 형상이다.

본 발명의 차체는 다양한 차량에 적용이 가능하나, 특히 초소형 차량 즉, 마이크로모빌리티 내지 퍼스널모빌리티로서 모터 등으로 구동되며 2인승 환경의 차량의 차체구조에 적용될 경우 효과가 가중된다.

초소형 차량의 경우 대량생산을 위해서는 프레임 접합구조를 가져야 하는데, 기존의 차체 구조는 이와 같이 초소형 차량에 대한 프레임 구조가 없어 새로운 설계가 필요하다. 또한, 초소형 차량의 경우 엔진이 없어 차량의 캐빈 전방공간이 매우 작고 그에 따라 전방충돌시 충돌강성이 매우 부족할 수밖에 없다.

또한, 경량의 구조를 실현하기 위해서는 서브프레임 등의 구조가 생략되어야 하는바, 차량의 비틀림강성 역시 부족할 수밖에 없다. 특히, 기존의 차량 프레임 구조의 경우 C필러 후방 즉 쿼터필러 부분이 전방의 차체 구조와 단절된 구조를 가지고 있어 이러한 구조를 초소형 차량에 바로 적용할 경우 비틀림강성이 매우 낮아진다.

이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명의 경우 먼저 차체의 측면구조의 경우 도어프레임을 형성하는 구조가 환형의 닫힌 다각형 구조를 갖게 되며 멤버가 띠 형상으로 연결된 구조를 갖도록 함으로써 비틀림강성을 증대시키고 환형의 로드패스를 형성하도록 한다. 그리고 그러한 측면유닛은 양측에 배치되며, 양측의 측면유닛은 복수의 크로스멤버로 폭방향으로 연결하는데, 복수의 크로스멤버를 적재적소에 배치함으로써 차량이 전체적으로 다각형의 기둥 형상을 가지며 허니컴 구조와 유사한 구조를 갖도록 하는 것이다.

이러한 구조를 통해 본 발명은 충돌강성과 비틀림강성을 모두 만족시키며 초경량 및 초소형의 차체 구조를 실현할 수 있도록 한다.

구체적으로, 본 발명에 따른 차량의 차체는 측면유닛(100)과 크로스유닛(200)으로 구성된다. 측면유닛(100)은 프런트필러멤버(120), 루프사이드멤버(180), 쿼터필러멤버(160), 도어실멤버(140)가 서로 연결되어 다각형의 연결된 환형 구조를 형성하도록 한다. 이러한 측면유닛은 차체의 측면 구조를 이룸과 동시에 도어의 개구부를 형성하도록 함으로써 도어프레임 자체가 차체의 측면 구조를 이루도록 하는 것이다. 그리고 도 3과 같이 프런트필러멤버(120)의 로워멤버(124)는 전방 휠하우스(10)를 구성하고, 쿼터필러로워멤버(164)는 후방휠하우스(20)를 형성하도록 한다.

또한, 크로스유닛(200)은 차량의 폭 방향으로 연장된 복수의 크로스멤버로 구성된다. 크로스멤버들은 양측에 위치된 측면유닛(100)을 차량의 폭 방향으로 연결한다. 그리고 크로스멤버는 측면유닛(100)의 최전단, 최후단, 최상단 및 최하단 각각을 연결하는 역할을 수행함으로써 차량 양측으로 퍼지는 로드패스를 형성하며 측방충돌시 로드패스를 형성하고 비틀림강성을 증대시키는 역할을 수행한다. 이러한 구조를 통해 본 발명의 경우 서로 인접하는 크로스멤버는 양측에 위치하는 측면유닛(100)의 멤버와 함께 닫힌 형상의 환형 구조를 형성함으로써 차체가 전체적으로 환형 구조로 둘러싸이는 형상을 구성한다.

즉, 측면유닛(100) 자체가 닫힌 다각형의 형상을 형성하고, 동시에 인접하는 크로스멤버가 양측에 위치하는 측면유닛의 멤버와 함께 사각형을 구성하고, 따라서 측면유닛은 사각형이 연속하여 둘러싸는 입체적인 형상을 가지며 결국 차체는 다각형 기둥의 형상을 갖게 되는 것이다. 이러한 다각형 기둥 형상의 경우 모든 곡지점 포인트에서 최소 3개 이상의 로드패스 분기점을 갖게 되는바, 충격흡수와 분산에 매우 효과적이며 모든 멤버가 유기적으로 연결되어 전체적인 차량의 비틀림강성이 증대되는 것이다.

구체적으로, 도 1과 같이 측면유닛(100)은 6각형의 구조를 형성할 수 있다. 측면유닛이 6각형이라는 의미는 매우 날카로운 꼭지점을 갖는 정확한 6각형이라는 의미보다는 대략 6각형의 모습을 갖도록 닫힌 환형의 형상을 갖는다는 의미로서 해석되어야 할 것이다. 그리고 크로스유닛(200)은 도 3과 같이 측면유닛(100)의 6각형 형상의 꼭지점에 대응되는 부분(A,B,C,D,E,F)을 서로 연결할 수 있다.

구체적으로, 측면유닛(100)은 서로 연결된 복수의 멤버 부분으로 구분될 수 있다. 이 중 프런트필러멤버(120)는 프런트어퍼멤버(122)와 프런트로워멤버(124)로 구성되고, 프런트어퍼멤버(122)와 프런트로워멤버(124) 사이의 연결지점(A)은 측면유닛(100)의 최전단부를 구성하며, 측면유닛(100)의 최전단부는 크로스유닛(200)의 최전방크로스멤버(210)로 연결될 수 있다.

그리고 최전방크로스멤버(210)에는 전방 윈드실드글래스의 하단이 장착되며, 최전방크로스멤버(210)는 도 3과 같이 차량의 전륜서스펜션 마운팅부(16)보다 전방에 배치될 수 있다. 즉, 본 발명의 차체는 극단적인 숏 프런트오버행을 갖는 차체로서 초소형 차량으로서의 디자인을 확실히 가져가며 카울프레임이 삭제된 구조이다. 따라서, 이러한 구조에서는 전방의 충돌흡수공간이 거의 없는 구조이기 때문에 전방 충돌시 충격을 충분히 분산하며 동시에 승객석의 강성을 높일 필요가 있다.

이를 위해 프런트어퍼멤버(122)와 프런트로워멤버(124) 사이의 연결지점(A)은 측면유닛(100)의 최전단부를 구성하며, 측면유닛(100)의 최전단부는 크로스유닛의 최전방크로스멤버(210)로 연결되도록 함으로써 3개로 분기되는 로드패스를 형성하는 것이다. 그리고 측면유닛(100)의 최전단부 근방의 전륜서스펜션 마운팅부(16)에 입력된 충격은 로드패스를 통해 프런트어퍼멤버(122)와 프런트로워멤버(124)로 분산됨으로써 충격을 효과적으로 분산하도록 하고 캐빈의 변형을 방지하도록 한다.

한편, 프런트필러멤버(120)와 도어실멤버(140)의 사이 연결지점(B)은 크로스유닛의 최하단전방크로스멤버(220)로 연결될 수 있다. 그리고 도어실멤버(140)의 중앙부분(C)은 크로스유닛의 최하단센터크로스멤버(230)로 연결될 수 있다.

또한, 프런트필러멤버(120)와 루프사이드멤버(180)의 사이 연결지점(F)은 크로스유닛의 최상단전방크로스멤버(260)로 연결될 수 있다. 그리고 루프사이드멤버(180)와 쿼터필러멤버(160)의 사이 연결지점(E)은 크로스유닛의 최상단후방크로스멤버(250)로 연결될 수 있다.

여기서, 쿼터필러멤버(160)는 상단에서부터 후방 및 하방으로 경사지게 연장된 쿼터필러어퍼멤버(162) 및 상단에서부터 전방 및 하방으로 연장된 쿼터필러로워멤버(164)로 구성되고, 쿼터필러어퍼멤버(162)의 상단은 루프사이드멤버(180)와 연결되며 쿼터필러로워멤버(164)의 하단은 도어실멤버(140)와 연결될 수 있다. 그리고 쿼터필러어퍼멤버(162)와 쿼터필러로워멤버(164) 사이 연결지점(D)은 크로스유닛의 최후방크로스멤버(240)로 연결될 수 있다.

이와 같은 구조를 통해 측면유닛은 6각형의 형상을 갖는 것이며, 6각형의 형상의 각 곡지점에 대응되는 부분은 서로 크로스멤버를 통해 연결됨으로써 차체는 전체적으로 6각 기둥의 형상을 갖는다. 그리고 전체적으로 서로 모두 연결된 로드패스를 형성함으로써 어느 방향에서 충돌이 발생되더라도 충격이 효과적으로 차체 전반에 고르게 분산되도록 하고 비틀림강성을 높이도록 하는 것이다.

한편, 크로스유닛의 크로스멤버는 단부가 다각형의 단면 형상이며, 다각형의 단면을 통해 측면유닛(100)에 연결될 수 있다. 이러한 연결구조를 통해 충격이 전달되는 단면계수를 높여 충격이 어느 멤버에서 다른 멤버로 효과적으로 전달되고 지지될 수 있도록 한다.

한편, 도 2와 같이, 측면유닛(100)은 다각형 형상의 리인포스프레임(400), 리인포스프레임(400) 에 차량 내측방향으로 결합되는 이너프레임(500) 및 리인포스프레임(400)에 차량 외측방향으로 결합되는 아우터프레임(300)으로 구성될 수 있다.

그리고 이너프레임(500)은 리인포스프레임(400)의 루프사이드 및 쿼터필러에 대응되는 부분(510, 520)에 결합되어 리인포스프레임(400)과 폐단면의 구조를 형성할 수 있다.

한편, 아우터프레임(300)은 리인포스프레임(400)의 전체 레이아웃을 따라 연장되며 결합되어 리인포스프레임(400)과 폐단면의 구조를 형성한다.

그에 따라, 이너프레임(500), 리인포스프레임(400) 및 아우터프레임(300)이 함께 중첩되는 프런트필러어퍼, 루프사이드 및 쿼터필러에 대응되는 측면유닛 부분은 2중의 폐단면 구조를 형성하도록 한다. 그리고 이러한 2중의 폐단면구조는 크로스멤버와 연결됨으로써 더욱 강건한 구조를 갖게 된다.

도 3의 경우 본 발명에 따른 차체의 로드패스를 나타낸다. 이에 따르면, 전방에서 충격이 입력될 경우에도 환형의 측면유닛을 통해 충격이 전방에서 후방으로 끊김 없이 전달되어 분산되고, 환형의 연결된 구조를 갖기 때문에 전방 충돌시에도 찌그러지기보다는 버티는 성질이 좀 더 강화된다. 그리고 각각의 절곡된 부분은 다시 크로스멤버를 통해 연결되어 강성이 증대되도록 한다.

그에 따라 본 발명의 차량의 차체에 따르면, 초소형의 마이크로모빌리티 등에도 적용되어 차량의 비틀림강성과 충돌강성을 확보할 수 있게 된다.

본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 측면유닛 120 : 프런트필러멤버
140 : 도어실멤버 200 : 크로스유닛

Claims

프런트필러멤버, 루프사이드멤버, 쿼터필러멤버, 도어실멤버가 서로 연결되어 다각형의 구조를 형성하며, 차체 측면 구조를 이룸과 동시에 도어 개구부를 형성하는 측면유닛; 및
차량의 폭 방향으로 연장된 복수의 크로스멤버로 구성되며, 양측에 위치된 측면유닛을 차량의 폭 방향으로 연결하고, 측면유닛의 최전단, 최후단, 최상단 및 최하단 각각을 연결하는 크로스유닛;을 포함하고,
서로 인접하는 크로스멤버는 양측에 위치하는 측면유닛의 멤버와 함께 닫힌 형상의 환형 구조를 형성함으로써 차체가 전체적으로 환형 구조로 둘러싸이는 형상인 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
청구항 1에 있어서,
측면유닛은 6각형의 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
청구항 2에 있어서,
크로스유닛은 측면유닛의 6각형 형상의 꼭지점 부분을 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
청구항 1에 있어서,
프런트필러멤버는 프런트어퍼멤버와 프런트로워멤버로 구성되고, 프런트어퍼멤버와 프런트로워멤버 사이의 연결지점은 측면유닛의 최전단부를 구성하며, 측면유닛의 최전단부는 크로스유닛의 최전방크로스멤버로 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
청구항 4에 있어서,
최전방크로스멤버에는 전방 윈드실드글래스의 하단이 장착되며, 최전방크로스멤버는 차량의 전륜서스펜션 마운팅부보다 전방에 배치된 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
청구항 1에 있어서,
프런트필러멤버와 도어실멤버의 사이 연결지점은 크로스유닛의 최하단전방크로스멤버로 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
청구항 1에 있어서,
도어실멤버의 중앙부분은 크로스유닛의 최하단센터크로스멤버로 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
청구항 1에 있어서,
프런트필러멤버와 루프사이드멤버의 사이 연결지점은 크로스유닛의 최상단전방크로스멤버로 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
청구항 1에 있어서,
루프사이드멤버와 쿼터필러멤버의 사이 연결지점은 크로스유닛의 최상단후방크로스멤버로 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
청구항 1에 있어서,
쿼터필러멤버는 상단에서부터 후방 및 하방으로 경사지게 연장된 쿼터필러어퍼멤버 및 상단에서부터 전방 및 하방으로 연장된 쿼터필러로워멤버로 구성되고, 쿼터필러어퍼멤버의 상단은 루프사이드멤버와 연결되며 쿼터필러로워멤버의 하단은 도어실멤버와 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
청구항 1에 있어서,
쿼터필러어퍼멤버와 쿼터필러로워멤버의 사이 연결지점은 크로스유닛의 최후방크로스멤버로 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
청구항 1에 있어서,
크로스유닛의 크로스멤버는 단부가 다각형의 단면 형상이며, 다각형의 단면을 통해 측면유닛에 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
청구항 1에 있어서,
측면유닛은 다각형 형상의 리인포스프레임, 리인포스프레임에 차량 내측방향으로 결합되는 이너프레임 및 리이포스프레임에 차량 외측방향으로 결합되는 아우터프레임으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
청구항 13에 있어서,
이너프레임은 리인포스프레임의 루프사이드 및 쿼터필러에 대응되는 부분에 결합되어 리인포스프레임과 폐단면의 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
청구항 14에 있어서,
아우터프레임은 리인포스프레임의 전체 레이아웃을 따라 연장되며 결합되어 리이포스프레임과 폐단면의 구조를 형성하고, 이너프레임, 리인포스프레임 및 아우터프레임이 함께 중첩되는 루프사이드 및 쿼터필러에 대응되는 측면유닛 부분은 2중의 폐단면 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.