KR20200120164A - 차량의 차체 - Google Patents

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Abstract

전방크로스멤버, 양측의 플로어사이드멤버 및 후방크로스멤버가 서로 연결됨으로써 차량의 플로어 테두리를 감싸는 환형의 멤버구조가 형성되고, 환형의 멤버구조는 전방사이드멤버 및 후방사이드멤버와 함께 로드패스를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량의 차체가 소개된다.

Description

차량의 차체 {BODY OF VEHICLE}
본 발명은 초소형의 차량의 경우에도 충돌강성을 확보하고 캐빈의 변형을 방지할 수 있는 구조를 갖는 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 서브프레임 등은 삭제되지만 나머지 차체 구조가 기존의 소형차와 특별히 다른 점이 없어 충돌시 캐빈룸을 충분히 지킬 수 없는 문제가 있었다.
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 있고 캐빈룸의 변형을 최대한 방지할 수 있는 새로운 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 차량의 경우에도 충돌강성을 확보하고 캐빈의 변형을 방지할 수 있는 구조를 갖는 차량의 차체를 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 차체는, 양 측단에 플로어사이드멤버가 결합된 플로어패널; 플로어패널의 전단부에 결합되며, 하단부에 전방크로스멤버가 마련되고 전방크로스멤버의 양측에서 전방으로 연장된 전방사이드멤버가 마련된 전방차체부; 및 플로어패널의 후단부에 결합되며, 하단부에 후방크로스멤버가 마련되고 후방크로스멤버의 양측에서 후방으로 연장된 후방사이드멤버가 마련된 후방차체부;를 포함하고, 전방크로스멤버, 양측의 플로어사이드멤버 및 후방크로스멤버가 서로 연결됨으로써 차량의 플로어 테두리를 감싸는 환형의 멤버구조가 형성되고, 환형의 멤버구조는 전방사이드멤버 및 후방사이드멤버와 함께 로드패스를 형성할 수 있다.
플로어패널은 평판 형상이며 하부에 고전압배터리가 배치되고 고전압배터리는 양 측단이 플로어사이드멤버에 체결될 수 있다.
플로어사이드멤버의 외측단에는 사이드실이너프레임이 결합되고 사이드실이너프레임에 사이드실아우터파트가 결합되어 플로어패널의 측단부가 2중 단면 구조를 갖게 될 수 있다.
전방사이드멤버는 전방휠하우스의 하단을 따라 후방으로 연장되며 플로어사이드멤버의 전단에 연결될 수 있다.
후방사이드멤버는 후방휠하우스의 하단을 따라 전방으로 연장되며 플로어사이드멤버의 후단에 연결될 수 있다.
플로어패널의 상면에는 차량의 폭 방향으로 가로지르는 센터크로스멤버가 결합되고 센터크로스멤버의 양측에서 센터멤버가 전방으로 연장되어 전방크로스멤버에 연결될 수 있다.
플로어사이드멤버의 외측단에는 사이드실이너프레임이 결합되며, 사이드실이너프레임에는 센터크로스멤버의 외측단이 함께 결합될 수 있다.
플로어사이드멤버는 사이드실이너프레임보다 고강도로 성형될 수 있다.
플로어패널의 측방에는 도어 개방부 테두리를 구성하는 환형의 멤버 형상인 측면유닛이 결합되고, 측면유닛은 하단부가 사이드실아우터파트를 구성하고, 사이드실아우터파트가 사이드실이너프레임에 결합되어 단면 구조를 형성할 수 있다.
본 발명의 차량의 차체에 따르면, 초소형의 차량의 경우에도 충돌강성을 확보하고 캐빈의 변형을 방지할 수 있는 구조를 갖게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체의 플로어패널을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체를 상방에서 바라본 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체의 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체의 또 다른 사시도.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체의 플로어패널을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체를 상방에서 바라본 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체의 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체의 또 다른 사시도이다.
본 발명의 경우 엔진이 구비될 수도 있지만, 엔진이 구비되지 않는 전기자동차로서 초소형의 차체를 갖는 차량의 경우 매우 효과적인 구조이다. 전기차로서의 마이크로모빌리티 내지 퍼스널모빌리티로서의 차량의 경우 2인승의 구조를 가지고, 프런트오버행이 극단적으로 짧아지기 때문에 충돌시 승객석을 보호하는 구조가 매우 필요하다.
기존의 차량의 경우에는 전방의 엔진룸이 많이 확보되고 서브프레임 등의 구조를 통해 충돌시에도 캐빈룸을 확보할 수 있었으나, 본 발명의 초소형 차량의 경우 이러한 구조가 없기 때문에 충돌에 매우 취약할 수 밖에 없다. 또한, 이러한 차량의 경우 하부에 고전압배터리가 탑재되기 때문에 충돌시 배터리의 보호 역시 필요하다.
이를 위해 본 발명의 경우에는 플로어의 보강과 연결을 통해 강성을 확보하며 캐빈룸을 보호할 수 있도록 한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 차량의 차체는, 양 측단에 플로어사이드멤버(120)가 결합된 플로어패널(100); 플로어패널(100)의 전단부에 결합되며, 하단부에 전방크로스멤버(320)가 마련되고 전방크로스멤버(320)의 양측에서 전방으로 연장된 전방사이드멤버(340)가 마련된 전방차체부(300); 및 플로어패널(100)의 후단부에 결합되며, 하단부에 후방크로스멤버(520)가 마련되고 후방크로스멤버(520)의 양측에서 후방으로 연장된 후방사이드멤버(540)가 마련된 후방차체부(500);를 포함하고, 전방크로스멤버(320), 양측의 플로어사이드멤버(120) 및 후방크로스멤버(520)가 서로 연결됨으로써 차량의 플로어 테두리를 감싸는 환형의 멤버구조가 형성되고, 환형의 멤버구조는 전방사이드멤버(340) 및 후방사이드멤버(540)와 함께 로드패스를 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체의 플로어패널을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체의 사시도이다.
본 발명의 경우 차체는 크게 플로어패널(100), 전방차체부(300), 후방차체부(500)로 이루어지고, 각각의 부분이 제조된 후 하나의 차체로서 3개의 부분이 결합되어 완성될 수 있다. 이러한 모듈화 구조를 취할 경우 다양한 길이의 차량 제작에 용이하고 차량의 설계변경에도 용이한 장점이 있다. 아울러, 모듈화 구조를 취함에 있어 연결부위의 강성이 취약할 수 있는바, 본 발명의 개념을 적용함으로써 필요한 강성을 충분히 확보할 수 있도록 한다.
먼저, 플로어패널(100)의 경우에는 양 측단에 플로어사이드멤버(120)가 결합된다. 구체적으로, 플로어패널(100)은 평판 형상이며 하부에 고전압배터리가 배치되고 고전압배터리는 양 측단이 플로어사이드멤버(120)에 체결될 수 있다. 평판형상의 플로어에 배터리를 탑재함으로써 배터리를 지상에서 최대한 이격시킬 수 있고 차체에 근접시킴으로써 차량의 무게중심 설계에 용이하고 배터리의 보호에도 유리하다.
또한 플로어패널(100)의 양 측단에 플로어사이드멤버(120)를 결합시키고 그곳에 배터리를 설치함으로써 강성보강과 동시에 배터리 마운팅의 2가지 역할을 하나의 부재로 수행할 수 있게 된다.
또한, 전방차체부(300)는 플로어패널(100)의 전단부에 결합되며, 후방차체부(500)는 플로어패널(100)의 후단부에 결합된다. 전방차체부(300)의 경우 대쉬패널 하단부에 전방크로스멤버(320)가 마련되고, 전방크로스멤버(320)의 양측에서 전방으로 연장된 전방사이드멤버(340)가 마련된다.
그리고 후방차체부(500)는 플로어패널(100)의 후단부에 결합되며, 파티션패널 하단부에 후방크로스멤버(520)가 마련되고 후방크로스멤버(520)의 양측에서 후방으로 연장된 후방사이드멤버(540)가 마련된다.
특히, 전방크로스멤버(320), 양측의 플로어사이드멤버(120) 및 후방크로스멤버(520)가 도 3에 도시된 바와 같이 서로 연결됨으로써 차량의 플로어 테두리를 감싸는 환형의 멤버구조가 형성되고, 환형의 멤버구조는 전방사이드멤버(340) 및 후방사이드멤버(540)와 함께 로드패스를 형성할 수 있다.
플로어의 테두리를 따라 환형의 멤버 구조를 실현함으로써 어느 방향에서 충돌이 발생하더라도 캐빈룸을 확실히 보호하고 변형을 방지할 수 있게 된다. 그리고 이러한 환형의 구조는 전방으로는 전방사이드멤버(340)가 마련되고 후방으로는 후방사이드멤버(540)가 마련됨으로써 전방 내지 후방 충돌시에도 환형 구조를 통해 충격이 효과적으로 분산될 수 있는 로드패스를 형성하는 것이다.
따라서, 충돌 발생시에는 사이드멤버를 통해 충격을 분산시키며 사이드멤버의 변형으로 충격을 흡수하고, 환형의 멤버 구조는 강건하게 충격을 흡수하며 변형이 되지 않아 결국 캐빈룸을 효과적으로 보호할 수 있게 되는 것이다.
그리고 플로어사이드멤버(120)의 외측단에는 사이드실이너프레임(182)이 결합되고 사이드실이너프레임(182)에 사이드실아우터파트(184)가 결합되어 플로어패널(100)의 측단부가 2중 단면 구조를 갖게 될 수 있다. 도 4의 경우 플로어패널(100)의 센터크로스멤버(140) 부분에서의 단면도인데, 플로어사이드멤버(120) 자체가 하나의 단면을 이루고, 여기에 결합되는 사이드실이너프레임(182)과 사이드실아우터파트(184)가 하나의 사이드실멤버(180)를 이룸으로써 2개의 단면 구조가 서로 연결되어 측방으로 중첩된 구조를 갖게 된다.
이를 통해 부족할 수 있는 측방의 충돌강성을 확보토록 하는 것이다. 전방과 후방의 경우에는 약간의 공간이 있고 사이드멤버들이 있어 충돌강성의 확보가 가능하나, 상대적으로 측면부의 경우에는 공간이 부족하고 추가적인 멤버가 없기 때문에 이러한 2중 구조의 단면이 필요한 것이다.
한편, 전방사이드멤버(340)는 전방휠하우스(301)의 하단을 따라 후방으로 연장되며 플로어사이드멤버(120)의 전단에 연결될 수 있다. 그리고 후방사이드멤버(540)는 후방휠하우스(501)의 하단을 따라 전방으로 연장되며 플로어사이드멤버(120)의 후단에 연결될 수 있다. 이를 통해 공간을 추가적으로 확보하지 않으면서도 휠하우스 기타 구성을 이용하여 로드패스를 형성하고, 전방차체부(300)와 플로어패널(100) 및 후방차체부(500)의 3개 구성으로 모듈화하여 차체를 제조하면서 연결된 로드패스를 쉽게 형성할 수 있게 된다.
또한, 도 1 내지 2와 같이 플로어패널(100)의 상면에는 차량의 폭 방향으로 가로지르는 센터크로스멤버(140)가 결합되고 센터크로스멤버(140)의 양측에서 센터멤버(160)가 전방으로 연장되어 전방크로스멤버(320)에 연결될 수 있다. 이를 통해 추가적인 센터부 강성의 확보가 가능하다.
또한, 플로어사이드멤버(120)의 외측단에는 사이드실이너프레임(182)이 결합되며, 사이드실이너프레임(182)에는 도 4와 같이 센터크로스멤버(140)의 외측단이 함께 결합될 수 있다. 그리고 플로어사이드멤버(120)는 사이드실이너프레임(182)보다 고강도로 성형될 수 있다.
구체적으로, 도 5와 같이 플로어패널(100)의 측방에는 도어 개방부 테두리를 구성하는 환형의 멤버 형상인 측면유닛(S)이 결합되고, 측면유닛(S)은 하단부가 사이드실아우터파트(184)를 구성하고, 사이드실아우터파트(184)가 사이드실이너프레임(182)에 결합되어 단면 구조를 형성할 수 있다.
본 발명의 차체의 경우에는 3가지의 모듈을 통해 기본적인 차체를 성형하고, 이에 추가적으로 측면유닛을 결합한다. 본 발명의 차체는 2인승의 구조의 실시예의 경우 도어가 설치되는 개방부의 테두리를 따라 환형의 형상인 측면유닛(S)을 결합시킴으로써 이 또한 환형의 구조를 통해 충돌강성과 비틀림강성을 확보하도록 할 경우 유리하다.
그리고 이러한 측면유닛(S)의 하단부가 사이드실아우터파트(184)를 구성하도록 하고, 사이드실아우터파트(184)가 사이드실이너프레임(182)에 결합되어 사이드실멤버(180)를 구성하며 단면구조를 이루도록 함으로써 플로어패널(100)의 측단부가 2중의 단면구조를 갖도록 하는 것이다.
그리고 플로어사이드멤버(120)는 사이드실이너프레임(182)보다 고강도로 성형되도록 함으로써 사이드실멤버(180)에서 변형으로 충격을 흡수하며 플로어사이드멤버(120)에서 변형을 방지하며 지지토록 하여 캐빈룸의 확보와 충격 전달을 최소화하게 된다.
아울러 도 4와 같이 이러한 사이드실멤버(180)가 센터크로스멤버(140)와도 연결되도록 함으로써 측방 충돌 강성을 더욱 확실히 확보하도록 하는 것이다. 이를 위해 사이드실이너프레임(182)의 높이는 최소한 센터크로스멤버(140)와 플로어사이드멤버(120)의 높이를 합한 것 이상으로 설계가 되어야 할 것이다.
본 발명의 경우 위와 같은 차체 구조를 통하여 충돌시 충격을 잘 분산시키고 필요한 캐빈룸의 강성을 확보할 수 있게 된다. 특히 측면부의 경우 2중의 단면구조와 강성의 차별화를 통해 효과적으로 충격을 흡수하면서 동시에 필요한 강성을 확보할 수 있어 초소형의 차량 내지 프런트오버행이 짧은 차량의 경우에도 유효한 충돌강성과 비틀림강성의 확보가 가능하다.
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 : 플로어패널 300 : 전방차체부
500 : 후방차체부

Claims (9)

  1. 양 측단에 플로어사이드멤버가 결합된 플로어패널;
    플로어패널의 전단부에 결합되며, 하단부에 전방크로스멤버가 마련되고 전방크로스멤버의 양측에서 전방으로 연장된 전방사이드멤버가 마련된 전방차체부; 및
    플로어패널의 후단부에 결합되며, 하단부에 후방크로스멤버가 마련되고 후방크로스멤버의 양측에서 후방으로 연장된 후방사이드멤버가 마련된 후방차체부;를 포함하고,
    전방크로스멤버, 양측의 플로어사이드멤버 및 후방크로스멤버가 서로 연결됨으로써 차량의 플로어 테두리를 감싸는 환형의 멤버구조가 형성되고, 환형의 멤버구조는 전방사이드멤버 및 후방사이드멤버와 함께 로드패스를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    플로어패널은 평판 형상이며 하부에 고전압배터리가 배치되고 고전압배터리는 양 측단이 플로어사이드멤버에 체결되는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    플로어사이드멤버의 외측단에는 사이드실이너프레임이 결합되고 사이드실이너프레임에 사이드실아우터파트가 결합되어 플로어패널의 측단부가 2중 단면 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    전방사이드멤버는 전방휠하우스의 하단을 따라 후방으로 연장되며 플로어사이드멤버의 전단에 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    후방사이드멤버는 후방휠하우스의 하단을 따라 전방으로 연장되며 플로어사이드멤버의 후단에 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  6. 청구항 1에 있어서,
    플로어패널의 상면에는 차량의 폭 방향으로 가로지르는 센터크로스멤버가 결합되고 센터크로스멤버의 양측에서 센터멤버가 전방으로 연장되어 전방크로스멤버에 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  7. 청구항 6에 있어서,
    플로어사이드멤버의 외측단에는 사이드실이너프레임이 결합되며, 사이드실이너프레임에는 센터크로스멤버의 외측단이 함께 결합되는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  8. 청구항 7에 있어서,
    플로어사이드멤버는 사이드실이너프레임보다 고강도로 성형된 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  9. 청구항 7에 있어서,
    플로어패널의 측방에는 도어 개방부 테두리를 구성하는 환형의 멤버 형상인 측면유닛이 결합되고, 측면유닛은 하단부가 사이드실아우터파트를 구성하고, 사이드실아우터파트가 사이드실이너프레임에 결합되어 단면 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
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