KR20210071184A

KR20210071184A - 차체 형성 구조 및 이를 활용한 차체

Info

Publication number: KR20210071184A
Application number: KR1020190160986A
Authority: KR
Inventors: 용지애; 조선형; 허철희
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2021-06-16
Also published as: DE102020209559A1; US11358646B2; US20210171125A1; CN112918563A

Abstract

본 발명은 차체의 측면공간을 형성하는 선형부재로 이루어진 사이드멤버; 양측에서 상기 사이드멤버와 중첩연장부를 형성하며 프론트윈드쉴드글래스 설치 공간을 형성하는 선형부재로 이루어진 프론트글래스멤버; 양측에서 상기 사이드멤버와 중첩연장부를 형성하며 리어윈드쉴드글래스 설치 공간을 형성하는 선형부재로 이루어진 리어글래스멤버; 양측에서 상기 사이드멤버와 중첩연장부를 형성하고, 전방에서 상기 프론트글래스멤버와 중첩연장부를 형성하며, 후방에서 상기 리어글래스멤버와 중첩연장부를 형성하는 선형부재로 이루어진 루프멤버를 포함하여 구성된다.

Description

차체 형성 구조 및 이를 활용한 차체{VEHICLE BODY FORMING STRUCTURE AND VEHICLE BODY USING THEREOF}

본 발명은 차체를 형성하는 구조에 관한 기술이다.

최근 초소형 전기차 등과 같은 친환경 차량의 개발이 활발해지고 있으며, 이러한 초소형 차량은 다양한 수요자의 요구를 충족시키기 위하여 다품종 소량 생산이 적합하다.

따라서, 다품종 소량생산 방식의 구현이 가능하면서도, 생산을 위한 투자비와 비용이 상대적으로 저감될 수 있도록 하는 차체 구조가 요구된다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

JP 2013-208968 A

본 발명은 대규모 투자가 필요한 프레스, 용접, 도장 등의 공정에 대한 요구가 거의 없거나 낮아서 생산을 위한 투자비와 비용이 상대적으로 낮으면서도, 비교적 높은 생산성을 확보할 수 있고 디자인 자유도가 높아 다품종 소량생산에 보다 적합한 차체 형성 구조 및 이를 활용한 차체를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차체 형성 구조는,

각각 서로 다른 공간을 형성하도록 적어도 일부에 밴딩부를 포함하는 다수의 선형부재가 적어도 일부 구간에서 서로 겹쳐져서 동일한 방향으로 연장되는 중첩연장부를 형성하고;

상기 선형부재들의 중첩연장부를 체결수단으로 체결함에 의해, 차체 프레임을 형성하는 것을 특징으로 한다.

적어도 일부가 서로 인접한 3개 이상의 상기 선형부재들은 서로 간에 형성되는 중첩연장부들 사이에, 서로 어느 것도 겹쳐지지 않아서 형성되는 공간으로 이루어지는 공간조인트를 구비할 수 있다.

상기 선형부재는 적어도 일부구간이 폐단면을 형성하는 중공부재로 이루어질 수 있다.

상기 선형부재는 단면의 일부가 개방된 C자형 단면의 채널부재로 이루어질 수 있다.

상기 선형부재들은 적어도 일부구간이 폐단면을 형성하는 중공부재로 이루어진 것과, 단면의 일부가 개방된 C자형 단면의 채널부재로 이루어진 것이 혼용될 수 있다.

상기 체결수단은 상기 중첩연장부를 형성하는 두 선형부재들을 관통하여 체결되는 볼트 또는 나사로 이루어지고;

상기 선형부재가 중공부재인 경우에는 상기 체결수단은 상기 중공부재에 형성된 체결홀을 통해 삽입하여 체결되며;

상기 선형부재가 채널부재인 경우에는 상기 체결수단은 개구부를 통해 삽입하여 체결될 수 있다.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차체는,

차체의 측면공간을 형성하는 선형부재로 이루어진 사이드멤버;

양측에서 상기 사이드멤버와 중첩연장부를 형성하며 프론트윈드쉴드글래스 설치 공간을 형성하는 선형부재로 이루어진 프론트글래스멤버;

양측에서 상기 사이드멤버와 중첩연장부를 형성하며 리어윈드쉴드글래스 설치 공간을 형성하는 선형부재로 이루어진 리어글래스멤버;

양측에서 상기 사이드멤버와 중첩연장부를 형성하고, 전방에서 상기 프론트글래스멤버와 중첩연장부를 형성하며, 후방에서 상기 리어글래스멤버와 중첩연장부를 형성하는 선형부재로 이루어진 루프멤버;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 사이드멤버, 프론트글래스멤버, 리어글래스멤버 및 루프멤버는 각각 폐곡선을 이루며 형성될 수 있다.

상측에서 상기 프론트글래스멤버와 중첩연장부를 형성하고, 후방에서 상기 사이드멤버와 중첩연장부를 형성하는 선형부재로 이루어진 카울멤버;

를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 카울멤버는 폐곡선을 이루며 형성될 수 있다.

상기 카울멤버 하측에 차체의 전후 방향으로 길게 형성되는 선형부재로 이루어진 플로워언더멤버;

상기 카울멤버를 하측에서 지지하도록 상기 플로워언더멤버의 상측에 설치되는 상하지지멤버;

를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 카울멤버의 하측부와 상기 상하지지멤버의 상측부 사이에는 서스펜션마운팅부가 구비될 수 있다.

상측에서 상기 리어글래스멤버와 중첩연장부를 형성하고, 전방에서 상기 사이드멤버와 중첩연장부를 형성하는 선형부재로 이루어진 백멤버;

를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 백멤버는 폐곡선을 이루며 형성될 수 있다.

본 발명은 대규모 투자가 필요한 프레스, 용접, 도장 등의 공정에 대한 요구가 거의 없거나 낮아서 생산을 위한 투자비와 비용이 상대적으로 낮으면서도, 비교적 높은 생산성을 확보할 수 있고 디자인 자유도가 높아 다품종 소량생산에 보다 적합한 차체 형성 구조 및 차체를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 차체 구조를 예시한 도면,
도 2는 도 1의 차체 구조를 구성하는 각 부품을 분해하여 설명한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 차체 형성 구조를 설명한 도면,
도 4는 두 중공부재가 형성하는 중첩연장부가 체결수단으로 체결된 상태를 예시한 도면,
도 5는 중공부재와 채널부재가 형성하는 중첩연장부가 체결수단으로 체결된 상태를 예시한 도면이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 차체의 실시예는, 차체의 측면공간을 형성하는 선형부재로 이루어진 사이드멤버(1); 양측에서 상기 사이드멤버(1)와 중첩연장부(M)를 형성하며 프론트윈드쉴드글래스 설치 공간을 형성하는 선형부재로 이루어진 프론트글래스멤버(3); 양측에서 상기 사이드멤버(1)와 중첩연장부(M)를 형성하며 리어윈드쉴드글래스 설치 공간을 형성하는 선형부재로 이루어진 리어글래스멤버(5); 양측에서 상기 사이드멤버(1)와 중첩연장부(M)를 형성하고, 전방에서 상기 프론트글래스멤버(3)와 중첩연장부(M)를 형성하며, 후방에서 상기 리어글래스멤버(5)와 중첩연장부(M)를 형성하는 선형부재로 이루어진 루프멤버(7)를 포함하여 구성된다.

상기 사이드멤버(1), 프론트글래스멤버(3), 리어글래스멤버(5) 및 루프멤버(7)는 각각 폐곡선을 이루며 형성된다.

즉, 본 발명에 따른 차체는 차체 양측면을 형성하는 상기 사이드멤버(1)와, 상기 사이드멤버(1) 사이에서, 차체 전방 상측에 구비되는 프론트글래스멤버(3), 차체 후방 상측에 구비되는 리어글래스멤버(5) 및 이들 사이의 루프멤버(7)가 각각 폐곡선을 이루는 선형부재로 구성되어 상호간의 연결이 중첩연장부(M)의 체결수단에 의해 이루어진 것이다.

본 발명 실시예의 차체는, 상측에서 상기 프론트글래스멤버(3)와 중첩연장부(M)를 형성하고, 후방에서 상기 사이드멤버(1)와 중첩연장부(M)를 형성하는 선형부재로 이루어진 카울멤버(9)를 더 포함하며, 상기 카울멤버(9)는 폐곡선을 이루며 형성된 구조이다.

또한, 상기 카울멤버(9) 하측에 차체의 전후 방향으로 길게 형성되는 선형부재로 이루어진 플로워언더멤버(11); 상기 카울멤버(9)를 하측에서 지지하도록 상기 플로워언더멤버(11)의 상측에 설치되는 상하지지멤버(13)가 구비되고, 상기 카울멤버(9)의 하측부와 상기 상하지지멤버(13)의 상측부 사이에는 서스펜션마운팅부(15)가 구비된 구성이다.

따라서, 상기 서스펜션마운팅부(15)에 쇽업소버와 서스펜션 스프링 등을 설치하여 서스펜션을 구성할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명 실시예의 차체는, 상측에서 상기 리어글래스멤버(5)와 중첩연장부(M)를 형성하고, 전방에서 상기 사이드멤버(1)와 중첩연장부(M)를 형성하는 선형부재로 이루어진 백멤버(17)를 더 포함하며, 상기 백멤버(17)도 폐곡선을 이루며 형성된 구조이다.

따라서, 실질적으로 본 실시예의 차체는 상기 사이드멤버(1), 프론트글래스멤버(3), 리어글래스멤버(5) 및 루프멤버(7) 뿐만 아니라, 상기 카울멤버(9)와 백멤버(17)도 폐곡선을 이루는 선형부재로 이루어져서, 상호간에 형성되는 중첩연장부(M)를 통해 상호간의 연결관계가 형성되고 고정됨으로써, 차체의 골격을 구성하도록 된 것이다.

참고로, 도 1의 차체는 양쪽의 사이드실(19)을 센터크로스멤버(21)로 연결하고, 상기 사이드실(19)의 후방으로 리어휠하우스프레임(23) 등과 같은 추가적인 부재가 구비되어 있다.

상기한 바와 같은 본 발명 차체 형성 구조는, 도 3 내지 도 5를 함께 참조하면, 각각 서로 다른 공간을 형성하도록 적어도 일부에 밴딩부를 포함하는 다수의 선형부재가 적어도 일부 구간에서 서로 겹쳐져서 동일한 방향으로 연장되는 중첩연장부(M)를 형성하고; 상기 선형부재들의 중첩연장부(M)를 체결수단으로 체결함에 의해, 차체 프레임을 형성하는 구조이다.

예컨대, 상기 사이드멤버(1)는 전체적으로 밴딩부가 형성되어 차체의 측면 공간을 형성하는 폐곡선을 이루는 선형부재로 이루어져서, 상기 프론트글래스멤버(3), 리어글래스멤버(5), 루프멤버(7), 카울멤버(9), 및 백멤버(17)와 각각 중첩연장부(M)를 형성하면서 결합되어 차체 프레임을 형성하는 것이다.

상기 사이드멤버(1) 뿐만 아니라, 상기 프론트글래스멤버(3), 리어글래스멤버(5), 루프멤버(7), 카울멤버(9), 및 백멤버(17)도 각각 선형부재가 각각의 공간을 형성하도록 적어도 일부에 밴딩부를 형성한 형태로 구성되어, 상호간에 상기 중첩연장부(M)를 형성하면서, 서로 결합되는 것이다.

도 3을 참조하면, 본 발명 차체 형성 구조는, 적어도 일부가 서로 인접한 3개 이상의 상기 선형부재들은 서로 간에 형성되는 중첩연장부(M)들 사이에, 서로 어느 것도 겹쳐지지 않아서 형성되는 공간으로 이루어지는 공간조인트(S)를 구비하는 구조이다.

즉, 예컨대 상기 사이드멤버(1)와 프론트글래스멤버(3) 및 카울멤버(9)는, 상기 사이드멤버(1)와 프론트글래스멤버(3)가 형성하는 중첩연장부(M)와 상기 프론트글래스멤버(3)와 카울멤버(9)가 형성하는 중첩연장부(M) 및 상기 카울멤버(9)와 사이드멤버(1)가 형성하는 중첩연장부(M)가, 이들 3개의 중첩연장부(M)들 사이에 공간을 형성하여 상기 공간조인트(S)가 만들어지도록 결합되는 것이다.

종래에는 상기와 같이 3개의 멤버가 서로 결합되는 부위에 별도의 조립브라켓 등의 구조물을 구비하고, 이를 통해 3개의 멤버가 서로 결합되도록 구성하였던 것에 비하여, 본 발명에서는 이러한 조립브라켓과 같은 부품이 없이, 차체를 구성하는 3개의 선형부재가 상기와 같은 중첩연장부(M)들 및 공간조인트(S)를 형성하면서 결합되는 것이다.

상기와 같은 공간조인트(S)는 실질적으로는 어떤 부품이 있는 것이 아니라, 상기한 바와 같이 인접하여 서로 결합되어야 할 선형부재들이 상호간에 상기 중첩연장부(M)를 형성하면서 결합됨에 의해 부수적으로 형성되는 공간으로서, 별도의 조립브라켓 등과 같은 부품을 필요로 하지 않는다는 장점과, 이 공간이 외부로부터 작용하는 각종 충격에 대하여 완충역할을 수행할 수 있어서 차량의 NVH(Noise Vibration Harshness) 성능에 유리하다는 장점이 있는 것이다.

상기 선형부재는 적어도 일부구간이 폐단면을 형성하는 중공부재(25)로 이루어질 수 있다.

이 경우 상기 중공부재(25)는 실질적으로는 도 4에 도시된 바와 같은 폐단면 형상이 길게 연장된 폐단면 튜브 또는 파이프의 구조를 가지는 것이고, 일부분에 후술하는 바와 같이 체결수단의 삽입을 위한 체결홀(27)이 형성될 수 있어서, 상기한 바와 같이 적어도 일부구간이 폐단면을 형성한다고 표현한 것이다.

참고로, 도 4의 좌측은 체결홀(27)이 형성되지 않은 중공부재(25)이고, 우측은 체결홀(27)을 구비한 중공부재(25)로서, 상기 체결홀(27)을 통해 나사나 볼트(29)와 같은 체결수단을 삽입하여 상기 중첩연장부(M)를 체결하도록 하는 것을 도시한 것이다.

또한, 상기 선형부재는 단면의 일부가 개방된 C자형 단면의 채널부재(31)로 이루어질 수 있다.

또는, 상기 선형부재들은 적어도 일부구간이 폐단면을 형성하는 중공부재(25)로 이루어진 것과, 단면의 일부가 개방된 C자형 단면의 채널부재(31)로 이루어진 것이 혼용될 수 있다.

즉, 도 3에 도시된 것과 같은 차체를 구성하는 선형부재는 모두를 상기 중공부재(25)로 구성하거나, 상기 채널부재(31)로 구성하도록 할 수 있을 것이며, 이들을 혼용하여 구성하는 것도 가능할 것이다.

도 5는 상기 중공부재(25)와 채널부재(31)가 중첩연장부(M)를 이루고 있는 단면이 체결부재에 의해 체결된 상태를 예시한 것이다.

상기 체결수단은 상기 중첩연장부(M)를 형성하는 두 선형부재들을 관통하여 체결되는 볼트(29) 또는 나사로 이루어지고, 상기 선형부재가 중공부재(25)인 경우에는 상기 체결수단은 상기 중공부재(25)에 형성된 체결홀(27)을 통해 삽입하여 체결되며, 상기 선형부재가 채널부재(31)인 경우에는 상기 체결수단은 상기 채널부재(31)의 개구부(33)를 통해 삽입하여 체결되는 것이다.

물론, 상기 체결수단은 FDS(Flow Drill Screw) 등과 같은 것을 사용할 수도 있다.

한편, 상기 중첩연장부(M)를 형성하는 두 선형부재들은 서로 면접촉 상태로 겹쳐지도록 하여, 중첩연장부(M)의 결합력 확보에 유리하도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명은 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 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1; 사이드멤버
3; 프론트글래스멤버
5; 리어글래스멤버
7; 루프멤버
9; 카울멤버
11; 플로워언더멤버
13; 상하지지멤버
15; 서스펜션마운팅부
17; 백멤버
19; 사이드실
21; 센터크로스멤버
23; 리어휠하우스프레임
25; 중공부재
27; 체결홀
29; 볼트
31; 채널부재
33; 개구부
M; 중첩연장부
S; 공간조인트

Claims

각각 서로 다른 공간을 형성하도록 적어도 일부에 밴딩부를 포함하는 다수의 선형부재가 적어도 일부 구간에서 서로 겹쳐져서 동일한 방향으로 연장되는 중첩연장부를 형성하고;
상기 선형부재들의 중첩연장부를 체결수단으로 체결함에 의해, 차체 프레임을 형성하는 것
을 특징으로 하는 차체 형성 구조.
청구항 1에 있어서,
적어도 일부가 서로 인접한 3개 이상의 상기 선형부재들은 서로 간에 형성되는 중첩연장부들 사이에, 서로 어느 것도 겹쳐지지 않아서 형성되는 공간으로 이루어지는 공간조인트를 구비하는 것
을 특징으로 하는 차체 형성 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 선형부재는 적어도 일부구간이 폐단면을 형성하는 중공부재로 이루어진 것
을 특징으로 하는 차체 형성 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 선형부재는 단면의 일부가 개방된 C자형 단면의 채널부재로 이루어진 것
을 특징으로 하는 차체 형성 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 선형부재들은 적어도 일부구간이 폐단면을 형성하는 중공부재로 이루어진 것과, 단면의 일부가 개방된 C자형 단면의 채널부재로 이루어진 것이 혼용되는 것
을 특징으로 하는 차체 형성 구조.
청구항 5에 있어서,
상기 체결수단은 상기 중첩연장부를 형성하는 두 선형부재들을 관통하여 체결되는 볼트 또는 나사로 이루어지고;
상기 선형부재가 중공부재인 경우에는 상기 체결수단은 상기 중공부재에 형성된 체결홀을 통해 삽입하여 체결되며;
상기 선형부재가 채널부재인 경우에는 상기 체결수단은 개구부를 통해 삽입하여 체결되는 것
을 특징으로 하는 차체 형성 구조.
차체의 측면공간을 형성하는 선형부재로 이루어진 사이드멤버;
양측에서 상기 사이드멤버와 중첩연장부를 형성하며 프론트윈드쉴드글래스 설치 공간을 형성하는 선형부재로 이루어진 프론트글래스멤버;
양측에서 상기 사이드멤버와 중첩연장부를 형성하며 리어윈드쉴드글래스 설치 공간을 형성하는 선형부재로 이루어진 리어글래스멤버;
양측에서 상기 사이드멤버와 중첩연장부를 형성하고, 전방에서 상기 프론트글래스멤버와 중첩연장부를 형성하며, 후방에서 상기 리어글래스멤버와 중첩연장부를 형성하는 선형부재로 이루어진 루프멤버;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차체.
청구항 7에 있어서,
상기 사이드멤버, 프론트글래스멤버, 리어글래스멤버 및 루프멤버는 각각 폐곡선을 이루며 형성된 것
을 특징으로 하는 차체.
청구항 7에 있어서,
상측에서 상기 프론트글래스멤버와 중첩연장부를 형성하고, 후방에서 상기 사이드멤버와 중첩연장부를 형성하는 선형부재로 이루어진 카울멤버;
를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차체.
청구항 9에 있어서,
상기 카울멤버는 폐곡선을 이루며 형성된 것
을 특징으로 하는 차체
청구항 9에 있어서,
상기 카울멤버 하측에 차체의 전후 방향으로 길게 형성되는 선형부재로 이루어진 플로워언더멤버;
상기 카울멤버를 하측에서 지지하도록 상기 플로워언더멤버의 상측에 설치되는 상하지지멤버;
를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차체.
청구항 11에 있어서,
상기 카울멤버의 하측부와 상기 상하지지멤버의 상측부 사이에는 서스펜션마운팅부가 구비된 것
을 특징으로 하는 차체.
청구항 7에 있어서,
상측에서 상기 리어글래스멤버와 중첩연장부를 형성하고, 전방에서 상기 사이드멤버와 중첩연장부를 형성하는 선형부재로 이루어진 백멤버;
를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차체.
청구항 13에 있어서,
상기 백멤버는 폐곡선을 이루며 형성된 것
을 특징으로 하는 차체.