KR20210121880A - 차량용 전방구조 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 차량용 전방구조는, 센터플로어에 결합된 대쉬패널; 상기 대쉬패널에 결합되고, 차량의 폭방향을 따라 연장된 대쉬 횡멤버; 상기 대쉬 횡멤버로부터 차량의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 센터플로어에 결합된 차체측 종멤버; 및 상기 센터플로어의 아래에 위치하고, 상기 차체측 종멤버에 결합되는 배터리 조립체;를 포함할 수 있다.

Description

차량용 전방구조{FRONT STRUCTURE FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 전방구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차체의 골격 및 배터리 조립체를 강건하게 결합함으로써 차량의 골격강성(골격 결합구조)를 강화할 수 있는 차량용 전방구조에 관한 것이다.

최근에 들어서는 환경 및 석유자원 고갈에 대한 위기 인식이 높아지면서 친환경 자동차인 전기자동차(Electric Vehicle)에 대한 연구 개발이 부각되고 있다. 전기자동차는 PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle), BEV(Battery Electric Vehicle), FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle) 등이 있다.

전기자동차는 차체에 고전압 배터리 조립체가 장착(mount)되어 있으며, 고전압 배터리 조립체는 하나 이상의 배터리 셀(또는 배터리 모듈)과, 하나 이상의 배터리 셀과 관련된 전장품과, 배터리 셀 및 전장품이 장착되는 배터리 케이스를 포함한다. 고전압 배터리 조립체는 차체의 센터플로어의 하부에 장착된다.

한편, 주행거리가 상대적으로 길게 연장된 장거리 전기자동차는 충돌 발생 시에 배터리의 파손을 막기 위한 충돌법규를 만족하여야 한다.

기존의 전기자동차는 배터리 조립체의 전방 마운팅이 차량의 전방측에 위치하고, 특히 배터리 조립체의 전방 마운팅이 차체의 골격구조와 직접적으로 또는 물리적으로 연결되지 않으므로 배터리 조립체 및 차체의 골격구조 사이의 연계성이 상대적으로 저하된다. 이에 배터리 조립체의 안정성을 확보하기 위하여 중량물을 배터리 조립체의 전방에 추가적으로 장착하거나 배터리 조립체의 전방 돌출길이를 축소한 구조를 적용하였다.

중량물이 배터리 조립체의 전방에 장착된 구조를 구체적으로 살펴보면, 고강도 주물브라켓(중량물)이 서브프레임의 후방단 및 배터리 조립체의 전방단 사이에 개재되고, 차량의 전방충돌 시에 고강도 주물브라켓은 서브프레임을 저지함으로써 서브프레임이 배터리 조립체를 향해 밀리는 것을 방지하도록 구성된다. 이와 같이, 중량물이 배터리 조립체의 전방에 장착된 경우에는, 배터리 조립체의 중량이 상대적으로 증가하고 제조원가가 상대적으로 증가하므로 경쟁력 있는 차체구조를 구현할 수 없는 단점이 있었다.

배터리 조립체의 전방 돌출길이가 축소된 경우에는, 배터리 조립체의 탑재공간이 상대적으로 축소될 수 있고, 배터리 조립체의 용량이 상대적으로 줄어듬으로써 항속거리(주행거리)의 상대적으로 감소하는 단점이 있었다.

특히, 전기자동차는 전방충돌 시에 배터리의 손상, 변형 등을 방지하기 위하여 배터리 조립체(센터플로어의 아래에 위치함) 및 서브프레임(차량의 전방측 아래에 위치함) 사이의 간격을 충분히 확보할 필요가 있다. 예컨대, 배터리 조립체의 전방단과 서브프레임의 후방단 사이의 간격은 대략 200~270mm로 설정될 수 잇고, 이에 전방충돌 발생 시에 서브프레임이 이동할 수 있는 공간이 충분하므로 배터리 조립체가 파손 내지 변형됨을 방지하는 배터리의 충돌안정성을 확보할 수 있다. 하지만, 항속거리의 증대 및 대형 차량의 경우 배터리 조립체의 사이즈가 상대적으로 증가할 수 있고, 이로 인해 배터리 조립체의 전방단 및 서브프레임 사이의 간격이 충분하지 못하여 차량의 충돌안정성을 확보할 수 없다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 차체의 골격 및 배터리 조립체가 서로 간에 강건하게 결합됨으로써 차량의 골격강성(골격 결합구조)를 강화할 수 있고, 이를 통해 차량의 기본성능 및 충돌안전성을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 배터리 공간의 활용을 극대화할 수 있는 차량용 전방구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전방구조는, 센터플로어에 결합된 대쉬패널; 상기 대쉬패널에 결합되고, 차량의 폭방향을 따라 연장된 대쉬 횡멤버; 상기 대쉬 횡멤버로부터 차량의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 센터플로어에 결합된 차체측 종멤버; 및 상기 센터플로어의 아래에 위치하고, 상기 차체측 종멤버에 결합되는 배터리 조립체;를 포함할 수 있다.

상기 배터리 조립체는 바닥벽 및 한 쌍의 측벽을 가진 배터리 케이스와, 상기 배터리 케이스의 상부를 덮는 배터리 커버와, 상기 배터리 케이스의 전방부 내에 배치된 배터리측 종멤버를 포함할 수 있다. 상기 배터리측 종멤버는 상기 차체측 종멤버에 체결구를 통해 결합될 수 있다.

상기 배터리측 종멤버의 축선은 상기 차체측 종멤버의 축선과 평행하거나 일치할 수 있다.

상기 배터리 케이스의 전방부는 차량의 폭방향을 따라 연장된 전방측 평탄벽 및 상기 전방측 평탄벽의 양측에서 경사지게 연장된 한 쌍의 전방측 경사벽을 포함할 수 있다. 상기 배터리측 종멤버는 상기 전방측 평탄벽으로부터 차량의 길이방향을 따라 연장됨으로써 상기 배터리측 종멤버는 상기 배터리 케이스의 측벽과 연결될 수 있다.

관통파이프가 상기 배터리측 종멤버를 관통하고, 상기 관통파이프를 통과하는 마운팅볼트가 마운팅하드웨어에 의해 체결됨으로써 상기 배터리측 종멤버가 상기 차체측 종멤버에 결합될 수 있다.

상기 차체측 종멤버는 상기 센터플로어의 상면에 결합되고, 상기 마운팅하드웨어는 상기 센터플로어의 상면 및 상기 차체측 종멤버의 저면 사이에 위치할 수 있다.

상기 마운팅하드웨어는 상기 센터프롤어의 상면에 장착된 지지브라켓에 의해 지지되고, 상기 마운팅하드웨어는 상기 지지브라켓의 상면 및 상기 차체측 종멤버의 저면 사이에 위치할 수 있다.

상기 차체측 종멤버는 상기 센터플로어의 저면에 결합되고, 상기 마운팅하드웨어는 상기 센터플로어의 저면 및 상기 차체측 종멤버의 상면 사이에 위치할 수 있다.

상기 센터플로어는 상기 차체측 종멤버를 수용하는 융기부를 가지고, 상기 차체측 종멤버가 상기 융기부의 저면에 결합되며, 상기 마운팅하드웨어는 상기 차체측 종멤버의 상면에 결합될 수 있다.

상기 대쉬 횡멤버는 상기 대쉬패널의 실외면 및 실내면 중에서 어느 한 면에 결합되고, 상기 대쉬패널의 실외면은 차량의 프론트컴파트먼트를 향해 면하고, 상기 대쉬패널의 실내면은 차량의 승객실을 향해 면할 수 있다.

상기 배터리 조립체는 상기 배터리 케이스의 폭방향을 따라 연장된 배터리측 횡멤버를 더 포함하고, 상기 배터리측 종멤버가 상기 배터리측 횡멤버에 결합될 수 있다.

상기 배터리측 종멤버는 상기 배터리측 횡멤버를 관통하여 상기 배터리 케이스의 후방단을 향해 연장되는 연장부를 가질 수 있다.

본 발명에 의하면, 차체의 센터플로어에 장착된 차체측 종멤버 및 배터리 조립체에 장착된 배터리측 종멤버가 체결구 등을 통해 직접적으로 결합됨으로써 차체의 골격 및 배터리 조립체가 서로 간에 강건하게 결합될 수 있다. 이에 의해 차량의 골격강성(골격 결합구조)를 강화할 수 있고, 이를 통해 차량의 기본성능, 충돌안전성, NVH 내구성 등을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 배터리 공간의 활용을 극대화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전방구조를 차량의 승객실에서 바라본 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 차량용 전방구조를 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2의 A-A선을 따라 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전방구조의 배터리 조립체를 도시한 평면도이다.
도 5는 도 4의 B-B선을 따라 도시한 단면도이다.
도 6은 도 3에 대한 변형실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 차량용 전방구조의 우측부분에서 작용하는 하중의 이동경로를 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 화살표 C방향에서 바라본 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 차량용 전방구조(10)는 대쉬패널(11)과, 대쉬패널(11)에 결합되는 대쉬 횡멤버(13, 15)와, 대쉬 횡멤버(13, 15)로부터 차량의 길이방향을 따라 연장된 차체측 종멤버(12, 14)와, 차체측 종멤버(12, 14)에 결합되는 배터리 조립체(20)를 포함할 수 있다.

대쉬패널(11)의 하단이 체결구, 용접 등을 통해 센터플로어(5)의 상면에 결합될 수 있고, 대쉬패널(11)은 프론트컴파트먼트 및 승객실 사이에 배치됨으로써 프론트컴파트먼트 및 승객실을 구획하도록 구성될 수 있다. 프론트 컴파트먼트는 전기모터 및 그와 관련된 전장부품(전기자동차) 등과 같은 원동기를 수용하도록 구성될 수 있고, 승객실은 복수의 시트가 장착됨으로서 운전자 및 탑승객 등이 착석하도록 구성될 수 있다.

대쉬패널(11)은 프론트컴파트먼트를 향해 면하는 실외면과 승객실을 향해 면하는 실내면을 가질 수 있다. 대쉬패널(11)의 좌우 양측에는 한 쌍의 프론트 필러(17a, 17b)가 결합될 수 있고, 이에 한 쌍의 프론트 필러(17a, 17b)는 차량의 폭방향을 따라 이격될 수 있다. 프론트 필러(17a, 17b)는 A-필러로 지칭되기도 한다. 한 쌍의 사이드실(17c, 17d)이 한 쌍의 프론트 필러(17a, 17b)의 후방 하단에 개별적으로 연결될 수 있고, 한 쌍의 사이드실(17c, 17d)은 센터플로어(5)의 좌우 양측에 개별적으로 결합될 수 있다.

센터플로어(5)는 승객실의 바닥을 한정하도록 구성될 수 있고, 복수의 플로어측 횡멤버(18a, 18b)가 체결구, 용접 등을 통해 센터플로어(5)의 상면에 결합될 수 있다. 복수의 플로어측 횡멤버(18a, 18b)는 차량의 길이방향을 따라 이격될 수 있고, 각 플로어측 횡멤버(18a, 18b)는 차량의 폭방향을 따라 연장될 수 있다. 도 1 및 도 2에는 2개의 플로어측 횡멤버(18a, 18b)가 차량의 길이방향을 따라 이격된 구조가 예시되어 있고, 대쉬패널(11)과 인접한 플로어측 횡멤버(18a)는 복수의 장착브라켓(18c)을 가질 수 있고, 시트(seat)들이 복수의 장착브라켓(18c)을 통해 플로어측 횡멤버(18a)에 장착될 수 있다. 특히, 각 플로어 횡멤버(18a, 18b)의 양단이 대응하는 각 사이드실(17c, 17d)에 결합됨으로써 각 플로어 횡멤버(18a, 18b)는 한 쌍의 사이드실(17c, 17d)을 연결하도록 구성될 수 있다. 복수의 플로어측 종멤버(19a, 19b)가 체결구, 용접 등을 통해 센터플로어(5)의 상면에 결합될 수 있고, 복수의 플로어측 종멤버(19a, 19b)는 차량의 폭방향을 따라 이격될 수 있다. 각 플로어측 종멤버(19a, 19b)는 차량의 길이방향을 따라 연장될 수 있고, 각 플로어측 종멤버(19a, 19b)의 양단이 대응하는 각 플로어측 횡멤버(18a, 18b)에 결합됨으로써 복수의 플로어측 종멤버(19a, 19b)는 복수의 플로어측 횡멤버(18a, 18b)를 연결하도록 구성될 수 있다. 복수의 플로어측 종멤버(19a, 19b)는 차량의 좌측에 위치한 제1플로어측 종멤버(19a) 및 차량의 우측에 위치한 제2플로어측 종멤버(19b)로 구성될 수 있다.

대쉬 횡멤버(13, 15)는 차량의 폭방향을 따라 연장될 수 있고, 대쉬 횡멤버(13, 15)는 한 쌍의 프론트 필러(17a, 17b) 또는 한 쌍의 사이드실(17c, 17d)의 전방단을 연결하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 대쉬 횡멤버(13, 15)는 도 1 및 도 2와 같이 2개의 대쉬 횡멤버(13, 15)로 분할될 수 있고, 2개의 대쉬 횡멤버(13, 15) 사이에 센터멤버(16)가 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1대쉬 횡멤버(13)는 차량의 좌측에 위치할 수 있고, 제2대쉬 횡멤버(15)는 차량의 우측에 위치할 수 있다. 이에 제1대쉬 횡멤버(13)의 우측단 및 제2대쉬 횡멤버(15)의 좌측단이 체결구, 용접 등을 통해 센터멤버(16)의 전방단에 결합될 수 있다. 센터멤버(16)의 전방단은 체결구, 용접 등을 통해 대쉬패널(11)의 하단에 결합될 수 있고, 센터멤버(16)는 대쉬패널(11)로부터 차량의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 센터멤버(16)는 제1대쉬 횡멤버(13)에 인접한 제1터널부(51) 및 제2대쉬 횡멤버(15)에 인접한 제2터널부(52)를 가질 수 있다. 각 터널부(51, 52)는 그 내부에 캐비티를 가질 수 있고, 센터멤버(16)가 체결구, 용접 등을 통해 센터플로어(5)의 상면에 결합됨으로써 각 터널부(51, 52)의 캐비티는 외부에 대해 밀폐된 폐쇄형 캐비티로 구성될 수 있다. 즉, 센터멤버(16)의 각 터널부(51, 52)는 폐단면을 구성할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 대쉬 횡멤버(13, 15)는 일체로 연결될 수 있고, 이에 제1대쉬 횡멤버(13) 및 제2대쉬 횡멤버(15)가 단일체로 구성될 수 있다. 이와 같이 제1대쉬 횡멤버(13) 및 제2대쉬 횡멤버(15)가 단일체로 구성될 경우에는 센터멤버(16)가 생략될 수 있다.

대쉬 횡멤버(13, 15)는 대쉬패널(11)의 실외면 및/또는 실내면에 결합될 수 있다. 일 예에 따르면, 대쉬 횡멤버(13, 15)는 도 1과 같이 대쉬패널(11)의 실내면에 결합될 수 있고, 이를 통해 대쉬 횡멤버(13, 15)는 승객실을 향해 면할 수 있다. 다른 예에 따르면, 대쉬 횡멤버(13, 15)는 대쉬패널(11)의 실외면에 결합될 수 있고, 이를 통해 대쉬 횡멤버(13, 15)는 프론트컴파트먼트를 향해 면할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 2개의 차체측 종멤버(12, 14)가 대쉬 횡멤버(13, 15)로부터 차량의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 2개의 차체측 종멤버(12, 14)는 차량의 좌측에 위치한 제1차체측 종멤버(12) 및 차량의 우측에 위치한 제2차체측 종멤버(14)로 구성될 수 있다. 제1차체측 종멤버(12)는 제1대쉬 횡멤버(13)로부터 차량의 후방을 향해 연장될 수 있다. 제2차체측 종멤버(14)는 제2대쉬 횡멤버(15)로부터 차량의 후방을 향해 연장될 수 있다. 각 차체측 종멤버(12, 14)는 그 내부에 캐비티를 가질 수 있고, 각 차체측 종멤버(12, 14)가 체결구, 용접 등을 통해 센터플로어(5)의 상면 또는 저면에 결합됨으로써 각 차체측 종멤버(12, 14)의 캐비티는 외부에 대해 밀폐된 폐쇄형 캐비티로 구성될 수 있다. 즉, 각 차체측 종멤버(12, 14)는 폐단면을 구성할 수 있다.

제1플로어측 종멤버(19a)는 제1차체측 종멤버(12)와 일렬로 정렬될 수 있다. 예컨대, 제1플로어측 종멤버(19a)의 축선과 제1차체측 종멤버(19)의 축선이 일치할 수 있다.

제2플로어측 종멤버(19b)는 제2차체측 종멤버(14)와 일렬로 정렬될 수 있다. 예컨대, 제2플로어측 종멤버(19b)의 축선과 제2차체측 종멤버(14)의 축선이 일치할 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 2개의 차체측 종멤버(12, 14)는 체결구, 용접 등을 통해 센터플로어(5)의 상면에 결합될 수 있다. 2개의 차체측 종멤버(12, 14)는 2개의 대쉬 횡멤버(13, 15)들과 플로어측 횡멤버(18a)를 연결하도록 구성될 수 있다. 구체적인 실시예에 따르면, 제1차체측 종멤버(12)는 제1대쉬 횡멤버(13)와 플로어측 횡멤버(18a)를 연결하도록 구성될 수 있다. 제2차체측 종멤버(14)는 제2대쉬 횡멤버(15)와 플로어측 횡멤버(18b)를 연결하도록 구성될 수 있다.

일 예에 따르면, 제1차체측 종멤버(12)는 제1대쉬 횡멤버(13)에 대해 별도로 제조될 수 있다. 이에, 제1차체측 종멤버(12)의 전방단이 체결구, 용접 등을 통해 제1대쉬 횡멤버(13)에 결합되고, 제1차체측 종멤버(12)의 후방단이 체결구, 용접 등을 통해 대쉬패널(11)과 가장 가까운 플로어측 횡멤버(18a)에 결합될 수 있다. 다른 예에 따르면, 제1차체측 종멤버(12)는 제1대쉬 횡멤버(13)에 대해 일체로 연결됨으로써 제1차체측 종멤버(12) 및 제1대쉬 횡멤버(13)는 단일체(unitary one-piece structure)로 구성될 수 있다.

일 예에 따르면, 제2차체측 종멤버(14)는 제2대쉬 횡멤버(15)에 대해 별도로 제조될 수 있다. 이에, 제2차체측 종멤버(14)의 전방단이 체결구, 용접 등을 통해 제2대쉬 횡멤버(15)에 결합되고, 제2차체측 종멤버(14)의 후방단이 체결구, 용접 등을 통해 대쉬패널(11)과 가장 가까운 플로어측 횡멤버(18a)에 결합될 수 있다. 다른 예에 따르면, 제2차체측 종멤버(14)는 제2대쉬 횡멤버(15)에 대해 일체로 연결됨으로써 제2차체측 종멤버(14) 및 제2대쉬 횡멤버(15)는 단일체(unitary one-piece structure)로 구성될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 배터리 조립체(20)는, 복수의 배터리 모듈 및 전장품 등을 수용하는 배터리 케이스(21)와, 배터리 케이스(21)의 상부를 덮는 배터리 커버(25)를 포함할 수 있다.

배터리 케이스(21)는 바닥벽(38) 및 바닥벽(38)으로부터 수직으로 돌출한 한 쌍의 측벽(39a, 39b)을 포함할 수 있고, 배터리 케이스(21)의 내부공간은 바닥벽(38) 및 한 쌍의 측벽(39a, 39b)에 의해 한정될 수 있다. 각 측벽(39a, 39b)은 차량의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 또한, 배터리 케이스(21)는 각 측벽(39a, 39b)으로부터 외측을 향해 연장된 한 쌍의 사이드마운트(26, 27)을 포함할 수 있다. 한 쌍의 사이드마운트(26, 27)은 좌측 측벽(39a)으로부터 차량의 좌측 외부를 향해 돌출한 제1사이드마운트(26) 및 우측 측벽(39b)으로부터 차량의 우측 외부를 향해 돌출한 제2사이드마운트(27)으로 이루어진다.

각 사이드마운트(26, 27)는 각 측벽(39a, 39b)의 길이방향을 따라 연장될 수 있고, 각 사이드마운트(26, 27)는 사이드마운팅볼트 등을 통해 차량의 센터플로어(5)에 연결될 수 있다.

배터리 케이스(21)는 차량의 전방을 향하는 전방부(31) 및 차량의 후방을 향하는 후방부(미도시)를 가질 수 있다. 전방부(31)는 전방측 평탄벽(32) 및 전방측 평탄벽(32)의 양측에서 대향하도록 배치된 한 쌍의 전방측 경사벽(33, 34)을 포함할 수 있다. 한 쌍의 전방측 경사벽(33, 34)은 차량의 좌측에 위치한 제1전방측 경사벽(33) 및 차량의 우측에 위치한 제2전방측 경사벽(34)으로 이루어질 수 있다. 제1전방측 경사벽(33) 및 제2전방측 경사벽(34)은 배터리 케이스(21)의 중심선에 대해 대칭적으로 배치될 수 있다. 각 전방측 경사벽(33, 34)은 전방측 평탄벽(32)의 각 단부로부터 대응하는 측벽(39a, 39b)의 전방단을 향해 일정각도로 경사질 수 있다. 전방측 평탄벽(32)은 차량의 전방을 향해 면할 수 있고, 이에 프론트 서브프레임이 전방측 평탄벽(32)의 전방에 위치할 수 있다.

전방측 평탄벽(32)은 배터리 케이스(21)의 축선에 대해 직교하는 평면을 따라 연장될 수 있다. 즉, 전방측 평탄벽(32)은 차량의 폭방향을 따라 연장될 수 있다. 이를 통해 차량의 정면충돌 시에 프론트 서브프레임 등이 배터리 케이스(21)의 전방부(31)의 전방측 평탄벽(32) 및 전방측 경사벽(33, 34)을 타격할 때 전방측 평탄벽(32)이 프론트 서브프레임을 안정적으로 지지할 수 있고, 충돌하중이 한 쌍의 전방측 경사벽(33, 34)을 따라 균일하게 분산될 수 있다.

이와 같이, 배터리 케이스(21)의 전방부(31)가 전방측 평탄벽(32) 및 한 쌍의 전방측 경사벽(33, 34)에 의해 단순화될 수 있으므로 용접 개소가 상대적으로 감소할 수 있고, 이를 통해 용접품질이 개선되고 원가가 절감될 수 있다.

배터리 조립체(20)는 배터리 케이스(21)의 전방부(31)의 내부에 배치된 복수의 배터리측 종멤버(22, 24)를 가질 수 있고, 각 배터리측 종멤버(22, 24)는 전방측 평탄벽(32)으로부터 차량의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 각 배터리측 종멤버(22, 24)의 전방단은 체결구, 용접 등을 통해 전방측 평탄벽(32)에 결합되고, 각 배터리측 종멤버(22, 24)의 저면은 체결구, 용접 등을 통해 배터리 케이스(21)의 바닥벽(38)에 결합될 수 있다. 이에 각 배터리측 종멤버(22, 24)는 전방측 평탄벽(32) 및 한 쌍의 전방측 경사벽(33, 34)을 통해 배터리 케이스(21)의 측벽(39a, 39b)들에 연결될 수 있으므로 배터리측 종멤버(22, 24)로 전달된 하중이 배터리 케이스(21)의 측벽(39a, 39b)으로 분산될 수 있다.

배터리측 종멤버(22, 24)는 차체측 종멤버(12, 14)들의 갯수와 동일한 갯수로 이루어질 수 있다. 이에, 2개의 배터리측 종멤버(22, 24)가 전방부(31)의 내부에 위치할 수 있고, 특히 각 배터리측 종멤버(22, 24)는 차체측 종멤버(12, 14)의 아래에 중첩되도록 위치할 수 있다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 2개의 배터리측 종멤버(22, 24)는 차량의 좌측에 위치한 제1배터리측 종멤버(22) 및 차량의 우측에 위치한 제2배터리측 종멤버(24)로 구성될 수 있다. 제1배터리측 종멤버(22)는 제1차체측 종멤버(12)의 아래에 위치할 수 있고, 제2배터리측 종멤버(24)는 제2차체측 종멤버(14)의 아래에 위치할 수 있다. 특히, 제1배터리측 종멤버(22)의 축선은 제1차체측 종멤버(12)의 축선과 평행하거나 실질적으로 일치할 수 있고, 제2배터리측 종멤버(24)의 축선은 제2차체측 종멤버(14)의 축선과 평행하거나 실질적으로 일치할 수 있다.

각 배터리측 종멤버(22, 24)는 체결구에 의해 각 차체측 종멤버(12, 14)에 결합될 수 있다. 도 3을 참조하면, 각 배터리측 종멤버(22, 24)는 마운팅볼트(37a, 37b) 및 마운팅하드웨어(36a, 36b)에 의해 대응하는 각 차체측 종멤버(12, 14)에 개별적으로 결합될 수 있다. 구체적으로, 제1배터리측 종멤버(22)는 하나 이상의 제1마운팅볼트(37a)에 의해 제1차체측 종멤버(12)에 직접적으로 결합될 수 있고, 제2배터리측 종멤버(22)는 하나 이상의 제2마운팅볼트(37b)에 의해 제2차체측 종멤버(14)에 직접적으로 결합될 수 있다. 관통파이프(35a, 35b)가 각 배터리측 종멤버(22, 24)를 관통하도록 구성될 수 있고, 관통파이프(35a, 35b)를 통과한 마운팅볼트(37a, 37b)의 상측 나사부가 너트 등과 같은 마운팅하드웨어(36a, 36b)에 의해 체결됨으로써 각 배터리측 종멤버(22, 24)는 대응하는 각 차체측 종멤버(12, 14)에 결합될 수 있다.

제1관통파이프(35a)가 제1배터리측 종멤버(22)를 관통하고, 제1마운팅볼트(37a)가 제1관통파이프(35a)를 통과할 수 있다. 제1마운팅하드웨어(36a)는 센터플로어(5)의 상면 및 제1차체측 종멤버(12)의 저면 사이에 위치할 수 있다. 이를 구체적으로 살펴보면, 제1마운팅하드웨어(36a)가 제1지지브라켓(41)을 통해 센터플로어(5) 위에 배치될 수 있으며, 제1마운팅하드웨어(36a)는 제1마운팅볼트(37a)가 나사결합되는 너트일 수 있고, 제1마운팅하드웨어(36a)는 그 가장자리에 형성된 플랜지(36c)를 가질 수 있다. 제1마운팅하드웨어(36a)의 플랜지(36c)가 체결구, 용접 등을 통해 제1지지브라켓(41)의 상면에 결합될 수 있고, 제1지지브라켓(41)은 체결구, 용접 등을 통해 센터플로어(5)의 상면에 부착될 수 있다. 제1지지브라켓(41)은 그 가장자리에 형성된 플랜지(41a)를 가질 수 있고, 제1차체측 종멤버(12)는 그 가장자리에 형성된 플랜지(12a)를 가질 수 있다. 제1지지브라켓(41)의 플랜지(41a)가 체결구, 용접 등을 통해 제1차체측 종멤버(12)의 플랜지(12a)에 결합될 수 있다. 제1지지브라켓(41)은 제1차체측 종멤버(12)의 아래에 위치할 수 있고, 제1마운팅하드웨어(36a)는 제1지지브라켓(41)의 상면 및 제1차체측 종멤버(12)의 저면 사이에 위치할 수 있다.

제2관통파이프(35b)가 제2배터리측 종멤버(24)를 관통하고, 제2마운팅볼트(37b)가 제2관통파이프(35b)를 통과할 수 있다. 제2마운팅하드웨어(36b)는 센터플로어(5)의 상면 및 제2차체측 종멤버(14)의 저면 사이에 위치할 수 있다. 이를 구체적으로 살펴보면, 제2마운팅하드웨어(36b)가 제2지지브라켓(42)을 통해 센터플로어(5) 위에 배치될 수 있으며, 제2마운팅하드웨어(36b)는 제2마운팅볼트(37b)가 나사결합되는 너트일 수 있고, 제2마운팅하드웨어(36b)는 그 가장자리에 형성된 플랜지(36d)를 가질 수 있다. 제2마운팅하드웨어(36b)의 플랜지(36d)가 체결구, 용접 등을 통해 제2지지브라켓(42)의 상면에 결합될 수 있고, 제2지지브라켓(42)은 체결구, 용접 등을 통해 센터플로어(5)의 상면에 부착될 수 있다. 제2지지브라켓(42)은 그 가장자리에 형성된 플랜지(42a)를 가질 수 있고, 제2차체측 종멤버(14)는 그 가장자리에 형성된 플랜지(14a)를 가질 수 있다. 제2지지브라켓(42)의 플랜지(42a)가 체결구, 용접 등을 통해 제2차체측 종멤버(14)의 플랜지(14a)에 결합될 수 있다. 제2지지브라켓(42)은 제2차체측 종멤버(14)의 아래에 위치할 수 있고, 제2마운팅하드웨어(36b)는 제2지지브라켓(42)의 상면 및 제2차체측 종멤버(14)의 저면 사이에 위치할 수 있다.

이와 같이, 배터리 조립체(20)의 전방부(31)의 각 배터리측 종멤버(22, 24)들이 마운팅볼트(37a, 37b), 마운팅하드웨어(36a, 36b), 관통파이프(35a, 35b) 등을 통해 차체의 골격에 해당하는 차체측 종멤버(12, 14)들에 대해 개별적으로 결합됨으로써 배터리 조립체(20) 및 차체의 골격이 서로 간에 강건하게 결합될 수 있다. 이를 통해, 차량의 골격강성(골격 결합구조)을 강화할 수 있으므로 차량의 기본 성능 및 충돌안전성을 개선할 수 있고, 배터리 탑재공간의 활용을 극대화할 수 있다.

도 4를 참조하면, 배터리 조립체(20)는 배터리 케이스(21))의 내부에 배치된 배터리측 횡멤버(23)를 더 포함할 수 있고, 배터리측 횡멤버(23)는 배터리 케이스(21)의 폭방향을 따라 연장될 수 있다. 배터리측 횡멤버(23)는 한 쌍의 측벽(39a, 39b)들을 연결하거나 한 쌍의 전방측 경사벽(33, 34)들을 연결하도록 구성될 수 있다.

차량의 정면충돌 시에 배터리 케이스(21)의 전방에 위치한 프론트 서브프레임이 전방부(31)를 타격할 때 배터리측 횡멤버(23)는 전방측 평탄벽(32) 및 전방측 경사벽(33, 34)을 안정적으로 지지함으로써 배터리 케이스(21)의 전방부(31)에 대한 충돌성능 및 강성 등을 개선할 수 있다.

일 예에 따르면, 배터리측 횡멤버(23)의 각 단부는 각 측벽(39a, 39b)의 전방단 및 전방측 경사벽(33, 34)의 후방단과 인접할 수 있다.

다른 예에 따르면, 배터리측 횡멤버(23)의 각 단부는 각 측벽(39a, 39b)의 전방단과 직접적으로 연결될 수 있고, 이를 통해 하중을 보다 균일하게 분산할 수 있다.

각 배터리측 종멤버(22, 24)는 배터리측 횡멤버(23)에 결합될 수 있다. 이에 의해, 배터리측 종멤버(22, 24)에 전달된 하중은 배터리측 횡멤버(23) 측으로 전달될 수 있고, 이를 통해 하중이 균일하게 분산 내지 소멸될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 각 배터리측 종멤버(22, 24)는 전방측 평탄벽(32) 및 배터리측 횡멤버(23) 사이의 거리에 대응하는 길이를 가질 수 있다. 이에, 각 배터리측 종멤버(22, 24)의 전방단은 체결구, 용접 등을 통해 전방측 평탄벽(32) 또는 전방측 경사벽(33, 34)에 직접적으로 결합될 수 있고, 각 배터리측 종멤버(22, 24)의 후방단은 체결구, 용접 등을 통해 배터리측 횡멤버(23)에 직접적으로 결합될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 각 배터리측 종멤버(22, 24)는 배터리측 횡멤버(23)를 관통할 수 있으며, 각 배터리측 종멤버(22, 24)는 배터리측 횡멤버(23)로부터 배터리 케이스(21)의 후방부를 향해 연장된 연장부(22b, 24b)를 가질 수 있다. 이에, 각 배터리측 종멤버(22, 24)의 길이 및 대응하는 각 연장부(22b, 24b)의 길이를 합한 길이가 배터리 케이스(21)의 전체 길이에 대응할 수도 있다. 각 배터리측 종멤버(22, 24)의 전방단은 체결구, 용접 등을 통해 전방측 평탄벽(32) 또는 전방측 경사벽(33, 34)에 직접적으로 결합될 수 있고, 각 연장부(22b, 24b)의 후방단은 체결구, 용접 등을 통해 배터리 케이스(21)의 후방단에 결합될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면으로, 2개의 차체측 종멤버(12, 14)가 체결구, 용접 등을 통해 센터플로어(5)의 저면에 직접적으로 결합될 수 있다. 센터플로어(5)는 제1차체측 종멤버(12) 및 제2차체측 종멤버(14)를 수용하는 2개의 융기부(6, 7)를 가질 수 있고, 각 융기부(6, 7)는 센터플로어(5)로부터 상향으로 돌출할 수 있으며, 각 융기부(6, 7)은 각 차체측 종멤버(12, 14)를 수용할 수 있는 캐비티를 가질 수 있다. 2개의 융기부(6, 7)는 차량의 좌측에 위치한 제1융기부(6) 및 차량의 우측에 위치한 제2융기부(7)로 구성될 수 있다.

제1차체측 종멤버(12)는 제1융기부(6)의 캐비티에 수용될 수 있고, 제1차체측 종멤버(12)는 제1마운팅하드웨어(36a)를 수용하는 캐비티를 가질 수 있다. 제1차체측 종멤버(12)의 플랜지(12a)가 체결구, 용접 등을 통해 제1융기부(6)의 저면에 결합됨으로써 제1차체측 종멤버(12) 및 제1융기부(6) 사이에는 폐쇄형 캐비티가 구성될 수 있다. 제1마운팅하드웨어(36a)의 플랜지(36c)가 체결구, 용접 등을 통해 제1차체측 종멤버(12)의 상면에 결합됨으로써 제1마운팅하드웨어(36a)는 제1차체측 종멤버(12)의 상면에 지지될 수 있다.

제2차체측 종멤버(14)는 제2융기부(7)의 캐비티에 수용될 수 있고, 제2차체측 종멤버(14)는 제2마운팅하드웨어(36b)를 수용하는 캐비티를 가질 수 있다. 제2차체측 종멤버(14)의 플랜지(14a)가 체결구, 용접 등을 통해 제2융기부(7)의 저면에 결합됨으로써 제2차체측 종멤버(14) 및 제2융기부(7) 사이에는 폐쇄형 캐비티가 구성될 수 있다. 제2마운팅하드웨어(36b)의 플랜지(36d)가 체결구, 용접 등을 통해 제2차체측 종멤버(14)의 상면에 결합됨으로써 제2마운팅하드웨어(36b)는 제2차체측 종멤버(14)의 상면에 지지될 수 있다.

그외 나머지 구성은 선행하는 실시예와 유사 내지 동일하므로 그 자세한 설명을 생략한다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 차량의 정면충돌 시에 발생된 하중이 프론트사이드멤버(2)를 통해 대쉬패널(11)로 전달되면 일부의 하중이 대쉬패널(11)로부터 사이드실(17c, 17d) 및 센터멤버(16)로 분배되어 전달되고, 나머지 하중은 차체측 종멤버(12, 14)로 전달된다. 특히, 차체측 종멤버(12, 14)에 입력된 하중은 마운팅볼트(37a, 37b), 관통파이프(35a, 35b) 등을 통해 배터리측 종멤버(22, 24)로 전달되고, 배터리측 종멤버(22, 24)에 입력된 하중이 배터리 케이스(21)의 전방측 경사벽(33, 34) 및 측벽(39a, 39b) 등과 같은 외곽테두리를 거쳐 사이드마운트(26, 27) 측으로 전달됨으로써 하중은 분산 내지 소멸된다. 이와 같이, 정면충돌 시에 발생된 하중의 일부가 서로 간에 강건하게 결합된 차체측 종멤버(12, 14) 및 배터리측 종멤버(22, 24)를 통해 배터리 케이스(21)의 외곽테두리로 전달될 수 있고, 이를 통해 차량의 정면충돌 시에 승객실 및 배터리 조립체의 변형량 등이 최소화될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 차체의 센터플로어(5)에 장착된 차체측 종멤버(12, 14) 및 배터리 조립체(20)에 장착된 배터리측 종멤버(22, 24)가 체결구 등을 통해 직접적으로 결합됨으로써 차체의 골격 및 배터리 조립체가 서로 간에 강건하게 결합될 수 있다. 이에 의해 차량의 골격강성(골격 결합구조)를 강화할 수 있고, 이를 통해 차량의 기본성능, 충돌안전성, NVH 내구성 등을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 배터리 공간의 활용을 극대화할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

5: 센터플로어 6, 7: 융기부
10: 차량용 전방구조 11: 대쉬패널
12, 14: 차체측 종멤버 13, 15: 대쉬 횡멤버
16: 센터멤버 17a, 17b: 프론트 필러
17c, 17d: 사이드실 18a, 18b: 플로어측 횡멤버
18c: 장착브라켓 19a, 19b: 플로어측 종멤버
20: 배터리 조립체 21: 배터리 케이스
22, 24: 배터리측 종멤버 23: 배터리측 횡멤버
25: 커버 26, 27: 사이드마운트
31: 전방부 32: 전방벽
33, 34: 전방측 경사벽 35a, 35b: 관통파이프
36a, 36b: 장착하드웨어 37a, 37b: 마운팅볼트
38: 바닥벽 39a, 39b: 측벽

Claims (12)

1. 센터플로어에 결합된 대쉬패널;
   상기 대쉬패널에 결합되고, 차량의 폭방향을 따라 연장된 대쉬 횡멤버;
   상기 대쉬 횡멤버로부터 차량의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 센터플로어에 결합된 차체측 종멤버; 및
   상기 센터플로어의 아래에 위치하고, 상기 차체측 종멤버에 결합되는
   배터리 조립체;를 포함하는 차량용 전방구조.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 배터리 조립체는 바닥벽 및 한 쌍의 측벽을 가진 배터리 케이스와, 상기 배터리 케이스의 상부를 덮는 배터리 커버와, 상기 배터리 케이스의 전방부 내에 배치된 배터리측 종멤버를 포함하고,
   상기 배터리측 종멤버는 상기 차체측 종멤버에 체결구를 통해 결합되는 차량용 전방구조.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 배터리측 종멤버의 축선은 상기 차체측 종멤버의 축선과 평행하거나 일치하는 차량용 전방구조.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 배터리 케이스의 전방부는 차량의 폭방향을 따라 연장된 전방측 평탄벽 및 상기 전방측 평탄벽의 양측에서 경사지게 연장된 한 쌍의 전방측 경사벽을 포함하고,
   상기 배터리측 종멤버는 상기 전방측 평탄벽으로부터 차량의 길이방향을 따라 연장됨으로써 상기 배터리측 종멤버는 상기 배터리 케이스의 측벽과 연결되는 차량용 전방구조.
5. 청구항 2에 있어서,
   관통파이프가 상기 배터리측 종멤버를 관통하고, 상기 관통파이프를 통과하는 마운팅볼트가 마운팅하드웨어에 의해 체결됨으로써 상기 배터리측 종멤버가 상기 차체측 종멤버에 결합되는 차량용 전방구조.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 차체측 종멤버는 상기 센터플로어의 상면에 결합되고, 상기 마운팅하드웨어는 상기 센터플로어의 상면 및 상기 차체측 종멤버의 저면 사이에 위치하는 차량용 전방구조.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 마운팅하드웨어는 상기 센터플로어의 상면에 장착된 지지브라켓에 의해 지지되고, 상기 마운팅하드웨어는 상기 지지브라켓의 상면 및 상기 차체측 종멤버의 저면 사이에 위치한 차량용 전방구조.
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 차체측 종멤버는 상기 센터플로어의 저면에 결합되고, 상기 마운팅하드웨어는 상기 센터플로어의 저면 및 상기 차체측 종멤버의 상면 사이에 위치하는 차량용 전방구조.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 센터플로어는 상기 차체측 종멤버를 수용하는 융기부를 가지고, 상기 차체측 종멤버가 상기 융기부의 저면에 결합되며, 상기 마운팅하드웨어는 상기 차체측 종멤버의 상면에 결합되는 차량용 전방구조.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 대쉬 횡멤버는 상기 대쉬패널의 실외면 및 실내면 중에서 어느 한 면에 결합되고, 상기 대쉬패널의 실외면은 차량의 프론트컴파트먼트를 향해 면하고, 상기 대쉬패널의 실내면은 차량의 승객실을 향해 면하는 차량용 전방구조.
11. 청구항 2에 있어서,
    상기 배터리 조립체는 상기 배터리 케이스의 폭방향을 따라 연장된 배터리측 횡멤버를 더 포함하고,
    상기 배터리측 종멤버의 후방단이 상기 배터리측 횡멤버에 결합되는 차량용 전방구조.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 배터리측 종멤버는 상기 배터리측 횡멤버로부터 상기 배터리 케이스의 후방단을 향해 연장되는 연장부를 가지는 차량용 전방구조.
    
    

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