KR20220043778A - 차량 충돌에너지 흡수시스템 - Google Patents

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Abstract

개시된 차량 충돌에너지 흡수시스템은, 한 쌍의 프론트 사이드멤버; 상기 한 쌍의 프론트 사이드멤버의 아래에 배치된 프론트 서브프레임; 및 상기 프론트 서브프레임에 장착된 전기모터;를 포함할 수 있다. 상기 전기모터의 전방 가장자리는 상기 프론트 서브프레임에 피벗가능하게 연결되며, 상기 전기모터의 후방 가장자리는 상기 프론트 서브프레임에 피벗가능하게 연결될 수 있다. 상기 프론트 서브프레임은 한 쌍의 서포트암 및 한 쌍의 서포트브라켓을 통해 상기 프론트 사이드멤버에 연결되며, 각 서포트암은 피벗핀을 통해 각 서포트브라켓에 피벗가능하게 연결될 수 있다.

Description

차량 충돌에너지 흡수시스템{VEHICLE IMPACT ENERGY ABSORPTION SYSTEM}
본 발명은 차량 충돌에너지 흡수시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 충돌 시에 배터리조립체를 보호함과 더불어 충돌에너지를 흡수할 수 있는 차량 충돌에너지 흡수시스템에 관한 것이다.
최근에 들어서는 환경 및 석유자원 고갈에 대한 위기 인식이 높아지면서 친환경 자동차인 전기 자동차(Electric Vehicle)에 대한 연구 개발이 부각되고 있다. 전기 자동차는 PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle), BEV(Battery Electric Vehicle), FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle) 등이 있다.
전기자동차는 차량의 프론트컴파트먼트에 위치한 전기모터와, 차량의 플로어에 장착된 배터리조립체를 포함한다. 전기모터는 차량의 전륜을 구동하도록 구성되고, 배터리조립체는 전기모터 및 기타 전장부품에 전기를 공급하도록 구성된다. 배터리조립체는 하나 이상의 배터리 셀(또는 배터리 모듈)과, 하나 이상의 배터리 셀과 관련된 전장품과, 배터리 셀 및 전장품이 장착되는 배터리 케이스와, 배터리 케이스의 상부를 커버하는 커버를 포함한다.
전기자동차의 배터리조립체는 외부의 작은 충격에 의해 냉각라인으로부터 냉각수가 누설되거나 배터리 셀들 사이의 간섭 등으로 인한 화재 발생 등이 발생할 가능성이 높고, 이에 배터리조립체를 차량 충돌 시에도 안전하게 보호하기 위한 배터리 보호법규가 제정되어 있다. 이에, 내연기관 차량은 충돌에너지의 흡수만을 고려하지만, 전기자동차는 충돌에너지의 흡수 뿐만 아니라 배터리 보호법규에 따른 배터리조립체의 보호까지 함께 고려하여야 한다.
전기자동차의 항속거리 증대를 위하여 배터리조립체의 용량이 증가하고, 이에 배터리조립체의 사이즈가 증가함에 따라 배터리조립체가 차량의 전방을 향해 돌출할 수 있으므로 차량의 설계 시에 배터리조립체의 보호 항목을 보다 중요하게 고려할 필요가 있다.
종래의 전기자동차는 전기모터가 샤시(chassis) 및 프론트 서브프레임 사이에 강체적으로 장착됨(rigidly mounted)으로써 차량 충돌 시에 전기모터 및 프론트 서브프레임은 강체로서 작용하고(serve as rigid body), 이에 프론트 서브프레임의 에너지흡수량이 현저히 감소하고, 이에 프론트 서브프레임이 배터리조립체의 전방단을 타격할 가능성이 매우 높아져 배터리조립체를 안전하게 보호하지 못하는 단점이 있었다.
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, 차량 충돌 시에 전기모터가 프론트서브프레임으로부터 분리됨과 프론트서브프레임이 상향으로 회전함을 유도함으로써 프론트서브프레임이 배터리조립체와 충돌함을 방지할 수 있고, 충돌에너지의 분산 및 흡수를 극대화할 수 있는 차량 충돌에너지 흡수시스템에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량 충돌에너지 흡수시스템은, 한 쌍의 프론트 사이드멤버; 차량의 센터플로어 아래에 배치된 배터리조립체; 상기 한 쌍의 프론트 사이드멤버의 아래에 배치되고, 상기 배터리조립체의 앞쪽에 위치한 프론트 서브프레임; 및 상기 프론트 서브프레임에 장착된 전기모터;를 포함할 수 있다. 상기 프론트 서브프레임은 한 쌍의 서포트암 및 한 쌍의 서포트브라켓을 통해 상기 한 쌍의 프론트 사이드멤버에 연결되며, 각 서포트암은 상기 프론트 서브프레임에 제공되고, 각 서포트브라켓은 각 프론트 사이드멤버에 제공될 수 있다.
상기 각 서포트암은 피벗핀을 통해 상기 각 서포트브라켓에 피벗가능하게 연결될 수 있다.
상기 한 쌍의 서포트암 및 상기 한 쌍의 서포트브라켓이 상기 프론트 서브프레임의 프론트 장착부 보다 뒤쪽에 위치함으로써 차량의 정면충돌 발생 시에 상기 한 쌍의 서포트암 및 상기 한 쌍의 서포트브라켓은 상기 프론트 서브프레임의 후방부가 변형됨을 억제하도록 구성될 수 있다.
상기 프론트 서브프레임은 상기 한 쌍의 종방향멤버와, 상기 한 쌍의 종방향멤버의 전방부들을 연결하는 프론트 크로스멤버와, 한 쌍의 종방향멤버의 후방부들을 연결하는 리어 크로스멤버를 포함할 수 있다. 상기 각 서포트암은 각 종방향멤버로부터 돌출하고, 상기 각 서포트브라켓은 각 프론트 사이드멤버로부터 상기 각 서포트암을 향해 돌출하며, 상기 피벗핀은 상기 각 서포트암 및 상기 각 서포트브라켓을 관통하도록 구성될 수 있다.
상기 서포트브라켓은 차량의 전방을 향하는 전방벽과, 상기 전방벽의 양측 가장자리에서 차량의 후방을 향해 연장된 한 쌍의 사이드벽과, 상기 전방벽과 대향하는 후방개구를 포함할 수 있다. 상기 피벗핀은 상기 한 쌍의 사이드벽 및 상기 서포트암을 관통하도록 구성될 수 있다.
상기 각 종방향멤버는 차량의 정면충돌 시에 상기 각 종방향멤버가 “V”자 형상으로 변형됨을 유도하는 노치를 더 포함할 수 있다.
상기 노치는 상기 종방향멤버의 상면으로부터 차량의 아래를 향해 함몰될 수 있다.
상기 노치는 상기 서포트암의 앞쪽에 위치할 수 있다.
상기 전기모터의 전방 가장자리는 프론트 연결부를 통해 상기 프론트 서브프레임의 프론트 크로스멤버에 연결될 수 있다.
상기 전기모터의 후방 가장자리는 리어 연결부를 통해 상기 프론트 서브프레임의 리어 크로스멤버에 피벗가능하게 연결될 수 있다.
상기 한 쌍의 서포트암은 차량의 길이방향에서 상기 프론트 연결부 및 상기 리어 연결부 사이에 위치할 수 있다.
상기 리어 연결부는 상기 전기모터의 후방 가장자리로부터 차량의 후방을 향해 돌출한 리어 피벗암과, 상기 프론트 서브프레임의 리어 크로스멤버로부터 상향으로 돌출한 한 쌍의 리어 피벗러그와, 상기 피벗암 및 상기 한 쌍의 리어 피벗러그를 관통하는 리어 피벗핀을 포함할 수 있다.
차량의 정면충돌 시에 상기 리어 피벗암이 상기 리어 피벗러그로부터 분리되도록 구성될 수 있다.
각 리어 피벗러그은 상기 리어 피벗핀이 통과하는 관통홀 및 상기 관통홀로부터 차량의 후방을 향해 연장된 슬롯을 가지고, 상기 슬롯의 폭은 상기 관통홀의 직경 보다 작을 수 있다.
본 발명에 의하면, 차량 충돌 시에 전기모터가 프론트서브프레임으로부터 분리됨과 프론트서브프레임이 상향으로 회전함을 유도함으로써 프론트서브프레임이 배터리조립체와 충돌함을 방지할 수 있고, 충돌에너지의 분산 및 흡수를 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 충돌에너지 흡수시스템을 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A선을 따라 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 B 부분을 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량 충돌에너지 흡수시스템을 도시한 저면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량 충돌에너지 흡수시스템을 좌측에서 바라본 좌측면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량 충돌에너지 흡수시스템을 좌측에서 바라본 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량 충돌에너지 흡수시스템의 서포트암 및 서포트브라켓을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량 충돌에너지 흡수시스템의 서포트암의 상단이 서포트브라켓에 피벗핀을 통해 연결된 것을 도시한 사시도이다.
도 9은 도 8의 C-C선을 따라 도시한 단면도이다.
도 10는 본 발명의 실시예에 따른 차량 충돌에너지 흡수시스템의 서포트암의 앞쪽에 위치한 노치를 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 충돌에너지 흡수시스템을 도시한 평면도이다.
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 1은 차량의 대쉬패널(2)의 앞쪽에 위치한 구조를 나타낸다. 대쉬패널(2)은 프론트 컴파트먼트 및 승객실을 구획하도록 구성될 수 있고, 전기모터(70), 변속기, 열교환기 등이 프론트 컴파트먼트에 배치될 수 있다.
도 1을 참조하면, 한 쌍의 프론트 사이드멤버(3)가 차량의 전방에 배치될 수 있고, 한 쌍의 프론트 사이드멤버(3)는 차량의 폭방향을 따라 이격될 수 있으며, 각 프론트 사이드멤버(3)는 차량의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 각 프론트 사이드멤버(3)는 대쉬패널(2)의 하부를 관통할 수 있다. 한 쌍의 프론트필러(미도시)가 대쉬패널(2)의 양측 가장자리에 연결될 수 있고, 한 쌍의 펜더 에이프론멤버(5)가 차량의 폭방향을 따라 이격될 수 있고, 각 펜더 에이프론멤버(5)는 각 프론트필러로부터 그에 해당하는 프론트 사이드멤버(3)의 전방단까지 연장될 수 있다. 도 4를 참조하면, 프론트 범퍼빔(7)의 양단이 한 쌍의 크래쉬박스(8)를 통해 한 쌍의 범퍼빔 마운팅브라켓(6)에 장착될 수 있다. 도 1과 같이, 각 펜더 에이프론멤버(5)의 전방단 및 프론트 사이드멤버(3)의 전방단이 용접, 체결구 등을 통해 그에 해당하는 범퍼빔 마운팅브라켓(6)에 장착될 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 프론트 서브프레임(10)이 한 쌍의 프론트 사이드멤버(3)의 아래에 배치될 수 있다. 프론트 서브프레임(10)은 한 쌍의 종방향멤버(11, longitudianl member)와, 한 쌍의 종방향멤버(11)의 전방부들을 연결하는 프론트 크로스멤버(12)와, 한 쌍의 종방향멤버(11)의 후방부들을 연결하는 리어 크로스멤버(13)와, 한 쌍의 종방향멤버(11)로부터 차량의 전방을 향해 개별적으로 연장된 한 쌍의 프론트 연장부(14)를 포함할 수 있다. 각 종방향멤버(11)는 차량의 길이방향을 따라 연장될 수 있고, 각 종방향멤버(11)는 그에 해당하는 프론트 사이드멤버(3)의 아래에 배치될 수 있다. 프론트 크로스멤버(12) 및 리어 크로스멤버(13)는 차량의 폭방향을 따라 연장될 수 있고, 각 프론트 연장부(14)는 각 종방향멤버(11)로부터 차량의 전방을 향해 연장될 수 있다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 한 쌍의 어태치먼트암(18, attachment arm)이 한 쌍의 종방향멤버(11)로부터 개별적으로 돌출할 수 있고, 각 어태치먼트암(18)은 각 종방향멤버(11)로부터 프론트 사이드멤버(3)를 향해 돌출할 수 있다. 한 쌍의 로어 컨트롤암(15)이 한 쌍의 종방향멤버(11)에 개별적으로 연결될 수 있다. 로어 컨트롤암(15)의 전방단은 장착브라켓(15a)을 통해 종방향멤버(11)의 중간부에 장착될 수 있고, 로어 컨트롤암(15)의 후방단은 종방향멤버(11)의 후방부에 장착될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 프론트 서브프레임(10)은 한 쌍의 서브프레임 마운팅브라켓(9)에 장착된 한 쌍의 프론트 장착부(51)와, 한 쌍의 프론트 사이드멤버(3)의 중간부들에 개별적으로 장착된 한 쌍의 중간 장착부(52)와, 한 쌍의 프론트 사이드멤버(3)의 리어 연장부(3a)들에 개별적으로 장착된 한 쌍의 리어 장착부(53)를 포함할 수 있다. 각 프론트 장착부(51)는 각 프론트 연장부(14)의 전방부에 마련될 수 있고, 각 중간 장착부(52)는 각 어태치먼트암(18)의 상단에 마련될 수 있으며, 각 리어 장착부(53)는 각 종방향멤버(11)의 후방단에 마련될 수 있다.
도 4를 참조하면, 배터리조립체(66)는 프론트 서브프레임(10)의 뒤쪽에 위치할 수 있고, 배터리조립체(66)는 센터플로어(1)의 아래에 배치될 수 있다.
도 6을 참조하면, 한 쌍의 서브프레임 마운팅브라켓(9)이 한 쌍의 범퍼빔 마운팅브라켓(6)에 개별적으로 부착될 수 있다. 각 프론트 사이드멤버(3)는 차량의 후방을 향해 연장된 리어 연장부(3a)를 가질 수 있고, 리어 연장부(3a)는 각 프론트 사이드멤버(3)의 후방단으로부터 차량의 후방을 향해 커브질 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 전기모터(70)가 프론트 서브프레임(10)에 장착될 수 있고, 전기모터(70)의 전방 가장자리는 프론트 서브프레임(10)의 프론트 크로스멤버(12)에 연결될 수 있으며, 전기모터(70)의 후방 가장자리는 프론트 서브프레임(10)의 리어 크로스멤버(13)에 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전기모터(70)의 전방 가장자리는 하나 이상의 프론트 연결부(21, 22)를 통해 프론트 서브프레임(10)에 연결될 수 있다. 구체적인 실시예에 따르면, 전기모터(70)의 전방 가장자리는 제1프론트 연결부(21) 및 제2프론트 연결부(22)를 통해 프론트 서브프레임(10)의 프론트 크로스멤버(12)에 피벗가능하게 연결될 수 있고, 제1프론트 연결부(21) 및 제2프론트 연결부(22)는 차량의 폭방향을 따라 이격될 수 있다. 도 1에 예시된 바와 같이, 제1프론트 연결부(21)는 차량의 좌측에 인접할 수 있고, 제2프론트 연결부(22)는 차량의 우측에 인접할 수 있다.
도 1을 참조하면, 제1프론트 연결부(21)는 전기모터(70)의 전방 가장자리로부터 프론트 서브프레임(10)의 프론트 크로스멤버(12)를 향해 돌출한 제1프론트 피벗암(31)과, 프론트 서브프레임(10)의 프론트 크로스멤버(12)로부터 상향으로 돌출한 한 쌍의 제1프론트 피벗러그(32)와, 제1프론트 피벗암(31) 및 한 쌍의 제1프론트 피벗러그(32)를 관통하는 제1프론트 피벗핀(33)을 포함할 수 있다. 제1프론트 피벗암(31)이 한 쌍의 제1프론트 피벗러그(32) 사이에 개재되고, 제1프론트 피벗핀(33)이 한 쌍의 제1프론트 피벗러그(32) 및 제1프론트 피벗암(31)을 관통할 수 있다. 제1프론트 피벗핀(33)은 차량의 폭방향을 따라 연장될 수 있고, 제1프론트 피벗암(31) 및/또는 제1프론트 피벗러그(32)는 제1프론트 피벗핀(33)의 둘레로 피벗할 수 있다.
도 1을 참조하면, 제2프론트 연결부(22)는 프론트 서브프레임(10)의 프론트 크로스멤버(12)로부터 전기모터(70)를 향해 돌출한 제2프론트 피벗암(35)과, 전기모터(70)의 전방 가장자리로부터 하향으로 돌출한 한 쌍의 제2프론트 피벗러그(36)와, 제2프론트 피벗암(35) 및 한 쌍의 제2프론트 피벗러그(36)를 관통하는 제2프론트 피벗핀(37)을 포함할 수 있다. 제2프론트 피벗암(35)이 한 쌍의 제2프론트 피벗러그(36) 사이에 개재되고, 제2프론트 피벗핀(37)이 한 쌍의 제2프론트 피벗러그(36) 및 제2프론트 피벗암(35)을 관통할 수 있다. 제2프론트 피벗핀(37)은 차량의 폭방향을 따라 연장될 수 있고, 제2프론트 피벗암(35) 및/또는 제2프론트 피벗러그(36)는 제2프론트 피벗핀(37)의 둘레로 피벗할 수 있다.
이와 같이, 제1프론트 피벗암(31)은 전기모터(70)의 전방가장자리로부터 돌출하고, 제2프론트 피벗암(35)은 프론트 서브프레임(10)의 프론트 크로스멤버(12)로부터 돌출함으로써 전기모터(70)의 전방 가장자리는 프론트 서브프레임(10)의 프론트 크로스멤버(12)에 견고하게 연결될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 도 11에 도시된 바와 같이 전기모터(70)의 전방가장자리는 제1프론트 연결부(210) 및 제2프론트 연결부(220)를 통해 프론트 서브프레임(10)의 프론트 크로스멤버(12)에 강체적으로 연결(rigidly connected)될 수 있다. 제1프론트 연결부(210)는 전기모터(70)의 전방가장자리 및 프론트 서브프레임(10)의 프론트 크로스멤버(12)를 강체적으로 연결하는 제1프론트 고정브라켓(215)을 포함할 수 있고, 제1프론트 고정브라켓(215)의 일단은 전기모터(70)의 전방가장자리에 고정될 수 있으며, 제1프론트 고정브라켓(215)의 타단은 프론트 크로스멤버(12)에 고정될 수 있다. 제2프론트 연결부(220)는 전기모터(70)의 전방가장자리 및 프론트 서브프레임(10)의 프론트 크로스멤버(12)를 강체적으로 연결하는 제2프론트 고정브라켓(225)을 포함할 수 있고, 제2프론트 고정브라켓(225)의 일단은 전기모터(70)의 전방가장자리에 고정될 수 있으며, 제2프론트 고정브라켓(225)의 타단은 프론트 크로스멤버(12)에 고정될 수 있다. 제1프론트 연결부(210) 및 제2프론트 연결부(220)는 차량의 폭방향을 따라 이격될 수 있다. 도 11에 예시된 바와 같이, 제1프론트 연결부(210)는 차량의 좌측에 인접할 수 있고, 제2프론트 연결부(220)는 차량의 우측에 인접할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전기모터(70)의 후방 가장자리는 리어 연결부(23)를 통해 프론트 서브프레임(10)에 피벗가능하게 연결될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 리어 연결부(23)는 전기모터(70)의 후방 가장자리로부터 차량의 후방을 향해 돌출한 리어 피벗암(41)과, 프론트 서브프레임(10)의 리어 크로스멤버(13)로부터 상향으로 돌출한 한 쌍의 리어 피벗러그(42)와, 피벗암(41) 및 한 쌍의 리어 피벗러그(42)를 관통하는 리어 피벗핀(43)을 포함할 수 있다. 각 리어 피벗러그(42)의 상단(42a)은 전기모터(70)를 향해 절곡될 수 있고, 리어 피벗암(41)이 한 쌍의 리어 피벗러그(42) 사이에 개재되고, 리어 피벗핀(43)이 한 쌍의 리어 피벗러그(42) 및 리어 피벗암(41)을 관통할 수 있다. 리어 피벗핀(43)은 차량의 폭방향을 따라 연장될 수 있고, 리어 피벗암(41) 및/또는 리어 피벗러그(42)는 리어 피벗핀(43)의 둘레로 피벗할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1프론트 연결부(21) 및 제2프론트 연결부(22)는 차량의 길이방향에서 프론트 서브프레임(10)의 프론트 장착부(51) 보다 뒤쪽에 위치할 수 있고, 리어 연결부(23)는 차량의 길이방향에서 프론트 서브프레임(10)의 리어 장착부(53) 보다 앞쪽에 위치할 수 있다.
도 5 내지 도 10을 참조하면, 프론트 서브프레임(10)은 한 쌍의 서포트암(61) 및 한 쌍의 서포트브라켓(62)을 통해 한 쌍의 프론트 사이드멤버(3)에 연결될 수 있고, 각 서포트암(61)은 피벗핀(63)을 통해 그에 해당하는 서포트브라켓(62)에 대해 피벗가능하게 연결될 수 있다. 한 쌍의 서포트암(61) 및 한 쌍의 서포트브라켓(62)은 차량의 정면충돌 발생 시에 프론트 서브프레임(10)이 상향으로 회전함을 유도하도록 구성될 수 있다.
각 서포트암(61)은 프론트 서브프레임(10)의 각 종방향멤버(11)로부터 그에 해당하는 프론트 사이드멤버(3)를 향해 연장될 수 있고, 각 서포트브라켓(62)은 각 프론트 사이드멤버(3)의 저면으로부터 각 서포트암(61)을 향해 돌출할 수 있다. 서포트암(61)의 상단(61a)은 서포트브라켓(62) 내에 수용될 수 있고, 피벗핀(63)이 서포트암(61)의 상단(61a) 및 서포트브라켓(62)을 관통할 수 있다. 도 9를 참조하면, 서포트브라켓(62)은 차량의 전방을 향하는 전방벽(62a)과, 전방벽(62a)의 양측가장자리에서 연장된 한 쌍의 사이드벽(62b)과, 전방벽(62a)과 대향하는 후방개구(62c)를 포함할 수 있다. 피벗핀(63)은 차량의 폭방향을 따라 연장될 수 있고, 서포트암(61) 및/또는 서포트브라켓(62)은 피벗핀(63)의 둘레로 피벗할 수 있다. 구체적으로, 피벗핀(63)은 한 쌍의 사이드벽(62b) 및 서포트암(61)의 상단(61a)을 관통할 수 있고, 전방벽(62a) 및 한 쌍의 사이드벽(62b)은 서포트암(61)의 상단(61a)을 수용하는 수용공간을 한정할 수 있으며, 후방개구(62c)는 차량의 후방을 향할 수 있다. 차량의 정면충돌 발생 시에 하중이 프론트 서브프레임(10)에 전달됨에 따라 프론트 서브프레임(10)은 차량의 후방을 향해 이동할 수 있고, 서포트암(61)은 피벗핀(63) 둘레로 회전할 수 있으며, 특히 서포트암(61)은 서포트브라켓(62)의 후방개구(62c)를 통해 상향으로 회전할 수 있다(도 7의 화살표 R 방향 참조). 이와 같이, 프론트 서브프레임(10)이 상향으로 회전함으로써 프론트 서브프레임(10)은 대쉬패널(2)과 충돌할 수 있고, 이를 통해 프론트 서브프레임(10)이 배터리조립체(66)와 충돌함을 회피할 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 각 서포트암(61)은 프론트 서브프레임(10)의 각 종방향멤버(11)의 중간부에서 연장될 수 있다. 각 서포트암(61) 및 각 서포트브라켓(62)은 차량의 길이방향에서 프론트 서브프레임(10)의 중간 장착부(52) 및 리어 장착부(53) 사이에 위치할 수 있다. 한 쌍의 서포트암(61) 및 한 쌍의 서포트브라켓(62)은 프론트 서브프레임(10)의 전방부 보다 뒤쪽에 위치할 수 있고, 한 쌍의 서포트암(61) 및 한 쌍의 서포트브라켓(62)은 프론트 서브프레임(10)의 후방부 보다 앞쪽에 위치할 수 있다. 구체적으로, 각 서포트암(61) 및 각 서포트브라켓(62)은 제1 및 제2 프론트 연결부(21, 22) 및 리어 연결부(23) 사이에 위치할 수 있다. 도 4를 참조하면, 각 서포트암(61)은 프론트 장착부(51)로부터 차량의 후방을 향해 제1간격(t1)으로 이격될 수 있고, 각 서포트암(61)은 제1 및 제2 프론트 연결부(21, 22)로부터 차량의 후방을 향해 제2간격(t2)으로 이격될 수 있다. 각 서포트암(61)은 리어 장착부(53)로부터 차량의 전방을 향해 제3간격(t3)으로 이격될 수 있고, 각 서포트암(61)은 리어 연결부(23)로부터 차량의 전방을 향해 제4간격(t4)으로 이격될 수 있다.
각 종방향멤버(11)는 차량의 정면충돌 시에 각 종방향멤버(11)가 “V”자 형상으로 변형됨을 유도하는 노치(65)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 노치(65)는 각 종방향멤버(11)의 상면으로부터 차량의 아래를 향해 함몰될 수 있고, 노치(65)는 서포트암(61)의 앞쪽에 위치할 수 있다. 도 10을 참조하면, 노치(65)는 로어 컨트롤암(15)의 전방단 장착을 위한 장착브라켓(15a)과 서포트암(61) 사이에 위치할 수 있다. 이에, 차량의 정면충돌 발생 시에 하중이 종방향멤버(11)로 전달될 때 도 5와 같이 종방향멤버(11)는 노치(65)에 의해 "V"자형상(도 5의 2점 쇄선으로 표시된 11a 참조)으로 변형될 수 있다.
서포트암(61)의 강도가 충분할 경우, 차량의 정면충돌 발생 시에 프론트 서브프레임(10)의 전방부가 변형되기 전에 리어 연결부(23)가 먼저 파괴됨으로써 전기모터(70)는 프론트 서브프레임(10)으로부터 분리될 수 있다. 하지만, 서포트암(61)의 강도가 충분하지 못할 경우에는, 프론트 서브프레임(10)의 전방부가 변형된 이후에도 리어 연결부(23)가 파괴되지 않을 경우 전기모터(70)는 프론트 서브프레임(10)으로부터 분리되지 않고, 이로 인해 프론트 서브프레임(10)의 상향 회전이 유도되지 않으므로 프론트 서브프레임(10)은 차량의 후방을 향해 선형으로 이동하고 배터리조립체(66)의 전방단을 타격할 수 있다. 차량의 정면충돌 발생 시에 프론트 서브프레임(10)의 전방부가 변형되기 전에 전기모터(70)를 프론트 서브프레임(10)으로부터 분리시키기 위하여 리어 연결부(23)의 파단을 유도할 필요가 있다. 도 3을 참조하면, 각 리어 피벗러그(42)은 리어 피벗핀(43)이 통과하는 관통홀(45) 및 관통홀(45)로부터 차량의 후방을 향해 연장된 슬롯(46)을 가질 수 있고, 슬롯(46)의 폭은 관통홀(45)의 직경 보다 작을 수 있다. 차량의 정면 충돌 시에 충돌하중이 전기모터(70) 측으로 전달될 때 전기모터(70)가 차량의 후방을 향해 이동할 수 있고, 이에 리어 피벗핀(43)이 슬롯(46)을 타격함으로써 각 리어 피벗러그(42)는 슬롯(46)을 따라 파단될 수 있다. 즉, 차량의 정면충돌 발생 시에 리어 피벗러그(42)가 슬롯(46)에 의해 파단됨으로써 리어 연결부(23)는 완전히 파괴될 수 있고, 전기모터(70)의 후방 가장자리는 리어 연결부(23)의 파괴에 의해 프론트 서브프레임(10)의 리어 크로스멤버(13)로부터 완전히 분리될 수 있다.
이상과 같이 구성된 본 발명에 의하면, 한 쌍의 서포트암(61) 및 한 쌍의 서포트브라켓(62)이 프론트 서브프레임(10)의 프론트 장착부(51) 및/또는 제1 및 제2 프론트 연결부(21, 22) 보다 뒤쪽에 위치하고, 이에 따라 차량의 정면충돌 발생 시에 한 쌍의 서포트암(61) 및 한 쌍의 서포트브라켓(62)은 프론트 서브프레임(10)의 전방부가 먼저 변형됨을 유도하고 프론트 서브프레임(10)의 후방부가 변형되거나 프론트 서브프레임(10)이 차량의 후방을 향해 이동함을 억제할 수 있다.
차량의 정면충돌 발생된 하중이 종방향멤버(11)들 및 전기모터(70)를 따라 전달될 때, 종방향멤버(11)들이 노치(65)에 의해 "V"자형상으로 벤딩(변형)됨으로써 충돌에너지를 흡수할 수 있고, 리어 연결부(23)가 파괴됨으로써 전기모터(70)의 후방가장자리가 프론트 서브프레임(10)의 리어 크로스멤버(13)로부터 분리될 수 있다. 이에 따라, 전기모터(70)는 대쉬패널(2)과 충돌함으로써 충돌에너지를 소멸할 수 있다.
차량의 정면충돌 발생 시에 하중이 프론트 서브프레임(10)에 전달됨에 따라 프론트 서브프레임(10)은 차량의 후방을 향해 이동할 수 있고, 서포트암(61)은 피벗핀(63) 둘레로 회전할 수 있으며, 특히 서포트암(61)은 서포트브라켓(62)의 후방개구(62c)를 통해 상향으로 회전할 수 있다(도 7의 화살표 R 방향 참조). 이와 같이, 프론트 서브프레임(10)이 상향으로 회전함으로써 배터리조립체(66)와 충돌함을 회피할 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.
1: 센터플로어 2: 대쉬패널
3: 프론트 사이드멤버 5: 펜더 에이프론멤버
6: 범퍼빔 마운팅브라켓 7: 프론트 범퍼빔
8: 크래쉬박스 9: 서브프레임 마운팅브라켓
10: 프론트 서브프레임 11: 종방향멤버
12: 프론트 크로스멤버 13: 리어 크로스멤버
14: 프론트 연장부 21: 제1프론트 연결부
22: 제2프론트 연결부 23: 리어 연결부
31: 제1프론트 피벗암 32: 제1프론트 피벗러그
33: 제1프론트 피벗핀 35: 제2프론트 피벗암
36: 제2프론트 피벗러그 37: 제2프론트 피벗핀
41: 리어 피벗암 42: 리어 피벗러그
43: 리어 피벗핀 51: 프론트 장착부
52: 중간 장착부 53: 리어 장착부
61: 서포트암 62: 서포트브라켓
63: 피벗핀 66: 배터리조립체
70: 전기모터

Claims (14)

  1. 한 쌍의 프론트 사이드멤버;
    차량의 센터플로어 아래에 배치된 배터리조립체;
    상기 한 쌍의 프론트 사이드멤버의 아래에 배치되고, 상기 배터리조립체의 앞쪽에 위치한 프론트 서브프레임; 및
    상기 프론트 서브프레임에 장착된 전기모터;를 포함하고,
    상기 프론트 서브프레임은 한 쌍의 서포트암 및 한 쌍의 서포트브라켓을 통해 상기 한 쌍의 프론트 사이드멤버에 연결되며, 각 서포트암은 상기 프론트 서브프레임에 제공되고, 각 서포트브라켓은 각 프론트 사이드멤버에 제공되는 차량 충돌에너지 흡수시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 서포트암은 피벗핀을 통해 상기 각 서포트브라켓에 피벗가능하게 연결되는 차량 충돌에너지 흡수시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 한 쌍의 서포트암 및 상기 한 쌍의 서포트브라켓이 상기 프론트 서브프레임의 프론트 장착부 보다 뒤쪽에 위치함으로써 차량의 정면충돌 발생 시에 상기 한 쌍의 서포트암 및 상기 한 쌍의 서포트브라켓은 상기 프론트 서브프레임의 후방부가 변형됨을 억제하도록 구성된 차량 충돌에너지 흡수시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 프론트 서브프레임은 상기 한 쌍의 종방향멤버와, 상기 한 쌍의 종방향멤버의 전방부들을 연결하는 프론트 크로스멤버와, 한 쌍의 종방향멤버의 후방부들을 연결하는 리어 크로스멤버를 포함하고,
    상기 각 서포트암은 각 종방향멤버로부터 돌출하고, 상기 각 서포트브라켓은 각 프론트 사이드멤버로부터 상기 각 서포트암을 향해 돌출하며, 상기 피벗핀은 상기 각 서포트암 및 상기 각 서포트브라켓을 관통하도록 구성된 차량 충돌에너지 흡수시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 서포트브라켓은 차량의 전방을 향하는 전방벽과, 상기 전방벽의 양측 가장자리에서 차량의 후방을 향해 연장된 한 쌍의 사이드벽과, 상기 전방벽과 대향하는 후방개구를 포함하고,
    상기 피벗핀은 상기 한 쌍의 사이드벽 및 상기 서포트암을 관통하도록 구성된 차량 충돌에너지 흡수시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 각 종방향멤버는 차량의 정면충돌 시에 상기 각 종방향멤버가 “V”자 형상으로 변형됨을 유도하는 노치를 더 포함하는 차량 충돌에너지 흡수시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 노치는 상기 종방향멤버의 상면으로부터 차량의 아래를 향해 함몰되는 차량 충돌에너지 흡수시스템.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 노치는 상기 서포트암의 앞쪽에 위치하는 차량 충돌에너지 흡수시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기모터의 전방 가장자리는 프론트 연결부를 통해 상기 프론트 서브프레임의 프론트 크로스멤버에 연결되는 차량 충돌에너지 흡수시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 전기모터의 후방 가장자리는 리어 연결부를 통해 상기 프론트 서브프레임의 리어 크로스멤버에 피벗가능하게 연결되는 차량 충돌에너지 흡수시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 한 쌍의 서포트암은 차량의 길이방향에서 상기 프론트 연결부 및 상기 리어 연결부 사이에 위치하는 차량용 충돌에너지 흡수시스템.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 리어 연결부는 상기 전기모터의 후방 가장자리로부터 차량의 후방을 향해 돌출한 리어 피벗암과, 상기 프론트 서브프레임의 리어 크로스멤버로부터 상향으로 돌출한 한 쌍의 리어 피벗러그와, 상기 피벗암 및 상기 한 쌍의 리어 피벗러그를 관통하는 리어 피벗핀을 포함하는 차량 충돌에너지 흡수시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    차량의 정면충돌 시에 상기 리어 피벗암이 상기 리어 피벗러그로부터 분리되도록 구성된 차량 충돌에너지 흡수시스템.
  14. 청구항 12에 있어서,
    각 리어 피벗러그은 상기 리어 피벗핀이 통과하는 관통홀 및 상기 관통홀로부터 차량의 후방을 향해 연장된 슬롯을 가지고, 상기 슬롯의 폭은 상기 관통홀의 직경 보다 작은 차량 충돌에너지 흡수시스템.
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