KR20220082493A - 차량의 차체 - Google Patents

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김석주
박태규
김호연
조선형
허철희
용지애
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현대자동차주식회사
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Abstract

차량의 하방에 마련되는 격자형의 플로어멤버;
플로어멤버의 상면에 결합되며 상방으로 연장된 형상의 복수의 지지멤버; 및
지지멤버의 상단에 결합되어 플로어멤버와의 사이에 이격공간을 형성하고, 이격공간에 차량의 고전압배터리가 장착되는 프레임멤버;를 포함하는 차량의 차체가 소개된다.

Description

차량의 차체 {BODY OF VEHICLE}
본 발명은 인 휠 플랫폼의 차량에서 차량의 플로어를 이루는 플로어멤버와 플로어멤버의 상단에 결합되는 프레임멤버를 통해 고전압배터리가 장착되고, 프레임멤버의 상단에는 시트가 결합되는 차량의 차체에 관한 것이다.
차량의 차체는 차량 내부의 각종 장비들을 장착하고, 차량에 충격이 가해지는 경우 충격 하중을 효율적으로 흡수하여 차량 탑승자를 보호할 수 있도록 설계되어야 한다.
기존의 차량은 엔진 또는 배터리가 탑재되는 공간과, 차량의 구동을 위한 휠, 현가 및 조향장치 등이 장착되는 공간이 필요하다. 따라서 각 휠이 장착되는 각각의 휠 하우징은 물론 각 휠에 마련되는 현가장치, 각 휠을 연결하는 조향장치, 구동력을 전달하는 구동장치 등은 차체에서 상당한 공간을 차지하기 때문에 차체 설계시에 이를 고려하며 차량에 가해지는 충격도 흡수할 수 있도록 설계하여야 한다. 또한, 고려할 장치가 많아질수록 차체의 제조 및 조립 공정은 더욱 더 복잡하고 많은 시간이 소요되게 된다.
그러나, 최근에는 차량의 휠에 구동부와 조향, 감속부 등이 내장된 인휠 시스템이 개발되고 있는데, 인휠 시스템의 경우 기존의 차량과는 다르게 각각의 휠마다 연결될 필요가 없기 때문에 차체 또한 기존과는 다르게 설계되어야 한다. 따라서, 차량이 인휠 시스템을 채택하는 경우 각 휠 하우징 공간이 형성되고, 차체의 강성을 충분히 확보하며, 제조 및 조립공정을 더욱 단순화 할 수 있는 차체의 개발이 필요한 실정이다.
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 10-1998-0070976 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 인 휠 플랫폼의 차량에서 차량의 플로어를 이루는 플로어멤버와 복수의 지지멤버를 통해 플로어멤버의 상단에 이격되어 결합되는 프레임멤버가 마련되며, 플로어멤버와 프레임멤버 사이의 이격공간에 고전압배터리가 장착되고, 프레임멤버의 상단에는 시트가 결합되는 차량의 차체를 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 차체는 차량의 하방에 마련되는 플로어멤버; 플로어멤버의 상면에 결합되는 지지멤버; 및 지지멤버의 상단에 결합되어 플로어멤버와의 사이에 이격공간을 형성하고, 이격공간에 차량의 고전압배터리가 장착되는 프레임멤버;를 포함한다.
플로어멤버는 격자형으로 형성되며, 지지멤버는 복수개가 이격되어 마련되고 하단이 플로어멤버의 상면에 결합되어 상방으로 연장된 형상일 수 있다.
지지멤버는 단부에 폐쇄면이 형성되고, 폐쇄면을 통해 플로어멤버 또는 프레임멤버에 면접촉을 이루며 결합될 수 있다.
지지멤버는 내부공간을 가지고 연장된 형상이며, 일면이 개방되고, 개방된 일면을 통해 공구가 진입되어 폐쇄면이 플로어멤버 또는 프레임멤버에 결합될 수 있다.
프레임멤버는 격자형으로 형성되며, 각각의 격자형 이격공간에 복수의 고전압배터리가 장착될 수 있다.
프레임멤버는 차량의 길이방향으로 배치되는 복수의 사이드멤버와 차량의 폭방향으로 배치되는 복수의 크로스멤버를 포함하며, 사이드멤버 또는 크로스멤버는 단부에 폐쇄면이 형성되고, 폐쇄면을 통해 상호간에 면접촉을 이루며 결합될 수 있다.
사이드멤버 또는 크로스멤버는 내부공간을 가지고 연장된 형상이며, 일면이 개방되고, 개방된 일면을 통해 공구가 진입되어 상호간에 또는 지지멤버에 결합될 수 있다.
고전압배터리의 상단에는 고정부가 마련되며, 고정부는 프레임멤버의 이격공간에 고전압배터리가 장착되는 경우 프레임멤버의 상면에 결합되어 고전압배터리가 상방으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
고정부는 고전압배터리의 상면을 가로지르며, 양 끝단이 고전압배터리의 외측으로 연장됨으로써 연장된 부분이 프레임멤버의 상면과 면접촉을 이루며 결합될 수 있다.
플로어멤버에는 플로어멤버의 상면을 차폐하는 플로어판넬이 마련되며, 플로어판넬은 프레임멤버의 이격공간에 고전압배터리가 장착되는 경우 고전압배터리의 하단을 지지하여 고전압배터리가 하방으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
프레임멤버의 상면에는 하나 이상의 시트가 마련되며, 시트는 하단에 지지부가 마련되고, 지지부를 통해 프레임멤버에 이격되어 결합될 수 있다.
프레임멤버의 이격공간에 고전압배터리가 장착되지 않는 경우, 이격공간에는 승객의 짐을 보관하는 수납공간이 마련될 수 있다.
프레임멤버는 차량의 폭방향으로 배치되며, 복수의 고전압배터리는 차량의 폭방향을 따라 프레임멤버의 이격공간에 삽입되어 장착될 수 있다.
본 발명의 차량의 차체에 따르면, 인 휠 플랫폼의 차량에서 차량의 플로어를 이루는 플로어멤버와 복수의 지지멤버를 통해 플로어멤버의 상단에 이격되어 결합되는 프레임멤버가 마련되며, 플로어멤버와 프레임멤버 사이의 이격공간에 고전압배터리가 장착되고, 프레임멤버의 상단에는 시트가 결합될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체에서 프레임멤버가 지지멤버를 통해 플로어멤버에 결합되는 것을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체에서 프레임멤버의 이격공간에 고전압배터리가 장착되는 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체에서 프레임멤버에 시트가 장착되는 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체에서 측방향에서 가해지는 하중이 분산되는 것을 나타낸 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체에서 프레임멤버가 지지멤버를 통해 플로어멤버에 결합되는 것을 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체에서 프레임멤버의 이격공간에 고전압배터리가 장착되는 것을 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체에서 프레임멤버에 시트가 장착되는 것을 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체에서 측방향에서 가해지는 하중이 분산되는 것을 나타낸 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체에서 프레임멤버가 지지멤버를 통해 플로어멤버에 결합되는 것을 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체에서 프레임멤버의 이격공간에 고전압배터리가 장착되는 것을 나타낸 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체는 차량의 하방에 마련되는 플로어멤버(100); 플로어멤버(100)의 상면에 결합되는 지지멤버(210); 및 지지멤버(210)의 상단에 결합되어 플로어멤버(100)와의 사이에 이격공간을 형성하고, 이격공간에 차량의 고전압배터리가 장착되는 프레임멤버(200);를 포함한다. 또한, 플로어멤버(100)는 격자형으로 형성되며, 지지멤버(210)는 복수개가 이격되어 마련되고 하단이 플로어멤버(100)의 상면에 결합되어 상방으로 연장된 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체는 기존의 차량과는 달리 인 휠 시스템을 이용한 차량을 위한 것으로써, 각각의 휠 사이에 구동축이나 조향장치 등이 연결될 필요가 없다. 따라서 각각의 차량 휠에는 휠 상단의 쇽업소버 및 쇽업소버 하우징이 마련되며, 각각의 쇽업소버 하우징을 연결함과 동시에 차량 충돌시 차체의 강성을 확보하기 위해, 각각의 트러스멤버를 이용하여 차체를 구성한다. 또한, 인 휠 시스템의 차량은 고전압배터리를 이용하여 구동되는데, 격자형의 플로어멤버(100)와 시트 사이의 공간에 고전압배터리를 장착함으로써 차량의 내부공간을 확보하기가 용이하며, 배터리를 외부 충격으로부터 보호할 수 있게 된다.
구체적으로, 차체의 최하단에는 격자형의 플로어멤버(100)가 마련되는데 플로어멤버(100)의 각 모서리에는 인 휠 시스템의 차량 휠이 위치하도록 각 모서리의 상단에 쇽업소버 및 쇽업소버 하우징이 마련된다. 플로어멤버(100)는 복수의 횡부재와 종부재로 구성되며, 전후방 및 측방향 차체멤버 및 차량 측면의 필러멤버를 통해 플로어멤버(100)의 상방에 캐빈룸이 형성되게 된다.
기존의 차량과는 달리 인 휠 시스템의 차량에서는 플로어멤버(100)의 상면에 얇은 판 형태의 고전압배터리가 장착되어 차량에 전원을 공급하게 된다. 이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체에서는, 플로어멤버(100)의 상방으로 연장되는 복수의 지지멤버(210) 및 지지멤버(210)의 상단에 결합되는 프레임멤버(200)를 통해 차량의 고전압배터리가 장착될 공간을 형성하고, 고전압배터리의 상방에 시트가 결합된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체에서 지지멤버(210)는 단부에 폐쇄면이 형성되고, 폐쇄면을 통해 플로어멤버(100) 또는 프레임멤버(200)에 면접촉을 이루며 결합될 수 있다. 지지멤버(210)는 내부공간을 가지고 연장된 형상이며, 일면이 개방되고, 개방된 일면을 통해 공구가 진입되어 폐쇄면이 플로어멤버(100) 또는 프레임멤버(200)에 결합될 수 있다. 이와 같은 결합방식은 지지멤버(210)와 플로어멤버(100) 또는 프레임멤버(200)가 결합시에 차체 강성 또는 멤버간 결합강성을 유지하면서도, 조립공정에 있어서 사람이나 로봇 등이 각각의 멤버를 쉽고 간편하게 조립할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체에서 프레임멤버(200)는 격자형으로 형성되며, 각각의 격자형 이격공간에 복수의 고전압배터리가 장착될 수 있다. 그리고, 프레임멤버(200)는 차량의 길이방향으로 배치되는 복수의 사이드멤버와 차량의 폭방향으로 배치되는 복수의 크로스멤버를 포함하며, 사이드멤버 또는 크로스멤버는 단부에 폐쇄면이 형성되고, 폐쇄면을 통해 상호간에 면접촉을 이루며 결합될 수 있다. 사이드멤버 또는 크로스멤버는 내부공간을 가지고 연장된 형상이며, 일면이 개방되고, 개방된 일면을 통해 공구가 진입되어 상호간에 또는 지지멤버(210)에 결합될 수 있다.
구체적으로 프레임멤버(200)는 복수의 사이드멤버와 크로스멤버가 복수의 격자를 형성하도록 조립되며, 복수의 지지멤버(210)는 격자의 각 모서리에 배치되어 프레임멤버(200)를 안정적으로 지지하게 된다. 이와 같은 구조를 통해 플로어멤버(100) 및 프레임멤버(200)간에 충돌강성 및 조립강성을 확보할 수 있고, 플로어멤버(100)와 프레임멤버(200) 사이의 이격공간에 고전압배터리가 삽입되어 장착되는 경우, 외부의 충격으로부터 고전압배터리를 보호할 수 있게 된다. 또한, 지지멤버(210)의 개단면 구조와 마찬가지로, 프레임멤버(200)를 구성하는 사이드멤버 및 크로스멤버도 개단면 구조를 이룸으로써, 조립시 차체 강성 또는 멤버간 결합강성을 유지하면서 람이나 로봇 등이 각각의 멤버를 쉽고 간편하게 조립할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체에서 고전압배터리의 상단에는 고정부(300)가 마련되며, 고정부(300)는 프레임멤버(200)의 이격공간에 고전압배터리가 장착되는 경우 프레임멤버(200)의 상면에 결합되어 고전압배터리가 상방으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 고정부(300)는 고전압배터리의 상면을 가로지르며, 양 끝단이 고전압배터리의 외측으로 연장됨으로써 연장된 부분이 프레임멤버(200)의 상면과 면접촉을 이루며 결합될 수 있다.
구체적으로, 고정부(300)는 밴드브라켓의 형태를 가질 수 있으며, 고전압배터리의 상면에 결합되거나 고전압배터리의 상면을 커버링할 수 있다. 고정부(300)는 얇은 판 형상으로써, 양 끝단이 배터리의 외측으로 연장되어 연장된 부분이 프레임멤버(200)의 상면에 볼팅 등의 방식으로 간편하게 조립이 가능하다. 이 때도 프레임멤버(200)가 개단면 구조이기 때문에 고정부(300)를 간단하게 탈부착 할 수 있게 되며, 따라서 고전압배터리의 교환시에도 쉽게 탈착이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체에서 플로어멤버(100)에는 플로어멤버(100)의 상면을 차폐하는 플로어판넬(400)이 마련되며, 플로어판넬(400)은 프레임멤버(200)의 이격공간에 고전압배터리가 장착되는 경우 고전압배터리의 하단을 지지하여 고전압배터리가 하방으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 플로어판넬(400)은 플로어멤버(100)의 상면을 차폐하여 고전압배터리의 하방 이탈을 방지하고, 하방에서 고전압배터리에 가해지는 충격을 막을 수 있다. 플로어판넬은 판 형상으로써, 플로어멤버(100)의 상면과 지지멤버(210)의 하단 사이에 결합될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체에서 프레임멤버에 시트가 장착되는 것을 나타낸 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체에서 프레임멤버(200)의 상면에는 하나 이상의 시트(400)가 마련되며, 시트(400)는 하단에 지지부가 마련되고, 지지부를 통해 프레임멤버(200)에 이격되어 결합될 수 있다.
구체적으로, 시트(400)는 차량의 폭방향을 따라 하나 이상이 배치될 수 있으며, 시트의 하단에는 복수의 지지부가 마련된다. 지지부는 상단이 시트(400)의 전방과 후방의 복수의 지점을 지지하며, 하단은 프레임멤버(200)의 상면에 결합되되, 고전압배터리를 고정시키는 고정부(300)과 겹쳐지지 않도록 고정부가 결합된 지점과 다른 곳에 결합된다. 지지부도 마찬가지로 프레임멤버(200)의 개단면 구조를 통해 프레임멤버(200)의 상면에 볼팅을 포함하는 방식으로 간편하게 결합될 수 있으며, 필요에 따라 시트(400)를 쉽게 탈부착 할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체에서 프레임멤버(200)의 이격공간에 고전압배터리가 장착되지 않는 경우, 이격공간에는 승객의 짐을 보관하는 수납공간이 마련될 수 있다. 차량에 고전압배터리가 충분히 장착된 경우에는 프레임멤버(200)가 플로어멤버(100)와의 사이에 형성한 시트(400) 하단의 이격공간에는 승객이 개인 소지품을 보관할 수 있는 수납공간이 마련되어 공간활용을 극대화하고 승객의 편의를 도모할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체에서 측방향에서 가해지는 하중이 분산되는 것을 나타낸 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체에서 프레임멤버(200)는 차량의 폭방향으로 배치되며, 복수의 고전압배터리는 차량의 폭방향을 따라 프레임멤버(200)의 이격공간에 삽입되어 장착될 수 있다. 차량에 승객이 탑승한 경우 차량에서 측방은 전방 또는 후방에 비해 상대적으로 외부와의 거리가 가깝기 때문에 충격에 더욱 취약할 수 있다.
따라서, 프레임멤버(200)를 차량의 폭방향으로 배치함으로서 차량의 승객 및 이격공간에 삽입되는 고전압배터리를 측방향에서 가해지는 충격으로부터 보호할 수 있게 되며, 프레임멤버(200)는 플로어멤버(100) 및 플로어멤버(100)의 측면에 결합되는 다른 멤버간에 충격을 분산시킴으로써 차량의 측방 충돌강성을 보강할 수 있고, 측방향에서 가해지는 충격으로부터 승객 및 고전압배터리를 보호할 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체는 플로어멤버(100)의 상단에 결합되는 지지멤버(210) 및 지지멤버(210)의 상단에 결합되는 프레임멤버(200)를 통해 인 휠 시스템의 차량에서 최대한 넓은 캐빈룸을 확보함과 동시에, 차량에 장착되는 배터리를 보호할 수 있는 차체이다. 각각의 멤버간의 결합 구조를 통해 차체강성 및 조립강성을 확보하고, 개단면을 통해 간편하게 볼팅 등의 방법으로 각각의 멤버를 조립할 수 있게된다. 또한, 프레임멤버(200)의 크기를 변화시킴으로써 다양한 차종에 간편하게 적용될 수 있있고, 다양한 크기의 고성능배터리를 탑재할 수 있으며, 프레임멤버(200)가 형성하는 하단의 이격공간 또는 상단의 공간을 통해 고전압배터리나 시트 외에도 다양한 공간 활용을 기대할 수 있을 것이다.
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 : 플로어멤버 200 : 프레임멤버
210 : 지지멤버 300 : 고정부
400 : 플로어판넬

Claims (13)

  1. 차량의 하방에 마련되는 플로어멤버;
    플로어멤버의 상면에 결합되는 지지멤버; 및
    지지멤버의 상단에 결합되어 플로어멤버와의 사이에 이격공간을 형성하고, 이격공간에 차량의 고전압배터리가 장착되는 프레임멤버;를 포함하는 차량의 차체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    플로어멤버는 격자형으로 형성되며, 지지멤버는 복수개가 이격되어 마련되고 하단이 플로어멤버의 상면에 결합되어 상방으로 연장된 형상인 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    지지멤버는 단부에 폐쇄면이 형성되고, 폐쇄면을 통해 플로어멤버 또는 프레임멤버에 면접촉을 이루며 결합되는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  4. 청구항 3에 있어서,
    지지멤버는 내부공간을 가지고 연장된 형상이며, 일면이 개방되고, 개방된 일면을 통해 공구가 진입되어 폐쇄면이 플로어멤버 또는 프레임멤버에 결합되는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    프레임멤버는 격자형으로 형성되며, 각각의 격자형 이격공간에 복수의 고전압배터리가 장착되는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  6. 청구항 1에 있어서,
    프레임멤버는 차량의 길이방향으로 배치되는 복수의 사이드멤버와 차량의 폭방향으로 배치되는 복수의 크로스멤버를 포함하며, 사이드멤버 또는 크로스멤버는 단부에 폐쇄면이 형성되고, 폐쇄면을 통해 상호간에 면접촉을 이루며 결합되는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  7. 청구항 6에 있어서,
    사이드멤버 또는 크로스멤버는 내부공간을 가지고 연장된 형상이며, 일면이 개방되고, 개방된 일면을 통해 공구가 진입되어 상호간에 또는 지지멤버에 결합되는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  8. 청구항 1에 있어서,
    고전압배터리의 상단에는 고정부가 마련되며, 고정부는 프레임멤버의 이격공간에 고전압배터리가 장착되는 경우 프레임멤버의 상면에 결합되어 고전압배터리가 상방으로 이탈되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  9. 청구항 8에 있어서,
    고정부는 고전압배터리의 상면을 가로지르며, 양 끝단이 고전압배터리의 외측으로 연장됨으로써 연장된 부분이 프레임멤버의 상면과 면접촉을 이루며 결합되는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  10. 청구항 1에 있어서,
    플로어멤버에는 플로어멤버의 상면을 차폐하는 플로어판넬이 마련되며, 플로어판넬은 프레임멤버의 이격공간에 고전압배터리가 장착되는 경우 고전압배터리의 하단을 지지하여 고전압배터리가 하방으로 이탈되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  11. 청구항 1에 있어서,
    프레임멤버의 상면에는 하나 이상의 시트가 마련되며, 시트는 하단에 지지부가 마련되고, 지지부를 통해 프레임멤버에 이격되어 결합되는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  12. 청구항 1에 있어서,
    프레임멤버의 이격공간에 고전압배터리가 장착되지 않는 경우, 이격공간에는 승객의 짐을 보관하는 수납공간이 마련되는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  13. 청구항 1에 있어서,
    프레임멤버는 차량의 폭방향으로 배치되며, 복수의 고전압배터리는 차량의 폭방향을 따라 프레임멤버의 이격공간에 삽입되어 장착되는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
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