KR20240002524A

KR20240002524A - 차량도어용 힌지시스템

Info

Publication number: KR20240002524A
Application number: KR1020220079812A
Authority: KR
Inventors: 김덕영; 정두영; 홍성태; 김용주
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사; 피에이치에이 주식회사
Priority date: 2022-06-29
Filing date: 2022-06-29
Publication date: 2024-01-05
Also published as: DE102022212681A1; US20240003173A1; CN117306975A

Abstract

개시된 차량도어용 힌지시스템은, 차량 컴파트먼트를 한정하는 벽구조; 상기 차량 컴파트먼트를 둘러싸는 차량도어; 상기 벽구조의 둘레를 포위하는 차체 프레임구조; 상기 차량도어 및 상기 차체 프레임구조 사이에 장착된 힌지암; 및 상기 힌지암의 회전축선을 제공하도록 구성되고, 상기 벽구조의 외부에 위치한 힌지샤프트;를 포함할 수 있다.

Description

차량도어용 힌지시스템{HINGE SYSTEM FOR VEHICLE DOOR}

본 발명은 힌지시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 컴파트먼트를 둘러싸는 차량도어를 위한 힌지시스템(hinge system for vehicle door enclosing a vehicle compartment)에 관한 것이다.

차량은 승객실(passenger compartment), 프론트컴파트먼트(front compartment), 러기지컴파트먼트(luggage compartment) 등과 같은 다양한 차량 컴파트먼트들을 포함한다. 그리고, 차량은 차량 컴파트먼트를 둘러싸는 차량도어와, 차량도어 및 차체 사이에 장착된 힌지기구를 포함한다. 차량도어는 스윙도어, 걸-윙도어(gull-wing door), 테일게이트, 데크리드(decklid), 트렁크리드 등과 같은 다양한 구조로 구성된다. 차량도어는 힌지기구를 통해 피벗하도록 구성된다.

힌지기구는 힌지브라켓과, 힌지핀을 통해 힌지브라켓에 대해 피벗가능하게 장착된 힌지아암을 포함한다. 힌지브라켓은 체결구 등을 통해 차체에 장착되고, 힌지아암은 체결구 등을 통해 차량도어에 장착된다. 힌지아암이 힌지핀 둘레로 피벗함으로써 차량도어는 개폐된다.

차량도어는 사용자에 의한 수동으로 구동되는 수동식 차량도어와, 모터 등과 같은 엑츄에이터에 의해 구동되는 전동식 차량도어 등으로 구분된다. 특히, 전동식 차량도어는 차량힌지의 힌지아암을 구동시키는 힌지엑츄에이터(hinge actuator)를 포함하고, 힌지엑츄에이터는 힌지아암에 연결되도록 구성된다. 힌지아암이 힌지엑츄에이터에 의해 피벗함에 따라 전동식 차량도어는 개폐된다.

차량의 후방에 위치한 러기지컴파트먼트를 둘러싸는 데크리드(decklid)는 구즈넥 힌지암(gooseneck hinge arm)을 포함한 힌지기구를 통해 차체에 피벗가능하게 연결된다. 구즈넥 힌지암은 데크리드가 완전 개방위치로부터 완전 폐쇄위치로 이동함을 허용하도록 구성된다. 그리고, 구즈넥 힌지암은 차체에 장착된 힌지브라켓을 통해 피벗가능하게 장착될 수 있고, 스윙드라이브기구(swing drive mechanism) 및 인장 코일스프링(extension spring)이 구즈넥 힌지암에 연결된다. 스윙드라이브기구의 모터 및 바디가 회전함으로써 구즈넥 힌지는 회전할 수 있고, 이를 통해 데크리드는 피벗되며, 인장 코일스프링은 스윙드라이브기구의 드라이브토크를 보조한다.

하지만, 종래의 힌지기구에서, 스윙드라이브기구, 구즈넥 힌지암, 및 인장 코일스프링이 러기지컴파트먼트 내에 배치됨에 따라 러기지컴파트먼트 내에서 공간손실이 발생하는 단점이 있다. 또한, 구즈넥 힌지암이 러기지컴파트먼트의 개구가장자리(aperture periphery) 둘레로 회전함에 따라 구즈넥 힌지암의 회전반경이 상대적으로 커지는 단점이 있었다. 그리고, 스윙드라이브기구 전체가 회전함으로써 스윙드라이브기구의 작동공간이 상대적으로 커지는 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 점들을 고려하여 안출한 것으로, 힌지암, 힌지엑츄에이터 등이 차량 컴파트먼트의 외측에 배치됨으로써 차량 컴파트먼트의 공간 손실을 최소화할 수 있는 차량도어용 힌지시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량도어용 힌지시스템은, 차량 컴파트먼트를 한정하는 벽구조; 상기 차량 컴파트먼트를 둘러싸는 차량도어; 상기 벽구조의 둘레를 포위하는 차체 프레임구조; 상기 차량도어 및 상기 차체 프레임구조 사이에 장착된 힌지암; 및 상기 힌지암의 회전축선을 제공하도록 구성되고, 상기 벽구조의 외부에 위치한 힌지샤프트;를 포함할 수 있다.

상기 힌지암은 상기 벽구조의 외부에 위치할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량도어용 힌지시스템은, 상기 힌지암 및 상기 차체 프레임구조 사이에 연결된 인장스프링을 더 포함할 수 있다. 상기 인장스프링은 상기 벽구조의 외부에 위치할 수 있다.

상기 차체 프레임구조는 상기 벽구조를 포위하는 횡프레임 및 종멤버를 포함할 수 있다. 상기 횡프레임은 횡멤버를 가질 수 있으며, 상기 인장스프링은 상기 힌지암에 연결된 제1후크와, 상기 횡멤버에 연결된 제2후크를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량도어용 힌지시스템은, 상기 힌지암을 구동시키는 힌지엑츄에이터를 더 포함할 수 있다. 상기 힌지엑츄에이터는 상기 벽구조의 외부에 위치할 수 있다.

상기 차체 프레임구조는 상기 벽구조를 포위하는 횡프레임 및 종멤버를 포함하고, 상기 힌지엑츄에이터는 상기 종멤버에 장착되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량도어용 힌지시스템은, 상기 차체 프레임구조에 고정된 힌지브라켓을 더 포함하고, 상기 힌지암은 상기 힌지샤프트를 통해 상기 힌지브라켓에 회전가능하게 연결될 수 있다.

상기 힌지엑츄에이터 및 상기 힌지브라켓은 상기 횡프레임과 상기 종멤버 사이의 교차지점에 인접한 위치에 배치될 수 있다.

상기 힌지엑츄에이터는 상기 힌지브라켓에 고정될 수 있다.

상기 힌지암은, 상기 힌지샤프트를 통해 상기 힌지브라켓에 회전가능하게 연결된 베이스부; 상기 베이스부로부터 차량도어를 향해 연장된 제1연장부; 및 상기 베이스부로부터 상기 차체 프레임구조를 향해 연장된 제2연장부를 포함할 수 있다.

상기 제1연장부는 상기 차량도어에 연결되고, 상기 제2연장부는 인장스프링을 통해 상기 차체 프레임구조에 연결될 수 있다.

상기 힌지엑츄에이터는 회전가능한 출력샤프트와, 상기 출력샤프트로부터 상기 힌지암의 제1연장부를 따라 연장된 출력링크를 포함할 수 있다. 상기 출력링크는 상기 출력샤프트에 고정된 제1단부와, 상기 힌지암의 제1연장부에 고정된 제2단부를 포함할 수 있다.

상기 제1연장부는 상기 차량의 외측스킨부의 상부와 인접한 함몰부를 가지고, 상기 함몰부는 차량의 실내를 향해 함몰될 수 있다.

상기 제1연장부는, 상기 베이스부의 제1단부로부터 직선상으로 연장된 근위 직선영역; 상기 근위 직선영역으로부터 일정반경으로 커브진 근위 커브영역; 상기 근위 커브영역으로부터 직선상으로 연장된 중간 직선영역; 상기 중간 직선영역으로부터 일정반경으로 커브진 원위 커브영역; 및 상기 원위 커브영역으로부터 직선상으로 연장되는 원위 직선영역을 포함할 수 있다. 상기 함몰부는 상기 근위 직선영역, 상기 근위 커브영역, 및 상기 중간 직선영역에 의해 한정될 수 있다.

상기 차량도어가 완전 폐쇄위치에 위치할 때, 상기 힌지암의 제2연장부의 단부가 상기 힌지샤프트 보다 상기 외측스킨부와 상대적으로 근접하도록 구성될 수 있다. 상기 인장스프링이 상기 제2연장부의 단부에 연결되도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 힌지암, 힌지엑츄에이터 등이 차량 컴파트먼트의 외측에 배치됨으로써 차량 컴파트먼트의 공간 손실을 최소화할 수 있고, 힌지암의 회전반경을 상대적으로 줄일 수 있으므로 힌지암의 사이즈 또는 형상 등이 자유롭게 구성될 수 있고, 이를 통해 힌지암의 설계자유도가 향상될 수 있다.

특히, 힌지엑츄에이터가 차체 프레임구조 및/또는 힌지브라켓에 고정되고, 힌지엑츄에이터가 힌지암을 회전시킴으로써, 힌지암의 작동공간, 인장스프링의 작동공간, 엑츄에이터의 볼륨 및 장착공간이 최소화될 수 있고, 이를 통해 힌지암, 엑츄에이터, 및 힌지브라켓이 차량 컴파트먼트의 외측에서 컴팩트하게 구성될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량도어용 힌지시스템의 힌지조립체를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량도어용 힌지시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 힌지조립체를 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 A방향에서 바라본 도면으로, 본 발명의 실시예에 따른 차량도어용 힌지시스템이 차량도어를 폐쇄한 것을 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 B방향에서 바라본 도면이다.
도 6은 도 2의 A방향에서 바라본 도면으로, 본 발명의 실시예에 따른 차량도어용 힌지시스템이 차량도어를 개방한 것을 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 C방향에서 바라본 도면이다.
도 8은 도 6의 D방향에서 바라본 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 차량도어용 힌지시스템이 적용되는 차량을 도시한 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 차량 컴포넌트를 한정하는 벽구조 및 차량도어를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 차량도어용 힌지시스템의 차체 프레임구조를 도시한 도면이다.
도 12는 도 11의 E방향에서 바라본 도면이다.
도 13은 도 12의 F방향에서 바라본 도면이다.
도 14는 도 13의 G부분을 확대한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 차량도어용 힌지시스템이 차량도어가 폐쇄됨을 허용하는 것을 도시한 도면이다.
도 16은 도 15의 H부분을 확대한 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 차량도어용 힌지시스템의 제1힌지조립체를 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 차량도어용 힌지시스템의 제2힌지조립체를 도시한 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 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량도어용 힌지시스템(10)은 힌지조립체(11)를 포함한다. 힌지조립체(11)는 힌지브라켓(23, 24)과, 힌지브라켓(23, 24)에 힌지샤프트(22)를 통해 회전가능하게 연결된 힌지암(21)과, 힌지암(21)을 구동시키는 힌지엑츄에이터(25)와, 힌지암(21)에 연결된 인장스프링(26)을 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 제1힌지브라켓(23) 및 제2힌지브라켓(24)이 차체 프레임구조(50)에 고정될 수 있고, 제1힌지브라켓(23)은 제2힌지브라켓(24)에 대해 이격될 수 있다. 제1힌지브라켓(23)은 힌지엑츄에이터(25)에 인접하고, 제2힌지브라켓(24)은 힌지엑츄에이터(25)로부터 상대적으로 멀게 위치할 수 있다. 힌지암(21)은 힌지샤프트(22)를 통해 제1힌지브라켓(23) 및 제2힌지브라켓(24) 사이에 회전가능하게 장착될 수 있다.

대안적인 실시예에 따르면, 힌지엑츄에이터(25)에 인접한 제1힌지브라켓(23)만이 차체 프레임구조(50)에 고정될 수 있고, 제2힌지브라켓(24)은 생략될 수도 있다. 힌지암(21)은 힌지샤프트(22)를 통해 제1힌지브라켓(23)에 회전가능하게 연결될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 힌지암(21)은 힌지샤프트(22)를 통해 힌지브라켓(23, 24)에 회전가능하게 연결된 베이스부(40)와, 베이스부(40)로부터 차량도어(5)를 향해 연장된 제1연장부(41)와, 베이스부(40)로부터 차체 프레임구조(50)를 향해 연장된 제2연장부(42)를 포함할 수 있다. 제1연장부(41) 및 제2연장부(42)가 베이스부(40)로부터 서로 대향하는 방향으로 연장됨으로써 힌지암(21)은 "V"자형상, "L"자형상, "M"자형상 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있다. 힌지샤프트(22)는 힌지암(21)의 회전을 위한 회전축선(X)을 제공할 수 있으며, 힌지암(21)은 힌지샤프트(22)의 둘레로 회전 또는 스윙할 수 있다.

힌지엑츄에이터(25)는 엑츄에이터 하우징(25a)과, 엑츄에이터 하우징(25a)에 내장된 양방향 모터(bidirectional motor) 및 기어트레인 등을 포함할 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 힌지엑츄에이터(25)는 차체 프레임구조(50) 및 제1힌지브라켓(23)에 고정적으로 장착될 수 있다. 이와 같이, 힌지엑츄에이터(25)가 차체 측에 고정되고 힌지엑츄에이터(25)가 힌지암(21)을 직접적으로 회전시키도록 구성됨으로써 힌지엑츄에이터(25)의 장착공간을 상대적으로 줄일 수 있다.

도 3을 참조하면, 힌지엑츄에이터(25)의 엑츄에이터 하우징(25a)은 차체 프레임구조(50)의 종멤버(56, longitudinal member)에 고정적으로 장착될 수 있다. 차체 프레임구조(50)의 종멤버(56)는 장착돌기(56a)를 가질 수 있고, 엑츄에이터 하우징(25a)의 장착러그(25b)가 체결구, 용접 등을 통해 장착돌기(56a)에 고정될 수 있다. 또한, 엑츄에이터 하우징(25a)의 엔드플레이트(25c)가 체결구(25d) 또는 용접 등을 통해 제1힌지브라켓(23)에 고정될 수 있다.

도 3을 참조하면, 힌지엑츄에이터(25)는 회전가능한 출력샤프트(27)와, 출력샤프트(27)로부터 힌지암(21)의 제1연장부(41)를 따라 연장된 출력링크(28)를 포함할 수 있다. 출력링크(28)는 출력샤프트(27)에 고정된 제1단부와, 힌지암(21)의 제1연장부(41)에 고정된 제2단부를 포함할 수 있다. 출력링크(28)의 제2단부는 연결부재(29)를 통해 힌지암(21)의 제1연장부(41)에 고정될 수 있다. 연결부재(29)가 출력링크(28) 및 힌지암(21)의 제1연장부(41)에 고정됨으로써 연결부재(29)는 출력링크(28) 및 힌지암(21)의 제1연장부(41)를 연결할 수 있고, 연결부재(29)는 힌지샤프트(22)로부터 일정거리만큼 이격될 수 있다. 출력샤프트(27)가 힌지엑츄에이터(25)에 의해 회전함에 따라 출력링크(28)는 출력샤프트(27)와 함께 회전할 수 있고, 출력링크(28)의 회전에 의해 힌지암(21)은 힌지샤프트(22)의 둘레로 회전할 수 있다. 출력샤프트(27)의 축선은 힌지샤프트(22)의 회전축선(X)에 정렬될 수 있다.

인장스프링(26)은 에너지를 흡수하고 축적하고, 당김력 또는 인장에 대해 저항력을 제공하도록 구성될 수 있다(extension spring is configured to absorb and store energy, and to provide a resistance to a pulling force or extension). 인장스프링(26)은 힌지암(21)에 연결될 수 있고, 인장스프링(26)은 힌지엑츄에이터(25)의 출력샤프트(27)로부터 출력되는 드라이브토크를 보조할 수 있다. 도 2를 참조하면, 인장스프링(26)은 코일부(26a)와, 코일부(26a)의 일단에 제공된 제1후크(26b)와, 코일부(26a)의 타단에 제공된 제2후크(26c)를 포함할 수 있다. 제1후크(26b)는 힌지암(21)의 제2연장부(42)에 연결될 수 있고, 제2후크(26c)는 고정러그(58)에 연결될 수 있으며, 고정러그(58)는 차체 프레임구조(50)의 횡멤버(57, transverse member)에 고정될 수 있다.

도 2를 참조하면, 차량(1)은 승객실, 러기지컴파트먼트, 프론트컴파트먼트 등과 같은 차량 컴파트먼트(2)를 가질 수 있다. 벽구조(3)는 그 내부에 한정된 차량 컴파트먼트(2)를 포함할 수 있다. 또한, 벽구조(3)는 개구(aperture)를 한정할 수 있으며, 차량 컴파트먼트(2)는 개구를 통해 접근가능하다(vehicle compartment is accessible through the aperture). 실링부재(3a)가 벽구조(3)의 개구가장자리(aperture periphery)에 제공될 수 있다.

힌지조립체(11)의 힌지샤프트(22), 힌지브라켓(23, 24), 힌지암(21), 힌지엑츄에이터(25), 및 인장스프링(26)이 벽구조(3)의 외부에 위치할 수 있다. 이와 같이, 힌지조립체(11)가 벽구조(3)의 외부에 위치함에 따라 힌지조립체(11)는 차량 컴파트먼트(2)에 위치하지 않으므로 차량 컴파트먼트(2)의 공간 손실을 최소화할 수 있다. 특히, 힌지조립체(11)가 벽구조(3)로부터 이격됨으로써 힌지암의 회전반경을 상대적으로 줄일 수 있고, 이를 통해 힌지암(21)의 사이즈, 형상 등이 자유롭게 구성될 수 있으므로 힌지암(21)의 설계자유도가 향상될 수 있다. 또한, 힌지엑츄에이터(25)가 차체 및 힌지브라켓(23, 24)에 고정되고, 힌지엑츄에이터(25)가 출력링크(28) 및 연결부재(29)를 통해 힌지암(21)을 회전시킴으로써 힌지엑츄에이터(25)의 볼륨 및 장착공간이 최소화될 수 있다. 도 5를 참조하면, 힌지엑츄에이터(25)는 일정한 장착공간(V)을 가질 수 있고, 힌지엑츄에이터(25)의 장착공간(V)은 일정 길이(s) 및 일정 높이(t)를 가질 수 있다. 예컨대, 장착공간(V)의 길이(s)는 대략 200mm이고, 장착공간(V)의 높이(t) 및 폭은 대략 50mm일 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 차체 프레임구조(50)가 벽구조(3)를 포위할 수 있고, 힌지조립체(11)는 차체 프레임구조(50) 및 벽구조(3) 사이에 배치될 수 있다. 힌지브라켓(23, 24) 및 힌지엑츄에이터(25)가 체결구, 용접 등을 통해 차체 프레임구조(50)의 종멤버(56, longitudinal member)에 고정되고, 인장스프링(26)이 힌지암(21) 및 차체 프레임구조(50)의 횡멤버(57, transverse member) 사이에 연결됨으로써 힌지조립체(11)는 차체 프레임구조(50) 및 벽구조(3) 사이에서 컴팩트하게 배치될 수 있다.

힌지암(21)은 힌지엑츄에이터(25)에 의해 제1위치(도 4 참조) 및 제2위치(도 6 참조) 사이로 이동할 수 있다. 도 4를 참조하면, 제1위치는 힌지암(21)의 제1연장부(41)가 벽구조(3)와 인접하고 힌지암(21)의 제2연장부(42)가 벽구조(3)로부터 멀어진 위치일 수 있다. 도 6을 참조하면, 제2위치는 힌지암(21)의 제1연장부(41)가 벽구조(3)로부터 멀어지고 힌지암(21)의 제2연장부(42)가 벽구조(3)와 인접한 위치일 수 있다.

도 4 및 도 7을 참조하면, 힌지암(21)의 제1연장부(41)는 차량도어(5)에 연결될 수 있고, 힌지암(21)의 제2연장부(42)는 인장스프링(26)을 통해 차체 프레임구조(50)에 연결될 수 있다. 제1연장부(41)는 그 단부에 제공된 장착부(43)를 가질 수 있고, 장착부(43)는 체결구, 용접 등을 통해 차량도어(5)에 고정될 수 있다. 제2연장부(42)는 그 단부에 제공된 결합부재(44)를 포함할 수 있고, 결합부재(44)는 C형상을 가질 수 있으며, 결합부재(44)는 나사 등과 같은 체결구(45)에 의해 제2연장부(42)의 단부에 고정될 수 있다. 결합부재(44)는 그 둘레방향을 따라 연장된 결합홈(44a)을 가질 수 있다. 인장스프링(26)의 제1후크(26b)가 결합부재(44)의 결합홈(44a)에 결합될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 힌지암(21)이 제1위치로 이동할 때 차량도어(5)는 완전 폐쇄위치로 이동할 수 있다. 차량도어(5)가 완전 폐쇄위치에 위치할 때, 차량도어(5)는 벽구조(3)의 실링부재(3a)에 밀착될 수 있고, 이를 통해 차량 컴파트먼트(2)는 벽구조(3) 및 차량도어(5)에 의해 밀폐(enclosed)될 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 힌지암(21)이 제2위치에 이동할 때 차량도어(5)는 완전 개방위치로 이동할 수 있다. 차량도어(5)가 완전 개방위치에 위치할 때, 차량도어(5)는 벽구조(3)의 실링부재(3a)로부터 이격될 수 있고, 이를 통해 차량 컴파트먼트(2)는 그의 개구를 통해 접근가능해질 수 있다.

도 8을 참조하면, 힌지조립체(11)는 벽구조(3)로부터 이격될 수 있고, 힌지조립체(11)는 차체 프레임구조(50)에 장착될 수 있다. 이에, 힌지조립체(11)는 벽구조(3) 및 차체 프레임구조(50) 사이에 배치될 수 있다.

도 4 및 도 6을 참조하면, 힌지암(21)의 제1연장부(41)는 힌지샤프트(22) 둘레로 일정한 작동공간(R1) 내에서 회전할 수 있고, 힌지암(21)의 제2연장부(42)는 힌지샤프트(22) 둘레로 일정한 작동공간(R2) 내에서 회전할 수 있다. 특히, 제2연장부(42)가 힌지샤프트(22)를 기준으로 제1연장부(41)의 반대측에 위치할 수 있으므로 제2연장부(42)의 작동공간(R2)은 힌지샤프트(22)를 기준으로 제1연장부(41)의 작동공간의 반대에 위치할 수 있다. 제2연장부(42)의 작동공간(R2)은 일정 폭(w2) 및 일정 높이(h2)를 가질 수 있다. 제2연장부(42)가 힌지샤프트(22)를 기준으로 제1연장부(41)의 반대에 위치함에 따라 제2연장부(42)의 길이를 최소화함으로써 제2연장부(42)의 작동공간(R1)을 최소화할 수 있다. 예컨대, 작동공간(R2)의 폭(w2)은 대략 170mm일 수 있고, 작동공간(R2)의 높이(h2)는 대략 170mm일 수 있다.

도 4 및 도 6을 참조하면, 힌지암(21)의 제2연장부(42)가 힌지샤프트(22) 둘레로 회전함에 따라 인장스프링(26)은 일정한 작동공간(R3) 내에서 인장(extended) 내지 수축(compressed)될 수 있다. 인장스프링(26)의 작동공간(R2)은 제2연장부(42)의 길이, 횡멤버(57)의 위치, 힌지브라켓(23, 24)의 위치, 힌지샤프트(22)의 위치 등에 따라 결정될 수 있다.

도 9 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 차량도어용 힌지시스템(10)이 적용되는 차량(1), 차량 컴파트먼트(2), 벽구조(3), 차체 프레임구조(50) 등을 예시적으로 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면, 차량(1)은 차량 컴파트먼트(2)와, 차량 컴파트먼트(2)를 둘러싸는 차량도어(5)를 포함할 수 있다. 예컨대, 차량 컴파트먼트(2)는 승객실, 러기지컴파트먼트, 프론트컴파트먼트 등일 수 있다. 차량도어(5)는 스윙도어, 걸-윙도어(gull-wing door), 테일게이트, 데크리드(decklid), 트렁크리드 등과 같은 다양한 도어 중에서 어느 하나일 수 있다.

도 9에 도시된 차량(1)은 목적기반모틸리티(PBV; Purpose Built Vehicle)의 일 형태이다. 차량(1)은 승객실에 해당하는 2개의 차량 컴파트먼트(2)와, 2개의 차량 컴파트먼트(2)를 개별적으로 둘러싸는(enclosing) 2개의 차량도어(5)와, 2개의 차량 컴파트먼트(2)를 개별적으로 한정하는 2개의 벽구조(3)를 포함할 수 있다. 2개의 벽구조(3)는 차량의 길이방향을 따라 배열될 수 있다. 도 10을 참조하면, 각 벽구조(3)가 그에 상응한 차량 컴파트먼트(2)를 한정할 수 있고, 각 벽구조(3)는 그 개구가장자리에 제공된 실링부재(3a)를 포함할 수 있다.

차체 프레임구조(50)는 힌지조립체(11)를 지지하도록 구성될 수 있다. 도 11 및 도 12를 참조하면, 차체 프레임구조(50)는 바닥프레임(51)과, 바닥프레임(51) 위에 제공된 복수의 횡프레임(52, 53, 54, 55)과, 차량(1)의 길이방향을 따라 연장된 종멤버(56, longitudinal member)를 포함할 수 있다. 각 횡프레임(52, 53, 54, 55)은 차량(1)의 폭방향으로 배열될 수 있고, 복수의 횡프레임(52, 53, 54, 55)은 차량(1)의 길이방향을 따라 이격될 수 있다. 종멤버(56)는 복수의 횡프레임(52, 53, 54, 55)을 가로질러 차량(1)의 길이방향을 따라 연장될 수 있고, 이에 종멤버(56)는 복수의 횡프레임(52, 53, 54, 55)과 교차할 수 있다.

복수의 횡프레임(52, 53, 54, 55) 중에서 2개의 횡프레임(52, 53)은 일측 벽구조(3)의 길이에 대응한 간격으로 이격될 수 있고, 이에 2개의 횡프레임(52, 53)은 일측 벽구조(3)의 전방측 및 후방측에 위치될 수 있다. 복수의 횡프레임(52, 53, 54, 55) 중에서 2개의 횡프레임(54, 55)은 타측 벽구조(3)의 길이에 대응한 간격으로 이격될 수 있고, 이에 2개의 횡프레임(54, 55)은 타측 벽구조(3)의 전방측 및 후방측에 위치될 수 있다.

이와 같이, 바닥프레임(51), 복수의 횡프레임(52, 53, 54, 55), 및 종멤버(56)는 벽구조(3)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 이에, 힌지조립체(11)는 차체 프레임구조(50) 및 벽구조(3) 사이에 배치될 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 힌지조립체(11)는 벽구조(3)의 어느 한 측벽에 인접한 횡프레임(53)과 종멤버(56) 사이의 교차지점(56c)에 인접한 종멤버(56)의 일정위치에 장착될 수 있고, 힌지조립체(11)의 힌지브라켓(23, 24)들이 체결구, 용접 등을 통해 종멤버(56)에 고정됨으로써 힌지조립체(11)는 벽구조(3)의 외부에 위치한 차체 프레임구조(50)에 견고하게 지지될 수 있다.

도 2를 참조하면, 벽구조(3)의 어느 한 측벽에 인접한 횡프레임(53)은 횡멤버(57)를 가질 수 있다. 횡멤버(57)는 차량(1)의 폭방향을 따라 연장될 수 있고, 횡멤버(57)의 축선은 종멤버(56)의 축선에 대해 직교할 수 있다. 힌지암(21)은 힌지브라켓(23, 24) 및 힌지샤프트(22)를 통해 종멤버(56)에 대해 회전가능하게 장착될 수 있고, 힌지암(21)은 종멤버(56)의 축선에 직교하는 가상 평면 상에서 회전할 수 있다. 인장스프링(26)의 제1후크(26b)는 힌지암(21)의 제2연장부(42)의 하단에 연결될 수 있고, 인장스프링(26)의 제2후크(26c)가 횡멤버(57)에 연결됨으로써 인장스프링(26)의 축선은 종멤버(56)의 축선에 대해 직교할 수 있다. 횡멤버(57)가 종멤버(56) 보다 높은 위치에 위치함으로써 인장스프링(26)의 코일부(26a)는 제2후크(26c)로부터 제1후크(26b)를 향해 사선방향으로 연장될 수 있다.

도 12를 참조하면, 차량도어(5)는 한 쌍의 힌지조립체(11, 12)를 통해 차체 프레임구조(50)에 대해 회전가능하게 연결될 수 있고, 이를 통해 차량도어(5)가 한 쌍의 힌지조립체(11, 12)를 통해 회전함으로써 차량도어(5)는 차량 컴파트먼트(2)의 개구를 커버 내지 언커버할 수 있다. 한 쌍의 힌지조립체(11, 12)는 힌지엑츄에이터(25)에 의해 작동하는 마스터 힌지조립체(11, master hinge assembly or powered actuated hinge assembly)와, 마스터 힌지조립체(11)의 작동과 함께 작동하도록 구성된(cooperative with) 슬레이브 힌지조립체(12, slave hinge assembly)를 포함할 수 있다. 마스터 힌지조립체(11) 및 슬레이브 힌지조립체(12)는 이격될 수 있다.

도 13 내지 도 16을 참조하면, 차체를 구성하는 외측스킨부(7)가 차체 프레임구조(50)의 외측에 위치할 수 있고, 차량도어(5)는 외측스킨부(7)에 대해 상대적으로 회전할 수 있다.

힌지암(21)은 제1위치(도 15 및 도 16 참조) 및 제2위치(도 13 및 도 14 참조) 사이로 이동할 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제2위치는 힌지암(21)의 제1연장부(41)가 차체 프레임구조(50)로부터 멀어지고 힌지암(21)의 제2연장부(42)가 차체 프레임구조(50)와 인접한 위치일 수 있다. 힌지암(21)이 제2위치에 이동할 때 차량도어(5)는 완전 개방위치로 이동할 수 있다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 차량도어(5)가 완전 개방위치에 위치할 때, 차량도어(5)는 벽구조(3)의 실링부재(3a)로부터 이격될 수 있고, 이를 통해 차량 컴파트먼트(2)는 벽구조(3)의 개구를 통해 접근가능해질 수 있다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 제1위치는 힌지암(21)의 제1연장부(41)가 차체 프레임구조(50)와 인접하고 힌지암(21)의 제2연장부(42)가 차체 프레임구조(50)로부터 멀어진 위치일 수 있다. 힌지암(21)이 제1위치로 이동할 때 차량도어(5)는 완전 폐쇄위치로 이동할 수 있다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 차량도어(5)가 완전 폐쇄위치에 위치할 때, 차량도어(5)는 벽구조(3)의 실링부재(3a)에 밀착될 수 있고, 이를 통해 차량 컴파트먼트(2)는 벽구조(3) 및 차량도어(5)에 의해 밀폐(enclosed)될 수 있다.

도 14 및 도 16을 참조하면, 베이스부(40)는 힌지샤프트(22)가 통과하는 관통홀을 가질 수 있고, 베이스부(40)는 차량의 외부를 향해 구부러진(angled) "V"자형상을 가질 수 있다.

도 14 및 도 16을 참조하면, 제1연장부(41)는 차량(1)의 외측스킨부(7)의 상부와 인접한 함몰부(41f)를 가질 수 있고, 함몰부(41f)는 차량의 실내를 향해 함몰될 수 있다. 구체적으로, 제1연장부(41)는 근위 직선영역(41a, proximal straight section), 근위 커브영역(41b, proximal curved section), 중간 직선영역(41c, middle straight section), 원위 커브영역(41d, distal curved section), 및 윈위 직선영역(41e, distal straight section)을 포함할 수 있다. 근위 직선영역(41a)은 베이스부(40)의 제1단부로부터 직선상으로 연장될 수 있고, 근위 커브영역(41b)은 근위 직선영역(41a)으로부터 일정반경으로 커브질 수 있으며, 중간 직선영역(41c)은 근위 커브영역(41b)으로부터 직선상으로 연장될 수 있고, 원위 커브영역(41d)은 중간 직선영역(41c)으로부터 일정반경으로 커브질 수 있으며, 원위 직선영역(41e)은 원위 커브영역(41d)으로부터 직선상으로 연장될 수 있다. 함몰부(41f)는 근위 직선영역(41a), 근위 커브영역(41b), 및 중간 직선영역(41c)에 의해 한정될 수 있다. 원위 직선영역(41e)은 장착브라켓 등을 통해 차량도어(5)에 간접적으로 장착되거나 차량도어(5)에 직접적으로 장착될 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 힌지암(21)이 제2위치로 이동함에 따라 차량도어(5)가 개방될 때, 제1연장부(41)의 함몰부(41f)는 차량(1)의 외측스킨부(7)의 상단과 간섭하지 않을 수 있다. 이와 같이, 제1연장부(41)의 함몰부(41f)가 차량(1)의 외측스킨부(7)의 상단과 간섭하지 않으므로 차량도어(5)의 완전 개방각도(완전 개방위치)가 충분히 확보될 수 있다.

도 14 및 도 16을 참조하면, 제2연장부(42)는 커브영역(42b), 직선영역(42a)을 포함할 수 있다. 커브영역(42b)은 베이스부(40)의 제2단부에 일정반경으로 커브질 수 있고, 직선영역(42a)은 커브영역(42b)으로부터 직선상으로 연장될 수 있다. 결합부재(44)가 직선영역(42a)의 단부에 체결구(45)를 통해 고정될 수 있다.

도 14 및 도 16을 참조하면, 인장스프링(26)의 제1후크(26b)가 결합부재(44)에 결합됨으로써 제2연장부(42)는 인장스프링(26)을 통해 차체 프레임구조(50)의 횡멤버(57)에 탄성적으로 연결될 수 있다. 인장스프링(26)의 제1후크(26b)가 힌지암(21)의 제2연장부(42)의 단부에 결합되고, 인장스프링(26)의 제2후크(26c)가 차체 프레임구조(50)의 횡멤버(57)의 고정러그(58)에 결합됨으로써 인장스프링(26)은 힌지암(21)의 회전에 의해 인장 내지 수축될 수 있다.

도 14를 참조하면, 차량도어(5)가 완전 개방위치에 위치할 때, 힌지암(21)의 제2연장부(42)의 단부가 힌지샤프트(22) 보다 차체 프레임구조(50)의 고정러그(58)와 상대적으로 근접할 수 있고, 이를 통해 인장스프링(26)은 수축될 수 있다.

도 16을 참조하면, 차량도어(5)가 완전 폐쇄위치에 위치할 때, 힌지암(21)의 제2연장부(42)의 단부가 힌지샤프트(22) 보다 외측스킨부(7)와 상대적으로 근접함으로써 인장스프링(26)의 제1후크(26b)가 외측스킨부(7)에 근접할 수 있고, 이를 통해 인장스프링(26)은 그 인장길이를 최대한 확보함으로써 탄성에너지를 충분히 축적할 수 있다. 즉, 차량도어(5)가 완전 폐쇄위치에 위치할 때 인장스프링(26)은 탄성에너지를 충분히 축적할 수 있다. 그리고, 힌지암(21)이 힌지엑츄에이터(25)에 의해 제2위치로 이동할 때 인장스프링(26)은 축적된 탄성에너지를 힌지암(21)에 제공함으로써 힌지엑츄에이터(25)로부터 출력되는 드라이브토크를 보조할 수 있다.

도 17을 참조하면, 마스터 힌지조립체(11)는 2개의 힌지브라켓(23, 24)을 연결하는 연결부(47)와, 힌지암(21)의 제2연장부(42)의 단부에 제공된 장착돌기(48)를 더 포함할 수 있다. 2개의 힌지브라켓(23, 24)은 연결부(47)를 통해 서로 일체로 연결될 수 있고, 결합부재(44)는 체결구(45)를 통해 장착돌기(48)에 고정될 수 있으며, 인장스프링(26)의 제1후크(26b)가 결합부재(44)에 결합될 수 있고, 인장스프링(26)의 제2후크(26c)가 고정러그(58)에 결합될 수 있다. 도 12를 참조하면, 고정러그(58)가 횡프레임(53)의 횡멤버(57)에 고정되고, 마스터 힌지조립체(11)의 인장스프링(26)은 힌지암(21) 및 횡프레임(53)의 횡멤버(57) 사이에 연결될 수 있다.

도 18을 참조하면, 슬레이브 힌지조립체(12)는 힌지암(31)과, 힌지샤프트(32)와, 2개의 힌지브라켓(33, 34)과, 인장스프링(36)을 포함할 수 있다. 2개의 힌지브라켓(33, 34)은 체결구, 용접 등을 통해 차체 프레임구조(50)의 종멤버(56)에 고정될 수 있고, 힌지암(31)은 힌지샤프트(32)를 통해 2개의 힌지브라켓(33, 34)에 회전가능하게 연결될 수 있다. 힌지암(31)은 힌지샤프트(32)를 통해 힌지브라켓(33, 34)에 회전가능하게 연결된 베이스부(60)와, 베이스부(60)로부터 차량도어(5)를 향해 연장된 제1연장부(61)와, 베이스부(60)로부터 차체 프레임구조(50)를 향해 연장된 제2연장부(62)를 포함할 수 있다. 인장스프링(36)은 코일부(36a)와, 코일부(36a)의 일단에 제공된 제1후크(36b)와, 코일부(36a)의 타단에 제공된 제2후크(36c)를 포함할 수 있다.

도 18을 참조하면, 슬레이브 힌지조립체(12)는 2개의 힌지브라켓(33, 34)을 연결하는 연결부(67)와, 힌지암(31)의 제2연장부(62)의 단부에 제공된 장착돌기(68)를 더 포함할 수 있다. 2개의 힌지브라켓(33, 34)은 연결부(67)를 통해 서로 일체로 연결될 수 있고, 결합부재(64)가 체결구를 통해 장착돌기(68)에 고정될 수 있으며, 인장스프링(36)의 제1후크(36b)가 결합부재(64)에 결합될 수 있고, 인장스프링(36)의 제2후크(36c)는 고정러그(58a)에 결합될 수 있다. 도 12를 참조하면, 고정러그(58a)는 차체 프레임구조(50)의 횡멤버(57a)에 고정될 수 있고, 슬레이브 힌지조립체(12)의 인장스프링(36)은 힌지암(31) 및 횡프레임(52)의 횡멤버(57a) 사이에 연결될 수 있다.

이와 같이, 슬레이브 힌지조립체(12)는 힌지엑츄에이터를 가지지 않으므로 마스터 힌지조립체(11)의 힌지암(21)이 힌지엑츄에이터(25)에 의해 회전함에 따라 차량도어(5)가 스윙할 때, 슬레이브 힌지조립체(12)의 힌지암(31)은 차량도어(5) 및 마스터 힌지조립체(11)와 함께 동일방향으로 회전할 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: 차량 2: 차량 컴파트먼트
3: 벽구조 5: 차량도어
11: 마스터 힌지조립체 12: 슬레이브 힌지조립체
21: 힌지암 22: 힌지샤프트
23, 24: 힌지브라켓 25: 힌지엑츄에이터
26: 인장스프링 27: 출력샤프트
28: 출력링크 29: 연결부재
31: 힌지암 32: 힌지샤프트
33, 34: 힌지브라켓 36: 인장스프링
40: 베이스부 41: 제1연장부
42: 제2연장부 50: 차체 프레임구조
51: 바닥프레임 52, 53, 54, 55: 횡프레임
56: 종멤버 57: 횡멤버
58: 러그 60: 베이스부
61: 제1연장부 62: 제2연장부

Claims

차량 컴파트먼트를 한정하는 벽구조;
상기 차량 컴파트먼트를 둘러싸는 차량도어;
상기 벽구조의 둘레를 포위하는 차체 프레임구조;
상기 차량도어 및 상기 차체 프레임구조 사이에 장착된 힌지암; 및
상기 힌지암의 회전축선을 제공하도록 구성되고, 상기 벽구조의 외부에 위치한 힌지샤프트;를 포함한 차량도어용 힌지시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 힌지암은 상기 벽구조의 외부에 위치한 차량도어용 힌지시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 힌지암 및 상기 차체 프레임구조 사이에 연결된 인장스프링을 더 포함하고,
상기 인장스프링은 상기 벽구조의 외부에 위치한 차량도어용 힌지시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 차체 프레임구조는 상기 벽구조를 포위하는 횡프레임 및 종멤버를 포함하고,
상기 횡프레임은 횡멤버를 가지며,
상기 인장스프링은 상기 힌지암에 연결된 제1후크와, 상기 횡멤버에 연결된 제2후크를 포함하는 차량도어용 힌지시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 힌지암을 구동시키는 힌지엑츄에이터를 더 포함하고,
상기 힌지엑츄에이터는 상기 벽구조의 외부에 위치한 차량도어용 힌지시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 차체 프레임구조는 상기 벽구조를 포위하는 횡프레임 및 종멤버를 포함하고,
상기 힌지엑츄에이터는 상기 종멤버에 장착되도록 구성된 차량도어용 힌지시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 종멤버에 장착된 힌지브라켓을 더 포함하고,
상기 힌지암은 상기 힌지샤프트를 통해 상기 힌지브라켓에 회전가능하게 연결되는 차량도어용 힌지시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 힌지엑츄에이터 및 상기 힌지브라켓은 상기 횡프레임과 상기 종멤버 사이의 교차지점에 인접한 위치에 배치되는 차량도어용 힌지시스템.
청구항 8에 있어서,
상기 힌지엑츄에이터는 상기 힌지브라켓에 고정되는 차량도어용 힌지시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 힌지암은,
상기 힌지샤프트를 통해 상기 힌지브라켓에 회전가능하게 연결된 베이스부;
상기 베이스부로부터 차량도어를 향해 연장된 제1연장부; 및
상기 베이스부로부터 상기 차체 프레임구조를 향해 연장된 제2연장부를 포함하는 차량도어용 힌지시스템.
청구항 10에 있어서,
상기 제1연장부는 상기 차량도어에 연결되고, 상기 제2연장부는 인장스프링을 통해 차체 프레임구조에 연결되는 차량도어용 힌지시스템.
청구항 10에 있어서,
상기 힌지엑츄에이터는 회전가능한 출력샤프트와, 상기 출력샤프트로부터 상기 힌지암의 제1연장부를 따라 연장된 출력링크를 포함하고,
상기 출력링크는 상기 출력샤프트에 고정된 제1단부와, 상기 힌지암의 제1연장부에 고정된 제2단부를 포함한 차량도어용 힌지시스템.
청구항 11에 있어서,
상기 제1연장부는 상기 차량의 외측스킨부의 상부와 인접한 함몰부를 가지고, 상기 함몰부는 차량의 실내를 향해 함몰되는 차량도어용 힌지시스템.
청구항 13에 있어서,
상기 제1연장부는,
상기 베이스부의 제1단부로부터 직선상으로 연장된 근위 직선영역;
상기 근위 직선영역으로부터 일정반경으로 커브진 근위 커브영역;
상기 근위 커브영역으로부터 직선상으로 연장된 중간 직선영역;
상기 중간 직선영역으로부터 일정반경으로 커브진 원위 커브영역; 및
상기 원위 커브영역으로부터 직선상으로 연장되는 원위 직선영역을 포함하고,
상기 함몰부는 상기 근위 직선영역, 상기 근위 커브영역, 및 상기 중간 직선영역에 의해 한정되는 차량도어용 힌지시스템.
청구항 14에 있어서,
상기 차량도어가 완전 폐쇄위치에 위치할 때, 상기 힌지암의 제2연장부의 단부가 상기 힌지샤프트 보다 상기 외측스킨부와 상대적으로 근접하도록 구성되고,
상기 인장스프링이 상기 제2연장부의 단부에 연결되도록 구성된 차량도어용 힌지시스템.