KR101163930B1 - 차량의 루프 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명인 차량의 루프 구조는 차량의 양측부에 구비된 윈도우 필라에 대응되게 취부되고 다단으로 형성되는 한 쌍의 캔트 레일; 및 상기 다단으로 형성된 한 쌍의 캔트 레일 사이를 연결하는 루프부를 포함하며, 상기 캔트 레일은 윈도우 필라에 취부되는 하측 캔트 레일부와, 상기 하측 캔트 레일부의 상면 후방에 형성되는 상측 캔트 레일부를 포함하고, 상기 루프부는 하측 캔트 레일부를 연결하는 하측 루프부재와, 상기 상측 캔트 레일부를 연결하는 상측 루프부재를 포함한다.

Description

차량의 루프 구조{ROOF STRUCTURE OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 무게 중심을 낮추기 위해 루프를 다단구조로 형성하는 차량의 루프 구조에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 루프(roof)는 측면의 사이드 스트럭처(side structure)와 전방의 운전석 부를 포함하는 프론트 바디 (front body) 및 후방의 리어 바디(rear body)를 포함하는 구조물이다.

이와 같은 차량의 루프는 주로 중공 튜브형태의 멤버들이 차량의 길이, 폭방향으로 접합되어 구성된 프레임과, 루프 면을 형성하는 패널이 결합하여 구성하는 것이 일반적이다.

특히 사이드 스트럭처의 윈도우 필라(window pillar)와 연결되는 부위인 캔트 레일(cant rail)의 형상 및 연결구조는 버스 차체 전체 강성을 크게 좌우하는 주요 부재로서, 튜브 형태로 구성하여 상부의 루프와 하부의 윈도우 필라가 접합부를 이루도록 구성하는 경우가 많으며, 진동 저감이나 강성 증대의 목적으로 보강 부재를 캔트 레일이 위치하는 루프 코너부에 추가하기도 한다.

한편, 대형 차량의 루프 제작 방법으로는 알루미늄 압출재로 구성하는 것이 있는데, 경량화와 조립성 향상 등을 위해 철도차량에도 적용하는 방법이다. 이때에는 튜브 골조로 구성된 루프 프레임이 별도로 설치되지 않을 수도 있다. 유사한 방법으로는 복합재로 일체화하여 성형한 루프 구조가 있다.

이와 같은 차량의 루프 구조는 많은 기술이 공지되어 있으며, 그 첫번째 종래기술인 대한민국 등록특허 제10-0570046호의 버스의 루프구조는 루프를 2중구조로 하여 패널부를 포함한 구조체는 사용자에 의해 개폐가 가능하도록 한 것을 특징으로 하고 있다. 가장자리의 캔트 레일은 중공형 튜브로 구성하고 용접을 통해 루프 보(bow) 등의 골조가 결합되어 있다.

그리고 두번째 종래기술인 대한민국 공개특허 제2003-0052611호의 버스 지붕 코너부와 윈도우 필라부의 연결구조는 버스 루프보와 사이드 스트럭처의 필라부가 서로 엇갈리면서, 필라 상단이 사각튜브 형상의 루프 스트링거에 접합되고, 루프 보 하단은 캔트 레일에 접합되도록 하여, 루프 가장자리 코너부에 공간을 형성하도록 함으로써 루프의 강성을 증대시키고 전복시 차체의 충돌에너지를 흡수하는 구조이다.

그리고 세번째 종래기술인 대한민국 공개특허 제2007-0061679호인 버스의 루프구조는 중공형태의 튜브들로 구성된 루프 프레임 구조물을 형성함에 있어서, 루프 상단에 부착되는 중량물(에어컨)이 위치하는 부위의 강성을 증대시키기 위해 루프 가장자리 코너부에 2중의 루프 보를 구성한 구조이다.

네번째 종래기술인 대한민국 공개특허 제2010-0027469호인 초저상 버스의 루프 구조는 복합재로 일체화 시켜 제조한 루프 구조체가 2중 구조의 캔트 레일에 볼트를 통해 사이드 스트럭처와 결합되도록 한 것으로서, 루프 후방부의 높이가 전방부보다 높아지도록 한 것이 특징이다. 　　

다섯번째 종래기술인 대한민국 공개특허 제2002-0040279호인 대형 버스의 루프 진동 저감구조는, 루프의 진동을 억제하기 위해 사이드 선반을 고정하는 서포트 바(support bar)를 고정함으로써 윈도우 필라와 연결되는 캔트 레일과 루프 코너부의 강성을 증대시키는 것을 목적으로 한 구조이다.

여섯번째 종래기술인 대한민국 공개특허 제2000-0001441호인 철도차량용 구체의 제조 방법은 루프, 측면, 바닥 패널을 복합재 양면에 알루미늄 판으로 일체화한 샌드위치 패널 형태로 구성하고, 루프 패널과 측면 패널이 코너 프레임을 통해 용접되는 구조이다.

일곱번째 종래기술인 미국 공개특허 US 2002/0117874, Utilized bus vehicle roof는 캔트 레인에 루프 보와 윈도우 필라가 삽입될 수 있는 凹자형 단면을 상하로 형성하고, 기계적 체결대신 접착제로 접합 가능케 한 구조이다.

여덟번째 종래기술인 유럽 공개특허 EP 1 495 948, Bus with a body from a skeleton frame and a roof module는 알루미늄 압출재 튜브 등으로 구성한 차체 골조에 일체화 된 루프 모듈을 캔트 레일부를 통해 접합하는 방법이다.

그러나 상기와 같은 종래기술들은 루프 프레임 골조에 면을 형성하는 패널을 접합하는 루프 구조물로서, 멤버들간 접합(용접 또는 볼팅)을 위한 공수가 과다하고, 루프 상부에 중량물 탑재시 이를 지지하기 위한 강성 보강 부재가 추가되어 중량과 제작비용이 추가로 증가되는 문제가 있다.

또한, 상기와 같은 종래기술들은 차량 길이방향으로 단일 단면의 캔트 레일이 루프와 윈도우 필러를 연결함에 있어서, 차량 길이방향으로 균일한 루프 높이가 유지되는 구조의 경우, 루프 상부에 연료탱크나 에어컨 등 중량물 탑재시 차량 전체 무게 중심이 높아져 주행 안정성 저하 및 전복위험성 증가 등의 문제가 발생한다.

또한, 상기와 같은 종래기술들은 루프의 높이가 차량 길이 방항으로 변하는 다단 구조 루프의 경우, 루프 가장자리 코너부를 제외한 루프 중앙부의 높이를 낮추어 이 곳에 중량물을 탑재하면 상기 2항의 문제점을 해결할 수 있으나, 이 경우 루프의 높이가 낮아진 부위에 욕조(bath-tub)형 凹부가 형성됨으로써 여기에 빗물이 고일 수 있고 이를 해결하기 위한 별도의 드레인(drain) 구조를 설치해야 하므로 부품 갯수와 공수 증가로 인한 제작비용 증가의 요인이 된다.

또한, 상기와 같은 종래기술들은 중량 저감과 강성 보완을 위해 강화 플라스틱 복합재로 루프 구조물을 구성하는 경우, 튜브 멤버로 구성하는 프레임의 단순화가 가능하여 멤버들간 접합 공수가 절감되나, 차량 길이 방향으로 루프의 높이가 변하는 다단 루프 형상으로 제작하는 경우, 캔트 레일이 2중으로 구성되어 중량과 비용이 증가할 뿐 아니라, 캔트 레일의 길이 방향 강성 불연속이 발생하는 문제가 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 연료탱크 등과 같은 중량물이 탑재되는 부분의 무게중심을 낮추기 위해 차량의 길이방향으로 높이가 달라지게 다단으로 루프구조를 개선함과 동시에 결합성 및 강성을 증대시킨 차량의 루프 구조를 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명인 차량의 루프 구조는 차량의 양측부에 구비된 윈도우 필라에 대응되게 취부되고 다단으로 형성되는 한 쌍의 캔트 레일; 및 상기 다단으로 형성된 한 쌍의 캔트 레일 사이를 연결하는 루프부를 포함하며, 상기 캔트 레일은 윈도우 필라에 취부되는 하측 캔트 레일부와, 상기 하측 캔트 레일부의 상면 후방에 형성되는 상측 캔트 레일부를 포함하고, 상기 루프부는 하측 캔트 레일부를 연결하는 하측 루프부재와, 상기 상측 캔트 레일부를 연결하는 상측 루프부재를 포함한다.

상기 하측 캔트 레일부는 하부에 윈도우 필라에 취부되는 결합부가 형성되며, 상기 결합부는 윈도우 필라가 삽입되는 삽입홈과, 상기 삽입홈 내벽 양측에 각각 형성되고 윈도우 필라 측부에 끼워져 결합되는 결합돌기를 포함한다.

상기 캔트 레일의 외주면은 곡면부로 형성된다.

상기 하측 캔트 레일부 또는 상측 캔트 레일부의 상부는 계단식으로 절곡되어 상단 지지면과 하단 지지면이 형성된다.

상기 하측 루프부재 또는 상측 루프부재의 양측 단부에는 하측 캔트 레일부 또는 상측 캔트 레일부의 상단 지지면과 하단 지지면에 각각 지지되게 상측 돌기와 하측 돌기가 각각 형성된다.

상기 상단 지지면과 상측 돌기 또는 하단 지지면과 하측 돌기의 밀착 부분은 용접하여 접합된다.

본 발명에 따르면, 연료탱크 등과 같은 중량물이 탑재되는 부분의 무게중심을 낮추기 위해 차량의 길이방향으로 높이가 달라지게 다단으로 루프구조를 개선함과 동시에 결합성 및 강성을 증대시킨 효과가 있다.

도 1은 본 발명인 차량의 루프 구조를 도시한 사시도.
도 2는 도 1에 표시된 A-A선 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 캔트 레일의 확대도,
도 4는 도 1에 표시된 B-B선 단면도.
도 5는 하중 분포도를 도시한 도면으로, 도 5의 (a)는 종래기술의 하중 분포도이고, (b)는 본 발명의 하중 분포도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 발명인 차량의 루프 구조는 중량물이 탑재되는 부분의 무게중심을 낮추기 위해 차량의 길이방향으로 높이가 달라지게 다단으로 루프구조를 개선하는 것이다. 즉, 하측 캔트 레일부(110)와 상측 캔트 레일부(120)를 포함하여 다단으로 캔트 레일(100)를 형성하고, 하측 루프부재(210)와 상측 루프부재(220)를 포함하여 다단으로 루프부(200)를 형성함으로써 루프 상단에 탑재되는 중량물의 무게 중심이 하측 루프부를 따라 낮아지도록 유도하는 기술이다.

이와 같은 본 발명인 차량의 루프 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 양측부에 구비된 윈도우 필라(10)에 대응되게 취부되는 한 쌍의 캔트 레일(100) 및 상기 한 쌍의 캔트 레일(100) 사이를 연결하여 지붕을 형성하는 루프부(200)를 포함한다.

상기 캔트 레일(100)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 차량의 지붕 측면을 형성하고, 후술되는 루프부(200)를 윈도우 필라(10)에 고정하기 위한 것으로, 윈도우 필라(10)에 취부되는 하측 캔트 레일부(110)와, 상기 하측 캔트 레일부(110)의 상면 후방에 형성되는 상측 캔트 레일부(120)를 포함한다.

상기 하측 캔트 레일부(110)는 윈도우 필라(10)를 따라 연장 형성되는 것으로, 골판지 또는 벌집 단면 형태로 이루어지며, 하부에는 윈도우 필라(10)에 끼워져 결합되게 결합부(130)가 형성되고, 상기 결합부(130)는 윈도우 필라(10)가 삽입되는 삽입홈(131)과, 상기 삽입홈(131) 양측 내벽에 각각 형성되고 윈도우 필라(10)의 측부에 끼워져 결합되는 결합돌기(132)를 포함한다.

여기서 상기 삽입홈(131)의 외측 내벽은 내측 외벽 보다 하측방향으로 길게 연장 형성되며, 이를 통해 윈도우 필라(10) 외측면과의 밀착 면적을 증대시켜 안정감을 증대시킨다.

그리고 상기 하측 캔트 레일부(110)의 외측면은 곡면부(101)로 형성하며, 이를 통해 빗물이 고이는 것을 방지한다.

또한, 하측 캔트 레일부(110)의 상부 내측면은 계단식으로 절곡되어 상단 지지면(111)과 하단 지지면(112)이 각각 형성되며, 상기 상단 지지면(111)과 하단 지지면(112)은 후술되는 루프부(200)와의 밀착력과 고정력을 증대시킨다. 그리고, 하단 지지면(112)이 상단 지지면(111) 보다 외측으로 돌출되게 형성된다.

한편, 상기 하측 캔트 레일부(110)의 후방에는 후술되는 상측 캔트 레일부(120)가 형성되고, 후방에는 연료탱크 등과 같은 중량물(미도시)이 탑재된다.

상기 상측 캔트 레일부(120)는 상기 하측 캔트 레일부(110)의 상면 후방에 일체로 형성되며, 외측면에는 하측 캔트 레일부(110)의 곡면부(101)와 연결되어 곡면부를 형성하고, 상부 내측면에는 계단식으로 절곡되어 상단 지지면(121)과 하단 지지면(122)이 형성된다.

여기서 상기 상측 캔트 레일부(120)는 하측 캔트 레일부(110) 보다 돌출되게 형성된다.

상기 루프부(200)는 한 쌍의 하측 캔트 레일부(110)를 연결하는 하측 루프부재(210)와, 한 쌍의 상측 캔트 레일부(120)를 연결하는 상측 루프부재(220)를 포함하며, 하측 캔트 레일부(110)와 하측 루프부재(210) 또는 상측 캔트 레일부(120)와 상측 루프부재(220)의 외측면은 동일한 수평면을 형성하여 빗물이 고이는 것을 방지한다.

상기 하측 루프부재(210)는 차량의 하측 지붕을 형성하는 것으로, 한 쌍의 하측 캔트 레일부(110) 사이에 배치되고, 양측 단부가 한 쌍의 하측 캔트 레일부(110)에 각각 지지되고 결합된다.

즉, 상기 하측 루프부재(210)의 양측 단부에는 하측 캔트 레일부(110)의 상단 지지면(111)과 하단 지지면(112)에 각각 지지되게 상측 돌기(211)와 하측 돌기(212)가 각각 형성되며, 상기 상단 지지면(111)와 상측 돌기(211) 또는 하단 지지면(112)와 하측 돌기(212)의 밀착 부분은 용접하여 접합된다.

상기 상측 루프부재(220)는 차량의 상측 지붕을 형성하는 것으로, 한 쌍의 상측 캔트 레일부(120) 사이에 배치되고, 양측 단부가 한 쌍의 상측 캔트 레일부(120)에 각각 지지되고 결합된다.

즉, 상기 상측 루프부재(220)의 양측 단부에는 상측 캔트 레일부(120)의 상단 지지면(121)과 하단 지지면(122)에 각각 지지되게 상측 돌기(221)와 하측 돌기(222)가 각각 형성되며, 상기 상단 지지면(121)와 상측 돌기(221) 또는 하단 지지면(122)와 하측 돌기(222)의 밀착 부분은 용접하여 접합된다.

상기와 같이 본 발명인 차량의 루프 구조는 하측 캔트 레일부(110)와 상측 캔트 레일부를 포함하여 다단 구조로 이루어진 캔트 레일(100)을 윈도우 필라(10)에 결합하고, 상기 캔트 레일(100)에 하측 루프부재(210)와 상측 루프부재(220)를 포함하는 루프부(200)를 결합하여 차량의 지붕을 형성함으로써 도 5에 도시된 바와 같이, 종래기술인 루프 구조 보다 비틀림 강성이 현저히 향상되는 효과가 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 캔트 레일 110: 하측 캔트레일부
120: 상측 캔트 레일부 200: 루프부
210: 하측 루프부재 220: 상측 루프부재

Claims (6)

1. 차량의 양측부에 구비된 윈도우 필라에 대응되게 취부되고 다단으로 형성되는 한 쌍의 캔트 레일; 및
   상기 다단으로 형성된 한 쌍의 캔트 레일 사이를 연결하는 루프부를 포함하며,
   상기 캔트 레일은 윈도우 필라에 취부되는 하측 캔트 레일부와, 상기 하측 캔트 레일부의 상면 후방에 형성되는 상측 캔트 레일부를 포함하고,
   상기 루프부는 하측 캔트 레일부를 연결하는 하측 루프부재와, 상기 상측 캔트 레일부를 연결하는 상측 루프부재를 포함하는 차량의 루프 구조.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 하측 캔트 레일부는 하부에 윈도우 필라에 취부되는 결합부가 형성되며,
   상기 결합부는 윈도우 필라가 삽입되는 삽입홈과, 상기 삽입홈 내벽 양측에 각각 형성되고 윈도우 필라 측부에 끼워져 결합되는 결합돌기를 포함하는 차량의 루프 구조.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 캔트 레일의 외주면은 곡면부로 형성되는 차량의 루프 구조.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 하측 캔트 레일부 또는 상측 캔트 레일부의 상부는 계단식으로 절곡되어 상단 지지면과 하단 지지면이 형성되는 차량의 루프 구조.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 하측 루프부재 또는 상측 루프부재의 양측 단부에는 하측 캔트 레일부 또는 상측 캔트 레일부의 상단 지지면과 하단 지지면에 각각 지지되게 상측 돌기와 하측 돌기가 각각 형성되는 차량의 루프 구조.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 상단 지지면과 상측 돌기 또는 하단 지지면과 하측 돌기의 밀착 부분은 용접하여 접합되는 차량의 루프 구조.

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