KR101575335B1

KR101575335B1 - 전방 차체 보강구조

Info

Publication number: KR101575335B1
Application number: KR1020140105266A
Authority: KR
Inventors: 정대우; 장주민
Original assignee: 현대자동차 주식회사; 기아자동차 주식회사
Priority date: 2014-08-13
Filing date: 2014-08-13
Publication date: 2015-12-07
Anticipated expiration: 2034-08-13
Also published as: US20160046326A1; US9446795B2

Abstract

전방 차체 보강구조가 개시된다. 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되면서 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 각각 배치되고, 상기 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하는 전방 선단부를 포함하는 프론트 사이드 멤버, 상기 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되면서 차량의 폭 방향을 상기 프론트 사이드 멤버보다 외측으로 좌우 양측에 각각 배치되고, 상기 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하는 전방 선단부를 포함하는 펜더 에이프런 멤버, 상기 프론트 사이드 멤버의 전방 선단부와 상기 펜더 에이프런 멤버의 전방 선단부를 연결하여 보강하는 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재, 차량의 높이 방향을 따른 하부에서 상기 프론트 사이드 멤버에 체결되는 서브 프레임, 및 일단이 상기 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재에 체결되고, 타단은 상기 서브 프레임과 상기 프론트 사이드 멤버의 공동 체결부위 및, 상기 서브 프레임에 각각 충격을 받으면 차량의 길이 방향을 따른 후방으로 이동 가능하게 체결되는 연결부재를 포함하여 차량의 전방 충돌 대응 성능이 향상될 수 있다.

Description

전방 차체 보강구조{Structure for reinforcing front vehicle body}

본 발명은 전방 차체 보강구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 정면 충돌 및 전방 스몰 오버랩 충돌 대응 성능을 동시에 향상시킬 수 있는 전방 차체 보강구조에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 전방 차체는, 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하여 엔진 룸을 형성하는 골격 구조로서, 엔진 룸의 전방을 형성하고 쿨링 모듈과 헤드 램프 등이 장착되는 프론트 엔드 모듈과, 엔진 룸의 좌우 양측부를 형성하고 현가장치가 장착됨과 더불어 차륜이 설치되는 공간을 마련하는 프론트 펜더 에이프런 멤버, 엔진 룸의 후방에 위치되어 승객실과 엔진 룸을 구획짓는 대시 패널 등을 포함한다.

또한 엔진 룸의 하부에는 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성된 프론트 사이드 멤버가 차량의 폭 방향으로 좌우 양측으로 배치되어 전방 차체의 구조적인 강성을 강화시키고, 엔진 룸에 설치되는 엔진과 트랜스 밋션 뿐만 아니라 현가장치 등을 장착하여 지지하기 위해 서브 프레임이 차량의 높이 방향으로 상기 프론트 사이드 멤버의 하부에 배치되어 상기 프론트 사이드 멤버와 연결된다.

최근에는 차량의 전방 충돌 대응 성능을 향상시키기 위해 여러 가지 방안들이 전방 차체 구조물에 제안 및 적용되고 있다.

특히 차량이 다른 차량이나 혹은 넓은 폭을 가진 물체 등과 넓은 충돌 면적으로 충돌하는 정면 충돌뿐만 아니라, 상대적으로 작은 폭을 가진 물체 혹은 배리어와 차량의 폭 방향을 따른 외곽에서 상대적으로 작은 충돌 면적으로 충돌하는 전방 스몰 오버랩 충돌에 대해서도 충돌 대응 성능을 향상시키기 위한 많은 연구 및 개발이 이루어지고 있다.

또한 상기와 같은 전방 차체 구조에서, 전방 차체 구성 부재들을 효과적으로 연결하여, 차량의 정면 충돌시의 충돌 대응 성능을 향상시킬 수 있고, 이와 더불어 전방 스몰 오버랩 충돌에도 충돌 대응 성능을 동시에 향상시킬 수 있는 전방 차체 연결구조가 요구되고 있다.

본 발명의 실시 예는 상기와 같은 사정을 감안하여 안출된 것으로, 차량의 전방 충돌 사고 발생시에 차량의 길이방향을 따라 후방으로 슬라이딩 이동가능하고, 전방 스몰 오버랩 충돌 사고 발생시에는 차량의 폭 방향으로 회전 운동을 할 수 있는 연결부재를 매개로 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임이 연결되어, 차량의 정면 충돌 및 전방 스몰 오버랩 충돌 대응 성능을 동시에 향상시킬 수 있는 전방 차체 보강구조를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 전방 차체 보강구조는, 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되면서 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 각각 배치되고, 상기 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하는 전방 선단부를 포함하는 프론트 사이드 멤버, 상기 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되면서 차량의 폭 방향을 상기 프론트 사이드 멤버보다 외측으로 좌우 양측에 각각 배치되고, 상기 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하는 전방 선단부를 포함하는 펜더 에이프런 멤버, 상기 프론트 사이드 멤버의 전방 선단부와 상기 펜더 에이프런 멤버의 전방 선단부를 연결하여 보강하는 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재, 차량의 높이 방향을 따른 하부에서 상기 프론트 사이드 멤버에 체결되는 서브 프레임, 및 일단이 상기 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재에 체결되고, 타단은 상기 서브 프레임과 상기 프론트 사이드 멤버의 공동 체결부위 및, 상기 서브 프레임에 각각 충격을 받으면 차량의 길이 방향을 따른 후방으로 이동 가능하게 체결되는 연결부재를 포함할 수 있다.

상기 연결부재의 타단의 2군데 체결부는 상기 차량의 길이 방향을 따른 전방에서 상기 서브 프레임에 체결되는 전방 체결부와, 상기 서브 프레임이 상기 프론트 사이드 멤버에 체결되는 부위에 개재되어 함께 체결되는 후방 체결부를 각각 포함하고, 상기 연결부재의 타단은 슬롯을 포함하며, 상기 전방 체결부와 후방 체결부는 상기 슬롯에 삽입되어 슬롯을 따라 이동 가능하게 체결될 수 있다.

상기 슬롯은 상기 전방 체결부보다 상기 차량의 길이 방향을 따라 전방으로 더 연장된 슬롯 연장부를 포함할 수 있다.

상기 연결부재가 상기 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재에 체결되는 상기 일단의 체결 부위는, 상기 서브 프레임에 체결되는 상기 타단의 체결 부위보다 차량의 폭 방향을 따른 외측으로 위치될 수 있다.

상기 연결부재의 일단과 타단은 각각 체결 볼트로 체결될 수 있다.

상기 연결부재의 일단과 타단은 둔각을 형성할 수 있다.

상기 연결부재는, 상기 후방 체결부를 형성하는 플랜지 형상, 및 상기 후방 체결부로부터 일체로 연장되게 형성되면서 대체로 사각 박스 형상의 단면을 가진 빔 형상을 포함할 수 있다.

상기 연결부재의 일단은 상기 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재에 2군데에서 체결될 수 있다.

상기 연결부재의 일단의 2군데 체결부는, 차량의 폭 방향으로 외측에 위치하는 외측 체결부, 및 내측에 위치하는 내측 체결부를 각각 포함할 수 있다.

상기 외측 체결부는 상기 내측 체결부에 비해 차량의 높이 방향으로 더 높은 위치에 배치되고, 상기 외측 체결부와 상기 내측 체결부 사이에는 차량의 높이 방향으로 단차진 단차부가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 전방 차체 보강구조에 의하면, 펜더 에이프런의 차량의 길이 방향을 따른 전방 선단부와 프론트 사이드 멤버의 차량의 길이 방향을 따른 전방 선단부를 차량의 폭 방향으로 연결하는 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재에, 연결부재의 일단이 연결되고, 상기 연결부재의 타단은 서브 프레임에 2군데에서 체결되되, 외부 충격이 가해지면 차량의 길이 방향을 따른 후방으로 슬라이딩 이동 가능하게 체결된다.

이에 따라 차량의 전방 스몰 오버랩 충돌 사고 발생시에, 차량의 폭 방향을 따른 외곽으로 상기 프론트 사이드 멤버를 비켜서 배리어와 같은 피충돌체와 충돌하게 되면, 상기 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재가 충격을 전달받고, 이 충격은 상기 연결부재에 전달된다.

상기 연결부재는 서브 프레임에 2군데에서 체결되어 지지되어 있으므로, 연결부재는 가해진 충격에 의해 서브프레임의 체결 부위를 중심으로 차량의 폭 방향을 따른 외측으로 회전하는 모멘트를 발생시키고, 이 모멘트에 대한 지지력은 상기 서브 프레임에 그대로 전달되어, 결국에는 서브 프레임이 전방 스몰 오버랩 충돌 사고 발생시에 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재 및 연결부재를 통해 충격을 전달받아 적절히 변형되면서 전방 스몰 오버랩 충돌 대응 성능을 향상시키게 된다.

한편 차량이 피충돌체와 넓은 폭으로 정면 충돌할 경우에는, 상기 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재와 상기 연결부재 및 상기 프론트 사이드 멤버도 피충돌체에 의해 동시에 충격을 전달받게 되는 데, 상기 연결부재는 그 정면으로 충격을 받게 되면 차량의 길이 방향을 따라 후방으로 슬롯을 통해 이동하게 되어 충격 흡수 기능을 하지 못하게 되고, 상기 프론트 사이드 멤버가 충격을 대부분 전달받아 좌굴을 일으키지 않고 그 길이 방향으로 적절히 압축 변형되면서 충격을 효과적으로 흡수하여 저감하게 되므로, 차량의 정면 충돌 대응 성능도 동시에 향상되게 된다.

따라서 차량의 전방 스몰 오버랩 충돌 및 정면 충돌 시에 전방 차체가 충격을 전달받아 적절히 변형되면서 충격을 효과적으로 흡수하여 저감해주게 되므로, 차체의 과도한 손상을 방지할 수 있고, 차량의 탑승자를 보다 안전하게 보호할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전방 차체 보강구조의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전방 차체 보강구조의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전방 차체 보강구조의 저면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 연결부재가 서브 프레임에 체결된 상태의 평면도이다.
도 5는 도 4의 요부 확대도이다.
도 6은 도 4의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전방 차체 보강구조가 전방 스몰 오버랩 충돌 사고 발생시의 충격 흡수 설명도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 전방 차체 보강구조가 정면 충돌 사고 발생시의 충격 흡수 설명도이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전방 차체 보강구조는, 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되고 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 배치되는 펜더 에이프런 멤버(10)를 포함할 수 있다.

상기 펜더 에이프런 멤버(10)는 도시되지 않은 엔진 룸의 좌우 양측부를 형성하고, 또한 현가장치가 장착될 수 있으며, 차륜이 설치되는 공간을 형성할 수 있다.

전방 차체의 구조를 보강하고, 차량의 정면 충돌 사고 발생시에 충격을 흡수하는 역할을 주로 하는 프론트 사이드 멤버(20)는, 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되어 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 배치되되, 상기 펜더 에이프런 멤버(10) 보다는 차량의 폭 방향을 따라 내측에 배치되어, 펜더 에이프런 멤버(10)와 결합될 수 있다.

엔진 룸에 설치되는 엔진과 트랜스 밋션 뿐만 아니라 현가장치 등을 장착하여 지지하기 할 수 있는 서브 프레임(30)은 차량의 높이 방향으로 상기 프론트 사이드 멤버(20)보다 하부에 배치되어 프론트 사이드 멤버(20)에 체결되어 결합될 수 있다.

펜더 에이프런 멤버(10)는 차량의 길이 방향을 따라 전방으로 돌출한 전방 선단부(10a)를 포함하고, 상기 전방 선단부(10a)는 프론트 사이드 멤버(20)의 차량의 길이 방향을 따른 전방 선단부(20a)와 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재(40)를 통해 연결될 수 있다.

상기 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재(40)는 차량의 폭 방향을 따라 연장되게 형성될 수 있다.

연결부재(50)는 그 일단이 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재(40)에 체결되고, 타단은 서브 프레임(30)에 체결되어, 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재(40)와 서브 프레임(30)을 연결할 수 있다.

상기 연결부재(50)의 일단은 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재(40)의 차량의 높이 방향을 따른 하면에 2군데에서 체결될 수 있다.

상기 연결부재(50)의 타단은 서브 프레임(30)의 차량의 높이 방향을 따른 상면에 2군데에서 체결될 수 있다.

상기 연결부재(50)의 일단 및 타단은 각각 예를 들면 볼트(60)를 매개로 체결될 수 있지만, 용접 등의 방법으로 결합될 수 있다.

상기 연결부재(50)가 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재(40)에 체결되는 일단은 서브 프레임(30)에 체결되는 타단보다 차량의 폭 방향을 따라 외측에 배치될 수 있다.

상기 연결부재(50)는 상기 일단과 상기 타단을 둔각으로 연결하는 형상을 가질 수 있다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 연결부재(50)가 상기 서브 프레임(30)과 체결되는 부위는 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하는 전방 체결부(60a)와 후방에 위치하는 후방 체결부(60b)를 각각 포함할 수 있다.

상기 전방 체결부(60a)는 체결 볼트(60)로 매개로 서브 프레임(30)에 체결될 수 있다.

상기 후방 체결부(60b)는 서브 프레임(30)과 프론트 사이드 멤버(20) 사이에 개재되어, 서브 프레임(30)과 프론트 사이드 멤버(20) 사이의 공동 체결부위 사이에 후방 체결부(60b)가 삽입되어 함께 체결될 수 있다.

연결부재(50)의 전방 체결부(60a) 및 후방 체결부(60b)에는 슬롯(52)이 형성되어, 상기 슬롯(52)을 통해 체결 볼트(60)가 삽입되어 체결될 수 있다.

상기 슬롯(52)은 상기 전방 체결부(60a)보다 차량의 길이 방향으로 전방으로 더 연장된 슬롯 연장부(52a)를 포함할 수 있다.

후방 체결부(60b)는 얇은 두께를 가진 플랜지 형상으로 형성될 수 있다.

상기 연결부재(50)는, 상기 플랜지 형상의 후방 체결부(60b), 및 이 후방 체결부(60b)와 일체로 연장되게 형성되면서 대체로 사각 박스 형상의 단면을 가진 빔 형상으로 형성될 수 있다.

상기 연결부재(50)가 상기 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재와 체결되는 연결부재(50)의 일단은, 상기 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재와 2군데에서 체결될 수 있다.

상기 일단의 체결부는 차량의 폭 방향으로 외측에 위치하는 외측 체결부(54a)과, 내측에 위치하는 내측 체결부(54b)을 각각 포함할 수 있다.

상기 외측 체결부(54a)은 내측 체결부(50b)에 비해 차량의 높이 방향으로 더 높은 위치에 배치될 수 있다.

즉 외측 체결부(54a)과 내측 체결부(54b) 사이에는 차량의 높이 방향으로 단차진 단차부(54c)가 형성될 수 있다.

상기 외측 체결부(54a)과 내측 체결부(50b)은 체결 볼트(60)를 매개로 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재에 체결될 수 있다.

도 7을 참조하면, 상기와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 전방 차체 보강구조를 구비한 차량이 주행하다가 상대적으로 폭이 좁은 피충돌체(스몰 오버랩 충돌 배리어; 100)와 충돌할 경우에, 즉 프론트 사이드 멤버(20)를 비켜서 차량의 폭 방향을 따른 외곽의 차체와 충돌할 경우에, 상기 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재(40)와 이에 연결된 연결부재(50)가 충격을 전달받게 된다.

상기 연결부재(50)는 전달받은 충격에 의해 그 타단은 2군데 체결부, 즉 전방 체결부(60a)과 후방 체결부(60b)을 지지점으로 하여 화살표로 도시된 바와 같이 모멘트를 발생시키게 되며, 이 모멘트에 대한 지지력은 전방 체결부(60a)과 후방 체결부(60b)을 통해 연결부재(50)가 체결된 서브 프레임(30) 및 프론트 사이드 멤버(20)가 분담해서 스몰 오버랩 충돌 사고 발생시의 충격을 적절히 흡수하여 효과적으로 저감하게 된다.

도 8을 참조하면, 상기와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 전방 차체 보강구조를 구비한 차량이 주행하다가 상대적으로 폭이 넓은 피충돌체(정면 충돌 배리어; 200)와 충돌할 경우에, 즉 프론트 사이드 멤버(20)뿐만 아니라 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재(40) 및 연결부재(50)가 동시에 충격을 전달받을 경우에, 프론트 사이드 멤버(20)가 그 대부분의 충격을 전달받아 그 길이 방향으로 압축 변형되면서 충격을 흡수하는 것이 바람직하다.

이를 위해 상기 연결부재(50)는 충격을 전달받아 차량의 길이 방향을 따른 후방으로 밀리게 되어, 즉 연결부재(50) 전방 체결부(60a)과 후방 체결부(60b)은 슬롯(52)을 따라 이동하면서 연결부재(50)가 슬롯 연장부(52a)의 길이만큼 밀리게 되고, 이러한 연결부재(50)의 차량의 길이 방향을 따른 후방 이동으로 연결부재(50)는 프론트 사이드 멤버(20)와의 체결 부위에 충격을 전달하지 않으므로, 프론트 사이드 멤버(20)가 정면 충돌 배리어(200)의 충돌 충격을 대부분 전달받아 그 길이 방향을 따른 소정 부위에서 좌굴을 발생시키지 않고, 그 길이 방향으로 압축 변형되면서 충격을 효과적으로 흡수하여 저감하게 된다.

이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

10: 펜더 에이프런 멤버
20: 프론트 사이드 멤버
30: 서브 프레임
40: 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재
50: 연결부재
60: 체결 볼트
100: 스몰 오버랩 충돌 배리어
200: 정면 충돌 배리어

Claims

차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되면서 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 각각 배치되고, 상기 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하는 전방 선단부를 포함하는 프론트 사이드 멤버;
상기 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되면서 차량의 폭 방향을 상기 프론트 사이드 멤버보다 외측으로 좌우 양측에 각각 배치되고, 상기 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하는 전방 선단부를 포함하는 펜더 에이프런 멤버;
상기 프론트 사이드 멤버의 전방 선단부와 상기 펜더 에이프런 멤버의 전방 선단부를 연결하여 보강하는 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재;
차량의 높이 방향을 따른 하부에서 상기 프론트 사이드 멤버에 체결되는 서브 프레임; 및
일단이 상기 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재에 체결되고, 타단은 상기 서브 프레임과 상기 프론트 사이드 멤버의 공동 체결부위 및, 상기 서브 프레임에 각각 충격을 받으면 차량의 길이 방향을 따른 후방으로 이동 가능하게 체결되는 연결부재;
를 포함하는 전방 차체 보강구조.
제1항에 있어서,
상기 연결부재의 타단은,
상기 차량의 길이 방향을 따른 전방에서 상기 서브 프레임에 체결되는 전방 체결부와,
상기 공동 체결부위에 개재되어 함께 체결되는 후방 체결부를 각각 포함하고;
상기 연결부재의 타단에은 차량의 길이 방향을 따라 슬롯이 연장되게 형성되며;
상기 전방 체결부와 후방 체결부는 상기 슬롯에 삽입되어 상기 슬롯을 따라 이동 가능하게 체결되는 것을 특징으로 하는 전방 차체 보강구조.
제2항에 있어서,
상기 슬롯은 상기 전방 체결부보다 차량의 길이 방향을 따라 전방으로 더 연장된 슬롯 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전방 차체 보강구조.
제1항에 있어서,
상기 연결부재가 상기 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재에 체결되는 상기 일단의 체결 부위는, 상기 서브 프레임에 체결되는 상기 타단의 체결 부위보다 차량의 폭 방향을 따른 외측으로 위치된 것을 특징으로 하는 전방 차체 보강구조.
제1항에 있어서,
상기 연결부재의 일단과 타단은 각각 체결 볼트로 체결된 것을 특징으로 하는 전방 차체 보강구조.
제4항에 있어서,
상기 연결부재의 일단과 타단은 둔각을 형성하는 것을 특징으로 하는 전방 차체 보강구조.
제2항에 있어서,
상기 연결부재는,
상기 후방 체결부를 형성하는 플랜지 형상; 및
상기 후방 체결부로부터 일체로 연장되게 형성되면서 대체로 사각 박스 형상의 단면을 가진 빔 형상;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전방 차체 보강구조.
제1항에 있어서,
상기 연결부재의 일단은 상기 펜더 에이프런 프론트 로워 보강부재에 2군데에서 체결되는 것을 특징으로 하는 전방 차체 보강구조.
제8항에 있어서,
상기 연결부재의 일단의 2군데 체결부는,
차량의 폭 방향으로 외측에 위치하는 외측 체결부; 및
내측에 위치하는 내측 체결부;
를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 전방 차체 보강구조.
제9항에 있어서,
상기 외측 체결부는 상기 내측 체결부에 비해 차량의 높이 방향으로 더 높은 위치에 배치되고;
상기 외측 체결부와 상기 내측 체결부 사이에는 차량의 높이 방향으로 단차진 단차부가 형성된 것을 특징으로 하는 전방 차체 보강구조.