KR20010043156A - 자동차의 차체 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전방 차량 단부의 구역으로부터 후방 차량 단부 쪽으로 연장되는 2개 이상의 종 방향 빔(1), 승객실(5)에 대해 엔진실(6)을 폐쇄시키기 위한 방호벽(2) 및 대략 수직으로 종 방향 빔(1)을 가로질러 연장되는 2개의 프론트 필러(3)를 구비하며, 특히 차량의 전방 차체의 구역에 있는 차체 구조물에 관한 것이다. 종 방향 빔(1)은 각각의 종 방향 빔(1)이, 예컨대 사고 시에 대략 그 종 방향으로 작용하는 힘을 방호벽(2)에 전달하도록 후방 차량 단부 쪽을 향한 그 단부(19)에 의해 방호벽(2)에 지지되고, 그 힘은 방호벽(2)으로부터 부속 프론트 필러(3)에 전달될 수 있게 된다.

Description

자동차의 차체 구조물{BODY STRUCTURE OF A MOTOR VEHICLE}

자동차, 특히 승용차의 전방 차체의 구역에 있는 공지의 차체 구조물은 통상적으로 전방 차체를 형성하는 부품의 규정된 변형 거동이 설정되도록 하는 것을 목표로 하여 충돌 거동과 관련하여 최적화된다. 그를 위해, 예컨대 범퍼의 높이에서 대략 차량 전방 측면으로부터 후방으로 안내되는 종 방향 빔이 전방 차체에 마련된다. 엔진실과 승객실과의 사이의 방호벽의 구역에서는 그러한 종 방향 빔이 아래쪽으로 크랭크의 형태로 구부려져 승객실의 바닥 아래에서 추가로 후방으로 연장되도록 형성된다. 그러한 형식으로 형성됨으로 인해 충돌 사고 시에 종 방향 빔의 구부려진 오프셋 구역에서 높은 휨 모멘트가 작용하게 된다. 그러한 휨 모멘트는 많은 재료 소모 및 비용 소모로 실현되는 오프셋 부위의 보강에 의해서만 저지될 수 있다. 그러나, 그와 같이 보강한 경우에도 상황에 따라서는 정면 충돌 시에 여전히 종 방향 빔이 아래쪽으로 구부려지게 되는데, 그 경우에는 종 방향 빔이 단지 적은 일부만의 충돌 에너지를 흡수하게 된다.

DE 23 36 213 C2로부터, 예컨대 정면 충돌 시에 가능한 한 하중이 일 지점으로 집중되는 것이 아니라 넓은 구역에 걸쳐 분포되어 승객실의 프레임으로 반출되도록 배려하기 위해 종 방향 빔을 포크형 구조 군으로 형성하는 것이 공지되어 있다. 그러한 구조에서의 단점은 종 방향 빔이 기하학적으로 복잡하게 형성되어 비용 소모적으로 제조되고 어렵게 조립되어야 한다는 것이다.

A 필러의 구역에는 전방 차체의 구역에서와 마찬가지로 엔진실을 승객실에 대해 폐쇄시키고 조향 장치와 같은 기능 부품의 통과를 위한 각종의 관통 구멍을 구비하는 방호벽이 A 필러 사이에서 연장된 채로 배치된다.

그러한 방호벽과 관련하여, DE 44 40 973 A1로부터 방호벽이 실질적으로 일체로 제조되어 힌지 필러 또는 A 필러 사이에 배치되는 것이 공지되어 있다. 방호벽의 단면 형상을 대략 U자형으로 형성함으로써 그 구역에서의 차체의 보강이 구현될 수 있는데, 그러한 방호벽의 U자형 단면 형상 중에는 부속 장치 또는 그 구역에 배치되는 기타의 기능 구조 군을 위한 수납 공간도 형성될 수 있다. 그러한 방호벽의 구성은 방호벽의 충분한 강성을 보장하기 위해 방호벽의 큰 내장 용적 및 복잡한 제조 과정을 필요로 한다.

또한, DE 36 22 188 C2로부터 프론트 필러와 프론트 벽간의 결합 구조물을 차량에 형성하는 것이 공지되어 있는데, 그 경우에는 복잡한 판금 구조물로 힌지 필러와 전방 벽과의 사이의 연결 구역을 보강하게 된다. 그러나, 구현 가능한 보강이란 기하학적으로 복잡하고 다수의 부품으로 이루어지며 비용 소모적으로 제조되는 거싯 판(gusset plate)을 형성하는 것에 의해서만 실현되어 경제적으로 시판될 수 없을 것으로 보인다. 전방 벽을 대략 판형 부품으로서 형성하는 것으로 인해 차체에 대한 보강 작용도 역시 제한적인 것에 그치게 된다.

전방 차체의 강성에 영향을 미치는 또 다른 상관 변수는 하중 흡수 구조 군으로서 운전 중의 차량의 비틀림, 도어 작동 등으로부터 하중을 받게 되는 차체 필러, 특히 A 필러의 구성이다.

DE 195 19 354 A1로부터 통상적인 바와 같이 힌지 필러를 판으로 이루어진 프로파일에 의해 대략 박스형으로 형성하는 이외에도 하나의 빔의 단부 구역이 형상 맞춤식으로 삽입될 수 있는 하나 이상의 수납부를 다른 빔에 형성함으로써 차체 구조물의 빔을 서로 고정시키는 것이 공지되어 있다. 그에 의해, 서로 인접된 빔 사이에 높은 하중을 부담할 수 있는 강성의 결합이 이루어질 수 있다. 그러나, 그것을 제조하려면 내부 고압 성형에 의해 제조되는 빔을 대규모로 성형하는 작업이 전제되어야 한다.

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른, 특히 자동차의 전방 차체의 구역에 있는 차체 구조물에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 차체 구조물의 특히 바람직한 구성이 도시되어 있는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 첨부 도면 중에서,

도 1은 본 발명에 따른 차체 구조물을 대략 차체의 외부에서 그 전방 측부로부터 바라본 등각 사시도이고,

도 2는 도 1에 따른 차체 구조물의 평면도이며,

도 3은 붐이 배치되어 있는 도 1에 따른 프론트 필러의 상세도이고,

도 4는 본 발명에 따른 방호벽의 전체를 승객실의 내부로부터 바라본 등각 사시도이며,

도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명에 따른 방호벽의 부분 평면도 및 그 전체의 수직 평면도이다.

따라서, 본 발명의 목적은 차체 구조물에 작용하는 하중, 즉 예컨대 정면 충돌 시의 힘 및 차량의 운전 중의 하중을 균일하게 차체 구조물에 분포시킴으로써 운동 에너지를 보다 잘 흡수할 수 있도록 한 서두에 전제된 유형의 차체 구조물을 제공하는 것이다. 그 경우, 특히 차체 구조물은 보강되고, 연접된 차체 부품에 적합하게 맞춰져야 하며, 경우에 따라서는 단위 출력 중량과 관련하여 최적화되어야 하는데, 그러한 중에도 차체 구조물을 형성하는 부품의 간단한 조립 가능성이 보장되어야 한다.

그러한 목적은 청구항 1의 전제부의 특징과 함께 청구항 1의 특징부의 특징에 의해 달성된다. 종속 청구항들은 바람직한 다른 구성을 기재하고 있다.

본 발명은 전방 차량 단부의 구역으로부터 후방 차량 단부 쪽으로 연장되는 2개 이상의 종 방향 빔, 승객실에 대해 엔진실을 폐쇄시키기 위한 방호벽 및 대략 수직으로 종 방향 빔을 가로질러 연장되는 프론트 필러를 구비하는, 특히 차량의 전방 차체의 구역에 있는 차체 구조물로부터 출발된 것이다. 전제된 그러한 형식의 차체 구조물은 각각의 종 방향 빔이, 예컨대 정면 충돌 시에 대략 그 종 방향으로 작용하는 힘을 방호벽에 전달하도록 종 방향 빔이 후방 차량 단부 쪽을 향한 그 단부에 의해 방호벽에 지지되고, 그 힘이 방호벽으로부터 부속 프론트 필러에 전달될 수 있도록 함으로써 개선된다. 그 경우, 방호벽은 종 방향 빔을 배치함에 있어서의 기하학적 관계를 고려하여 하중 전달 부품을 형성할 수 있도록 하중을 의도된 대로 흡수하여 인접 부품에 전달하기 위한 구조 요소로서 사용된다. 그에 의해, 종 방향 빔은 그 곳에서 크게 구부려지거나 거싯 구역을 복잡하게 형성할 필요가 없이 차량의 엔진실에서의 구조적 상황에 의거하여 종 방향 빔을 최적으로 배치할 수 있는 지점인 방호벽에 배치되어 그 방호벽에 힘을 전달할 수 있게 된다. 그 경우, 방호벽은 실질적으로 하중을 흡수하여 프론트 필러에 전달하는 역할을 하는데, 연이어서 하중은 프론트 필러에서 예컨대 승객실을 에워싸는 차체 구조물에 전달된다. 그에 의해, 예컨대 정면 충돌 시의 하중이 차체 구조물의 내부의 재료에 적절히 분포될 수 있고, 그로 인해 의도적 변형에 의한 에너지 감축이 개선되어 차량 탑승자의 안전이 재고된다. 또한, 종 방향 빔 자체는 현저히 더 용이하고 덜 안정되게 형성될 수도 있는데, 그 이유는 하중이 종 방향 힘에 의해서만 생기는 것이 고작이고 더 이상 휨 모멘트에 의해서는 생기지 않게 되기 때문이다.

본 발명의 다른 구성에서는 방호벽이 프론트 필러 사이의 차체 구조물을 적어도 부분적으로 덮어서 그것을 보강하게 된다. 그에 의해, 엔진실과 승객실을 격리시키는 중요한 기능 외에도 승객실을 그 전방부에서 전체적으로 보강하는 프론트 필러 사이의 차체 구조물이 방호벽에 의해 보강되게까지 할 수 있다.

특히 유리한 것은 방호벽이 후방 차량 단부 쪽을 향한 각각의 종 방향 빔의 단부를 수납하기 위한 수납 요소를 구비하고, 그 수납 요소에서 종 방향 빔의 그러한 단부가 방호벽에 고정될 수 있게 되는 것이다. 그에 의해, 차체 구조물이 항상 정확하게 꼭 들어맞게 보장되면서 승객실 및 종 방향 빔에 간단하게 부속되게 되는데, 그것은 특히 전방 차체가 완벽하게 조립된 연후에야 비로소 이루어지는, 전방 차체와 승객실 또는 잔여 차량 부분의 차체 구조물과의 플랜지 결합이 가능하게 된다. 그에 의해, 차량 차체가 모듈 형식으로 조립될 수 있게 된다.

또 다른 구성에서는 수납 요소가 후방 차량 단부 쪽을 향한 종 방향 빔의 단부를 형상 맞춤식으로 수납하게 된다. 수납 요소를 형상 맞춤식으로 형성하는 것은 단부 속이나 단부 상에 끼워 넣는 것에 의해 간단하게 실행되는 접합 작업의 장점과 함께 종 방향 빔 및 방호벽이 정확하게 부속되는 것을 동반하게 된다. 또 다른 구성에서는 후방 차량 단부 쪽을 향한 각각의 종 방향 빔의 단부를 방호벽의 수납 요소에 고정시키는 것이 접착, 나사 결합, 용접 및/또는 기타의 것에 의해 양호하게 이루어질 수 있는데, 물론 예컨대 차체 조립 시에 흔히 사용되는 다른 모든 접합 기술도 역시 개별적으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.

방호벽을 바람직하게는 알루미늄 합금 또는 마그네슘 합금으로 이루어진 주조 부품으로 형성한다면, 구조적 조건으로 인한 하중까지 수납하는 방호벽의 특별한 요건을 매우 양호하게 충족시킬 수 있다. 그에 의해, 높은 하중이 걸리는 구역에서 제조 기술상으로 간단하게 의도된 대로 재료가 마련될 수 있게 된다. 낮은 단위 출력 중량을 요구하는 것과 관련하여, 그러한 형식으로 주조되는 방호벽은 예컨대 강과 같은 필적할만한 기타의 통상의 차체 제작 재료보다 더 용이하게 부착될 수 있는 알루미늄 합금 또는 마그네슘 합금으로 제조될 수 있다.

후방 차량 단부 쪽을 향한 각각의 종 방향 빔의 단부를 수납하기 위한 수납 요소가 방호벽의 주조 시에 방호벽과 일체로 형성되고 바람직하게는 승객실 쪽으로 폐쇄되는 것이 제조 기술상으로, 그리고 하중 부담 능력을 충족시킨다는 측면에서 양호하다. 그에 의해, 주조 방법의 장점이 활용될 수 있는데, 예컨대 수납 요소를 어댑터 형태로 형성함으로써 종 방향 빔과 방호벽의 간단한 접합이 보장된다. 수납 요소를 승객실 쪽으로 폐쇄되게 형성함으로써 승객실과 엔진실과의 밀봉된 격리가 이루어질 수 있게 된다.

또 다른 구성에서는 방호벽이 바람직하게는 알루미늄 판금 프로파일로 이루어진 판금 부품으로서 형성될 수도 있는데, 물론 그 경우에 모든 공지의 판금 가공 방법이 사용될 수 있다. 예컨대 알루미늄 판과 같은 경금속 판을 사용하는 것은 작은 부품 중량을 고려한 것이다.

방호벽에 인접된 바퀴 하우징을 전체적으로 또는 적어도 부분적으로 방호벽과 일체로 형성함으로써 넓은 면적으로 간단하게 조립될 수 있는 차체 부품을 제공하는 것도 역시 고려될 수 있다.

제조 기술상으로 간단하고 양호한 것은 방호벽을 대략 중심 터널의 구역에서 거의 대칭적으로 분리되어 그 중심 터널의 구역에서 서로 고정되는 2개의 반쪽 요소로 형성하는 것이다. 그에 의해, 차량 폭의 거의 전체에 걸쳐 연장됨으로 인해 조립하기 곤란하고 제조 기술상으로 복잡하게 제조되는 방호벽을 단일의 제조 단계로 제조해야 하는 번거로움이 회피된다. 그 경우, 또 다른 구성에서는 방호벽의 반쪽 요소가 서로, 그리고 인접된 차체 구조물의 부분에 분리가 가능하게 고정될 수 있도록 할 수 있고, 그에 의해 방호벽에 인접된 차체 구조물의 부품이 보강되게 된다.

방호벽은 주행 장치 부품을 장착하는 역할을 하는 보조 프레임의 고정을 위한 연결 요소를 구비하는 것이 매우 유리하다. 그러한 유형의 보조 프레임은 주행 장치 부품을 장착하고 지지하는 역할을 하고, 통상 종 방향 빔 사이에서 차량의 주행 방향을 가로질러 연장된다. 그러한 보조 프레임은 방호벽의 구조적 설계에 의거하여 그에 작용하는 하중의 근처에서 간단하게 방호벽에 고정될 수 있고, 그에 따라 다른 차체 부품에 추가의 고정 지점을 마련하거나 보조 프레임을 길게 돌출시키는 것이 회피될 수 있다. 방호벽에 배치되는 그러한 유형의 연결 요소는 콘솔형으로 형성될 수 있고, 보조 프레임은 그 연결 요소에 바람직하게는 분리가 가능하게 고정될 수 있는데, 또 다른 구성에서는 방호벽의 아래쪽 연부의 구역에, 그리고 그와 함께 보조 프레임에 고정되는 주행 장치 부품의 근처에 연결 요소를 형성할 수 있다. 또한, 종 방향 빔을 위한 수납 요소와 상응하게 콘솔형 연결 요소를 주조 부품으로서 형성되는 방호벽의 주조 시에 방호벽과 일체로 형성하는 것이 매우 바람직하다. 또한, 예컨대 중량 절감을 위해 보조 프레임을 마그네슘 주조 부품으로 형성하는 것을 고려할 수도 있다.

또한, 프론트 필러를 대략 주행 방향으로 길게 연장되는 U자형 개방 프로파일로서 형성함으로써 매우 가벼운 중량으로 하중 부담을 충족시키는 차체 구조물의 구성이 실현될 수 있다. 그러한 유형의 U자형 프로파일은 예컨대 판금 가공 방법에 의해서도 간단하게 제조될 수 있는데, 벽 두께를 적절히 설계함으로써 개방 프로파일이 근본적으로 그다지 높지 않은 휨 강성 및 비틀림 강성의 영향을 받도록 할 수 있다.

프론트 필러는 마그네슘 주조 합금 또는 알루미늄 주조 합금, 바람직하게는 다이 캐스트 합금으로 제조되는 것이 매우 유리하다. 그에 의해, 간단하게 실현되는 의도적인 재료 축적을 통해 프로파일 횡단면을 발생될 하중에 맞춰 조절할 수 있게 된다.

프로파일을 추가적으로 보강하는 역할을 하는 또 다른 구성은 프론트 필러의 U자형 프로파일이 안쪽에 배치된 리브, 바람직하게는 교차 리브를 구비하도록 함으로써 실현될 수 있다. 그에 의해, 프로파일의 벽이 서로 지지되게 되는데, 그 경우에 주조에 의한 제조로 인해 성형상의 큰 문제점이 발생되지 않는다. 물론, 그러한 유형의 리브는 예컨대 프론트 필러 통상적으로 장착되는 도어 힌지를 보강하기 위해 프론트 필러의 외측에도 배치될 수 있다.

차체 구조물의 하중 흡수를 더욱 개선하는데 기여하는 것은 각각의 프론트 필러가 부속 종 방향 빔을 위한 방호벽의 연결 요소 쪽을 향하는 콘솔형 붐(boom)을 구비하는 것인데, 그러한 붐은 종 방향 빔에 의해 방호벽에 도입되는 힘을 흡수하여 프론트 필러에 전달하게 된다. 그에 의해, 종 방향 빔이 그 종 방향으로 방호벽에 하중의 부담을 주는 구역에서 방호벽이 의도된 대로 추가적으로 지지될 수 있고, 그에 따라 방호벽과 콘솔형 붐과의 사이의 하중 분포까지도 조절될 수 있게 된다. 콘솔형 붐은 프론트 필러에 바로 형성되거나 그에 배치되어 하중의 전달이 방호벽의 변형이 없이 그 붐을 경유하여 직접적으로 이루어질 수 있도록 되는 것이 유리하다.

또 다른 구성에서는 콘솔형 붐이 방호벽의 배후의 종 방향 빔의 연장선상에서 방호벽의 승객실 측의 면에 적어도 접하여 방호벽의 수납 요소를 지지할 수 있게 된다. 그에 의해, 방호벽과 붐간에 필요한 결합이 이루어질 필요가 없고, 붐을 간단하게 방호벽의 배면 상에 지지하는 것으로 충분하게 된다.

또 다른 구성에서는 콘솔형 붐이 후방 차량 단부 쪽을 향한 부속 종 방향 빔의 단부에 직접 고정될 수도 있게 된다. 그에 의해, 휨에 대해서도 강성이 있고 상대 이동에 대한 하중을 부담할 수 있는 붐과 종 방향 빔간의 결합이 가능하게 된다.

붐의 하중 부담 능력을 개선하기 위해, 붐은 중공 프로파일로 형성되고, 안쪽에 배치되어 바람직하게는 프론트 필러까지 연장되는 리브를 구비할 수 있다. 그에 의해, 붐의 강성 및 강도를 감소시킬 필요가 없이 실현될 수 있는 가벼운 구조 형식이 가능하게 된다.

차체 구조물의 강성 및 하중 부담 능력에 매우 유리한 것은 방호벽의 전방 측 구역이 적어도 프론트 필러의 U자형 개구부를 덮도록 방호벽이 각각의 프론트 필러를 부속하고, 프론트 필러의 개방 프로파일과 방호벽의 전방 측 구역과의 결합부가 비틀림 강성 및 휨 강성이 있는 폐쇄 중공 프로파일을 형성하도록 방호벽이 프론트 필러에 고정되는 것이다. 그에 의해, 한편으로는 중공 프로파일의 내부가 하중 부담에 적절하게 형성될 수 있고 주조 기술에 의해 제조될 수 있으며, 다른 한편으로는 방호벽의 단부 구역 또는 방호벽과는 별개의 다른 부품에 의한 개방 프로파일을 커버의 형태로 덮음으로써 박스형으로 폐쇄된 통상의 프로파일에 필적할만한 강성이 얻어질 수 있게 된다. 그것은 예컨대 내부 고압 성형과 같은 다른 제조 방법에서 대체로 복잡한 제조 기술에 의해서만 실현될 수 있었던 바와 같은 하중 부담에 더욱 적절한 프론트 필러의 구성을 가능하게 한다.

차체 구조물을 전방 차체와 승객실과의 사이의 전이 지점에 연결하는데 특히 양호한 것은 프론트 필러가 스웰러(sweller)를 부속하고 있는 그것의 부분에 스웰러를 끼워 넣을 수 있고 그런 다음에 적절한 제조 방법에 의해 고정될 수 있는 삽입 구역을 구비하는 것이다. 그에 의해, 영구적인 이음으로 연결되는 개개의 부품을 모듈 형식으로 맞물리는 것이 차량의 후방 부분에 속하는 프론트 필러의 구역에도 전용될 수 있게 된다.

본 발명에 따른 차체 구조물의 전체적인 등각 사시도인 도 1에는 그 차체 구조물을 형성하는 모든 부품이 조립되어 있는 상태로 차체 구조물이 도시되어 있다. 그러한 도면에는 차체의 일측에서 대략 프론트 필러(3)의 구역에 배치되는 차체 구조물의 반쪽만이 도시되어 있다. 당업자에게 자명하게 공지되어 있는 바와 같이, 가시적으로 도시되지 않은 차체 구조물의 부분은 대략 대칭적으로 형성된다.

대체로, 도 1에 따른 차체 구조물은 도시를 생략한 루프 구조물에서 차량의 주행 방향으로의 전방 측 필러를 형성하는 프론트 필러의 구역에 마련된다. 도 1에서 볼 수 있는 차체 구조물은 대칭적으로 형성된 반대측과 함께 예컨대 승용차의 도시를 생략한 프론트 패널의 아래쪽에서, 그리고 역시 도시를 생략한 대시보드의 전방에서 대략 수평으로 연장된다.

그러한 차체 구조물은 대략 대칭적인 반쪽 요소(8)로 이루어지고 실질적으로 엔진실(6)을 승객실(5)로부터 격리시키는 방호벽(2)으로 형성된다. 그러한 방호벽(2)은 각종의 구멍, 리브 등을 구비하는데, 그러한 것들은 본 발명과 관련하여 그리 중요한 것이 아니고, 예컨대 조향 장치와 같은 기능 부품을 통과시키는 역할을 한다. 주행 방향으로 방호벽(2)의 전방에는 도면으로부터는 알 수 없는 형식으로 차량의 엔진실(6)에 배치된 종 방향 빔(1)이 위치하게 되는데, 그러한 종 방향 빔(1)은 대략 주행 방향과 평행하게 연장되고, 본 실시예에서는 대략 관형 부품으로서 형성된다. 그러한 종 방향 빔(1)은 특히 예컨대 정면 충돌 등과 같은 종 방향 하중을 동반하는 사고 시에 충격 에너지의 일부를 흡수하여 변형 일로 전환하는 역할을 한다. 또한, 그것은 변형에 의해 소산되지 않는 에너지를 주행 방향으로 추가로 후방에 놓여진 차체 구조물에 전달함으로써 그 차체 구조물이 그러한 에너지를 흡수하여 승객에 대해 가능한 한 무해하게 소산시키도록 해야 한다. 그를 위해, 본 발명에 따른 종 방향 빔(1)은 그 후방 단부(19)에서 상세히 후술될 형식으로 방호벽(2)에 마련되는 수납 요소(4) 속에 끼워 넣어진다. 그에 따라, 종 방향 빔(1)은 정면 충돌 등의 사고 시에 충격 에너지의 일부를 본 실시예에서는 마그네슘 주조 부품으로서 형성되는 방호벽(2)에 전달하게 된다. 그 경우, 방호벽(2)은 충돌 시의 힘에 의한 하중을 부담할 수 있는 의도적인 구조 부품으로서 설계되는데, 그러한 구조 부품으로서의 방호벽(2)은 순수한 격리 기능 외에도 보강 및 강화 기능을 담당하게 된다.

예컨대 정면 충돌에 의해 종 방향 빔(1)으로부터 하중을 받게 되는 방호벽(2) 자체는 하중을 다시 프론트 필러(3)에 추가로 전달하게 되는데, 그러한 프론트 필러(3)는 승객실(5)을 에워싸는 차체 구조물의 구성 요소인 동시에 대략 폐쇄 프레임을 형성하는 프론트 필러(3)에 추가로 전달하게 된다. 대략 바닥 공간에서 승객실(5)의 하부 측면 경계를 형성하는 스웰러(16)도 역시 그러한 프레임의 일부이다.

프론트 필러(3)는 상세히 후술될 스웰러(16)용 삽입 구역(15) 외에도 예컨대 운전석 도어의 도시를 생략한 도어 힌지용 고정 지점(22)의 형태의 조인트 연결 구역을 구비하는 대략 수직으로 배치된 지지 구조물이다. 또한, 프론트 필러(3)의 위쪽에서는 다른 루프 바와 함께 차량의 루프를 지지하는 도시를 생략한 루프 바가 삽입 구역(21) 속에 마련된다.

종 방향 빔(1)은 그 후방 단부(19)에 의해 수납 요소(4) 송에 끼워 넣어지고, 그 수납 요소(4)에 의해 방호벽(2)에 고정된다. 주행 방향으로 후방이자 측 방향의 외측에는 상세히 후술될 붐(12)이 배치되는데, 그 붐(12)은 방호벽(2)의 전방 단부와 프론트 필러(3)와의 사이의 판형으로 형성된 중첩 구역(14)과 함께 종 방향 빔(1)에 의해 전달된 하중을 프론트 필러(3)에 전달하는데 기여하게 된다.

본 발명에 따른 차체 구조물의 부분들의 배치 및 상호 작용은 특히 도 1에 따른 차체 구조물의 반쪽의 평면도인 도 2에 의거하여 상세히 파악될 수 있다. 종 방향 빔(1)이 그 단부 구역(19)에 의해 방호벽(2)의 수납 요소(4) 속에 끼워 넣어져 그 수납 요소(4)에서 예컨대 분리가 가능하거나 불가능하게 고정된다는 것을 도 2로부터 알 수 있다. 그 경우, 수납 요소(4)는 방호벽(2)과 일체로 결합되어 종 방향 빔(1)의 단부와 형상 맞춤식으로 연동하는 어댑터형 플러그의 외관을 형성한다. 승객실(5)의 측부에는 도 3에서 잘 알 수 있는 바와 같은 중공 횡단면의 형태로 되고 도 2의 평면도에서 대략 반원형으로 구부려져 있는 붐(12)이 방호벽(2)의 배면으로부터 프론트 필러(3)까지 연장된 채로 배치된다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 붐(12)은 프론트 필러(3)에 성형되어 보강을 위한 측 방향 앵글을 구비한 대략 홈통형의 프로파일을 형성한다. 홈통형 오목부의 안쪽에 놓여져 배치되는 리브(13)도 역시 보강을 위한 역할을 하는데, 그러한 리브(13)는 방호벽(2)에 부속된 구역으로부터 역시 중공 프로파일로서 형성된 프론트 필러(3)의 내부에까지 다다르도록 연장된다. 그에 의해, 방호벽(2)이 예컨대 정면 충돌로 인해 종 방향 빔(1)으로부터 하중을 받을 때에 하중이 상세히 후술될 중첩 구역(14)에 의해 전달되는 이외에도 실질적으로 붐(12)을 경유하여 프론트 필러(3)에 전달되도록 하는 것이 배려된다.

방호벽(2)은 차량의 중심 면 쪽으로 대략 분리 면(17)까지 연장되고, 그 분리 면(17)에서는 방호벽(2)의 반쪽 요소가 대략 중심 터널(7)의 구역에서 대칭적인 대응 반쪽 요소(8)와 인접되어 예컨대 분리가 가능한 결합에 의해 그 대응 반쪽 요소(8)에 서로 고정된다. 그러한 반쪽 요소(8)도 역시 도시를 생략한 추가의 차체 구조물에 고정될 수 있다.

그러한 분리 면(17)과 외면된 방호벽(2)의 단부에서는 방호벽(2)이 부분적으로 붐(12)의 단부를 넘어 연장되어 상응하게 성형된 중첩 구역(14)을 형성하는데, 그러한 중첩 구역(14)은 프론트 필러(3)의 대응 성형부와 연동하게 된다. 그러한 중첩 구역(14)은 한편으로는 종 방향 빔(1)의 종 방향으로 하중을 받을 때에 방호벽(2)을 프론트 필러(3)에 지지하는 역할을 한다. 또한, 그러한 중첩 구역(14)은 대략 종 방향으로 연장되는 대략 U자형의 개방 프로파일로서 형성되는 프론트 필러(3)를 보강하는 역할도 한다. 그 경우, 중첩 구역(14)과 프론트 필러(3)의 개방 프로파일은 안쪽에 놓인 리브(13)에 의해 보강되는 이외에도 U자형 개방 프로파일로부터 폐쇄됨으로써 불균일한 하중을 부담할 수 있는 중공 프로파일을 이루는 서로 고정된 2개의 부분을 형성한다. 그와 동시에, 육중한 폐쇄 프로파일에 비해 가벼운 구조 형식으로 됨으로써 재료가 절감되고 그에 따라 중량도 감소된다. 그 경우, 그 제조는 폐쇄 프로파일에서 필요로 하는 방법에 비해 상대적으로 간단한 제조 방법에 의해 이루어질 수 있다.

스웰러(16) 쪽을 향한 프론트 필러(3)의 단부에는 종 방향 빔(1)을 위한 수납 요소(4)와 유사하게 스웰러(16)를 위한 삽입 구역(15)이 형성되는데, 그 삽입 구역(15) 속에는 스웰러(16)가 끼워 넣어져 예컨대 공지의 연결 이음 방법에 의해 고정될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 차체 구조물은 승객실(5)을 에워싸는 프레임에 간단하게 통합될 수 있고 예컨대 정면 충돌 시에 가장 양호한 힘의 플럭스(flux)에 의거하여 높은 하중을 부담할 수 있는 조립 유닛을 형성하게 된다.

엔진실(6) 쪽을 향한 방호벽(2)의 측면에서는 도시를 생략한 보조 프레임을 위한 콘솔형 연결 요소(9)를 찾아볼 수 있는데, 그 보조 프레임에는 역시 도시를 생략한 주행 장치 부품이 조립될 수 있다. 그러한 보조 프레임은 주행 장치 부품을 가능한 한 안정되게 수납할 수 있도록 하기 위해 차체의 여러 지점에 고정된다. 그러한 콘솔형 연결 요소(9)는 구조적으로 하중을 부담할 수 있게 설계되는 방호벽(2)의 구성에 의해 차체의 형편이 매우 좋은 지점에 배치될 수 있고, 그에 따라 주행 장치의 하중으로 인한 비틀림을 감소시키는데 기여할 수 있다.

이제, 도 4, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 방호벽(2)의 실시예를 설명하기로 한다. 그와 관련하여, 방호벽(2)은 도 4에서는 등각 사시도로, 그리고 도 5a 및 도 5b에서는 각각 평면도로 도시되어 있는데, 특히 도 5a는 방호벽(2)의 반쪽 요소(8)의 확대 평면도이다.

방호벽(2)의 전방 구역의 외측에서는 도시를 생략한 프론트 필러(3)를 폐쇄시키기 위한 중첩 요소(14)를 찾아볼 수 있다. 위쪽에서는 종 방향 빔(1)의 단부(19)를 위한 수납 요소(4)가 도시되어 있다. 중심 터널(7)의 구역에서 방호벽(2)의 2개의 반쪽 요소를 서로 분리시키는 분리 면(17)도 역시 찾아볼 수 있다. 또한, 엔진실 측에서는 도시를 생략한 보조 프레임을 위한 콘솔형 연결 요소(9)를 찾아볼 수 있다.

본 발명에 따른 차체 구조물에서 특히 바람직한 것은 개개의 부품 또는 모든 부품이 예컨대 마그네슘 합금과 같은 경금속 합금으로 제조되는 것인데, 특히 필요로 하는 높은 하중 부담 능력 때문에 방호벽을 다름 아닌 주조 방법에 의해 제조하는 것을 고려할 수 있다. 그에 의해, 수납 요소(4) 및 콘솔형 연결 요소(9)가 하중 부담에 적절하게 방호벽(2)에 일체로 통합될 수 있게 된다.

＜도면 부호의 설명＞

1 : 종 방향 빔

2 : 방호벽

3 : 프론트 필러

4 : 수납 요소

5 : 승객실

6 : 엔진실

7 : 중심 터널 구역

8 : 방호벽의 반쪽 요소

9 : 보조 프레임용 콘솔형 연결 요소

10 :프론트 필러의 프로파일

11 : 프론트 필러의 리브

12 : 붐

13 : 붐의 리브

14 : 중첩 구역

15 : 스웰러용 삽입 구역

16 : 스웰러

17 : 분리 면

18 : 접촉 면

19 : 종 방향 빔의 후방 단부 구역

20 : 커버 판

21 : 루프 바용 삽입 구역

22 : 도어 힌지의 고정 지점

Claims (25)

1. 전방 차량 단부의 구역으로부터 후방 차량 단부 쪽으로 연장되는 2개 이상의 종 방향 빔(1), 승객실(5)에 대해 엔진실(6)을 폐쇄시키기 위한 방호벽(2) 및 대략 수직으로 종 방향 빔(1)을 가로질러 연장되는 프론트 필러(3)를 구비하는, 차량의 전방 차체의 구역에 있는 것과 같은 차체 구조물에 있어서,

   종 방향 빔(1)은 각각의 종 방향 빔(1)이 예컨대 사고 시에 대략 그 종 방향으로 작용하는 힘을 방호벽(2)에 전달하도록 후방 차량 단부 쪽을 향한 그 단부(19)에 의해 방호벽(2)에 지지되고, 그 힘은 방호벽(2)으로부터 부속 프론트 필러(3)에 전달될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 차체 구조물.
2. 제1항에 있어서, 방호벽(2)은 프론트 필러(3) 사이의 차체 구조물을 보강하면서 그 차체 구조물을 적어도 부분적으로 덮는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 방호벽(2)은 후방 차량 단부 쪽을 향한 각각의 종 방향 빔(1)의 단부(19)를 수납하기 위한 수납 요소(4)를 구비하고, 수납 요소(4)에서는 종 방향 빔(1)의 그 단부(19)가 방호벽(2)에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
4. 제3항에 있어서, 수납 요소(4)는 후방 차량 단부 쪽을 향한 종 방향 빔(1)의 단부(19)를 형상 맞춤식으로 수납하는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 후방 차량 단부 쪽을 향한 각각의 종 방향 빔(1)의 단부(19)는 접착, 나사 결합, 용접 및 기타의 결합 중 하나 이상의 결합 방법에 의해 방호벽(2)의 수납 요소(4)에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 방호벽(2)은 바람직하게는 알루미늄 합금 및 마그네슘 합금 중 하나 이상의 합금으로 이루어진 주조 부품으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 후방 차량 단부 쪽을 향한 각각의 종 방향 빔(1)의 단부(19)를 위한 수납 요소(4)는 방호벽(2)의 주조 시에 방호벽(2)과 일체로 형성되고, 바람직하게는 승객실(5) 쪽으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
8. 제1항 내지 제5항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 방호벽(2)은 바람직하게는 알루미늄 판금 프로파일로 이루어진 판금 부품으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 방호벽(2)에 인접된 바퀴 하우징은 전체적으로 또는 부분적으로 방호벽(2)과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 방호벽(2)은 대략 중심 터널(7)의 구역에서 거의 대칭적으로 분리되어 그 중심 터널(7)의 구역에서 서로 고정되는 2개의 반쪽 요소(8)로 형성되는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
11. 제10항에 있어서, 반쪽 요소(8)는 서로 그리고 인접된 차체 구조물의 부분에 분리가 가능하게 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 방호벽(2)은 주행 장치 부품을 장착하는 역할을 하는 보조 프레임을 고정시키기 위한 연결 요소(9)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
13. 제12항에 있어서, 연결 요소(9)는 콘솔형으로 형성되고, 바람직하게는 보조 프레임이 그 연결 요소(9)에 분리가 가능하게 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 연결 요소(9)는 방호벽(2)의 아래쪽 연부의 구역에 형성되는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
15. 제6항 또는 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 콘솔형 연결 요소(9)는 주조 부품으로서 형성되는 방호벽(2)의 주조 시에 그 방호벽(2)과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
16. 제12항 또는 제13항에 있어서, 보조 프레임은 마그네슘 주조 부품으로서 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 프론트 필러(3)는 대략 주행 방향으로 길게 연장되는 U자형 개방 프로파일로서 형성되는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
18. 제17항에 있어서, 프론트 필러(3)는 마그네슘 주조 합금 또는 알루미늄 주조 합금, 바람직하게는 다이 캐스트 합금으로 제조되는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 프론트 필러(3)의 U자형 프로파일은 안쪽에 놓여지는 보강용 리브(11), 바람직하게는 교차 리브를 구비하는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
20. 제3항, 제4항 또는 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 프론트 필러(3)는 부속 종 방향 빔(1)을 위한 방호벽(2)의 부속 수납 요소(4) 쪽을 향하는 콘솔형 붐(12)을 구비하고, 그 붐(12)은 종 방향 빔(1)에 의해 방호벽(2)에 전달된 힘을 흡수하여 프론트 필러(3)에 전달하는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
21. 제20항에 있어서, 콘솔형 붐(12)은 방호벽(2)의 후방의 종 방향 빔(1)의 연장선상에서 방호벽(2)의 승객실 측의 면에 적어도 접하여 방호벽(2)의 수납 요소(4)를 지지하는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
22. 제20항에 있어서, 콘솔형 붐(12)은 후방 차량 단부 쪽을 향한 부속 종 방향 빔(1)의 단부(19)에 직접 고정될 수도 있는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
23. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 콘솔형 붐(12)은 중공 프로파일로 형성되고, 안쪽에 놓여져 바람직하게는 프론트 필러(3)의 내부에까지 연장되는 리브(13)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 방호벽(2)은 그 방호벽(2)의 전방 측 구역이 프론트 필러(3)의 U자형 개구부를 적어도 부분적으로 덮도록 각각의 프론트 필러(3)에 부속되고, 프론트 필러(3)의 개방 프로파일과 방호벽(2)의 전방 측 구역과의 결합부가 비틀림 강성 및 휨 강성이 있는 폐쇄 프로파일을 형성하도록 프론트 필러(3)에 고정되는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.
25. 제1항에 있어서, 프론트 필러(3)는 스웰러(16)를 부속하고 있는 그것의 부분에 스웰러(16)가 끼워 넣어져 고정될 수 있는 삽입 구역(15)을 구비하는 것을 특징으로 하는 차체 구조물.