KR100298695B1 - 차량의 크로스 멤버와 차축관의 충격 흡수구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 충돌에너지흡수용 휠 캐리어에 관한 것으로서 종래에는 크로스멤버 라디에터의 중앙에만 센터멤버로 지지하기 때문에 차량의 전방충돌로 인한 충격력이 크로스멤버에 전달되면 그 충돌에너지가 사방으로 퍼지지 못하고 센터멤버를 통해서 휠 캐리어에 집중되므로 인하여 대쉬패널이 차량 실내로 밀려들어가 탑승자에게 충격을 전달하여 탑승자가 부상당하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 양단에 체결공(110)이 형성된 크로스멤버 라디에터(100)와 엔진룸에 설치된 엔진과 트랜스미션을 지지하기 위해 설치되는 휠 캐리어(300)와 일측은 상기 체결공(110)과 상응된 위치에 볼트삽입공(410)이 형성되어 볼트(500)로 고정되고, 타측은 상기 휠 캐리어(300)와 용접되는 지지바(400)로 구성된 것으로서 이러한 본 발명은 차량의 전방 충돌로 인하여 충격력이 크로스멤버에 전달되면 상기 크로스멤버의 양단에 연결된 지지바(400)가 충돌에너지를 최대한 분산시켜 휠 캐리어(300)로 전달함에 따라 충격력의 상당량을 휠 캐리어(300)에서 흡수하여 상쇄시키므로 대쉬패널이 최대한 덜 밀리게 하여 탑승자의 부상을 최소화 할 수 있도록 한 매우 유용한 발명이다.

Description

차량의 크로스 멤버와 차축관의 충격 흡수 구조

본 발명은 차량의 충돌에너지 흡수용 차축관에 관한 것으로서 더욱 상세히는 일측과 타측이 각각 크로스멤버 라디에터(Cross Member Radiaror : 이하 크로스멤버라 약칭함)와 차축관에 접합되도록 지지바를 설치하여 차량의 전방 충돌로 인하여 충격력이 크로스멤버에 전달되면 충돌에너지가 최대한 분산되어 차축관에 전달됨에 따라 차축관이 상당량의 충돌에너지를 흡수하여 상쇄시켜 대쉬패널이 덜 밀리게 하므로서 탑승자의 부상을 최소화 할 수 있도록 한 차량의 크로스 멤버와 차축관의 충격 흡수 구조에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 구성부분을 크게 나누면 섀시와 바디로 나누어지는데, 섀시는 자동차의 차체부분을 제외한 부분으로 자동차를 주행시키는데 필요한 장치가 조합된 것이다.

즉, 자동차의 골격에 해당하는 섀시프레임에 엔진에서 발생한 동력을 주행상태에 알맞도록 변환시켜 구동바퀴에 전달하는 동력발생장치, 자동차의 진행방향을 임의로 바꾸기 위한 조향장치, 주행중, 자동차를 감속, 정지 또는 정차중 비탈길에서 정지하기 위한 제동장치, 주행중 노면으로 부터의 진동, 충격 등을 완화하기 위한 현가장치 및 조향 휠 등의 주행장치 등이 설치되어 있는 것이다.

그리고 바디는 크게 나누면 프런트 바디, 언더 바디, 사이드 바디 및 루프, 그리고 리어 바디, 도어로 구분된다. 상기 프런트 바디는 프런트엔진차의 경우와 리어엔진차의 경우에서 구조가 크게 다르지만 여기서는 프런트엔진차에 대해서 설명한다.

즉, 프런트 바디구조는 FF. FR의 차이나 서스펜션, 스티어링 및 엔진의 지지 방법의 차이에 따라 그 구조는 달라진다. 그리고 부재의 구성으로서 강도, 강성이 요구되는 골격부재와 외장으로 의장을 한 외판부품으로 구성된다. 이러한 프런트 바디는 여러부위들이 모여져 이루어져 있으며 주요한 부위를 살펴보면 에어박스 패널, 대쉬 패널, 프런트사이드 맴버, 푸드리지 패널, 라디에이터서포트 패널, 프런트펜더 패널 등이 있다.

그리고 언더 바디는 승차원, 화물실 등의 바닥 총칭으로서, 일체구조와 프레임장착구조가 있으며, 대쉬 패널까지 포함하여 언더 바디라고 하는 경우도 있다. 그리고 상기 언더 바디는 서스펜션, 구동계의 부품, 시트 및 시트벨트앵커리지 등 여러 가지 차량을 구성하는 부품을 지지할 필요가 있다.

또 이들 부품은 차량의 레이아웃에 크게 영향을 받으므로 각차 각양의 구조로 되어 있으며 일반적으로는 차실내외를 격리하는 플로어 패널과 앞뒤로 통하는 사이드 맴버를 좌우로 2개 배치함과 너비방향으로 횡단하는 크로스 맴버를 몇 개 배치해서 전체의 강성, 강도의 확보 및 부품을 지지하는 구조가 많다.

프레임 장착구조인 경우, 승용차에서는 스페이스를 유효활용하기 위하여 프레임의 너비를 넓혀서 그 속에 바닥판을 떨어뜨리는 페리미터식이 주가 된다. 각 유니트의 입력은 프레임으로 지지하기 때문에 플로어패널로서의 구성은 일체구조보다 간략화되어 있다.

그리고 플로어 패널이 지니는 주된 기능은 서스펜션, 구동계로부터의 입력에 대한 강도 및 강성 확보와 차량 외부로부터의 물, 먼지, 열, 소리의 차단에 의한 쾌적한 차실공간을 이루어야 한다. 또한 충돌 등 외력으로부터의 승차원 및 연료계의 보호도 중요한 기능이다. 그 밖에 객실의 거주성, 화물실 넓이의 확보, 경충돌시의 보수성, 배기계로 부터의 차열, 실용성으로서는 재키업의 작업성 등이 요구된다.

그리고 사이드 바디는 차체 전체의 굽힘강성을 지배하기 때문에 사이드 바디를 구성하는 개개의 부재는 부재 단독의 설계요건과 전체강성의 밸런스를 고려해서 설계할 필요가 있다. 그리고 루프는 앞뒤로 루프레일을 설치하고 중앙근처에 좌우 또는 앞뒤로 보강용 패널(루프보우)을 접착제로 설치하여 루프면 강성의 향상을 꾀하고 있다.

상기 루푸보어는 루프의 곡률, 크기, 판두께 등에 따라 1개 내지 3개 정도 설정하고 있다. 그리고 프런트필러의 윗쪽은 전방시계의 확보와 전복되었을 때 등의 안정성 확보에 대한 배려가 필요하다. 또 공기저항과 바람가르는 소리를 절감하기 위해서는 프런트필러와 도어의 단차를 줄여 플래쉬 서페스화를 꾀하도록 할 필요가 있다.

프런트필러 및 센터필러 아래쪽의 주된 역할은 도어의 지지하는 것이며 도어를 강한 힘으로 열어제쳤을 때 또는 도어를 강한 힘으로 밀어 내렸을 때 도어힌지 및 체크링크 설치부에 큰 힘이 가해지기 때문에 리인호스먼트를 설정하여 설치부의 면강성 및 강도를 충분히 확보할 필요가 있다.

한편 도 1 에서 도시한 바와같이 엔진룸과 차실내를 간막이 하는 대쉬패널(도면중 미도시)전면에는 차축관(30)이 설치되고, 프론트범퍼(도면중 미도시)후방으로는 크로스멤버(10)가 설치되기 때문에 센터멤버(20)를 구비하여 상기 센터멤버(20)의 일측은 크로스멤버(10)와 접면되도록 하고, 타측은 차축관(30)과 접면되도록 설치하여 크로스멤버(10)를 지지하여 차량의 전방충돌시 발생되는 충돌에너지를 최대한 흡수토록 하는 것이나 이는 많은 문제점이 있는 것으로서 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 차량의 전방충돌로 인하여 충돌에너지가 크로스멤버(10)에 전달되면서 여러방향으로 분산되어야 하는데, 이때 크로스멤버(10)의 중앙에만 센터멤버(20)가 지지하기 때문에 충돌에너지가 사방으로 분산되지 못하고, 한 방향으로만 집중되어 차축관(30)에 전달되기 때문에 상기 차축관(30)이 충돌에너지를 효과적으로 상쇄시키지 못하여 차축관(30)이 변형되면서 후방으로 밀리게 된다.

이처럼 차축관(30)이 밀리게 되면 대쉬패널까지 밀리게 되는데 상기 대쉬패널을 기준으로 안쪽으로는 차량의 실내이기 때문에 대쉬패널이 밀리면 운전석과 조수석의 탑승자 하반신이 심한 충격을 받아 치명적 부상을 입게 되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 전방충돌로 인하여 크로스멤버에 충격이 가해지면 그 충돌에너지가 사방으로 분산되면서 차축관에 전달하여 차축관에서 충돌에너지의 상당량을 상쇄시켜 대쉬패널이 최대한 덜 밀리도록 하므로서 탑승자의 부상을 최소화 할수 있도록 한 차량의 크로스 멤버와 차축관의 충격 흡수 구조를 제공하기 위한 것이다.

이와같은 본 발명의 목적은 크로스멤버의 양단에 체결공을 형성한후 일측에 볼트공이 형성된 지지바를 구비하여 상기 체결공과 볼트삽입공을 관통되게 볼트로 체결하고, 상기 지지바의 타측은 차축관과 용접하므로서 달성된다.

이러한 본 발명은 차량의 전방충돌로 인하여 충돌에너지가 크로스멤버에 전달되면 지지바가 크로스멤버를 지지하여 충돌에너지를 최대한 분산시켜 차축관으로 전달함에 따라 충격력의 상당량을 차축관에서 흡수하여 상쇄시키므로 대쉬패널이 최대한 덜 밀리게 하여 탑승자의 부상을 최소화 할 수 있도록 하므로써 상기의 목적을 효과적으로 달성할 수 있다.

제1도는 종래 기술구성을 도시한 개략도.

제2도는 본 발명의 기술구성을 예시한 개략도.

제3도는 제2도의 "A" 부분 확대 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 크로스멤버 라디에터 110 : 체결공

300 : 차축관 400 : 지지바

410 : 볼트삽입공 500 : 볼트

이하 본 발명의 목적을 효과적으로 달성할 수 있는 바람직한 실시 예로서 그 기술 구성 및 작용을 첨부한 별첨의 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명의 기술구성을 도시한 개략도이고, 도 3 은 도 2 의 확대 결합 단면도로서 이에 예시된 바와같이 본 발명은 크로스멤버(100)의 양단에 체결공(110)을 형성한후 일측에 볼트삽입공(410)이 형성된 지지바(400)를 구비하여 상기 체결공(110)과 볼트삽입공(410)을 관통되게 볼트(500)로 체결하고, 상기 지지바(400)의 타측은 차축관(300)과 용접토록 한 것으로서 도면중 미설명 부호(200)은 크로스멤버의 중앙을 지지하는 센터멤버이고, (510)은 너트이다.

이와같이 구성된 본 발명은 크로스멤버(100)를 지지하기 위하여 설치되는 센터멤버(200)이외에 한쌍의 지지바(400)를 별도로 설치하여 차량의 전방 충돌로 인하여 크로스멤버(100)에 충격이 전해지면 그 충돌에너지가 분산된 상태에서 차축관(300)에 전달되도록 하여 상기 차축관(300)이 많은 양의 충돌에너지를 상쇄시킬수 있으므로 대쉬패널(도면중 미도시)의 밀림 현상을 최대한 방지하여 차량의 충돌시 입게되는 운전자와 조수석 탑승자의 부상을 최소화 할수 있도록 한 것으로서 그 설치과정을 살펴보면 다음과 같다.

즉, 크로스멤버(100)의 중앙에는 센터멤버(200)가 설치되어 있으므로 크로스 멤버(100)의 양측으로 지지바(400)를 설치하는 것으로, 상기 지지바(400)의 일측을 크로스멤버(100)에 접면시켜 다시말하면 지지바(400)에 형성된 볼트삽입공(410)과 크로스멤버(100)에 형성된 체결공(110)이 서로 일치될 수 있도록 한 후 상기 체결공(310)과 볼트삽입공(410)에 볼트(500)를 관통되게 끼워준 후 너트(510)를 볼트(500)에 체결하므로써 지지바(400)의 일측은 크로스멤버(100)에 고정된다.

이처럼 일단이 크로스멤버(100)에 고정된 지지바(400)의 타측은 차축관(300)과 접면되는 것이기 때문에 이때 용접 작업을 통하여 지지바(400)의 타측을 차축관(300)에 고정시킨다.

이렇게 크로스멤버(100)의 양측을 지지바(400)로 받쳐주면 차량의 전방 충돌로 인한 충격력이 크로스멤버(100)에 가해진후 그 충돌에너지가 사방으로 퍼질수 있는 것으로서 즉, 종래에는 크로스멤버(10)중앙에 하나의 센터멤버(20)만을 설치하였으므로 충돌시 충돌에너지가 분산되지 못하고, 센터멤버(20)만을 통해 차축관(30)에 집중되므로 상기 차축관(30)이 충돌에너지를 효과적으로 상쇄시키지 못하여 대쉬패널이 많이 밀려들어가 탑승자에게 충격을 가하였으나 본 발명은 충돌에너지가 크로스멤버(100)의 중앙 센터멤버(200)뿐만 아니라 양측의 지지바(400)를 통해 사방으로 퍼지면서 차축관(300)에 전달되므로 상기 차축관(300)이 충돌에너지의 상당량을 효과적으로 상쇄시킬수 있는 것이다.

이와같이 차축관(300)에서 많은 양의 충돌에너지를 흡수 상쇄시키므로 그만큼 대쉬패널이 차량의 실내로 덜 밀리게 되어 탑승자의 부상을 최소화 할 수가 있는 것이다.

이상에서 상술한 바와같이 본 발명은 크로스멤버와 차축관 사이에 기존의 센터멤버 이외에 한쌍의 지지바를 설치하여 크로스멤버에 가해지는 충돌에너지를 최대한 분산시켜 차축관으로 전달함에 따라 충격력의 상당량을 차축관에서 흡수하여 상쇄시키므로 대쉬패널이 최대한 덜 밀리게 하여 탑승자의 부상을 최소화 할 수 있도록 한 매우 유용한 발명이다.

Claims (1)

1. 양단에 체결공(110)이 형성된 크로스 멤버(100)가 센터 멤버(200)에 의해 차축관(300)과 연결되도록 한 것에 있어서, 크로스 멤버(100)와 차축관(300)의 양단을 각각 지지바(400)로 연결하되 지지바(400)의 일측에는 볼트삽입공(410)이 형성되어 상기 크로스멤버(100)의 체결공(110)과 볼트(500)로서 고정되고 지지바(400)의 타측은 차축관(300)에 용접으로 고정되도록 한 것을 특징으로 하는 차량의 크로스 멤버와 차축관의 충격 흡수 구조.