KR101765607B1 - 차체 보강구조 및 그 조립방법 - Google Patents

차체 보강구조 및 그 조립방법 Download PDF

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Abstract

차체 보강구조 및 그 조립방법이 개시된다. 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되고, 차량의 폭 방향을 따라 좌우에 배치되는 프론트 사이드 리어 로워 멤버에 토크 박스가 삽입되어 부착되고; 상기 토크 박스는 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성된 프론트 사이드 실 멤버와 부착되어, 차량의 정면 및 옵셋 충돌에 효과적으로 대응할 수 있다.

Description

차체 보강구조 및 그 조립방법{Vehicle body reinforcing structure and assembling method thereof}
본 발명은 차체 보강구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프런트 사이드 멤버의 강성을 보강하여 차량의 충돌 대응성능을 향상시킨 차체 보강구조 및 그 조립방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 차체는 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되고, 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 배치되는 사이드 멤버를 포함한다.
사이드 멤버는 차량의 길이 방향을 따라 전방에 위치하는 프론트 사이드 멤버와 후방의 위치하는 리어 사이드 멤버로 구분되기도 한다.
사이드 멤버는, 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되고, 차량의 폭 방향을 따라 내측에 위치하는 사이드 인너 멤버와; 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되고, 차량의 폭 방향을 따라 외측에 위치하며, 상기 사이드 인너 멤버와 결합하여 폐단면을 형성하는 사이드 아웃터 멤버로 구성된다.
상기 사이드 멤버는 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되어 있으므로, 차량의 정면 충돌 혹은 후방 추돌 사고 발생시에 차량의 길이 방향으로 적절히 압축 변형되면서 충격 에너지를 흡수하여 저감하는 중요한 차체 구성 요소이다.
최근에는 스몰 옵셋 충돌에 대해 각 나라의 법규가 강화되면서 사이드 멤버에도 옵셋 충돌에 대한 구조적인 강성 보강이 필요하게 되었는 바, 예를 들면 후륜 구동 차량의 프론트 사이드 리어 로워 멤버에 충격 에너지를 흡수하여 저감할 수 있는 토크(Torque) 박스를 추가로 장착하고 있었다.
그러나, 종래의 토크 박스를 이용한 충돌대응 차체 보강구조에서는 토크 박스의 구성 부품이 많아서 차량의 중량 및 원가에 불리하고, 토크 박스의 용접 강성이 취약하여 효과적인 충돌대응성능을 발휘하지 못하는 등의 결점이 있었다.
본 발명의 실시 예는 상기와 같은 사정을 감안하여 안출된 것으로, 차량의 길이 방향 강성 부재인 2개의 프론트 사이드 리어 로워 멤버와 프론트 사이드 리어 실 멤버를 토크 박스를 통해 서로 일체로 연결함으로써, 차량의 정면 및 옵셋 충돌대응 강성을 증대시켜 탑승객을 보다 안전하게 보호할 수 있도록 된 차체 보강구조 및 그 조립방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 차체 보강구조는, 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되고, 차량의 폭 방향을 따라 좌우에 배치되는 프론트 사이드 리어 로워 멤버에 토크 박스가 삽입되어 부착되고; 상기 토크 박스는 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성된 프론트 사이드 실 멤버와 부착될 수 있다.
상기 프론트 사이드 리어 로워 멤버에는 차량의 높이 방향 하방으로 절곡된 절곡부가 구비되고; 상기 절곡부에 상기 토크 박스가 삽입될 수 있다.
상기 프론트 사이드 리어 로워 멤버에는 차량의 폭 방향 내측으로 개구된 개구부가 형성되고; 상기 개구부를 통해 상기 토크 박스가 삽입될 수 있다.
상기 프론트 사이드 리어 로워 멤버는 차량의 높이 방향 상부로 개구된 "U"자 형상의 단면이 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성된 구조를 가질 수 있다.
상기 토크 박스는 상기 차량의 높이 방향 상방에 배치된 사이드 레인포스 멤버; 상기 사이드 레인포스 멤버보다 하방에 배치된 리어 실 멤버; 및 상기 리어 실 멤버에 부착된 벌크 헤드를 포함할 수 있다.
상기 사이드 레인포스 멤버는 "L"자 형상으로 절곡된 평판 형상을 하고, 한쪽 가장자리를 따라 절곡되어 형성된 플랜지는 상기 프론트 사이드 리어 로워 멤버에 부착될 수 있다.
상기 리어 실 멤버는 다단계로 절곡된 평판 형상으로 형성되고, 한쪽 가장자리에는 절곡되어 형성된 플랜지는 상기 프론트 사이드 리어 로워 멤버에 부착될 수 있다.
상기 벌크 헤드는 차량의 길이 방향을 따라 전후 연장되게 형성되고, "ㄷ"자 형상의 단면을 가질 수 있다.
상기 사이드 레인포스 멤버의 플랜지의 반대쪽 타측은 상기 프론트 사이드 실 멤버에 오버랩되어 부착될 수 있다.
상기 리어 실 멤버의 플랜지의 반대쪽 타측은 상기 프론트 사이드 실 멤버에 오버랩되어 부착될 수 있다.
상기 프론트 사이드 리어 로워 멤버의 상기 개구부 주변에는 플랜지가 구비되어, 상기 개구부로 삽입되는 상기 리어 실 멤버와 상기 사이드 레인포스 멤버는 상기 플랜지에 용접으로 부착될 수 있다.
상기 프론트 사이드 실 멤버에 대해 차량의 폭 방향 외측으로 프런트 필러 멤버가 배치되어 상기 프론트 사이드 실 멤버와 용접으로 부착될 수 있다.
상기 프론트 필러 멤버에 대해 차량의 폭 방향 외측으로 사이드 아웃터 레인포스 멤버가 배치되어 상기 프론트 필러 멤버와 용접으로 부착될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 차체 보강구조의 조립방법은, 리어 실 멤버에 벌크 헤드를 용접으로 부착하는 단계; 프론트 사이드 리어 로워 멤버에 사이드 레인포스 멤버를 삽입하여 용접으로 부착하는 단계; 프론트 사이드 멤버 인너 어셈블리에 상기 프론트 사이드 리어 로워 멤버를 용접한 다음에 리어 실 멤버를 용접하여 프론트 사이드 멤버 컴플라이언스를 제작하는 단계; 상기 프론트 사이드 멤버 컴플라이언스를 펜더 에이프런 컴플라이언스와 조립하는 단계 및 대시 컴플라이언스를 상기 펜더 에이프런 컴플라이언스와 조립하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 벌크 헤드는 상기 대시 컴플라이언스와 볼팅으로 체결할 수 있다.
상기 벌크 헤드는 상기 리어 실 멤버에 차량의 길이 방향을 따라 용접될 수 있다.
상기 사이드 레인포스 멤버는 상기 프론트 사이드 리어 로워 멤버에 차량의 폭 방향을 따라 용접될 수 있다.
상기 리어 실 멤버는 상기 프론트 사이드 리어 로워 멤버에 차량의 높이 방향으로 용접될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 차체 보강구조 및 그 조립방법에 의하면, 프론트 사이드 리어 실 멤버와 사이드 레인포스 멤버 및 벌크 헤드로 구성된 토크 박스의 일측 부위를 프론트 사이드 리어 로워 멤버에 삽입하여 일체로 결합하고, 상기 토크 박스의 타측 부위를 프론트 사이드 실 멤버와 연결함으로써, 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성된 2개의 종강성 부재인 프론트 사이드 리어 로워 멤버와 프론트 사이드 멤버가 상기 토크 박스를 매개로 일체로 연결되어, 차체의 종강성이 효과적으로 증대되어, 차량의 정면 및 옵셋 충돌에 대한 충돌대응강성의 증대로 탑승객을 보다 안전하게 보호할 수 있다.
또한 종래에 프론트 사이드 리어 로워 멤버를 보강하는 보강구조보다 부품수가 작아서 차량의 중량 및 원가 절감을 도모할 수 있다.
이와 더불어 조립방법의 단순화로 차량의 조립 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차체 보강구조의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차체 보강구조의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차체 보강구조의 분해 사시도이다.
도 4는 단면 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차체 보강구조의 조립방법 설명도이다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차체 보강구조는, 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되고, 차량의 폭 방향을 따라 좌우 양측에 배치되는 프론트 사이드 멤버(10)에 적용될 수 있다.
상기 프론트 사이드 멤버(10)보다 차량의 폭 방향 외측 및 차량의 높이 방향 상방에는 펜더 에이프런 멤버(20)가 배치될 수 있다.
프론트 사이드 멤버(10) 및 펜더 에이프런 멤버(20)의 의 차량의 길이 방향을 따른 전단부는 충돌 면적을 넓히기 위해 서로 연결될 수 있다.
이에 따라 차량이 정면 충돌 혹은 옵셋 충돌하게 되면, 충격 하중이 화살표로 도시된 바와 같이, 프론트 사이드 멤버(10)와 펜더 에이프런 멤버(20)로 전달되어, 프론트 사이드 멤버(10)와 펜더 에이프런 멤버(20)가 적절히 변형되면서 충격 에너지를 흡수하여 저감할 수 있다.
프론트 사이드 멤버(10)는 그 길이 방향을 따른 소정 부위, 대략 대시 패널과 프론트 필러가 위치하는 부위가 차량의 높이 방향 하방으로 절곡된 다음에 차량의 길이 방향 후방으로 연장되게 형성될 수 있다.
즉 프론트 사이드 멤버(10)는 절곡부(12)를 포함할 수 있고, 상기 절곡부(12)를 형성하는 부위를 프론트 사이드 리어 로워 멤버(14)라 명명할 수 있다.
상기 절곡부(12)는 프론트 사이드 멤버(10)의 강성을 취약하게 하므로, 이 절곡부(12)에 적절한 보강이 필요하다.
이에 따라 본 발명에서는 절곡부(12)에 벌크 헤드(30)가 삽입되어 장착됨으로써, 프론트 사이드 리어 로워 멤버(14)의 강성, 특히 굽힘 강성을 효과적으로 증대시켜 정면 및 옵셋 충돌에 효과적으로 대응할 수 있고, 충돌 사고 발생시 샤시 부품이 차량의 길이 방향을 후방으로 밀리는 것을 억제하여 샤시 부품들의 타격으로 인한 대시 패널 하부의 과도한 변형을 방지할 수 있다.
도 3을 참조하면, 프론트 사이드 리어 로워 멤버(14)는 차량의 높이 방향 상부로 개구된 대체로 "U"자 형상의 단면이 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성된 구조를 가질 수 있다.
프론트 사이드 리어 로워 멤버(14)에는 차량의 폭 방향 내측으로 개구된 개구부(140)가 형성될 수 있다.
상기 개구부(140)를 통해 사이드 레인포스 멤버(40)가 삽입되어 일체로 결합될 수 있다.
사이드 레인포스 멤버(40)는 대체로 "L"자 형상으로 절곡된 평판 형상을 하고서 한쪽 가장자리를 따라 절곡되어 형성된 플랜지(42)를 구비할 수 있다.
리어 실 멤버(50)는 다단계로 절곡된 평판 형상으로 형성되고, 한쪽 가장자리에는 플랜지(52)가 절곡되어 형성될 수 있다.
리어 실 멤버(50)에는 상기 벌크 헤드(30)가 용접으로 부착될 수 있다.
벌크 헤드(30)는 차량의 길이 방향을 따라 전후 연장되게 형성되고, 도 4에 도시된 바와 같이 "ㄷ"자 형상을 단면을 가지도록 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 프론트 사이드 리어 로워 멤버(14)의 개구부(140)를 통해 사이드 레인포스 멤버(40)가 삽입되어 그 플랜지(42)가 프론트 사이드 리어 로워 멤버(14)의 일측면에 부착될 수 있다.
사이드 레인포스 멤버(40)의 용접 플랜지(42)의 반대쪽 타측은 프론트 사이드 실 멤버(60)에 오버랩되어 용접으로 부착될 수 있다.
리어 실 멤버(50)도 개구부(140)를 통해 삽입되어 그 플랜지(52)를 매개로 프론트 사이드 리어 로워 멤버(14)에 부착될 수 있다.
리어 실 멤버(50)는 차량의 높이 방향으로 상기 사이드 레인포스 멤버(40)보다 아래에 배치될 수 있다.
리어 실 멤버(50)의 용접 플랜지(52)의 반대쪽 타측은 프론트 사이드 실 멤버(60)에 오버랩되어 용접으로 부착될 수 있다. 이 때에 사이드 레인포스 멤버(40)와 리어 실 멤버(50) 및 프론트 사이드 실 멤버(60)의 순서로 적층되어 함께 용접될 수 있다.
프론트 사이드 리어 로워 멤버(14)의 개구부(140) 주변에는 플랜지(142)가 구비되어 개구부(140)로 삽입되는 리어 실 멤버(40)와 사이드 레인포스 멤버(40)와 용접으로 부착될 수 있다.
프론트 사이드 실 멤버(60)에 대해 차량의 폭 방향 외측으로 프론트 필러 멤버(70)가 배치되어 프론트 사이드 실 멤버(60)와 용접으로 부착될 수 있다.
프론트 필러 멤버(70)에 대해 차량의 폭 방향 외측으로 사이드 아웃터 레인포스 멤버(80)가 배치되어 프론트 필러 멤버(70)와 용접으로 부착될 수 있다.
상기와 같이 벌크 헤드(30)와 사이드 레인포스 멤버(40) 및 리어 실 멤버(50)는 토크 박스를 구성하여 프론트 사이드 리어 로워 멤버(14)를 프론트 사이드 실 멤버(60)와 프론트 필러 멤버(70) 및 사이드 아웃터 레인포스 멤버(80)를 연결함으로써, 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성된 종강성 부재들을 서로 연결하여 차량의 종강성을 효과적으로 증대시켜 차량의 정면 및 스몰 오버랩 충돌에 효과적으로 대응할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차체 보강구조 조립방법은 먼저, 리어 실 멤버(50)에 벌크 헤드(30)를 예를 들면 스팟 용접으로 부착하고(A), 프론트 사이드 리어 로워 멤버(14)에 사이드 레인포스 멤버(40)를 삽입하여 예를 들면 스팟 용접으로 부착하며(B), 이어서 프론트 사이드 멤버 인너 어셈블리(16)에 프론트 사이드 리어 로워 멤버(14)를 예를 들면 스팟 용접으로 용접한 다음에 리어 실 멤버(50)를 용접하여 프론트 사이드 멤버 컴플라이언스(18)를 완성한다(C).
계속해서, 프론트 사이드 멤버 컴플라이언스(18)를 펜더 에이프런 컴플라이언스(90)와 조립하며(D), 마지막으로 대시 컴플라이언스(100)를 펜더 에이프런 컴플라이언스(90)와 조립한다(E).
이 때에 상기 벌크 헤드(30)를 대시 컴플라이언스(100)와 볼팅(110)으로 체결할 수 있고, 벌크 헤드(30)는 리어 실 멤버(50)에 차량의 길이 방향으로 용접될 수 있고, 사이드 레인포스 멤버(40)는 프론트 사이드 리어 로워 멤버(14)에 차량의 폭 방향으로 용접될 수 있으며, 리어 실 멤버(50)는 프론트 사이드 리어 로워 멤버(14)에 차량의 높이 방향으로 용접될 수 있다.
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: 프론트 사이드 멤버
12: 절곡부
14: 프론트 사이드 리어 로워 멤버,
20: 펜더 에이프런 멤버
30: 벌크 헤드
40: 사이드 레인포스 멤버
50: 리어 실 멤버
60: 프론트 사이드 실 멤버
70: 프론트 필러 멤버
80: 사이드 실 멤버
90: 펜더 에이프런 컴플라이언스
100: 대시 컴플라이언스
110: 볼팅

Claims (18)

  1. 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되고, 차량의 폭 방향을 따라 좌우에 배치되는 프론트 사이드 리어 로워 멤버에는 차량의 폭 방향 내측으로 개구된 개구부가 형성되고
    상기 개구부를 통해 토크 박스가 삽입되어 부착되고;
    상기 토크 박스는 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성된 프론트 사이드 실 멤버와 부착되며;
    상기 토크 박스는
    상기 차량의 높이 방향 상방에 배치된 사이드 레인포스 멤버;
    상기 사이드 레인포스 멤버보다 하방에 배치된 리어 실 멤버; 및
    상기 리어 실 멤버에 부착된 벌크 헤드;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차체 보강구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프론트 사이드 리어 로워 멤버에는 차량의 높이 방향 하방으로 절곡된 절곡부가 구비되고;
    상기 절곡부에 상기 토크 박스가 삽입된 것을 특징으로 하는 차체 보강구조.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프론트 사이드 리어 로워 멤버는 차량의 높이 방향 상부로 개구된 "U"자 형상의 단면이 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 차체 보강구조.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 사이드 레인포스 멤버는 "L"자 형상으로 절곡된 평판 형상을 하고, 한쪽 가장자리를 따라 절곡되어 형성된 플랜지는 상기 프론트 사이드 리어 로워 멤버에 부착된 것을 특징으로 하는 차체 보강구조.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 리어 실 멤버는 다단계로 절곡된 평판 형상으로 형성되고, 한쪽 가장자리에는 절곡되어 형성된 플랜지는 상기 프론트 사이드 리어 로워 멤버에 부착된 것을 특징으로 하는 차체 보강구조.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 벌크 헤드는 차량의 길이 방향을 따라 전후 연장되게 형성되고, "ㄷ"자 형상의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 차체 보강구조.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 사이드 레인포스 멤버의 플랜지의 반대쪽 타측은 상기 프론트 사이드 실 멤버에 오버랩되어 부착된 것을 특징으로 하는 차체 보강구조.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 리어 실 멤버의 플랜지의 반대쪽 타측은 상기 프론트 사이드 실 멤버에 오버랩되어 부착된 것을 특징으로 하는 차체 보강구조.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 프론트 사이드 리어 로워 멤버의 상기 개구부 주변에는 플랜지가 구비되어, 상기 개구부로 삽입되는 상기 리어 실 멤버와 상기 사이드 레인포스 멤버는 상기 플랜지에 용접으로 부착된 것을 특징으로 하는 차체 보강구조.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 프론트 사이드 실 멤버에 대해 차량의 폭 방향 외측으로 프론트 필러 멤버가 배치되어 상기 프론트 사이드 실 멤버와 용접으로 부착된 것을 특징으로 하는 차체 보강구조.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프론트 필러 멤버에 대해 차량의 폭 방향 외측으로 사이드 아웃터 레인포스 멤버가 배치되어 상기 프론트 필러 멤버와 용접으로 부착된 것을 특징으로 하는 차체 보강구조.
  14. 리어 실 멤버에 벌크 헤드를 용접으로 부착하는 단계;
    프론트 사이드 리어 로워 멤버에 사이드 레인포스 멤버를 삽입하여 용접으로 부착하는 단계;
    프론트 사이드 멤버 인너 어셈블리에 상기 프론트 사이드 리어 로워 멤버를 용접한 다음에 리어 실 멤버를 용접하여 프론트 사이드 멤버 컴플라이언스를 제작하는 단계;
    상기 프론트 사이드 멤버 컴플라이언스를 펜더 에이프런 컴플라이언스와 조립하는 단계 및
    대시 컴플라이언스를 상기 펜더 에이프런 컴플라이언스와 조립하는 단계;
    를 포함하는 차체 보강구조의 조립방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 벌크 헤드는 상기 대시 컴플라이언스와 볼팅으로 체결하는 것을 특징으로 하는 차체 보강구조의 조립방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 벌크 헤드는 상기 리어 실 멤버에 차량의 길이 방향을 따라 용접되는 것을 특징으로 하는 차체 보강구조의 조립방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 사이드 레인포스 멤버는 상기 프론트 사이드 리어 로워 멤버에 차량의 폭 방향을 따라 용접되는 것을 특징으로 하는 차체 보강구조의 조립방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 리어 실 멤버는 상기 프론트 사이드 리어 로워 멤버에 차량의 높이 방향으로 용접되는 것을 특징으로 하는 차체 보강구조의 조립방법.
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