KR102579298B1 - 차량용 사이드 실의 보강유닛 - Google Patents

차량용 사이드 실의 보강유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 사이드 실의 보강유닛에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량을 경량화시키면서 측면 충돌에 대응하는 강성을 우수하게 유지할 수 있는 차량용 사이드 실의 보강유닛에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 사이드 실의 보강유닛은 차체의 사이드 실에 삽입되는 보강유닛으로서, 차체의 길이방향을 따라 연장되도록 형성되는 센터 코어와; 차체의 길이방향을 따라 연장되도록 형성되면서 차체의 폭방향을 기준으로 상기 센터 코어의 양 측부를 감싸도록 배치되는 한 쌍의 커버 코어를 포함한다.

Description

차량용 사이드 실의 보강유닛{REINFORCEMENT UNIT OF SIDE SILL FOR VEHICLES}
본 발명은 차량용 사이드 실의 보강유닛에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량을 경량화시키면서 측면 충돌에 대응하는 강성을 우수하게 유지할 수 있는 차량용 사이드 실의 보강유닛에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 측면 충돌 성능의 향상을 위하여 차체의 측부에 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성된 사이드 실이 구비된다. 이러한 사이드 실은 차량의 전방 및 측방 충돌에 대응하기 위한 중요한 차체 구조체인 바, 종래에는 통상적으로 스틸 강판을 사용하여 제작되었다.
한편, 전기자동차(Electric Vehicle)는 배터리에서 에너지를 공급받은 전기모터의 작동에 의해 구동되는 차량로서, 전기자동차는 차체 플로어에 고전압 배터리가 탑재된다. 이때 전기자동차는 주행 거리를 늘리기 위하여 배터리 용량이 커져야 하는데, 차체의 크기가 제한적이기 때문에 배터리 용량을 무한정 증가시키는 것에 한계가 있다. 그래서, 전기자동차는 차체를 구성하는 사이드 실 사이의 거리를 최소로 유지한 상태로 배터리를 탑재할 수 있도록 하여 배터리의 최대 용량을 확보하고 있다.
하지만, 이렇게 배터리와 사이드 실 사이의 간격이 최소로 유지되기 때문에 사이드 실의 강성이 원하는 수준을 만족하지 못하는 경우에 외부로부터 발생되는 충격에 의해 사이드 실이 손상 및 변경되면서 배터리를 파손시키는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 측면 충돌시 승객 보호 및 배터리의 보호를 위하여 차체의 변형을 최소화하면서 사이드 실의 강성을 우수하게 유지하기 위한 개선이 필요하였다.
그래서, 최근에는 스틸 강판에 대비하여 경량화를 달성하면서 일정 수준의 강도를 보장할 수 있도록 관체 형상으로 알루미늄을 압출하여 성형한 보강 코어를 사이드 실의 내부에 고정시키는 기술이 제안되었다.
도 1은 종래에 보강 코어가 적용되는 차체를 보여주는 도면이고, 도 2는 종래에 차체에 보강 코어가 적용되는 예시를 보여주는 도면이다.
도 1과 도시된 바와 같이 보강 코어(10)는 알루미늄 소재를 압출하여 관체 형상으로 성형한 사이드 실의 보강수단으로서, 차량의 길이 방향을 따라 차체(30)의 측부에 마련되는 사이드 실에 삽입되어 브라켓(20)에 의해 설치된다.
부연하자면, 도 2에 도시된 바와 같이 차체(30)를 구성하는 플로어 패널(31)의 양측에는 인너 사이드 실 패널(32)과 아우터 사이드 실 패널(33)로 이루어지는 사이드 실이 구성된다. 이때 플로어 패널(31)에는 배터리(50)가 구성된 배터리 케이스(40)가 탑재되고, 사이드 실의 내부에 배치되는 보강 코어(10)는 브라켓(20)에 의해 사이드 실에 고정되면서 배터리 케이스(40)에 마운팅 된다. 이때 보강 코어(10)의 마운팅은 파이프 너트와 같은 마운팅 수단(60)을 매개로 배터리 케이스(40)에 볼트(61)에 의해 마운팅된다.
하지만, 알루미늄 소재를 압출하여 제작되는 보강 코어도 종래의 스틸소재보다는 중량이 가볍기는 하지만, 보강 코어의 경량화 및 강도 향상에 대한 요구가 지속되고 있다.
대한민국 등록득허공보 제10-1896336호 (2018.09.03)
본 발명은 종래의 알루미늄 소재를 압출하여 성형한 보강 코어보다 중량을 절감하면서 알루미늄 소재와 동등 수준의 강도를 유지할 수 있는 차량용 사이드 실의 보강유닛을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 사이드 실의 보강유닛은 차체의 사이드 실에 삽입되는 보강유닛으로서, 차체의 길이방향을 따라 연장되도록 형성되는 센터 코어와; 차체의 길이방향을 따라 연장되도록 형성되면서 차체의 폭방향을 기준으로 상기 센터 코어의 양 측부를 감싸도록 배치되는 한 쌍의 커버 코어를 포함한다.
상기 센터 코어는 열가소성 수지로 성형되고, 상기 커버 코어는 섬유강화플라스틱으로 성형되는 것을 특징으로 한다.
상기 커버 코어는 상기 센터 코어의 측면을 커버하는 측부커버부와; 상기 측부커버부의 상단에서 절곡되어 상기 센터 코어의 상면을 커버하는 상부커버부와; 상기 측부커버부의 하단에서 절곡되어 상기 센터 코어의 하면을 커버하는 하부커버부가 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 커버 코어는 상기 상부커버부의 하면 및 하부커버부의 상면에서 일체로 연장되어 상기 측부커버부와 이격되어 그 사이에 공간을 형성하는 내부커버부와; 상기 측부커버부와 내부커버부 사이에 형성된 공간에 삽입되어 상기 커버 코어의 강성을 보강하는 보강폼을 더 포함한다.
상기 센터 코어의 상면에는 양 측부에 상기 커버 코어의 상부커버부가 안착되는 한 쌍의 상부 안착턱이 형성되고, 상기 센터 코어의 하면에는 양 측부에 상기 커버 코어의 하부커버부가 안착되는 한 쌍의 하부 안착턱이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 센터 코어는 차량의 길이방향을 따라 양단이 연통되도록 내부가 중공된 관체이고, 상기 센터 코어의 내부에는 중공된 공간을 분할하도록 수직 방향 또는 수평 방향으로 형성되는 적어도 하나 이상의 격벽이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 한 쌍의 커버 코어는 상기 센터 코어에 접착제에 의해 접착되는 것을 특징으로 한다.
상기 한 쌍의 커버 코어는 상기 센터 코어에 가상으로 형성되는 중심 수직면을 기준으로 서로 대칭되는 제 1 커버 코어와 제 2 커버 코어인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수지와 섬유강화플라스틱을 사용하여 사이드 실의 내부에 삽입되어 강성을 보강하는 보강유닛을 마련함에 따라 차량의 경량화를 달성하면서 측면 충돌에 대응하는 강성을 우수하게 유지할 수 있는 사이드 실을 구현할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 종래에 보강 코어가 적용되는 차체을 보여주는 도면이고,
도 2는 종래에 차체에 보강 코어가 적용되는 예시를 보여주는 도면이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 실의 보강유닛을 보여주는 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 실의 보강유닛을 보여주는 분해 사시도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 실의 보강유닛을 보여주는 단면도이고.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 사이드 실의 보강유닛을 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 실의 보강유닛을 보여주는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 실의 보강유닛을 보여주는 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 실의 보강유닛을 보여주는 단면도이다.
본 발명에 일 실시예에 따른 보강유닛은 종래의 자체를 구성하는 사이드 실에 삽입되어 사이드 실의 강성을 보강하는 수단으로 사용되었던 알루미늄 소재의 보강코어를 대체하기 위한 것으로서, 그 설치 위치 및 설치 방법은 전술된 도 2의 보강코어의 설치 위치 및 설치 방법과 동일 또는 유사할 것이다.
다만, 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 보강유닛은 차량의 인너 사이드 실 패널(32)과 아우터 사이드 실 패널(33) 사이에 삽입되어 고정됨으로서 사이드 실의 강성을 보강하는 유닛으로서, 센터 코어(100)와; 상기 센터 코어(100)의 양 측부를 감싸도록 배치되는 한 쌍의 커버 코어(200)를 포함한다.
센터 코어(100)는 수지를 사용하여 압출 또는 사출 성형에 의해 차체의 길이방향을 따라 연장되도록 형성되는 수단으로서, 바람직하게는 센터 코어(100)를 차체의 길이방향을 따라 양단이 연통되도록 내부가 중공된 관체로 형성하기 위하여 압출 성형을 사용하여 제작한다. 따라서 센터 코어(100)의 단면 형상은 차체의 길이방향을 따라 동일하게 형성될 것이다.
센터 코어(100)를 성형하기 위한 수지는 경량화 및 성형성을 위하여 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 예를 들어 센터 코어(100)는 열가소성 수지인 PA6를 압출하여 성형할 수 있다. PA6는 카프로락탐을 주성분으로 하는 열가소성 수지로서, 기계적, 열적, 전기적 성질이 우수하다. 물론 센터 코어(100)는 제시된 열가소성 수지에 한정되는 것이 아니라 경량화 및 성형성을 위하여 다양한 종류의 수지가 적용될 수 있을 것이다.
한편, 센터 코어(100)의 내부에는 수직 방향 또는 수평 방향으로 형성되는 적어도 하나 이상의 격벽(101)이 형성되어 중공된 공간을 분할한다. 그래서, 센터 코어(100)의 중량을 경량화시키면서, 센터 코어(100)의 강성이 원하는 수준으로 유지되도록 한다.
커버 코어(200)는 한 쌍이 마련되어 상기 센터 코어(100)의 양 측부를 감싸서 보강 유닛의 강성을 원하는 수준으로 유지시키는 수단으로서, 바람직하게는 커버 코어(200) 각각을 차체의 길이방향을 따라 연장되도록 형성되면서 차체의 폭방향을 기준으로 센터 코어(100)의 측부를 감쌀 수 있는 형상으로 압출 성형하여 제작한다. 따라서 커버 코어(200)도 센터 코어(100)와 마찬가지로 단면 형상은 차체의 길이방향을 따라 동일하게 형성될 것이다.
커버 코어(200)는 경량화 및 강성의 유지를 위하여 섬유강화플라스틱을 사용하여 제작할 수 있다. 예를 들어 커버 코어(200)는 보강재로 탄소섬유를 사용한 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP; Carbon Fiber Reinforced Plastics)을 압출하여 성형할 수 있다. 물론 커버 코어(200)는 제시된 탄소섬유 강화 플라스틱으로 제한되는 것은 아니라 경량화 및 강성을 유지할 수 있는 다양한 종류의 보강재가 적용된 섬유 강화 플라스틱이 적용될 수 있을 것이다.
한편, 한 쌍의 커버 코어(200)는 제 1 커버 코어(200a)와 제 2 커버 코어(200b)로 구분될 수 있는데, 이때 제 1 커버 코어(200a)와 제 2 커버 코어(200b)는 센터 코어(100)에 가상으로 형성되는 중심 수직면을 기준으로 서로 대칭되도록 제작 및 배치된다.
이때 제 1 커버 코어(200a)와 제 2 커버 코어(200b)는 각각은 대략 센터 코어(100)의 측부를 감싸도록 "ㄷ"자 형상으로 형성된다.
부연하자면, 도 4와 같이 제 1 커버 코어(200a)와 제 2 커버 코어(200b)는 각각 센터 코어(100)의 측면을 커버하는 측부커버부(210)와; 측부커버부(210)의 상단에서 절곡되어 센터 코어(100)의 상면을 커버하는 상부커버부(220)와; 측부커버부(210)의 하단에서 절곡되어 센터 코어(100)의 하면을 커버하는 하부커버부(230)로 구분되고, 이때 측부커버부(210), 상부커버부(220) 및 하부커버부(230)는 일체로 형성된다.
커버 코어(200)가 센터 코어(100)의 측부를 감싸도록 배치되는 경우에는 커버 코어(200)를 안정적으로 안착시키면서, 측부 방향에서 충격이 가해지는 경우에는 커버 코어(200)가 충격 진행 방향으로 밀리는 변형을 억제하기 위한 수단이 센터 코어(100)에 마련된다.
예를 들어 센터 코어(100)의 상면에는 양 측부에 제 1 커버 코어(200a)와 제 2 커버 코어(200b) 각각의 상부커버부(220)가 안착되는 한 쌍의 상부 안착턱(110)이 형성되고, 센터 코어(100)의 하면에는 양 측부에 제 1 커버 코어(200a)와 제 2 커버 코어(200b) 각각의 하부커버부(230)가 안착되는 한 쌍의 하부 안착턱(120)이 형성된다.
이때 상부 안착턱(110) 및 하부 안착턱(120)의 단차는 제 1 커버 코어(200a)와 제 2 커버 코어(200b)의 두께보다 작거나 같도록 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 커버 코어(200)의 외면에는 브라켓(20)의 결합을 위한 브라켓 체결홈(201)이 형성될 수 있다. 이때 브라켓 체결홈(201)의 개수 및 형상은 보강유닛을 차체에 고정시키는 경우에 체결되는 브라켓(20)의 개수 및 형상에 대응하여 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 제 1 커버 코어(200a)와 제 2 커버 코어(200b)를 센터 코어(100)의 상부 안착턱(110) 및 하부 안착턱(120)에 안착시키는 경우에, 상호 간의 안정적인 부착을 위하여 그 계면에 별도의 접착제(미도시)를 사용하여 상호 간을 접착시킬 수도 있을 것이다.
한편, 커버 코어의 형상을 변경시켜 커버 코어에서 보장하는 강성을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 사이드 실의 보강유닛을 보여주는 단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 보강유닛은 전술된 실시예와 마찬가지로 센터 코어(100)와 한 쌍의 커버 코어(300)를 포함한다. 이때 센터 코어(100)는 전술된 실시예와 동일하게 구성된다.
다만, 커버 코어(300)는 측부 방향에서 충격이 가해지는 경우에 강성을 보강하기 위하여 커버 코어(300)의 측부를 강화시킨다.
예를 들어 커버 코어(300)는 센터 코어(100)의 측면을 커버하는 측부커버부(310)와; 측부커버부(310)의 상단에서 절곡되어 센터 코어(100)의 상면을 커버하는 상부커버부(320)와; 측부커버부(310)의 하단에서 절곡되어 센터 코어(100)의 하면을 커버하는 하부커버부(330)를 포함한다. 이때 커버 코어(300)는 상부커버부(320)의 하면 및 하부커버부(330)의 상면에서 일체로 연장되어 측부커버부(310)와 이격되어 그 사이에 공간을 형성하는 내부커버부(340)와; 측부커버부(310)와 내부커버부(340) 사이에 형성된 공간에 삽입되어 커버 코어(300)의 강성을 보강하는 보강폼(350)을 더 포함한다.
보강폼(350)은 측부커버부(310)와 내부커버부(340) 사이에 형성된 공간을 채워서 측부 방향에서 충격이 가해지는 경우 그 충격을 흡수하는 수단으로서, 충격을 흡수할 수 있는 다양한 소재가 적용될 수 있다. 예를 들어 보강폼(350)은 발포 폴리프로필렌(Polypropylene)이나 발포 폴리에틸렌(Polyethylene)을 이용한 발포 입자체를 이용하여 구현할 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
10: 보강 코어 20: 브라켓
30: 차체 31: 플로어 패널
32: 인너 사이드 실 패널 33: 아우터 사이드 실 패널
40: 배터리 케이스 50: 배터리
60: 마운팅 수단 61: 볼트
100: 센터 코어 101: 격벽
110: 상부 안착턱 120: 하부 안착턱
200, 300: 커버 코어 200a: 제 1 커버 코어
200b: 제 2 커버 코어 201: 브라켓 체결홈
210, 310: 측부커커부 220, 320: 상부커버부
230, 330: 하부커버부 340: 내부커버부
350: 보강폼

Claims (8)

  1. 차체의 사이드 실에 삽입되는 보강유닛으로서,
    차체의 길이방향을 따라 연장되도록 형성되는 센터 코어와;
    차체의 길이방향을 따라 연장되도록 형성되면서 차체의 폭방향을 기준으로 상기 센터 코어의 양 측부를 감싸도록 배치되는 한 쌍의 커버 코어를 포함하고,
    상기 커버 코어는 상기 센터 코어의 측면을 커버하는 측부커버부와; 상기 측부커버부의 상단에서 절곡되어 상기 센터 코어의 상면을 커버하는 상부커버부와; 상기 측부커버부의 하단에서 절곡되어 상기 센터 코어의 하면을 커버하는 하부커버부가 일체로 형성되며
    상기 커버 코어는 상기 상부커버부의 하면 및 하부커버부의 상면에서 일체로 연장되어 상기 측부커버부와 이격되어 그 사이에 공간을 형성하는 내부커버부와; 상기 측부커버부와 내부커버부 사이에 형성된 공간에 삽입되어 상기 커버 코어의 강성을 보강하는 보강폼을 더 포함하는 차량용 사이드 실의 보강유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 센터 코어는 열가소성 수지로 성형되고,
    상기 커버 코어는 섬유강화플라스틱으로 성형되는 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 실의 보강유닛.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 센터 코어의 상면에는 양 측부에 상기 커버 코어의 상부커버부가 안착되는 한 쌍의 상부 안착턱이 형성되고,
    상기 센터 코어의 하면에는 양 측부에 상기 커버 코어의 하부커버부가 안착되는 한 쌍의 하부 안착턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 실의 보강유닛.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 센터 코어는 차량의 길이방향을 따라 양단이 연통되도록 내부가 중공된 관체이고,
    상기 센터 코어의 내부에는 중공된 공간을 분할하도록 수직 방향 또는 수평 방향으로 형성되는 적어도 하나 이상의 격벽이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 실의 보강유닛.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 한 쌍의 커버 코어는 상기 센터 코어에 접착제에 의해 접착되는 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 실의 보강유닛.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 한 쌍의 커버 코어는 상기 센터 코어에 가상으로 형성되는 중심 수직면을 기준으로 서로 대칭되는 제 1 커버 코어와 제 2 커버 코어인 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 실의 보강유닛.
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