KR20110058111A - 차량의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조 - Google Patents

차량의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조 Download PDF

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Abstract

차량의 프런트 도어 내부 구조 및 로어 프런트 필러 내부 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 승용차 내부 탑승자의 부상을 최소화하기 위한 차량의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조에 관하여 개시한다.
본 발명은 도어의 외관을 구성하는 도어 이너 패널(Door inner panel)과 도어 아우터 패널(Door outer panel)의 사이 공간에 도어의 길이 방향으로 하부 임팩트 빔과 상부 임팩트 빔을 구비하되,
상부 임팩트 빔(Upper impact beam)은 그 자체가 폐단면을 가지고, 도어 이너 패널의 상부를 보강하는 도어 이너 벨트라인 보강재 또는 도어 이너 패널에 연결되어, 상기 도어 이너 패널, 상기 도어 이너 벨트라인 보강재, 상기 상부 임팩트 빔이 적어도 2개 이상의 폐단면을 형성하며,
상기 상부 임팩트 빔과 동일 높이의 로어 프런트 필러(Lower front pillar)에 필러 임팩트 빔을 구비하여 차체의 종방향 하중을 분산할 수 있는 것을 특징으로 하는 차량의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조를 제공한다.
임팩트 빔, 프런트 로어 필러

Description

차량의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조{Structure for reinforcing front doors and lower front pillar}
본 발명은 차량의 프런트 도어(Front Door) 내부 구조 및 로어 프런트 필러 (Lower front pillar)내부 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 승용차 내부 탑승자의 부상을 최소화하기 위한 차량의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조에 관한 것이다.
상대방 차량의 정면으로부터의 충돌, 측면으로부터의 충돌, 정면과 측면 사이의 임의의 방향에서의 충돌시 차체 길이방향 하중 및 차체 폭방향 하중이 발생하게 된다. 승용차 내부 탑승자의 부상을 최소화하기 위해서는 상기의 하중을 충돌 보강재들이 효과적으로 분산, 흡수하여야 한다.
차량 도어의 외관은 도어 아우터 패널과 도어 이너 패널로 구성되며, 도어 내부의 하단부에는 측면으로부터의 충돌로부터 운전자 및 승객을 보호하기 위한 충돌 보강재가 설치되어 있다. 도어 윈도우의 승강시 도어 이너 패널과 도어 아우터 패널의 강성을 유지하기 위하여 도어 상단부 내부에는 이너 벨트라인 보강재와 아우터 벨트라인 보강재가 설치되어 있다.
현재의 이러한 도어 구조는 도어 내부 하단부 충돌 보강재 높이 이상에서 발생하는 측면으로부터의 충돌시 도어 내부 하부 충돌 보강재가 차체 폭방향 하중을 효과적으로 흡수하지 못하여 탑승자에게 직접 차체 폭방향 하중의 분산에 불리하여, 탑승자가 부상당할 위험이 높으며, 특히 정면과 측면 사이에서 충돌시 탑승자의 머리가 도어 밖으로 돌출되는 상황이 발생할 수 있다.
본 발명은 차량의 충돌시에 발생하는 차체 길이 방향의 하중을 효과적으로 분산시키고, 차체의 폭방향의 하중에 대하여 강성을 보강하여 운전자와 탑승자의 안전성을 향상시킬 수 있는 차량의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조를 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 본 발명은 도어의 외관을 구성하는 도어 이너 패널(Door inner panel)과 도어 아우터 패널(Door outer panel)의 사이 공간에 도어의 길이 방향으로 하부 임팩트 빔과 상부 임팩트 빔을 구비하되,
상부 임팩트 빔(Upper impact beam)은 그 자체가 폐단면을 가지고, 도어 이너 패널의 상부를 보강하는 도어 이너 벨트라인 보강재 또는 도어 이너 패널에 연결되어, 상기 도어 이너 패널, 상기 도어 이너 벨트라인 보강재, 상기 상부 임팩트 빔이 적어도 2개 이상의 폐단면을 형성하며,
상기 상부 임팩트 빔과 동일 높이의 로어 프런트 필러(Lower front pillar)에 필러 임팩트 빔을 구비하여 차체의 종방향 하중을 분산할 수 있는 것을 특징으로 하는 차량의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조를 제공한다.
상기 상부 임팩트 빔과 상기 필러 임팩트 빔이 일직선 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조.
상기 상부 임팩트 빔은 상기 도어 이너 벨트라인 보강재 하단부와, 상기 도어 이너 패널의 내면에 연결될 수 있다.
다른 방식으로는, 상기 도어 이너 패널과 상기 도어 이너 벨트라인 보강재가 폐단면을 이루고, 그 내부에 상기 상부 임팩트 빔이 구비될 수 있다.
상기 상부 임팩트 빔은 상기 도어 이너 패널에 연결되거나, 도어 이너 벨트라인 보강재에 연결되거나, 상기 도어 이너 패널 및 상기 도어 이너 벨트라인 보강재에 모두 연결될 수 있다.
상기 상부 임팩트 빔은 강관으로 구성되거나, 두개의 패널을 용접하여 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 차량의 충돌시에 발생하는 길이 방향의 하중을 프런트 도어의 내부를 통해 분산시킬 수 있어, 탑승자에게 가해지는 충격을 완화시키는 효과를 가져온다.
또한, 본 발명은 하부 임팩트 빔의 위쪽으로 가해지는 차량의 폭방향 하중을 상부 임팩트 빔이 분산시킬 수 있어, 차량의 측면 충돌에 대한 탑승자의 안전성을 증가시키는 효과도 가져온다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 승용차의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 도면에서 발명을 구성하는 구성요소들의 크기는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술된 것이며, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소와 접하여 설치될 수 있고, 소정의 이격거리를 두고 설치될 수도 있으며, 이격거리를 두고 설치되는 경우엔 상기 어떤 구성요소를 상기 다른 구성요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제3의 수단에 대한 설명이 생략될 수도 있다.
도 1은 차량의 충돌 방향과 차체의 하중 전달 방향을 나타낸 사시도이고, 도 2는 차량의 로어 프런트 필러 부분을 나타낸 측면도이다.
도시된 바와 같이, 차량의 전방 충돌은 크게 세 가지로 구분할 수 있다. 첫째는 상대 차량의 정면으로부터의 충돌이고, 둘째는 상대 차량의 측면으로부터의 충돌이고, 셋째는 정면과 측면 사이의 임의 방향으로부터의 충돌이다.
이 때, 차량에 가해지는 하중은 차체의 길이 방향을 따라 전달되는 차체 길이 방향 하중과, 차체의 폭 방향으로 전달되는 차체 폭 방향 하중이 있다.
정면으로부터의 충돌시에는 차체 길이방향 하중이 발생하고, 측면으로부터의 충돌시에는 차체 폭방향 하중이 발생하게 되며, 임의의 방향 충돌시에는 두 가지 하중이 모두 발생하게 된다.
이러한 세 가지 충돌의 형태에서 있어서 차량은 충돌을 흡수하게 된다. 차량이 충돌을 흡수함에 있어 가장 중요한 부분은 로어 프런트 필러 부분과 프런트 도어 부분이다. 로어 프런트 필러는 차체와 프런트 도어가 만나는 부분으로 하중 전달에 있어서 중요한 역할을 수행한다. 그런데 종래의 로어 프런트 필러에는 차체의 길이 방향 하중을 프런트 도어 측으로 전달할 수 있는 구조를 가지고 있지 못하였다.
도 3은 종래의 프런트 도어의 구조를 나타낸 측면도이고, 도 4는 종래의 프런트 도어의 내부 구조를 나타낸 단면도이다.
도시된 바와 같이, 프런트 도어는 도어 아우터 패널(110)과, 도어 이너 패널(120)이 결합하여 외관을 형성하게 되며, 그 내부 하단에는 측면 충돌에 대한 강성을 확보하기 위한 하부 임팩트 빔(200)이 구비되어 있다.
또한, 도어 아우터 패널(110)과 도어 이너 패널(120)의 상부 사이에는 도어 글라스(G)가 출입하기 때문에, 그 부분의 강도를 보강하기 위하여 각각 도어 아우 터 벨트라인(belt line) 보강재(112)와, 도어 이너 벨트라인 보강재(122)가 구비되어 있다.
그런데, 이러한 도어 구조는 도어 내부 하부 임팩트 빔 높이 이상에서 발생하는 측면으로부터의 충돌시 하부 임팩트 빔이 차체 폭방향 하중을 흡수할 수 없어, 운전자 및 탑승자에게 직접 차체 폭방향 하중이 전달되는 문제점을 가지고 있었다.
도 5는 도 2의 A-A선에 따른 단면도로 종래의 로어 프런트 필러의 구조를 나타낸 것이다.
로어 프런트 필러는 사이드 아우터 패널(310)과, 로어 프런트 필러 이너 패널(320)이 폐단면을 가지도록 결합하여 구성되며, 내부에 로어 프런트 필러 아우터 보강재(330)를 구비하여 강도를 보강하는 구조를 가지고 있었다. 로어 프런트 필러 아우터 보강재(330)는 사이드 아우터 패널(310)에 대응하는 판재의 형상을 가지고 있어, 상기 사이드 아우터 패널(310) 내면에 결합된다. 패널간의 결합은 용접에 의하여 레이저 용접, 스팟 용접 등의 방법으로 이루어질 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 승용차의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조를 나타낸 측면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 프런트 도어 내부의 상부측에 상부 임팩트 빔(210)을 구비하고, 로어 프런트 필러의 내부에 필러 임팩트 빔(350)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이 때 상부 임팩트 빔(210)과 필러 임팩트 빔(350)은 도시된 바와 같이 일직선상에 배치되는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 상부 임팩트 빔의 구조를 나타낸 단면도이다.
도시된 바와 같이, 상부 임팩트 빔(210)은 도어 이너 벨트라인 보강재(122)와 나란하게 배치되며, 도어 이너 패널(210) 또는 도어 이너 벨트라인 보강재(122)와 연결된다.
상부 임팩트 빔(210)은 그 자체가 폐단면을 가지고 있으며, 도어 이너 패널(210), 도어 이너 벨트라인 보강재(122) 그리고 상부 임팩트 빔(210)이 적어도 2개 이상의 폐단면을 형성하는 것이 바람직하다.
도시된 실시예의 경우, 상부 임팩트 빔(210) 내부가 하나의 폐단면을 형성하고 있으며, 도어 이너 패널(120)의 우측, 도어 이너 벨트라인 보강재(122)의 좌측, 그리고 상부 임팩트 빔(210)의 위쪽이 또 다른 하나의 폐단면을 형상하여 총 2개의 폐단면을 형성하고 있다.
상부 임팩트 빔(210)은 단일 관재(Pipe)로 형성되거나, 두 개의 패널을 접합하여 폐단면을 형성하도록 구성할 수 있다. 상부 임팩트 빔(210)을 단일 관재로 형성하는 경우 하이드로 포밍(Hydro forming) 또는 단조 가공 등을 통하여 단면 형상이 원이 아닌 타원, 또는 다각형의 형상을 가지도록 형성할 수 있다.
도시된 도면은 도어의 상부 단면을 나타낸 것으로, 도어 내부 공간 하부에 구비되는 하부 임팩트 빔이 도시되지는 않았으나, 도 3의 종래의 도어 구조에 도시된 바와 같은 하부 임팩트 빔도 구비된다. 하부 임팩트 빔의 구조는 이미 당업계에서 널리 알려진 것으로 하부 임팩트 빔에 관한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 임팩트 빔의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 7의 실시예의 경우, 도어 이너 패널(120)과 도어 이너 벨트라인 보강재(122)가 직접 연결되지 않고, 상부 임팩트 빔(210)을 통해서 연결되는 구조를 가지고 있었으나, 도 8의 실시예는 도어 이너 패널(120)과 도어 이너 벨트라인 보강재(122)가 직접 연결되어, 이 두 부재만으로 하나의 폐단면을 형성하고, 그 내부에 상부 임팩트 빔(210)이 배치되는 구조이다.
도 8의 실시예는 상부 임팩트 빔(210)이 도어 이너 벨트라인 보강재(122)에만 연결되어 있으나, 상부 임팩트 빔(210)이 도어 이너 패널(120)에만 연결될 수도 있으며, 상부 임팩트 빔(210)이 도어 이너 패널(120)과 도어 이너 벨트라인 보강재(122) 모두에 연결될 수도 있다.
도 8의 실시예는 총 3개의 폐단면을 형성하고 있는데, 상부 임팩트 빔(210) 내부, 상부 임팩트 빔(210) 우측하부와 도어 이너 벨트라인 보강재(122) 사이, 그리고, 상부 임팩트 빔(210)의 외부가 각각 폐단면을 형성하고 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 필러 임팩트 빔의 구조를 나타낸 단면도이 다.
도시된 바와 같이, 로어 프런트 필러 이너 패널(320)과, 사이드 아우터 패널(310)과, 로어 프런트 필러 아우터 보강재(330)로 형성되는 로어 프런트 필러의 내부에 상술한 상부 임팩트 빔(210)과 일직선 상에 놓이는 필러 임팩트 빔(350)을 구비한다.
필러 임팩트 빔(350)과 상부 임팩트 빔(210)이 일직선상에 놓이도록 함으로써, 차체 길이방향 하중이 로어 프런트 필러에서 프런트 도어측으로 효과적으로 전달될 수 있도록 하는 것이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 승용차의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조의 차체 길이방향 하중의 분산을 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 차량의 길이 방향 하중은 차량의 위쪽과 아래쪽 차체를 따라 전달된다.
위쪽으로 전달되는 하중은 로어 프런트 필러에서 A필러측으로 전달됨과 동시에, 필러 임팩트 빔(350)을 통해 상부 임팩트 빔(210)으로 전달된다.
아래쪽으로 전달되는 하중은 프런트 도어 아래쪽의 차체를 통해 전달된다.
본 발명은 이렇게 길이 방향 충격이 도어의 내부와 차체의 하부 양측으로 전달되도록 함으로써 내부 탑승자가 받는 충격을 완화할 수 있는 효과를 가져온다.
또한, 종래의 도어 임팩트 빔(하부 임팩트 빔) 위쪽으로 가해지는 차체 폭방향 하중을 상부 임팩트 빔(210)이 분산시킴으로써 차체 폭방향의 하중에 대한 충격 분산의 효과도 가져온다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 차량의 충돌 방향과 차체의 하중 전달 방향을 나타낸 사시도,
도 2는 차량의 로어 프런트 필러 부분을 나타낸 측면도,
도 3은 종래의 프런트 도어의 구조를 나타낸 측면도,
도 4는 종래의 프런트 도어의 내부 구조를 나타낸 단면도,
도 5는 도 2의 A-A선에 따른 단면도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 승용차의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조를 나타낸 측면도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 상부 임팩트 빔의 구조를 나타낸 단면도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 임팩트 빔의 구조를 나타낸 단면도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 필러 임팩트 빔의 구조를 나타낸 단면도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 승용차의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조의 차체 길이방향 하중의 분산을 나타낸 측면도임.

Claims (9)

  1. 도어의 외관을 구성하는 도어 이너 패널(Door inner panel)과 도어 아우터 패널(Door outer panel)의 사이 공간에 도어의 길이 방향으로 하부 임팩트 빔과 상부 임팩트 빔을 구비하되,
    상부 임팩트 빔(Upper impact beam)은 그 자체가 폐단면을 가지고, 도어 이너 패널의 상부를 보강하는 도어 이너 벨트라인 보강재 또는 도어 이너 패널에 연결되어, 상기 도어 이너 패널, 상기 도어 이너 벨트라인 보강재, 상기 상부 임팩트 빔이 적어도 2개 이상의 폐단면을 형성하며,
    상기 상부 임팩트 빔과 동일 높이의 로어 프런트 필러(Lower front pillar)에 필러 임팩트 빔을 구비하여 차체의 종방향 하중을 분산할 수 있는 것을 특징으로 하는 차량의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 임팩트 빔과 상기 필러 임팩트 빔이 일직선 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 임팩트 빔은 상기 도어 이너 벨트라인 보강재 하단부와, 상기 도어 이너 패널의 내면에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 도어 이너 패널과 상기 도어 이너 벨트라인 보강재가 폐단면을 이루고, 그 내부에 상기 상부 임팩트 빔이 구비되는 것을 특징으로 하는 차량의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 상부 임팩트 빔은 상기 도어 이너 패널에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 상부 임팩트 빔은 상기 도어 이너 벨트라인 보강재에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 상부 임팩트 빔은 상기 도어 이너 패널 및 상기 도어 이너 벨트라인 보강재에 모두 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 임팩트 빔은 강관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 임팩트 빔은 두개의 패널을 용접하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 프런트 도어와 로어 프런트 필러 보강구조.
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