KR20130129435A - 앞 차체 구조 - Google Patents

Abstract

차실(2)과, 이 차실의 앞쪽에 배치된 전실(3)을 가진 차체(1)에 있어서의 앞 차체 구조는 전륜용 스트럿의 상부 가장자리부가 장착되는 스트럿 타워(16)와, 차실의 전방에 있어서 폭 방향 양측에서 차실의 루프로부터 전실의 후방 상부 가장자리부로 향하여 뻗어있는 프론트 필러(20)와, 한쪽 단부가 스트럿 타워에 결합되고 다른 한쪽 단부가 프론트 필러에 결합된 보강 부재(25, 70)를 구비한다. 보강 부재는 스트럿의 축선을 지나 차체 전후 방향으로 뻗은 평면(S)보다 차체 안쪽 및 차체 바깥쪽의 양쪽 모두에 있어서 스트럿 타워에 결합된다. 이에 의하여, 자동차의 차체의 비틀림 강성을 효율적으로 향상할 수 있는 앞 차체 구조가 제공되고, 나아가서는 고장력 강판을 사용한 박육화에 의하여, 효율적으로 차체의 경량화를 도모할 수 있는 앞 차체 구조가 제공된다.

Description

앞 차체 구조{FRONT VEHICLE BODY STRUCTURE}

본 발명은 자동차용 차체의 강성을 향상시키기 위한 앞 차체 구조에 관한 것이다.

널리 알려진 바와 같이, 자동차의 연비나 운동 성능을 향상시키기 위하여, 또는 안전 대책이나 장비 충실에 따른 중량 증가를 흡수하기 위하여, 자동차의 경량화가 요구되고 있다. 이 때문에, 예를 들면, 고장력 강판을 사용한 차체 구조의 박육화(薄肉化)에 의한 차체의 경량화가 추진되고 있다.

예를 들면, 590 MPa급 고장력 강판을 사용하여 차체를 경량화하였을 경우, 차체 강도를 확보하면서 종래 강판과 비교하여 약 40% 정도의 경량화가 실현 가능한 것으로 여겨져, 매우 큰 성과가 기대되고 있다.

한편, 자동차는 주행 중에 노면의 요철로부터 받는 힘이나 도로 가장자리 등에 올라갔을 경우의 충격 등, 여러 가지 힘을 받기 때문에, 차체 강도에 더하여 비틀림 강성이 필요하게 된다. 그러나, 고장력 강판을 이용하여 차체 구조를 박육화하면, 차체 강도는 확보되어도, 비틀림 강성은 일반적으로 저하된다.

즉, 고장력 강판에서는 온도 이력이나 성분 등에 의하여 강판의 인장 강도는 향상되지만, 철의 영률은 일정하여 변하지 않는다. 이 때문에, 차체 구조가 박육화되면, 단면 2차 극모멘트가 작아지고, 그 결과, 비틀림 강성이 저하하게 된다. 따라서, 고장력 강판 등을 사용하여 차체 강도를 유지하면서 차체를 박육화하여 경량화하는 경우, 아울러 비틀림 강성을 향상시키는 것이 필요하다.

상기 차체의 비틀림 강성의 향상에 관하여, 앞 차체 구조에 착안한 기술로서 예를 들면, 특허 문헌 1, 2에 나타내는 기술이 개시되어 있다.

구체적으로는, 특허 문헌 1에는 프론트 필러로부터 전방으로 스트럿 타워의 하중 입력면까지 뻗은 후드 릿지 보강 부재를 설치하는 동시에, 후드 릿지 보강 부재의 전단부로부터 전방으로 뻗어있는 가상 연설부(延設部)가 하중 입력면의 입력 중심을 통과하도록 하는 것이 개시되어 있다.

특허 문헌 2에는 스트럿 하우징을 단일 부품으로서 형성하는 동시에, 사이드 멤버, 후드 릿지, 대쉬 패널 및 카울톱 패널을 스트럿 하우징에 결합하여 일체화하는 것이 개시되어 있다.

또한, 비틀림 강성의 향상을 목적으로 한 것은 아니지만, 특허 문헌 1에 기재된 것과 같은 기술이 문헌 3에 개시되어 있다. 특허 문헌 3에서는 프론트 필러의 하단부를 스트럿 타워의 위쪽에서 어퍼 멤버에 접합하고, 프론트 필러와 그 후방에 위치하는 힌지 필러와 어퍼 멤버에 의하여 중앙부가 개구(開口)된 환상체를 형성하도록 하고 있다. 이에 의하여, 프론트 필러의 하단부에 작용하는 모멘트 하중을 효과적으로 지지할 수 있다고 되어 있다.

특허 문헌 1: 일본 공개 특허 공보 2010－155559호 특허 문헌 2: 일본 공개 특허 공보 2009－078575호 특허 문헌 3: 일본 공개 특허 공보 평09－071267호

그런데, 상기 특허 문헌 1에 기재된 발명에서는 프론트 필러에 접합된 후드 릿지 보강 부재는 스트럿 타워의 하중 입력면의 차량 바깥쪽 가장자리부에 접합되어 있다. 또한, 상기 특허 문헌 3에 기재된 발명에서는 프론트 필러의 하단부는 스트럿 타워의 차량 바깥쪽에 있어서 어퍼 멤버에 접합되어 있다. 따라서, 후드 릿지 보강 부재 또는 프론트 필러의 접합부는 스트럿(쇼크 업소버 및 스프링으로 형성되는 부재)으로부터 스트럿 타워로의 하중의 입력 방향(즉, 스트럿의 축선 방향)으로부터 차체의 폭 방향으로 어긋나 있다.

이와 같이 접합부가 스트럿 타워에의 하중의 입력 방향으로부터 어긋나 있으면, 스트럿으로부터 스트럿 타워에 하중이 부하되었을 때에, 접합부에는 큰 모멘트가 발생한다. 이 모멘트가 커지면 접합부가 변형되고, 그 결과, 차량의 변형을 초래한다. 이 때문에, 상기 특허 문헌 1, 3에 기재된 발명에서는 충분한 비틀림 강성을 얻을 수 없었다.

본 발명은 이와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 자동차의 차체의 비틀림 강성을 효율적으로 향상시킬 수 있는 앞 차체 구조, 나아가서는 고장력 강판을 사용한 박육화에 의하여, 효율적으로 차체의 경량화를 도모할 수 있는 앞 차체 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명자들은 예의 검토한 결과, 이하의 지견을 얻었다.

프론트 필러와 스트럿 타워에 결합된 보강 부재를 설치하는 동시에 이 보강 부재를, 스트럿의 축선을 지나 차체 전후 방향으로 뻗은 평면보다 차체 안쪽 및 차체 바깥쪽의 양쪽 모두에서 스트럿 타워에 결합함으로써, 보강 부재의 스트럿 타워에의 결합부에 큰 모멘트가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

본 발명은 상기 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

(1) 차실과 상기 차실의 전방측에 설치된 전실을 가진 차체에 있어서의 앞 차체 구조로서, 상기 전실 내에 있어서 상기 전실의 폭 방향 양측에 배치되는 동시에 전륜용 스트럿 상부 가장자리부가 장착되는 스트럿 타워와, 상기 차실의 전방에 있어서 폭 방향 양측에서 상기 차실의 루프로부터 상기 전실의 후방 상부 가장자리부를 향하여 뻗어있는 프론트 필러와, 한쪽 단부가 스트럿 타워에 결합되고 또한 다른 쪽 단부가 프론트 필러에 결합된 보강 부재를 구비하고, 상기 보강 부재는 상기 스트럿 타워에 고정된 스트럿의 축선을 지나 차체 전후 방향으로 뻗은 평면보다 차체 안쪽 및 차체 바깥쪽의 양쪽 모두에 있어서 스트럿 타워에 결합되는 앞 차체 구조.

(2) 상기 보강 부재는 프론트 필러의 적어도 일부를 구성하는 구성 부재와 동일 블랭크로 형성된 일체 성형품인, 상기 (1)에 기재된 앞 차체 구조.

(3) 상기 프론트 필러는 차체 바깥쪽에 배치된 아우터 부재와, 차체 안쪽에 배치된 이너 부재를 구비하고, 상기 보강 부재는 이너 부재와 동일 블랭크로 형성된 일체 성형품인, 상기 (2)에 기재된 앞 차체 구조.

(4) 상기 차실과 상기 전실을 구분하는 대쉬 패널과, 상기 대쉬 패널의 위쪽에서 상기 차체의 폭 방향으로 뻗은 카울톱을 추가로 구비하고, 상기 보강 부재는 상기 카울톱에도 결합되는, 상기 (1) 내지 (3)의 어느 하나에 기재된 앞 차체 구조.

(5) 상기 보강 부재는 상기 카울톱의 적어도 일부를 구성하는 구성 부재와 동일 블랭크로 형성된 일체 성형품인, 상기 (4)에 기재된 앞 차체 구조.

(6) 상기 차실의 폭 단부에 설치되고, 상기 차체의 전후 방향으로 뻗은 어퍼 멤버를 추가로 구비하며, 상기 보강 부재는 상기 어퍼 멤버에도 결합된, 상기 (1) 내지 (5)의 어느 하나에 기재된 앞 차체 구조.

(7) 상기 보강 부재는 상기 어퍼 멤버의 적어도 일부를 구성하는 구성 부재와 동일 블랭크로 형성된 일체 성형품인, 상기 (6)에 기재된 앞 차체 구조.

본 발명에 관한 모든 앞 차체 구조에 의하면, 보강 부재가 스트럿 타워에 고정된 스트럿의 축선을 지나 차체 전후 방향으로 뻗은 평면보다 차체 안쪽 및 차체 바깥쪽의 양쪽 모두에 있어서 스트럿 타워에 결합된다. 이것에 의하여, 스트럿으로부터 스트럿 타워에 전달된 하중은, 이 스트럿보다 차량 안쪽에 위치하는 보강 부재와의 결합부 및 그보다 차량 바깥쪽에 위치하는 보강 부재와의 결합부를 통하여, 보강 부재에 전달된다. 이 때문에, 스트럿 타워와 보강 부재와의 사이에는 큰 모멘트가 발생하지 않고, 그 결과, 차체의 비틀림 강성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 차체의 전체 구조의 개략을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 화살표 II－II를 따라서 본 프론트 필러(20)의 단면도이다.
도 3은 한쪽 프론트 필러의 하단부 근방에 있어서의 제1 실시 형태의 앞 차체 구조의 확대 사시도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 앞 차체 구조의 일부를 차체 안쪽에서 본 측면도이다.
도 5는 제1 실시 형태에 관한 앞 차체 구조의 일부의 단면 정면도이다.
도 6은 제1 실시 형태에 관한 앞 차체 구조의 일부의 상면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 차체의 전체 구조의 개략을 나타내는 도면이다.
도 8은 한쪽 프론트 필러의 하단부 근방에 있어서의 제2 실시 형태의 앞 차체 구조의 확대 사시도이다.
도 9는 제2 실시 형태에 관한 앞 차체 구조의 일부를 차체 안쪽에서 본 측면도이다.
도 10은 제2 실시 형태에 관한 앞 차체 구조의 일부의 단면 정면도이다.
도 11은 제2 실시 형태에 관한 앞 차체 구조의 일부의 상면도다.
도 12는 차체의 비틀림 강성의 측정 방법의 일례를 나타내는 개략도이며, (A)는 차체 구조의 길이 방향에 있어서의 하중을 부하하는 위치를, (B)는(A)에 있어서의 선 XIII－XIII에서 본 도면으로서, 차체의 폭 방향에 있어서의 토크 발생의 개략을 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12(A)의 선 XIII－XIII에서 본, 비틀림 토크를 부하하는 전후의 차체의 변위 및 비틀림각을 나타내는 도면이다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 앞 차체 구조(10)를 가진 차체(1)를 도시하는 도면이다. 차체(1)는 탑승자가 탑승하는 공간을 형성하는 차실(2)과, 차실(2)의 앞쪽(도 1에 있어서 왼쪽)에 설치된 전실(3)을 구비한다. 본 실시 형태에 있어서는 전실(3) 내에는 차륜을 구동하기 위한 엔진이나 모터 등의 파워 유닛이 탑재된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는 차체(1)의 주요 재료는 고장력강으로 한다.

본 실시 형태에 관한 앞 차체 구조(10)는 전실(3)의 아래쪽에 위치하여 차체(1)의 전후 방향으로 뻗어있는 한 쌍의 프런트 사이드 멤버(11)와, 전실(3)의 폭 방향 양단부의 위쪽에 있어서 차체(1)의 전후 방향으로 뻗어있는 한 쌍의 어퍼 멤버(12)를 구비한다. 앞 차체 구조(10)는 또한 차체(1)의 폭 방향으로 뻗어 있고 차실(2)과 전실(3)을 구분하는 대쉬 패널(13)과, 이 대쉬 패널(13)의 위쪽에서 폭 방향으로 뻗어 있고, 폐(閉)단면 형상을 이루는 카울톱(14)과, 어퍼 멤버(12)로부터 아래쪽으로 뻗어 있는 한 쌍의 사이드 패널(17)을 구비한다. 또한, 앞 차체 구조(10)는 차실(2)의 상부에 배치된 루프(19)와, 차실(2)의 전방에 있어 폭 방향 양측에서 루프(19)로부터 전실(3)의 후방 상부 가장자리부를 향하여 뻗어있는 한 쌍의 프론트 필러(20)를 구비한다.

각 사이드 패널(17)은 프런트 휠 하우스(15)와 스트럿 타워(16)를 구비한다. 각 프런트 휠 하우스(15)는 차체(1)의 폭 방향 안쪽으로 팽출하는 동시에, 그 하부에 있어서 프런트 사이드 멤버(11)에 결합되도록 형성된다. 각 프런트 휠 하우스(15)는 바깥쪽으로 개구된 구조로 되어 있고, 그 내부에는 전륜(도시하지 않음)이 배치된다.

또한, 각 스트럿 타워(16)는 프런트 휠 하우스(15) 및 그 위쪽의 사이드 패널(17)이 차체(1)의 폭 방향 안쪽으로 팽출하여 형성된다. 보는 방향을 바꾸어보면, 각 스트럿 타워(16)는 프런트 휠 하우스(15)의 천정부에서 위쪽으로 돌출하도록 설치된다고 할 수도 있다. 여하튼, 한 쌍의 스트럿 타워(16)는 전실(3) 내에 있어서 전실(3)의 폭 방향 양측에 배치된다. 또한, 각 스트럿 타워(16)의 내부에는 전륜용 스트럿(도시하지 않음)이 배치되고, 각 스트럿 타워(16)의 스트럿 설치부(18)(스트럿 타워의 윗면)에는 전륜용 스트럿의 상단부가 고정된다.

프론트 필러(20)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 차실(2)의 루프(19)로부터 차체(1)의 전방(전실(3)측)을 향하여 갈수록 점차 아래쪽으로 경사진 구조로 되어 있다. 프론트 필러(20)의 하단부는 어퍼 멤버(12)의 후부 및 카울톱(14)의 측단부에 결합된다.

도 2는 도 1의 화살표 II－II에 따라서 본 프론트 필러(20)의 단면도이다. 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 프론트 필러(20)는 차체 안쪽에 배치된 이너 부재(21)와, 차체 바깥쪽에 배치된 아우터 부재(22)를 구비한다. 이들 이너 부재(21)와 아우터 부재(22)는 서로 용접 등에 의하여 결합되어, 닫힌 단면 형상을 이루고 있다. 또한, 도 2에 도시한 예에서는 아우터 부재(22)의 차체 바깥쪽에 외장재(23)가 설치되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는 한쪽 단부가 스트럿 타워(16)의 스트럿 설치부(18)에 결합되고, 또한 다른 한쪽 단부가 프론트 필러(20)에 결합된 보강 부재(25)가 설치된다.

도 3은 한쪽의 프론트 필러(20)의 하단부 근방에 있어서의 앞 차체 구조(10)의 확대 사시도이다. 이 중에서, 도 3(A)은 보강 부재(25)가 설치되어 있지 않은 경우, 도 3(B)은 보강 부재(25)가 설치되어 있는 경우를 각각 도시하고 있다. 보강 부재(25)는 그 한쪽 단부에 있어서, 프론트 필러(20)를 구성하는 아우터 부재(22)의 하단부에 결합된다. 특히, 본 실시 형태에서는 보강 부재(25)와 이너 부재(21)는 동일 블랭크로 형성된 일체 성형품이다.

한편, 도 3(B)으로부터 알 수 있는 바와 같이, 보강 부재(25)는 다른 한쪽 단부가, 스트럿 타워(16)에 결합된다. 본 실시 형태에서는 보강 부재(25)는 스트럿 타워(16)에 고정된 스트럿(도시하지 않음)의 축선을 지나 차체(1)의 전후 방향으로 뻗은 평면(S)(도 5의 단면 정면도 및 도 6의 상면도 참조)보다 차체 바깥쪽 및 차체 안쪽의 양쪽 모두에 있어서 스트럿 타워(16)에 결합된다. 즉, 보강 부재(25)는 평면(S)보다 차체 바깥쪽에서 스트럿 타워(16)에 결합되는 바깥쪽 부분(25a)과, 평면(S)보다 차체 안쪽에서 스트럿 타워(16)에 결합되는 안쪽 부분(25b)을 구비한다. 특히, 본 실시 형태에서는 보강 부재(25)의 하단부는 스트럿 타워(16)의 스트럿 설치부(18)에 결합된다.

이 결과, 보강 부재(25)는 도 3 내지 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 스트럿 설치부(18)의 하중점(즉, 스트럿의 축선과 스트럿 설치부(18)의 평면이 교차하는 점)의 주위에 있어서 스트럿 설치부(18)에 결합되어 있다. 특히, 본 실시 형태에서는 보강 부재(25)의 아래쪽 단부는 스트럿 설치부(18)의 하중점의 주위를 완전히 포위하도록 스트럿 설치부(18) 위에 배치되어 스트럿 설치부(18)에 스폿 용접된다.

이와 같은 구성으로 된 본 실시 형태의 앞 차체 구조(10)에 의하면, 프론트 필러(20)와 스트럿 타워(16)의 스트럿 설치부(18)와의 사이에 보강 부재(25)가 설치되기 때문에, 스트럿 타워(16)에 입력되는 하중을 효율적으로 프론트 필러(20)에 전달할 수 있다.

또한, 보강 부재(25)는 평면(S)보다 차체 안쪽 및 차체 바깥쪽의 양쪽 모두에서 스트럿 타워(16)의 스트럿 설치부(18)에 결합된다. 그런데, 평면(S)보다 차체의 한쪽에서만 보강 부재(25)가 스트럿 타워(16)의 스트럿 설치부(18)에 결합되면, 스트럿으로부터 스트럿 설치부(18)에 하중이 부하되었을 때에, 보강 부재(25)와 스트럿 설치부(18)의 결합부에는 큰 모멘트가 발생한다. 이와 같이 큰 모멘트가 발생하면, 결합부가 변형되어, 차량의 변형을 초래하게 된다.

이에 대하여, 본 실시 형태에서는 전술한 바와 같이 평면(S)보다 차체 안쪽 및 차체 바깥쪽의 양쪽 모두에 있어서 보강 부재(25)가 스트럿 설치부(18)에 결합된다. 이 때문에, 스트럿으로부터 스트럿 설치부(18)에 하중이 부하되어도, 보강 부재(25)와 스트럿 설치부(18)의 결합부에는 큰 모멘트는 발생하지 않는다. 이 때문에, 스트럿 설치부(18)의 주변부가 국소적으로 변형하는 것이 억제되고, 그 결과, 차체(1) 전체의 비틀림 강성을 향상시키는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태에서는 보강 부재(25)가 프론트 필러(20)와 동일한 블랭크로 형성된 일체 성형품으로 한다. 만약, 보강 부재와 프론트 필러를 별체의 부재로 형성하면, 이들 보강 부재와 프론트 필러는 이들 부재에 가하여지는 하중에 수직인 방향으로 겹쳐진 상태로 결합되게 된다. 이 때문에, 보강 부재로부터 프론트 필러에 하중이 전달될 때, 이들 부재에 가하여지는 하중의 방향에 대하여 수직인 방향으로 하중이 전달되게 된다. 이 때문에, 이들 부재 사이에 모멘트가 발생하는 동시에, 이들 부재간의 결합 부분에 전단력이 가하여지게 된다. 따라서, 보강 부재와 프론트 필러를 별체의 부재로 형성하면, 이들 모멘트나 전단력에 의하여 이들 부재간의 결합 부분 근방에 있어 변형이 발생하기 쉽고, 그 결과, 비틀림 강성의 저하를 초래하였다.

이에 대하여, 전술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 보강 부재(25)를 프론트 필러(20)와 동일한 블랭크로 형성된 일체 성형품으로 한다. 이 때문에, 보강 부재(25)와 프론트 필러(20)의 사이에 모멘트나 전단력이 발생하는 것이 억제되고, 그 결과, 차체(1) 전체의 비틀림 강성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 보강 부재(25)가 프론트 필러(20)와 동일한 블랭크로 형성된 일체 성형품으로 하였을 경우에는, 전술한 바와 같이, 보강 부재와 프론트 필러를 별체로서 형성하고 부분적으로 포개었을 경우에 비하여, 차체(1)의 경량화, 구조의 간소화를 도모할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는 보강 부재(25)는 이너 부재(21)의 하단부에 결합되어 있으나, 그 한쪽 단부가 프론트 필러(20)에 결합되어 있으면, 반드시 이너 부재(21)의 하단부에 결합되지 않아도 좋다. 따라서, 보강 부재(25)는 이너 부재(21)의 중앙부에 결합되어도 좋고, 아우터 부재(22)의 하단부나 중앙부에 결합되어도 좋다.

또한, 상기 실시 형태에서는 보강 부재(25)는 프론트 필러(20)의 이너 부재(21)와 동일 블랭크로 형성되어 있으나, 반드시 동일 블랭크로 형성될 필요는 없고, 별체로서 형성하여도 좋다. 또한, 전술한 바와 같이, 보강 부재(25)는 아우터 부재(22)에 결합되어도 좋은 것을 고려하면, 보강 부재(21)는 프론트 필러(20)의 적어도 일부를 구성하는 구성 부재(예를 들면, 아우터 부재(22)나 이너 부재(21))와 동일 블랭크로 형성된 일체 성형품으로 된다고 할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 보강 부재(25)는 그 아래쪽 단부가 스트럿 설치부(18)의 하중점의 주위를 완전히 포위하도록 스트럿 설치부(18)에 결합된다. 그러나, 보강 부재(25)는 평면(S)의 차체 바깥쪽 및 차체 안쪽의 양쪽 모두에 있어서 부분적으로 스트럿 설치부(18)에 결합되어 있으면, 반드시 하중점 주위를 완전히 포위하도록 결합될 필요는 없다. 따라서, 보강 부재(25)도, 도 3 내지 도 6에 도시하는 바와 같은 닫힌 통 형태의 형상일 필요는 없고, 복수의 평판으로 이루어지는 형상이어도 좋다.

다음으로, 도 7내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 앞 차체 구조(60)를 가진 차체(51)을 나타내는 도면이다. 또한, 제1 실시 형태와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명을 생략한다. 차체(51)는 차실(52)과 차실(52)의 앞쪽(도 6에서 왼쪽)에 설치된 전실(53)을 구비한다.

도 8은 한쪽 프론트 필러(20)의 하단부 근방에 있어서의 제2 실시 형태의 앞 차체 구조(60)의 확대 사시도이다. 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 제2 실시 형태에 관한 앞 차체 구조(60)에 있어서는 보강 부재(70)가 어퍼 멤버(12) 및 카울톱(14)과 결합되어 있다. 특히 본 실시 형태에서는 보강 부재(70)의 차체 바깥쪽 부분이 어퍼 멤버(12)에 스폿 용접에 의하여 결합되어 있고, 보강 부재(70)의 차체 안쪽 후방 부분이 카울톱(14)과 스폿 용접에 의하여 결합되어 있다.

또한, 보강 부재(70)는 제1 실시 형태의 보강 부재(25)와 마찬가지로, 스트럿 타워(16)의 스트럿 설치부(18)에 결합된다. 보강 부재(70)는 도 10 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 평면(S)보다 차체 바깥쪽 및 차체 안쪽의 양쪽 모두에 있어서 스트럿 타워(16)의 스트럿 설치부(18)에 결합된다. 따라서, 보강 부재(70)는 도 8 내지 도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 스트럿 설치부(18)의 하중점 주위에 있어서 스트럿 설치부(18)에 결합되어 있다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 실시 형태의 앞 차체 구조(60)에 의하면, 스트럿 타워(16)의 스트럿 설치부(18)에 입력되는 하중을, 보강 부재(70)에 의하여, 프론트 필러(20)뿐만 아니라, 어퍼 멤버(12) 및 카울톱(14)에 전달할 수 있다. 이 때문에, 프론트 필러(20), 어퍼 멤버(12) 및 카울톱(14)의 각 부재 각각에 전달되는 하중을 감소시킬 수 있고, 따라서 스트럿 타워(16) 주변의 국소적인 변형의 발생을 더 높은 정밀도로 억제할 수 있다. 이에 의하여, 차체(51) 전체의 비틀림 강성을 향상시키는 것이 가능해진다.

또한, 상기 실시 형태에서는 보강 부재(70)는 어퍼 멤버(12) 및 카울톱(14)의 양쪽 모두에 결합되어 있으나, 반드시 양쪽 모두에 결합되어 있을 필요는 없고, 한쪽에만 결합되어도 된다.

또한, 보강 부재(70)는 스폿 용접에 의하여 어퍼 멤버(12) 및 카울톱(14)에 결합되어 있다. 그러나, 보강 부재(70)는 다른 결합 방법에 따라 이들 어퍼 멤버(12) 및 카울톱(14)에 결합되어도 좋다. 또한, 보강 부재(70)는 어퍼 멤버(12)의 적어도 일부를 구성하는 구성 부재와 동일 블랭크로 형성된 일체 성형품이어도 좋고, 또한, 카울톱(14)의 적어도 일부를 구성하는 구성 부재와 동일 블랭크로 형성된 일체 성형품이어도 좋다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경을 하는 것이 가능하다.

예를 들면, 상기 실시 형태에 있어서는 차체의 주요 재료가 고장력강에 의하여 형성되는 경우에 대하여 설명하였지만, 차체의 일부 또는 전부가 알루미늄, FRP등, 일반적으로 차체에 사용될 수 있는 다른 재료에 의하여 형성되어 있어도 좋다. 또한, 보강 부재에 대하여도 고장력강이 사용되고 있으나, 알루미늄, FRP 등, 다른 재료를 사용하여도 좋다.

또한, 본 실시 형태에서는 전실 내에는 모터나 엔진 등의 파워 유닛이 탑재되는 것으로서 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 러기지 룸(luggage room) 등으로서 사용하는 것이어도 좋다.

또한, 본 발명에 관한 앞 차체 구조가 내연기관을 탑재한 자동차 외에, 하이브리드 차나 각 차륜에 모터(전동기)가 설치된 전기 자동차 등에 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

또한, 차체 전체의 형상에 대하여도, 도 1 및 도 7에 개시된 것에 한정되는 것은 아니며, 세단 타입, 스테이션 웨건 타입, 원 박스 타입, SUV 타입 등, 다른 형상의 것으로 되어 있어도 좋다.

실시예

본 실시 형태의 효과를 확인하기 위하여, 예를 들면, 도 12, 도 13에 나타내는 수법을 이용하여 비틀림 강성을 계산하였다.

이하에서는 먼저, 도 12 및 도 13을 참조하여 비틀림 강성의 측정·산출 방법에 대하여 설명한다. 도 12는 화이트 보디(차체)(100)의 비틀림 강성의 측정·산출 방법을 나타내는 개념도를, 도 13은 리어 액슬 위치(100R)(리어의 차축이 배치되는 차체 전후 방향에 있어서의 위치)를 기준으로 하는 프런트 액슬 위치(100F)(프런트의 차축이 배치되는 차체 전후 방향에 있어서의 위치)의 비틀림에 기초한 비틀림 강성을 설명하기 위한 도면이다.

비틀림 강성의 측정은, 예를 들면 도 12(A)에 도시하는 바와 같이, 화이트 보디(100)를 리어 액슬 위치(100R)에 대하여 고정하고, 프런트 액슬 위치(100F)에 대하여 비틀림 토크를 부하하여 얻어지는 평균적인 비틀림 강성값 GJ에 의하여 평가된다.(G；횡탄성계수, J；단면극 2차 모멘트)

구체적으로는, 리어 액슬 위치(100R)에 있어서 화이트 보디(100)를 고정(예를 들면, 리어 스트럿 타워의 스트럿 설치부(R_L, R_R)를 고정)하는 동시에, 프런트 스트럿 타워의 스트럿 설치부(F_L, F_R) 각각에 더미 바(101)의 상단을 설치한다. 이 상태로, 더미 바(101)의 하단을 설치한 시소대(102)를 축선(O) 주위로 회동시키고, 이에 의하여 프런트 스트럿 타워의 스트럿 설치부(F_L, F_R)에 비틀림 토크(T)를 부하한다(도 12(B) 참조).

도 13은 도 12(A)의 선 XIII－XIII에서 본, 프런트 액슬 위치(100F)에 있어서의 차체 단면을 나타내는 도면이다. 비틀림 강성값(GJ)은 상기 비틀림 토크(T)를 부하하였을 때에, 프런트 액슬 위치(100F)에서 발생하는 차체의 좌우의 변위δ_L, δ_R에 기초하여 산출된다. 또한, 도 9에 있어서, 이점 쇄선으로 나타내는 100C 및 실선으로 나타내는 100D는 각각 비틀림 토크(T)를 부하하기 전 및 후의 차체(외형)를 나타내고 있다.

이 때, 비틀림 토크(T)에 의한 비틀림각 θ(rad)은 작으므로,

θ≒tanθ=((δ_L＋δ_R)/B)；(B는 프런트 액슬 위치(100F)에 있어서의 비틀림 토크(T) 부하에 관한 차체 폭 치수)와 근사할 수 있기 때문에,

비틀림 강성값 GJ=(T/(θ／휠 베이스 길이 L))

=(T·B·휠 베이스 길이 L)/(δ_L＋δ_R)

가 된다.(예를 들면, 「자동차의 강도」(주식회사 산해당 1990년 10월 30일 제2쇄 발행) 참조)

종래예로서 프론트 필러의 하단부가 스트럿 설치부로부터 폭 방향 바깥쪽에 300 mm, 후방측으로 150 mm 어긋난 모델을 사용하였다. 본 발명예로서 제1 실시 형태에 나타내는 바와 같이, 프론트 필러의 하단에 일체로 형성된 보강 부재를 스트럿 타워의 스트럿 설치부의 주위에 결합시킨 모델을 사용하였다.

상기 측정·계산 방법에 의하여 비틀림 강성을 계산한 결과, 본 발명예에서는 종래예에 비하여 비틀림 강성이 5.5% 향상되는 것이 확인되었다.

산업상 이용 가능성

자동차의 차체 구조의 비틀림 강성을 향상시킴으로써, 자동차의 주행에 있어서의 안정성을 향상시킬 수 있으므로, 산업상 이용 가능하다.

1, 51 차체
2, 52 차실
3, 53 전실
10, 60 앞 차체 구조
12 어퍼 멤버
14 카울톱
16 스트럿 타워
20 프론트 필러
25, 70 보강 부재

Claims (7)

1. 차실과 상기 차실의 전방측에 설치된 전실을 가진 차체에 있어서의 앞 차체 구조로서,
   상기 전실 내에 있어서 상기 전실의 폭 방향 양측에 배치되는 동시에 전륜용 스트럿 상부 가장자리부가 장착되는 스트럿 타워와, 상기 차실의 전방에 있어서 폭 방향 양측에서 상기 차실의 루프로부터 상기 전실의 후방 상부 가장자리부를 향하여 뻗어있는 프론트 필러와, 한쪽 단부가 스트럿 타워에 결합되고 또한 다른 한쪽 단부가 프론트 필러에 결합된 보강 부재를 구비하며,
   상기 보강 부재는 상기 스트럿 타워에 고정된 스트럿의 축선을 지나 차체 전후 방향으로 뻗은 평면보다 차체 안쪽 및 차체 바깥쪽의 양쪽 모두에 있어서 스트럿 타워에 결합되는, 앞 차체 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 보강 부재는 프론트 필러의 적어도 일부를 구성하는 구성 부재와 동일 블랭크로 형성된 일체 성형품인 것인, 앞 차체 구조.
3. 제2항에 있어서, 상기 프론트 필러는 차체 바깥쪽에 배치된 아우터 부재와, 차체 안쪽에 배치된 이너 부재를 구비하고, 상기 보강 부재는 이너 부재와 동일 블랭크로 형성된 일체 성형품인 것인, 앞 차체 구조.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 차실과 상기 전실을 구분하는 대쉬 패널과 상기 대쉬 패널의 위쪽에서 상기 차체의 폭 방향으로 뻗은 카울톱을 추가로 구비하고, 상기 보강 부재는 상기 카울톱에도 결합되는, 앞 차체 구조.
5. 제4항에 있어서, 상기 보강 부재는 상기 카울톱의 적어도 일부를 구성하는 구성 부재와 동일 블랭크로 형성된 일체 성형품인 것인, 앞 차체 구조.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 차실의 폭 단부에 설치되어 상기 차체의 전후 방향으로 뻗은 어퍼 멤버를 추가로 구비하고, 상기 보강 부재는 상기 어퍼 멤버에도 결합되는, 앞 차체 구조.
7. 제6항에 있어서, 상기 보강 부재는 상기 어퍼 멤버의 적어도 일부를 구성하는 구성 부재와 동일 블랭크로 형성된 일체 성형품인 것인, 앞 차체 구조.

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