KR20180040427A - 프론트 차체 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은. 프론트 차체 구조에 관한 것으로서, 대시 패널의 전방에 마련되는 프론트 사이드 멤버; 플로어 패널의 측단부에 마련되는 사이드실; 및 상기 대시 패널로부터 상기 플로어 패널의 측단부를 향해 연장되며 상기 프론트 사이드 멤버의 후단부와 상기 사이드실의 전단부를 연결하는 토크박스 멤버를 포함하고; 상기 사이드실은, 상기 토크박스 멤버의 후단부와 결합되는 사이드실 결합부; 및 상기 사이드실 결합부의 후단부와 연결되며 차량의 후방을 향해 연장되는 사이드실 연장부를 포함하며; 상기 사이드실 결합부는 상기 사이드실 연장부에 비해 인장강도가 낮도록 형성된다.

Description

프론트 차체 구조{FRONT BODY STRUCTURE OF VEHICLE}
본 발명의 차량의 프론트에 마련되는 프론트 차체 구조에 관한 것이다.
도 1은 종래의 프론트 차체 구조를 나타내는 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 종래의 프론트 차체 구조에 있어서, 스몰 오버랩 충돌의 발생 시에 차량이 거동되는 양상을 설명하기 위한 도면이다.
종래의 프론트 차체 구조는, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진룸 쪽으로 연장되도록 대시 패널(140)의 전방에 마련되는 프론트 사이드 멤버(110)와, 플로워 패널(150)의 양측단부에 마련되는 사이드실(120)과, 사이드실(120)의 내측에 위치하도록 마련되며 프론트 사이드 멤버(110)와 일렬을 이루도록 연결되는 리어로워 멤버(130)를 포함한다. 또한, 사이드실(120)과 리어로워 멤버(130)는 각각 차량의 후방 쪽으로 연장되도록 직선화된 형태를 갖는다.
이러한 종래의 프론트 차체 구조는 사이드실(120)과 리어로워 멤버(130) 사이에 보강 부재가 마련되지 않는다. 이로 인해, 사이드실(120)과 리어로워 멤버(130) 사이 영역에는 충돌에 취약한 취약부가 형성된다. 따라서, 종래의 프론트 차체 구조는, 도 2에 도시된 바와 같이, 강체 장해물(B)이 상기 취약부와 대응하는 차량의 특정 부위와 충돌하는 스몰 오버랩 충돌이 발생하였을 때, 강체 장해물 또는 강체 장해물에 의해 원위치로부터 이탈된 타이어가 상기 취약부가 끼이는 현상이 발생됨으로써 차량에 강한 충돌 에너지가 인가되는 문제점이 있다. 또한, 종래의 프론트 차체 구조는, 도 2에 도시된 바와 같이, 스몰 오버랩 충돌이 발생하였을 때, 취약부에 끼인 강체 장애물이나 타이어를 중심으로 차량이 회전됨으로써 2차 충돌이 발생할 가능성이 높다는 문제점이 있다.
본 발명은, 상세한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스몰 오버랩 충돌 시 차량에 인가되는 충돌 에너지를 감소시킬 수 있도록 구조를 개선한 프론트 차체 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
나아가, 본 발명은, 스몰 오버랩 충돌이 발생하였을 때 차량이 회전되지 않도록 구조를 개선한 프론트 차체 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프론트 차체 구조는, 대시 패널의 전방에 마련되는 프론트 사이드 멤버; 플로어 패널의 측단부에 마련되는 사이드실; 및 상기 대시 패널로부터 상기 플로어 패널의 측단부를 향해 연장되며 상기 프론트 사이드 멤버의 후단부와 상기 사이드실의 전단부를 연결하는 토크박스 멤버를 포함하고; 상기 사이드실은, 상기 토크박스 멤버의 후단부와 결합되는 사이드실 결합부; 및 상기 사이드실 결합부의 후단부와 연결되며 차량의 후방을 향해 연장되는 사이드실 연장부를 포함하며; 상기 사이드실 결합부는 상기 사이드실 연장부에 비해 인장강도가 낮도록 형성된다.
바람직하게, 상기 사이드실 결합부는 냉간 소재로 형성되고, 상기 사이드실 연장부는 열간 고강도강 소재 또는 냉간 고강도강 소재로 형성된다.
바람직하게, 상기 사이드실 결합부는, 상기 전단부가 상기 토크박스 멤버와 결합되는 사이드실 결합부 이너; 및 상기 사이드실 결합부 이너에 비해 상기 플로어 패널의 측단부 쪽에 마련되는 사이드실 결합부 아우터를 포함하며; 상기 사이드실 결합부 이너와 상기 사이드실 결합부 아우터는, 상기 사이드실 결합부 아우터의 후단부가 상기 사이드실 결합부 이너의 후단부에 비해 상기 차량의 후방까지 연장되도록 마련된다.
바람직하게, 상기 사이드실 결합부 아우터는 전면과 외측면 사이에 경사지게 형성된 경사면을 갖는다.
바람직하게, 상기 토크박스 멤버는, 전단부가 상기 프론트 사이드 멤버의 바닥면과 내측면 중 적어도 일면과 결합되고 후단부가 상기 사이드실 결합부의 바닥면과 내측면 중 적어도 일면과 결합되는 토크박스 멤버 이너; 및 전단부가 상기 상기 프론트 사이드 멤버의 외측면과 결합되고 후단부가 상기 사이드실 결합부의 전면과 결합되는 토크박스 멤버 아우터를 포함한다.
바람직하게, 상기 토크박스 멤버는 냉간 고강도강 소재로 형성된다.
바람직하게, 상기 토크박스 멤버 이너는 상기 토크박스 멤버 아우터에 비해 인장강도가 낮은 소재로 형성된다.
바람직하게, 상기 토크박스 멤버 이너는 'ㄴ'자 형태의 단면 형상을 가지고, 상기 토크박스 멤버 아우터는 'I'자 형태의 단면 형상을 가지며, 상기 토크박스 멤버 이너와 상기 토크박스 멤버 아우터는 'U'자 형태의 단면 형상을 이루도록 상호 결합된다.
바람직하게, 상기 토크박스 멤버는 상기 차량의 후방으로 갈수록 상기 플로어 패널의 측단부 쪽으로 편심되는 아치 형상을 갖는다.
바람직하게, 상기 토크박스 멤버는 상기 차량의 후방 쪽으로 볼록한 아치 형상을 갖는다.
바람직하게, 상기 토크박스 멤버의 전단부와 결합되며 상기 차량의 후방 쪽으로 연장되는 리어로워 멤버를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 토크박스 멤버의 후단부와 상기 리어로워 멤버를 연결하는 프론트 크로스 멤버를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 리어로워 멤버는, 전단부가 상기 토크박스 멤버의 전단부와 결합되며 상기 차량의 후방으로 갈수록 상기 플로어 패널의 센터 쪽으로 편심되는 아치 형상을 갖는 리어로워 멤버 결합부; 및 상기 리어로워 멤버 결합부로부터 상기 차량의 후방을 향해 연장되는 리어로워 멤버 연장부를 포함한다.
바람직하게, 상기 리어로워 멤버 결합부는 상기 차량의 전방 쪽으로 볼록한 아치 형상을 갖는다.
바람직하게, 상기 프론트 크로스 멤버는 상기 리어로워 멤버 결합부의 후단부와 상기 토크박스 멤버의 후단부를 연결한다.
바람직하게, 상기 프론트 크로스 멤버는 일단이 상기 토크박스 멤버의 바닥면과 내측면 중 적어도 일면에 결합되고 타단이 상기 리어로워 멤버 결합부의 마닥면과 외측면 중 적어도 일면에 결합된다.
바람직하게, 상기 리어로워 멤버는 열간 고강도 소재로 형성되고, 상기 프론트 크로스 멤버는 냉간 고강도강 소재로 형성된다.
바람직하게, 상기 사이드실 결합부는 상기 프론트 크로스 멤버에 비해 상기 차량의 후방까지 연장되도록 마련된다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 프론트 차체 구조는, 대시 패널의 전방에 마련되는 프론트 사이드 멤버; 플로어 패널의 측단부에 마련되는 사이드실; 상기 프론트 사이드 멤버의 후단부와 상기 사이드실의 전단부를 연결하고 차량의 후방으로 갈수록 상기 플로어 패널의 측단부 쪽으로 편심되는 아치 형상을 갖는 토크박스 멤버; 및 상기 토크박스 멤버의 전단부와 결합되며 상기 차량의 후방 쪽으로 연장되는 리어로워 멤버를 더 포함하고; 상기 사이드실은, 상기 토크박스 멤버의 후단부와 결합되는 사이드실 결합부; 및 상기 사이드실 결합부의 후단부와 연결되며 상기 차량의 후방을 향해 연장되는 사이드실 연장부를 포함하며; 상기 사이드실 결합부는 상기 사이드실 연장부에 비해 인장강도가 낮도록 형성된다.
본 발명에 따른 프론트 차체 구조는 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 본 발명은, 강체 장애물 등과 접촉되는 사이드실 결합부를 강체 장애물 등에 의해 차량의 후방 쪽으로 용이하게 변형될 수 있도록 형성한다. 따라서, 본 발명은, 사이드실 결합부의 변형을 통해 강체 장애물 등과 사이드실 결합부의 충돌 강도를 줄일 수 있으므로, 강체 장애물 등에 의해 차량에 인가되는 충돌 에너지를 감소시킴과 동시에 충돌 에너지에 의해 차량이 회전되는 것을 방지함으로써, 스몰 오버랩 충돌 및 스몰 오버랩 충돌에 의해 차량이 회전되어 발생하는 2차 충돌에 의해 운전자, 탑승자 등이 부상을 입거나 차량이 손상을 입는 것을 방지할 수 있다.
둘째, 본 발명은, 스몰 오버랩 충돌의 발생 시에 강체 장애물 등을 아치 형상의 토크박스 멤버를 통해 차량의 측방 쪽으로 자연스럽게 안내하여 차량으로부터 신속히 이탈시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은, 강체 장애물에 의해 차량에 인가되는 충돌 에너지를 더욱 효과를 감소시킴과 동시에 이러한 충돌 에너지에 의해 차량이 회전되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 프론트 차체 구조를 나타내는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 종래의 프론트 차체 구조에 있어서, 스몰 오버랩 충돌의 발생 시에 차량이 거동되는 양상을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프론트 차체 구조의 저면도.
도 4는 도 3에 도시된 프론트 차체 구조를 일 방향에서 바라본 사시도.
도 5는 도 3의 부분 확대도.
도 6은 도 5에 도시된 프론트 차체 구조에 있어서, 스몰 오버랩 충돌의 발생 시에 차량이 거동되는 양상을 설명하기 위한 도면.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프론트 차체 구조의 저면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 프론트 차체 구조를 일 방향에서 바라본 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프론트 차체 구조(이하, '프론트 차체 구조(1)'라고 함)는, 대시 패널(60)의 전면에 마련되는 프론트 사이드 멤버(10); 플로어 패널(70)의 측단부에 마련되는 사이드실(20); 대시 패널(60)의 전면으로부터 플로어 패널(70)의 측단부를 향해 연장되며 프론트 사이드 멤버(10)의 후단부와 사이드실(20)의 전단부를 연결하는 토크박스 멤버(30); 토크박스 멤버(30)의 전단부와 결합되며 차량의 후방 쪽으로 연장되는 리어로워 멤버(40); 및 토크박스 멤버(30)의 후단부와 리어로워 멤버(40)를 연결하는 프론트 크로스 멤버(50)를 포함한다.
먼저, 프론트 사이드 멤버(10)는 차량의 전방 측에서 인가된 충격을 흡수하기 위한 부재이다.
프론트 사이드 멤버(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 대시 패널(60)의 전면의 좌우 영역에 각각 하나씩, 총 한 쌍이 마련된다. 프론트 사이드 멤버(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이 대시 패널(60)의 전면으로부터 차량의 전방에 마련된 엔진 룸을 향해 연장된다. 프론트 사이드 멤버(10)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 대시 패널(60)의 전면에 미리 정해진 길이만큼 대시 패널(60)을 따라 상향 경사지게 형성된 경사 구간(11)과, 경사 구간(11)으로부터 미리 정해진 길이만큼 차량의 전방 쪽으로 연장 형성된 직선 구산(12)을 갖는다. 이러한 프론트 사이드 멤버(10)는, 차량의 전방 측에서 인가된 충격을 흡수할 수 있다.
다음으로, 사이드실(20)은 프론트 사이드 멤버(10)에 인가된 충격을 플로어 패널(70)의 측단부 쪽으로 분산하기 위한 부재이다.
사이드실(20)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 플로어 패널(70)의 양측단부에 각각 하나씩, 총 한 쌍이 설치된다. 사이드실(20)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 플로어 패널(70)의 측단부에 배치되며, 플로어 패널(70)의 전단부로부터 차량의 후방을 향해 연장된다. 사이드실(20)은 프론트 사이드 멤버(10)나 토크박스 멤버(30)에 인가된 충격을 토크박스 멤버(30)를 통해 전달받아 흡수할 수 있다.
다음으로, 토크박스 멤버(30)는, 프론트 사이드 멤버(10)와 사이드실(20)을 연결하기 위한 부재이다.
토크박스 멤버(30)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 프론트 사이드 멤버(10)와 사이드실(20) 사이마다 각각 하나씩 총 한 쌍이 설치된다. 토크박스 멤버(30)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 프론트 사이드 멤버(10)와 사이드실(20) 사이에 배치되며, 대시 패널(60)의 전면으로부터 플로어 패널(70)의 측단부를 향해 연장되도록 마련된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 토크박스 멤버(30)의 전단부는 프론트 사이드 멤버(10)의 후단부와 결합되고, 토크박스 멤버(30)의 후단부는 사이드실(20)의 전단부와 결합된다. 이러한 토크박스 멤버(30)는, 프론트 사이드 멤버(10)와 사이드실(20)을 연결함으로써, 프론트 사이드 멤버(10)나 토크박스 멤버(30)에 인가된 충격을 사이드실(20)에 전달할 수 있다.
다음으로, 리어로워 멤버(40)는 프론트 사이드 멤버(10)에 인가된 충격을 차량의 센터 쪽으로 분산하기 위한 부재이다.
리어로워 멤버(40)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 플로어 패널(70)의 센터부의 좌우 영역에 각각 하나씩, 총 한 쌍이 설치된다. 리어로워 멤버(40)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 사이드실(20)과 미리 정해진 간격만큼 이격되도록 플로어 패널(70)의 센터부에 배치되며, 차량의 후방을 향해 연장된다.
리어로워 멤버(40)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 전단부가 토크박스 멤버(30)의 전단부와 결합된다. 이러한 리어로워 멤버(40)는, 프론트 사이드 멤버(10) 또는 토크박스 멤버(30)에 인가된 충격을 토크박스 멤버(30)를 통해 전달받아 흡수할 수 있다.
다음으로, 프론트 크로스 멤버(50)는 사이드실(20)을 지지하기 위한 부재이다.
프론트 크로스 멤버(50)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 사이드실(20)과 리어로워 멤버(40) 사이마다 각각 하나씩, 총 한 쌍이 설치된다. 프론트 크로스 멤버(50)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 사이드실(20)과 리어로워 멤버(40) 사이에 플로어 패널(70)을 차량의 측방으로 가로지르도록 배치된다. 프론트 크로스 멤버(50)의 일단은 토크박스 멤버(30)의 후단부와 결합되며, 프론트 크로스 멤버(50)의 타단은 후술할 리어로워 멤버 결합부(41)의 후단부와 결합된다(도 5 참조).
그러면, 프론트 크로스 멤버(50)는, 플로어 패널(70)의 센터부 쪽에서 토크박스 멤버(30)와 사이드실(20)을 차량의 측방으로 지지함과 동시에 사이드실(20)을 리어로워 멤버(40)와 연결할 수 있다. 이러한 프론트 크로스 멤버(50)는, 사이드실(20)과 토크박스 멤버(30)에 충격이 인가될 때 사이드실(20)과 토크박스 멤버(30)가 플로어 패널(70)의 센터부 쪽으로 변형되지 않도록 사이드실(20)과 토크박스 멤버(30)를 지지할 수 있다. 또한, 프론트 크로스 멤버(50)는, 사이드실(20)과 토크박스 멤버(30)에 인가된 충격을 흡수하거나 리어로워 멤버(40)에 전달할 수 있다.
도 5는 도 3의 부분 확대도이고, 도 6은 도 5에 도시된 프론트 차체 구조에 있어서, 스몰 오버랩 충돌의 발생 시에 차량이 거동되는 양상을 설명하기 위한 도면이다.
스몰 오버랩 충돌의 발생 시 차량에 인가되는 충돌 에너지를 줄임과 동시에 차량이 회전되는 것을 방지하기 위해서는, 차량과 스몰 오버랩 충돌한 강체 장애물(B) 또는 강체 장애물(B)에 의해 원위치로부터 이탈된 타이어(이하, '강체 장애물(B) 등'이라고 함)을 차량과 오버랩되지 않도록 차량으로부터 신속히 이탈시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 스몰 오버랩 충돌의 발생 시 강체 장애물(B) 등을 차량과 오버랩되지 않도록 차량의 측방으로 신속히 유도함으로써 강체 장애물(B) 등을 차량과의 오버랩이 해제된 상태로 차량의 후방 쪽으로 자연스럽게 진행시킬 수 있다. 이하에서는, 스몰 오버랩 충돌의 발생 시에 강체 장애물(B) 등을 차량으로부터 신속히 이탈시킬 수 있도록 마련된 세부적인 구조들에 대하여 설명하기로 한다.
먼저, 토크박스 멤버(30)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 차량의 후방으로 갈수록 플로어 패널(70)의 측단부 쪽으로 편심되는 아치 형상을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 토크박스 멤버(30)는, 차량의 후방을 향해 볼록한 아치 형상을 가질 수 있다. 이러한 토크박스 멤버(30)는, 스몰 오버랩 충돌의 발생 시에 강체 장애물(B) 등을 차량의 측방으로 신속하게 안내할 수 있다.
또한, 토크박스 멤버(30)는, 전단부가 프론트 사이드 멤버(10)의 바닥면(10a)과 내측면(10b) 중 적어도 일면과 결합되고 후단부가 사이드실 결합부(21)의 바닥면(23a)과 내측면(23b) 중 적어도 일면과 결합되는 토크박스 멤버 이너(31)와, 전단부가 상기 프론트 사이드 멤버(10)의 외측면(10c)과 결합되고 후단부가 사이드실 결합부(21)의 전면(23c)과 결합되는 토크박스 멤버 아우터(32)를 포함할 수 있다.
토크박스 멤버 이너(31)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 'L'자 형태의 단면 형상을 갖도록 마련되어, 전단부가 프론트 사이드 멤버(10)의 바닥면(10a) 및 내측면(10b)과 결합되고 후단부가 후술할 사이드실 결합부(21)의 바닥면(23a) 및 내측면(23b)과 결합된다. 특히, 토크박스 멤버 이너(31)의 전단부는, 프론트 사이드 멤버(10)의 직선 구간(12)이 시작되는 지점까지 연장될 수 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 토크박스 멤버 이너(31)의 내측에 마련된 내측 플렌지(33)는 대시 패널(60)과 결합되고, 토크박스 멤버 아우터(32)의 외측에 마련된 외측 플렌지(미도시)는 토크박스 멤버 아우터(32)와 결합된다.
이러한 토크박스 멤버 이너(31)는, 냉간 고강도강 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 토크박스 멤버 이너(31)는, 인장강도 100Kg/㎟ 이상의 냉간 고강도강 소재로 형성될 수 있다.
토크박스 멤버 아우터(32)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 'I'자 형태의 단면 형상을 갖도록 마련되며, 토크박스 멤버(30)가 'U'자 형태의 단면 형상을 이룰 수 있도록 'L'자 형태의 단면 형상을 갖는 토크박스 멤버 이너(31)와 결합된다. 또한, 토크박스 멤버 아우터(32)의 전단부는 프론트 사이드 멤버(10)의 외측면(10c)과 결합되고, 토크박스 멤버 아우터(32)의 후단부는 사이드실 결합부(21)의 전면(23c)과 결합되며, 상기 전단부와 상기 후단부 사이의 중간부는 대시 패널(60)과 결합된다.
토크박스 멤버 아우터(32)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 플로어 패널(70)의 센터부에 마련되는 플로어 사이드 멤버(72)를 높이 기준으로 설정하였을 때, 토크박스 멤버 아우터(32)의 높이가 프론트 사이드 멤버(10)의 직선 구간(12)의 높이의 0.5 내지 0.8 배 정도가 되도록 마련되는 것이 바람직하다.
이러한 토크박스 멤버 아우터(32)는, 토크박스 멤버 이너(31)에 비해 상대적으로 인장강도가 높은 냉간 고강도강 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 토크박스 멤버 아우터(32)는, 인장강도 120Kg/㎟ 이상의 냉간 고강도강 소재로 형성될 수 있다.
이처럼 토크박스 멤버(30)는 열간 소재에 비해 취성이 낮은 냉간 고강도강 소재로 형성되므로, 스몰 오버랩 충돌의 발생 시 강체 장애물(B) 등에 의해 인가되는 충격에 의해 토크박스 멤버(30)가 깨지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 토크박스 멤버(30)는, 스몰 오버랩 충돌 발생 시에 강체 장애물(B) 등을 차량의 측방 쪽으로 더욱 신속하게 안내할 수 있다.
다음으로, 사이드실(20)은 사이드실(20)에 도달한 강체 장애물(B) 등과 차량과의 오버랩이 자연스럽게 해제될 수 있도록 마련된다. 예를 들어, 사이드실(20)은 강체 장애물(B) 등이 사이드실(20)을 스치듯이 자연스럽게 통과하여 차량으로부터 이탈된 후 차량의 후방 쪽으로 이동할 수 있도록 마련되는 것이다. 이를 위하여, 사이드실(20)은, 토크박스 멤버(30)의 후단부와 결합되는 사이드실 결합부(21)와, 사이드실 결합부(21)의 후단부와 연결되며 차량의 후방을 향해 연장되는 사이드실 연장부(23)를 포함할 수 있다.
사이드실 결합부(21)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 플로어 패널(70)의 전단부와 측단부가 만나는 플로어 패널(70)의 모서리 부위에 배치된다. 사이드실 결합부(21)는, 전단부가 토크박스 멤버(30)의 후단부와 결합되는 사이드실 결합부 이너(23)와, 사이드실 결합부(21)와 연결되며 사이드실 결합부(21)에 비해 플로어 패널(70)의 측단부 쪽에 마련되는 사이드실 결합부 아우터(24)를 포함할 수 있다.
사이드실 결합부 이너(23)는 프론트 크로스 멤버(50)의 후단부에 비해 차량의 후방 쪽으로 길게 연장되도록 마련된다. 사이드실 결합부 이너(23)의 바닥면(23a) 및 내측면(23b)은 토크박스 멤버 이너(31)와 결합되며, 사이드실 결합부 이너(23)의 전면(23c)은 토크박스 멤버 아우터(32)와 결합된다.
사이드실 결합부 아우터(24)는 사이드실 결합부 이너(23)에 비해 차량의 후방 쪽으로 길게 연장되도록 마련된다. 사이드 결합부 아우터는, 도 4에 도시된 바와 같이, 전면(24a)과 외측면(24b) 사이에 경사지게 마련된 경사면(24c)을 포함한다. 이러한 경사면(24c)은, 사이드실 결합부 아우터(24)에 도달한 강체 장애물(B) 등을 차량의 후방 쪽으로 자연스럽게 안내할 수 있다.
이러한 사이드실 결합부(21)에는 토크박스 멤버(30)를 통과한 강체 장애물(B) 등이 도달된다. 사이드실 결합부(21)는, 이처럼 도달된 강체 장애물(B) 등에 차량의 후방 쪽으로 자연스럽게 변형될 수 있도록 사이드실 연장부(23)에 비해 인장강도가 낮도록 형성된다. 즉, 토크박스 멤버(30)를 통과한 강체 장애물(B) 등이 접촉되는 사이드실 결합부(21)는 강체 장애물(B)에 의해 차량의 후방 쪽으로 용이하게 변형될 수 있도록 인장 강도가 낮은 소재로 형성되는 것이다. 예를 들어, 사이드실 결합부(21)는 사이드실 연장부(23)에 비해 인장 강도가 낮은 냉간 소재로 형성될 수 있다.
이러한 사이드실 결합부(21)에 의하면, 강체 장애물(B) 등의 이동 경로는 사이드실 결합부(21)가 차량의 후방 쪽으로 변형됨으로써 자연스럽게 차량의 후방 쪽으로 변경된다. 따라서, 강체 장애물(B) 등은 이처럼 변경된 이동 경로를 따라 이동하다가 차량과의 오버랩이 자연스럽게 해제된 후 차량의 후방 쪽을 향해 진행될 수 있다. 그런데, 사이드실 결합부(21)는 사이드실 결합부 아우터(24)가 사이드실 결합부 이너(23)에 비해 차량의 후방 쪽으로 더 길게 연장되므로, 사이드실 결합부 아우터(24)는 사이드실 결합부 이너(23)에 비해 차량의 후방 쪽으로 더욱 깊게 변형될 수 있다. 이로 인해, 강체 장애물(B) 등의 이동 경로는 사이드실 결합부 아우터(24) 쪽으로 갈수록 차량의 후방 쪽으로 편심되므로, 강체 장애물(B)과 차량과의 오버랩은 더욱 자연스럽게 해제될 수 있다.
사이드실 연장부(23)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 사이드실 결합부 이너(23)의 후단부로부터 차량의 후방 쪽으로 연장되는 사이드실 연장부 이너(25)와, 사이드실 연장부 이너(25)와 연결되며 사이드실 결합부 아우터(24)의 후단부로부터 차량의 후방 쪽으로 연장되는 사이드실 연장부 아우터(26)를 포함할 수 있다.
이러한 사이드실 연장부(23)는, 강체 장애물(B) 등에 의해 사이드실 결합부(21)가 차량의 후방 쪽으로 변형될 때, 사이드실 결합부(21)가 차량의 후방 쪽으로 완전히 무너지지 않도록 사이드실 연장부(23)를 지지한다. 이를 위하여, 사이드실 연장부(23)는 사이드실 결합부(21)에 비해 인장강도가 높은 소재, 예를 들어, 열간 고강도강 소재 또는 냉간 고강도강 소재로 형성될 수 있다.
다음으로, 리어로워 멤버(40)는 토크박스 멤버(30)와 프론트 크로스 멤버(50)를 견고하게 지지할 수 있도록 마련된다. 예를 들어, 리어로워 멤버(40)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 전단부가 토크박스 멤버(30)의 전단부와 결합되며 차량의 후방 쪽으로 갈수록 플로어 패널(70)의 센터 쪽으로 편심되는 아치 형상을 갖는 리어로워 멤버 결합부(41)와, 리어로워 멤버 결합부(41)로부터 차량의 후방 쪽을 향해 연장되는 리어로워 멤버 연장부(42)를 포함할 수 있다.
리어로워 멤버 결합부(41)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 차량의 전방 쪽으로 볼록한 아치 형상을 갖는다. 리어로워 멤버 결합부(41)의 전단부에 마련된 전방측 플렌지(43)는 토크박스 멤버 이너(31)의 바닥면(31a)과 결합된다. 리어로워 멤버 결합부(41)의 내측에 마련된 내측 플렌지(44)와 외측에 마련된 외측 플렌지(45)는 대시 패널(60)과 결합된다. 리어로워 멤버 결합부(41)의 후단부는 프론트 크로스 멤버(50)의 타단과 결합된다. 이러한 리어로워 멤버 결합부(41)는, 토크박스 멤버(30)의 전단부를 차량의 측방 쪽으로 지지해줌으로써 토크박스 멤버(30)가 차량의 센터 쪽으로 변형되는 것을 방지하고, 토크박스 멤버(30) 및 프론트 사이드 멤버(10)에 인가된 충격을 흡수할 수 있다. 또한, 리어로워 멤버 결합부(41)는, 프론트 크로스 멤버(50)를 차량의 측방 쪽으로 지지해줌으로써 프론트 크로스 멤버(50) 및 프론트 크로스 멤버(50)에 의해 지지된 토크박스 멤버(30) 및 사이드실(20)이 차량의 센터 쪽으로 변형되는 것을 방지하고, 사이드실(20), 토크박스 멤버(30) 및 프론트 크로스 멤버(50)에 인가된 충격을 흡수할 수 있다.
리어로워 멤버 연장부(42)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 리어로워 멤버 결합부(41)의 후단부로부터 차량(70)의 후방 쪽으로 연장된다. 리어로워 멤버 연장부(42)의 바닥면은 플로어 패널(70)에 돌출 형성된 플로어 사이드 멤버(72)와 결합된다. 리어로워 멤버 연장부(42)의 내측에 마련된 내측 플렌지(46)와 의 외측에 마련된 외측 플렌지(47)는 플로어 패널(70)과 결합된다. 이러한 리어로워 멤버 연장부(42)는, 리어로워 멤버 결합부(41)를 차량의 전방 쪽으로 지지해줌으로써 리어로워 멤버 결합부(41)가 차량의 후방 쪽으로 변형되는 것을 방지하고, 리어로워 멤버 결합부(41)에 인가된 충격을 흡수할 수 있다.
이러한 리어로워 멤버(40)는, 일측에 개구부가 마련된 'U'자 형태의 단면 형상을 갖고, 대시 패널(60) 및 플로어 패널(70)에 의해 개구부가 폐쇄되도록 대시 패널(60) 및 플로어 패널(70)에 결합된다. 또한, 리어로워 멤버(40)는 토크박스 멤버(30)와 프론트 크로스 멤버(50)를 견고하게 지지할 수 있도록 높은 인장 강도를 갖는 소재로 형성된다. 예를 들어, 리어로워 멤버(40)는, 인장강도 150Kg/㎟ 이상의 열간 소재로 형성될 수 있다.
다음으로, 프론트 크로스 멤버(50)는 사이드실(20)과 리어로워 멤버(40)를 견고하게 연결할 수 있도록 마련된다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 프론트 크로스 멤버(50)의 외측 단부에 마련된 외측 플렌지(51)는 토크박스 멤버 이너(31)의 후단부와 결합되고, 프론트 크로스 멤버(50)의 내측 단부에 마련된 내측 플렌지(52)는 리어로워 멤버 결합부(41)의 후단부와 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 프론트 크로스 멤버(50)의 전방측 단부에 마련된 전방측 플렌지(53)와 프론트 크로스 멤버(50)의 후방측 단부에 마련된 후방측 플렌지(54)는 대시 패널(60)에 결합될 수 있다.
이러한 프론트 크로스 멤버(50)는, 일측에 개구부가 마련된 'U'자 형태의 단면 형상을 갖고, 대시 패널(60)에 의해 개구부가 폐쇄되도록 대시 패널(60)에 결합된다. 또한, 프론트 크로스 멤버(50)는 냉간 소재로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 미설명된 용접홀(H)은, 용접을 실시하기 위해 각각의 부재의 미리 정해진 용접 위치에 천공된 홀들이다.
도 6은 도 5에 도시된 프론트 차체 구조에 있어서, 스몰 오버랩 충돌의 발생 시에 차량이 거동되는 양상을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 스몰 오버랩 충돌이 발생한 경우에, 강체 장애물(B) 등은 프론트 사이드 멤버(10)에 의해 토크박스 멤버(30) 쪽으로 안내된다.
다음으로, 토크박스 멤버(30) 쪽으로 안내된 강체 장애물(B) 등은 토크박스 멤버(30)에 의해 사이드실 결합부(21) 쪽으로 안내된다. 이때, 토크박스 멤버(30)는 차량의 센터 쪽으로 변형되지 않도록 리어로워 멤버(40)와 프론트 크로스 멤버(50)에 의해 지지된다.
이후에, 사이드실 결합부(21) 쪽으로 안내된 강체 장애물(B) 등은 사이드실 결합부(21)를 차량의 후방 쪽으로 변형시키면서 자연스럽게 차량으로부터 이탈된 후 차량의 후방을 향해 진행하게 된다.
이러한 프론트 차체 구조(1)는, 강체 장애물(B) 등과 접촉되는 사이드실 결합부(21)를 강체 장애물(B) 등에 의해 차량의 후방 쪽으로 용이하게 변형될 수 있도록 형성한다. 이로 인해, 프론트 차체 구조(1)는, 사이드실 결합부(21)의 변형을 통해 강체 장애물(B) 등과 사이드실 결합부(21)의 충돌 강도를 줄일 수 있으므로, 강체 장애물(B) 등에 의해 차량에 인가되는 충돌 에너지를 감소시킴과 동시에 충돌 에너지에 의해 차량이 회전되는 것을 방비할 수 있다. 따라서, 프론트 차체 구조(1)는, 스몰 오버랩 충돌 및 스몰 오버랩 충돌에 의해 차량이 회전되어 발생하는 2차 충돌에 의해 운전자, 탑승자 등이 부상을 입거나 차량이 손상을 입는 것을 방지할 수 있다.
이러한 프론트 차체 구조(1)는, 스몰 오버랩 충돌의 발생 시에 강체 장애물(B) 등을 아치 형상의 토크박스 멤버(30)를 통해 차량의 측방 쪽으로 자연스럽게 안내하여 차량으로부터 신속히 이탈시킬 수 있다. 따라서, 프론트 차체 구조(1)는, 강체 장애물(B)에 의해 차량에 인가되는 충돌 에너지를 더욱 효과적으로 감소시킴과 함께 이러한 충돌 에너지에 의해 차량이 회전되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
1 : 프론트 차체 구조
10 : 프론트 사이드 멤버
11 : 경사 구간
12 : 직선 구간
20 : 사이드실
21 : 사이드실 결합부
22 : 사이드실 연장부
23 : 사이드실 결합부 이너
24 : 사이드실 결합부 아우터
25 : 사이드실 연장부 이너
26 : 사이드실 연장부 아우터
30 : 토크박스 멤버
31 : 토크박스 멤버 이너
32 : 토크박스 멤버 아우터
40 : 리어로워 멤버
41 : 리어로워 멤버 결합부
42 : 리어로워 멤버 연장부
50 : 프론트 크로스 멤버
60 : 대시 패널
70 : 플로어 패널
72 : 플로어 사이드 멤버
H : 용접홀
B : 강체 장애물

Claims (18)

  1. 대시 패널의 전방에 마련되는 프론트 사이드 멤버;
    플로어 패널의 측단부에 마련되는 사이드실; 및
    상기 대시 패널로부터 상기 플로어 패널의 측단부를 향해 연장되며 상기 프론트 사이드 멤버의 후단부와 상기 사이드실의 전단부를 연결하는 토크박스 멤버를 포함하고;
    상기 사이드실은,
    상기 토크박스 멤버의 후단부와 결합되는 사이드실 결합부; 및
    상기 사이드실 결합부의 후단부와 연결되며 차량의 후방을 향해 연장되는 사이드실 연장부를 포함하며;
    상기 사이드실 결합부는 상기 사이드실 연장부에 비해 인장강도가 낮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 프론트 차체 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사이드실 결합부는 냉간 소재로 형성되고, 상기 사이드실 연장부는 열간 고강도강 소재 또는 냉간 고강도강 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 프론트 차체 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 사이드 결합부는,
    상기 전단부가 상기 토크박스 멤버와 결합되는 사이드실 결합부 이너; 및
    상기 사이드실 결합부 이너에 비해 상기 플로어 패널의 측단부 쪽에 마련되는 사이드실 결합부 아우터를 포함하며;
    상기 사이드실 결합부 이너와 상기 사이드실 결합부 아우터는, 상기 사이드실 결합부 아우터의 후단부가 상기 사이드실 결합부 이너의 후단부에 비해 상기 차량의 후방까지 연장되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 프론트 차체 구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 사이드실 결합부 아우터는 전면과 외측면 사이에 경사지게 형성된 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 프론트 차체 구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 토크박스 멤버는,
    전단부가 상기 프론트 사이드 멤버의 바닥면과 내측면 중 적어도 일면과 결합되고 후단부가 상기 사이드실 결합부의 바닥면과 내측면 중 적어도 일면과 결합되는 토크박스 멤버 이너; 및
    전단부가 상기 상기 프론트 사이드 멤버의 외측면과 결합되고 후단부가 상기 사이드실 결합부의 전면과 결합되는 토크박스 멤버 아우터를 포함하는 것을 특징으로 하는 프론트 차체 구조.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 토크박스 멤버는 냉간 고강도강 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 프론트 차체 구조.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 토크박스 멤버 이너는 상기 토크박스 멤버 아우터에 비해 인장강도가 낮은 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 프론트 차체 구조.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 토크박스 멤버 이너는 'ㄴ'자 형태의 단면 형상을 가지고,
    상기 토크박스 멤버 아우터는 'I'자 형태의 단면 형상을 가지며,
    상기 토크박스 멤버 이너와 상기 토크박스 멤버 아우터는 'U'자 형태의 단면 형상을 이루도록 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 프론트 차체 구조.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 토크박스 멤버는 상기 차량의 후방으로 갈수록 상기 플로어 패널의 측단부 쪽으로 편심되는 아치 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 프론트 차체 구조.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 토크박스 멤버는 상기 차량의 후방 쪽으로 볼록한 아치 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 프론트 차체의 보강 구조.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 토크박스 멤버의 전단부와 결합되며 상기 차량의 후방 쪽으로 연장되는 리어로워 멤버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프론트 차체 구조.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 토크박스 멤버의 후단부와 상기 리어로워 멤버를 연결하는 프론트 크로스 멤버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프론트 차체 구조.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 리어로워 멤버는,
    전단부가 상기 토크박스 멤버의 전단부와 결합되며 상기 차량의 후방으로 갈수록 상기 플로어 패널의 센터 쪽으로 편심되는 아치 형상을 갖는 리어로워 멤버 결합부; 및
    상기 리어로워 멤버 결합부로부터 상기 차량의 후방을 향해 연장되는 리어로워 멤버 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프론트 차체 구조.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 리어로워 멤버 결합부는 상기 차량의 전방 쪽으로 볼록한 아치 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 프론트 차체 구조.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 프론트 크로스 멤버는 상기 리어로워 멤버 결합부의 후단부와 상기 토크박스 멤버의 후단부를 연결하는 것을 특징으로 하는 프론트 차체 구조.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 리어로워 멤버는 열간 고강도강 소재로 형성되고,
    상기 프론트 크로스 멤버는 냉각 고강도강 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 프론트 차체 구조.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 사이드실 결합부는 상기 프론트 크로스 멤버에 비해 상기 차량의 후방까지 연장되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 프론트 차체 구조.
  18. 대시 패널의 전방에 마련되는 프론트 사이드 멤버;
    플로어 패널의 측단부에 마련되는 사이드실;
    상기 프론트 사이드 멤버의 후단부와 상기 사이드실의 전단부를 연결하고 차량의 후방으로 갈수록 상기 플로어 패널의 측단부 쪽으로 편심되는 아치 형상을 갖는 토크박스 멤버; 및
    상기 토크박스 멤버의 전단부와 결합되며 상기 차량의 후방 쪽으로 연장되는 리어로워 멤버를 더 포함하고;
    상기 사이드실은,
    상기 토크박스 멤버의 후단부와 결합되는 사이드실 결합부; 및
    상기 사이드실 결합부의 후단부와 연결되며 상기 차량의 후방을 향해 연장되는 사이드실 연장부를 포함하며;
    상기 사이드실 결합부는 상기 사이드실 연장부에 비해 인장강도가 낮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 프론트 차체 구조.
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