KR20180070752A

KR20180070752A - 자동차 카울 구조

Info

Publication number: KR20180070752A
Application number: KR1020160172464A
Authority: KR
Inventors: 장훈; 김창동; 편성돈
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2018-06-27

Abstract

본 발명에 의한 자동차 카울 구조는, 자동차 차체 전방에 설치되는 카울 구조로서, 상기 자동차의 양측 방향으로 길게 형성되고 내부에 중공이 형성된 복수 개의 셀;을 접합시켜 제조되고, 복수 개의 상기 셀은, 상기 자동차의 양측 방향으로 긴 파이프 형태를 이루도록 접합되되 상기 자동차의 전방 방향이 개방되도록 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

자동차 카울 구조 {COWL STRUCTURE OF VEHICLE}

본 발명은 자동차 카울 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차 전방 유리창의 하부에 설치되는 자동차 카울 구조에 관한 것이다.

카울은 차체의 강성을 보강하고, 보행자 충돌시 충격력을 흡수하기 위해 자동차 전면 유리창의 하부에 설치되는 구성이다.

종래의 카울 구조의 단면도가 도 1에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 종래의 카울은 플레이트 형상의 아우터카울(10)과 이너카울(20)을 접합시킨 C자형 구조를 이루게 되는데, C자형의 개방된 공간에는 와이퍼(50)가 설치되거나, 빗물을 차체 양측면 방향으로 배출시키기 위한 유로가 형성된다.

아우터카울(10)은 차체 전면의 유리창(W)을 지지하는 구성이고, 아우터카울(10)의 후방에는 크래시패드(40)가 설치되어 충돌시 차량 내부 공간을 유지시키게 된다.

이너카울(20)은 빗물 유로를 형성하도록 오목한 형상을 이루고 있고, 도면상 좌측, 즉 전방 방향으로 돌출되어 카울탑커버(30)와 결합된다.

이때, 아우터카울(10)의 전방 방향 단부와, 이너카울(20)의 전방 방향 단부는 다른 부위에 비해 약화되어 쉽게 변형되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 보행자와의 충돌 사고시에, 보행자가 약화된 부위에 충돌할 때 충격량을 흡수하여 보행자의 부상 정도를 약화시키기 위해서이다.

그러나 아우터카울(10)이 외팔보 구조로 형성되어 있기 때문에, 두께 및 중량 대비 강성이 부족하였다. 이를 보강하기 위해 추가적인 브라켓이나 멤버를 추가하게 되면, 중량, 원가, 부품수, 공정수 등이 증가하는 문제가 있었다.

따라서, 중량을 유지 또는 감소시키면서, 종래 이상의 강성을 나타낼 수 있고, 보행자 충돌시 충격흡수부를 형성시킬 수 있는 새로운 구조의 카울이 요구되고 있는 실정이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

공개특허공보 10-2012-0043555 (2012.05.04)

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 구조의 강성을 높게 유지하면서, 충돌시 보행자를 보호하고, 제조가 간편한 자동차 카울 구조를 제공하는 데 있다.

위 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 카울 구조는, 자동차 차체 전방에 설치되는 카울 구조로서, 상기 자동차의 양측 방향으로 길게 형성되고 내부에 중공이 형성된 복수 개의 셀;을 접합시켜 제조되고, 복수 개의 상기 셀은, 상기 자동차의 양측 방향으로 긴 파이프 형태를 이루도록 접합되되 상기 자동차의 전방 방향이 개방되도록 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 셀은, 강화섬유를 수지에 함침시킨 후 경화시킨 섬유 강화 플라스틱(FRP) 재질인 것을 특징으로 한다.

상기 강화섬유는, 탄소섬유 또는 유리섬유인 것을 특징으로 한다.

상기 자동차 카울 구조는, 상기 자동차의 전면에 설치된 유리창의 하부에 배치되는 제1충격흡수부와, 일단이 상기 제1충격흡수부의 하부에 결합된 L자 형상을 이루는 강성보강부와, 상기 강성보강부의 타단에 결합되어 상기 자동차의 전방 방향으로 돌출되는 제2충격흡수부를 이루도록 복수 개의 셀이 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 자동차 카울 구조는, 상기 제1충격흡수부에 결합되고, 상기 유리창의 하부 형상과 대응되는 결합면이 형성되어 상기 유리창과 결합되는 곡면부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 곡면부는, 상기 셀과 별도로 제조되어 곡면을 이루는 결합면이 형성된 매칭부품을 상기 제1충격흡수부에 결합시키는 것을 특징으로 한다.

상기 곡면부는, 상기 셀과 동일한 공정으로 제조되되, 제조와 동시에 밴딩시켜 곡면을 이루는 결합면이 형성된 변형셀을 상기 제1충격흡수부에 결합시키는 것을 특징으로 한다.

상기 제1충격흡수부 및 상기 제2충격흡수부를 이루는 상기 셀은, 상기 강성보강부를 이루는 상기 셀에 비해 강도가 낮게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1충격흡수부 및 상기 제2충격흡수부를 이루는 상기 셀은, 그 벽면의 일부에 개방부를 형성시켜 강성을 저하시키고, 상기 강성보강부를 이루는 상기 셀은, 내부에 보강립을 형성시켜 강성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

상기 보강립은, 서로 인접하여 결합된 상기 셀들의 결합 방향을 따라 나란히 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 보강립은, 서로 인접하여 결합된 상기 셀들의 내부에 각각 다른 방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 자동차 카울 구조에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 셀을 대량생산한 후 이를 접합시켜 카울 구조를 제조하기 때문에, 제조과정이 간편하다.

둘째, 위치에 따라 셀의 구조를 보강/약화시킴으로써 카울 구조의 부위에 따라 강성을 조절하기 용이하다.

셋째, 종래의 스틸 재질에 비해 가볍고 강하 FRP 재질을 사용하여 경량화에 따른 연비 향상을 기대할 수 있다.

도 1은 종래의 자동차 카울 구조의 단면도,
도 2 내지 5는 본 발명에 따른 카울 구조의 여러 실시예를 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 셀 구조의 여러 실시예를 나타낸 단면도이다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 자동차 카울 구조에 대하여 설명하기로 한다.

도 1을 참조로 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 카울 구조는, 자동차의 양측 방향으로 길게 형성되고 내부에 중공이 형성된 복수 개의 셀(200)을 접합시켜 제조된다.

이때, 복수 개의 셀(200)은 자동차의 양측 방향으로 긴 파이프 형태를 이루도록 접합되되 자동차의 전방 방향이 개방되도록 형성된 것을 특징으로 한다.

그 일례로서, 내부에 중공이 형성된 봉 형상의 셀(200)들이 폭 방향으로 결합되어 그 전체적인 단면 형상이 자동차 전방 방향(도 1 기준 좌측)으로 개방부가 형성된 C자 형태를 이루게 될 수 있다. 이때 각각의 셀(200)의 단면 형상은 도면상에 사각형으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 삼각형이나 원형 등 다른 형상으로도 구현될 수 있을 것이다.

셀(200)은 탄소섬유 또는 유리섬유를 수지에 함침시키고 경화시킨 섬유 강화 플라스틱(FRP)로서, 탄소섬유를 사용한 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)이나 유리섬유를 사용한 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic)로 형성될 수 있다.

셀(200)의 파이프 구조를 형성시키기 위해, 수지가 함침된 섬유 프리프레그(prepreg)를 금형에 통과시키면서 인발 공정으로 성형하고, 이를 가열하여 경화시킬 수 있을 것이다.

이렇게 복수 개의 셀(200)에 의해 구현된 자동차 카울 구조는, 자동차의 전면에 설치된 유리창(W)의 하부에 배치되는 제1충격흡수부(110)와, 일단이 제1충격흡수부(110)의 하부에 결합된 L자 형상을 이루는 강성보강부(120)와, 강성보강부(120)의 타단에 결합되어 자동차의 전방 방향으로 돌출되는 제2충격흡수부(130)로 구분된다.

제1충격흡수부(110) 및 제2충격흡수부(130)는 보행자 충돌시 보행자에게 가해지는 충격량을 감소시키기 위해 다른 부위에 비해 약화된 부분으로서, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 셀(200)의 벽면에 개방부(201)를 형성시켜 강성을 저하시키게 된다.

강성보강부(120)는 제1충격흡수부(110) 및 제2충격흡수부(130)를 제외한 나머지 부위를 강화시키기 위한 부분으로서, 도 5의 (b) 또는 (c)와 같이 셀(200) 내부에 보강립(202)을 형성시켜 강성을 보강하게 된다. 보강립(202)은 셀(200)과 같은 재질일 수도 있고, 셀(200)과 다른 재질, 예를 들어 금속 재질로 형성될 수도 있을 것이다.

보강립(202)이 설치되는 방향은 도 5의 (b)와 같이 셀(200)들이 결합되는 방향과 나란한 방향으로 배치될 수도 있고, 도 5의 (c)와 같이 서로 인접한 셀(200)들마다 다른 방향으로 설치될 수도 있다.

이러한 보강립(202)의 설치 방향은 충돌 사고 발생시 예측되는 하중의 방향을 고려하여 결정될 수 있을 것이다.

제1충격흡수부(110)의 상측에는 별도로 곡면부가 형성되어 유리창(W)과의 결합면을 형성시킬 수 있다.

카울 구조는 차량의 좌우 방향으로 직선 형상으로 형성되어도 무방하지만, 유리창(W)의 하부를 지지하는 부분은 반드시 곡면 형태로 형성되어야만 한다. 이러한 곡면부를 형성시키기 위해서는 다음과 같은 두 가지 방법을 사용할 수 있다.

첫 번째는, 유리창(W)의 하부 형상과 대응되는 곡면을 갖는 별도의 매칭부품(210)을 제작하고, 이를 제1충격흡수부(110)에 결합시키는 방법이다.

매칭부품(210)의 재질이나 그 제조방법에 대해서는 특별히 한정하지 않는다. 특정 형상을 가진 부품을 제조할 때 일반적으로 사용되는 다양한 재질 및 방법을 사용할 수 있을 것이다.

매칭부품(210)을 제1충격흡수부(110)에 결합시킬 때에는, 리베팅 등의 기계적 결합과, 접착제를 이용한 접합, 융착 및 용접 등의 열접합 방법 등을 사용 가능하다.

두 번째는, 셀(200)과 동일한 공정으로 제조되되, 제조와 동시에 밴딩시켜 곡면을 형성시킨 변형셀(220)을 이용하여 곡면부를 제조하는 방법이다.

셀(200)을 제조할 때에는, 수지가 함침된 강화섬유를 금형에 통과시키면서 인발 공정을 통해 직선으로 긴 형태로 제조하게 되는데, 이후 이를 경화시키기 전에 롤러 등을 이용하여 밴딩시키면 원하는 곡률의 곡면을 갖는 변형셀(220)을 형성시킬 수 있다. 이때 변형셀(220)의 일면에만 곡면을 형성시키면, 제1충격흡수부(110)의 셀(200)과 접합시키는 것이 보다 용이해질 수 있을 것이다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1충격흡수부(110)에 해당되는 A 위치와, 제2충격흡수부(130)에 해당되는 B 위치와, 강성보강부(120)에 해당되는 C 위치의 구조가 변형될 수도 있다.

즉, A 위치 및 B 위치의 셀(200)들은 그 두께를 감소시켜 보다 강성을 약화시킬 수 있고, C 위치에는 추가적인 셀(200)을 설치하여 강성을 보강시킬 수 있을 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 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. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 아우터카울 20: 이너카울
21: 이너카울 보강부 30: 카울탑커버
40: 크래시패드 50: 와이퍼
110: 제1충격흡수부 120: 강성보강부
130: 제2충격흡수부 200: 셀
201: 개방부 202: 보강립
210: 매칭부품 220: 변형셀
W: 자동차 전면 유리창

Claims

자동차 차체 전방에 설치되는 카울 구조로서,
상기 자동차의 양측 방향으로 길게 형성되고 내부에 중공이 형성된 복수 개의 셀;을 접합시켜 제조되고,
복수 개의 상기 셀은, 상기 자동차의 양측 방향으로 긴 파이프 형태를 이루도록 접합되되 상기 자동차의 전방 방향이 개방되도록 형성된 것을 특징으로 하는, 자동차 카울 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 셀은, 강화섬유를 수지에 함침시킨 후 경화시킨 섬유 강화 플라스틱(FRP) 재질인 것을 특징으로 하는, 자동차 카울 구조.
청구항 2에 있어서,
상기 강화섬유는, 탄소섬유 또는 유리섬유인 것을 특징으로 하는, 자동차 카울 구조.
청구항 1에 있어서,
상기 자동차 카울 구조는, 상기 자동차의 전면에 설치된 유리창의 하부에 배치되는 제1충격흡수부와, 일단이 상기 제1충격흡수부의 하부에 결합된 L자 형상을 이루는 강성보강부와, 상기 강성보강부의 타단에 결합되어 상기 자동차의 전방 방향으로 돌출되는 제2충격흡수부를 이루도록 복수 개의 셀이 결합되는 것을 특징으로 하는, 자동차 카울 구조.
청구항 4에 있어서,
상기 자동차 카울 구조는, 상기 제1충격흡수부에 결합되고, 상기 유리창의 하부 형상과 대응되는 결합면이 형성되어 상기 유리창과 결합되는 곡면부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차 카울 구조.
청구항 5에 있어서,
상기 곡면부는, 상기 셀과 별도로 제조되어 곡면을 이루는 결합면이 형성된 매칭부품을 상기 제1충격흡수부에 결합시키는 것을 특징으로 하는, 자동차 카울 구조.
청구항 5에 있어서,
상기 곡면부는, 상기 셀과 동일한 공정으로 제조되되, 제조와 동시에 밴딩시켜 곡면을 이루는 결합면이 형성된 변형셀을 상기 제1충격흡수부에 결합시키는 것을 특징으로 하는, 자동차 카울 구조.
청구항 4에 있어서.
상기 제1충격흡수부 및 상기 제2충격흡수부를 이루는 상기 셀은, 상기 강성보강부를 이루는 상기 셀에 비해 강도가 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는, 자동차 카울 구조.
청구항 8에 있어서.
상기 제1충격흡수부 및 상기 제2충격흡수부를 이루는 상기 셀은, 그 벽면의 일부에 개방부를 형성시켜 강성을 저하시키고,
상기 강성보강부를 이루는 상기 셀은, 내부에 보강립을 형성시켜 강성을 향상시키는 것을 특징으로 하는, 자동차 카울 구조.
청구항 9에 있어서,
상기 보강립은, 서로 인접하여 결합된 상기 셀들의 결합 방향을 따라 나란히 형성되는 것을 특징으로 하는, 자동차 카울 구조.
청구항 9에 있어서,
상기 보강립은, 서로 인접하여 결합된 상기 셀들의 내부에 각각 다른 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 자동차 카울 구조.