KR20180091937A - 차량 전방부 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는 차량 전방으로부터의 충돌에 대한 충돌 안전성을 유지하면서, 차체 구조의 경량화를 실현하는 것이다. 본 발명에 관한 차량 전방부 구조(1)는, 프론트 박스로부터 캐빈에 걸쳐서 차 길이 방향으로 설치되고, 측벽(22)을 갖는 홈형의 골격 부재(2)와, 측벽(42)을 갖고 상기 골격 부재(2)의 내측에 끼워 맞추는 홈부(4A)를 구비하고, 상기 홈부(4A)의 측벽(42)과 상기 골격 부재(2)의 측벽(22)이 접합되는, 대시 로어 패널(3)을 구비한다.

Description

차량 전방부 구조
본 발명은 차량 전방부 구조에 관한 것이다.
근년, 지구 환경 보호의 관점에서, 자동차의 연비 개선이 요구되고 있다. 한편, 차량의 충돌 안전성의 유지 및 향상이 요구되고 있다. 이들의 요구를 만족시키기 위해, 고강도이고 또한 경량인 차체 구조의 개발이 진행되고 있다. 예를 들어, 프레임 또는 필러 등의 골격 부재를 중심으로, 박육의 고강도 강판의 적용이 촉진되고 있다.
예를 들어, 차량 전방부에는 캐빈(차실)과, 캐빈 전방에 배치되는 엔진 또는 모터 등의 장치를 수납하는 프론트 박스를 구획하는 대시 로어 패널이 설치된다. 이 대시 로어 패널은, 프론트 사이드 멤버 또는 플로어 멤버 등의, 차량 전방부에 있어서 설치되는 골격 부재에 접합된다.
이와 같은 대시 로어 패널 및 골격 부재를 포함하는 차량 전방부 구조에 대하여, 차량 전방으로부터의 충돌체에 의한 충돌, 또는 당해 충돌체에 의한 충돌을 받은 엔진 등으로부터의 이차적인 충돌에 의한 충돌 하중에 대한 충돌 안전성을 향상시키기 위한 기술의 개발이 진행되고 있다. 예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 프론트 사이드 멤버의 상부에 멤버 레인포스먼트가 설치되고, 당해 멤버 레인포스먼트가 대시 패널에 설치된 대시 크로스 멤버와 접합되는 기술이 개시되어 있다. 이러한 기술에 의해, 충돌 하중에 대한 내하중성을 향상시킬 수 있다. 또한, 하기 특허문헌 2에는 대시 보드 로어에 있어서 캐빈측으로 돌출 형성된 비드의 능선과 플로어 프레임의 능선이 상하 방향에서 겹치도록 대시 보드 로어와 플로어 프레임을 접속하는 기술이 개시되어 있다. 이러한 기술에 의해, 대시 보드 로어가 받은 충돌 하중을 효율적으로 플로어 프레임으로 전달할 수 있다.
일본 특허 공개 제2013-10424호 공보 일본 특허 공개 제2012-11959호 공보
장래적으로 엄격화되는 자동차의 연비 기준에 대응하기 위해서는, 차체 구조를 더욱 경량화할 것이 요구된다. 그러나, 프론트 사이드 멤버 또는 플로어 멤버와 같은 골격 부재의 가일층의 박육화를 도모한 경우, 충돌 에너지의 흡수 성능이 설계 시에 상정되어 있던 성능보다도 낮아지는 경우가 많이 있다. 그 때문에, 예를 들어 상기 특허문헌 1 및 2에 개시된 골격 부재에 주체적으로 충돌 에너지를 흡수시키는 구조에서는, 차체 구조의 가일층의 경량화와 원하는 충돌 에너지 흡수 성능의 양립은 곤란하다.
차량 전방으로부터의 충돌에 대한 충돌 안전성을 유지하면서 차체 구조의 경량화를 더욱 진행시키기 위해서는, 상기한 골격 부재뿐만 아니라, 종래 단순히 공간을 구획하는 것 뿐인 역할을 담당하고 있던 대시 로어 패널에도 충돌 에너지를 흡수시키는 것이 유용하다고 본 발명자는 생각했다. 그것을 위해서는, 대시 로어 패널의 고강도화 및 경량화가 요구된다.
그러나, 대시 로어 패널을 단순히 상기한 골격 부재에 용접하는 것만으로는, 그 용접 강도를 충분히 얻는 것이 곤란하다. 왜냐하면, 차량 전방으로부터 충돌 하중이 대시 로어 패널에 작용한 경우, 당해 대시 로어 패널과 상기한 골격 부재의 용접 부분이 파단되어, 양자가 박리되어 버릴 가능성이 있기 때문이다. 이 경우, 골격 부재로부터 박리된 대시 로어 패널은 차량 전방으로부터의 충돌 하중에 의해 캐빈측으로 휘기 쉬워진다. 따라서, 대시 로어 패널에 의해 충돌 하중을 충분히 받아 들일 수 없어, 충돌체나, 프론트 박스에 적재된 엔진 등의 장치가 캐빈측으로 진입할 가능성이 높다. 이에 의해, 차체의 충돌 안전성이 손상될 우려가 있다.
그래서, 본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이고, 본 발명의 목적으로 하는 점은, 차량 전방으로부터의 충돌에 대한 충돌 안전성을 유지하면서, 차체 구조의 경량화를 실현하는 것이 가능한, 신규이면서도 개량된 차량 전방부 구조를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 어느 관점에 의하면, 프론트 박스로부터 캐빈에 걸쳐서 차 길이 방향으로 설치되고, 측벽을 갖는 홈형의 골격 부재와, 측벽을 갖고 상기 골격 부재의 내측에 끼워 맞추는 홈부를 구비하고, 상기 홈부의 측벽과 상기 골격 부재의 측벽이 접합되는, 대시 로어 패널을 구비하는, 차량 전방부 구조가 제공된다.
상기 홈부의 측벽과 상기 골격 부재의 측벽은 접합부에 의해 접합되고, 상기 접합부는 용접부, 체결부, 접착부 또는 코오킹 접합부의 적어도 어느 것이어도 된다.
상기 용접부는 차 길이 방향으로 굽어지면서 연속되는 선형으로 형성되어도 된다.
상기 용접부는 레이저 용접 및/또는 아크 용접에 의해 형성되어도 된다.
상기 용접부는 스폿 용접 또는 아크 스폿 용접에 의해 형성되어도 된다.
상기 홈부의 상기 측벽의 적어도 일부에, 차 높이 방향으로 연장되는 제1 끼워 맞춤 홈이 형성되고, 상기 골격 부재의 상기 측벽에, 상기 제1 끼워 맞춤 홈에 대응하는 제2 끼워 맞춤 홈이 형성되고, 상기 제1 끼워 맞춤 홈이 상기 제2 끼워 맞춤 홈에 끼워 맞추어져도 된다.
상기 홈부의 내측에는 상기 홈부의 서로 대향하는 상기 측벽의 각각에 대하여 맞닿는 맞닿음 부재가 설치되어도 된다.
상기 맞닿음 부재는 수지 또는 금속에 의해 형성되어도 된다.
상기 홈부의 깊이는 15㎜ 이상이어도 된다.
상기 홈부는 상기 대시 로어 패널에 있어서 차폭 방향으로 배열하여 한 쌍 설치되고, 상기 대시 로어 패널에 있어서의 한 쌍의 상기 홈부 사이에 위치하는 중간부에는 상기 중간부의 차폭 방향에 있어서의 일단으로부터 타단에 걸쳐서, 상기 대시 로어 패널에 있어서의 상기 중간부의 차폭 방향 외측 부분의 강성보다도 높은 강성을 갖는 고강성 영역이 형성되어도 된다.
상기 고강성 영역에 있어서의 금속판의 판 두께는, 상기 대시 로어 패널에 있어서의 상기 고강성 영역 이외의 부분에 있어서의 금속판의 판 두께보다도 커도 된다.
상기 고강성 영역에 있어서의 금속판에는, 수지로 이루어지는 시트 부재가 접합되어 있어도 된다.
상기 고강성 영역에 있어서의 금속판에는 복수의 동일한 높이의 통체, 상기 통체의 각각의 한 쪽의 단부를 덮는 정상면 및 상기 통체의 각각의 다른 쪽 단부끼리를 연결하는 기부를 구비하는 수지 구조체가, 상기 정상면을 통해 접합되어 있고, 상기 수지 구조체의 상기 기부에는, 수지 또는 종이로 이루어지는 시트 부재가 접합되어 있어도 된다.
상기 고강성 영역에 있어서의 금속판은 요철 형상을 가져도 된다.
상기 홈부는 상기 대시 로어 패널에 있어서 차폭 방향으로 배열하여 한 쌍 설치되고, 상기 대시 로어 패널에 있어서의 한 쌍의 상기 홈부 사이에 위치하는 중간부에는 상기 중간부의 차폭 방향에 있어서의 일단으로부터 타단에 걸쳐서, 상기 대시 로어 패널에 있어서의 상기 중간부의 차폭 방향 외측 부분의 인장 강도보다도 높은 인장 강도를 갖는 고강도 영역이 형성되어도 된다.
상기 대시 로어 패널의 판 두께는 1.0㎜ 이상 또한 2.0㎜ 이하여도 된다.
상기 대시 로어 패널의 인장 강도는 340㎫ 이상이어도 된다.
상기 골격 부재는 프론트 사이드 멤버 또는 플로어 멤버의 적어도 어느 것을 포함해도 된다.
상기 구성에 의하면, 대시 로어 패널의 홈부의 측벽과 골격 부재의 측벽이 접합된다. 이 경우, 차량 전방으로부터 충돌 하중이 대시 로어 패널에 작용하면, 당해 접합 부분의 파단 모드는 전단 파단 모드로 된다. 고강도 강판에 있어서는, 두 부재가 벽개되는 방향으로 파단하는 플러그 파단 모드보다도 전단 파단 모드의 쪽이 그 인장 강도가 커지므로, 접합 부분의 파단이 발생하기 어려워진다. 따라서, 차량 전방으로부터 충돌 하중이 대시 로어 패널에 작용해도, 접합 부분의 파단이 발생하기 어렵다. 따라서, 대시 로어 패널은 캐빈측으로 휘기 어려워지므로, 충돌 에너지를 충분히 흡수할 수 있다. 이에 의해, 대시 로어 패널의 경량화뿐만 아니라, 상기한 골격 부재의 경량화도 더불어 행할 수 있다. 따라서, 충돌 안전성을 손상시키는 일 없이, 차체의 경량화를 실현할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 차량 전방으로부터의 충돌에 대한 충돌 안전성을 유지하면서, 차체 구조의 경량화를 실현하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 차량 전방부 구조의 개략 구성을 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II 절단선에 있어서의 골격 부재 및 대시 로어 패널의 단면도이다.
도 3은 상기 실시 형태에 관한 대시 로어 패널에 충돌 하중이 작용했을 때의 대시 로어 패널의 거동의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4a는 상기 실시 형태에 관한 중간부에 형성된 고강성 영역의 제1 예를 도시하는 도면이다.
도 4b는 상기 실시 형태에 관한 중간부에 형성된 고강성 영역의 제2 예를 도시하는 도면이다.
도 5는 상기 실시 형태에 관한 수지 구조체 및 시트 부재의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 6은 차 길이 방향으로 굽어지면서 연속되는 선형으로 형성된 용접부의 예를 도시하는 도면이다.
도 7a는 제1 끼워 맞춤 홈이 제2 끼워 맞춤 홈에 끼워 맞추어진 경우의 골격 부재(2) 및 홈부(4A)의 상태를 도시하는 측면도이다.
도 7b는 제1 끼워 맞춤 홈이 제2 끼워 맞춤 홈에 끼워 맞추어진 경우의 골격 부재 및 홈부의 상태를 나타낸 제1 예를 도시하는 단면도이다.
도 7c는 제1 끼워 맞춤 홈이 제2 끼워 맞춤 홈에 끼워 맞추어진 경우의 골격 부재 및 홈부의 상태를 나타낸 제2 예를 도시하는 단면도이다.
도 8a는 맞닿음 부재의 제1 예이며, 맞닿음 부재를 포함하는 차량 전방부 구조의 개략 구성을 도시하는 사시도이다.
도 8b는 맞닿음 부재의 제1 예이며, 맞닿음 부재를 포함하는 차량 전방부 구조의 개략 구성을 도시하는 측면도이다.
도 8c는 맞닿음 부재의 제1 예이며, 맞닿음 부재를 포함하는 차량 전방부 구조에 있어서의 골격 부재 및 대시 로어 패널의 단면도이다.
도 8d는 맞닿음 부재의 제2 예를 도시하는 도면이다.
도 9는 종래의 차량 전방부 구조의 개략 구성을 도시하는 사시도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 「전방」, 「후방」 또는 「후단」 등의 전후 관계를 나타내는 용어는 특별히 구별하는 경우를 제외하고, 차 길이 방향 L에 있어서의 방향 또는 위치 관계를 나타내는 것으로 한다.
<<1. 배경>>
본 발명의 각 실시 형태에 관한 차량 전방부 구조의 구성에 대하여 설명하기 전에, 본 발명에 상도한 배경에 대하여 설명한다.
도 9는 종래의 차량 전방부 구조의 개략 구성을 도시하는 사시도이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 차량 전방부 구조(91)는 골격 부재(92, 92) 및 대시 로어 패널(93)을 구비한다.
골격 부재(92)는 차 길이 방향 L로 연장되어 설치되는 프론트 사이드 멤버 또는 플로어 멤버의 적어도 어느 프레임 부재이다. 또한, 골격 부재(92)는 프론트 사이드 멤버의 후방부와 플로어 멤버의 전방부를 접합함으로써 얻어지는 부재여도 된다. 이 골격 부재(92)는 상방측이 개방된 홈 형상부(92A)를 갖고, 플랜지(921)를 구비한다. 또한, 골격 부재(92)는 차량 후방으로부터 전방에 걸쳐서 차 높이 방향 V로 오프셋되는 만곡 형상이 형성되어 있다.
대시 로어 패널(93)은 차량의 프론트 박스와 캐빈을 구획하는 부재이다. 즉, 대시 로어 패널(93)보다도 차량 전방측에는 프론트 박스가 존재하고, 대시 로어 패널(93)보다도 차량 후방측에는 캐빈이 존재한다. 대시 로어 패널(93)은 골격 부재(92, 92)의 상부에 설치된다. 이 대시 로어 패널(93)은 경사벽(94) 및 종벽(95)을 갖는다. 도 9에 도시한 바와 같이, 경사벽(94)의 후단으로부터 도중까지의 부분은 골격 부재(92)의 만곡 형상을 따라 골격 부재(92)에 맞닿아 있다. 또한, 경사벽(94)의 후방부의 도중으로부터 전방부에 걸쳐서, 골격 부재(92)로부터 이격되는 경사가 경사벽(94)에 형성된다. 또한, 경사벽(94)의 후단은, 도시하지 않은 플로어 패널과 접합되어 있다.
도 9에 도시한 바와 같이, 차량 전방부 구조(91)는 골격 부재(92)과 대시 로어 패널(93)이 접합됨으로써 형성되어 있다. 구체적으로는, 플랜지(921)와 경사벽(94)의 후방부가, 도 9의 별표에 의해 나타내는 개소에 있어서, 스폿 용접 등의 접합 수단에 의해 접합됨으로써[접합된 부분을 접합부(96)라고 칭함], 차량 전방부 구조(91)가 형성된다.
도 9에 도시하는 차량 전방부 구조(91)에 대하여 차량 전방으로부터 충돌을 받는 경우, 당해 충돌에 따른 하중은 골격 부재(92) 및 대시 로어 패널(93)에 작용한다. 골격 부재(92)는 충돌 하중에 의한 압궤에 의해 충돌 에너지를 흡수하는 역할을 한다.
또한, 전주 등 골격 부재(92)에 직접적으로 충돌할 확률이 낮은 충돌체가 차량에 충돌하는 경우, 또는 임의의 충돌체에 의한 충돌을 프론트 박스에 수납된 엔진 등의 장치가 받는 경우, 대시 로어 패널(93)에 주체적으로 충돌 하중이 작용하는 경우가 있다. 이 경우, 대시 로어 패널(93)에 주체적으로 작용하는 충돌 하중은, 접합부(96)를 통해 대시 로어 패널(93)로부터 골격 부재(92)로 전달된다. 그렇게 하면, 당해 충돌 하중에 의한 충돌 에너지를 골격 부재(92)가 흡수하므로, 골격 부재(92)에 대하여 직접적으로 충돌 하중이 작용하지 않는 경우에 있어서도, 차량의 충돌 안전성을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명자들은 대시 로어 패널(93)을 고강도 강판에 의해 성형함으로써, 대시 로어 패널(93)이 충돌에 의한 충격력을 받아들이고, 대시 로어 패널(93)이 소성 변형됨으로써 충돌 에너지를 흡수할 수도 있다고 생각했다.
그러나, 차체의 고강도화 및 경량화를 위해, 골격 부재(92) 및 대시 로어 패널(93)이 박판의 고강도 강판에 의해 형성되는 경우, 강판의 탄소 함유량의 증가에 수반하는 용접의 난화, 또는 경도의 증가에 수반하는 접합 부분의 응력 집중 등에 의해, 접합 강도가 저하될 가능성이 높다. 그 때문에, 종래의 차량 전방부 구조(91)에서는, 대시 로어 패널(93)에 작용된 충돌 하중이 접합부(96)를 통해 골격 부재(92)에 전달될 때에, 당해 접합부(96)의 접합 강도가 부족하여, 접합부(96)가 파단되어 버릴 가능성이 높다. 그렇게 하면, 대시 로어 패널(93)은 충돌 하중을 받아 캐빈측으로 휘어 버릴 우려가 있다. 따라서, 충돌체, 또는 당해 충돌체에 의한 충돌 하중을 받은 엔진 등의 장치가, 대시 로어 패널(93)을 차량 후방측으로 휘게 하면서, 캐빈측으로 진입할 가능성이 높다. 즉, 차량의 충돌 안전성이 손상될 가능성이 있다.
그래서, 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 본 발명자들은 대시 로어 패널과 골격 부재의 접합 부분의 파단 모드를, 박리 방향의 파단 모드가 아니라 전단 방향의 파단 모드로 함으로써, 접합 강도를 높이고, 접합 부분의 파단을 발생시키기 어렵게 하는 것이 가능한 것에 상도했다. 이에 의해, 대시 로어 패널에 의한 충돌 에너지의 흡수 기능을 발휘시키는 것이 가능하다고 본 발명자들은 발견했다. 그래서, 본 발명자들은 대시 로어 패널에 의한 충돌 에너지의 흡수 기능을 실현시키는 것이 가능한 차량 전방부 구조를 개발했다. 그 결과, 충돌 안전성을 유지하면서, 차체 구조 전체의 경량화를 달성할 수 있음을 알았다. 이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 차량 전방부 구조의 구성에 대하여 설명한다.
<<2. 실시 형태>>
<2.1. 구성>
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 차량 전방부 구조(1)의 개략 구성을 도시하는 사시도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 차량 전방부 구조(1)는 골격 부재(2, 2) 및 대시 로어 패널(3)을 구비한다.
골격 부재(2)는 차량의 좌우에 있어서, 차 길이 방향 L로 연장되어 한 쌍 설치된다. 이 골격 부재(2)는, 예를 들어 프론트 사이드 멤버 또는 플로어 멤버의 적어도 어느 부재이다. 본 실시 형태에 관한 골격 부재(2)는 프론트 사이드 멤버의 후단과 플로어 멤버의 전단이 접합됨으로써 형성되는 부재이다. 당해 프론트 사이드 멤버와 당해 플로어 멤버의 차 길이 방향 L에 있어서의 접합 위치는 특별히 한정되지 않는다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 골격 부재(2)는 상방측이 개방된 홈 형상부(2A)를 갖는다. 또한, 골격 부재(2)는 차량 후방으로부터 전방에 걸쳐서 차 높이 방향 V로 오프셋되는 만곡 형상이 형성되어 있다. 이와 같은 골격 부재(2)는, 예를 들어 강판 등의 금속판에 의해 형성된다.
대시 로어 패널(3)은 차량의 프론트 박스와 캐빈을 구획하는 부재이다. 즉, 대시 로어 패널(3)보다도 차량 전방측에는 프론트 박스가 존재하고, 대시 로어 패널(3)보다도 차량 후방측에는 캐빈이 존재한다. 당해 프론트 박스에는, 예를 들어 엔진, 모터 또는 배터리 등의 각종 장치가 수납될 수 있다. 즉, 프론트 박스는 엔진 룸 또는 모터룸의 일례이다. 또한, 당해 프론트 박스는 짐 등을 적재하는 트렁크룸이어도 된다. 또한, 당해 캐빈은 탑승원이 탑승하는 공간이다. 당해 대시 로어 패널(3)은 골격 부재(2, 2)의 상부에 설치된다.
이 대시 로어 패널(3)은 경사벽(4) 및 종벽(5)을 갖는다. 도 1에 도시한 바와 같이, 경사벽(4)의 차 길이 방향 L에 있어서의 후방부[이하, 간단히 경사벽(4)의 후방부라고도 칭함]는 골격 부재(2)의 플랜지에 맞닿는 형상을 갖고 있다. 경사벽(4)의 후단으로부터 도중까지의 부분은 골격 부재(2)의 만곡 형상을 따라 골격 부재(2)에 맞닿아 있다. 또한, 경사벽(4)의 후방부의 도중으로부터 경사벽(4)의 차 길이 방향 L에 있어서의 전방부에 걸쳐서, 골격 부재(2)로부터 이격되는 경사가 경사벽(4)에 형성된다. 또한, 경사벽(4)의 후단은 도시하지 않은 플로어 패널과 접합되어 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 대시 로어 패널(3)의 경사벽(4)에는, 홈부(4A)가 차 길이 방향 L을 따라 프론트 박스측에 설치된다. 이 홈부(4A)는 골격 부재(2, 2)의 홈 형상부(2A)의 내측에 끼워 맞추도록 경사벽(4)에 설치된다. 홈부(4A)는, 도 1에 도시한 바와 같이 경사벽(4)의 차 길이 방향 L로 종단하여 형성되어도 되고, 경사벽(4)의 후방부에 부분적으로 형성되어도 된다. 상세는 후술하지만, 홈부(4A)는 적어도 골격 부재(2)의 홈 형상부(2A)에 부분적으로 끼워 맞추도록 형성되면, 홈부(4A)의 차 길이 방향 L의 길이는 특별히 한정되지 않는다. 홈부(4A)는, 예를 들어 대시 로어 패널(3)의 프레스 성형 등에 의한 성형 시에 형성된다.
또한, 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 예를 들어 경사벽(4)의 차폭 방향 W의 중앙부에는 상방을 향해 팽출되는 터널부가 형성되어도 된다. 이 터널부는 프론트 박스에 엔진이 수납되어 있는 경우에 있어서, 엔진으로부터 배출되는 배기 가스를 통과시키는 배기관, 또는 후방부 차륜을 구동시키기 위한 구동축을 차량 하부에 통과시키기 위해 설치될 수 있다.
또한, 종벽(5)의 상단은 도시하지 않은 대시 어퍼 패널과 접합될 수 있다. 이 경우, 대시 로어 패널(3) 및 대시 어퍼 패널에 의해 대시 패널이 형성된다. 또한, 종벽(5)은 대시 어퍼 패널과 일체화된 부분이어도 된다. 이 경우, 대시 로어 패널이 대시 패널로서 형성된다. 또한, 대시 로어 패널(3)의 강도 향상을 위해, 예를 들어 도시하지 않은 대시 크로스 멤버가 차폭 방향 W를 따라 종벽(5)의 전방면측에 설치되어도 된다.
이와 같은 대시 로어 패널(3)은, 예를 들어 평판형 금속판이 프레스 성형 등의 성형이 이루어짐으로써 얻어진다. 구체적으로는, 대시 로어 패널(3)은 강판을 프레스 성형함으로써 얻어진다. 당해 강판은 인장 강도가 340㎫ 이상의 하이텐재인 것이 바람직하다. 또한, 당해 강판의 인장 강도는 980㎫ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 대시 로어 패널(3)의 판 두께는 1.0㎜ 이상 또한 2.0㎜ 이하인 것이 바람직하다. 당해 판 두께가 1.0㎜보다 크고 2.0㎜보다 작으면, 강도를 확보하면서, 차체의 경량화를 충분히 실현하는 것이 가능하다. 당해 판 두께는 요구되는 강도 및 중량에 따라 적절히 설정된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 차량 전방부 구조(1)는 대시 로어 패널(3)의 홈부(4A)가 골격 부재(2)의 내측에 끼워 맞춰지고, 홈부(4A)의 측벽과 골격 부재(2)의 측벽이 스폿 용접 등에 의해 접합됨으로써 형성된다. 이하, 골격 부재(2)와 대시 로어 패널(3)의 접합에 대하여 설명한다.
도 2는 도 1의 II-II 절단선에 있어서의 골격 부재(2) 및 대시 로어 패널(3)의 단면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 골격 부재(2)는 저벽(21)과, 저벽(21)으로부터 직립하는 한 쌍의 측벽(22, 22)과, 측벽(22)으로부터 차폭 방향 W를 따라 외측으로 연장되는 한 쌍의 플랜지(23, 23)를 갖는다. 또한, 대시 로어 패널(3)의 경사벽(4)에는 저벽(41)과, 저벽(41)으로부터 직립하는 한 쌍의 측벽(42)에 의해 형성되는 홈부(4A)가 형성된다.
또한, 골격 부재(2)의 저벽(21) 및 홈부(4A)의 저벽(41)의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 저벽(21) 및 저벽(41)은, 도 2에 도시한 바와 같이 평탄형이어도 되고, 요철이 있어도 된다. 또한, 저벽(21) 및 저벽(41)은 복수의 면을 갖고 있어도 된다. 이 경우, 면과 면 사이에는, 예를 들어 굽어진 부분이 설치되어 있어도 된다.
골격 부재(2)의 대향하는 한 쌍의 측벽(22)은 차 길이 방향으로 연장되고, 또한 대략 차 높이 방향으로 연장된다. 측벽(22)을 완전히 차 높이 방향에 일치하여 연장시키는 것은 이상적이지만 실제는 어렵다. 또한, 차 길이 방향의 단면에 있어서, 골격 부재(2)의 대향하는 한 쌍의 측벽(22)이 이루는 각도는, 0도 이상 또한 30도 이하인 것이 바람직하다. 이와 같이 골격 부재(2)의 홈 형상부(2A)에는 저벽(21) 및 한 쌍의 측벽(22)이 설치된다. 측벽(22)이 차 높이 방향으로 연장되기 때문에, 골격 부재(2)와 홈부(4A)의 접합 강도를 확보할 수 있다. 그 메커니즘에 대해서는 후술한다. 또한, 홈부(4A)의 대향하는 한 쌍의 측벽(42)이 이루는 각도에 대해서도, 마찬가지이다. 즉, 홈부(4A)에는 저벽(41) 및 한 쌍의 측벽(42)이 설치된다. 또한, 단면이 삼각형인 홈 형상 등, 저벽(21)(41)을 갖지 않는(즉 저면이 존재하지 않는) 골격 부재 및 경사벽의 홈부는 본 발명의 범주에는 포함되지 않는다.
도 2에 도시한 바와 같이, 골격 부재(2)의 측벽(22)의 내측면(22a)과, 대시 로어 패널(3)의 홈부(4A)의 측벽(42)의 외측면(42a)이 맞닿아 있다. 이때, 도면 중 삼각형으로 나타내는 개소에 있어서, 측벽(22) 및 측벽(42)이 접합된다. 측벽(22)과 측벽(52)이 접합되는 부분을, 접합부(6)라고 칭한다. 또한, 도 1에서는, 별표에 의해 나타내는 개소에 접합부(6)가 각각 형성되어 있다. 당해 접합부(6)를 실현하는 수단으로서는, 예를 들어 스폿 용접에 의한 접합이어도 된다. 이 경우, 접합부(6)는 차 길이 방향 L을 따라, 소정의 간격을 두고 설치될 수 있다. 당해 소정의 간격은 골격 부재(2)의 사이즈 및 재질 등에 따라 적절히 설정된다. 또한, 측벽(22) 및 측벽(42)의 높이 방향(대략 연직 방향)에 있어서의 접합부(6)의 위치는 대략 중간 위치인 것이 바람직하다. 이에 의해, 접합 면적을 최대한 확보할 수 있다.
또한, 접합부(6)를 실현하는 스폿 용접 이외의 접합 기술로서, TIG(텅스텐·이너트·가스) 용접, MIG(메탈·이너트·가스) 용접, 플라스마 용접과 같은 아크 용접, 레이저 용접 또는 전자 빔 용접 등의 공지의 용접 기술이 사용되어도 된다. 또한, 접합부(6)를 실현하는 접합 기술로서, 리벳 또는 볼트 등을 사용한 체결 기술, 코오킹 접합에 의한 접합 기술 또는 접착제 등에 의한 접착 기술이 사용되어도 된다.
이와 같은 접합부(6)를 실현하는 수단의 다른 예에 대해서는 후술한다.
또한, 대시 로어 패널(3)의 경사벽(4) 중, 도 1에 도시하는 한 쌍의 홈부(4A, 4A) 사이에 위치하는 중간부(4B)에는 중간부(4B)의 차폭 방향 외측의 부분[예를 들어, 홈부(4A)의 외측에 위치하는 외판부(4C)]의 강성보다도 높은 강성을 갖는 영역(고강성 영역)이 형성되어도 된다. 당해 고강성 영역은 적어도, 중간부(4B)의 차폭 방향에 있어서의 일단(401)으로부터 타단(402)에 걸쳐서 형성될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 당해 고강성 영역은 중간부(4B)의 전부 또는 일부에 형성되어도 된다.
중간부(4B)의 고강성 영역에 있어서의 고강성화의 구체적인 수단에 대해서는 후술한다.
또한, 중간부(4B)에는 중간부(4B)의 차폭 방향 외측의 부분[예를 들어, 홈부(4A)의 외측에 위치하는 외판부(4C)]의 인장 강도보다도 높은 인장 강도를 갖는 영역(고강도 영역)이 형성되어도 된다. 당해 고강도 영역은 적어도, 중간부(4B)의 차폭 방향에 있어서의 일단(401)으로부터 타단(402)에 걸쳐서 형성될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 당해 고강도 영역은 중간부(4B)의 전부 또는 일부에 형성되어도 된다.
이러한 고강도 영역을 갖는 중간부(4B)를 포함하는 대시 로어 패널(3)은, 예를 들어 중간부(4B)에 상당하는 부분의 인장 강도를 상대적으로 높게 한 강판부를 포함하는 테일러드 블랭크를 프레스 가공함으로써 얻어진다.
<2.2. 작용 및 효과>
도 3은 본 실시 형태에 관한 대시 로어 패널(3)에 충돌 하중 F가 작용했을 때의 대시 로어 패널(3)의 거동의 일례를 도시하는 도면이다. 경사벽(4)에 형성된 홈부(4A)의 측벽과 골격 부재(2)의 측벽을 맞닿게 하고, 스폿 용접을 사용하여 접합부(6a 내지 6c)를 형성함으로써, 대시 로어 패널(3)과 골격 부재(2)가 접합된다.
그렇게 하면, 충돌 하중 F가 차량 전방으로부터 대시 로어 패널(3)에 대하여 주체적으로 작용한 경우, 대시 로어 패널(3)은 골격 부재(2)로부터 이격되는 변형 모드를 나타낸다. 이 경우, 대시 로어 패널(3)의 홈부(4A)의 측벽(42)과 골격 부재(2)의 측벽(22)의 접합부(6)에 있어서의 접합면의 면 내 방향으로 인장되는 힘(전단력)이, 대시 로어 패널 및 골격 부재에 발생한다. 그러면, 소위 전단 파단 모드와 같이, 당해 접합면이 면 내 방향으로 어긋나는 거동이 접합부(6)에 있어서 나타난다.
한편, 도 9에 나타낸 차량 전방부 구조(1)에서는, 대시 로어 패널(93)은 골격 부재(92)의 플랜지(921)를 통해 접합되어 있다. 그러면, 대시 로어 패널(93)에 대하여 차량 전방으로부터 충돌 하중이 작용한 경우, 대시 로어 패널(93)은 골격 부재(92)로부터 이격되는 방향으로 변형되는 모드를 나타낸다. 이 경우, 대시 로어 패널(93) 및 골격 부재(92)의 접합면에 직교하는 방향으로 인장되는 힘이 대시 로어 패널(93) 및 골격 부재(92)에 발생한다. 그러면, 소위 플러그 파단 모드와 같이, 당해 접합면이 박리되는 거동이 접합부(96)에 있어서 나타난다.
일반적으로, 하나의 접합부의 인장 전단 강도(Tensile Shear Strength: TSS)는 십자 인장 강도(Cross Tension Strength: CTS)보다도 높은 경향이 있다. 즉, 전단 파단 모드에 관련한 접합면의 전단 방향의 인장 강도는 플러그 파단 모드에 관련한 접합면의 박리 방향의 인장 강도보다도 우위에 있다. 본 실시 형태에 관한 차량 전방부 구조(1)에 있어서는, 골격 부재(2)의 측벽과 대시 로어 패널(3)의 홈부(4A)의 측벽을 접합함으로써, 접합부(6)에 있어서 전단 파단 모드를 발생시키는 것이 가능해진다. 즉, 대시 로어 패널(3)에 대하여 충돌 하중이 작용했을 때에, 플러그 파단 모드가 아니라 전단 파단 모드의 거동이 나타나므로, 접합부(6)의 접합 강도가 실질적으로 증가한다. 따라서, 접합부(6)의 파단을 발생시키기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 골격 부재(2)와 대시 로어 패널(3)의 박리가 발생하기 어려워진다.
이 경우, 도 3에 도시한 바와 같이, 대시 로어 패널(3)에 대하여 충돌 하중 F가 차량 전방으로부터 작용했을 때에 있어서, 접합부(6)의 접합 강도를 높일 수 있다. 즉, 접합부(6)의 파단을 발생하기 어렵게 할 수 있다. 그렇게 하면, 높은 충돌 하중 F가 대시 로어 패널(3)에 대하여 작용해도, 접합부(6)의 파단이 발생하지 않고, 골격 부재(2)가 접합부(6)를 통해 대시 로어 패널(3)을 충분히 지지한다. 이에 의해, 충돌 하중을 받은 대시 로어 패널(3)은 캐빈측으로 휘지 않고, 당해 충돌 하중을 받아 들여 소성 변형할 수 있다. 이에 의해, 대시 로어 패널(3)에 의해 충돌 에너지를 흡수할 수 있다. 따라서, 캐빈측에 대한 충격력의 전달 및 충돌체 등의 진입을 방지할 수 있다. 따라서, 차체의 충돌 안전성을 높일 수 있다.
또한, 강판의 고강도화 및 경량화에 따라, 전단 파단 모드가 플러그 파단 모드보다도, 인장 강도에 관하여 더욱 우위로 됨을 본 발명자들이 알아냈다. 특히, 인장 강도가 780㎫ 이상인 강판에 대하여, 상술한 2개의 파단 모드 사이에 있어서의 인장 강도의 차이가 현저하게 큼이 보여졌다. 즉, 대시 로어 패널(3)을 형성하는 강판을 고강도화 및 경량화함으로써, 더욱 본 실시 형태에 관한 접합부(6)의 접합 강도가 증가하므로, 접합 파단을 발생시키기 어렵게 하는 것이 가능해진다. 따라서, 대시 로어 패널(3)을 형성하는 강판이 고강도화 및 경량화됨으로써, 본 실시 형태에 관한 차량 전방부 구조에 의해 발휘되는 충돌 안전성이 더욱 높아진다.
또한, 전단 파단 모드만을 발생시키기 위해서는, 골격 부재(2)의 대향하는 한 쌍의 측벽(22)이 차 높이 방향으로 연장되고, 홈부(4A)의 한 쌍의 측벽(42)도 차 높이 방향으로 연장되는 것이 이상적이다. 즉, 골격 부재(2)의 대향하는 한 쌍의 측벽(22)끼리가 이루는 각도 및 홈부(4A)의 한 쌍의 측벽(42)끼리가 이루는 각도는 어느 쪽이든 0도인 것이 바람직하다. 그러나, 실제 홈 형상의 가공에 있어서는, 프레스 성형 등에 의해 제조하면 스프링백 등이 발생할 수 있기 때문에, 한 쌍의 측벽(22)[한 쌍의 측벽(42)]이 이루는 각도는 0도보다 커지는 경우가 있다. 즉, 한 쌍의 측벽(22)[한 쌍의 측벽(42)]을 완전히 차 높이 방향과 일치하여 연장시키는 것은 어렵다. 이 경우에 있어서도, 한 쌍의 측벽(22)[한 쌍의 측벽(42)]이 이루는 각도가 0도 이상이고 또한 30도 이하이면, 전단 파단 모드가 주체가 되기 때문에, 접합 강도를 실질적으로 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 중간부(4B)의 차폭 방향에 있어서의 일단(401)으로부터 타단(402)에 걸쳐서 중간부(4B)에 고강성 영역을 형성함으로써, 대시 로어 패널(3) 중 대부분의 면적을 차지하는 중간부(4B)가 비틀어지기 어려워진다. 이 경우, 충돌 하중 F가 차량 전방으로부터 작용해도, 대시 로어 패널(3)이 비틀어지기 어려우므로, 한 쌍의 골격 부재(2)도 상대적으로 비틀어지기 어려워진다. 그렇게 하면, 충돌 시에 골격 부재(2)가 대시 로어 패널(3)에 보다 확실하게 구속된다. 이에 의해, 골격 부재(2)의 변형 모드가 안정된다. 따라서, 차량 전방부 구조(1)의 충돌 안전성을 최대한 발휘시키는 것이 가능해진다.
또한, 중간부(4B)에 고강성 영역을 형성함으로써, 방음 효과를 얻을 수 있다. 이에 의해, 중간부(4B)가 로드 노이즈 등의 소음이나 진동을 차폐하므로, 차량 내부에 소음이나 진동이 전해지기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 차량 내부의 거주성이 향상될 수 있다.
또한, 중간부(4B)의 인장 강도를 높게 함으로써, 대시 로어 패널(3) 중 중간부(4B)의 부분에 차량 전방으로부터 물체가 충돌한 경우라도, 중간부(4B)가 차내 방향에 대한 상기 물체의 침입을 방지할 수 있다. 또한, 중간부(4B)에 고강성 영역이 형성되어 있는 경우에 있어서, 중간부(4B)의 인장 강도를 높게 함으로써, 중간부(4B)의 강성을 유지할 수 있는 탄성 변형이 가능한 범위를 확장할 수 있다. 이에 의해, 골격 부재(2)가 상대적으로 비틀어지기 어려워진다. 따라서, 차량 전방부 구조(1)의 충돌 안전성을 더 높게 할 수 있다.
<2.3. 변형예>
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 나타낸 예에 한정되지 않는 것은 물론이다. 예를 들어, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 홈부(4A)의 저벽(41)은 골격 부재(2)의 저벽(21)에 대하여 부분적으로 맞닿아 있지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 보다 구체적으로는, 홈부(4A)의 저벽(41)은 골격 부재(2)의 저벽(21)에 대하여 차 길이 방향 L에 걸쳐서 맞닿아도 되고, 저벽(41)은 저벽(21)에 대하여 맞닿아 있지 않아도 된다. 단, 홈부(4A)의 측벽(42)과 골격 부재(2)의 측벽(22)을 스폿 용접 등에 의해 접합시키기 위해, 홈부(4A)의 깊이[측벽(42)의 높이]는 충분히 확보하는 것이 바람직하다. 홈부(4A)의 깊이가 클수록 강도는 향상되고, 홈부(4A)의 깊이가 작을수록 구조의 경량화를 도모할 수 있기 때문이다. 구체적으로는, 홈부(4A)의 깊이는 15㎜ 이상인 것이 바람직하다. 홈부(4A)의 깊이는 요구되는 강도 및 중량에 따라 적절히 설정된다. 또한, 저벽(41)이 저벽(21)에 대하여 맞닿아 있는 경우, 그 맞닿음 개소에 있어서 다시 스폿 용접 등에 의해 접합되어도 된다. 이에 의해, 더욱 접합 강도를 높일 수 있다. 또한, 골격 부재(2)의 플랜지(23)가 경사벽(4)과 접합되어도 된다. 이에 의해, 더욱 접합 강도를 높일 수 있다. 또한, 플랜지(23)는 경사벽(4)과 반드시 맞닿아 있지 않아도 된다.
또한, 골격 부재(2) 및 대시 로어 패널(3)의 홈부(4A)의, 차 길이 방향 L에 직교하는 단면에 있어서의 단면 형상은 도 2에 도시한 바와 같은 형상으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 골격 부재(2) 및 홈부(4A)의 단면 형상은 저벽이 곡면인 U자형, 또는 측벽이 경사져 있는 V자형 등이어도 된다. 골격 부재(2)의 측벽(22)과 홈부(4A)의 측벽(42)이 접합부(6)를 통해 접합되면, 저벽의 형상 등, 골격 부재(2) 및 홈부(4A)의 단면 형상은 특별히 한정되지 않는다. 또한, 골격 부재(2)의 단면 형상과 홈부(4A)의 단면 형상은 반드시 동일하거나 또는 상사가 아니어도 된다.
또한, 홈부(4A)의 내측에, 탑승원의 발이나 이물이 들어가지 않도록, 대시 로어 패널(3)의 홈부(4A)의 상부에 덮개 부재가 설치되어도 된다.
<2.4. 고강성화의 구체예>
이어서, 본 실시 형태에 관한 차량 전방부 구조(1)에 있어서의, 대시 로어 패널(3)의 중간부(4B)에 고강성 영역이 형성되는 경우의, 당해 고강성 영역의 고강성화의 구체적인 방법에 대하여 설명한다.
도 4a는 본 실시 형태에 관한 중간부(4B)에 형성된 고강성 영역(410)의 제1 예를 도시하는 도면이다. 도 4a에 도시한 바와 같이, 고강성 영역(410)은 중간부(4B)의 차폭 방향에 있어서의 일단(401)으로부터 타단(402)에 걸쳐서 전체면에 형성될 수 있다. 고강성 영역(410)이 이와 같이 형성됨으로써, 중간부(4B)의 양단의 상대적인 비틀림을 억제할 수 있다. 그렇게 하면, 한 쌍의 골격 부재(2)의 상대적인 비틀림도 억제된다. 이에 의해, 충돌 시의 충격을 더 많이 흡수하는 것이 가능해진다.
도 4b는 본 실시 형태에 관한 중간부(4B)에 형성된 고강성 영역(410)의 제2 예를 도시하는 도면이다. 도 4b에 도시한 바와 같이, 중간부(4B)에는 복수의 고강성 영역(410a, 410b)이 형성되어도 된다. 이와 같이, 중간부(4B)의 일부에만 고강성 영역(410)이 형성되어도 된다. 또한, 고강성 영역(410)은, 도 4b에 도시한 바와 같이 차 길이 방향으로 병렬하여 복수 형성되어도 된다. 또한, 복수의 고강성 영역(410)은 중간부(4B) 상에 있어서, 교차하도록 형성되어도 된다. 요컨대, 고강성 영역(410)은 중간부(4B)의 적어도 일부에 있어서, 차폭 방향에 있어서의 일단으로부터 타단으로 연결되도록 형성되어 있으면 된다. 마찬가지로, 고강도 영역이 중간부(4B)의 적어도 일부에 있어서, 차폭 방향에 있어서의 일단으로부터 타단으로 연결되도록 형성되어 있으면 된다.
고강성 영역(410)의 고강성화는 이하에 나타내는 수단에 의해 실현될 수 있다. 예를 들어, 고강성 영역(410)에 있어서의 금속판의 판 두께가, 대시 로어 패널(3)에 있어서의 고강성 영역(410) 이외의 부분의 판 두께보다도 커도 된다. 본 실시 형태에서는, 고강성 영역(410)에 있어서의 금속판의 판 두께가, 중간부(4B)의 외측의 부분[예를 들어, 외판부(4C)]의 판 두께보다도 커도 된다. 이에 의해, 고강성 영역(410)에 있어서의 강성을 높일 수 있다. 금속판의 판 두께가 상대적으로 큰 고강성 영역(410)을 포함하는 대시 로어 패널(3)은, 예를 들어 테일러드 블랭크 또는 테일러 롤드 블랭크에 의해 실현될 수 있다.
또한, 고강성 영역(410)에 있어서의 금속판에는, 수지로 이루어지는 시트 부재가 접합되어 있어도 된다. 이러한 시트 부재는 고강성 영역(410)에 있어서의 금속판의 편면 또는 양면에 접합될 수 있다. 금속판의 어느 편면에 시트 부재가 접합되는 경우, 당해 시트 부재는 차량의 내측 또는 외측의 어디에 접합되어도 된다. 이러한 수지로 이루어지는 시트 부재를 고강성 영역(410)에 있어서의 금속판에 접합함으로써, 고강성 영역(410)의 강성을 높일 수 있다.
시트 부재를 형성하는 수지는, 예를 들어 발포 경화형의 수지인 것이 바람직하다. 또한, 이러한 수지는 제진 성능을 구비하는 것이 더욱 바람직하다. 시트 부재와 금속판의 접합 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 시트 부재를 형성하는 수지가 발포 경화형의 수지인 경우, 금속판의 표면 상에 형성되는 수지의 접착력에 의해 시트 부재와 금속판이 접합되어도 된다.
또한, 고강성 영역(410)에 있어서의 금속판에는 수지 구조체가 시트 부재와 함께 접합되어 있어도 된다. 도 5는 본 실시 형태에 관한 수지 구조체(7) 및 시트 부재(8)의 구성예를 도시하는 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 실시 형태에 관한 수지 구조체(7)는 복수의 동일한 높이의 통체(71), 통체(71)의 각각의 한쪽 단부(71a)를 덮는 정상면(72) 및 통체(71)의 각각의 다른 쪽 단부(71b)끼리를 연결하는 기부(73)를 구비한다. 또한, 기부(73)에는 수지 또는 종이로 이루어지는 시트 부재(8)가 접합된다.
이러한 수지 구조체(7)를 고강성 영역(410)에 있어서의 중간부(4B)의 금속판과 시트 부재(8)에 의해 끼워 넣음으로써, 고강성 영역(410)에 있어서의 중간부(4B)의 금속판을 포함하는 전체적인 두께를 증가시킬 수 있다. 고강성 영역(410)의 고강성화를, 금속판에 비해 작은 밀도의 수지에 의해 행함으로써, 강성당의 경량화도 실현할 수 있다.
또한, 수지 구조체(7)의 구조는, 도 5에 도시한 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 통체(71)의 높이, 면 내 방향의 크기, 피치, 그리고 정상면(72) 및 기부(73)의 형상(예를 들어, 원 또는 하니컴 구조) 등은 수지 구조체(7)가 적용되는 고강성 영역(410)에 요구되는 성능 등에 따라 적절히 설정될 수 있다.
또한, 수지 구조체(7)가, 고강성 영역(410)에 있어서의 금속판의 편면 또는 양면에 접합될 수 있다. 금속판의 어느 편면에 수지 구조체(7)가 접합되는 경우, 수지 구조체(7)는 차량의 내측 또는 외측의 어디에 접합되어도 된다. 단, 외부로부터의 물체의 충돌에 의한 파손에 의한 고강성화의 효과의 저감을 회피하기 위해, 수지 구조체(7)는 차량의 내측에 접합되는 것이 바람직하다. 또한, 고강성 영역(410)에 있어서의 금속판의 한쪽 면에는 수지 구조체(7)가 접합되고, 다른 쪽 면에는 시트 부재가 접합되어도 된다.
또한, 고강성 영역(410)에 있어서의 금속판에는 요철 형상이 형성되어 있어도 된다. 이러한 요철 형상이란, 예를 들어 금속판의 표면에 형성되는 오목부 또는 볼록부에 의해 구성되는 형상이다. 고강성 영역(410)에 있어서의 금속판에 요철 형상이 형성됨으로써, 고강성 영역(410) 중 평탄면(요철 형상이 형성되어 있지 않은 면)이 차지하는 비율이 감소된다. 이에 의해, 고강성 영역(410)에 있어서의 금속판의 강성이 향상된다. 이러한 요철 형상은, 예를 들어 엠보스 가공 등에 의해 형성될 수 있다. 보다 구체적으로는, 요철 형상으로서, 국제 공개 제2013/94691호에 개시되어 있는 요철 형상이 고강성 영역(410)에 대하여 적용되어도 된다.
또한, 고강성 영역(410)에 있어서의 금속판에 대하여, 상술한 고강성화의 수단이 적절히 조합되어 적용되어도 된다. 예를 들어, 고강성 영역(410)에 있어서의 금속판에 대하여 엠보스 가공에 의해 요철 형상이 형성되고, 또한 수지 구조체 및/또는 시트 부재가 당해 금속판에 접합되어도 된다.
또한, 상술한 고강성화의 수단은 어디까지나 일례이고, 중간부(4B) 등의 고강성 영역에 있어서의 강성을 향상시키는 것이 가능하면, 공지의 고강성화에 관한 기술이 당해 고강성 영역에 대하여 적용될 수 있다.
이상, 고강성화의 구체예에 대하여 설명했다.
<2.5. 접합부의 구체예>
이어서, 본 실시 형태에 관한 접합부(6)의 구체예에 대하여 설명한다.
다시 도 2를 참조하면, 접합부(6)는 골격 부재(2)의 측벽(22)의 내측면(22a)과, 대시 로어 패널(3)의 홈부(4A)의 측벽(42)의 외측면(42a)을 접합한다. 또한, 도 2에 도시하는 접합부(6)는 어디까지나 모식적으로 도시된 것이고, 실제 접합부(6)의 위치, 범위 및 크기는 도 2에 도시하는 예에 한정되지 않고, 접합 양태에 따라 상이하다.
예를 들어, 도 2에 도시하는 접합부(6)는 스폿 용접에 의해 측벽(22)과 측벽(42) 사이에 형성되는 너깃일 수 있다. 다른 예에서는, 접합부(6)가 형성되는 위치(차 길이 방향 또는 차 높이 방향에 있어서의 위치)는 측벽(22)의 내측면(22a)과 측벽(42)의 외측면(42a)이 서로 맞닿는 부분의 전부 또는 일부일 수 있다. 또한, 접합부(6)의 범위는 골격 부재(2)의 측벽(22)과 홈부(4A)의 측벽(42) 중 한쪽 또는 양쪽을 관통하는 범위여도 되고, 측벽(22)과 측벽(42)의 맞닿음 부분 및 그 근방이어도 된다. 또한, 접합부(6)의 크기는 접합 수단 및 형성되는 위치 등에 따라 적절히 설정될 수 있다. 또한, 측벽(22)의 내측면(22a)과 측벽(42)의 외측면(42a)을 접합하는 복수의 접합 부분이 하나의 접합부(6)로서 형성되어도 된다.
접합부(6)는, 예를 들어 용접부여도 된다. 즉, 접합부(6)는 용접에 의해 형성되는 부분이어도 된다. 이러한 용접은 상술한 스폿 용접에 한정되지 않고, 레이저 용접, 아크 용접 또는 아크 스폿 용접 등이어도 된다. 또한, 이러한 용접은 레이저 용접 및 아크 용접을 조합한 하이브리드 용접이어도 된다.
또한, 이러한 용접부는 차 길이 방향으로 굽어지면서 연속되는 선형으로 형성되어도 된다. 도 6은 차 길이 방향으로 굽어지면서 연속되는 선형으로 형성된 용접부(60)의 예를 도시하는 도면이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 골격 부재(2)의 측벽(22)과 대시 로어 패널(3)의 홈부(4A)의 측벽(42)을 접합하는 용접부(60)가, 차 길이 방향으로 연속되고, 차 높이 방향으로 진동하는 파형으로 형성되어도 된다. 이에 의해, 접합선 길이를 더 많이 얻을 수 있다. 따라서, 골격 부재(2)와 대시 로어 패널(3)의 접합 강도를 높게 할 수 있다.
그 밖에도, 접합부(6)는, 예를 들어 체결부여도 된다. 이러한 체결부는, 예를 들어 볼트, 너트 또는 리벳 등에 의해 실현될 수 있다. 이에 의해, 골격 부재(2)의 측벽(22)의 내측면(22a)과 홈부(4A)의 측벽(42)의 외측면(42a)이 체결에 의해 접합된다. 또한, 접합부(6)는, 예를 들어 접착부여도 된다. 이러한 접착부는, 예를 들어 수지 등의 공지의 접착제 등에 의해 실현될 수 있다. 이에 의해, 골격 부재(2)의 측벽(22)의 내측면(22a)과 홈부(4A)의 측벽(42)의 외측면(42a)이 접착에 의해 접합된다. 또한, 접합부(6)는, 예를 들어 코오킹 접합부여도 된다. 이러한 코오킹 접합부는, 예를 들어 골격 부재(2)의 측벽(22)의 내측면(22a)과 홈부(4A)의 측벽(42)의 외측면(42a)을 맞닿게 한 상태에서, 양 부재를 소성 변형에 의해 서로 연결시킴으로써 실현될 수 있다. 또한, 코오킹 접합부는 리벳 등의 접합 부재를 사용한 코오킹 접합에 의해 실현되어도 된다.
<2.6. 그 밖의 보강 수단의 구체예>
(끼워 맞춤 홈)
이어서, 본 실시 형태에 관한 차량 전방부 구조(1)의 골격 부재(2) 및 홈부(4A)에 각각 끼워 맞춤 홈을 형성하는 예에 대하여 설명한다.
먼저, 홈부(4A)의 일부의 측벽에는 차 높이 방향으로 연장되는 제1 끼워 맞춤 홈이 하나 또는 복수 형성되어도 된다. 이 경우, 골격 부재(2)의 측벽에는 홈부(4A)에 형성된 제1 끼워 맞춤 홈에 대응하는 제2 끼워 맞춤 홈이 형성된다. 그리고, 골격 부재(2)와 대시 로어 패널(3)이 접합될 때, 제1 끼워 맞춤 홈이 제2 끼워 맞춤 홈에 끼워 맞추어진다. 이들의 끼워 맞춤 홈은, 예를 들어 드로잉 성형 금형에 끼워 맞춤 홈을 형성하는 것 등에 의해 형성될 수 있다.
도 7a는 제1 끼워 맞춤 홈(80)이 제2 끼워 맞춤 홈(81)에 끼워 맞추어진 경우의 골격 부재(2) 및 홈부(4A)의 상태를 도시하는 측면도이다. 또한, 도 7b는 제1 끼워 맞춤 홈(80A)이 제2 끼워 맞춤 홈(81A)에 끼워 맞추어진 경우의 골격 부재(2) 및 홈부(4A)의 상태를 나타낸 제1 예를 도시하는 단면도이다. 또한, 도 7b는 골격 부재(2) 및 홈부(4A)의 차 높이 방향에 수직인 단면을 본 도면이다.
도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이, 골격 부재(2)의 측벽(22)의 일부 및 홈부(4A)의 측벽(42)의 일부에는 차 길이 방향으로 굽어진 부분이 형성된다. 이 중, 측벽(22) 및 측벽(42)의 외측으로 돌출되는 부분이, 제1 끼워 맞춤 홈(80A) 및 제2 끼워 맞춤 홈(81A)이다. 제1 끼워 맞춤 홈(80A)은 제2 끼워 맞춤 홈(81A)에 끼워 맞추어져 있으므로, 끼워 맞춤 홈의 부분에 대해서도, 골격 부재(2)의 측벽(22)의 내측면(22a)과 홈부(4A)의 측벽(42)의 외측면(42a)이 맞닿는다.
끼워 맞춤 홈의 각각이 골격 부재(2) 및 홈부(4A)에 형성되지 않는 경우, 대시 로어 패널(3)에 대하여 충돌 하중이 차량 전방으로부터 작용했을 때에, 대시 로어 패널(3)로부터 골격 부재(2)에 대한 하중 전달은 접합부(6)(6a, 6b, 6c) 등의 접합 개소만을 통해 행해진다. 그렇게 되면, 전달되는 하중이 접합 강도를 상회하는 경우, 골격 부재(2)와 대시 로어 패널(3)의 접합부(6)에 파단이 발생하여, 차량 내측에 대한 충격력의 전달 및 충돌체 등의 침입이 발생할 수 있다. 그래서, 끼워 맞춤 홈의 각각을 골격 부재(2) 및 홈부(4A)에 형성하고, 서로 끼워 맞춤으로써, 끼워 맞춤 홈의 각각이 서로 맞닿는 부분을 통해 충돌 하중을 대시 로어 패널(3)로부터 골격 부재(2)로 전달할 수 있다. 따라서, 골격 부재(2)와 대시 로어 패널(3)의 전체적인 접합 강도를 높게 할 수 있다. 이에 의해, 충돌 안전성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 도 7a 및 도 7b에 도시하는 접합부(6)는 제1 끼워 맞춤 홈(80A) 및 제2 끼워 맞춤 홈(81A)의 최외가 되는 위치에 설치되어 있지만, 끼워 맞춤 홈의 끼워 맞춤 상태를 유지할 수 있는 것이 가능하면, 차 길이 방향에 있어서의 접합부(6)가 설치되는 위치는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 접합부(6)와는 별도로, 예를 들어 제1 끼워 맞춤 홈(80A)과 제2 끼워 맞춤 홈(81A)이 끼워 맞추어지는 부분에 있어서의, 대시 로어 패널(3)의 경사벽(4)과 골격 부재(2)의 플랜지(23)가 맞닿는 부분이 접합되어 있어도 된다.
또한, 제1 끼워 맞춤 홈 및 제2 끼워 맞춤 홈의 형상(단면의 형상)은 도 7b에 도시한 예에 한정되지 않는다. 도 7c는 제1 끼워 맞춤 홈(80B)이 제2 끼워 맞춤 홈(81B)에 끼워 맞추어진 경우의 골격 부재(2) 및 홈부(4A)의 상태를 나타낸 제2 예를 도시하는 단면도이다. 또한, 도 7c는 골격 부재(2) 및 홈부(4A)의 차 높이 방향에 수직인 단면을 본 도면이다. 도 7c에 도시한 바와 같이, 제1 끼워 맞춤 홈(80B) 및 제2 끼워 맞춤 홈(81B)은 각각, 평면으로 볼 때 U자형의 단면 형상을 갖고 있어도 된다. 또한, 제1 끼워 맞춤 홈(80) 및 제2 끼워 맞춤 홈(81)의 형상(단면의 형상)은 반드시 동일하거나 또는 상사가 아니어도 된다. 그 밖에, 제1 끼워 맞춤 홈(80) 및 제2 끼워 맞춤 홈(81)의 형상은 끼워 맞춤 홈의 각각이 서로 맞닿는 것이 가능하면, 특별히 한정되지 않는다.
또한, 도 7a 내지 도 7c에 도시한 예에서는, 제1 끼워 맞춤 홈 및 제2 끼워 맞춤 홈은 골격 부재(2) 및 홈부(4A)의 각각의 측벽이 당해 측벽의 외측으로 돌출되는 형상을 갖고 있었지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 끼워 맞춤 홈 및 제2 끼워 맞춤 홈은 골격 부재(2) 및 홈부(4A)의 각각의 측벽이 당해 측벽의 내측으로 돌출되는 부분을 설치하고, 당해 돌출되는 부분 사이에 설치되는 끼워 맞춤 홈이어도 된다. 이러한 구성이라도, 끼워 맞춤 홈끼리가 맞닿는 부분을 통한 충격 하중의 전달이라는 작용이 발생하여, 접합 강도를 높게 하는 것이 가능하다.
또한, 제1 끼워 맞춤 홈 및 제2 끼워 맞춤 홈의 차폭 방향에 있어서의 길이(즉, 끼워 맞춤 홈에 있어서의 홈의 깊이)는 골격 부재(2) 및 홈부(4A)의 개구부로부터 저면부에 걸쳐서 동일해도 된다. 또한, 상기 끼워 맞춤 홈의 각각의 차폭 방향에 있어서의 길이는, 상기 개구부로부터 상기 저면부에 걸쳐서 변화되어도 된다. 예를 들어, 도 7b 및 도 7c에 도시한 바와 같이, 상기 끼워 맞춤 홈의 각각이 측벽의 외측으로 돌출되어 있는 경우, 상기 끼워 맞춤 홈의 각각의 차폭 방향에 있어서의 길이는, 상기 개구부로부터 상기 저면부에 걸쳐서 감소해도 된다. 이러한 구성은 성형성의 점에서 유리하다.
(맞닿음 부재)
이어서, 본 실시 형태에 관한 차량 전방부 구조(1)의 홈부(4A)의 내측에 맞닿음 부재를 설치하는 예에 대하여 설명한다.
홈부(4A)의 내측에는 홈부(4A)의 대향하는 양쪽의 측벽(즉, 대향하는 양쪽의 내측면)에 대하여 맞닿는 맞닿음 부재가 설치되어도 된다. 즉, 이러한 맞닿음 부재는 홈부(4A)의 내측에 있어서, 양쪽의 측벽을 연결하도록 설치될 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 맞닿음 부재의 제1 예를 도시하는 도면이다. 도 8a는 맞닿음 부재(90A)를 포함하는 차량 전방부 구조(1)의 개략 구성을 도시하는 사시도이고, 도 8b는 맞닿음 부재(90A)를 포함하는 차량 전방부 구조(1)의 개략 구성을 도시하는 측면도이고, 도 8c는 맞닿음 부재(90A)를 포함하는 차량 전방부 구조(1)에 있어서의 골격 부재(2) 및 대시 로어 패널(3)의 단면도이다. 도 8a 내지 도 8c에 도시한 바와 같이, 맞닿음 부재(90A)는 홈부(4A)의 내측의 공간을 충전하도록 설치되어도 된다. 이 경우, 맞닿음 부재(90A)는 서로 대향하는 측벽(42)의 각각과 맞닿아 설치된다.
대시 로어 패널(3)이 충돌 하중을 받았을 때에, 가해지는 하중에 의해 측벽(22)과 측벽(42)이 서로 이격되는 방향으로 변형될 가능성이 있다. 구체적으로는, 가해지는 하중에 의해, 홈부(4A)의 측벽(42)이 홈부(4A)의 내측으로 쓰러지는 경우가 있다. 그렇게 하면, 접합부(6)의 박리 모드에 의한 파단이 발생하기 쉬워진다.
그래서, 맞닿음 부재(90A)를 홈부(4A)의 내측에 설치함으로써, 홈부(4A)의 측벽(42)의 내측으로의 쓰러짐을 억제할 수 있다. 따라서, 접합부(6)의 박리 모드에 의한 파단을 방지할 수 있다. 따라서, 골격 부재(2)와 대시 로어 패널(3)의 접합 강도를 높게 하는 것이 가능하다.
또한, 맞닿음 부재는 홈부(4A)의 대향하는 양쪽의 측벽에 대하여 맞닿아 설치되어 있으면 된다. 도 8d는 맞닿음 부재의 제2 예를 도시하는 도면이다. 도 8d에 도시한 바와 같이, 차 길이 방향에 직교하는 단면에서 볼 때에 있어서의 홈부(4A)의 측벽(42)의 일부[도 8d에서는 측벽(42)의 상부]끼리를 연결하는 맞닿음 부재(90B)가 설치되어도 된다. 이에 의해, 충돌 하중에 의해 측벽(42)이 홈부(4A)의 내측으로 쓰러지는 힘이 작용해도, 맞닿음 부재(90B)에 의해 그 쓰러짐을 억제할 수 있다. 차 길이 방향에 직교하는 단면에서 볼 때에 있어서의 홈부(4A)의 내측에 있어서의 맞닿음 부재의 크기 및 맞닿음 위치에 대해서는, 요구되는 차량 전방부 구조(1)의 강도, 강성, 중량 및 제조 비용 등에 따라 적절히 설정될 수 있다.
또한, 차 길이 방향에 있어서의 맞닿음 부재의 설치 위치는 특별히 한정되지 않는다. 단, 접합부(6)의 박리 모드에 의한 파단을 보다 확실하게 방지하기 위해, 차 길이 방향에 있어서 접합부(6)[예를 들어, 도 8b에 나타내는 접합부(6a, 6b, 6c)]가 설치된 위치에 대응하여 맞닿음 부재가 설치되는 것이 바람직하다. 차 길이 방향에 있어서의 맞닿음 부재의 설치 위치 및 설치량에 대해서는, 요구되는 차량 전방부 구조(1)의 강도, 강성, 중량 및 제조 비용 등에 따라 적절히 설정될 수 있다.
또한, 맞닿음 부재는, 예를 들어 발포 경화 수지 등의 수지에 의해 형성될 수 있다. 또한, 맞닿음 부재는, 예를 들어 금속편 또는 금속판에 의해 형성되어도 된다. 또한, 맞닿음 부재는 반드시 홈부(4A)의 측벽(42)의 내측면에 고정되어 있지 않아도 된다. 즉, 맞닿음 부재는 측벽(42)의 내측면에 대하여 접착되어 있지 않아도 되고, 측벽(42)의 내측면의 적어도 일부에 밀착되어 있으면 된다.
<<3. 마무리>>
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자라면, 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
1 : 차량 전방부 구조
2 : 골격 부재
3 : 대시 로어 패널
4 : 경사벽
4A : 홈부
4B : 중간부
4C : 외판부
5 : 종벽
6 : 접합부
7 : 수지 구조체
8 : 시트 부재
21 : 저벽
22 : 측벽
23 : 플랜지
41 : 저벽
42 : 측벽
71 : 통체
72 : 정상면
73 : 기부
80A, 80B : 제1 끼워 맞춤 홈
81A, 81B : 제2 끼워 맞춤 홈
90A, 90B : 맞닿음 부재
410 : 고강성 영역

Claims (18)

  1. 프론트 박스로부터 캐빈에 걸쳐서 차 길이 방향으로 설치되고, 측벽을 갖는 홈형의 골격 부재와,
    측벽을 갖고 상기 골격 부재의 내측에 끼워 맞추는 홈부를 구비하고, 상기 홈부의 측벽과 상기 골격 부재의 측벽이 접합되는, 대시 로어 패널
    을 구비하는, 차량 전방부 구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 홈부의 측벽과 상기 골격 부재의 측벽은 접합부에 의해 접합되고,
    상기 접합부는 용접부, 체결부, 접착부 또는 코오킹 접합부의 적어도 어느 것인, 차량 전방부 구조.
  3. 제2항에 있어서, 상기 용접부는 차 길이 방향으로 굽어지면서 연속되는 선형으로 형성되는, 차량 전방부 구조.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 용접부는 레이저 용접 및/또는 아크 용접에 의해 형성되는, 차량 전방부 구조.
  5. 제2항에 있어서, 상기 용접부는 스폿 용접 또는 아크 스폿 용접에 의해 형성되는, 차량 전방부 구조.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈부의 상기 측벽의 적어도 일부에, 차 높이 방향으로 연장되는 제1 끼워 맞춤 홈이 형성되고,
    상기 골격 부재의 상기 측벽에, 상기 제1 끼워 맞춤 홈에 대응하는 제2 끼워 맞춤 홈이 형성되고,
    상기 제1 끼워 맞춤 홈이 상기 제2 끼워 맞춤 홈에 끼워 맞추어지는, 차량 전방부 구조.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈부의 내측에는 상기 홈부의 서로 대향하는 상기 측벽의 각각에 대하여 맞닿는 맞닿음 부재가 설치되는, 차량 전방부 구조.
  8. 제7항에 있어서, 상기 맞닿음 부재는 수지 또는 금속에 의해 형성되는, 차량 전방부 구조.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈부의 깊이는 15㎜ 이상인, 차량 전방부 구조.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈부는 상기 대시 로어 패널에 있어서 차폭 방향으로 배열하여 한 쌍 설치되고,
    상기 대시 로어 패널에 있어서의 한 쌍의 상기 홈부 사이에 위치하는 중간부에는 상기 중간부의 차폭 방향에 있어서의 일단으로부터 타단에 걸쳐서, 상기 대시 로어 패널에 있어서의 상기 중간부의 차폭 방향 외측 부분의 강성보다도 높은 강성을 갖는 고강성 영역이 형성되는, 차량 전방부 구조.
  11. 제10항에 있어서, 상기 고강성 영역에 있어서의 금속판의 판 두께는, 상기 대시 로어 패널에 있어서의 상기 고강성 영역 이외의 부분에 있어서의 금속판의 판 두께보다도 큰, 차량 전방부 구조.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 고강성 영역에 있어서의 금속판에는, 수지로 이루어지는 시트 부재가 접합되어 있는, 차량 전방부 구조.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고강성 영역에 있어서의 금속판에는 복수의 동일한 높이의 통체, 상기 통체의 각각의 한 쪽의 단부를 덮는 정상면 및 상기 통체의 각각의 다른 쪽 단부끼리를 연결하는 기부를 구비하는 수지 구조체가, 상기 정상면을 통해 접합되어 있고,
    상기 수지 구조체의 상기 기부에는, 수지 또는 종이로 이루어지는 시트 부재가 접합되어 있는, 차량 전방부 구조.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고강성 영역에 있어서의 금속판은 요철 형상을 갖는, 차량 전방부 구조.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈부는 상기 대시 로어 패널에 있어서 차폭 방향으로 배열하여 한 쌍 설치되고,
    상기 대시 로어 패널에 있어서의 한 쌍의 상기 홈부 사이에 위치하는 중간부에는 상기 중간부의 차폭 방향에 있어서의 일단으로부터 타단에 걸쳐서, 상기 대시 로어 패널에 있어서의 상기 중간부의 차폭 방향 외측 부분의 인장 강도보다도 높은 인장 강도를 갖는 고강도 영역이 형성되는, 차량 전방부 구조.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대시 로어 패널의 판 두께는 1.0㎜ 이상 또한 2.0㎜ 이하인, 차량 전방부 구조.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대시 로어 패널의 인장 강도는 340㎫ 이상인, 차량 전방부 구조.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 골격 부재는 프론트 사이드 멤버 또는 플로어 멤버의 적어도 어느 것을 포함하는, 차량 전방부 구조.
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