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KR102008678B1 - 차체 프레임 유닛 - Google Patents

차체 프레임 유닛 Download PDF

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KR102008678B1
KR102008678B1 KR1020130150089A KR20130150089A KR102008678B1 KR 102008678 B1 KR102008678 B1 KR 102008678B1 KR 1020130150089 A KR1020130150089 A KR 1020130150089A KR 20130150089 A KR20130150089 A KR 20130150089A KR 102008678 B1 KR102008678 B1 KR 102008678B1
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현대자동차 주식회사
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Abstract

차체 프레임 유닛이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차체 프레임 유닛은 인너 패널 및 아웃터 패널로 이루어져 차체의 전방 양측에 배치되는 프론트 필러와, 상기 프론트 필러와 연결되어 루프를 지지하는 루프 사이드 레일을 포함하는 차체 프레임 유닛에 있어서, 상기 프론트 필러는 필러 본체와, 상기 필러 본체의 일측에서 차체의 전방을 향하도록 돌출 형성되는 펜더 에이프론 어퍼멤버와, 상기 필러 본체의 타측에서 차체의 후방 상측을 향하도록 돌출 형성되어 상기 루프 사이드 레일이 삽입되는 삽입단을 포함하고, 상기 루프 사이드 레일은 하나의 프레임으로 상기 필러 본체와 연결된다.

Description

차체 프레임 유닛{VEHICLE BODY FRAME UNIT}
본 발명은 차체 프레임 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차체의 프론트 사이드에 배치되는 프론트 필러(Front Pillar)와, 차체의 도어 상부에서 차량의 길이 방향으로 배치되는 루프 사이드 레일(Roof Side Rail)로 이루어지는 차체 프레임 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 차체에는 프론트 사이드 쪽에 배치되어 충돌에 따른 강성과 안전성을 향상시키는 프론트 필러와, 도어 상부에서 차량의 길이 방향으로 배치되어 루프를 지지하고, 프론트 필러와 연결되는 루프 사이드 레일로 구성되는 차체 프레임 유닛이 설치된다.
이러한 차체 프레임 유닛의 프론트 필러는 스틸재의 인너와 아웃터 패널로 구성되고, 루프 사이드 레일은 프론트 필러와 마찬가지로 인너와 아웃터 패널로 구성되어 일측이 프론트 필러의 아웃터 패널을 통해 플랜지결합으로 상호 연결된다.
그런데 이러한 종래의 차체 프레임 유닛에 의하면, 상기 프론트 필러는 충돌 및 변형 등에 대응하기 위해 별도의 레인포스들을 접합시켜 사용함에 따라서, 이로 인해 제작 과정이 복잡하여 제조원가가 상승되는 단점이 있다.
또한, 상기 루프 사이드 레일은 일반적으로 3등분 된 상태로 각각 제작되어 상호 연결시켜 사용됨에 따라서, 이로 인해 제작과정이 복잡하여 제조원가가 상승되는 단점이 있다.
또한, 상기 프론트 필러와 루프 사이드 레일은 단순하게 상호 플랜지결합으로 연결됨에 따라서, 이로 인해 정면 또는 옵셋충돌과 루프의 붕괴 등에 대응하는 부품의 기능을 바르게 수행하지 못하는 단점도 있다.
아울러, 상기 프론트 필러 및 루프 사이드 레일은 전체가 스틸재로 구성되어 차량의 중량을 증가시키는 부품 중에 하나이고, 최근 자동차 업계에서 가장 큰 이슈인 차량의 경량화를 위해서, 이러한 부품의 중량을 감소시키기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있는 실정이다.
본 발명의 실시 예는 프론트 필러와 일체로 형성되는 펜더 에이프론 어퍼멤버를 통해 충돌 에너지를 흡수 및 루프 사이드 레일 측으로 분산시켜 충돌과 변형에 대한 강건성을 가지도록 된 차체 프레임 유닛을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예는 알루미늄 소재를 사용하여 프론트 필러의 필러 본체의 두께를 부분적으로 다른 두께를 갖도록 형성하고, 루프 사이드 레일을 일체로 된 하나의 프레임으로 형성시켜 전체적인 강성을 확보하면서 경량화를 이룰 수 있도록 하는 차체 프레임 유닛을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예는 프론트 필러와 루프 사이드 레일의 강건성을 향상시켜 정면/옵셋충돌과 루프의 함몰에 대한 강건성을 갖는 차체 프레임 유닛을 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 인너 패널 및 아웃터 패널로 이루어져 차체의 전방 양측에 배치되는 프론트 필러와, 상기 프론트 필러와 연결되어 루프를 지지하는 루프 사이드 레일을 포함하는 차체 프레임 유닛에 있어서, 상기 프론트 필러는 필러 본체와, 상기 필러 본체의 일측에서 차체의 전방을 향하도록 돌출 형성되는 펜더 에이프론 어퍼멤버와, 상기 필러 본체의 타측에서 차체의 후방 상측을 향하도록 돌출 형성되어 상기 루프 사이드 레일이 삽입되는 삽입단을 포함하고, 상기 루프 사이드 레일은 하나의 프레임으로 상기 필러 본체와 연결되는 것을 특징으로 하는 차체 프레임 유닛이 제공될 수 있다.
또한, 상기 필러 본체, 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버 및 상기 삽입단은 상호 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 필러 본체, 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버 및 상기 삽입단은 서로 다른 두께로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 필러본체, 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버 및 상기 삽입단 상에는 차량 충돌에 대응하는 복수의 보강리브가 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버는 외측으로 돌출형성되는 보강비드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 프론트 필러는 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버의 하측에 상기 인너 패널과 상기 아웃터 패널을 볼트로 체결하기 위한 상,하측 체결부가 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 프론트 필러는 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버와 상기 상측 체결부 사이에 형성되어 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버의 충돌 에너지를 상기 상측 체결부 측으로 분산시키는 에너지 분산면이 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 에너지 분산면은 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버와 상기 상측 체결부를 대각선으로 연결할 수 있다.
또한, 상기 상,하측 체결부는 상기 볼트 체결점을 중심으로 엑스자형태의 보강리브가 일체로 각각 형성될 수 있다.
또한, 상기 상,하측 체결부는 정면 충돌에 따른 충돌 에너지를 저지하는 에너지 저지면을 형성할 수 있다.
또한, 상기 프론트 필러는 알루미늄 소재의 다이캐스팅 주조로 제작될 수 있다.
또한, 상기 루프 사이드 레일은 상기 프론트 필러의 상기 삽입단에 삽입된 단부가 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버 측과 접할 수 있다.
또한, 상기 루프 사이드 레일은 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버로부터 충돌 에너지를 전달받을 수 있다.
또한, 상기 루프 사이드 레일은 알루미늄 소재의 압출가공을 통해 하나의 프레임으로 제작될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 종래 기술에 있어서 프론트 필러에 별도로 형성되어 접합되던 레인포스들을 알루미늄 다이캐스팅 주조를 통해 필러 본체에 일체로 형성시켜 삭제할 수 있어, 제작과정의 단순화와 제조원가를 절감할 수 있으며, 다이캐스팅 주조에 의해 간편하게 강성이 요구되는 부분의 두께를 강성이 덜 요구되는 부분보다 더 두껍게 제작할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예는 종래 기술에 있어서 3등분 된 상태로 각각 제작되던 루프 사이드 레일을 알루미늄 압출가공을 통해 하나의 프레임으로 제작하여, 전제적인 강성의 확대 및 제작과정의 단순화와 제조원가를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예는 루프 사이드 레일이 프론트 필러에 형성되는 펜더 에이프론 어퍼멤버 측에 접하면서 충돌에 따른 충돌에너지를 루프 사이드 레일 측으로 효과적으로 분산하여, 정면 또는 옵셋충돌과 루프의 붕괴 등에 용이하게 대응할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예는 프론트 필러와 루프 사이드 레일 전체가 가벼운 알루미늄 소재로 이루어져, 최근 자동차 업계의 가장 큰 이슈중에 하나인 차량 경량화를 이룰 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차체 프레임 유닛의 투영도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차체 프레임 유닛의 인너 패널과 루프 사이드 레일의 결합상태도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 도면에 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
또한, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
본 발명의 실시 예에 따른 차체 프레임 유닛(1)은 차체의 사이드부를 형성하는 프론트 필러(Front Pillar:3)와 루프 사이드 레일(Roof Side Rail:4)로 이루어져 차량 충돌에 따른 충돌 에너지를 효과적으로 분산시키면서 변형과 충격에 대응하는 것이다.
그리고 상기 프론트 필러(3)는 인너와 아웃터 패널로 이루어지는 것이며, 인너와 아웃터 패널은 그 구성과 기능이 동일한 것으로 이하에서는 인너 및 아웃터 패널을 통합하여 필러 본체(5)로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차체 프레임 유닛의 투영도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차체 프레임 유닛의 인너 패널과 루프 사이드 레일의 결합상태도이다. 사이드
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차체 프레임 유닛(1)은 인너 패널 및 아웃터 패널로 구성되는 프론트 필러(3)와, 루프 사이드 레일(4)을 포함한다.
그리고 상기 프론트 필러(3)는 필러 본체(5), 펜더 에이프론 어퍼멤버(7) 및 삽입단(9)으로 구성된다.
상기 펜더 에이프론 어퍼멤버(7)는 상기 필러 본체(5)의 일측에서 차체의 전방을 향하도록 돌출 형성되고, 표면에는 외측으로 돌출 형성되어 강성을 보강하는 보강비드(11)가 형성된다.
여기서, 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버(7)는 기존 차체에 설치되는 펜더 에이프론 어퍼멤버(미도시)를 대체하는 것이 아니라, 기존 설치되는 펜더 에이프론 어퍼멤버의 후단부 형상을 하고 있는 것이며, 설치되는 펜더 에이프론 어퍼멤버의 후단부와 연결되는 것이다.
이러한 펜더 에이프론 어퍼멤버(7)는 차량의 정면 충돌 시, 화살표(A)방향을 통해 전해지는 충돌 에너지를 흡수하면서 상기 필러 본체(5)의 변형 및 파손에 대한 강건성을 가질 수 있다.
상기 삽입단(9)은 상기 필러 본체(5)의 타측에서 차체의 후방 상측을 향하도록 돌출 형성되어 상기 루프 사이드 레일(4)이 삽입된다.
이러한 필러 본체(5), 펜더 에이프론 어퍼멤버(7) 및 삽입단(9) 상에는 복수의 보강리브(13a)가 일체로 형성되어 충돌에 따른 변형과 충격에 대응하도록 형성될 수 있다.
그리고 상기 필러 본체(5), 펜더 에이프론 어퍼멤버(7) 및 삽입단(9)이 상호 일체로 형성될 수 있고, 이는 알루미늄 소재의 다이캐스팅 주조를 통해 일체로 제작될 수 있다.
이때, 상기 필러 본체(5), 펜더 에이프론 어퍼멤버(7) 및 삽입단(9)은 상호 다른 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 다이캐스팅 주조의 특성에 의해 간편하게 강성이 요구되는 특정한 부분의 두께를 강성이 덜 요구되는 특정한 부분보다 더 두껍게 제작할 수 있다.
한편, 상기 프론트 필러(3)의 필러 본체(5)는 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버(7)의 하측에서 수직하게 인너 패널과 아웃터 패널을 볼트로 체결하기 위한 상측 체결부(15)와 하측 체결부(17)가 일체로 형성될 수 있다.
그리고 상기 상,하측 체결부(15,17)에는 상기 볼트가 체결되는 체결점(19)을 중심으로 엑스자형태의 보강리브(13b)가 일체로 상,하측 체결부에 각각 형성되어 충돌에 따른 변형과 충격에 대응할 수 있다.
이러한 상,하측 체결부(15,17)는 정면 충돌에 따른 충돌 에너지를 저지하는 일측면으로 이루어지는 에너지 저지면(21)으로 이루어질 수 있다. 즉, 차량의 충돌 시, 화살표(B)방향을 통해 상,하측 체결부(15,17) 측으로 전해지는 충돌 에너지를 흡수하면서 대응하고, 옵셋 충돌에 따른 화살표(B)방향을 통해 전해지는 충돌 에너지도 흡수하면서 대응할 수 있다.
한편, 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버(7)와 상기 상측 체결부(15) 사이에는 에너지 분산면(23)이 일체로 형성될 수 있다. 이때, 상기 에너지 분산면(23)은 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버(7)와 상측 체결부(15)를 대각선으로 연결한다.
이러한 에너지 분산면(23)은 화살표(A)방향을 통해 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버(7) 측에 전해지는 충돌 에너지를 화살표(C) 방향을 따라 상기 상측 체결부(15) 측으로 분산시킬 수 있다.
한편, 상기 루프 사이드 레일(4)은 상기 필러 본체(5)의 삽입단(9)을 통해 필러 본체(5)의 내부에 삽입되어 접합되고, 삽입된 단부(4a)가 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버(7)의 일면과 접한다.
이에 따라서, 상기 루프 사이드 레일(4)은 차량의 충돌 시, 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버(7) 측, 즉, 화살표(A)방향을 통해 전해지는 충돌 에너지를 상기 에너지 분산면(23) 측과, 삽입된 단부(4a)를 통해 화살표(D) 방향으로 전달 및 분산시키면서 대응할 수 있다.
그리고 상기 루프 사이드 레일(4)은 루프 크러쉬(Roof Crush)평가 시, 하중이 진입하는 방향인 화살표(E)를 통해 전달되는 하중이 종래 기술에서 단순하게 필러 본체(5)와 플랜지 결합으로 이루어지던 것을, 상기 필러 본체(5)와, 삽입단(9) 및 펜더 에이프론 어퍼멤버(7)가 함께 지지하고 있어 진입하는 하중에 대한 강건성을 가질 수 있다.
한편, 이러한 루프 사이드 레일(4)은 알루미늄 소재의 압출가공을 통해 하나의 프레임으로 제작할 수 있다.
이에 따라서, 종래 기술에서의 3등분 된 상태로 제작되던 루프 사이드 레일(4)을 하나의 프레임으로 제작함에 따라서, 일체로 이루어진 루프 사이드 레일(4) 자체만으로도 루프의 함몰에 대한 강한 강건성을 가질 수 있고, 제작 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
이러한 구성을 갖는 차체 프레임 유닛(1)에 의하면, 프론트 필러(3)의 필러 본체(5)와 일체로 형성되는 펜더 에이프론 어퍼멤버(7)를 통해 충돌에너지를 흡수 및 루프 사이드 레일(4) 측으로 효과적으로 분산시켜 충돌과 변형에 대한 강한 강건성을 가질 수 있다.
또한, 필러 본체(5)와 루프 사이드 레일(4) 전체를 알루미늄 소재를 사용하여 필러 본체(5)의 두께를 부분적으로 서로 다른 두께를 갖도록 형성하고, 루프 사이드 레일(4)을 일체로 된 하나의 프레임으로 제작시켜 전체적인 강성을 확보하면서도 경량화를 이룰 수 있다.
이러한 경량화는 차량의 전체적인 중량을 감소시키는 효과로 이어진다.
아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 차체 프레임 유닛(1)은 프론트 필러(3)와 루프 사이드 레일(4)의 전체적인 강건성을 향상시켜 정면/옵셋충돌과 루프의 함몰에 대한 강한 강건성을 가질 수 있다.
이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
1: 차체 프레임 유닛 3: 프론트 필러
4: 루프 사이드 레일 4a: 삽입된 단부
5: 필러 본체 7: 펜더 에이프론 어퍼멤버
9: 삽입단 11: 보강비드
13a,13b: 보강리브 15: 상측 체결부
17: 하측 체결부 19: 체결점
21: 에너지 저지면 23: 에너지 분산면

Claims (14)

  1. 인너 패널 및 아웃터 패널로 이루어져 차체의 전방 양측에 배치되는 프론트 필러와, 상기 프론트 필러와 연결되어 루프를 지지하는 루프 사이드 레일을 포함하는 차체 프레임 유닛에 있어서,
    상기 프론트 필러는 필러 본체와, 상기 필러 본체의 일측에서 차체의 전방을 향하도록 돌출 형성되는 펜더 에이프론 어퍼멤버와, 상기 필러 본체의 타측에서 차체의 후방 상측을 향하도록 돌출 형성되어 상기 루프 사이드 레일이 삽입되는 삽입단을 포함하고,
    상기 루프 사이드 레일은 하나의 프레임으로 상기 필러 본체와 연결되되, 상기 프론트 필러의 상기 삽입단에 삽입된 단부가 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버 측과 접하는 것을 특징으로 하는 차체 프레임 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필러 본체, 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버 및 상기 삽입단은 상호 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 차체 프레임 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 필러 본체, 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버 및 상기 삽입단은 서로 다른 두께로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차체 프레임 유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 필러본체, 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버 및 상기 삽입단 상에는 차량 충돌에 대응하는 복수의 보강리브가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 차체 프레임 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 펜더 에이프론 어퍼멤버는 외측으로 돌출형성되는 보강비드를 포함하는 것을 특징으로 하는 차체 프레임 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프론트 필러는 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버의 하측에 상기 인너 패널과 상기 아웃터 패널을 볼트로 체결하기 위한 상,하측 체결부가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 차체 프레임 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 프론트 필러는 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버와 상기 상측 체결부 사이에 형성되어 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버의 충돌 에너지를 상기 상측 체결부 측으로 분산시키는 에너지 분산면이 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 차체 프레임 유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 에너지 분산면은 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버와 상기 상측 체결부를 대각선으로 연결하는 것을 특징으로 하는 차체 프레임 유닛.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 상,하측 체결부는 상기 볼트 체결점을 중심으로 엑스자형태의 보강리브가 일체로 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 차체 프레임 유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상,하측 체결부는 정면 충돌에 따른 충돌 에너지를 저지하는 에너지 저지면을 형성하는 것을 특징으로 하는 차체 프레임 유닛.
  11. 제1항 내지 제10항 중, 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 프론트 필러는 알루미늄 소재의 다이캐스팅 주조로 제작되는 것을 특징으로 하는 차체 프레임 유닛.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 루프 사이드 레일은 상기 펜더 에이프론 어퍼멤버로부터 충돌 에너지를 전달받는 것을 특징으로 하는 차체 프레임 유닛.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 루프 사이드 레일은 알루미늄 소재의 압출가공을 통해 하나의 프레임으로 제작되는 것을 특징으로 하는 차체 프레임 유닛.
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JP5206881B2 (ja) 2009-09-14 2013-06-12 トヨタ自動車株式会社 車体構造

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