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KR20240093092A - 차량의 차체 - Google Patents

차량의 차체 Download PDF

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Publication number
KR20240093092A
KR20240093092A KR1020220176026A KR20220176026A KR20240093092A KR 20240093092 A KR20240093092 A KR 20240093092A KR 1020220176026 A KR1020220176026 A KR 1020220176026A KR 20220176026 A KR20220176026 A KR 20220176026A KR 20240093092 A KR20240093092 A KR 20240093092A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vehicle
underside
battery
upper side
longitudinal direction
Prior art date
Application number
KR1020220176026A
Other languages
English (en)
Inventor
이원해
김남호
정승민
박선근
정병주
이승학
김은비
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020220176026A priority Critical patent/KR20240093092A/ko
Priority to US18/196,841 priority patent/US20240198778A1/en
Publication of KR20240093092A publication Critical patent/KR20240093092A/ko

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Abstract

차량의 폭 방향으로 이격되고 차량의 길이 방향으로 연장된 한 쌍의 언더사이드멤버를 포함하고, 양 언더사이드멤버의 사이에는 배터리가 장착된 언더바디; 및 언더바디의 상부에 결합되어 차량의 실내공간을 구성하고, 양 측단부에는 차량의 하방으로 돌출되며 차량의 길이 방향으로 연장되고 언더사이드멤버 외측에 측방으로 중첩되는 어퍼사이드멤버가 포함된 어퍼바디;를 포함하는 차량의 차체가 소개된다.

Description

차량의 차체{CAR BODY}
본 발명은 차량의 차체에 관한 것이다.
친환경 정책 등에 따라 배터리로 구동되는 전기차에 대한 수요가 증가하고 있다. 전기차는 엔진으로 구동되는 내연기관차보다 구조가 단순하며, 배터리와 구동 모터가 통일된 스케이트보드 플랫폼(샤시프레임)에 장착되고, 이에 따라, 차량의 실내 공간을 소비자가 원하는대로 커스터마이징할 수 있다는 장점이 있다.
배터리는 차량의 무게중심을 고려하여 샤시프레임의 하부에 장착되는데, 배터리의 장착시 샤시프레임의 배터리마운팅부와 배터리의 장착플렌지가 서로 겹쳐져 체결된다.
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.
KR 10-2022-0111909 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 배터리가 결합되는 측의 언더사이드멤버의 강성이 상승하고 이에 따라 차량의 측면충돌에 의해 배터리가 입는 데미지를 감소시켜 배터리의 안정성을 확보할 수 있는 차량의 차체를 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 차체는 차량의 폭 방향으로 이격되고 차량의 길이 방향으로 연장된 한 쌍의 언더사이드멤버를 포함하고, 양 언더사이드멤버의 사이에는 배터리가 장착된 언더바디; 및 언더바디의 상부에 결합되어 차량의 실내공간을 구성하고, 양 측단부에는 차량의 하방으로 돌출되며 차량의 길이 방향으로 연장되고 언더사이드멤버 외측에 측방으로 중첩되는 어퍼사이드멤버가 포함된 어퍼바디;를 포함한다.
언더사이드멤버와 어퍼사이드멤버는 측방으로 이격됨으로써 언더사이드멤버와 어퍼사이드멤버의 사이에 차량의 길이 방향으로 연장되는 공간이 형성될 수 있다.
언더사이드멤버는 단면적이 길이 방향을 따라 가변될 수 있다.
언더사이드멤버는 배터리가 장착되는 지점의 단면적이 배터리가 장착되지 않는 지점의 단면적보다 작을 수 있다.
언더사이드멤버 중 배터리가 장착되는 배터리마운팅부는 언더사이드멤버 하단면이 상승됨으로써 단면적이 감소되고, 배터리의 장착플렌지는 언더사이드멤버의 상승된 하단면 하부에 배치되어 언더사이드멤버와 상하방향으로 체결될 수 있다.
배터리마운팅부의 내부에는 배터리마운팅부의 강성을 강화하기 위한 제1강화부재가 마련될 수 있다.
제1강화부재는 배터리마운팅부를 상하방향으로 구획할 수 있다.
제1강화부재는 차량의 길이방향으로 연장될 수 있다.
배터리의 장착플렌지 내부는 장착플렌지의 강성을 강화하기 위한 다중 단면 구조가 형성될 수 있다.
어퍼사이드멤버와 언더사이드멤버가 중첩되는 면적은 차량의 길이 방향을 따라 가변될 수 있다.
언더사이드멤버 중 배터리가 장착되는 배터리마운팅부에서 어퍼사이드멤버와 언더사이드멤버가 중첩되는 면적이 작아질 수 있다.
어퍼바디의 내부에는 어퍼바디의 강성을 강화하기 위한 제2강화부재가 마련될 수 있다.
제2강화부재는 어퍼바디의 내부를 좌우방향으로 구획될 수 있다.
배터리마운팅부의 내부에는 배터리마운팅부의 강성을 강화하기 위한 제1강화부재가 마련되며, 제1강화부재와 제2강화부재는 서로 수직하게 마련될 수 있다.
어퍼사이드멤버 내부는 어퍼사이드멤버의 강성을 강화하기 위한 다중 단면 구조가 형성될 수 있다.
본 발명의 차량의 차체에 따르면, 배터리가 결합되는 측의 언더사이드멤버의 강성이 상승하고 이에 따라 차량의 측면충돌에 의해 배터리가 입는 데미지를 감소시켜 배터리의 안정성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체의 언더바디의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체의 언더바디의 측면도이다.
도 3은 도 2의 A-A (어퍼바디와 언더바디 포함)단면도이다.
도 4는 언더사이드멤버의 가변되는 단면적을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 차량의 차체는 차량의 폭 방향으로 이격되고 차량의 길이 방향으로 연장된 한 쌍의 언더사이드멤버(120)를 포함하고, 양 언더사이드멤버(120)의 사이에는 배터리(200)가 장착된 언더바디(100); 및 언더바디(100)의 상부에 결합되어 차량의 실내공간을 구성하고, 양 측단부에는 차량의 하방으로 돌출되며 차량의 길이 방향으로 연장되고 언더사이드멤버(120) 외측에 측방으로 중첩되는 어퍼사이드멤버(320)가 포함된 어퍼바디(300);를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체의 언더바디의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체의 언더바디의 측면도이며, 도 3은 도 2의 A-A (어퍼바디와 언더바디 포함)단면도이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차체는 크게 차량의 하부 뼈대를 구성하는 언더바디(100)와 차량의 실내공간을 구성하는 어퍼바디(300)로 나눌 수 있다.
언더바디(100)는 차량의 길이 방향으로 연장된 한 쌍의 언더사이드멤버(120)와 한 쌍의 언더사이드멤버(120)에 차량의 폭 방향으로 결합되는 언더크로스멤버(140)가 포함된다.
언더사이드멤버(120)와 언더크로스멤버(140)에는 차량을 구동하는 모터에 전력을 제공하는 배터리(200)가 장착된다.
배터리(200)는 차량의 무게중심, 차량의 실내 공간 활용의 효율성 등을 위해 차량의 언더바디(100)에 장착되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 어퍼바디(300)는 언더사이드멤버(120) 외측에서 차량의 길이 방향으로 연장되는 어퍼사이드멤버(320)를 포함하며, 어퍼사이드멤버(320)는 언더사이드멤버(120)와 차량의 길이 방향으로 서로 중첩되는 것을 특징으로 한다.
즉, 어퍼사이드멤버(320)는 언더사이드멤버(120)와 지상으로부터 떨어진 높이가 같도록 형성될 수 있다. 또는, 어퍼사이드멤버(320)와 언더사이드멤버(120) 일부가 중첩되도록 어퍼퍼사이드멤버(320)의 높이를 조절할 수 있다.
다만, 어퍼사이드멤버(320)의 높이는 언더사이드멤버(120)의 높이보다 작게 형성하여 어퍼사이드멤버(320)가 언더사이드멤버(120)보다 지상에서 가깝도록 어퍼사이드멤버(320)를 형성하는 것이 바람직하다.
즉, 언더사이드멤버(120)의 높이는 어퍼사이드멤버(320)의 높이와 같거나 더 큰 것이 바람직하다.
이와 같이, 언더사이드멤버(120)의 외측방에서 언더사이드멤버(120)를 감싸는 형상으로 어퍼사이드멤버(320)가 형성되면 차량의 측면 충돌에 있어서, 항상 어퍼사이드멤버(320)가 언더사이드멤버(120)보다 먼저 형상 변화가 일어나며 충돌에너지를 흡수할 수 있어, 배터리(200)가 장착되는 언더사이드멤버(120)를 보호할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 언더사이드멤버(120)와 어퍼사이드멤버(320)는 측방으로 이격됨으로써 언더사이드멤버(120)와 어퍼사이드멤버(320)의 사이에 차량의 길이 방향으로 연장되는 공간(400)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 3을 참조하면, 어퍼사이드멤버(320)는 언더사이드멤버(120)의 외측방에서 중첩되도록 형성되며, 이때 언더사이드멤버(120)와 어퍼사이드멤버(320)가 서로 이격되어 사이에 공간이 형성될 수 있는 것이다.
이와 같이 빈 공간이 형성되면 어퍼사이드멤버(320)의 강성과 더불어 어퍼사이드멤버(320)와 언더사이드멤버(120)의 사이에 어퍼사이드멤버(320)가 변형되면서 충돌에너지를 흡수할 수 있는 공간이 더 마련되어 배터리(200)의 안정성이 더 확보될 수 있는 것이다.
도 4는 언더사이드멤버의 가변되는 단면적을 설명하기 위한 도면으로, 단면 B-B와 C-C가 나타나있다.
단면 B-B는 배터리(200)가 장착되지 않는 부분의 언더사이드멤버(120) 단면이고, 단면 C-C는 배터리(200)가 장착되는 부분의 언더사이드멤버(120)의 단면이다.
언더바디(100)의 두께, 높이 등을 설계함에 있어서 탑승객의 차량 탑승이 용이하도록 하는 언더바디(100)의 높이를 고려해야하며, 언더바디(100)에 장착되는 배터리(200)가 지상의 장애물(예를 들어, 차량 하부의 돌, 이물질)로부터 피해를 입지 않도록 하는 언더바디(100)의 높이를 고려해야한다.
탑승객의 탑승이 용이하려면 언더바디(100)의 높이가 낮은 것이 유리하지만, 배터리(200)를 보호하기 위해서는 언더바디(100)의 높이를 높게 하는 것이 유리하다.
이는 서로 상반되는 조건으로, 언더바디(100)의 적절한 높이 설정이 필요하다.
이에 따라, 승객이 탑승을 용이하게 할 수 있는 언더바디(100)의 높이를 설정하되, 배터리(200)가 장착되는 언더사이드멤버(120)의 두께는 배터리(200)가 장착되지 않는 언더사이드멤버(120)의 두께보다 작게 설정하여 배터리(200)를 장착하고, 배터리(200)를 외부 장애물로부터 보호할 수 있는 것이다.
즉, 언더사이드멤버(120)의 단면적은 길이 방향을 따라 가변될 수 있는 것이며, 배터리(200)가 장착되는 지점의 언더사이드멤버(120) 단면적이 배터리(200)가 장착되지 않는 지점의 언더사이드멤버(120) 단면적보다 작은 것이 바람직하다고 할 수 있다.
아에 따라, 어퍼사이드멤버(320)와 언더사이드멤버(120)가 중첩되는 면적이 차량의 길이 방향을 따라 가변될 수 있고, 언더사이드멤버(120) 중 배터리(200)가 장착되는 배터리마운팅부(125)에서 어퍼사이드멤버(320)와 언더사이드멤버(120)가 중첩되는 면적이 작아질 수 있다.
한편, 언더사이드멤버(120) 중 배터리가 장착되는 배터리마운팅부(125)는 언더사이드멤버(120) 하단면이 상승됨으로써 단면적이 감소되고, 배터리(200)의 장착플렌지(250)는 언더사이드멤버(120)의 상승된 하단면 하부에 배치되어 언더사이드멤버(120)와 상하방향으로 체결될 수 있다.
구체적으로, 도 2 내지 4를 참조하면, 언더사이드멤버(120)의 배터리마운팅부(125)와 배터리(200)의 장착플렌지(250)는 서로 상하방으로 중첩되고, 체결부(500)가 배터리마운팅부(125)와 장착플렌지(250)에 삽입되어 배터리(200)를 언더사이드멤버(120)에 장착할 수 있는 것이다.
이때, 장착플렌지(250)가 언더사이드멤버(120)의 하부에 배치되어 체결부(500)는 장착플렌지(250)를 먼저 관통하여 언더사이드멤버(120)에 배터리(200)를 장착시킨다.
한편, 배터리마운팅부(125)의 내부에는 배터리마운팅부(125)의 강성을 강화하기 위한 제1강화부재(127)가 마련될 수 있다.
구체적으로, 도 3 및 4를 참조하면, 제1강화부재(127)는 언더사이드멤버(120)의 배터리마운팅부(125) 내부에 마련된다. 제1강화부재(127)는 언더사이드멤버(120) 전체에 마련될 수도 있으며, 배터리마운팅부(125) 내부에만 마련될 수 있다.
제1강화부재(127)는 언더사이드멤버(120)와 마찬가지로 차량의 길이방향으로 연장되어 배터리마운팅부(125)의 강성을 강화할 수 있는 것이다.
이때, 제1강화부재(127)는 하부에서 배터리마운팅부(125)를 관통한 체결부(500)의 좌우 방향에서 체결부(500)에 압력을 가함으로써 체결부(500)가 배터리마운팅부(125)에서 차량 주행시 진동에 의해 분리되지 않도록 체결부(500)를 지지하는 역할을 수행할 수 있는 것이다.
더불어, 제1강화부재(127)는 배터리마운팅부(125)를 상하방향으로 구획할 수 있다.
즉, 제1강화부재(127)는 체결부(500)를 지지하면서 배터리마운팅부(125) 내부를 상하방향으로 구획하여 외부 측면 충격으로부터 배터리(200)를 보호할 수 있는 것이다.
한편, 배터리(200)의 장착플렌지(250) 내부는 장착플렌지(250)의 강성을 강화하기 위한 다중 단면 구조(255)가 형성될 수 있다.
구체적으로, 장착플렌지(250) 내부에는 사각 이상의 각을 가지는 단면과 빈 공간이 형성되는 다중 단면 구조(255)가 형성될 수 있다. 장착플렌지(250) 내부가 다중 단면 구조(255)로 형성될 경우 다양한 각도에서 일어나는 외부 측면 충돌에 대비할 수 있으며, 빈 공간의 세로폭 혹은 가로폭을 길게 형성한 다중 단면 구조(255)를 채택하여 장착플렌지(250) 자체의 강성을 크게 높힐 수 있는 것이다.
한편, 어퍼바디(300)의 내부에는 어퍼바디(300)의 강성을 강화하기 위한 제2강화부재(327)가 마련될 수 있고, 어퍼사이드멤버(320) 내부는 어퍼사이드멤버(320)의 강성을 강화하기 위한 다중 단면 구조(255)가 형성될 수 있다..
구체적으로, 도 3을 참조하면, 제2강화부재(327)는 어퍼사이드멤버(320)에 마련된다. 제2강화부재(327)는 어퍼사이드멤버(320) 전체에 마련될 수도 있으며, 어퍼사이드멤버(320) 일부에 마련될 수 있다.
제2강화부재(327)는 어퍼사이드멤버(320)와 마찬가지로 차량의 길이방향으로 연장되어 어퍼사이드멤버(320)의 강성을 강화할 수 있는 것이다.
또한, 어퍼사이드멤버(320)의 내부를 다중 단면 구조(미도시)로 형성하여 어퍼바디(300)의 강성을 강화할 수 있다.
배터리마운팅부(125)의 내부에는 배터리마운팅부(125)의 강성을 강화하기 위한 제1강화부재(127)가 마련되며, 제1강화부재(127)와 제2강화부재(327)는 서로 수직하게 마련될 수 있다.
예를 들어, 제2강화부재(327)는 어퍼바디(300)의 내부를 좌우방향으로 구획할 수 있고. 제1강화부재(127)는 배터리마운팅부(125) 내부를 상하방향으로 구획할 수 있는 것이다.
제1강화부재(127)와 제2강화부재(327)는 각각 배터리마운팅부(125)와 어퍼바디(300)의 공간을 서로 다른 방향으로 구획하여 차체의 전체적인 강성을 높히고 차량의 측면충돌을 대비할 수 있는 것이다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 언더바디
200 : 배터리
300 :어퍼바디

Claims (15)

  1. 차량의 폭 방향으로 이격되고 차량의 길이 방향으로 연장된 한 쌍의 언더사이드멤버를 포함하고, 양 언더사이드멤버의 사이에는 배터리가 장착된 언더바디; 및
    언더바디의 상부에 결합되어 차량의 실내공간을 구성하고, 양 측단부에는 차량의 하방으로 돌출되며 차량의 길이 방향으로 연장되고 언더사이드멤버 외측에 측방으로 중첩되는 어퍼사이드멤버가 포함된 어퍼바디;를 포함하는 차량의 차체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    언더사이드멤버와 어퍼사이드멤버는 측방으로 이격됨으로써 언더사이드멤버와 어퍼사이드멤버의 사이에 차량의 길이 방향으로 연장되는 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    언더사이드멤버는 단면적이 길이 방향을 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  4. 청구항 3에 있어서,
    언더사이드멤버는 배터리가 장착되는 지점의 단면적이 배터리가 장착되지 않는 지점의 단면적보다 작은 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    언더사이드멤버 중 배터리가 장착되는 배터리마운팅부는 언더사이드멤버 하단면이 상승됨으로써 단면적이 감소되고, 배터리의 장착플렌지는 언더사이드멤버의 상승된 하단면 하부에 배치되어 언더사이드멤버와 상하방향으로 체결되는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  6. 청구항 5에 있어서,
    배터리마운팅부의 내부에는 배터리마운팅부의 강성을 강화하기 위한 제1강화부재가 마련된 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  7. 청구항 6에 있어서,
    제1강화부재는 배터리마운팅부를 상하방향으로 구획하는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  8. 청구항 6에 있어서,
    제1강화부재는 차량의 길이방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  9. 청구항 5에 있어서,
    배터리의 장착플렌지 내부는 장착플렌지의 강성을 강화하기 위한 다중 단면 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  10. 청구항 1에 있어서,
    어퍼사이드멤버와 언더사이드멤버가 중첩되는 면적은 차량의 길이 방향을 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  11. 청구항 10에 있어서,
    언더사이드멤버 중 배터리가 장착되는 배터리마운팅부에서 어퍼사이드멤버와 언더사이드멤버가 중첩되는 면적이 작아지는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  12. 청구항 1에 있어서,
    어퍼바디의 내부에는 어퍼바디의 강성을 강화하기 위한 제2강화부재가 마련된 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  13. 청구항 12에 있어서,
    제2강화부재는 어퍼바디의 내부를 좌우방향으로 구획하는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  14. 청구항 12에 있어서,
    배터리마운팅부의 내부에는 배터리마운팅부의 강성을 강화하기 위한 제1강화부재가 마련되며, 제1강화부재와 제2강화부재는 서로 수직하게 마련되는 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
  15. 청구항 1에 있어서,
    어퍼사이드멤버 내부는 어퍼사이드멤버의 강성을 강화하기 위한 다중 단면 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 차체.
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