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KR-102960755-B1 - COWL CROSSBAR

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 카울 크로스바는, 차체 내부에서 카울(cowl) 측의 좌우 방향으로 배치되는 중공의 제1, 2 파이프를 포함하는 파이프와, 파이프의 일부 구간에 배치되어 차량 충돌 시 발생하는 충돌 에너지를 흡수하는 대시 마운팅 부재와, 제1, 2 파이프 사이에 체결되어 제1, 2 파이프의 수직 강성을 확보하는 센터 서포트, 및 대시 마운팅 부재와 이격된 상태로 센터 서포트의 상단에 배치되어 차량 충돌 시 발생하는 충돌 에너지를 흡수하는 센터 서포트 브래킷을 포함한다.

Inventors

  • 최익근

Assignees

  • 현대모비스 주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20210603

Claims (11)

  1. 차체 내부에서 카울(cowl) 측의 좌우 방향으로 배치되는 중공의 제1, 2 파이프를 포함하는 파이프; 상기 파이프의 일부 구간에 배치되어, 차량 충돌 시 발생하는 충돌 에너지를 흡수하는 대시 마운팅 부재; 상기 제1, 2 파이프 사이에 체결되어, 상기 제1, 2 파이프의 수직 강성을 확보하는 센터 서포트; 및 상기 대시 마운팅 부재와 이격된 상태로 상기 센터 서포트의 상단에 배치되어, 차량 충돌 시 발생하는 충돌 에너지를 흡수하는 센터 서포트 브래킷을 포함하고, 상기 센터 서포트 브래킷은 차체와 체결되는 특정 구간에 기 설정된 기준치보다 높은 외력이 가해질 시에만 충돌 방향으로 회전하며 소성 변형되고, 상기 센터 서포트 브래킷은 상기 센터 서포트의 상단으로부터 전방으로 돌출된 수평 프레임; 및 상기 수평 프레임과 차체 사이에 위치하여 차량 충돌 시 후방으로 회전하며 소성 변형되는 변형 프레임을 포함하고, 상기 변형 프레임은 상기 수평 프레임의 전방으로 연장 형성되는 경사 골격부와, 상기 경사 골격부의 전방으로 연장 형성된 상태로 차체와 체결되는 수평 골격부를 포함하고, 상기 경사 골격부와 수평 골격부 사이의 경계면상에는 보강판이 구비되는 것인 카울 크로스바.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 수평 프레임과 경사 골격부의 경계면 상, 하단에는 소정의 변형 유도 홈이 형성되는 것인 카울 크로스바.
  4. 제1항에 있어서, 상기 경사 골격부는 길이 방향을 따라 형성된 중공 홀과, 상기 중공 홀에 간격을 두고 형성된 보강 리브를 포함하는 것인 카울 크로스바.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 대시 마운팅 부재는 차량 충돌 시 전방에서 후방으로 밀리며 소성 변형되는 것인 카울 크로스바.
  7. 제1항에 있어서, 상기 대시 마운팅 부재는 차량 충돌 시 전방에서 후방으로 밀리며 탄성 변형되는 것인 카울 크로스바.
  8. 제1항에 있어서, 상기 대시 마운팅 부재는 차량 충돌 시 전방에서 후방으로 밀리며 특정 구간이 파단되는 것인 카울 크로스바.
  9. 차체 내부에서 카울(cowl) 측의 좌우 방향으로 배치되는 중공의 제1, 2 파이프를 포함하는 파이프; 상기 파이프의 일부 구간에 배치되어, 차량 충돌 시 발생하는 충돌 에너지를 흡수하는 대시 마운팅 부재; 상기 제1, 2 파이프 사이에 체결되어, 상기 제1, 2 파이프의 수직 강성을 확보하는 센터 서포트; 및 상기 대시 마운팅 부재와 이격된 상태로 상기 센터 서포트의 상단에 배치되어, 차량 충돌 시 발생하는 충돌 에너지를 흡수하는 센터 서포트 브래킷을 포함하고, 상기 센터 서포트 브래킷은 상기 센터 서포트의 상단으로부터 전방으로 돌출된 수평 프레임; 및 상기 수평 프레임과 차체 사이에 위치하여 차량 충돌 시 후방으로 회전하며 변형되는 변형 프레임을 포함하고, 상기 변형 프레임은 상기 수평 프레임의 전방으로 연장 형성되는 경사 골격부와, 상기 경사 골격부의 전방으로 연장 형성된 상태로 차체와 체결되는 수평 골격부를 포함하고, 상기 경사 골격부와 수평 골격부 사이의 경계면상에는 보강판이 구비되는 것인 카울 크로스바.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 상기 변형 프레임은 차량 충돌 시 전방에서 후방으로 밀리며 탄성 변형되는 것인 카울 크로스바.

Description

카울 크로스바{COWL CROSSBAR} 본 발명은 경량화를 이루고 강성을 확보할 수 있는 카울 크로스바에 관한 것이다. 일반적으로 카울 크로스바는 차체의 계기판 후면에 설치되는 보강 부품으로서, 스티어링 축, 인스트루먼트 패널, 공조 시스템, 에어백, 카오디오 등의 칵핏 전장 부품을 안내 및 지지하는 역할을 한다. 특히, 카울 크로스바는 차량의 카울(Cowl)에 설치되어 좌우 방향의 비틀림이나 휘어짐을 방지하고 강성을 높이기 위한 골격으로서 기능하여, 차량 충돌 사고 발생 시, 승객을 안전하게 보호한다. 종래의 카울 크로스바는 재질의 특성상 높은 인장 강도와 신율을 가지고 있기 때문에 크랙이 발생되지 않고 충돌 에너지를 흡수하여 승객을 보호할 수 있으나, 복합소재의 사출물에 비해 과도한 제품 중량이 발생되어 전기차 및 친환경차량 등의 연비 저하에 많은 영향을 미친다. 근래에는 지구 온난화를 막기 위해 자동차 연비 규제가 강화되어, 완성차의 연비 개선을 위한 대책 마련이 다각화되고 있고, 그 중에서도 차량 경량화에 적합한 카울 크로스바를 연구 개발하는 데 많은 노력을 기울이고 있다. 이러한 변화에 따라 카울 크로스바는 주로 복합소재의 사출물로 이루어진 파이프 및 대시 마운팅 부재를 사용하는 추세이다. 복합소재의 사출물로 이루어진 카울 크로스바의 파이프 및 대시 마운팅 부재는 금속재 대비 무게가 가벼우나, 신율이 부족하여 소재가 가진 신율을 벗어나면 파손이 발생되는 문제가 있다. 이러한 이유로 해당 분야에서는 카울 크로스바의 강도를 높이고 경량화 할 수 있는 방안을 모색하고 있지만, 현재까지는 만족할 만한 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카울 크로스바를 개략적으로 도시한 사시도. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 카울 크로스바를 개략적으로 도시한 정면도. 도 3은 도 1에 표시된 A의 부분 확대도. 도 4는 도 3에 표시된 B-B'의 단면도. 도 5는 도 1에 표시된 A의 다른 예를 도시한 변형 예시도. 도 6은 도 5에 표시된 C-C'의 단면도. 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카울 크로스바의 파이프 및 그 체결 관계를 도시한 사시도. 도 8 및 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 카울 크로스바에 있어서, 제1, 2 파이프를 도시한 분해 사시도. 도 10 및 도 11은 본 발명 제1 실시예의 변형 예에 따른 카울 크로스바에 있어서, 제1, 2 파이프를 도시한 분해 사시도. 도 12 및 도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카울 크로스바의 파이프 캡을 도시한 사시도. 도 14는 본 발명의 제1 실시예에 따른 카울 크로스바의 파이프 캡 및 파이프의 단면을 도시한 결합 단면도. 도 15는 본 발명 제1 실시예의 변형 예에 따른 카울 크로스바의 파이프 캡 및 파이프의 단면을 도시한 결합 단면도. 도 16은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카울 크로스바의 좌측면도. 도 17은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카울 크로스바의 핀 부재를 도시한 사시도. 도 18은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카울 크로스바의 핀 부재 및 사이드 브래킷을 도시한 체결 단면도. 도 19는 본 발명의 제1 실시예에 따른 핀 부재가 차체의 가이드 홀에 걸친 상태를 도시한 단면도. 도 20은 본 발명 제1 실시예의 변형 예에 따른 카울 크로스바의 핀 부재 및 사이드 브래킷을 도시한 단면도. 도 21은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카울 크로스바의 우측면도. 도 22는 도 21에 표시된 E의 부분 확대도. 도 23은 본 발명의 제2 실시예에 따른 카울 크로스바가 설치된 모습을 개략적으로 도시한 사시도. 도 24는 본 발명의 제2 실시예에 따른 카울 크로스바가 설치된 모습을 개략적으로 도시한 평면도. 도 25 및 도 26은 본 발명의 제2 실시예에 따른 카울 크로스바에 있어서, 센터 서포트 브래킷의 충격 흡수 구조를 도시한 예시도. 도 27은 본 발명의 제3 실시예에 따른 카울 크로스바를 개략적으로 도시한 사시도. 도 28은 도 27에 표시된 F의 부분 확대도. 도 29는 본 발명의 제3 실시예에 따른 카울 크로스바에 있어서, 센터 서포트의 충격 흡수 구조를 도시한 예시도. 도 30은 도 27에 표시된 G 부분을 확대 도시한 구성 예시도. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 제1 실시예 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 카울 크로스바를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 카울 크로스바를 개략적으로 도시한 정면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 카울 크로스바(1000)는 차체의 사이드부에 고정된다. 특히, 카울 크로스바(1000)는 금속재보다 비교적 가벼운 탄소섬유나 유리섬유 등을 섞은 복합소재 플라스틱, 알루미늄이나 마그네슘 합금 등의 소재를 사용하여 전체적인 무게를 줄임과 동시에 강도를 높일 수 있다. 만약, 차체에 외부 충격이 가해질 시, 그 충돌 에너지는 차체를 통해 카울(cowl) 측으로 전달되며, 카울 측으로 전달된 충돌 에너지는 스티어링 컬럼(미도시)으로 전달되어 승객(운전자, 동승자 포괄)의 상해에 직접적인 영향을 미친다. 이에 따라, 승객을 안전하게 보호하기 위해서 카울 크로스바(1000)는, 차체의 강성 확보는 물론이고, 차체에 가해지는 충돌 에너지를 효과적으로 흡수할 수 있는 구조를 갖는다. 이러한 카울 크로스바(1000)는, 파이프(1100), 사이드 브래킷(1300), 핀 부재(1400), 대시 마운팅 부재(1500), 센터 서포트(1600) 및 센터 서포트 브래킷(1700)을 포함한다. 파이프(1100)는 중공 형상의 긴 관으로 이루어진다. 파이프(1100)는 복합소재의 사출물로 이루어짐으로써, 금속재로 이루어진 종래의 카울 크로스바에 비하여 본 발명인 카울 크로스바(1000)의 전체적인 무게를 줄일 수 있다. 사이드 브래킷(1300)은 파이프(1100)의 양단에 결합되어 차체 충돌 시 발생되는 충돌 에너지를 흡수하는 역할을 한다. 이러한 사이드 브래킷(1300)은 미리 설정된 기준치보다 높은 외력이 가해질 시에만 절곡되며 변형될 수 있다. 핀 부재(1400)는 사이드 브래킷(1300)을 차체 방향으로 관통하여 차체의 결합 방향을 안내하는 역할을 한다. 대시 마운팅 부재(1500)는 파이프(1100)의 구간상에 형성되어 대시패널(미도시)과 체결되는 구성이다. 이러한 대시 마운팅 부재(1500)는 변형 및/또는 파단되는 형태로 충돌 에너지를 흡수할 수 있다. 센터 서포트(1600)는 파이프(1100)의 양단 사이 구간에 형성되어 차체(카울 측)의 하부에 결합되고, 센터 서포트 브래킷(1700)은 센터 서포트(1600)와 차체 사이에 위치하여 충돌 에너지를 흡수하는 구조를 가질 수 있다. 이러한 센터 서포트(1600)는 차량의 정차 또는 주행 시 공진에 의한 핸들 떨림이 발생되는 것을 억제하여 차량의 NVH(Noise/Vibration/Harshness) 성능을 향상시키는 역할을 한다. 도 3은 도 1에 표시된 A의 부분 확대도이고, 도 4는 도 3에 표시된 B-B'의 단면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 대시 마운팅 부재(1500)는 외력에 의한 충돌 발생 시, 그 충돌 에너지를 흡수하기 위하여 부분적으로 변형 및 파단되는 구조적 특징을 갖는다. 즉, 대시 마운팅 부재(1500)는 제1 파이프(1110)의 일부 구간에 배치되어, 차량 충돌 시 발생하는 충돌 에너지를 해당 구간이 파단되며 흡수하는 구조이다. 이러한 대시 마운팅 부재(1500)는 제1 하부 프레임(1510)과, 제1 스틸 브래킷(1520)을 포함한다. 제1 하부 프레임(1510)은 외력에 의한 충돌로 인하여 제1 파이프(1110)와 차체 사이에서 파단되는 크랙부(1511)를 갖는다. 제1 하부 프레임(1510)은 제1 파이프(1110)와 차체 사이에서 변형되지 않는 특정 구간에 복수의 보강 리브(1512)를 구비할 수 있다. 제1 하부 프레임(1510)은 도 4에 도시된 기준선을 중심으로 좌측에는 제1 파이프(1110)와 체결되는 고정부가 위치하고, 우측에는 차체와 체결되는 변형부를 포함한다. 이때, 변형부의 전방 하단에는 크랙부(1511)가 위치한다. 만약, 제1 하부 프레임(1510)에 변형이 가해지면, 변형부에 위치한 크랙부(1511)가 파단된다. 파단된 크랙부(1511')를 통해 충돌 에너지를 흡수할 수 있다. 제1 스틸 브래킷(1520)은 제1 하부 프레임(1510)의 상부를 감싸되, 충돌에 의해 제1 파이프(1110)와 차체 사이에서 충돌 방향으로 변형된다. 일례로, 제1 스틸 브래킷(1520)은 도 4에 도시된 기준선을 중심으로 좌측에는 제1 파이프(1110)와 체결되는 비변형 구간이 위치하고, 우측에는 차체와 체결되어 소성 변형되는 변형 구간이 위치할 수 있다. 만약, 제1 스틸 브래킷(1520)에 변형이 가해지면, 기준선을 마지노선으로 한 변형 구간이 외력 방향으로 밀려 변형된 제1 스틸 브래킷(1520')이 된다. 변형된 제1 스틸 브래킷(1520')은 파단된 크랙부(1511')와 함께 차체 충돌 시 발생하는 충돌 에너지를 효과적으로 흡수하여 제2의 피해를 예방할 수 있도록 한다. 도 5는 도 1에