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KR102336398B1 - 차량의 서브 프레임 - Google Patents

차량의 서브 프레임 Download PDF

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Publication number
KR102336398B1
KR102336398B1 KR1020170058193A KR20170058193A KR102336398B1 KR 102336398 B1 KR102336398 B1 KR 102336398B1 KR 1020170058193 A KR1020170058193 A KR 1020170058193A KR 20170058193 A KR20170058193 A KR 20170058193A KR 102336398 B1 KR102336398 B1 KR 102336398B1
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KR
South Korea
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honeycomb
lower panel
frame
sub
vehicle
Prior art date
Application number
KR1020170058193A
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KR20180124206A (ko
Inventor
강병구
Original Assignee
현대자동차주식회사
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Filing date
Publication date
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Priority to CN201711258334.9A priority patent/CN108860318B/zh
Publication of KR20180124206A publication Critical patent/KR20180124206A/ko
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Abstract

본 발명에서는 어퍼 패널과 로워 패널 사이에 허니콤 구조로 이루어진 보강부가 구성됨에 따라 서브 프레임의 전체적인 강성이 확보되고, 보강부가 서프 프레임의 둘레에 추가 배치되어 비틀림 및 굽힘 강도가 확보되며, 플라스틱 재질로 구성됨에 따라 무게가 감소되어 차량 적용에 최적화된 차량의 서브 프레임이 소개된다.

Description

차량의 서브 프레임 {SUB FRAME OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 서프 프레임에 관한 것으로, 서브 프레임의 전체적인 강성 확보와 더불어 비틀림 및 굽힘 강도도 확보된 차량의 서브 프레임에 관한 것이다.
일반적으로 소형 차량에는 맥퍼슨 타입의 서스펜션이 적용되는데, 스트럿 바가 너클 암의 상측과 차체를 연결하여 설치되고, 스트럿 바 상에는 스프링이 설치되며, 상부에 차폭 방향으로 스티어링 기어박스와 스테빌라이져 바 등이 설치되고, 양측 전후단에는 로워 암이 설치되어 너클 암의 하측과 연결되는 서브 프레임이 구비된다.
이러한 서브 프레임은 스티어링계, 변속기, 엔진 등의 부품을 지지하여 진동, 소음 등을 저감하고, 차체의 강성을 증대시키는 역할을 하게 된다.
이러한 서브 프레임은 상판과 하판으로 분리 구성되어 상판과 하판이 결합된 메인바디로 구성되고 메인바디의 양측단부에는 현가 아암이 장착된다. 이러한 서브 프레임은 기어박스, 각종 링크 구조, 스테빌라이져바 등 샤시 부품, 엔진을 지지해야 하는바 전체적인 강성이 확보되어야 하고, 차체에 연결되어 프레임의 역할도 수행해야 함에 따라 비틀림 및 굽힘에 대해서도 강건한 구조를 가져야 한다.
그러나 종래의 서브 프레임은 상판과 하판이 결합된 구조만으로 구성됨에 따라 충분한 강성을 확보하는데 무리가 있고, 강성을 확보하더라도 비틀림 및 굽힘 강도를 고려하지 않는다.
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.
대한민국공개특허공보 10-2013-0099303 A (2013.09.06)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 서브 프레임의 전체적인 강성 확보와 더불어 비틀림 및 굽힘 강도도 확보된 차량의 서브 프레임을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 서브 프레임은 어퍼 패널과 어퍼 패널의 하부에 결합되는 로워 패널을 포함하는 차량의 서브 프레임에 있어서, 어퍼 패널과 로워 패널 사이에 마련되고 특정 패턴을 가지는 기둥이 연속적으로 적층되는 허니콤 구조로 이루어진 보강부;를 더 포함한다.
보강부는 로워 패널의 전면을 덮도록 형성되고 기둥의 적층방향이 전후방향 및 측방향으로 적층된 제1허니콤부가 구성된 것을 특징으로 한다.
제1허니콤부는 중앙부가 하측으로 함몰되게 형성된 것을 특징으로 한다.
보강부는 로워 패널의 양측단에 마련되고 전후방향으로 연장되게 형성되며 기둥의 적층방향이 상하방향으로 적층되게 이루어진 제2허니콤부가 구성된 것을 특징으로 한다.
로워 패널에는 다수의 마운팅 브라켓이 구비되고, 제2허니콤부는 마운팅 브라켓이 관통되게 형성되어 로워 패널에 배치시 마운팅 브라켓을 감싸는 것을 특징으로 한다.
제2허니콤부는 제1허니콤부의 양측단을 전후방향으로 관통되게 배치된 것을 특징으로 한다.
보강부는 로워 패널의 전단과 후단에 마련되고 측방향으로 연장되게 형성되며 기둥의 적층방향이 상하방향으로 적층되게 이루어진 제3허니콤부가 구성된 것을 특징으로 한다.
제3허니콤부는 제1허니콤부의 전단 및 후단에서 측방향으로 관통되게 배치된 것을 특징으로 한다.
제2허니콤부는 로워 패널에 상부에 배치되고, 제3허니콤부는 어퍼 패널의 하부에 배치됨으로써 제2허니콤부의 양끝단부와 제3허니콤부의 양끝단부가 교차되게 설치된 것을 특징으로 한다.
어퍼 패널과 로워 패널은 스틸 재질로 구성되고, 보강부는 플라스틱 재질로 구성된 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량의 서브 프레임에 따르면, 어퍼 패널과 로워 패널 사이에 허니콤 구조로 이루어진 보강부가 구성됨에 따라 서브 프레임의 전체적인 강성이 확보된다.
아울러, 보강부는 서프 프레임의 둘레에 추가 배치되어 비틀림 및 굽힘 강도가 확보되고, 플라스틱 재질로 구성됨에 따라 무게가 감소되어 차량 적용에 최적화된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 서브 프레임을 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 차량의 서브 프레임에 따른 상부도.
도 3 내지 6은 도시된 차량의 서브 프레임을 설명하기 위한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량의 서브 프레임에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 서브 프레임을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 차량의 서브 프레임에 따른 상부도이며, 도 3 내지 6은 도시된 차량의 서브 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
위의 도면에는 어퍼 패널(10)과 로워 패널(20)이 도식되는데, 어퍼 패널(10)의 경우 로워 패널(20)에 구비되는 보강부(30)를 자세히 볼 수 있도록 절단된 형태로 도식되었다.
본 발명에 따른 차량의 서브 프레임은 도 1 내지 2에 도시된 바와 같이, 어퍼 패널(10)과 어퍼 패널(10)의 하부에 결합되는 로워 패널(20)을 포함하는 차량의 서브 프레임에 있어서, 어퍼 패널(10)과 로워 패널(20) 사이에 마련되고 특정 패턴을 가지는 기둥이 연속적으로 적층되는 허니콤 구조로 이루어진 보강부(30);를 더 포함한다.
이와 같이, 본 발명은 어퍼 패널(10)과 로워 패널(20) 사이에 보강부(30)가 마련되는 것으로, 특히 보강부(30)는 특정 패턴을 가지는 기둥들이 적층된 허니콤 구조로 이루어짐으로써 특정 방향에 대해 강성이 확보됨과 동시에 비틀림 및 굽힘 강성도 확보된다. 즉, 보강부(30)는 허니콤 구조로 이루어짐에 따라 로워 패널(20) 및 어퍼 패널(10)이 엔진 등의 부품을 지지할 수 있는 충분한 강성이 확보되며, 차체에 연결되어 프레임의 역할시에도 비틀림 및 굽힘에 대한 강건한 구조를 갖음에 따라 구조적으로 안정된 서브프레임을 제공한다.
여기서, 보강부(30)의 허니콤 구조를 이루는 특정 패턴은 육각형으로 형성되어 적층시 각각의 면과 모서리가 효과적으로 맞물리는 벌집 형태를 이룸으로써 특정 패턴이 보이는 방향으로 충분한 강성에 따른 지지력이 확보되고 면방향으로 충격흡수가 용이함에 따라 로워 패널(20)과 어퍼 패널(10)에 가해지는 하중 또는 비틀림 및 굽힘에 대해 효과적으로 대응되게 할 수 있다.
본 발명의 보강부(30)는 서브 프레임의 전체적인 강성과 더불어 비틀림 및 굽힘 강성도 확보되어야 하는바, 허니콤 구조의 적층 방향이 상이하게 형성된 제1허니콤부(32), 제2허니콤부(34), 제3허니콤부(36)로 분류된다.
이러한 본 발명에 대해서 구체적으로 설명하부, 도 1 및 도 5에서 볼 수 있듯이, 보강부(30)는 로워 패널(20)을 덮도록 형성되고 기둥의 적층방향이 전후방향 및 측방향으로 적층된 제1허니콤부(32)가 구성될 수 있다.
이와 같이, 보강부(30)는 로워 패널(20)을 덮는 제1허니콤부(32)가 구성되는데, 제1허니콤부(32)의 경우 로워 패널(20)의 전면을 덮도록 형성되며 허니콤 구조에 따른 특정 패턴을 이루는 기둥의 적층방향이 전후방향 및 측방향으로 적층됨에 따라 특정 패턴이 상하방향을 향하도록 배치된다. 즉, 허니콤 구조의 특성상 특정 패턴을 이루는 다수개의 기둥들이 적층된 구조를 이룸에 따라 특정 패턴이 보이는 방향으로 충분한 강성이 확보된다. 이에 따라, 제1허니콤부(32)는 기둥의 적층방향이 로워 패널(20)의 전후방향 및 측방향으로 적층됨에 따라 특정 패턴이 보이는 방향이 상하방향을 향함으로써 로워 패널(20) 및 어퍼 패널(10)의 상측에 마련되는 샤시 부품, 엔진을 지지할 수 있는 강성이 확보된다.
이러한 제1허니콤부(32)는 중앙부(32a)가 하측으로 함몰되게 형성되어 어퍼 패널(10)에 장착되는 기어 박스를 수용할 수 있는 공간이 확보된다. 즉, 제1허니콤부(32)는 로워 패널(20)을 덮도록 형성되고 로워 패널(20)의 상측에 결합되는 어퍼 패널(10)의 형상에 대응되도록 형성됨으로써 샤시 부품, 엔진 등이 서브 프레임에 설치될 수 있고, 설치된 샤시 부품, 엔진 등을 강건하게 지지할 수 있다.
한편, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 보강부(30)는 로워 패널(20)의 양측단에 마련되고 전후방향으로 연장되게 형성되며 기둥의 적층방향이 상하방향으로 적층되게 이루어진 제2허니콤부(34)가 구성될 수 있다.
이처럼, 보강부(30)는 제2허니콤부(34)가 더 구성되고, 제2허니콤부(34)의 경우 로워 패널(20)의 양측단에 마련되며 허니콤 구조에 따른 특정 패턴을 이루는 기둥의 적층방향이 상하방향으로 적층됨에 따라 특정 패턴이 전후방향을 향하도록 배치된다. 이러한 제2허니콤부(34)는 로워 패널(20)의 전후방향으로 작용되는 비틀림 및 굽힘 강성을 확보하기 위한 것으로, 다수개의 기둥들은 적층되는 방향이 로워 패널(20)의 상하방향으로 적층됨에 따라 기둥의 둘레면이 상하방향을 향하도록 배치된다. 즉, 허니콤 구조의 특성상 특정 패턴을 이루는 다수개의 기둥들이 상하방향으로 적층됨에 따라 기둥의 둘레면으로는 비틀림 및 굽힘이 허용된다. 이로 인해, 로워 패널(20)의 양측단의 강성이 확보됨은 물론 비틀림 및 굽힘 강성도 확보되어 차량 선회 주행시 발생되는 횡력에 강건한 구조를 가진다.
한편, 로워 패널(20)에는 차체 연결 및 샤시 부품의 연결을 위한 다수의 마운팅 브라켓(22)이 구비된다. 이러한 마운팅 브라켓(22)은 서브 프레임이 적용되는 차량에 따라 설치 위치가 상이한바, 본 발명에 따른 도면에 한정되지 않고 다양한 위치에 구비될 수 있다.
제2허니콤부(34)는 마운팅 브라켓(22)이 관통되게 형성되어 로워 패널(20)에 배치시 마운팅 브라켓(22)을 감쌀 수 있다. 이에 따라, 제2허니콤부(34)는 로워 패널(20)의 마운팅 브라켓(22)이 관통되는 설치홀이 형성될 수 있으며, 제2허니콤부(34)가 마운팅 브라켓(22)을 감쌈에 따라 마운팅 브라켓(22)을 강건하게 지지할 수 있다.
또한, 제2허니콤부(34)는 제1허니콤부(32)의 양측단을 전후방향으로 관통되게 배치될 수 있다. 이렇게, 제2허니콤부(34)는 제1허니콤부(32)의 양측단에 배치되어 전후방향으로 가로지르도록 연장됨으로써 제1허니콤부(32)와 접촉 상태가 유지되도록 할 수 있다. 이렇게, 제2허니콤부(34)는 제1허니콤부(32)의 양측단에 관통되게 설치되어 제1허니콤부(32)와 제2허니콤부(34)가 접촉된 상태가 유지됨으로써 부품이 설치됨에 따른 하중과 주행시 전달되는 비틀림이 분산되어 더욱 강건하고 효율적인 지지 구성이 가능하다.
한편, 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 보강부(30)는 로워 패널(20)의 전단과 후단에 마련되고 측방향으로 연장되게 형성되며 기둥의 적층방향이 상하방향으로 적층되게 이루어진 제3허니콤부(36)가 구성될 수 있다.
이와 같이, 보강부(30)는 제1허니콤부(32)와 제2허니콤부(34)와 더불어 제3허니콤부(36)가 더 구성되며, 제3허니컴부의 경우 로워 패널(20)의 전단과 후단에 마련되고 허니콤 구조에 따른 특정 패턴을 이루는 기둥의 적층방향이 상하방향으로 적층됨에 따라 특정 패턴이 측방향을 향하도록 배치된다. 이러한 제3허니콤부(36)는 로워 패널(20)의 측방향으로 작용되는 비틀림 및 굽힘 강성을 확보하기 위한 것으로, 다수개의 기둥들이 적층되는 방향은 로워 패널(20)의 상하방향으로 적층됨에 따라 기둥의 둘레면이 상하방향을 향하도록 배치된다. 이로 인해, 로워 패널(20)의 전단과 후단은 제3허니콤부(36)에 의해 강성이 확보됨은 물론 측방향으로 작용되는 비틀림 및 굽힘 강성도 확보되어 차량 선회 주행시 발생되는 횡력에 강건한 구조를 가질 수 있다.
이러한 제3허니콤부(36)는 제1허니콤부(32)의 전단 및 후단에서 측방향으로 관통되게 배치될 수 있다. 이렇게, 제3허니콤부(36)는 제1허니콤부(32)의 전단과 후단에 배치되어 측방향으로 가로지르도록 연장됨으로써 제1허니콤부(32)와 접촉 상태가 유지된다. 이로 인해, 제3허니콤부(36)는 제1허니콤부(32)와 함께 샤시 부품, 엔진 등이 설치됨에 따른 하중과 주행시 전달되는 비틀림이 분산되어 강건하고 효율적인 지지 구성이 가능하다.
한편, 제2허니콤부(34)는 로워 패널(20)에 상부에 배치되고, 제3허니콤부(36)는 어퍼 패널(10)의 하부에 배치됨으로써 제2허니콤부(34)의 양끝단부와 제3허니콤부(36)의 양끝단부가 교차되게 설치될 수 있다.
즉, 제2허니콤부(34)는 로워 패널(20)의 양측단에 배치되어 전후방향으로 연장되게 형성되고, 제3허니콤부(36)는 로워 패널(20)의 전단 및 후단에 배치되어 측방향으로 연장되게 형성됨으로써 제2허니콤부(34)의 양끝단부와 제3허니콤부(36)의 양끝단부가 서로 간섭될 수 있는바, 제2허니콤부(34)는 로워 패널(20)의 상부에 배치되도록 하고 제3허니콤부(36)는 어퍼 패널(10)의 하부에 배치되도록 함으로써 제2허니콤부(34)와 제3허니콤부(36)가 안정적인 구조로 배치되게 할 수 있다.
특히, 제2허니콤부(34)와 제3허니콤부(36)는 상하측으로 교차되게 배치시킴으로써 제2허니콤부(34)의 양끝단부가 제3허니콤부(36)의 양끝단부와 접촉됨에 따라 제1허니콤부(32)와 함께 제2허니콤부(34) 및 제3허니콤부(36)가 샤시 부품, 엔진 등이 설치됨에 따른 하중과 주행시 전달되는 비틀림을 분산하여 효율적으로 하중을 지지할 수 있다. 물론, 제2허니콤부(34)의 양끝단부와 제3허니콤부(36)의 양끝단부가 상호 관통되도록 교차되게 할 수 있다. 다만, 제2허니콤부(34)와 제3허니콤부(36)의 양끝단부가 상호 관통되게 구성할 경우 서브 프레임 내에 전체 강성을 지지하기 위한 제2허니콤부(34)와 제3허니콤부(36)의 사이즈가 커져야 하며, 제2허니콤부(34)와 제3허니콤부(36)에 충분한 비틀림이 작용되지 않을 수 있다. 따라서, 제2허니콤부(34)와 제3허니콤부(36)는 상하측으로 교차되게 배치함이 바람직하다.
한편, 어퍼 패널(10)과 로워 패널(20)은 스틸 재질로 구성되고, 보강부(30)는 플라스틱 재질로 구성될 수 있다.
이렇게, 서프 프레임을 이루는 기본 구조물인 로워 패널(20)과 각종 마운팅 브라켓(22)은 스틸 소재를 적용하여 충분한 강성이 확보되도록 하고, 보강부(30)는 전체적인 강성을 플라스틱 소재로 적용하여 보조 강성이 추가되도록 한다. 특히, 보강부(30)의 경우 플라스틱 소재로 이루어짐에 따라 경량화가 가능하며, 허니콤 구조에 의해 강성이 확보되는바 서브 프레임을 지지할 수 있는 강건한 구조로 구성할 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 차량의 서브 프레임은 로워 패널(20)에 마운팅 브라켓(22)이 용접된 상태에서 로워 패널(20)의 양측단에 제2허니콤부(34)를 배치하여 샤시 부품을 통해 전해지는 하중을 강건하게 지지하도록 한다.
이러한 상태에서, 로워 패널(20)의 전체 형상을 구성하는 제1허니콤부(32)를 로워 패널(20)의 상부에 안착시킴으로써 기어 박스, 스텝바, 엔진 등에 의한 하중을 강건히 지지하도록 하고, 로워 패널(20)의 양측단과 전단과 후단에 제2허니콤부(34)와 제3허니콤부(36)를 배치함으로써 서브 프레임의 전체 비틀림과 횡 하중에 대해 강건한 구조를 가지게 한다.
이렇게, 어퍼 패널(10)과 로워 패널(20) 사이에 허니콤 구조로 이루어진 보강부(30)가 구성됨에 따라 전체적인 강성 확보된다. 아울러, 보강부(30)는 서프 프레임의 둘레에 추가 배치되어 비틀림 및 굽힘 강도가 확보되고, 플라스틱 재질로 구성됨에 따라 무게가 감소되어 차량 적용에 최적화된다.
본 발명은 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.
10:어퍼 패널 20:로워 패널
22:마운팅 브라켓 30:보강부
32:제1허니콤부 34:제2허니콤부
36:제3허니콤부

Claims (10)

  1. 어퍼 패널과 어퍼 패널의 하부에 결합되는 로워 패널을 포함하는 차량의 서브 프레임에 있어서,
    어퍼 패널과 로워 패널 사이에 마련되고 특정 패턴을 가지는 기둥이 연속적으로 적층되는 허니콤 구조로 이루어진 보강부;를 더 포함하며,
    보강부는 로워 패널의 전면을 덮도록 형성되고 기둥의 적층방향이 전후방향 및 측방향으로 적층된 제1허니콤부와, 로워 패널의 양측단에 마련되고 전후방향으로 연장되게 형성되며 기둥의 적층방향이 상하방향으로 적층되게 이루어진 제2허니콤부가 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 서브 프레임.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    제1허니콤부는 중앙부가 하측으로 함몰되게 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 서브 프레임.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    로워 패널에는 다수의 마운팅 브라켓이 구비되고,
    제2허니콤부는 마운팅 브라켓이 관통되게 형성되어 로워 패널에 배치시 마운팅 브라켓을 감싸는 것을 특징으로 하는 차량의 서브 프레임.
  6. 청구항 1에 있어서,
    제2허니콤부는 제1허니콤부의 양측단을 전후방향으로 관통되게 배치된 것을 특징으로 하는 차량의 서브 프레임.
  7. 청구항 1에 있어서,
    보강부는 로워 패널의 전단과 후단에 마련되고 측방향으로 연장되게 형성되며 기둥의 적층방향이 상하방향으로 적층되게 이루어진 제3허니콤부가 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 서브 프레임.
  8. 청구항 7에 있어서,
    제3허니콤부는 제1허니콤부의 전단 및 후단에서 측방향으로 관통되게 배치된 것을 특징으로 하는 차량의 서브 프레임.
  9. 청구항 7에 있어서,
    제2허니콤부는 로워 패널에 상부에 배치되고, 제3허니콤부는 어퍼 패널의 하부에 배치됨으로써 제2허니콤부의 양끝단부와 제3허니콤부의 양끝단부가 교차되게 설치된 것을 특징으로 하는 차량의 서브 프레임.
  10. 청구항 1에 있어서,
    어퍼 패널과 로워 패널은 스틸 재질로 구성되고, 보강부는 플라스틱 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 서브 프레임.
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