KR100551257B1 - 진동성능 향상을 위한 카울크로스멤버 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카울 크로스멤버의 진동성능 향상를 위하여, 카울 크로스멤버와 카울 크로스멤버 중앙부를 지지하는 센터서포트의 구조를 개선함으로써, 센터서포트 상단과 하단 결합부에서의 모멘트 내지 비틀림 하중에 대한 강성이 증대되도록 한 카울 크로스멤버 어셈블리를 제공함을 목적으로 한다.

이를 위하여 본 발명은, 일단부가 프론트필라 내측패널에 고정되어 가로방향으로 연장된 제 1 멤버(10); 일단부가, 상기 제 1 멤버의 일단부가 고정된 프론트 필라 내측패널 가로방향 반대편측의, 프론트 필라 내측패널에 고정되어 가로방향으로 연장되며, 타단부에는 상기 제 1 멤버의 타단부가 내측으로 삽입되어 상기 제 1 멤버와 중첩되는 제 2 멤버(20); 상단부는 상기 제 1 멤버 타단부와 상기 제 2 멤버 타단부가 서로 중첩된 중첩부를 상하방향 관통하여 상기 중첩부와 연결되며, 하단부는 차체 바닥면에 고정되는 센터서포트(30); 상기 중첩부와 이 중첩부를 상하방향 관통하는 상기 센터서포트 상단부를 차체 길이방향으로 연속관통하여, 상기 제 1 멤버(10) 타단부, 상기 제 2 멤버(20) 타단부 및 상기 센터서포트(30) 상단부가 서로 견고하게 체결되도록 하기 위한 체결수단;을 포함하는 카울 크로스멤버 어셈블리를 제공한다.

카울 크로스멤버, 센터서포트, 스티어링, 진동성능

Description

진동성능 향상을 위한 카울크로스멤버 어셈블리{Cowl Crossmember Assembly}

도 1은 종래의 카울 크로스멤버 어셈블리를 나타낸 간략한 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 카울 크로스멤버 어셈블리를 나타낸 간략한 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 카울 크로스멤버 어셈블리의 조립구조를 나타내기 위한 간략한 부분 조립도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 카울 크로스멤버 어셈블리의 센터서포트 상부의 결합구조를 나타내기 위하여, 제 1 멤버 타단부와 제 2 멤버 타단부의 중첩부를 절개하여 도시한 간략도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 카울 크로스멤버 어셈블리의 센터서포트 하부의 결합구조를 나타낸 간략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 카울 크로스멤버 2a, 2b, 30a, 30b: 센터서포트

2c: 연결바 3: 터널부

4: 수직브라켓 5: 어퍼 마운팅브라켓

6a, 6b: 사이드 마운팅브라켓 7: 센터플로어 리인포스

10: 제 1 멤버 11: 관통홀

20: 제 2 멤버 21: 삽입부

22: 제 1 측부 23: 제 2 측부

40: 서포트브라켓 41: 고정부

42: 제 1 수직부 43: 제 2 수직부

본 발명은 차량의 카울 크로스멤버 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카울 크로스멤버의 진동성능 향상를 위하여, 카울 크로스멤버와 카울 크로스멤버 중앙부를 지지하는 센터서포트의 구조를 개선함으로써, 센터서포트 상단과 하단 결합부에서의 모멘트 내지 비틀림 하중에 대한 강성이 증대되도록 한 카울 크로스멤버 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 카울 크로스멤버는 카울패널 후방의 차실측에 가로방향으로 설치되어 차체 전방에 강성을 부여하는 구조물로서, 스티어링 칼럼을 지지하며, 스티어링 칼럼으로부터 전달되는 엔진진동을 충분히 흡수할 수 있는 강성을 갖는 구조로 설계된다.

도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 이러한 카울 크로스멤버(1)의 중앙부 하측에는, 카울 크로스멤버(1)를 상하방향으로 지지하며 스티어링 장치(미도시)로부터의 진동을 차체 하부로 분산시키기 위한 2개의 센터서포트(2a, 2b)와, 센터서포트의 가로방향 강성을 증대하기 위하여 2개의 센터서포트를 서로 연결하는 연결바(2c)가 설치된다.

센터서포트(2a, 2b)에 의한 카울 크로스멤버(1) 지지구조를 살펴보면, 센터서포트(2a, 2b)의 상단은 카울 크로스멤버(1)에 용접되며, 하단은 차체 바닥면, 즉 프론트 플로워 판넬의 강성증대를 위하여 차체 길이방향을 따라 돌출형성시킨 터널부(3)에 수직브라켓(4)에 의해 고정된다.

도 1에는 프론트 플로어 패널 중 터널부(3)만이 도시되어 있으며, 터널부(3)의 상면에는 강성 보강을 위한 플로어 리인포스 부재(미도시)가 덧씌워지며, 터널부(3)의 상부보다 하부의 폭이 넓다. 수직브라켓(4)은, 상면으로부터 비스듬한 경사로 형성되는 터널부(3)의 측면에 센터서포트(2a, 2b)의 하단부가 고정될 수 있도록 하기 위한 부재로서, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 단면형상이 "∨"로 이루어져 우측면은 터널부(3)의 측면에 고정되며, 좌측면에는 센터서포트(2a, 2b)의 하단부가 고정된다.

한편, 카울 크로스멤버(1) 양단에는 프론트필라(미도시)에의 고정을 위한 사이드 마운팅브라켓(6a, 6b: 6)이 설치되며, 좌측 사이드 마운팅브라켓(6a)과 좌측 센터서포트(2a) 사이의 운전석 측에는 어퍼 마운팅 브라켓(5)이 설치되어, 이 어퍼 마운팅 브라켓에 의해 스티어링 칼럼(미도시)은 차체 전방에 고정된다.

이와 같은 구조로 이루어진 카울 크로스멤버는 다음과 같은 문제점이 있다. 도 1을 참조하여 살펴본다.

먼저, 센터서포트(2a, 2b) 상단의 결합구조는, 카울 크로스멤버와 수직하게 결합되어 있어 카울 크로스멤버를 상측방향으로 지지함에 있어서는 큰 문제가 없으 나, 카울 크로스멤버가 상하 좌우 방향으로 진동함에 따라 요구되는 비틀림 강성은 취약한 구조로 이루어져 있어 엔진 아이들링 시 진동성능에 불리하다.

다음으로, 센터서포트(2a, 2b) 하단의 결합구조는, 수직브라켓(4)를 매개로하여 차체 바닥면(즉, 터널부 측면)에 고정되는 구조이므로, 카울 크로스멤버의 진동에 따른 비틀림 하중 또는 모멘트 하중에 취약하여 아이들링 시 진동성능에 불리하다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 본 발명은, 엔진 아이들링시 운전자가 느끼게 되는 스티어링장치 진동감도의 저감을 위해, 카울 크로스멤버와 카울 크로스멤버 중앙부를 지지하는 센터서포트의 구조를 개선하여, 센터서포트 상단과 하단 결합부에서의 강성, 특히 모멘트 내지 비틀림 하중에 대한 강성이 증대되도록 한 카울 크로스멤버 어셈블리를 제공함을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 카울 크로스멤버 어셈블리는, 일단부가 프론트필라 내측패널에 고정되어 가로방향으로 연장된 제 1 멤버; 일단부가, 상기 제 1 멤버의 일단부가 고정된 프론트 필라 내측패널 가로방향 반대편측의, 프론트 필라 내측패널에 고정되어 가로방향으로 연장되며, 타단부에는 상기 제 1 멤버의 타단부가 내측으로 삽입되어 상기 제 1 멤버와 중첩되는 제 2 멤버; 상단부는 상기 제 1 멤버 타단부와 상기 제 2 멤버 타단부가 서로 중첩된 중첩부를 상하방향 관통하여 상기 중첩부와 연결되며, 하단부는 차체 바닥면에 고정되는 센터 서포트; 상기 중첩부와 이 중첩부를 상하방향 관통하는 상기 센터서포트 상단부를 차체 길이방향으로 연속관통하여, 상기 제 1 멤버 타단부, 상기 제 2 멤버 타단부 및 상기 센터서포트 상단부가 서로 견고하게 체결되도록 하기 위한 체결수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 2 멤버 타단부는 양측으로 분기되어 서로 대향배치되는 제 1 측부와 제 2 측부를 구비하며, 상기 제 1 멤버 타단부는 상기 제 1 측부와 상기 제 2 측부 사이에 삽입되어 상기 제 2 멤버 타단부와 중첩되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 센터서포트 상단부는, 상기 제 1 멤버 타단부와 상기 제 2 멤버 타단부가 서로 중첩된 중첩부를 관통하여 상기 중첩부에 결합된 상태에서의 비틀림 강성을 증대시키기 위하여, 각진 형상으로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 센터서포트 하단부가 고정되는 상기 차체 바닥면에는 차체 바닥면에 수평하게 고정되는 고정부와 이 고정부의 양측에서 수직하게 절곡되어 연장형성되며 가로방향으로 서로 대향 배치되는 제 1 수직부와 제 2 수직부를 구비하는 서포트브라켓이 설치되며, 상기 센터서포트는 2 개로 구성되어 각 하단부가 상기 제 1 수직부와 상기 제 2 수직부의 외측면에 각각 밀착되고, 상기 센터서포트들의 하단부, 상기 제 1 수직부 및 상기 제 2 수직부는 이들을 가로방향으로 연속관통하는 볼트에 의해 볼팅체결되도록 하는 것이 바람직하다.

본 설명에서 카울 크로스멤버 어셈블리는, 카울 크로스멤버와 카울 크로스멤버의 중앙부 하측에서 카울 카울크로스멤버를 수직방향 지지하는 센터서포트와 센 터서포트의 하단부가 차체 바닥면(즉, 프론트 플로어 패널)에 고정될 수 있도록 하는 서포트브라켓을 통칭하는 것으로 한다.

또한, 가로방향은 차체의 가로방향, 즉 차폭방향을 그리고 길이방향은 차체 길이방향을 지칭한다.

또한, 중첩부는 제 1 멤버 타단부와 제 2 멤버 타단부가 서로 중첩된 부분을 지칭한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카울 크로스멤버 어셈블리에 대하여 살펴본다. 별도의 구분이 없는 한, 동일한 명칭은 동일 또는 그에 상당하는 부재를 지칭하며 또한 동일부재에 대해서는 동일한 도면부호를 사용한다.

도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 카울 크로스멤버 어셈블리는, 우측의 사이드 마운팅브라켓(6b)에 의해 일단이 차량 우측의 프론트필라(미도시) 내측패널에 고정되어 차량전방에 좌측방향으로 연장되는 제 1 멤버(10), 좌측 사이드 마운팅브라켓(6a)에 의해 일단이 차량 우측의 프론트필라(미도시) 내측패널에 고정되며 차량전방에 우측방향으로 연장되어 타단부가 제 1 멤버의 타단부와 주첩되어 연결되는 제 2 멤버(20), 제 1 멤버와 제 2 멤버 각각의 타단부가 중첩된 부위인 중첩부를 하측에서 수직방향으로 지지하는 2 개의 센서서포트(30), 이 센터서포트가 차체 바닥면, 즉 프론트 플로어 패널 센터측의 터널부(3)를 덮는 보강부재인 센터플로어 리인포스(7) 상에 고정되는 서포트브라켓(40)으로 구성된다.

도 2 와 도 3을 참조하여 각각의 구성에 대하여 살펴본다.

제 1 멤버(10)는, 앞서 살펴본 바와 같이 일단부가 사이드 마운팅브라켓(6b)을 매개로 차량 우측의 프론트 필라(미도시) 내측패널에 고정되며, 타단부는 제 1 멤버(10)의 다른 부분 보다 직경이 작으며 사각의 파이프 형상으로 이루어져 있다.

이러한 제 1 멤버 타단부에는 2 개의 관통홀(11)이 상하로 관통형성되어 있어, 이를 관통하여 센터서포트(30)의 상단부가 결합되며, 센터서포트(30)가 결합된 상태에서 비틀림 하중에 대해 강성을 유지할 수 있도록 사각의 홀로 형성된다. 또한, 제 1 멤버 타단부에는, 차체 길이방향으로 형성되어 관통홀(11)을 수직하게 관통하는 홀이 구비된다.

제 2 멤버(20)는, 일단부가 사이드 마운팅브라켓(6a)을 매개로 차량 좌측의 프론트 필라(미도시) 내측패널에 고정되며, 타단부는 양측으로 분기되어 차체 길이방향으로 서로 대향배치되는 제 1 측부(22)와 제 2 측부(23)를 구비한다. 그리고, 제 1 측부와 제 2 측부를 차체 길이방향으로 관통하는 홀이 각각 형성된다.

이러한 제 2 멤버 타단부에는 제 1 측부와 제 2 측부에 의해 상하개방된 삽입부(21)가 마련되며, 이 삽입부 내측으로 제 1 멤버(10)의 타단부가 삽입됨으로써 제 1 멤버의 타단부와 제 2 멤버의 타단부는 서로 수평하게 중첩된다. 이와 같이, 제 1 멤버(10) 타단부와 제 2 멤버(20) 타단부가 서로 중첩되어, 차체 길이방향으로 포개어진 부분이 중첩부이다.

2 개의 센터서포트(30)는, 사각의 파이프 혹은 4각 기둥형상으로 이루어져 중첩부 하부를 지지하도록 상하방향으로 설치되며, 그 하단부가 터널부(3) 상측을 덮는 센터플로어 리인포스(7) 상에 고정되며, 상부에는 차체 길이방향으로 관통형 성된 홀이 그리고 하부에는 차체 가로방향으로 관통형성된 홀이 구비된다.

서포트브라켓(40)은, 센터서포트(30)의 하단부가 고정되는 차체 바닥면, 보다 정확하게는 센터플로어 리인포스(7) 상에 수평하게 고정되는 고정부(41)와 이 고정부의 양측에서 수직하게 절곡되어 연장형성되며 가로방향으로 서로 대향 배치되는 제 1 수직부(42)와 제 2 수직부(43)으로 구성되며, 제 1 수직부와 제 2 수직부에는 이들을 가로방향으로 관통하는 홀이 각각 형성된다.

도 3과 도 4를 참조하여 센터서포트(30)의 상부결합구조를 살펴본다.

제 1 멤버(10)와 제 2 멤버(20)로 이루어진 카울 크로스멤버의 중앙부를 하측에서 지지하는 센터서포트(30)의 상단부는 제 1 멤버 타단부와 제 2 멤버 타단부가 서로 중첩된 중첩부를 상하방향 관통하여 중첩부와 연결된다. 즉, 제 1 멤버 타단부가 제 2 멤버 타단부 내측으로 삽입된 상태에서, 센터서포트(30) 상단부는 제 1 멤버 타단부의 관통홀(11)을 관통하여 제 1 멤버 타단부와 연결된다.

구체적으로 살펴보면, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 1 멤버 타단부와 제 2 멤버의 제 1 측부 제 2 측부 그리고 센터서포트(30)의 상단부 각각에 차체 길이방향으로 형성된 홀들은, 이들 각각의 구성들(10, 20, 30)이 결합된 상태에서 서로 일직선으로 대응될 수 있도록 형성되어 있어 볼팅결합에 의해 이들 각각의 구성은 견고하게 체결될 수 있다. 즉, 센터서포트(30)의 상부는, 제 1 측부와 상기 제 2 측부 그리고 제 1 멤버 타단부를 차체 길이방향으로 관통하는 볼트와 이에 체결되는 너트와 같은 체결수단에 의해 견고하게 결합된다.

도 3과 도 5를 참조하여 센터서포트(30)의 하부결합구조를 살펴본다.

2 개의 센터서포트 하단부는, 센터플로어 리인포스(7)상에 고정설치되는 서포트브라켓(40)의 제 1 수직부(42)와 제 2 수직부(43)의 외측면에 각각 밀착되고, 2 개의 센터서포트의 하단부, 제 1 수직부 및 상기 제 2 수직부는 이들을 가로방향으로 연속관통하는 볼트에 의해 볼팅체결됨으로써 센터플로어 리인포스(7) 상에 고정된다.

상기한 바와 같은 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 설명된 것으로 각 구성들에 대한 다양한 변형이 가능하다.

일례로, 제 2 멤버의 제 1 측부와 제 2 측부는 차체 길이방향이 아닌 상하방향으로 서로 대향배치되도록 형성시킬 수 있으며, 나아가 제 2 멤버의 타단부를, 그 선단이 개방된 중공의 사각박스로 형성시키고 그 내측으로 제 1 멤버의 타단부가 삽입되도록 할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 2 개의 센터서포트의 하단부가 서포트브라켓의 제 1 수직부와 제 2 수직부 외측면에 밀착고정되도록 하였으나, 제 1 수직부와 제 2 수직부의 내측면에 밀착되어 볼팅결합되도록 할 수도 있다.

상술한 구조로 이루어진 카울 크로스멤버 어셈블리는, 제 1 멤버와 제 2 멤버를 서로 중첩시키고 사각의 센터서포트를 중첩부에 관통시킨 후, 제 1 멤버, 제 2 멤버 및 센터서포트 상단부를 차체 길이방향으로 동시에 관통 또는 연속관통하는 볼트를 체결하도록 함으로써, 센터서포트 상부에서의 결합강성이 향상된다.

더구나, 센터서포트의 형상을 사각의 파이프 형상으로 이루어지도록 하고, 센터서포트 상단부가 관통하는 제 1 멤버 타단부의 관통홀 또한 사각의 홀로 형성되도록 하여 센터서포트 상부에서의 비틀림 하중에 대한 강성이 증대된다.

또한, 센터서포트 하단부가 서포트브라켓의 제 1 수직부와 제 2 수직부 외측에 밀착시킨 후, 이들 각각의 구성을 동시에 또는 연속하여 관통하는 볼트를 체결할 수 있도록 함으로써, 센터서포트 하부에서의 결합강성, 특히 모멘트 하중에 대한 강성이 증대된다.

Claims (4)

1. 프론트필라 내측패널에 양단이 고정되어 차체 전방에 가로방향으로 설치되며 하부에 스티어링 칼럼이 고정되는 카울 크로스멤버와, 이 카울 크로스멤버의 중앙부를 하측에서 지지하는 센터서포트로 이루어진 카울 크로스멤버 어셈블리에 있어서,

   일단부가 프론트필라 내측패널에 고정되어 가로방향으로 연장된 제 1 멤버(10);

   일단부가, 상기 제 1 멤버의 일단부가 고정된 프론트 필라 내측패널 가로방향 반대편측의, 프론트 필라 내측패널에 고정되어 가로방향으로 연장되며, 타단부에는 상기 제 1 멤버의 타단부가 내측으로 삽입되어 상기 제 1 멤버와 중첩되는 제 2 멤버(20);

   상단부는 상기 제 1 멤버 타단부와 상기 제 2 멤버 타단부가 서로 중첩된 중첩부를 상하방향 관통하여 상기 중첩부와 연결되며, 하단부는 차체 바닥면에 고정되는 센터서포트(30);

   상기 중첩부와 이 중첩부를 상하방향 관통하는 상기 센터서포트 상단부를 차체 길이방향으로 연속관통하여, 상기 제 1 멤버(10) 타단부, 상기 제 2 멤버(20) 타단부 및 상기 센터서포트(30) 상단부가 서로 견고하게 체결되도록 하기 위한 체결수단;을 포함하는 카울 크로스멤버 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 멤버 타단부는, 양측으로 분기되어 서로 대향배치되는 제 1 측부(22)와 제 2 측부(23)를 구비하며,

   상기 제 1 멤버 타단부는, 상기 제 1 측부와 상기 제 2 측부 사이에 삽입되어 상기 제 2 멤버 타단부와 중첩되는 카울 크로스멤버 어셈블리.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 센터서포트(30) 상단부는, 상기 제 1 멤버 타단부와 상기 제 2 멤버 타단부가 서로 중첩된 중첩부를 관통하여 상기 중첩부에 결합된 상태에서의 비틀림 강성을 증대시키기 위하여, 각진 형상으로 이루어진 카울 크로스멤버 어셈블리.
4. 제 1 항 내지 제 3 항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 센터서포트(30) 하단부가 고정되는 상기 차체 바닥면에는, 이 차체 바닥면에 수평하게 고정되는 고정부(41)와 이 고정부의 양측에서 수직하게 절곡되어 연장형성되며 가로방향으로 서로 대향 배치되는 제 1 수직부(42)와 제 2 수직부(43)를 구비하는 서포트브라켓이 설치되며,

   상기 센터서포트(30)는, 2 개로 구성되어 각 하단부가 상기 제 1 수직부(42)와 상기 제 2 수직부(43)의 외측면에 각각 밀착되고,

   상기 센터서포트(30)들의 하단부, 상기 제 1 수직부(42) 및 상기 제 2 수직부(43)는 이들을 가로방향으로 연속관통하는 볼트에 의해 볼팅체결되는 카울 크로 스멤버 어셈블리.

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