KR100698698B1 - 서브프레임 어셈블리 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서브프레임 어셈블리 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 좌측프레임 및 우측프레임과 상부프레임이 각각 용접으로 결합된 서브프레임과; 내부에 스티어링 기어가 수용되는 파이프와, 상기 파이프의 좌우측 끝단에 서포트 브래킷이 용접으로 결합된 파이프 프레임을 포함하여 구성되고, 상기 파이프 프레임은 상기 좌, 우측 프레임의 하단에 각각 용접으로 결합되어 상기 서브프레임과 일체로 구성되고, 아울러 내부에 공간을 형성하는 파이프에 스티어링 기어박스의 외형을 이루는 부품을 용접하는 제 1 단계와; 상기 파이프 프레임의 좌우측 끝단에 서포트 브래킷을 용접하는 제 2 단계와; 상기 파이프 프레임을 좌측프레임 및 우측프레임과 상부프레임으로 구성된 서브프레임의 좌, 우측 프레임의 하단에 서포트 브래킷이 결합되도록 용접하는 제 3 단계로 제조됨으로써, 서브프레임에 기어박스를 별도로 조립하는 과정이 불필요하여 제품의 생산성이 상승하고, 조향장치의 강성이 증가되는 효과가 있다.

서브프레임, 어셈블리, 파이프, 기어박스, 타이로드, 브래킷

Description

서브프레임 어셈블리 및 그 제조 방법{Sub-frame Assembly and its manufacturing method}

도 1은 종래 기술에 따른 서브프레임 및 기어박스가 조립된 상태를 도시한 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 서브프레임 어셈블리를 도시한 사시도,

도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 서브프레임 어셈블리를 제조하는 과정을 도시한 사시도로서,

도 3은 파이프와 피니언하우징 및 요크하우징이 결합되는 상태를 도시한 도면, 도 4는 파이프 프레임과 서포트 브래킷이 결합되는 상태를 도시한 도면, 도 5는 파이프 프레임과 서브프레임이 결합되는 상태를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

31 : 상부프레임 32 : 좌측프레임

33 : 우측프레임 34 : 링크

35 : 서포트 브래킷 40 : 파이프

41 : 피니언 하우징 42 : 요크 하우징

45 : 파이프 프레임 47 : 타이로드

본 발명은 서브프레임 어셈블리 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 상부프레임 및 좌, 우측 프레임으로 이루어진 서브프레임의 하부에 서포트 브래킷이 용접되고 스티어링 기어부품을 수용하는 파이프 프레임을 용접하여 일체화 제작함으로써, 별도의 연결 공정이 불필요하고 생산성이 향상되며 조향성이 증가되는 서브프레임 어셈블리와 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 후론트측인 엔진실에는 정(井)자 형상으로 서브프레임을 설치하는데, 상기 서브프레임은 부품 조립시 정자 형상으로 이루어진 부재에 대하여 용접을 실시하여 전체 부재가 일체가 된 상태로 보강 구조를 형성한다. 상기 정자형 서브프레임은 현가장치, 엔진, 조향장치 등의 엔진실 측벽에 설치되어 외부에서 전해지는 진동 및 충돌에 대한 안정성의 향상을 얻고자 설치된다.

도 1은 종래 기술에 따른 서브프레임 및 기어박스가 조립된 상태를 도시한 사시도이다.

종래 기술에 따른 서브프레임 및 기어박스는 도 1에 도시된 바와 같이 조립 되는데, 상기 서브프레임은(1)은 좌, 우측 프레임(12)(13)을 형성하고, 상기 좌, 우측 프레임(12)(13)의 상하부에는 이를 연결하는 상, 하부프레임(11)(14)을 형성한다.

상기 좌, 우측 프레임(12)(13) 및 상, 하부프레임(11)(14)은 일정 강도 이상을 갖는 스틸로 제작되며, 각 프레임의 접하는 부분은 모두 용접으로 결합한다.

그리고 상기 좌, 우측 프레임(12)(13)에는 진동 및 충돌에 대한 안정성 향상을 위하여 프레임의 중간부에 링크(14)를 연결시킨다.

여기서 상기 하부프레임(14)에는 자동차의 주행방향을 바꾸기 위한 스티어링휠(미도시)의 조향력을 좌, 우 타이로드(17)에 전달하기 위한 스티어링 기어박스(2)가 고정된다.

상기 기어박스(2)는 상기 하부프레임(14)에 형성되어 있는 마운팅(16)에 삽입되는데, 상기 기어박스(2)의 좌, 우 측에는 각각 클램프(21)(23)가 기어박스(2)를 덮고 볼트(25)로 기어박스(2)를 고정된다.

따라서 종래 기술에 따른 서브프레임(1), 기어박스(2) 조립체는 각기 전문 업체가 상기 서브프레임(1) 및 기어박스(2)를 별도로 제작하여, 2개의 부품을 모듈업체 또는 자동차 제조업체에서 서로 클램핑 및 볼트 방식으로 연결하여 제작된다.

그런데 종래 기술에 따른 서브프레임, 기어박스 조립체는 별도의 연결 작업 및 연결부품이 필요하고, 상기 마운팅(16)의 강성 확보에 불리하여 조향시 상기 기어박스(2) 유동에 따른 조향 성능이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 서브프레임(1) 및 기어박스(2)가 서로 다른 업체에 의해서 제작되므로 중복되는 부분이 존재하기 쉽고, 각각 공차관리 및 품질관리를 별도로 해야 하며, 이들의 물류비용이 추가로 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 서브프레임 및 기어박스를 일체로 제작되어 생산성이 향상되고 조향성능이 향상되는 서브프레임 어샘블리 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 서브프레임 어셈블리는, 차체의 하부에서 차체의 길이방향으로 형성된 좌측프레임 및 우측프레임과, 상기 좌측프레임과 우측프레임의 일단부에 길이방향에 대하여 대략 직교되게 용접되는 상부프레임, 으로 구성된 서브프레임; 그리고, 상기 좌측프레임과 우측프레임의 타단부에 상기 상부프레임에 평행되게 연결되고, 그 내부에 스티어링 기어 부품이 수용되도록 소정공간을 형성하는 파이프, 를 포함하는 파이프 프레임; 으로 구성되고, 상기 파이프 프레임은 상기 파이프의 좌우측 끝단에 용접결합된 서포트 브래킷을 매개로 상부 상부프레임에 평행되게 상기 좌, 우측 프레임의 타단부에 각각 용접으로 결합되어 상기 서브프레임과 일체로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 서브프레임, 파이프, 서포트 브래킷은 서로 용접 가능한 스틸로 제작되는 것을 특징으로 한다.

상기 서브프레임 어셈블리의 제조방법은, 내부에 공간을 형성하는 파이프에 피니언하우징 및 요크하우징을 용접결합하여 파이프 프레임을 구성하는 제 1 단계와; 상기 파이프 프레임의 좌우측 끝단에 서포트 브래킷을 용접하는 제 2 단계와; 차체의 하부에서 차체의 길이방향으로 형성된 좌측프레임 및 우측프레임과, 상기 좌측프레임과 우측프레임의 일단부에 길이방향에 대하여 대략 직교되게 용접되는 상부프레임, 으로 구성된 서브프레임의 좌, 우측 프레임의 타단부에 상기 상부프레임과 평행되게 상기 파이프 프레임을 상기 제 2 단계에 의하여 용접된 상기 서포트 브래킷을 매개로 용접결합하여 서브프레임 어셈블리를 이루는 제 3 단계; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 서브프레임 어셈블리를 도시한 사시도이다.

본 발명에 따른 서브프레임 어셈블리는 도 2에 도시된 바와 같이, 서브프레임(30)은 좌, 우측 프레임(32)(33)을 형성하고, 상기 좌, 우측 프레임(32)(33)의 상부에는 상부프레임(31)이 대략 직교되게 결합하되, 각각의 부재는 용접으로 결합된다.
이와 같은 구성의 상기 서브프레임(30)은 엔진룸(미도시)의 하부측 보디(메인프레임이 이에 해당될 것이다)에 장착되어, 차량의 전방현가장치(미도시)나 파워트레인(동력전달장치의 부품)을 정밀도 있게 조립할 수 있도록 함과 동시에 차량의 부분적인 골격을 형성하여 차량의 강성을 확보할 수 있도록 하는 역할을 한다.

따라서, 상기 모든 프레임(31)(32)(33)은 자동차의 외부에서 전해지는 진동 및 충돌을 대비하여 일정 강도 이상의 강성을 갖는 스틸로 제작되는 것이 바람직하다.

상기 좌, 우측 프레임(32)(33)의 중간부에는 자동차의 진동 및 충돌에 대한 안정성 향상을 위하여 링크(34)를 연결한다.

상기 서브프레임(30)의 하부, 즉 도면상 상기 좌, 우측 프레임(32)(33)의 하부에는 상기 상부프레임(31)에 평행되게 파이프 프레임(45)이 각각 고정되고, 스티어링휠(미도시)의 조향력을 좌, 우 타이로드(37)에 전달하기 위하여 상기 파이프 프레임(45)의 내부에는 스티어링 기어 부품이 조립된다.
이와 같은 상기 스티어링 기어 부품은 통상적으로 피니언기어를 포함하여 구성되는 기어조립체가 사용된다. 즉, 상기 파이프 프레임(45)의 내부에 상기 스티어링 기어 부품이 조립되어 상기 스티어링휠의 조향력(통상 운전자에 의한 회전운동이 이에 해당될 것이다)을 상기 좌, 우 타이로드(47)에 전달시켜, 상기 좌, 우 타이로드가 좌우 직선운동하도록 하게 한다.
그런데, 상기 스티어링휠의 회전운동을 대략 직교되는 운동방향인 상기 좌, 우 타이로드(47)에 전달하기 위하여는, 상기 파이프 프레임(47)의 양단부에 상기 스티어링휠을 구성하는 샤프트의 하단부가 관통되어 그 내부에 상기 스티어링 부품이 설치되도록 소정의 공간이 형성되게 구성되어야 한다.
이를 위하여, 상기 파이프 프레임(45)은, 도면상 상기 좌, 우측 프레임(32)(33)의 하부에 상기 상부프레임(31)에 평행되게 연결되는 파이프(40)와, 상기 파이프(40)의 양단부에 길이방향(즉, 그 외주면)에 직교되면서 각각이 서로 직교되는 방향으로 소정형상을 가지도록 절개되어 형성된 한 쌍의 홀(40a)(40b), 을 포함하여 구성되고, 각각의 상기 한 쌍의 홀(40a)(40b)에는 각각 피니언하우징(41)과 요크하우징(42)이 그 절개 형상에 맞게 결합된다.

한편, 이와 같은 구성을 가지는 상기 파이프 프레임(45)은 좌우 끝단에 용접으로 고정된 서포트 브래킷(35)에 의하여 상기 좌, 우측 프레임(32)(33)에 용접됨으로서 상기 서브프레임(30)에 일체로 구성된다.

여기서 상기 파이프 프레임(45)과 서포트 브래킷(35)은 서로 용접되기 위한 스틸로 제작되어야하고, 상기 서포트 브래킷(35)과 상기 서브프레임(30)도 용접 가능해야 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제조 방법을 살펴보면 다음과 같다.

도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 서브프레임 어셈블리를 제조하는 과정을 도시한 사시도로서, 도 3은 파이프와 피니언하우징 및 요크하우징이 결합되는 상태를 도시한 도면, 도 4는 파이프 프레임과 서포트 브래킷이 결합되는 상태를 도시한 도면, 도 5는 파이프 프레임과 서브프레임이 결합되는 상태를 도시한 도면이다.

상기 서브프레임 어셈블리를 제조하는 과정은, 먼저 제 1 단계로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 내부에 공간을 형성하고, 그 내부에 상기 스티어링 기어 부품이 설치되도록 파이프(40)의 양단부에 형성된 소정형상의 홀(40a)(40b)에 맞게 상기 피니언하우징(41) 및 요크하우징(42)을 용접하여 파이프 프레임(45)을 구성한다.

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다음으로 제 2 단계로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 파이프 프레임(45)의 좌우측 끝단에 서포트 브래킷(35)을 용접한다.

그리고 제 3 단계로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 서포트 브래킷(35)을 용접한 파이프 프레임(45)을 좌측프레임(32) 및 우측프레임(33)과 상부프레임(31)으로 구성된 상기 서브프레임(30)의 좌, 우측 프레임(32)(33)의 타단부의 접합부(32a)(33a)에 상기 상부프레임(31)에 평행되게 서포트 브래킷(35)을 매개로하여 상기 서포트 브래킷(35)의 날개부분을 용접으로 결합하여 본 발명에 따른 완전한 서브프레임 어셈블리를 구성한다.

여기서 상기 서포트 브래킷(35)을 파이프 프레임(45)에 용접하여 상기 서브프레임(30)에 용접하면 상기 파이프 프레임(45)을 직접 상기 서브프레임(30)에 용접하는 것에 비하여, 상기 파이프 프레임(45) 내부의 가공부의 용접 변형을 방지할 수 있으므로 조립성능이 향상된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 서브프레임 어셈블리 및 그 제조방법은 종래 기술과 같이 서브프레임에 기어박스를 별도로 제작한 후 조립하는 과정 대신에 서브프레임과 스티어링 기어부품을 포함하는 파이프 프레임을 일체로 구성함으로써 제품의 생산성이 상승하고, 결합에 따른 부품이 절감되고, 별도로 제작된 부품의 이동에 따른 물류비용이 절감됨으로 인하여 자동차 생산의 단가가 절감되는 이점이 있다.

또한, 서포트 브래킷을 이용하여 파이프 프레임을 서브프레임에 용접함으로 써 스티어링 기어 부품들을 구성하는 기어박스가 서브프레임에 단단히 결합될 수 있으므로 스티어링 기어의 강성이 증가되는 이점이 있다.

또한, 자동차의 부품이 일원화됨에 따른 서브프레임 및 기어박스에 대한 품질 관리가 용이해지는 이점이 있다.

또한, 종래 기술에 따른 서브프레임에서 하부 프레임이 사용되지 않으므로 그만큼의 중량이 줄어들게 되어 자동차 연비가 개선됨과 동시에 엔진룸의 간소화에 따른 컴팩트한 자동차를 디자인할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 차체의 하부에서 차체의 길이방향으로 형성된 좌측프레임 및 우측프레임과, 상기 좌측프레임과 우측프레임의 일단부에 길이방향에 대하여 대략 직교되게 용접되는 상부프레임, 으로 구성된 서브프레임; 그리고,

   상기 좌측프레임과 우측프레임의 일단부에 상기 상부프레임에 평행되게 연결되고, 그 내부에 스티어링 기어가 수용되도록 소정공간을 형성하는 파이프, 를 포함하는 파이프 프레임; 으로 구성되고,

   상기 파이프 프레임은 상기 파이프의 좌우측 끝단에 용접결합된 서포트 브래킷을 매개로 상기 상부프레임에 평행되게 상기 좌, 우측 프레임의 타단부에 각각 용접으로 결합되어 상기 서브프레임과 일체로 구성된 것을 특징으로 하는 서브프레임 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 서브프레임, 파이프, 서포트 브래킷은 서로 용접 가능한 스틸로 제작되는 것을 특징으로 하는 서브프레임 어셈블리.
3. 내부에 공간을 형성하는 파이프에 피니언하우징 및 요크하우징을 용접결합하여 파이프 프레임을 구성하는 제 1 단계와;

   상기 파이프 프레임의 좌우측 끝단에 서포트 브래킷을 용접하는 제 2 단계와;

   차체의 하부에서 차체의 길이방향으로 형성된 좌측프레임 및 우측프레임과, 상기 좌측프레임과 우측프레임의 일단부에 길이방향에 대하여 대략 직교되게 용접되는 상부프레임, 으로 구성된 서브프레임의 좌, 우측 프레임의 타단부에 상기 상부프레임에 평행되게 상기 파이프 프레임을 상기 제 2 단계에 의하여 용접된 상기 서포트 브래킷을 매개로 용접결합하여 서브프레임 어셈블리를 이루는 제 3 단계; 로 구성된 것을 특징으로 하는 서브프레임 어셈블리 제조방법.

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