KR100883729B1 - 자동차의 차체 프론트부 보강구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 차체 프론트부 보강구조에 관한 것으로서, 양측 2개의 사이드 멤버에 여러 개의 크로스 멤버, 보강판, 범퍼 등을 결합한 자동차의 차체 프론트부에 있어서, 상기 양측 사이드 멤버의 내측 하단에 차체 프론트 엔드부에서 대시보드까지에 이르도록 각각 보강부재와, 상기 양측 사이드 멤버의 상측에 각각 상부 보강부재를 설치한 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명은 차체 프론트 사이드 멤버의 내측 하단에는 각각 보강부재를 용접에 의해 설치하고 상단에 추가로 상부 보강부재를 설치하여 구성함으로써, 아이들 부밍 및 저주파 주행 성능을 개선하도록 한 효과가 있다.

차체 프론트부, 사이드 멤버, 보강부재

Description

자동차의 차체 프론트부 보강구조{REINFORCING STRUCTURE OF BODY FRONT PART FOR AUTOMOBILE}

본 발명은 자동차의 차체 프론트부 보강구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 아이들 부밍 및 저주파 주행 성능 개선을 위한 자동차의 차체 프론트부 보강구조에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 프레임은 섀시를 구성하는 각 장치나 보디를 장치하는 골격을 이루는 것으로 장치한 부품이나 보디에서 전달되는 하중, 전후의 차축에서의 반력을 지지하는 중요한 부분이다. 그 때문에, 프레임은 자동차가 주행중에 받는 노면에서의 충격이나 하중 등에 의해 생기는 굽힘, 비틀림, 텐션, 진동 등에 충분히 견딜 수 있는 강도와 강성을 가짐과 동시에 경량인 것이 필요하게 된다.

특히, 승용차 등에서는 프레임과 보디를 일체구조로 하는 것이 주류로 되어 있다. 이 형식은 차량중량을 가볍게 할 뿐만 아니라, 자동차의 앞부분 또는 뒷부분을 구성하는 프레임과 보디를 적절히 조립함으로써 충돌 등의 충격력을 가능한 한 흡수하여 승차원의 보호, 다른 차(사람)에의 충격의 저감을 도모할 수 있다.

차체는 사람이 타는 부분이 주체이며, 이것에 도어, 펜더 등의 외장부분이나 시트 등의 내장부분을 장착한 것으로서, 운전자 및 승차원에 필요한 안정성, 공간, 쾌적함 등의 요소를 갖추고 있어야 한다.

프레임에는 자동차의 종류, 용도, 구동방식, 엔진이나 현가의 장착위치 등에 의해 여러 가지 종류가 있으나 크게 나누면, 보통 프레임, 특수 프레임, 프레임 일체구조로 대별할 수 있다.

보통 프레임으로는 2개의 사이드 멤버에 여러 개의 크로스 멤버, 보강판, 범퍼 등을 리베트 또는 볼트 죔 또는 전기용접으로 결합하여 사다리형으로 만든 것으로, 제작이 용이하며 굽힘에 강하므로 트럭, 버스, 승용차 등에 널리 사용되고 있는 Ｈ형 프레임과, 사이드 멤버의 중앙부의 간격을 좁혀 X 모양으로 만든 것과, 크로스 멤버를 X 모양으로 장치한 것으로, 제작이 복잡하고 섀시 각부품이나 보디의 장착에 난점이 있으나, 승용차에 많이 적용되고 있는 Ｘ형 프레임이 있다.

특수 프레임에는 배골형 프레임(backbone type: 1개의 굵은 강관을 배골로 하여 그것에 엔진이나 보디를 장치하기 위한 뼈대나 브래킷을 고정한 것으로, 바닥과 중심을 낮게 할 수 있고 주로 승용차에 이용된다), 플랫폼형(platform type; 프레임과 보디 바닥면과를 일체로 형성한 것으로 보디와 함께 비틀림 및 굽힘에 대하여 큰 강성을 갖는다), 트러스형 프레임(truss type; 스페이스 프레임이라고도 하며 강관을 용접하여 트러스 구조를 만들어 프레임으로 하는 것으로, 중량을 가볍게 할 수 있고 강성이 풍부하지만, 대량생산에는 부적합하므로 스포츠카, 경주용차 등에 사용된다)이 있다.

프레임 일체구조는 자동차의 보디 자체를 튼튼하게 제작하여 하중이나 충격 에 견딜 수 있는 구조로, 프레임을 생략할 수 있으며, 경량화와 바닥을 낮게 할 수 있다. 이 형식의 것을 유니트 콘스트럭션 보디, 또는 모노코크 차체(monocoque body)라고 부른다.

프레임 일체형인 모노코크 타입의 차량에서는 사이드 멤버가 대부분의 차체 골격을 유지하며, 이 사이드 멤버에 엔진 및 티엠 마운트를 통하여 탑재되는 구조를 가진다.

그리고 도1에 도시된 바와 같이, 대부분의 차량에서 적용하고 있는 일반 프레임 차량에서는 프레임에 모든 서스펜션 부품 및 파워 트레인이 탑재되는 구조를 가지고 있고, 프론트부의 강성은 대부분 프레임이 전담하게 된다.

따라서, 모노코크 차체 보다 강성 측면에서 더 유리할 수 있으나, 원가 및 중량이 설계상 가장 중요한 인자로 대두된 현 상황에서 무턱대고 강성을 올릴 수 없으며, 일정부분 차체에서 분담을 해줘야 하는 상황이 발생 될 수도 있다.

도2a는 차체 전체 모드에서의 주파수(12㎐) 특성을 나타낸 도면이고, 도2b는 차체 프론트부가 상하 밴딩된 모드에서의 주파수(19㎐) 특성을 나타낸 도면이며, 도2c 내지 도2e는 차체 프론트부가 꺽인 모드에서의 주파수(29.4㎐, 31.8㎐, 34.3㎐) 특성을 도시한 도면이다.

도2a 내지 도2e에서 보는 바와 같이, 차량의 프론트 프레임의 구조에서, 초기 상태의 차체 프론트부의 모드 즉, 주파수 특성을 살펴보면, 10~17㎐ 대역의 저주파수(승차감 관련 주파수) 및 아이들 부밍 관련 주파수 29~34㎐ 대역의 특성이 불리함을 알 수 있다.

즉, 31.8㎐ 대역의 차체 프론트부의 꺽임이 많이 발생됨을 확인할 수 있고, 29.4㎐ 내지 34.3㎐ 대역의 모드 형상은 비슷하게 나타난다.

일반적으로, 상기와 같이 보통 프레임 구조를 가진 자동차는 엔진, 티엠 및 프론트 및 리어 디프 등 대부분의 중량물이 프레임에 조립되는 구조를 가지고 있다. 따라서, 차체는 프레임 대비 상대적으로 취약한 프론트부(대쉬패널 앞부분) 구조를 가지고 있다. 이러한 원인으로 인하여 아이들 성능 중 한 항목인 아이들 부밍 및 주행시 승차감에 악영향을 끼치게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 자동차의 차체 프론트 사이드 멤버의 내측에 보강부재를 용접에 의해 설치하여 아이들 부밍 및 저주파 주행 성능을 개선하도록 한 자동차의 차체 프론트부 보강구조를 제공하는 데 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 의한 자동차의 차체 프론트부 보강구조는, 양측 2개의 사이드 멤버에 여러 개의 크로스 멤버, 보강판, 범퍼 등을 결합한 자동차의 차체 프론트부에 있어서, 상기 양측 사이드 멤버의 내측 하단에 차체 프론트 엔드부에서 대시보드까지에 이르도록 각각 보강부재를 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 양측 사이드 멤버의 상측에 각각 상부 보강부재를 더 설치한 것 을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 자동차의 차체 프론트부 보강구조에 의하면, 차체 프론트 사이드 멤버의 내측 하단에는 각각 보강부재를 용접에 의해 설치하고 상단에 추가로 상부 보강부재를 설치하여 구성함으로써, 아이들 부밍 및 저주파 주행 성능을 개선하도록 한 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도3은 본 발명의 자동차의 차체 프론트부에서 사이드 멤버의 하측 및 상단부를 보강한 보강구조를 도시한 사시도이고, 도4는 본 발명 및 종래의 구조에서 주파수 특성을 비교한 그래프이다.

도3에 도시된 바와 같이, 자동차의 차체 프론트부에 있어서, 양측 2개의 사이드 멤버(1)에 여러 개의 크로스 멤버, 보강판, 범퍼 등을 결합하게 된다. 즉, 상기 양측 사이드 멤버(1)의 내측 하단에는 차체 프론트 엔드부(2)에서 대시보드(3)까지에 이르도록 각각 보강부재(10)가 용접에 의해 결합되어 있다.

또한, 상기 양측 사이드 멤버(1)의 상측에 각각 상부 보강부재(20)가 추가로 설치된다.

이와 같이, 보강부재(10) 및 상부 보강부재(20)를 설치하여 리워크한 차량을 시험한 결과, 종래 29~34㎐에서 존재하던 차체 프론트부의 토션 모드가 30.6㎐로 하나의 주파수로 모아지며, 응답 특성이 개선되는 것을 볼 수 있다. 즉, 도4에 도시된 그래프에서 보는 바와 같이, 종래에서 초기 가는 실선은 32.78㎐로 주파수 대역이 불리함을 알 수 있고, 저주파 대역에서는 11㎐로 응답 특성을 보임을 알 수 있다. 이러한 초기 상태(종래)에서 차체 프론트부를 보강부재(10)로 보강시 굵은 실선 그래프인 25.88㎐의 주파수로 차체 특성이 변경됨을 알 수 있으며, 상기 보강부재(10)와 상부 보강부재(20)로 보강시 점선 그래프인 19.32㎐의 주파수, 즉 저주파(20㎐ 이하) 특성 변경으로 인하여 승차감이 크게 개선됨을 알 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 자동차의 차체 프론트부 보강구조는, 하나의 바람직한 실시예로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도1은 종래의 자동차의 차체 프론트부를 도시한 사시도,

도2a는 차체 전체 모드에서의 주파수(12㎐) 특성을 나타낸 도면,

도2b는 차체 프론트부가 상하 밴딩된 모드에서의 주파수(19㎐) 특성을 나타낸 도면,

도2c 내지 도2e는 차체 프론트부가 꺽인 모드에서의 주파수(29.4㎐, 31.8㎐, 34.3㎐) 특성을 도시한 도면,

도3은 본 발명의 자동차의 차체 프론트부에서 사이드 멤버의 하측 및 상단부를 보강한 보강구조를 도시한 사시도,

도4는 본 발명 및 종래의 구조에서 주파수 특성을 비교한 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 사이드 멤버 10 : 보강부재

20 : 상부 보강부재

Claims (2)

1. 양측 2개의 사이드 멤버에 여러 개의 크로스 멤버, 보강판, 범퍼 등을 결합한 자동차의 차체 프론트부에 있어서,

   상기 양측 사이드 멤버(1)의 내측 하단에 차체 프론트 엔드부(2)에서 대시보드(3)까지에 이르도록 각각 보강부재(10)를 설치하고,

   상기 양측 사이드 멤버(1)의 상측에 각각 상부 보강재(20)를 설치한 것을 특징으로 하는 자동차의 차체 프론트부 보강구조.
2. 삭제

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