KR101201895B1 - 그린카용 섀시프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그린카용 섀시프레임에 관한 것으로서, 특히 섀시프레임의 구성을 프론트섀시와 리어섀시 및 메인섀시로 모듈화하여 생산 및 조립의 용이성을 제고함과 동시에 차량의 코너링 시 쏠림현상을 방지하고, 아울러 강성이 우수한 조립구조를 통해 정면 충돌 시 발생하는 충격을 효과적으로 분산시켜 안전성을 향상시킬 수 있는 그린카용 섀시프레임을 제공하기 위한 것이다.
이를 위해 본 발명에서는 전방으로 갈수록 서로 간의 간격이 좁아지게 형성된 좌우 한 쌍의 사이드멤버와, 상기 사이드멤버들 사이에서 양단이 결합된 전후 한 쌍의 크로스멤버와, 상기 크로스멤버들 사이에서 양단이 결합된 센터멤버와, 상기 후방의 크로스멤버 후측면에 구비된 제1연결브래킷으로 이루어진 메인섀시와; 상기 메인섀시의 전방에 슬라이딩 결합되며, 양측에 어퍼암 마운팅브래킷과 로워암 마운팅브래킷 및 쇼크 업소버 마운팅브래킷이 각각 구비된 프런트섀시와; 상기 메인섀시의 제1연결브래킷과 핀 결합을 위한 제2연결브래킷이 전방에 구비되며, 양측에 쇼크 업소버 마운팅브래킷이 구비된 리어섀시를 포함하는 그린카용 섀시프레임이 개시된다.

Description

그린카용 섀시프레임{Chassis frame for green car}

본 발명은 그린카용 섀시프레임에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 섀시프레임의 구성을 프론트섀시와 리어섀시 및 메인섀시로 모듈화하여 생산 및 조립의 용이성을 제고함과 동시에 차량의 코너링 시 쏠림현상을 방지하고, 아울러 강성이 우수한 조립구조를 통해 정면 충돌 시 발생하는 충격을 효과적으로 분산시켜 안전성을 향상시킬 수 있는 그린카용 섀시프레임에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 하부 골격을 이루는 섀시프레임(chassis frame)은 탑승자를 보호하는 기능과 더불어 엔진, 동력전달장치, 조향장치, 현가장치(suspension), 제동장치, 연료장치 등을 지지할 수 있는 견고한 플랫폼을 제공하고, 차체의 굽힘과 비틀림 강성을 보강하며 엔진 및 서스펜션을 통해 전달되는 진동 및 소음을 감소시키는 역할을 한다.

이러한 섀시프레임은 통상 차량 길이방향으로 설치되는 사이드 멤버와 이 사이드 멤버의 사이를 연결하는 크로스 멤버로 구성되는 데, 충돌 시 대부분의 에너지를 바디에서 흡수하는 모노코크 바디와 달리 프레임 바디 차량의 경우 섀시프레임에서의 에너지 흡수가 많으며, 이는 섀시프레임의 꺽임각, 단면 형상, 프론트 사이드 멤버와 센터 사이드 멤버 사이의 접합 구조 등에 많은 영향을 받는다.

한편, 하이브리드차를 비롯한 플러그인 하이브리드차, 클린 디젤차, 연료전지차, 전기자동차 등의 이른바 그린카(green car)는 기존의 내연기관 대비 효율이 높고 배출가스가 적어 친환경 신기술 자동차로 주목받고 있다.

도 1은 이러한 그린카의 한 형태인 골프카의 섀시프레임을 예시한 것으로, 도시된 바와 같이, 동력원으로 연료전지나 전기 등을 이용하고, 골프백을 싣는 짐칸을 갖는 골프카 고유의 용도 및 형태적 특성상 그 후방부에 별도의 리어섀시(32)를 일체로 형성한 프레임 바디 구조로 되어 있다.

그런데 이와 같은 종래의 골프카용 섀시프레임(대한민국 특허등록번호 10-0593820호)은 차량의 차축과 차체를 연결하여 주행 중의 진동이나 소음을 완화 및 감소시키는 코일스프링, 쇼크 업소버(Shock absorber), 스태빌라이저(stabilizer)를 포함하는 서스펜션을 별도로 혹은 미리 조립할 수 없는 구조로 형성되어 있기 때문에 일반 승용차에 비하여 간소한 구성의 골프카인데도 불구하고 그 조립과정이 상당히 복잡하고 번거로운 데다 차체의 레이아웃에 많은 제약을 받는 문제점이 있다.

또한, 차량의 정면 충돌 시에 발생되는 충격이 어느 하나의 섀시프레임을 통해 후단으로 전달되기 때문에 충격을 효과적으로 분산시키지 못할 뿐만 아니라 차체 및 섀시 부품들 간의 간섭으로 인해 섀시프레임의 비틀림 강성을 보강하기 어려운 구조적 한계가 있다.

더욱이 차량의 코너링 시에 후륜의 차축에서 전달되는 원심력 및 외력이 섀시프레임의 전체에 걸쳐 작용하므로 자체의 쏠림현상이 쉽게 발생되는 문제점도 있다.

이에 본 발명자는 상술한 제반 사항 및 문제점 해결에 역점을 두어 서스펜션 등의 조립이 용이하면서 강성이 우수한 새로운 형태의 그린카용 섀시프레임을 개발하고자 심혈을 기울여 연구하던 중 본 발명을 창안하여 완성하게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은 생산 및 조립의 용이성을 확보할 수 있도록 하는 그린카용 섀시프레임을 제공하는 데 있는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 차량이 코너링 시 쏠림현상이 일어나는 것을 방지할 수 있도록 하는 그린카용 섀시프레임을 제공하는 데 있는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 충돌 시 강성을 증대시킬 수 있도록 하는 그린카용 섀시프레임을 제공하는 데 있는 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 양태는 전방으로 갈수록 서로 간의 간격이 좁아지게 형성된 좌우 한 쌍의 사이드멤버와, 상기 사이드멤버들 사이에서 양단이 결합된 전후 한 쌍의 크로스멤버와, 상기 크로스멤버들 사이에서 양단이 결합된 센터멤버와, 상기 후방의 크로스멤버 후측면에 구비된 제1연결브래킷으로 이루어진 메인섀시와; 상기 메인섀시의 전방에 슬라이딩 결합되며, 양측에 어퍼암 마운팅브래킷과 로워암 마운팅브래킷 및 쇼크 업소버 마운팅브래킷이 각각 구비된 프런트섀시와; 상기 메인섀시의 제1연결브래킷과 핀 결합을 위한 제2연결브래킷이 전방에 구비되며, 양측에 쇼크 업소버 마운팅브래킷이 구비된 리어섀시를 포함하는 그린카용 섀시프레임을 제공한다.

또한, 본 발명의 상기 메인섀시의 제1연결브래킷과 상기 리어섀시의 제2연결브래킷은 좌우 양방향으로 일정각도만큼 회전 가능하게 연결된 그린카용 섀시프레임을 제공한다.

또한, 본 발명의 상기 메인섀시의 사이드멤버와 센터멤버는 그 단면이 왕(王)자 형상으로 형성되고, 상기 크로스멤버들의 양단부는 상기 사이드멤버의 내측 대향면과 끼워맞춤 방식으로 결합된 그린카용 섀시프레임을 제공한다.

또한, 본 발명의 상기 프런트섀시는 상기 좌우측 사이드멤버가 삽입 결합되는 슬라이드브래킷을 포함하는 그린카용 섀시프레임을 제공한다.

또한, 본 발명의 상기 메인섀시의 일측 사이드멤버 후단부 및 이와 반대편 리어섀시의 후단부에 토오크로드 마운팅브래킷이 구비된 그린카용 섀시프레임.

상기와 같은 과제 해결 수단 및 구성을 갖춘 본 발명은 섀시프레임을 프런트섀시와 리어섀시 및 메인섀시로 각각 모듈화함으로써 서스펜션과 차체 조립이 용이하여 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 후륜의 차축이 고정되는 리어섀시가 메인섀시와 좌우 양방향으로 일정각도만큼 회전 가능하게 연결되어 있으므로 차량의 코너링 시 발생하는 원심력에 리어섀시가 탄력적으로 대응하여 균형을 유지하면서 메인섀시로 전달되는 것을 차단하고, 결과적으로 후륜이 어느 한쪽으로 쏠리는 현상을 최소화 및 방지하여 주행 안정감과 정숙성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 차량의 정면 충돌이나 추돌 시에 발생되는 충격력이 프런트섀시의 슬라이드브래킷을 통해 메인섀시의 양 사이드멤버로 고르게 전달되면서 한층 효과적으로 분산되기 때문에 섀시프레임의 충격 강성을 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 메인섀시의 사이드멤버와 센터멤버가 왕(王)자 형상의 3단 구조 단면을 가지므로 강성이 우수할 뿐만 아니라 크로스멤버 및 서브멤버를 한층 견고하고 안정적으로 결합할 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 골프카용 섀시프레임을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 그린카용 섀시프레임을 분해한 상태의 구성도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 그린카용 섀시프레임 중 프런트섀시를 나타낸 사시도,
도 4는 도 2의 결합상태를 나타낸 구성도,
도 5는 도 4의 A부분의 요부를 나타낸 단면도,
도 6은 도 4의 B부분의 요부를 나타낸 단면도,
도 7은 도 4의 C부분의 요부를 나타낸 분해 사시도,

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 그린카용 섀시프레임을 분해한 상태의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 그린카용 섀시프레임 중 프런트섀시를 나타낸 사시도이며, 도 4는 도 2의 결합상태를 나타낸 사시도로서, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 그린카용 섀시프레임은 크게 메인섀시(100), 프런트섀시(200), 리어섀시(300)를 포함하여 구성된다.

먼저, 메인섀시(100)는 섀시프레임의 바디를 이루는 것으로, 전방부가 계단식으로 휘어져 단차지는 형태의 좌우 한 쌍의 사이드멤버(110)가 차량의 전방으로 갈수록 서로 간의 간격이 좁아지게 배치되어 있고, 이 사이드멤버(110)들 사이에서 양단이 결합된 크로스멤버(120)가 전후 한 쌍으로 구비되어 있고, 이 크로스멤버(120)들 사이에 센터멤버(130)의 양단이 결합되어 있으며, 후방부에 위치된 크로스멤버(120) 후측면에는 제1연결브래킷(140)이 구비되어 있다.

그리고 메인섀시(100)는 강성을 보강하기 위해 전후측의 크로스멤버(120)들 사이에서 좌우측의 사이드멤버(110)와 센터멤버(130)를 가로질러 안착 결합되는 서브멤버(160)가 다수 구비되어 있다.

여기서, 센터멤버(130) 및 서브멤버(160)는 보강력과 지지력을 통해 사이드멤버(110)의 비틀림 강성을 증대시켜 차체의 변형을 방지 및 안전성을 향상시키는 기능을 수행하게 된다.

또한, 크로스멤버(120)는 사이드멤머(110)의 전방과 가운데 영역에서 양단이 사이드멤버(110)들과 수직하게 결합되어 범퍼로부터 프런트섀시(200)를 통해 전달되는 충돌 에너지를 더욱 효과적으로 지탱하게 된다.

그리고 사이드멤버(110)와 센터멤버(130)는 그 단면이 왕(王)자 형상의 3단 구조로 이루어져 강성이 우수하고 크로스멤버(120) 및 서브멤버(160)를 한층 견고하고 안정적으로 결합할 수 있게 된다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 사이드멤버(110)의 내측과 이에 대향하는 크로스멤버(120)의 양단부가 서로 끼워맞춤 방식으로 결합되어 용접 등의 조립작업이 용이하고 자체로부터 전달되는 하중을 더욱 안정적으로 지탱할 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 사이드멤버(110)와 센터멤버(130)의 상층 1단부만 절단 및 제거하여 안착홈(111)을 형성함으로써 서브멤버(160)가 사이드멤버 (110)및 센터멤버(130)의 중간층 2단부에 자연스럽게 안착되는 구조를 취하게 되므로 용접 등의 조립작업이 용이하고 자체로부터 전달되는 하중을 더욱 안정적으로 지탱할 수 있다.

프런트섀시(200)는 차량 충돌 시 범퍼로부터 전달되는 충격 에너지를 흡수 및 견디며 전륜의 차축과 서스펜션이 장착되는 것으로, 메인섀시(100)의 전방에 슬라이딩 결합되며, 양측에 서스펜션을 이루는 위시본을 장착하기 위한 어퍼암 마운팅브래킷(220)과 로워암 마운팅브래킷(230) 및 쇼크 업소버의 상단부를 장착하기 위한 쇼크 업소버 마운팅브래킷(240)이 각각 구비되어 있다.

그리고 프런트섀시(200)의 하단부에는 좌우측의 사이드멤버(110)가 동시에 삽입 결합되어 메인섀시(100)와 프런트섀시(200)를 연결 지지하는 슬라이드브래킷(210)이 일체로 구비되어 있다.

여기서, 슬라이드브래킷(210)은 도 5에 도시된 바와 같이, 좌우측 사이드멤버(110)의 외측면과 상하측면을 감싸는 형태로 형성되어 프런트섀시(200)를 메인섀시(100)의 전방 단부에 슬라이딩 방식으로 밀착 결합 가능하며, 평상 시에는 볼트(B) 등의 결합부재로 쉽게 유동되지 않도록 고정된다.

이러한 프런트섀시(200)는 차량의 외부로부터 충격이 가해졌을 때 범퍼에 의해 1차적으로 완화된 충격이 슬라이드브래킷(210)을 통해 메인섀시(100)로 분산 전달됨으로써 차량의 내부로 많은 충격이 전달되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 프런트섀시(200)에는 전륜이 직접 설치되므로 차량의 주행 중에 타이어를 통해 전달되는 노면의 충격은 쇼크 업소버나 스태빌라이저 등의 서스펜션으로 흡수되며, 이에 미처 흡수되지 못한 충격은 전륜과 연결되는 프런트섀시(200)가 흡수함으로써 충격이 차체나 탑승자에게 전달되는 것을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 프런트섀시(200)는 어퍼암 마운팅브래킷(220)과 로워암 마운팅브래킷(230) 및 쇼크 업소버 마운팅브래킷(240)에 의해 서스펜션(S)의 더블 위시본과 쇼크 업소버가 장착되므로 메인섀시(100)에 위시본과 쇼크 업소버를 직접 장착하는 구조보다 서스펜션(S)의 피봇부 강성을 높일 수 있다.

아울러 프런트섀시(200)는 메인섀시(100)와 슬라이딩 삽입 및 볼트 체결방식으로 연결되어 신속하고 용이하게 분리할 수 있는 구조이므로 그 변형이나 파손 시에 간편하게 교체할 수도 있다.

리어섀시(300)는 차량의 코너링 시 발생하는 원심력에 탄력적으로 대응하여 균형을 유지시키고 후륜의 차축과 서스펜션이 장착되는 것으로, 전방으로 갈수록 폭이 좁은 사다리꼴 형상의 프레임으로 이루어지고, 메인섀시(100)의 제1연결브래킷(140)과 핀 결합을 위한 제2연결브래킷(310)이 전방에 구비되어 있고, 양측 상부에 후륜의 쇼크 업소버를 장착하기 위한 쇼크 업소버 마운팅브래킷(320)이 구비되어 있다.

그리고 리어섀시(300)의 좌우측 중 어느 한쪽의 후단부 및 이와 반대편 메인섀시(100)의 일측 사이드멤버(110) 후단부에는 토오크로드를 장착하기 위한 토오크로드 마운팅브래킷(350)이 각각 구비되어 있다.

여기서, 제1연결브래킷(140)의 핀(P)이 삽입되는 구멍의 내측 둘레면에는 핀(P)의 외측 둘레면을 감싸서 충격을 완충 및 흡수하는 기능의 부시(bush) 등이 내장될 수도 있음은 물론이다.

이러한 리어섀시(300)는 메인섀시(100)와 좌우 양방향으로 일정각도만큼 회전 가능하게 연결되어 있다. 즉, 제1 및 제2연결브래킷(140/310)은 메인섀시의 크로스멤버(120)와 리어섀시(300)의 전방 사이에 암수 대응하는 형태로 개재되어 서로 핀(P)을 이용한 결합방식으로 리어섀시(300)의 전방부와 메인섀시(100)를 연결하며, 이 핀(P)을 축으로 하여 외력의 발생 시 서로 회전되고, 또 리어섀시(300)의 후방부는 메인섀시의 사이드멤버(110) 중 어느 한쪽과 토오크로드 마운팅브래킷(350)에 의해 토오크로드로 연결되어 회전각도를 일정범위 내로 조절하므로 충격 및 진동을 감쇄시키게 된다.

여기서, 리어섀시(300)의 상면에는 후륜 구동방식을 채택할 경우 차축과 연동하도록 연결된 엔진이나 모터 등이 장착되게 된다.

따라서 차량의 코너링 시 발생하는 원심력에 리어섀시(300)가 핀(P)을 중심축으로 하여 회전하면서 탄력적으로 대응하여 균형을 유지하며, 메인섀시(100)와 분절된 형태를 이루므로 코너링에 따른 저항력 등이 메인섀시(100)로 그대로 전달되는 것을 방지하게 된다.

아울러 차량의 후륜이 리어섀시(300)와 메인섀시(100)를 토오크로드 마운팅브래킷(350)을 통해 토오크로드를 장착하여 주행 중에 노면으로부터 전달되는 충격이나 진동을 차체에 직접 전달되지 않도록 흡수함으로써 충격을 완화시킬 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 그린카용 섀시프레임은 프런트섀시(200)와 리어섀시(300) 및 메인섀시(100)로 각각 모듈화되어 서스펜션과 차체 조립이 용이하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 특히 프런트섀시(200)가 전륜의 서스펜션과 직접 연결되어 충격 에너지의 흡수 기능 및 승차감을 향상시킬 수 있다.

또한, 프런트섀시(200)를 통해 전달되는 차체의 하중이 서스펜션으로 분산 지지될 수 있으며, 왕(王)자 형상의 단면을 갖는 부재를 사용함으로써 중량을 증가시키지 않고도 충분한 강성을 얻을 수 있어 안전성을 제고할 수 있다.

게다가 본 발명의 실시 예에 따른 그린카용 섀시프레임은 리어섀시(300)가 메인섀시(100)와 관절 결합 또는 핀 결합방식으로 연결되어 있기 때문에 주행 중 후륜이 어느 한쪽으로 쏠리는 현상을 최소화 및 방지할 뿐만 아니라 리어섀시(300)와 메인섀시(100)의 후단부를 토오크로드로 연결할 수 있어 연속된 급코너나 주행 중 급제동으로 인해 무게중심이 일시적으로 앞으로 이동해 후륜 부분이 접지력을 잃어 좌우로 흔들리는 피쉬테일(Fish Tail) 현상을 방지하는 등 주행 안정감과 정숙성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 치환 및 균등한 타 실시 예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 명백할 것이다.

100: 메인섀시
110: 사이드멤버
120: 크로스멤버
130: 센터멤버
140: 제1연결브래킷
150: 토오크로드 마운팅브래킷
200: 프런트섀시
210: 슬라이드브래킷
220: 어퍼암 마운팅브래킷
230: 로워암 마운팅브래킷
240: 쇼크 업소버 마운팅브래킷
300: 리어섀시
310: 제2연결브래킷
320: 쇼크 업소버 마운팅브래킷
350: 토오크로드 마운팅브래킷
P: 핀

Claims (5)

1. 전방으로 갈수록 서로 간의 간격이 좁아지게 형성된 좌우 한 쌍의 사이드멤버와, 상기 사이드멤버들 사이에서 양단이 결합된 전후 한 쌍의 크로스멤버와, 상기 크로스멤버들 사이에서 양단이 결합된 센터멤버와, 상기 후방의 크로스멤버 후측면에 구비된 제1연결브래킷으로 이루어진 메인섀시;
   상기 메인섀시의 전방에 슬라이딩 결합되며, 양측에 어퍼암 마운팅브래킷과 로워암 마운팅브래킷 및 쇼크 업소버 마운팅브래킷이 각각 구비된 프런트섀시; 및
   상기 메인섀시의 제1연결브래킷과 핀 결합을 위한 제2연결브래킷이 전방에 구비되며, 양측에 쇼크 업소버 마운팅브래킷이 구비된 리어섀시;를 포함하며,
   상기 메인섀시의 사이드멤버와 센터멤버는 그 단면이 왕(王)자 형상으로 형성되고, 상기 크로스멤버들의 양단부는 상기 사이드멤버의 내측 대향면과 끼워맞춤 방식으로 결합된 것을 특징으로 하는 그린카용 섀시프레임.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 메인섀시의 제1연결브래킷과 상기 리어섀시의 제2연결브래킷은 좌우 양방향으로 일정각도만큼 회전 가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 그린카용 섀시프레임.
   
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 프런트섀시는 상기 좌우측 사이드멤버가 삽입 결합되는 슬라이드브래킷을 포함하는 그린카용 섀시프레임.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 메인섀시의 일측 사이드멤버 후단부 및 이와 반대편 리어섀시의 후단부에 토오크로드 마운팅브래킷이 구비된 것을 특징으로 하는 그린카용 섀시프레임.

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