KR101324532B1 - 차량용 서브프레임의 장착구조 - Google Patents

차량용 서브프레임의 장착구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 장착홀의 하부에 판 모양의 스테이가 밀착되고, 마운팅볼트가 상기 장착홀을 관통하여 서브프레임과 스테이를 차체에 고정시키는 차량용 서브프레임의 장착구조에 있어서, 상기 장착홀에 끼워지는 아우터파이프; 및 탄성을 갖는 재질로 제조되며 상기 아우터파이프에 삽입되고 마운팅볼트가 끼워지는 인슐레이터;를 포함하고, 상기 인슐레이터는 원통형 형상이되, 길이방향을 따라 직경이 점진적으로 증가되는 확장부가 일측에 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 서브프레임의 장착구조{Mounting structure of subframe for vehicle}
본 발명은 차량용 서브프레임의 장착구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 충돌 발생시 충격에너지를 더욱 효율적으로 차단하여 탑승자들을 보호할 수 있는 차량용 서브프레임의 장착구조에 관한 것이다.
승용차량들은 프레임바디를 대신하여 중량이 가볍고 생산성이 뛰어난 모노코크바디가 주로 사용된다. 모노코크바디는 별도의 프레임이 삭제된 구조로서 차체에 엔진을 포함한 파워트레인이 직접 장착된다.
따라서, 상기 모노코크바디는 차체 자체가 프레임 기능을 하여 서스펜션 및 섀시 부품들이 각각 장착되나, (엔진과 트랜스미션 및 기어장치가 통합적으로 결합되어 구성된) 파워트레인의 진동이 직접적으로 차체에 전달되는 것을 방지하며 차량 충돌시 충격을 분산하기 위하여 차량의 하부에 서브프레임(subframe)이 장착된다.
상기 서브프레임은 조향장치 및 현가장치 등이 연결될 수 있도록 엔진룸 하부에 장착된다. 한편, 상기 서브프레임은 일반적으로 "#"자 형과 ("I" 자 형이라고도 불리는) "H" 자 형으로 제조된다. 이 중 "H" 자형 서브프레임(50)은 파워트레인의 거동 지지를 보조 위하여 도 1 에 도시된 바와 같이 롤로드(51)가 장착되고, 전방 양측으로는 로워암(52)이 장착되며 후방 양측으로는 (차종에 따라 선택적으로) 스테이(60)가 결합되는 구조를 갖는다.
상기 스테이(60)와 서브프레임(50)은 원통형 부시가 장착되며, 상기 부시를 관통하는 마운팅볼트(70) 및 상기 마운팅볼트(70)에 체결되는 마운팅너트(71)에 의해 차체의 사이드멤버에 고정된다.
즉, 상기 서브프레임(50)에는 상하 방향을 관통하여 장착홀이 형성되고, 상기 장착홀에 끼워지는 부시는 소정의 탄성을 갖는 원통형 인슐레이터(2)와 상기 인슐레이터(2)의 내외측으로 각각 결합되는 이너와이프(3)와 아우터파이프(1)를 포함하여 구성된다.
상기 이너파이프(3)는 인슐레이터(2)의 내측 중앙에 끼워지져 마운팅볼트(70)를 관통시키며, 상기 아우터파이프(1)는 인슐레이터(2)의 외측에 끼워져 장착홀에 고정된다.
그리고, 도시된 바와 같이 상기 마운팅볼트(70)는 헤드부가 하부에 놓이도록 아랫쪽에서 윗쪽을 향하여 삽입되므로 상기 부시의 이탈을 방지하기 위하여 아우터파이프(1)의 하단에는 직경이 확장된 링 모양을 이루도록 플랜지(1a)가 형성된다. 상기 부시 아래로 장착되는 스테이(60)는 소정의 굴곡이 형성된 판 형상으로서 일측은 차체에 (볼팅)결합되고 타측은 마운팅볼트(70)의 헤드부에 눌려 서브프레임(50) 하부에 결합된다. 따라서, 상기 스테이(40)에는 마운팅볼트가 삽입될 수 있도록 볼트홀이 형성된다.
한편, 고속으로 운행하던 차량의 충돌 사고는 충격량이 크기 때문에 인명피해가 크게 발생한다. 따라서, 인명피해를 줄이고자 각국의 법적 규제 요건이 강화되고 있는 추세이며 충돌에 따른 충격량을 완화시키기 위한 충돌 완충기술 개발이 활발히 진행되고 있다.
그런데, 종래의 서브프레임 장착 구조는 차량의 정면에서 충돌이 발생했을 때, 충돌에너지가 서브프레임을 통하여 차체에 직접적으로 전달되는 문제점이 있어 이를 개선할 필요성이 있었다.
즉, 충격에너지가 차체로 전달되지 않도록 (일정 기준 이상의 충격량이 발생하는 충돌이 일어난 경우) 서브프레임이 차체의 사이드멤버에서 이탈될 수 있는 구조의 개발이 요구되었다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같이 차량의 충돌 발생시 충돌에너지 전달을 억제하기 위하여 일정 기준 이상의 충격량이 발생하는 충돌이 일어난 경우 차체에서 이탈되는 차량용 서브프레임의 장착구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 장착홀의 하부에 판 모양의 스테이가 밀착되고, 마운팅볼트가 상기 장착홀을 관통하여 서브프레임과 스테이를 차체에 고정시키는 차량용 서브프레임의 장착구조에 있어서, 상기 장착홀에 끼워지는 아우터파이프; 및 탄성을 갖는 재질로 제조되며 상기 아우터파이프에 삽입되고 마운팅볼트가 끼워지는 인슐레이터;를 포함하고, 상기 인슐레이터는 원통형 형상이되, 일정 구간에서는 길이방향을 따라 직경이 점진적으로 증가되는 확장부가 형성된다.
상기 아우터파이프는 확장부가 밀착 삽입되도록 내경이 점진적으로 증가되는 부분을 가지며, 끝단에는 상기 확장부의 테두리를 지지하도록 거치부가 형성된다.
그리고, 상기 확장부는 절두형 원뿔(원기둥)형상으로 이뤄지되, 둘레를 따라 일정 깊이로 파인 모양의 공간부가 형성된다.
아울러, 상기 스테이에는 마운팅볼트가 삽입되는 볼트홀과 일정거리를 두고 파단을 유도하기 위한 절개홀이 형성된다. 상기 절개홀은 적어도 두 개 이상이 볼트홀을 중심으로 둘러싸는 형태로 배치되고, 상기 마운팅볼트에는 이웃하는 절개홀들 사이를 가압할 수 있도록 엣지부가 돌출된다.
상기와 같은 구성의 본 발명은, 차량의 충돌 발생시 서브프레임이 더 용이하게 차체에서 분리되어 충돌에너지의 유입을 경감시킬 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명의 차량용 서브프레임의 장착구조는 충돌에 따른 차량의 동적변형량 및 리바운드타임이 증가되어 차체가 충격에너지를 더욱 효율적으로 흡수 및/또는 분산시킴으로서 운전석으로 전달되는 충돌에너지를 감소시켜 상해치를 낮출 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 발명의 인슐레이터는 공간부가 형성되어 수평방향에서 작용하는 충격(하중)에서도 마운트볼트가 회전하여 더 용이하게 이탈될 수 있고, 스테이에는 절개홀이 형성되며 마운팅볼트의 헤드부에는 절개홀들 사이를 파단시키는 엣지부가 형성되어 스테이가 더 용이하게 이탈될 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 차량용 서브프레임의 평면도 및 종래의 방식으로 스테이가 결합된 모습을 도시한 단면도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 인슐레이터, 아우터파이프 및 스테이가 결합되는 모습을 도시한 사시도,
도 3 은 인슐레이터, 아우터파이프 및 스테이가 결합된 모습을 도시한 단면도,
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스테이의 평면도,
도 5 는 차량 충돌에 따른 충격에 의해 엣지부의 가압에 따라 스테이가 이탈되는 모습을 도시한 도면,
도 6 은 종래의 구조와 본 발명에 따른 구조에서 차량 충돌 발생 시 서브프레임 및 스테이의 모습을 비교하여 도시한 이미지.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 서브프레임의 장착구조를 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 서브프레임은 종래의 방식과 같이 장착홀의 하부에 판 모양의 스테이(30)가 밀착되되, 마운팅너트(42)와 결합하는 마운팅볼트(40)가 삽입되어 차체에 고정된다.
도 2 와 도 3 을 참조하면, 본 발명의 아우터파이프(20)는 서브프레임의 장착홀에 고정삽입된다. 상기 아우터파이프(20)는 상하방향으로 개통홀(21)이 형성되며, 상기 개통홀(21)은 소정의 높이에서부터 아래쪽으로 내경이 확장된 모양 즉, (절두형) 원뿔모양으로 형성된다. 그리고, 상기 개통홀(21)의 하단에는 인슐레이터(10)가 삽입된 후 상기 인슐레이터(10)를 지지할 수 있도록 거치부(22)가 둘레를 따라 내측으로 돌출형성된다.
상기 아우터파이프(20)에 장착되는 인슐레이터(10)는 소정의 탄성을 갖는 고무재 또는 합성수지재로 제조되며 마운팅볼트(40)가 끼워지도록 중앙이 상하로 관통된 원통형 모양을 갖되, 하측에는 내경이 점진적으로 증가되는 확장부(10a)가 형성되고 상기 확장부(10a)의 내부에는 소정의 크기로 공간부(12)가 형성된다. 즉, 상기 확장부(10a)는 원뿔형 모양으로 형성되며, 인슐레이터(10)의 바닥면에는 소정의 크기로 파인 모양을 갖도록 공간부(12)가 형성된다. 상기 공간부(12)는 횡방향으로 가해지는 충격에 대하여 인슐레이터의 더 크게 탄성변형할 수 있도록 형성되되, 마운팅볼트(40)가 삽입되는 중앙에서 소정의 거리를 두고 이격되어 둘레를 따라 링 모양으로 형성된다.
그리고, 상기 인슐레이터(10)의 상단에는 삽입된 마운팅볼트(40)를 지지하도록 가이드파이프(11)가 선택적으로 장착될 수 있다.
상기 인슐레이터(10)의 아래쪽에서 삽입되는 본 발명의 마운팅볼트(40)는 헤드부의 밀착면(스테이를 가압하는 면)에 뾰족한 모양을 갖는 엣지부(41)가 돌출형성된다. 상기 엣지부(41)는 차량 충돌 발생 시 스테이(30)에 형성된 절개홀들(33) 사이를 파단시키도록 형성된다.
즉, 도 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스테이(30)는 마운팅볼트(40)가 삽입되는 볼트홀(31)이 형성되되, 상기 볼트홀(31)과 소정의 거리를 두고 둘레를 따라 두 개 이상의 절개홀들(33)이 형성된다. 따라서 절개홀들(33) 사이에는 적어도 두 개 이상의 연결부분(32)이 형성되며, 상기 연결부분(32)은 차량 충돌시 엣지부(41)에 가압되어 도 5 와 같이 파단이 이뤄진다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 인슐레이터는 확장부(10a)가 형성되되 상기 확장부(10a)의 내측에는 공간부(12)가 형성되어 (차량 충돌에 따른) 측방향(수평방향)에서 발생하는 하중에 따라서 더 용이하게 아우터파이프(20)에서 이탈될 수 있으므로, 차체로 전달되는 충격에너지를 감소시킬 수 있다.
즉, 도 6 에 도시된 바와 같이, 종래의 단순 원통형 인슐레이터는 아우터파이프에 견고하게 압입되어 서브프레임으로 전달된 충격에너지가 단절되지 못하고 차체로 전달되는 반면, 본 발명의 구조에서는 충격에너지에 따라 엣지부(41)가 스테이(30)를 파단시키고 인슐레이터(10)의 확장부(10a)는 측방향하중에 대하여 탄성변형함으로서 아우터파이프(20)에서 더 용이하게 이탈됨으로 서브프레임으로 전달된 충격에너지가 차체로 전달되는 것을 차단할 수 있다.
이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10 : 인슐레이터
12 : 공간부
20 : 아우터파이프
30 : 스테이

Claims (5)

  1. 장착홀의 하부에 판 모양의 스테이가 밀착되고, 마운팅볼트가 상기 장착홀을 관통하여 서브프레임과 스테이를 차체에 고정시키는 차량용 서브프레임의 장착구조에 있어서,
    상기 장착홀에 끼워지는 아우터파이프; 및
    탄성을 갖는 재질로 제조되며 상기 아우터파이프에 삽입되고 마운팅볼트가 끼워지는 인슐레이터;를 포함하고,
    상기 인슐레이터는 원통형 형상이되, 길이방향을 따라 직경이 점진적으로 증가되는 확장부가 일측에 형성되며,
    상기 확장부는 원뿔형상으로 이뤄지되, 둘레를 따라 일정 깊이로 파인 모양의 공간부가 형성되고, 상기 아우터파이프는 확장부가 밀착 삽입되도록 내경이 점진적으로 증가되는 부분을 가지며, 끝단에는 상기 확장부의 테두리를 지지하도록 거치부가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임의 장착구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 장착홀의 하부에 판 모양의 스테이가 밀착되고, 마운팅볼트가 상기 장착홀을 관통하여 서브프레임과 스테이를 차체에 고정시키는 차량용 서브프레임의 장착구조에 있어서,
    상기 장착홀에 끼워지는 아우터파이프; 및
    탄성을 갖는 재질로 제조되며 상기 아우터파이프에 삽입되고 마운팅볼트가 끼워지는 인슐레이터;를 포함하고,
    상기 인슐레이터는 원통형 형상이되, 길이방향을 따라 직경이 점진적으로 증가되는 확장부가 일측에 형성되며, 상기 스테이에는 마운팅볼트가 삽입되는 볼트홀과 일정거리를 두고 파단을 유도하기 위한 절개홀이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임의 장착구조.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 절개홀은 적어도 두 개 이상이 볼트홀을 중심으로 둘러싸는 형태로 배치되고, 상기 마운팅볼트에는 이웃하는 절개홀들 사이를 가압할 수 있도록 엣지부가 돌출된 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임의 장착구조.

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