KR101619877B1 - 엠보싱 보강패널이 적용된 이종소재 서브프레임 - Google Patents

엠보싱 보강패널이 적용된 이종소재 서브프레임 Download PDF

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김정섭
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서정식
홍종빈
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Abstract

본 발명은 엠보싱 보강패널이 적용된 이종소재 서브프레임 및 그 서브프레임의 제조방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 어퍼패널과 로워패널이 결합되어 내측에 일정한 크기의 공간부를 갖는 차량의 서브프레임에 있어서, 상기 로워패널은, 다수의 돌출부를 갖는 엠보싱 형상이 적용된 엠보싱 보강패널과, 상기 엠보싱 보강패널이 내측에 삽입되도록 다이케스트 성형된 다이캐스트 성형부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엠보싱 보강패널이 적용된 이종소재 서브프레임에 관한 것이다.

Description

엠보싱 보강패널이 적용된 이종소재 서브프레임{Sub frame of dissimilar materials using embossed reinforce panel}
본 발명은 엠보싱 보강패널이 적용된 이종소재 서브프레임 및 그 서브프레임의 제조방법에 대한 것이다.
일반적으로 자동차의 서브프레임은 엔진룸에 구성되는 프론트 서브프레임과 차량 후방에 구성되는 리어 서브프레임으로 나누어 진다.
프론트 서브프레임은 엔진룸을 구성하는 차체에 설치되어 엔진룸 내에 설치되는 엔진과 변속기를 장착해서 지지함과 더불어 현가장치의 현가아암이 연결되어 자동차의 구조적인 강성을 증대시키면서 하중 전달이 용이하게 이루어지도록 하는 기능을 하게 된다.
리어 서브프레임은 차량 후방 차체에 설치되어 엑슬을 지지함과 더불어 각종 현가장치의 링크류가 연결되어 자동차의 구조적인 강성을 증대시키면서 승차감을 향상하는 기능을 하게 된다.
이러한 서브프레임은 엔진룸 전방 또는 차량후방에 위치되면서 자동차의 폭방향으로 연장되게 형성된 전,후방의 크로스멤버와 양측 측방에 위치되면서 자동차의 길이방향을 따라 연장되게 형성된 2개의 사이드멤버를 각각 구비하여 이들 4개의 멤버들이 대체로 사각형상을 이루도록 연속되게 연결된 구조로 되어 있다.
또한, 서브프레임을 차체(3)에 결합하기 위해서는 별도의 마운팅브라켓(2)을 구비하고 있다.
도 1은 현재 양산중인 종래 차량용 서브프레임(1)의 사시도를 도시한 것이다. 도 2는 현재 양산중인 종래 차량용 서브프레임의 보강부재(5)가 결합된 로워패널의 평면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 3은 차체(3)에 결합된 종래 차량용 서브프레임 사진을 도시한 것이다.
즉, 이러한 프론트 서브프레임은 엔진룸을 구성하는 자체에 설치되어 엔진룸 내에 설치되는 엔진과 변속기를 장착하고 지탱함과 더불어 로우암과 같은 현가장치와 연결되어 자동차의 구조적인 강성을 증대시키면서 하중전달이 용이하게 이루어지도록 하는 기능을 한다.
종래 서브프레임(1)의 제작은 강판을 각각 프레스 성형하여 어퍼패널(10)과 로워패널(20)을 제작하고, 제작된 어퍼패널(10)과 로워패널(20)을 도 2에 도시된 바와 같이, 아크용접부(4)를 아크용접하여 결합시키게 됨을 알 수 있다.
또한, 종래 서브프레임은 이종 두께의 강판을 프레스 성형한 후, 보강이 필요한 보강부에 추가 보강부재(5)를 아크용접으로 접합하여 제조되었다.
그러나, 이러한 보강부재(5)를 사용하게 되는 경우, 차량의 중량이 증가되어 차량의 경량화면에서 문제점이 발생되게 된다.
그리고, 경량화를 위한 중량절감에 한계가 있으며 디젤 자동차에 대한 진동에 의한 피로내구가 취약하고, 강판에 대한 부식 문제점 또한 차량 하부에 장착되는 부품으로써 취약하게 되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제1458702호 일본 등록특허 제5444198호 일본 공개특허 제2014-168805호
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 디젤 차량의 진동 및 외부 충격에 의한 내구 강성 보강이 필요한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 진동 흡수를 위한 엠보싱 보강패널을 삽입하여 알루미늄 주소성형에 의해 서브프레임을 제작하여 기존대비 공정감소 및 경량화를 달성할 수 있는 엠보싱 보강패널이 적용된 이종소재 서브프레임 및 그 서브프레임의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 자동차의 진동 흡수 향상을 위해 엠보싱 보강패널을 삽입한 알루미늄 주조 부품을 제작하여 기존 대비 부품 일워화로 인한 공정감소 및 알루미늄재질 적용에 따른 차량 경량화를 도모할 수 있는 엠보싱 보강패널이 적용된 이종소재 서브프레임 및 그 서브프레임의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 일실시에에 따르면, 엠보심 보강 패널 삽입으로 인하여 제품 상성 및 진동흡수 성능을 향상시킴으로써 차량 탑승자의 승차감을 향상시킬 수 있고, 또한, 강판으로 구성된 엠보싱 보강패널과 알루미늄의 이종소재를 사용하게 됨으로써 진동 흡수 및 보강재 역할을 동시에 달성할 수 있고, 알루미늄 재질 적용 및 부품 일원화로 인한 샤시부품의 부식 문제점을 보완할 수 있는 엠보싱 보강패널이 적용된 이종소재 서브프레임 및 그 서브프레임의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 목적은, 어퍼패널과 로워패널이 결합되어 내측에 일정한 크기의 공간부를 갖는 차량의 서브프레임에 있어서, 상기 로워패널은, 다수의 돌출부를 갖는 엠보싱 형상이 적용된 엠보싱 보강패널과, 상기 엠보싱 보강패널이 내측에 삽입되도록 다이케스트 성형된 다이캐스트 성형부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엠보싱 보강패널이 적용된 이종소재 서브프레임으로서 달성될 수 있다.
또한, 상기 엠보싱 보강패널은 강판으로 구성되며, 상기 다이캐스트 성형부는 알루미늄 합금으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 카테고리로서 본 발명의 목적은, 서브프레임의 제조방법에 있어서, 어퍼패널을 제조하고, 다수의 돌출부를 갖는 엠보싱 형상이 적용된 엠보싱 보강패널이 내부일측에 삽입되도록, 경금속을 다이캐스트 성형하여 로워패널을 제조하는 단계; 및 상기 어퍼패널과 상기 로워패널을 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엠보싱 보강패널이 적용된 이종소재 서브프레임의 제조방법으로서 달성될 수 있다.
또한, 상기 어퍼패널은 강판을 프레스 가공하여 제조하며, 상기 결합시키는 단계는, 상기 어퍼패널과 상기 로워패널을 마찰교반용접하여 결합시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 종래의 디젤 차량의 진동 및 외부 충격에 의한 내구 강성 보강이 필요한 문제점을 해결할 수 있고, 진동 흡수를 위한 엠보싱 보강패널을 삽입하여 알루미늄 주소성형에 의해 서브프레임을 제작하여 기존대비 공정감소 및 경량화를 달성할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 자동차의 진동 흡수 향상을 위해 엠보싱 보강패널을 삽입한 알루미늄 주조 부품을 제작하여 기존 대비 부품 일워화로 인한 공정감소 및 알루미늄재질 적용에 따른 차량 경량화를 도모할 수 있는 효과를 갖는다.
그리고, 본 발명의 일실시에에 따르면, 엠보심 보강 패널 삽입으로 인하여 제품 상성 및 진동흡수 성능을 향상시킴으로써 차량 탑승자의 승차감을 향상시킬 수 있고, 또한, 강판으로 구성된 엠보싱 보강패널과 알루미늄의 이종소재를 사용하게 됨으로써 진동 흡수 및 보강재 역할을 동시에 달성할 수 있고, 알루미늄 재질 적용 및 부품 일원화로 인한 샤시부품의 부식 문제점을 보완할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 현재 양산중인 종래 차량용 서브프레임의 사시도,
도 2는 현재 양산중인 종래 차량용 서브프레임의 보강패널이 결합된 로워패널의 평면도,
도 3은 차체에 결합된 종래 차량용 서브프레임 사진,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 엠보싱 보강패널이 적용된 이종소재 서브프레임의 로워패널의 평면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 엠보싱 보강패널이 적용된 이종소재 서브프레임의 로워패널의 저면도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 로워패널에 삽입되어지는 강판으로 구성되는 엠보싱 보강패널의 평면도,
도 7은 도 6의 부분 확대도,
도 8은 도 4의 A-A 부분 단면도,
도 9는 종래 로워패널과 본 발명의 일실시예에 따른 엠보싱 보강패널이 삽입되어 알루미늄이 다이캐스트 성형되어 제조된 로워패널의 비틀림과 굽힙에 대한 응력분포와 비틀림 강성과 굽힘 강성의 비교표를 도시한 것이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 엠보싱 보강패널(22)이 적용된 이종소재 서브프레임의 구성, 기능 및 제조방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 엠보싱 보강패널(22)이 적용된 이종소재 서브프레임의 로워패널(20)의 평면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 엠보싱 보강패널(22)이 적용된 이종소재 서브프레임의 로워패널(20)의 저면도를 도시한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 엠보싱 보강패널(22)이 적용된 이종소재 서브프레임(100)은 통상의 서브프레임(1)과 같이, 어퍼패널(10)과 로워패널(20)이 결합되어 내측에 일정한 크기의 공간부를 갖도록 구성된다.
그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 로워패널(20)은, 다수의 돌출부(23)를 갖는 엠보싱 형상이 적용된 엠보싱 보강패널(22)과, 상기 엠보싱 보강패널(22)이 내측에 삽입되도록 다이케스트 성형된 다이캐스트 성형부(25)를 포함하여 구성되게 된다.
이러한 엠보싱 보강패널(22)과 다이캐스트 성형부(25)는 서로 다른 이종재료로 구성되게 된다. 즉, 엠보싱 보강패널(22)은 강판으로 구성되게 되며, 다이캐스트 성형부(25)는 알루미늄 합금이 다이캐스트 성형되어 구성되게 된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 로워패널(20)에 삽입되어지는 강판으로 구성되는 엠보싱 보강패널(22)의 평면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 7은 도 6의 부분 확대도를 도시한 것이다. 또한, 도 8은 도 4의 A-A 부분 단면도를 도시한 것이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 로워패널(20)의 보강부(21) 측에 내부로 삽입되어지게 되는 엠보싱 보강패널(22)은 표면이 다수의 돌출부(23)를 갖는 엠보싱부(24)가 형성되어 짐을 알 수 있다. 이러한 엠보싱부(24)의 높이는 구체적 실시예에서 1.00 ~ 1.30mm 정도가 된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 로워패널(20)은 이러한 강판으로 구성된 엠보싱 보강패널(22)이 내부로 삽입되어 알루미늄 다이캐스트 성형으로 제조되어, 경량화와 함께, 공정감소, 강성 및 진동흡수 성능을 향상시키게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 엠보싱 보강패널(22)이 적용된 이종소재 서브프레임의 제조방법은, 먼저 어퍼패널(10)을 제조하고, 다수의 돌출부(23)를 갖는 엠보싱 형상이 적용된 강판구성의 엠보싱 보강패널(22)이 내부일측에 삽입되어 지도록, 알루미늄 합금 등의 경금속을 다이캐스트 성형하여 로워패널(20)을 제조하게 된다.
그리고, 어퍼패널(10)과 상기 로워패널(20)을 결합시키게 된다.
또한, 어퍼패널(10)은 강판을 프레스 가공하여 제조될 수 있으며, 어퍼패널(10)이 강판, 로워패널(20)의 다이캐스트 성형부(25)가 알루미늄으로 구성되는 이종재료로 구비되는 경우, 이들을 결합시키기 위해, 이종부품 접합 기술인 마찰교반용접이 적용될 수 있다.
도 9는 종래 로워패널과 본 발명의 일실시예에 따른 엠보싱 보강패널(22)(22)이 삽입되어 알루미늄이 다이캐스트 성형되어 제조된 로워패널(20)의 비틀림과 굽힙에 대한 응력분포와 비틀림 강성과 굽힘 강성의 비교표를 도시한 것이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 강판의 엠보싱 보강패널(22)이 내부에 삽입되어 알루미늄 주조 성형된 본 발명의 일실시예에 따른 로워패널(20)은 종래와 대비하여 비틀림 강성을 59% 향상시킬 수 있고, 굽힘 강성을 50%정도 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 종래의 디젤 차량의 진동 및 외부 충격에 의한 내구 강성 보강이 필요한 문제점을 해결할 수 있고, 진동 흡수를 위한 엠보싱 보강패널(22)을 삽입하여 알루미늄 주소성형에 의해 서브프레임을 제작하여 기존대비 공정감소 및 경량화를 달성할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 자동차의 진동 흡수 향상을 위해 엠보싱 보강패널(22)을 삽입한 알루미늄 주조 부품을 제작하여 기존 대비 부품 일워화로 인한 공정감소 및 알루미늄재질 적용에 따른 차량 경량화를 도모할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명의 일실시에에 따르면, 엠보심 보강 패널(22) 삽입으로 인하여 제품 상성 및 진동흡수 성능을 향상시킴으로써 차량 탑승자의 승차감을 향상시킬 수 있고, 또한, 강판으로 구성된 엠보싱 보강패널(22)과 알루미늄의 이종소재를 사용하게 됨으로써 진동 흡수 및 보강재 역할을 동시에 달성할 수 있고, 알루미늄 재질 적용 및 부품 일원화로 인한 샤시부품의 부식 문제점을 보완할 수 있게 된다.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
1:종래 차량용 서브프레임
2:마운팅 브라켓
3:차체
5:보강부재
10:어퍼패널
20:로워패널
21:보강부
22:엠보싱보강패널
23:돌출부
24:엠보싱부
25:다이케스트 성형부

Claims (4)

  1. 어퍼패널과 로워패널이 결합되어 내측에 일정한 크기의 공간부를 갖는 차량의 서브프레임에 있어서,
    상기 로워패널은,
    다수의 돌출부를 갖는 엠보싱 형상이 적용된 엠보싱 보강패널과,
    상기 엠보싱 보강패널이 내측에 삽입되도록 다이캐스트 성형된 다이캐스트 성형부를 포함하고,
    상기 엠보싱 보강패널은 강판으로 구성되며, 상기 다이캐스트 성형부는 알루미늄 합금으로 구성되고,
    상기 어퍼패널은 강판을 프레스 가공하여 구성되고,
    상기 어퍼패널과 상기 로워패널은 마찰교반용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 엠보싱 보강패널이 적용된 이종소재 서브프레임.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
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