KR101624235B1 - 차량용 서브프레임의 구조 - Google Patents

차량용 서브프레임의 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 서브프레임에 관한 것으로, 상측패널과 하측패널이 결합되어 형성되되, 상측패널과 하측패널 사이에서 로워암이 결합되는 차량용 서브프레임의 구조에 있어서, 상기 로워암을 관통하여 일측 끝단은 상측패널에 고정되고 타측 끝단은 하측패널에 고정되는 보강볼트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 보강볼트는, 바(bar) 형상으로 상단에는 외주면에 수나사산이 형성된 고정부가 돌출형성되고 하단에는 내주면에 암나사산이 형성된 나사홀이 형성되되, 상기 하측패널에 타공된 제2관통홀로 삽입되어 로워암의 장착홀을 관통하고 상측패널에 타공된 제1관통홀 위로 고정부가 돌출되도록 삽입되면, 상기 고정부에는 고정너트가 나사결합되고 나사홀에 고정볼트가 나사결합된다.

Description

차량용 서브프레임의 구조{Structure of subframe for vehicle}
본 발명은 차량용 서브프레임의 구조에 관한 것으로 더욱 상세하게는 보강볼트를 부설하여 강성을 증대시킨 차량용 서브프레임의 보강 구조에 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 디퍼렌셜기어가 통합적으로 결합되어 구성된) 파워트레인의 진동이 직접적으로 차체에 전달되는 것을 방지하며 차량 충돌시 충격을 분산하기 위하여 차량의 하부에 서브프레임(subframe)이 장착된다.
상기 서브프레임은 서스팬션 스트럿(strut) 및 너클 등과 같은 조향장치 및 현가장치 등이 연결될 수 있도록 차체 하부에 장착된다. 그리고, 상기 서브프레임은 일반적으로 "#"자 형과 "I" 자 형으로 제조된다.
"#" 자 형 서브프레임은 일반적으로 토크가 큰 엔진이 장착될 때 적용되며 4 곳(4점식 마운트 방식)에서 마운팅부재들(두 개의 롤로드와 하나의 엔진마운트 및 하나의 트랜스미션마운트)과 함께 파워트레인을 지지하고, "I" 자 형 서브프레임은 일반적으로 토크가 작은 엔진이 장착될 때 적용되며 3 곳(3점식 마운트 방식)에서 마운팅부재들(하나의 롤로드와 하나의 엔진마운트 및 하나의 트랜스미션마운트)과 함께 파워트레인을 지지한다.
이 중, ("H" 자 형이라고도 불리는) "I" 자형 서브프레임은 도 1a 에 도시된 바와 같은 형상을 갖는다. 상기 서브프레임은 두 개의 (또는 그 이상의) 패널들이 테두리를 따라 접합되어 결합된 구조로서 양측이 차체의 엔진룸 하부에서 차량의 사이드멤버에 고정되도록, 로워암이 결합된다. 즉, 상기 로워암은 상측패널과 하측패널 사이에 공간을 형성함으로서 마련된 마운트장착부에 부분적으로 삽입되고 볼팅(또는 리벳팅)으로 결합되는 구조이다.
상기 로워암은 서브프레임에 가해지는 진동이 차체에 직접적으로 전달되지 않도록 볼팅되는 부분에 고무재질의 마운트부시1과 마운트부시2가 각각 장착되어 결합된다.
한편, 도 1b 에 도시된 바와 같이, 로워암의 장착을 위해 상측패널과 하측패널은 사이에는 소정의 공간(마운트장착부)이 형성된다.
즉, 마운트부시1이 장착되는 부분은 상측패널과 하측패널 사이가 간격을 두고 개구된 구조를 가짐으로, 본 발명은 이러한 개구된 부분의 내구강도 증대 및 강성을 더욱 보강할 수 있는 차량용 서브프레임의 구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상측패널과 하측패널이 결합되어 형성되되, 상측패널과 하측패널 사이에서 로워암이 결합되는 차량용 서브프레임의 구조에 있어서, 상기 로워암을 관통하여 일측 끝단은 상측패널에 고정되고 타측 끝단은 하측패널에 고정되는 보강볼트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 보강볼트는, 바(bar) 형상으로 상단에는 외주면에 수나사산이 형성되며 턱이 형성되도록 직경이 축소된 고정부가 돌출형성되고 하단에는 내주면에 암나사산이 형성된 나사홀이 형성되되, 상기 하측패널에 타공된 제2관통홀로 삽입되어 로워암의 장착홀을 관통하고 상기 턱 위에 상측패널이 안착되는 상태에서 상기 상측패널에 타공된 제1관통홀 위로 고정부가 돌출되도록 삽입되면, 상기 고정부에는 고정너트가 나사결합되고 나사홀에 고정볼트가 나사결합된다.
그리고, 외경이 제2관통홀 보다 더 크게 형성되고 상기 보강볼트와 하측패널 사이에 끼워지는 와셔를 더 포함하여 구성된다.
상기 고정너트는 조립시 편의성을 높이기 위해 상측패널에 용접으로 접합된 것이 바람직하다.
또한 상기 보강볼트는 상측패널이 안착될 수 있도록 제1관통홀의 내경보다 외경이 더 크게 형성된다.
상기와 같은 구성의 본 발명은, 상측패널과 하측패널 사이에 보강볼트를 부설하여 서브프레임의 강성 취약 부분의 내구강도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고, 고정너트는 상측패널에 용접(weld)되어 보강볼트의 장착시 편의성을 높이는 효과가 있으며, 상측패널이 보강볼트에 거치되는 구조로서 서브프레임의 전체적인 강성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1a 는 종래의 서브프레임에 로워함이 결합되기 전의 모습과 결합된 후의 모습을 도시한 사시도,
도 1b 는 종래의 서브프레임의 구조 중 내구강도가 취약한 부분을 도시한 평면도 및 저면도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 보강볼트가 장착된 서브프레임의 모습을 도시한 사시도,
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 보강볼트가 장착된 서브프레임의 하부 모습을 도시한 사시도,
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 보강볼트가 장착되는 모습을 도시한 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 서브프레임의 구조를 더욱 상세히 설명한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 서브프레임은 상측패널(110)과 하측패널(120)이 테두리가 접합되어 형성되되, 양측은 부분적으로 개구되어 로워암(130)의 일측이 삽입되어 장착된다. 상기 로워암(130)은 마운트부시들이 장착되어 상측패널(110)과 하측패널(120) 사이에 삽입되면 볼팅(또는 리벳팅)으로 장착된다. 도 2 와 도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 서브프레임 구조는 상기 로워암(130)을 관통하여 일측 끝단은 상측패널(110)에 고정되고 타측 끝단은 하측패널(120)에 고정되는 보강볼트(10)가 추가적으로 장착되는 구조이다.
상기 보강볼트(10)는 로워암(130)에 미리 타공된 장착홀(131)을 관통하여 양끝단은 각각 상측패널(110)과 하측패널(120)에 고정된다. 상기 장착홀(131)은, 마운트부시들의 탄성변형시 보강볼트(10)와 (충돌 또는 긁힘 등과 같은)간섭을 발생시키지 않도록 보강볼트(10)의 직경보다 내경이 더 크게 형성된다.
상기 보강볼트(10)의 모습과 장착되는 모습은 도 4 에 도시되었다. 상기 보강볼트(10)는 상측패널(110)에 가해지는 하중이 하측패널(120)로 분산될 수 있도록 상측패널(110)이 안착도록 장착된다. 즉, 상기 보강볼트(10)는 소정의 직경을 갖는 바(bar) 형상(바람직하게는 원통형 형상)이되, 상단에는 외주면에 수나사산이 형성된 고정부(11)가 돌출형성되고 하단에는 내주면에 암나사산이 형성된 나사홀(12)이 형성된다.(도 4 에서 경사선으로 표시된 부분은 단면을 나타냄) 그리고, 상기 고정부(11)가 상측패널(110)의 제1관통홀 상단에 용접된 고정너트(20)에 나사결합됐을 때, 상측패널(110)과 하측패널(120) 내부에 위치할 수 있을 정도의 길이를 갖는다.
상기 상측패널(110)에는 고정부(11)가 삽입될 수 있도록 제1관통홀이 형성되고 하측패널에는 보강볼트(10)가 진입될 수 있도록 제2관통홀에 형성된다. 따라서, 상기 제2관통홀은 보강볼트(10)의 외경 보다 더 큰 내경을 가지며, 제1관통홀은 고정부(11)만 삽입될 수 있을 정도의 내경을 갖는다.
한편, 상측패널(110)과 하측패널(120) 사이로 로워암(130)이 미리 장착되고 제1관통홀과 장착홀(131) 및 제2관통홀이 정렬된 상태에서 보강볼트(10)는 제2관통홀을 통해 삽입된다.
삽입된 보강볼트(10)는 고정너트(20)에 나사결합하여 고정되고, 보강볼트(10) 아래로는 고정볼트(40)가 나사홀(12)에 나사결합된다. 이때, (제2관통홀에서 이탈하지 않고 하부패널에 고정되도록) 상기 고정볼트(40)의 헤드부는 제2관통홀의 내경보다 직경이 크게 형성되며, 하부패널(120)과 보강볼트(10) 사이에는 와셔(30)가 삽입된 상태로 나사결합된다. 마찬가지로, 상기 와셔(30)는 외경이 제2관통홀 보다 더 크게 형성되되 보강볼트(10)의 길이에 따라 그 두께가 달라진다.
상기와 같은 보강볼트는 한 지점이 아니라 서브프레임의 크기 및 형상에 따라 여러 지점에 장착되어, 내구강도가 취약한 지점을 보강할 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 : 보강볼트
20 : 고정너트
30 : 와셔
40 : 고정볼트
110 : 상측패널
120 : 하측패널
130 : 로워암

Claims (4)

  1. 상측패널과 하측패널이 결합되어 형성되되, 상측패널과 하측패널 사이에서 로워암이 결합되는 차량용 서브프레임의 구조에 있어서,
    상기 로워암을 관통하여 일측 끝단은 상측패널에 고정되고 타측 끝단은 하측패널에 고정되는 보강볼트를 포함하고,
    상기 보강볼트는, 바(bar) 형상으로 상단에는 외주면에 수나사산이 형성되며 턱이 형성되도록 직경이 축소된 고정부가 돌출형성되고 하단에는 내주면에 암나사산이 형성된 나사홀이 형성되되, 상기 하측패널에 타공된 제2관통홀로 삽입되어 로워암의 장착홀을 관통하고 상기 턱 위에 상측패널이 안착되는 상태에서 상기 상측패널에 타공된 제1관통홀 위로 고정부가 돌출되도록 삽입되면, 상기 고정부에는 고정너트가 나사결합되고 나사홀에 고정볼트가 나사결합되되,
    상기 보강볼트와 하측패널 사이에는 외경이 제2관통홀 보다 더 크게 형성된 와셔가 끼워진 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임의 구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 고정너트는 상측패널에 접합된 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임의 구조.
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