KR101704746B1

KR101704746B1 - 카울크로스멤버

Info

Publication number: KR101704746B1
Application number: KR1020160012302A
Authority: KR
Inventors: 김병진
Original assignee: 덕양산업 주식회사
Priority date: 2016-02-01
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2017-02-09

Abstract

카울크로스멤버가 개시된다. 본 발명에 따른 카울크로스멤버는, 운전석 쪽에 배치되는 제1 메인바, 조수석 쪽에 배치되는 제2 메인바 및 상기 제1 메인바와 상기 제2 메인바 사이에 개재되어 양측을 지지 결합하는 중앙지지브라켓을 포함하여 차량의 좌우방향 휘어짐이나 뒤틀림을 방지하는 카울크로스멤버에 있어서, 상기 중앙지지브라켓은, 상기 제1 메인바 쪽에 배치되어 일단부는 상기 제1 메인바와 용접되고, 타단부는 상기 제2 메인바와 용접되며, 중앙부는 상기 제2 메인바 쪽으로 단차를 이루는 절곡부가 형성된 좌측브라켓; 상기 제2 메인바 쪽에 배치되고 내부에 이격공간이 마련되어 테두리 중 적어도 어느 일부가 상기 좌측브라켓과 용접되고, 일단부는 상기 제1 메인바 쪽을 지지하도록 경사형성된 제1 보강구조체가 구비되며, 타단부는 상기 제2 메인바와 용접되는 우측브라켓; 및 상기 제2 메인바를 위쪽에서 지지보강하기 위해 상기 우측브라켓과 상기 제2 메인바 사이에 구비되는 제2 보강구조체를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 절곡부를 통해 중앙지지브라켓의 두께를 확장하는 방식으로 강성을 보강하고, 간결한 구조로 되어 제1 메인바를 지지하는 제1 보강구조체 및 간결한 구조로 되어 제2 메인바를 지지하는 제2 보강구조체를 통해 경량화를 실현하면서도 강성을 중첩적으로 보강 내지 확대할 수 있다.

Description

카울크로스멤버{COWL CROSS MEMBER FOR VEHICLE}

본 발명은 카울크로스멤버에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 자동차의 엔진룸과 실내 공간 사이에서 좌우방향을 따라 구비되어, 자동차 좌우방향의 휘어짐이나 뒤틀림을 보다 견고하게 방지할 수 있도록 이루어진 카울크로스멤버에 관한 것이다.

카울크로스멤버(COWL CROSS MEMBER)는 차량의 좌우방향의 휘어짐이나 뒤틀림을 방지하고 차체의 내구성을 높이기 위한 골격으로 사용되며, 인스트루먼트 패널의 각종 전장부품이 장착되는 안내면을 제공하고 정면충돌시 승객의 안전을 도모하도록 이루어진다.

카울크로스멤버는, 일반적으로 스틸 재질의 중공의 파이프 형상으로 제작되고 운전석 및 조수석 전방에서 차체 좌우 횡방향으로 배치되는 카울크로스바를 그 주요한 구성으로 하며, 카울크로스바의 양단에 형성된 마운팅 브라켓에 의해 차체 좌우의 패널 안쪽에 고정된다.

이러한 카울크로스멤버와 관련하여 한국등록특허 제1534730호(등록일: 2015.07.01)는 "차량용 카울 크로스 멤버 어셈블리"를 개시하며, 구체적으로 스티어링 모듈의 장착성향상 및 차량에 장착되는 오디오와의 간섭을 회피하기 위한 것으로서, 차량 운전석의 위치에 차폭방향으로 배치되는 메인 카울 크로스 바와, 차량 조수석의 위치에 차폭방향으로 배치되는 서브 카울 크로스 바와, 메인 카울 크로스 바의 일단과 서브 카울 크로스 바의 일단 사이에 구비되어 메인 카울 크로스 바와 서브 카울 크로스 바를 연결하는 연결유닛과, 메인 카울 크로스 바에 일측이 접합되고, 타측이 차체에 결합되는 카울 브라켓과, 카울 브라켓의 하부 내측에 접합된 상태로, 스티어링 모듈에 결합되는 스티어링 브라켓과, 메인 카울 크로스 바에 일측이 접합되고, 타측이 스티어링 모듈에 결합되는 스티어링 마운팅 유닛을 포함하도록 하고 있다.

한국등록특허 제1534730호에서 나타나는 바와 같이, 최근의 카울크로스멤버는, 운전석 쪽에 배치되는 카울 크로스바와 조수석 쪽에 배치되는 카울 크로스바가 그 직경을 서로 다르게 형성하며, 또한 연결유닛을 통해 연결됨에 있어서 운전석 쪽의 카울 크로스바와 조수석 쪽의 카울 크로스바가 서로 단차지게 즉, 양쪽 크로스바의 중심축선이 서로 일치되지 않고 일정간격 이격되도록 하고 있다. 아울러, 연결유닛은 연결 브라켓과 연결 플레이트로 구분되어 이루어지도록 하고 있다.

이러한 카울크로스멤버의 구조는, 차량의 제조시 조립의 용이, 인스트루먼트 패널 상에 장착되는 다른 수단과의 간섭 방지, 중량의 감소 등의 이점을 제공할 수 있게 된다.

그러나 이러한 선행기술에서 제시하는 카울크로스멤버는 다음과 같은 점에서 여전히 개선이 요구되며, 꾸준한 개량이 이루어질 필요가 있다.

예컨대, 운전석 쪽과 조수석 쪽에 배치되는 카울 크로스바가 서로 다른 직경으로 이루어지면서 중간의 연결유닛에 의해 연결되도록 하고 있는데, (차량의 충돌 발생시, 특히 전방 또는 측방충돌 발생시) 연결유닛 부분에 충격하중이 집중되는 구조여서 파손에 취약한 문제가 예상되므로, 효과적으로 강성을 보강할 수 있는 구조적 개선이 요구된다.

또한, 차량에서는 운행 중 다양한 형태의 진동이 발생하게 되는데, 이러한 진동이 카울크로스멤버로 전달될 때, 서로 다른 크기(직경)로 이루어지는 카울 크로스바는 서로 다른 진동수를 가지며 진동하게 되고, 양 카울 크로스바의 연결지점에서 진동수 차이로 인하여 어느 한쪽으로의 전달이 용이하게 이루어지지 않게 되며, 결국, 카울크로스멤버의 국부적인 지점에서 피로가 집중되면서 내구성이 취약해지는 문제점이 발생할 수 있다.

대한민국등록특허 제1534730호(등록일: 2015.07.01)

본 발명의 목적은, 서로 다른 직경의 양쪽 카울 크로스바 간의 연결 조립을 용이하게 하면서, 충돌시 충격하중에 대하여 견고한 강성을 효과적으로 확보할 수 있는 구조를 갖는 카울크로스멤버를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 운전석 쪽에 배치되는 카울크로스바(제1 메인바)와 조수석 쪽에 배치되는 카울크로스바(제2 메인바) 간의 진동수 차이에 따른 문제를 보완할 수 있는 카울크로스멤버를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 운전석 쪽에 배치되는 제1 메인바, 조수석 쪽에 배치되는 제2 메인바 및 상기 제1 메인바와 상기 제2 메인바 사이에 개재되어 양측을 지지 결합하는 중앙지지브라켓을 포함하여 차량의 좌우방향 휘어짐이나 뒤틀림을 방지하는 카울크로스멤버에 있어서, 상기 중앙지지브라켓은, 상기 제1 메인바 쪽에 배치되어 일단부는 상기 제1 메인바와 용접되고, 타단부는 상기 제2 메인바와 용접되며, 중앙부는 상기 제2 메인바 쪽으로 단차를 이루는 절곡부가 형성된 좌측브라켓; 상기 제2 메인바 쪽에 배치되고 내부에 이격공간이 마련되어 테두리 중 적어도 어느 일부가 상기 좌측브라켓과 용접되고, 일단부는 상기 제1 메인바 쪽을 지지하도록 경사형성된 제1 보강구조체가 구비되며, 타단부는 상기 제2 메인바와 용접되는 우측브라켓; 및 상기 제2 메인바를 위쪽에서 지지보강하기 위해 상기 우측브라켓과 상기 제2 메인바 사이에 구비되는 제2 보강구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 카울크로스멤버에 의해 달성된다.

상기 좌측브라켓은, 상기 제1 메인바가 끼워지는 제1 끼움홀; 상기 제1 끼움홀의 가장자리에서 상기 제1 메인바 쪽으로 돌출되어 상기 제1 메인바의 외주면과 면접촉하는 제1 돌출관; 상기 제2 메인바가 끼워지는 제2 끼움홀; 상기 제2 끼움홀의 가장자리에서 상기 제1 메인바 쪽으로 돌출되어 상기 제2 메인바의 외주면과 면접촉하는 제2 돌출관; 및 상기 제1 끼움홀과 상기 제2 끼움홀 사이에 구비되는 상기 절곡부을 포함할 수 있다.

상기 우측브라켓은, 상기 제1 메인바의 끝단부 외주면 일부와 면접촉하도록 이루어진 수용부가 안쪽에 마련된 상기 제1 보강구조체; 및 상기 제1 보강구조체의 아래쪽에 구비되어 상기 제2 메인바와 용접되는 지지체를 포함할 수 있다.

상기 제1 보강구조체와 상기 지지체는, 각각 별개로 형성되고, 서로 인접하는 단부가 겹치도록 배치된 후 안쪽과 바깥쪽에서 각각 용접되어 결합될 수 있다.

상기 지지체는, 상기 제2 메인바가 끼워지는 제3 끼움홀; 및 상기 제3 끼움홀의 가장자리에서 상기 제1 메인바 쪽으로 돌출되어 상기 제2 메인바의 외주면과 면접촉하는 제3 돌출관을 포함할 수 있다.

상기 중앙지지브라켓은, 상기 제1 메인바를 아래쪽에서 지지보강하기 위해 상기 좌측브라켓과 상기 제1 메인바 사이에 제3 보강구조체를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 절곡부를 통해 중앙지지브라켓의 두께를 확장하는 방식으로 강성을 보강하고, 간결한 구조로 되어 제1 메인바를 지지하는 제1 보강구조체 및 간결한 구조로 되어 제2 메인바를 지지하는 제2 보강구조체를 통해 경량화를 실현하면서도 강성을 중첩적으로 보강 내지 확대할 수 있는 카울크로스멤버를 제공할 수 있게 된다.

또한, 제1 메인바, 제2 메인바 및 중앙지지브라켓 간의 결합구조로 인해 용접영역이 외부에 쉽게 노출됨에 따라 신속한 용접이 이루어질 수 있고, 아울러 용접영역이 용이하게 확대됨에 따라 강성이 증대될 수 있는 카울크로스멤버를 제공할 수 있게 된다.

또한, 절곡부가 이루는 라인과 제1 보강구조체 및 제2 보강구조체로 연결되는 라인을 통해 제1 메인바와 제2 메인바 간에 진동 전달이 개별적으로 원활하게 이루어짐에 따라 국부적인 피로 누적이 저감되어 내구성이 증대될 수 있고, NVH(noise, vibration, harshness)가 저감될 수 있는 카울크로스멤버를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카울크로스멤버를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 카울크로스멤버를 분해한 분해사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 카울크로스멤버를 배면 쪽에서 바라본 분해사시도이다.
도 4는 도 1의 A-A 절단선에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제3 보강구조체를 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카울크로스멤버를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 카울크로스멤버를 분해한 분해사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 카울크로스멤버를 배면 쪽에서 바라본 분해사시도이고, 도 4는 도 1의 A-A 절단선에 따른 단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제3 보강구조체를 도시한 사시도이다.

본 발명에 따른 카울크로스멤버(1)는, 엔진룸과 차체의 실내 사이의 경계부위에 위치하여, 스티어링 시스템(steering system)을 차체에 고정하기 위한 기준바의 역할뿐만 아니라 차량의 좌우방향의 휘어짐이나 뒤틀림을 방지하는 보강바의 역할도 수행하도록 이루어지며, 전체적으로 금속성이 주 재료를 이룬다.

이러한 카울크로스멤버(1)는 제1 메인바(100), 제2 메인바(200) 및 중앙지지브라켓(300)을 포함하여 이루어질 수 있다.

제1 메인바(100) 및 제2 메인바(200)는, 통상의 카울크로스멤버(1)에서 카울크로스바에 해당하는 구성이다.

대체로 좌우방향으로 길게 형성되는 카울크로스멤버(1)에서, 제1 메인바(100)는 상대적으로 운전석 쪽에 위치하고 제2 메인바(200)는 상대적으로 조수석 쪽에 위치하는데, 예컨대 운전석이 왼쪽에 형성되는 경우 제1 메인바(100)는 카울크로스멤버(1)의 왼쪽 부분에 위치한다. 운전석이 반대쪽(오른쪽)에 위치하는 경우 제1 메인바(100) 또한 대칭된 위치에 형성되고, 이때 제2 메인바(200)가 대칭되게 형성됨은 물론이다.

제1 메인바(100)는 전체적으로 원형 관 형태의 파이프로 이루어지고, 제2 메인바(200) 또한, 전체적으로 원형 관 형태의 파이프로 이루어진다. 이때, 스티어링 모듈의 장착성과 장착강도 향상 및 차량의 경량화를 위해서 제2 메인바(200) 보다 제1 메인바(100)의 직경을 더 두껍게 형성하게 된다.

그리고 차량의 제조시 조립의 용이성 및 인스트루먼트 패널 상에 장착되는 다른 장치들과의 간섭 방지를 위해서, 양쪽 제1,2 메인바(100,200)의 중심축선은 서로 일치되지 않고 일정간격(D) 이격배치된 상태로 결합된다.

이에 따라 제1 메인바(100), 중앙지지브라켓(300) 및 제2 메인바(200)가 서로 연결되는 지점에서 하중의 집중이 이루어질 수 있어 이 부분은 외부하중에 취약하게 된다. 특히, 제2 메인바(200)는 직경이 상대적으로 작아 제2 메인바(200)와 중앙지지브라켓(300)이 연결되는 지점은 하중에 더욱 취약하게 되므로, 이러한 부분에서의 강성을 효과적으로 보강할 수 있도록 본 발명에 따른 중앙지지브라켓(300)이 마련되는 것이다.

중앙지지브라켓(300)은, 이러한 제1 메인바(100)와 제2 메인바(200) 사이에 개재되어 제1 메인바(100) 및 제2 메인바(200)를 지지 결합하며, 도 1에 도시된 형태를 기준으로, 제1 메인바(100)의 오른쪽 끝 부분이 중앙지지브라켓(300)의 왼쪽에서, 제2 메인바(200)의 왼쪽 끝 부분이 중앙지지브라켓(300)의 오른쪽에서 각각 결합된다.

제1 메인바(100) 및 제2 메인바(200)가 대체로 좌우방향을 따라 형성되는 것이라면, 중앙지지브라켓(300)은 대체로 상하방향을 따라 형성된다.

이때, 상술한 바와 같이 중심축선이 서로 이격(D)된 상태의 제1,2 메인바(100,200)를 견고하게 연결할 수 있도록 본 발명에 따른 중앙지지브라켓(300)은 크게 좌측브라켓(310)과 우측브라켓(320)으로 구분되어 이루어지되, 절곡부(315), 제1 보강구조체(330), 제2 보강구조체(350) 및 제3 보강구조체(360)와 같은 보강구조를 포함하여 카울크로스멤버(1)의 강성을 보강 내지 확보하게 된다.

이렇게 중앙지지브라켓(300)이 좌측브라켓(310)과 우측브라켓(320)으로 구분되어 이루어지게 되면, 제1 메인바(100) 및 제2 메인바(200) 각각과의 결합의 조립성이 향상되어 용이하고 신속한 조립이 이루어질 수 있게 된다.

그리고 후술하는 바와 같이, 중앙지지브라켓(300) 내부에는 이격공간(301)이 구비되는데, 이는 중앙지지브라켓(300)의 두께(T) 증대를 통해 서로 이격된 제1,2 메인바(100,200) 사이에 가해지는 휨변형이나 뒤틀림 변형에도 보다 견고한 결합력을 유지할 수 있도록 하기 위함이다. 이때, 중앙지지브라켓(300)의 두께(T) 즉, 이격공간(301)의 크기는 제1,2 메인바(100,200)의 중심축 간 이격거리(D)에 비례하도록 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 좌측브라켓(310)은 전체적으로 중앙부가 절곡형성된 편평한 판 형태로 형성되고, 중앙지지브라켓(300)에서 제1 메인바(100) 쪽에 배치된다. 이러한 좌측브라켓(310)은 일단부(도 2를 기준으로 위쪽 단부)가 제1 메인바(100)와 용접되어 결합하고, 타단부(도 2를 기준으로 아래쪽 단부)가 제2 메인바(200)와 용접되어 결합하게 된다.

보다 구체적으로 본 발명의 실시예에 따른 좌측브라켓(310)은, 제1 끼움홀(311), 제1 돌출관(312), 제2 끼움홀(313), 제2 돌출관(314) 및 절곡부(315)를 포함하여 구성된다. 여기서 제1 끼움홀(311)은 좌측브라켓(310)을 좌우방향으로 관통하는 형태로 이루어지고, 제1 메인바(100)의 횡단면 모양 및 크기에 대응되며, 원형으로 이루어진다.

제1 돌출관(312)은 제1 끼움홀(311)의 가장자리에서 제1 메인바(100) 쪽으로 돌출된 짧은 원형관 형태로 이루어지며, 이러한 제1 돌출관(312)의 중앙 공간이 제1 끼움홀(311)이 된다. 제1 돌출관(312)은, 그 돌출되는 방향을 따라 적어도 일부가 제1 메인바(100)와 직경이 동일하게 이루어지며, 이에 따라 제1 메인바(100)와 면접촉하며 결합된다. 특히 제1 돌출관(312)은 제1 메인바(100) 외주면을 감싸는 형태로 제1 메인바(100)와 결합된다.

제1 메인바(100)의 오른쪽 단부가 제1 끼움홀(311) 내부로 삽입된 상태에서 제1 돌출관(312)의 원주방향을 따라 용접함으로써 제1 메인바(100)와 좌측브라켓(310)의 고정결합이 이루어질 수 있다.(도 4의 용접부(W) 참조)

그리고 이때, 제1 메인바(100)의 오른쪽 단부는 중앙지지브라켓(300)의 이격공간(301) 내부를 거쳐 후술할 우측브라켓(320)의 수용부(331)에 면접촉됨에 따라 이동저지 및 지지되게 된다.

제2 끼움홀(313)은 좌측브라켓(310)을 좌우방향으로 관통하는 형태로 이루어지고, 제1 끼움홀(311) 하측에 구비된다. 제2 끼움홀(313)은 제2 메인바(200)의 횡단면 모양 및 크기에 대응되도록 형성하되, 원형으로 제작함이 바람직하다.

제2 돌출관(314)은 도 3에 도시된 바와 같이 제2 끼움홀(313)의 가장자리에서 제1 메인바(100) 쪽으로 돌출된 짧은 원형관 형태로 이루어지며, 이러한 제2 돌출관(314)의 중앙 공간이 제2 끼움홀(313)이 된다. 제2 돌출관(314)은, 그 돌출되는 방향을 따라 적어도 일부가 제2 메인바(200)와 직경이 동일하게 이루어지며, 이에 따라 제2 메인바(200)의 외주면과 면접촉하면서 결합된다.

이때, 제2 메인바(200)의 왼쪽 단부는, 후술할 우측브라켓(320)을 관통한 다음, 중앙지지브라켓(300)의 이격공간(301)을 거쳐 좌측브라켓(310)의 왼쪽으로 돌출되도록 제2 끼움홀(313) 내부로 삽입된 상태에서 제2 돌출관(314)의 원주방향을 따라 용접됨으로써, 제2 메인바(200)와 좌측브라켓(310) 간의 고정결합이 이루어지게 된다.(도 4의 용접부(W) 참조)

절곡부(315)는 그 구조 자체로 중앙지지브라켓(300)의 두께(T) 확장에 기여하여 중앙지지브라켓(300)의 강성 확보에 도움을 주는 구성요소로서, 제1,2 메인바(100,200)에 가해지는 인장력이나 압축력이 일측에서 타측으로 자연스럽게 전달되도록 하여 제1,2 메인바(100,200)와 중앙지지브라켓(300) 간의 연결부위가 쉽게 파손되지 않도록 하는 기능을 수행한다.

나아가 절곡부(315)는, 제1 메인바(100), 절곡부(315) 및 제2 메인바(200)로 연결되는 카울크로스멤버(1)의 아래쪽 라인을 이루어 제1 메인바(100)와 제2 메인바(200) 간에 진동이 전달되도록 한다. 이러한 카울크로스멤버(1)의 아래쪽 라인은, 후술할 제1 메인바(100), 제1 보강구조체(330), 제2 보강구조체(350) 및 제2 메인바(200)로 연결되는 카울크로스멤버(1)의 위쪽 라인과 함께 진동을 위아래로 각각 개별적으로 원활하고 자연스럽게 분산 전파시켜 국부적 피로 누적에 따른 내구성 저하를 개선하는 기능을 수행하게 된다.

상술한 바와 같은 기능의 구현을 위해, 본 발명의 실시예에 따른 절곡부(315)는 좌측브라켓(310)의 중앙부를 기준으로 제2 끼움홀(313) 쪽이 제1 끼움홀(311) 쪽보다 제2 메인바(200) 쪽으로 단차지도록 절곡형성되어 이루어지게 된다. 이때, 중앙지지브라켓(300)은 제1 메인바(100)와 제2 메인바(200)를 전체적으로 대각선 형태를 이루며 연결하게 된다.(도 4 참조)

본 발명에 따른 우측브라켓(320)은, 전체적으로 판 형태로 이루어지는 것이나 테두리부분이 좌측브라켓(310) 쪽으로 굴곡되어 함체 형태를 이루게 됨에 따라 제1 메인바(100) 쪽에서 보았을 때 오목한 형태가 되고, 제2 메인바(200) 쪽에서 보았을 때 볼록한 형태를 이루게 된다.

좌측브라켓(310) 쪽으로 굴곡진 우측브라켓(320)의 테두리 부분은 좌측브라켓(310)의 우측면 쪽에 고정결합되며, 특히 용접에 의하여 결합될 수 있다. 다만, 우측브라켓(320)의 가운데 부분은 이격공간(301)이 마련됨에 따라 좌측브라켓(310)과 밀착되지 않는다.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 우측브라켓(320)은, 위쪽의 제1 보강구조체(330) 및 아래쪽의 지지체(340)를 포함하여 구성된다.

여기서 제1 보강구조체(330)는 제1 메인바(100) 쪽을 지지함과 동시에 상술한 절곡부(315)와 함께 제1,2 메인바(100,200)에 가해지는 외부 충격이 일측에서 타측으로 자연스럽게 전달되도록, 제1 메인바(100) 쪽을 향해 경사형성된 구성요소이다.

이러한 제1 보강구조체(330)는 제1 메인바(100)의 끝단부 외주면 일부와 면접촉이 이루어지도록 형성된 수용부(331)가 안쪽에 마련된다. 이렇게 마련된 수용부(331) 내측에 제1 메인바(100)의 오른쪽 단부가 이격공간(301)을 가로지른 다음 면접촉하게 되면, 제1 메인바(100)는 이동 저지 및 견고한 지지가 이루어지게 된다.

지지체(340)는, 제1 보강구조체(330)의 아래쪽에 구비되어 제2 메인바(200)와 용접이 이루어지는 구성요소로, 제3 끼움홀(341) 및 제3 돌출관(342)을 포함하여 구성된다.

제3 끼움홀(341)은 우측브라켓(320)을 좌우방향으로 관통하는 형태로 이루어지되, 제2 메인바(200)의 횡단면 모양 및 크기에 대응되며, 특히 제2 메인바(200)의 횡단면 외주면 모양 및 크기에 대응되며 원형으로 이루어진다.

제3 돌출관(342)은 제3 끼움홀(341)의 가장자리에서 제1 메인바(100) 쪽으로 돌출된 짧은 원형관 형태로 이루어지며, 이러한 제3 돌출관(342)의 중앙 공간이 제3 끼움홀(341)이 된다. 이때, 제3 돌출관(342)은 상술할 제2 돌출관(314)과 같은 방향으로 돌출형성되어 제2 메인바(200)의 왼쪽 단부 쪽을 제2 돌출관(314)과 함께 밀착지지하게 된다. 여기서 제2 메인바(200)의 왼쪽 단부에 대한 제2,3 돌출관(314,342)의 편중된 지지력은, 후술할 제2 보강구조체(350)에 의한 제2 메인바(200)의 반대편 지지력 보강을 통해 제2 메인바(200)에 대한 지지력의 균형을 이루게 된다.

제3 돌출관(342)은, 그 돌출되는 방향을 따라 적어도 일부가 제2 메인바(200)와 직경이 동일하게 이루어지며, 이에 따라 제2 메인바(200)의 외주면과 면접촉하며 결합된다.

이때, 제2 메인바(200)의 왼쪽 단부는, 제3 끼움홀(341) 내부로 삽입된 상태에서 제3 돌출관(342)의 원주방향을 따라 용접됨으로써, 제2 메인바(200)와 우측브라켓(320) 간의 고정결합이 이루어지게 된다.(도 4의 용접부(W) 참조)

한편, 제1 보강구조체(330)와 지지체(340)는 일체형으로 이루어진 하나의 함체 형상으로 제작될 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예에 따른 제1 보강구조체(330)와 지지체(340)는 각각 별개로 형성하게 된다. 그리고 제1 보강구조체(330)와 지지체(340)는 서로 인접하는 각각의 단부가 일부 겹치도록 배치한 후 안쪽과 바깥쪽에서 각각 용접되어 결합되게 된다.

이렇게 제1 보강구조체(330)와 지지체(340)의 양쪽의 일부가 서로 겹치게 하여 판 두께를 증대한 다음 안쪽과 바깥쪽에서 각각 용접하는 이유는, 판 두께의 증대를 통해 제1 보강구조체(330)의 강성을 증대하기 위함이며, 증대된 강성에 상응하는 수준으로 제1 보강구조체(330)와 지지체(340) 간에 결합력이 확보되도록 양쪽에서 2중으로 용접결합이 이루어지게 되는 것이다.

이로 인해 직경이 상대적으로 큰 제1 메인바(100) 쪽에서 전달되는 진동이나 외력에 대하여 상술한 이중겹침 구조의 우측브라켓(320)은 보다 견고하게 그 형태를 유지하면서 제1 메인바(100)를 지지할 수 있게 된다.

제2 보강구조체(350)는, 제1 메인바(100) 쪽으로 돌출된 제2 돌출관(314) 및 제3 돌출관(342)에 의해 이중으로 지지가 되는 제2 메인바(200)의 왼쪽 단부와 대향되는 쪽을 지지 보강하기 위해 마련되는 구성요소로서, 이를 통해 제2 메인바(200)는 중앙지지브라켓(300)을 중심으로 왼쪽 단부와 오른쪽 부분이 각각 균형있게 지지 보강됨으로써, 취약부인 연결지점의 강성 보강이 효과적으로 이루어질 수 있게 된다.

또한, 제2 보강구조체(350)는, 제1 보강구조체(330)와 함께 카울크로스멤버(1)의 위쪽 라인을 형성하여 제1 메인바(100)에서 우측브라켓(320)으로 전달된 진동을 제2 메인바(200) 쪽으로 분산시키는 구성요소이기도 하다. 이렇게 제2 보강구조체(350)를 통해 제2 메인바(200) 쪽으로 진동이 분산되어 전파되면, 우측브라켓(320)의 국부적 피로 누적에 따른 내구성 저하나 파손이 현저하게 저감될 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 기능을 원활히 수행하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 제2 보강구조체(350)는 우측브라켓(320)의 상단부 외측면과 제2 메인바(200)의 상면 사이에 버팀목과 같은 판재형상으로 이루어지게 된다.

제2 보강구조체(350)는, 이렇게 버팀목과 같은 기능을 수행할 수 있는 형태라면 어떠한 형상이라도 무방하지만, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 휨변형이 방지되고 자체 강성이 증대될 수 있도록, 판재형상 부재의 양측이 내측으로 절곡되어 이루어지는 접힘부(352)가 마련되도록 함이 바람직하다.

그리고 제2 보강구조체(350)는, 용접의 편의성 및 용접 면적 확대에 의한 강한 지지력이 확보될 수 있도록, 우측브라켓(320)의 상단부 외측면 및 제2 메인바(200)의 상면과 각각 접하는 쪽 단부가 외측으로 확장형성되어 이루어지는 플랜지부(354)가 마련되도록 함이 바람직하다.

한편, 제2 보강구조체(350)는 제1 메인바(100) 쪽을 향할수록 판재형상의 폭이 확장되는 형태로 이루어질 수 있다. 이는 서로 다른 직경으로 이루어진 제1 메인바(100)와 제2 메인바(200)는 외부충격이나 진동을 서로 다른 진동수 및 진폭으로 전파시킨다는 점을 고려한 것으로, 이러한 제2 보강구조체(350)의 형태를 통해 양자의 진동수 및 진폭 간의 차가 일정부분 상쇄되도록 하기 위함이다.(마치 두께가 다른 현(絃)의 경우와 마찬가지이다.)

즉, 제2 보강구조체(350)가 폭이 일정한 형태라면, 하중이나 진동이 제1 메인바(100)와 제2 메인바(200) 사이에서 전달될 때, 양자의 진동수 및 진폭 등의 차가 일정부분 상쇄되지 못하므로, 진동의 전달이 단절되거나 특정 지점에서만 큰 진동이 발생될 수 있게 된다. 이는 다시 카울크로스멤버(1) 전체에서 진동이나 충격에 대해 흡수가 이루어지지 못하도록 하며, 특정부분에서만 한정적으로 진동 흡수가 이루어지게 하여 그 부분에 대한 파손을 유발하게 된다.

따라서 본 발명에서는 이러한 문제점을 해소하기 위해 제2 보강구조체(350)가 제1 메인바(100)를 향할수록 폭이 증가하는 형태로 이루어지게 한 것이다.

이러한 제2 보강구조체(350)를 통해 전파되는 진동은 진폭 및 진동수가 연속적으로 변화면서 제1 메인바(100) 쪽 또는 제2 메인바(200) 쪽으로 전달됨에 따라 가해진 진동은 카울크로스멤버(1) 전체에 걸쳐 용이하게 흡수되어 소산될 수 있는 것이다.

제3 보강구조체(360)는, 도 5에 도시된 바와 같이 제1 메인바(100)를 아래쪽에서 지지보강하기 위해 좌측브라켓(310)과 제1 메인바(100) 사이에 마련되는 구성요소로서, 이를 통해 취약부인 제1 메인바(100)와 중앙지지브라켓(300)의 연결지점에 대해 강성 보강이 효과적으로 이루어지게 된다.

또한, 제3 보강구조체(360)는, 절곡부(315)와 함께 카울크로스멤버(1)의 아래쪽 라인을 형성하여 제2 메인바(200)에서 좌측브라켓(310)으로 전달된 진동을 제1 메인바(100) 쪽으로 분산시키는 구성요소이기도 하다. 이렇게 제3 보강구조체(360)를 통해 제1 메인바(100) 쪽으로 진동이 분산되어 전파되면, 좌측브라켓(310)의 국부적 피로 누적에 따른 내구성 저하나 파손이 현저하게 저감될 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 기능을 원활히 수행하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 제3 보강구조체(360)는 좌측브라켓(310)의 하단부 외측면과 제1 메인바(100)의 하면 사이에 버팀목과 같은 판재형상으로 이루어지게 된다.

이러한 제3 보강구조체(360)는 제2 보강구조체(350)와 비교시 그 장착위치 또는 길이에서 차이가 있을 뿐이고 구체적인 형상이나 구조는 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 상술한 제2 보강구조체(350)에 대한 설명으로 대체한다.

한편, 도면에서 구체적으로 도시하지 않았지만, 본 발명에 따른 카울크로스멤버(1)는, 이격공간(301) 내부에서 제2 메인바(200)와 결합되어 지지력을 보강할 수 있도록 이루어지는 제4 보강구조체가 더 포함될 수 있다. 이러한 제4 보강구조체는 결합관부 및 제1 플랜지부를 포함하여 이루어질 수 있고, 또한 제2 플랜지부를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

결합관부는 관 형태로 이루어져 제2 메인바(200)를 둘러싸는 형태로 이루어진다. 결합관부의 내경은 제2 메인바(200)의 외경과 동일하게 이루어지는 것이 바람직하다.

제1 플랜지부는 결합관부의 단부에서 플랜지 형태로 확장되는 부분이며, 제1 플랜지부는 결합관부의 어느 한쪽에 형성될 수 있다. 제1 플랜지부가 제1 메인바(100) 쪽에 형성되는 경우 제1 플랜지부는 좌측브라켓(310)의 내측면에 밀착되고, 제1 플랜지부가 제2 메인바(200) 쪽에 형성되는 경우 제1 플랜지부는 우측브라켓(320)의 내측면에 밀착된다. 그리고 이러한 상태에서 제1 플랜지부는 용접되어 중앙지지브라켓(300)에 고정결합될 수 있다.

제2 플랜지부는 결합관부의 단부에서 플랜지 형태로 확장되는 부분이며, 제2 플랜지부는 결합관부의 어느 한쪽에 형성될 수 있다. 제2 플랜지부는 제1 플랜지부의 반대쪽을 이루며, 제1 플랜지부가 제1 메인바(100) 쪽에 형성되는 경우 제2 플랜지부는 제2 메인바(200) 쪽에 형성된다. 제2 플랜지부는 좌측브라켓(310)의 내측면 또는 우측브라켓(320)의 내측면에 밀착된다. 그리고 이러한 상태에서 제2 플랜지부는 용접되어 중앙지지브라켓(300)에 고정결합될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 카울크로스멤버(1)는 중앙지지브라켓(300)의 두께(T)를 확장하는 절곡부(315)와 간결한 구조로 이루어진 제1,2 보강구조체(330,350)의 유기적인 결합을 통해 경량화를 실현하면서도 취약부에 대해 강성을 중첩적으로 보강 내지 강화할 수 있는 효과를 발휘하게 된다.

아울러 중앙지지브라켓(300)을 구성하는 좌측브라켓(310)과 우측브라켓(320)이 제1 메인바(100) 및 제2 메인바(200)와 노출된 구조하에서 각각 결합이 이루어짐에 따라 구성 간의 신속한 용접이 이루어질 수 있고, 결합 구조상 용접영역이 확대됨에 따라 결합 구성 간의 강성도 증대될 수 있다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

W : 용접부 1 : 카울크로스멤버
100 : 제1 메인바 200 : 제2 메인바
300 : 중앙지지브라켓 301 : 이격공간
310 : 좌측브라켓 311 : 제1 끼움홀
312 : 제1 돌출관 313 : 제2 끼움홀
314 : 제2 돌출관 315 : 절곡부
320 : 우측브라켓 330 : 제1 보강구조체
331 : 수용부 340 : 지지체
341 : 제3 끼움홀 342 : 제3 돌출관
350: 제2 보강구조체 360: 제3 보강구조체

Claims

운전석 쪽에 배치되는 제1 메인바, 조수석 쪽에 배치되는 제2 메인바 및 상기 제1 메인바와 상기 제2 메인바 사이에 개재되어 양측을 지지 결합하는 중앙지지브라켓을 포함하여 차량의 좌우방향 휘어짐이나 뒤틀림을 방지하는 카울크로스멤버에 있어서,
상기 중앙지지브라켓은,
상기 제1 메인바 쪽에 배치되어 일단부는 상기 제1 메인바와 용접되고, 타단부는 상기 제2 메인바와 용접되며, 중앙부는 상기 제2 메인바 쪽으로 단차를 이루는 절곡부가 형성된 좌측브라켓;
상기 제2 메인바 쪽에 배치되고 내부에 이격공간이 마련되어 테두리 중 적어도 어느 일부가 상기 좌측브라켓과 용접되고, 일단부는 상기 제1 메인바 쪽을 지지하도록 경사형성된 제1 보강구조체가 구비되며, 타단부는 상기 제2 메인바와 용접되는 우측브라켓; 및
상기 제2 메인바를 위쪽에서 지지보강하기 위해 상기 우측브라켓과 상기 제2 메인바 사이에 구비되는 제2 보강구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 카울크로스멤버.
제1항에 있어서,
상기 좌측브라켓은,
상기 제1 메인바가 끼워지는 제1 끼움홀;
상기 제1 끼움홀의 가장자리에서 상기 제1 메인바 쪽으로 돌출되어 상기 제1 메인바의 외주면과 면접촉하는 제1 돌출관;
상기 제2 메인바가 끼워지는 제2 끼움홀;
상기 제2 끼움홀의 가장자리에서 상기 제1 메인바 쪽으로 돌출되어 상기 제2 메인바의 외주면과 면접촉하는 제2 돌출관; 및
상기 제1 끼움홀과 상기 제2 끼움홀 사이에 구비되는 상기 절곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카울크로스멤버.
제2항에 있어서,
상기 우측브라켓은,
상기 제1 메인바의 끝단부 외주면 일부와 면접촉하도록 이루어진 수용부가 안쪽에 마련된 상기 제1 보강구조체; 및
상기 제1 보강구조체의 아래쪽에 구비되어 상기 제2 메인바와 용접되는 지지체를 포함하는 것을 특징으로 하는 카울크로스멤버.
제3항에 있어서,
상기 제1 보강구조체와 상기 지지체는,
각각 별개로 형성되고,
서로 인접하는 단부가 겹치도록 배치된 후 안쪽과 바깥쪽에서 각각 용접되어 결합되는 것을 특징으로 하는 카울크로스멤버.
제4항에 있어서,
상기 지지체는,
상기 제2 메인바가 끼워지는 제3 끼움홀; 및
상기 제3 끼움홀의 가장자리에서 상기 제1 메인바 쪽으로 돌출되어 상기 제2 메인바의 외주면과 면접촉하는 제3 돌출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 카울크로스멤버.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중앙지지브라켓은,
상기 제1 메인바를 아래쪽에서 지지보강하기 위해 상기 좌측브라켓과 상기 제1 메인바 사이에 제3 보강구조체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카울크로스멤버.