KR101705155B1 - 차량용 서브프레임의 구조 - Google Patents

Abstract

상측판넬과 하측판넬이 적층결합되어 구성되되 그 사이로 공간이 형성되는 차량용 서브프레임의 구조에 있어서, 상단은 상측판넬에 형성된 제1장착홀을 관통하며 하단은 하측판넬에 형성된 제2장착홀을 관통하는 보강파이프들이 적어도 두 개 이상 부설되고, 상기 보강파이프들은 제1장착홀과 제2장착홀에서 아크용접으로 고정되되, 상기 아크용접으로 생성된 비드가 제1장착홀 및 제2장착홀의 내측 둘레를 따라 형성되어 상기 보강파이프들은 비드를 매개로 상측판넬과 하측판넬에 고정되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은, 서브프레임의 강성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 보강파이프와 판넬들 사이의 용접 부위가 최소화되어 면접촉 부위에서의 용접불량 및/또는 전착불량에 따른 소음발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.

Description

차량용 서브프레임의 구조{Structure of subframe for vehicle}

본 발명은 차량용 서브프레임의 구조에 관한 것으로 더욱 상세하게는 가속부밍음의 발생 및 진동 전달을 개선하기 위해 상측판넬과 하측판넬 사이에 장착되는 보강재를 개량한 차량용 서브프레임의 구조에 관한 것이다.

승용차량들은 프레임바디를 대신하여 중량이 가볍고 생산성이 뛰어난 모노코크바디가 주로 사용된다. 모노코크바디는 별도의 프레임이 삭제된 구조로서 (엔진과 트랜스미션 및 디퍼렌셜기어가 통합적으로 결합되어 구성된) 파워트레인이 직접 장착된다.

따라서, 상기 모노코크바디는 차체 자체가 프레임 기능을 하여 서스펜션 및 섀시 부품들이 각각 장착되나, 파워트레인의 진동이 직접적으로 차체에 전달되는 것을 방지하며 차량 충돌시 충격을 분산하기 위하여 차량의 하부에 서브프레임(subframe)이 장착된다.

상기 서브프레임은 기어박스, 서스팬션 스트럿(strut) 및 너클 등과 같은 조향장치 및 현가장치 등이 연결될 수 있도록 차체 하부에 장착된다. 한편, 상기 서브프레임은 일반적으로 "#"자 형과 ("I" 자 형이라고도 불리는) "H" 자 형태로써 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, "H" 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" 자형 서브프레임은 도 1 에 도시된 바와 같은 형상을 갖는다. 상기 서브프레임은 두 개의 상측 및 하측 판넬들이 테두리를 따라 상하로 접합되어 결합된 구조로서, 소정의 강성을 갖도록 상측판과 하측판넬 사이에 연결판넬이 장착된다. 그리고, 상측판넬과 하측판넬 사이에는 상측판넬 위로 안착되는 스티어링 기어박스가 고정될 수 있도록 마운트파이프들이 삽입되며, 롤로드가 장착될 수 있도록 롤로드브라켓이 장착된다.

상기 연결판넬은 절곡된 판 모양으로서 용접부(플랜지:flange)를 형성하도록 하측끝단은 절곡형성되고, 상하로 면접촉하도록 상측판넬과 하측판넬 각각에 용접되어 고정된다.

한편, 서브프레임을 통해 차체로 전달되는 부밍음(특히 2000 내지 2800 rpm 대역의 부밍음)의 경로를 분석해보면, 서브프레임의 입력점들(A점, G점, 롤로드 브라켓 등)을 통해 입력되는 하중 또는 진동이 서브프레임과 차체의 연결부분을 통해 차체로 전달되고 카울 판넬, 대쉬 판넬 등을 가진시켜 소음을 유발하였다.

이와 같은 소음 유발 억제책으로 종래에는 서브프레임의 진동개선을 위해서 도 1 에 도시된 바와 같은 연결판넬을 장착함으로서 강성증대를 통해 음향감도를 향상시켜 왔다.

하지만, 중량 증가 및 판넬들의 면접촉 불량에 따른 방청 문제로 가급적 판넬의 접합 구조를 감소시킬 필요성이 대두되고 있으므로, 연결판넬을 대신하여 다른 방식으로 진동 전달 및 부밍음 발생을 억제시킬 필요성이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 필요에 부흥하여 면접촉으로 장착되는 연결판넬을 대신하여 선접촉 또는 점접촉으로 장착되는 보강파이프가 장착됨으로서 진동 전달 및 부밍음 발생을 억제시킬 수 있는 차량용 서브프레임 구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상측판넬과 하측판넬이 적층결합되어 구성되되 그 사이로 공간이 형성되는 차량용 서브프레임의 구조에 있어서, 상단은 상측판넬에 형성된 제1장착홀을 관통하며 하단은 하측판넬에 형성된 제2장착홀을 관통하는 보강파이프들이 적어도 두 개 이상 부설되고, 상기 보강파이프들은 제1장착홀과 제2장착홀에서 아크용접으로 고정되되, 상기 아크용접으로 생성된 비드가 제1장착홀 및 제2장착홀의 내측 둘레를 따라 형성되어 상기 보강파이프들은 비드를 매개로 상측판넬과 하측판넬에 고정되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 이웃하는 두 개의 보강파이프들은 상측판넬과 하측판넬 사이에서 보강파이프들과 수직으로 배치된 보강판넬에 의해 연결되어 상호 간에 지지된다.

아울러, 상기 보강판넬에는 길이방향을 따라 홈이 형성된다.

상기와 같은 구성의 본 발명은, 서브프레임의 강성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 보강파이프와 판넬들 사이의 용접 부위가 최소화되어 (종래의 구조에서 발생할 수 있는) 면접촉 부위에서의 용접불량 및/또는 전착불량에 따른 소음발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 보강파이프들은 보강판넬에 의해 연결되어 진동 및 비틀림을 억제시킬 수 있는 효과가 있다.

아울러, 상기 보강판넬에는 길이방향을 따라 홈이 형성되어 보강판넬 자체 강성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 종래의 서브프레임 구조를 도시하되 내부 구조가 나타나도록 상측판넬을 투명화하여 도시한 사시도 및 부분 확대도,
도 2 는 본 발명의 서브프레임 구조를 도시하되 내부 구조가 나타나도록 도시한 사시도 및 부분 확대도,
도 3 은 상측패널과 하측패널 사이에 장착된 보강파이프가 보강판넬에 의해 연결된 모습을 도시한 단면도,
도 4 는 상측패널 위로 보강파이프의 상측 끝단이 돌출된 모습을 도시한 사시도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 서브프레임 구조를 더욱 상세히 설명한다.

도 2 와 도 3 을 참조하면, 본 발명의 서브프레임(10)은 상측판넬(11)과 하측판넬(12)이 사이에 소정의 공간이 형성되도록 적층결합되어 구성된다. 상기 상측판넬(11)에는 제1장착홀(11a)이 타공되며 하측판넬(12)에는 제2장착홀(12a)이 타공되되, 상기 제1장착홀(11a)과 제2장착홀(12a)은 짝으로 구성되며 각각의 짝은 서로 수직으로 놓이는 위치에 형성되고 삽입될 보강파이프들(20)의 갯 수 이상으로 타공된다.

상단은 제1장착홀(11a)에 끼워지고 하단은 제2장착홀(12a)에 끼워지는 보강파이프들(20)은 적어도 두 개 이상이 상측판넬(11)과 하측판넬(12) 사이에 부설된다.

상기 보강파이프들(20)은 서브프레임의 강성 취약부분에 부설되되, 제1장착홀(11a)과 제2장착홀(12a)에서 아크용접으로 고정된다.

더 상세하게는, 상기 보강파이프들(20)은 도 4 에 도시된 바와 같이 아크용접으로 생성된 비드(bead)가 제1장착홀(11a) 및 제2장착홀(12a)의 내측 둘레를 따라 형성되도록 용접된다. 따라서, 상기 보강파이프들(20)은 비드를 매개(媒介)로 상측판넬(11)과 하측판넬(12)에 고정된다.

아울러, 보강파이프들(20) 사이의 강성 향상 및 흔들림 방지를 위해 보강판넬(30)이 부착된다. 상기 보강판넬(30)은 도 3 에 도시된 바와 같이 상측판넬(11)과 하측판넬(12) 사이에서 이웃하는 두 개의 보강파이프들(20)을 연결하도록 장착된다. 상기 보강판넬 자체 강성 향상 및 꺽임 등을 방지하기 위해 길이방향을 따라 홈(31)이 형성된다.

종래의 구조에서 용접불량이나 점착불량에 따른 방청 문제를 해소하기 위해 상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 서브프레임은, 면접촉하도록 용접되는 연결판넬과 대비하여 용접부위의 면적이 축소된 보강파이프(20)를 사용하므로 보강파이프(20)의 직경 및 두께가 너무 작다면 강성이 저하될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 보강파이프(30)를 추가적으로 제공하며, 서브프레임(10)의 강성 및 비틀림에 대한 내구력을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 보강판넬(30)은 비틀림이나 꺽임 등을 방지하도록 홈(31)이 형성되나, 홈을 대신하여 다른 형태의 포밍이나 두께가 달라지도록 구성될 수 있다. 상기 보강판넬(30) 또한 아크용접으로 접합되는 것이 바람직하다.

종래의 연결패널과 같은 면접촉 보강 구조의 경우 끝단에 용접부가 절곡 형성되어 용접으로 체결되나, 마주하는 면이 정상적으로 점착되지 못하는 경우 방청문제가 발생할 수도 있었고 그 사이로 수분이 침투하여 내구부식이 발생할 수도 있었다. 그러나 본 발명에 따른 보강 구조의 경우, 면이 접촉하는 부위가 최소화되므로 위와 같이 용접불량 및/또는 점착불량에 따른 문제를 억제할 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 : 서브프레임
11 : 상측판넬
12 : 하측판넬
20 : 보강파이프
30 : 보강판넬

Claims (3)

1. 상측판넬과 하측판넬이 적층결합되어 구성되되 그 사이로 공간이 형성되는 차량용 서브프레임의 구조에 있어서,
   상단은 상측판넬에 형성된 제1장착홀을 관통하며 하단은 하측판넬에 형성된 제2장착홀을 관통하는 보강파이프들이 적어도 두 개 이상 부설되고,
   상기 보강파이프들은 제1장착홀과 제2장착홀에서 용접으로 고정되되,
   상기 용접으로 생성된 비드가 제1장착홀 및 제2장착홀의 내측 둘레를 따라 형성되어 상기 보강파이프들은 비드를 매개로 상측판넬과 하측판넬에 고정되며,
   이웃하는 두 개의 보강파이프들은 상측판넬과 하측판넬 사이에서 보강파이프들과 수직으로 배치된 보강판넬에 의해 연결되어 상호 간에 지지되는 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임 구조.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 보강판넬에는 길이방향을 따라 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임 구조.
   

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