KR101807144B1 - 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조 - Google Patents

Abstract

프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조는 내부에 보강부재가 구성되는 양측 프론트 사이드 멤버와, 상기 양측 프론트 사이드 멤버의 하부에 전,후방 마운팅 유닛을 통해 장착되는 서브 프레임의 마운팅 구조에 있어서, 상기 양측 프론트 사이드 멤버는 인너 패널과 아웃터 패널로 이루어지는 프론트 멤버와, 상기 프론트 멤버의 후단부에 연결되는 리어 멤버로 구성되고, 상기 보강부재는 상기 인너 패널의 내측 하면에 접합되는 전방 보강판과, 상기 전방 보강판의 후단부에 접촉된 상태로 상기 리어 멤버에 접합되는 후방 보강판으로 구성되며, 상기 전,후방 마운팅 유닛은 서브 프레임에 연결된 마운팅 브라켓에 끼워진 부시의 중심에 내측관을 삽입하고, 상기 내측관을 통하여 스터드 볼트에 끼워서 체결하되, 상기 내측관의 하단부에는 상기 부시의 하단부를 지지하는 스토퍼를 끼운 상태로 체결하여 이루어진다.

Description

프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조{MOUNTING STRUCTURE OF FRONT SIDE MEMBER AND SUB FRAME FOR VEHICLES}

본 발명은 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 전방 또는 옵셋 충돌 시, 충돌에너지를 효과적으로 흡수하여 충돌 성능을 향상시키는 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 프론트 사이드 멤버는 프론트 바디를 지지하는 가장 중요한 골격부재로서, 전방의 범퍼빔을 연결한 상태로 대시패널 아랫부분과 프론트 플로워 하부를 연결하여 차체의 프론트 바디가 가져야할 강도 및 강성을 확보한다.

이러한 프론트 사이드 멤버는 전방 충돌 시, 경미한 충돌에너지에 의해서는 변형되지 않고, 큰 충돌에너지에 대해서는 길이방향으로 붕괴되는 좌굴 변형이 일어남으로써, 충돌에너지를 충분히 흡수할 수 있어야 한다.

즉, 상기 프론트 사이드 멤버는 저속 충돌 시에 차체의 변형이 없도록 충분한 강도를 가져야 하며, 고속 충돌 시에는 변형에 의하여 충돌에너지를 충분히 흡수하여 차실 내의 승객을 보호해야한다.

한편, 차량의 서브 프레임은 상기 프론트 사이드 멤버의 저면에 설치되는 구조물로서, 변속기, 엔진 등의 부품을 탑재하거나 지지하여, 차량의 현가계와 연결되어 차체 거동에 관여하며, 진동 및 소음 등을 절연하는 등의 기능을 갖는다.

이러한 서프 프레임은 4개의 마운팅부를 통하여 전방과 후방이 각각 프론트 사이드 멤버에 체결된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임은 차량의 전방 충돌에 대비하여 차체의 변형을 유도하면, 옵셋 충돌 시, 차체의 변형량이 과다해지는 문제점이 발생한다.

반대로, 종래의 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임은 차량의 옵셋 충돌을 대비하여 차체의 강성을 향상시키면, 전방 충돌 시, 차량의 충돌 펄스 가혹도가 상승하여 승객의 상해치가 증가하는 문제점이 있다.

이와 같이, 차량의 전방 충돌 및 옵셋 충동 성능을 동시에 만족시키기 위한 연구개발이 필요하다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 전,후방 마운팅 유닛의 각 내측관을 스터드 볼트에 끼워서 체결하되, 내측관의 하단부에 부시의 하단부를 지지하는 스토퍼를 끼운 상태로 체결하여 차량의 정면 및 옵셋 충돌 시, 전체적인 차체의 충돌 흡수 성능을 향상시키는 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 내부에 보강부재가 구성되는 양측 프론트 사이드 멤버와, 상기 양측 프론트 사이드 멤버의 하부에 전,후방 마운팅 유닛을 통해 장착되는 서브 프레임의 마운팅 구조에 있어서, 상기 양측 프론트 사이드 멤버는 인너 패널과 아웃터 패널로 이루어지는 프론트 멤버와, 상기 프론트 멤버의 후단부에 연결되는 리어 멤버로 구성되고, 상기 보강부재는 상기 인너 패널의 내측 하면에 접합되는 전방 보강판과, 상기 전방 보강판의 후단부에 접촉된 상태로 상기 리어 멤버에 접합되는 후방 보강판으로 구성되며, 상기 전,후방 마운팅 유닛은 서브 프레임에 연결된 마운팅 브라켓에 끼워진 부시의 중심에 내측관을 삽입하고, 상기 내측관을 통하여 스터드 볼트에 끼워서 체결하되, 상기 내측관의 하단부에는 상기 부시의 하단부를 지지하는 스토퍼를 끼운 상태로 체결하여 이루어지는 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조를 제공할 수 있다.

또한, 상기 전방 보강판과 후방 보강판의 접촉단부는 폭방향 중앙을 기준으로 양측이 전후방향으로 단차진 각 선단이 상호 접촉되어 이루어질 수 있다.

또한, 상기 전방 보강판은 상기 인너 패널과 함께 전방 마운팅 유닛에 조립되도록 스터드 볼트가 설치되는 조립홀이 일측에 형성될 수 있다.

또한, 상기 후방 보강판은 후방 단부의 일측에 후방으로 연장 형성된 연장단을 통하여 상기 리어 멤버에 접합될 수 있다.

또한, 상기 전,후방 마운팅 유닛은 상기 서브 프레임에 연결부재를 통하여 구성되는 원통형의 마운팅 브라켓; 상기 마운팅 브라켓에 설치되며, 중심을 관통하는 압입홀이 형성되는 부시; 상기 부시의 압입홀에 압입된 상태로, 상단부 둘레면에 형성된 플랜지를 통해 상기 부시에 일방향으로 지지되고, 중심을 관통하는 볼트홀이 형성되는 내측관; 상기 부시의 하단부를 지지하면서 상기 내측관에 끼워지도록 중앙에 형성된 관통홀의 둘레 양측에 상향 절곡된 삽입단이 구성되는 상부 스토퍼; 및 상기 상부 스토퍼의 하면에 접합되는 하부 스토퍼로 구성될 수 있다.

또한, 상기 내측관은 상기 상부 스토퍼의 삽입단이 끼워지도록 상기 볼트홀의 내주면 양측에 길이방향을 따라 삽입홈이 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 전,후방 마운팅 유닛의 각 내측관을 스터드 볼트에 끼워서 체결하되, 내측관의 하단부에 부시의 하단부를 지지하는 스토퍼를 끼운 상태로 체결하여 전체적인 차량의 충돌 흡수 성능을 향상시키는 효과가 있다.

즉, 차량의 정면 및 옵셋 충돌 시, 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 전,후방 마운팅부가 이탈되지 않도록 하면서, 후방 마운팅부는 차체 변형을 유도하여 전방 충돌 시의 충돌 펄스 가혹도를 줄이고, 옵셋 충돌 시에는 전,후방 마운팅부의 이탈이 발생하지 않아 전체적인 차체 변형을 줄이면서 충돌 흡수 성능을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시 예는 후방 보강판과 리어 멤버와의 접촉단면을 기존 대비 줄이면서, 후방 보강판의 일측에 형성된 연장단을 통해 리어 멤버에 접촉되는 구조로, 고속 주행 시, 부밍 현상을 줄이고, 중량을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조는 전,후방 마운팅 유닛의 스토퍼에 삽입단을 적용하여, 상기 삽입단을 통해 내측관에 삽입하는 구조로, 조립성을 향상시킴과 동시에, 상,하부 스토퍼를 상호 용접하여 충돌 시, 마운팅 브라켓으로부터 이탈되지 않도록 하는 효과가 있다.

이외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조에 적용되는 프론트 사이드 멤버와 보강부재를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조에 적용되는 서브 프레임 마운팅부의 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조를 적용한 차량의 충돌 시험도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명이 하기의 도면과 설명에만 한정되어서는 안된다.

본 발명의 실시 예에 따른 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조는 내부에 보강부재가 구성되는 양측 프론트 사이드 멤버와, 상기 양측 프론트 사이드 멤버의 하부에 전,후방 마운팅 유닛을 통해 장착되는 서브 프레임의 마운팅 구조에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조에 적용되는 프론트 사이드 멤버와 보강부재를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조에 적용되는 서브 프레임 마운팅부의 도면이다.

도 1 및 도 2의 (a)를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 양측 프론트 사이드 멤버(1)는 인너 패널(3)과 아웃터 패널(미도시)로 이루어지는 프론트 멤버와, 상기 프론트 멤버의 후단부에 연결되는 리어 멤버(5)로 구성된다.

이때, 상기 양측 프론트 사이드 멤버(1)에는 보강부재(20)가 접합된다.

또한, 서브 프레임(10)은 상기 프론트 사이드 멤버(1)의 저면에 전,후방 마운팅 유닛(M1, M2)을 통하여 설치된다.

도 2의 (b)를 참조하면, 상기 보강부재(20)는 전방 보강판(21)과 후방 보강판(25)으로 구성된다.

상기 전방 보강판(21)은 인너 패널(3)의 내측 하면에 접합된다.

이러한 전방 보강판(21)은 인너 패널(3)과 함께, 상기 전방 마운팅 유닛(M1)에 조립되도록 스터드 볼트가 설치되는 조립홀(23)이 일측에 형성된다.

그리고 상기 후방 보강판(25)은 전방 보강판(21)의 후단부에 접촉된 상태로, 상기 리어 멤버(5)에 접합된다.

이때, 상기 후방 보강판(25)은 후방 단부의 일측에 후방으로 연장 형성된 연장단(27)을 통하여 상기 리어 멤버(5)에 접합된다.

상기와 같은 구성의 전방 보강판(21)과 후방 보강판(25)의 접촉단부는 폭방향 중앙을 기준으로 양측이 전후방향으로 단차진 각 선단이 상호 접촉되어 이루어진다.

이러한 전방 보강판(21)과 후방 보강판(25)은 전소성 모멘트(Full Plastic Moment)를 통한 에너지 분포를 반영하여 설정된다.

여기서, 전소성 모멘트는 전 단면이 항복했다는 가정 하에 구하는 저항 휨 모멘트이며, 소재의 항복 응력과 소성 단면 계수의 곱으로 구해진다.

도 3을 참조하면, 그리고 상기 전,후방 마운팅 유닛(M1, M2)은 마운팅 브라켓(30), 부시(40), 내측관(50), 상부 스토퍼(60a) 및 하부 스토퍼(60b)로 구성된다.

상기 마운팅 브라켓(30)은 서브 프레임(10)에 연결부재(31)를 통하여 구성되며, 원통형으로 이루어진다.

상기 부시(40)는 상기 마운팅 브라켓(30)에 설치되며, 중심을 관통하는 압입홀(41)이 형성된다.

상기 내측관(50)은 상기 부시(40)의 압입홀(41)에 압입된 상태로, 상단부 둘레면에 형성된 플랜지(51)를 통해 상기 부시(40)에 일방향으로 지지된다.

또한, 상기 내측관(50)은 중심을 관통하는 볼트홀(53)이 형성되며, 상기 볼트홀(53)의 내주면 양측에 길이방향을 따라 삽입홈(55)이 형성된다.

이러한 내측관(50)의 삽입홈(55)은 이하에서 설명할 상부 스토퍼(60a)의 삽입단(63)이 끼워지기 위함이다.

그리고 상기 상부 스토퍼(60a)는 상기 부시(40)의 외경보다 크게 형성되어 상기 부시(40)의 하단부를 지지하면서 상기 내측관(50)에 끼워진다.

이러한 상부 스토퍼(60a)는 중앙에 형성된 관통홀(61)의 둘레 양측에 상향 절곡된 삽입단(63)이 구성되어, 상기 삽입단(62)을 통해 내측관(50)에 끼워지게 된다.

마지막으로, 상기 하부 스토퍼(60b)는 상부 스토퍼(60a)의 하면에 접합된다.

상기와 같이 구성되는 전,후방 마운팅 유닛(M1, M2)은 서브 프레임(10)에 연결된 마운팅 브라켓(30)에 끼워진 부시(40)의 중심에 내측관(50)을 삽입하고, 상기 내측관(50)을 통하여 스터드 볼트에 끼워서 체결한다.

이때, 상기 내측관(50)의 하단부에는 상기 부시(40)의 하단부를 지지하는 상,하부 스토퍼(60a, 60b)를 끼운 상태로 체결하여 구성된다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조를 적용한 차량의 충돌 시험도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 프론트 사이드 멤버(1)와 서브 프레임(10)의 마운팅 구조를 적용한 차량은 대기 상태(S1)에서 정면 또는 옵셋 충돌 시, 서브 프레임(10)의 일측이 충돌에너지를 흡수하면서 변형(S2)되는 것을 볼 수 있다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 프론트 사이드 멤버(1)와 서브 프레임(10)의 마운팅 구조는 전,후방 마운팅 유닛(M1, M2)의 상부 스토퍼(60a)에 삽입단(63)을 적용하여, 상기 삽입단(63)을 통해 내측관(50)에 삽입하는 구조로, 조립성을 향상시킴과 동시에, 상,하부 스토퍼(60a, 60b)를 상호 용접하여 충돌 시, 마운팅 브라켓(30)으로부터 이탈되지 않도록 한다.

따라서, 상기 차량은 전방 마운팅 유닛(M1)은 체결 상태가 강건하게 유지됨과 동시에, 후방 마운팅 유닛(M2)은 후방으로 밀리면서 충돌에너지를 효과적으로 흡수 및 분산(S3)하는 것을 확인할 수 있다.

이에 따라, 차량의 정면 충돌 시에는 후방 마운팅부의 변형을 유도하여 차량의 충돌 펄스 가혹도(RTE: Res Traint Energy)를 개선할 수 있고, 옵셋 충돌 시에는 전,후방 마운팅 유닛(M1, M2)의 체결 상태를 강건하게 유지하여 전체적인 차체 변형을 최소화하게 된다.

이때, 충돌 펄스 가혹도는 차량의 충돌 시, 입력되는 값으로, 값이 높을수록 승객의 상해 지수가 증가한다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 프론트 사이드 멤버(1)와 서브 프레임(10)의 마운팅 구조를 적용한 차량은 전방 보강판(21)과 후방 보강판(25)의 접촉단부를 폭방향 중앙을 기준으로 양측이 전후방향으로 단차진 각 선단이 상호 접촉되어 이루어지는데, 이는 상호간에 전소성 모멘트(Full Plastic Moment)를 통한 에너지 분포를 반영하여 설정한 것으로, 용접을 하지 않은 상태로 두어 차체 충돌 시, 유리한 방향으로 변형을 유도하는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 프론트 사이드 멤버(1)와 서브 프레임(10)의 마운팅 구조는 후방 보강판(25)과 리어 멤버(5)의 접촉단면을 기존 대비 줄이면서, 상기 후방 보강판(25)의 일측에 형성된 연장단(27)을 통해 리어 멤버(5)에 접촉되는 구조로, 고속 주행 시, 부밍 현상을 줄이고, 중량을 절감할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1 ... 프론트 사이드 멤버 3 ... 인너 패널
5 ... 리어 멤버 10 ... 서브 프레임
20 ... 보강부재 21 ... 전방 보강판
23 ... 조립홀 25 ... 후방 보강판
27 ... 연장단 M1 ... 전방 마운팅 유닛
M2 ... 후방 마운팅 유닛 30 ... 마운팅 브라켓
31 ... 연결부재 40 ... 부시
41 ... 압입홀 50 ... 내측관
51 ... 플랜지 53 ... 볼트홀
55 ... 삽입홈 60a ... 상부 스토퍼
60b ... 하부 스토퍼 61 ... 관통홀
63 ... 삽입단

Claims (6)

1. 내부에 보강부재가 구성되는 양측 프론트 사이드 멤버와, 상기 양측 프론트 사이드 멤버의 하부에 전,후방 마운팅 유닛을 통해 장착되는 서브 프레임의 마운팅 구조에 있어서,
   상기 양측 프론트 사이드 멤버는 인너 패널과 아웃터 패널로 이루어지는 프론트 멤버와, 상기 프론트 멤버의 후단부에 연결되는 리어 멤버로 구성되고,
   상기 보강부재는 상기 인너 패널의 내측 하면에 접합되는 전방 보강판과, 상기 전방 보강판의 후단부에 접촉된 상태로 상기 리어 멤버에 접합되는 후방 보강판으로 구성되며,
   상기 전방 보강판과 후방 보강판의 접촉단부는 폭방향 중앙을 기준으로 양측이 전후방향으로 단차진 각 선단이 상호 접촉되어 이루어지고,
   상기 전,후방 마운팅 유닛은 서브 프레임에 연결된 마운팅 브라켓에 끼워진 부시의 중심에 내측관을 삽입하고, 상기 내측관을 통하여 스터드 볼트에 끼워서 체결하되, 상기 내측관의 하단부에는 상기 부시의 하단부를 지지하는 스토퍼를 끼운 상태로 체결하여 이루어지는 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 전방 보강판은
   상기 인너 패널과 함께 전방 마운팅 유닛에 조립되도록 스터드 볼트가 설치되는 조립홀이 일측에 형성되는 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조.
4. 제1항에 있어서,
   상기 후방 보강판은
   후방 단부의 일측에 후방으로 연장 형성된 연장단을 통하여 상기 리어 멤버에 접합되는 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조.
5. 제1항에 있어서,
   상기 전,후방 마운팅 유닛은
   상기 서브 프레임에 연결부재를 통하여 구성되는 원통형의 마운팅 브라켓;
   상기 마운팅 브라켓에 설치되며, 중심을 관통하는 압입홀이 형성되는 부시;
   상기 부시의 압입홀에 압입된 상태로, 상단부 둘레면에 형성된 플랜지를 통해 상기 부시에 일방향으로 지지되고, 중심을 관통하는 볼트홀이 형성되는 내측관;
   상기 부시의 하단부를 지지하면서 상기 내측관에 끼워지도록 중앙에 형성된 관통홀의 둘레 양측에 상향 절곡된 삽입단이 구성되는 상부 스토퍼; 및
   상기 상부 스토퍼의 하면에 접합되는 하부 스토퍼;
   로 구성되는 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조.
6. 제5항에 있어서,
   상기 내측관은
   상기 상부 스토퍼의 삽입단이 끼워지도록 상기 볼트홀의 내주면 양측에 길이방향을 따라 삽입홈이 형성되는 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임의 마운팅 구조.

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