KR101889199B1

KR101889199B1 - 차량용 크로스 멤버

Info

Publication number: KR101889199B1
Application number: KR1020160178226A
Authority: KR
Inventors: 석동윤; 이홍우
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2018-08-16
Also published as: KR20180074285A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 차량용 크로스 멤버는, 관형으로 형성되는 외형부와 상기 외형부의 내부에 배치되며 양단이 상기 외형부에 연결되어 상기 외형부의 내부 공간을 지지하는 2개의 지지부를 포함하는 중심 부재 및 상기 중심 부재의 양 단에 각각 결합되는 연결 부재를 포함하며, 상기 중심 부재는 판재를 롤 포밍 방식을 통해 절곡하여 형성되고, 상기 2개의 지지부는 일측이 각각 상기 외형부의 내측 모서리에 연결되며, 상기 중심 부재의 단면은, 삼각 형상으로 형성되는 3개의 폐단면을 포함할 수 있다.

Description

차량용 크로스 멤버{CROSS MEMBER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 크로스 멤버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조가 용이하고 고강도를 발휘할 수 있는 차량용 크로스 멤버에 관한 것이다.

자동차 구조용 부재의 경우, 연비 향상 및 경량화 요구에 따라 더욱 높은 강성을 가지면서 그 제품의 단면적 및 무게를 줄이는 것이 중요한 기술로서 자리잡고 있다.

예를 들어, 프레임 바디를 갖는 차량은 정면 충돌시 프레임 바디의 사이드 멤버를 통해 하중이 전달되어 사이드 멤버를 서로 연결하는 크로스 멤버로 전달된다. 따라서 전방 충돌 시 성능확보와 강성 측면에서 크로스 멤버의 구조가 중요한 역할을 갖는다.

종래의 경우, 크로스 멤버의 두께를 증가시키거나, 보강 부재를 추가하는 방법으로 크로스 멤버 단면의 강성을 향상시키고 있다. 그러나 이와 같은 방법을 사용할 경우 크로스 멤버의 무게가 증가하거나, 공정 비용이 증가된다는 단점이 있다.

한국등록실용신안 제20-0198923호

본 발명의 목적은 것으로, 얇은 두께의 재질을 이용하면서 고강도를 갖는 차량용 크로스 멤버를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 크로스 멤버는, 관형으로 형성되는 외형부와 상기 외형부의 내부에 배치되며 양단이 상기 외형부에 연결되어 상기 외형부의 내부 공간을 지지하는 2개의 지지부를 포함하는 중심 부재 및 상기 중심 부재의 양 단에 각각 결합되는 연결 부재를 포함하며, 상기 중심 부재는 판재를 롤 포밍 방식을 통해 절곡하여 형성되고, 상기 2개의 지지부는 일측이 각각 상기 외형부의 내측 모서리에 연결되며, 상기 중심 부재의 단면은, 삼각 형상으로 형성되는 3개의 폐단면을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 중심 부재는 상기 지지부와 상기 외형부를 상호 접합하는 적어도 하나의 접합부를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 3개의 폐단면은, 동일한 크기로 형성되는 제1 폐단면과 제2 폐단면 및 상기 제1 폐단면과 상기 제2 폐단면을 합한 면적으로 형성되는 제3 폐단면을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 2개의 지지부는 상기 외형부의 장변 중간에서 서로 반대 방향으로 절곡되고, 각각의 상기 지지부의 끝단은 서로 반대 방향에 위치한 상기 외형부의 내부 모서리를 향하도록 절곡될 수 있다.

삭제

본 실시예에 따른 크로스 멤버는, 관형으로 중심 부재의 외형부를 형성하고 외형부의 내부 공간에 지지부를 배치함에 따라, 크로스 멤버의 축 방향의 하중을 효과적으로 견딜 수 있다. 따라서 크로스 멤버의 무게 증가를 최소화하면서 강성을 향상시킬 수 있다.

또한 중심 부재를 롤 포밍 공정으로 제조할 수 있으므로, 용접량을 저감시켜 크로스 멤버의 생산속도를 향상시킬 수 있다. 또한 용접량이 저감되므로 크로스 멤버의 제조 비용도 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프레임 바디를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 크로스 멤버를 개략적으로 도시한 분해 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 크로스 멤버의 A-A′에 따른 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 크로스 멤버의 단면을 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 크로스 멤버의 단면을 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 크로스 멤버의 단면을 개략적으로 도시한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 크로스 멤버에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프레임 바디를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 크로스 멤버를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다. 또한 도 3은 도 2에 도시된 크로스 멤버의 A-A′에 따른 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 프레임 바디(1)는 사이드 멤버(10)와 크로스 멤버(30)를 포함한다.

크로스 멤버(30)는 이격 배치되는 2개의 사이드 멤버(10)에 양단이 결합된다.

본 실시예에 따른 크로스 멤버(30)는 중심에 배치되는 중심 부재(50)와, 중심 부재(50)의 양단에 연결되어 사이드 멤버(10)에 결합되는 연결 부재(40)를 포함한다.

중심 부재(50)의 단면은 중심 부재(50)의 외형을 형성하는 외형부(52)와, 중심 부재(50)의 내부에 배치되는 적어도 하나의 지지부(53), 그리고 적어도 하나의 접합부(54)를 포함한다.

외형부(52)는 전체적으로 내부에 공간이 형성되는 관형(管形)으로 형성된다. 따라서 중심 부재(50)의 외부에서 가해지는 외력에 대해 높은 저항력을 제공할 수 있다.

지지부(53)는 외형부(52)의 내부에 배치되는 부분으로, 외형부(52)의 내부 공간을 가로지르는 형태로 배치되어 외형부(52)의 변형을 억제한다.

본 실시예에서 지지부(53)는 직사각 단면을 갖는 외형부(52)의 장변 중간에서 외형부(52)의 내측으로 연장된다. 또한 외형부(52)의 단변과 평행을 이루도록 외형부(52) 내에 배치된다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 지지부(53)를 외형부(52)의 장변들과 평행을 이루도록 배치하는 등 다양한 변형이 가능하다.

접합부(54)는 중심 부재(50)의 단면을 폐단면(51a, 51b)으로 형성하기 위해, 판재의 절곡 과정에서 연결되지 않은 부분을 용접 등의 방식으로 접합함에 따라 형성된다.

본 실시예에서 접합부(54)는 지지부(53)와 외형부(52)가 연결되는 부분에 각각 배치되어, 지지부(53)와 외형부(52)를 연결하거나, 외형부(52)와 외형부(52)를 연결한다.

본 실시예에서 외형부(52)의 단면은 장변과 단변을 갖는 직사각 형상으로 형성된다. 그리고 지지부(53)는 외형부(52)의 내부 공간을 양분하는 형태로 외형부(52)의 중심을 가로지르며 배치된다.

이에 따라, 중심 부재(50)는 지지부(53)에 의해 구분되는 2개의 폐단면(51a, 51b)을 구비하며, 전체적으로 ′日′ 형상으로 형성된다.

이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 중심 부재(50)는 롤 포밍(Roll forming) 공정으로 제조된다.

롤 포밍 공정을 이용함에 따라, 중심 부재(50)는 판재(예컨대, 강판 또는 강종)의 절단 없이 판재를 순차적으로 절곡하면서 연속적으로 제조될 수 있다.

롤 포밍 공정은 치수정밀도가 높으며 스크랩이 거의 발생하지 않고 롤의 마모도 매우 적어, 단면 형상이 일정하면서 길이가 상대적으로 긴 제품을 매우 경제적으로 생산할 수 있는 공정이다. 또한 초고강도강까지 성형이 가능하므로 고강도강 자동차 부품 제조에 용이하다.

롤 포밍 공정이 완료되면 절곡된 판재의 에지(edge) 부분은 용접 등의 방식을 통해 외형부(52) 등에 접합되며, 이에 접합부(54)가 형성된다. 본 실시예에 따른 중심 부재(50)는 판재의 에지 부분이 모두 외형부(52)의 일부로 형성되며, 접합부(54)를 통해 다른 외형부(52) 및 지지부(53)에 접합된다.

따라서 접합부(54)는 외형부(52)와 지지부(53)가 연결되는 부분에 적어도 하나가 배치될 수 있다.

지지부(53)에 의해 중심 부재(50)에 형성되는 2개의 폐단면(51a, 51b)은 동일한 단면적과 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 지지부(53)의 위치를 변경하여 2개의 폐단면(51a, 51b)이 서로 다른 단면적과 다른 형상을 갖도록 형성하는 것도 가능하다.

연결 부재(40)는 판재를 절곡하여 형성할 수 있으며, 용접 등의 방식을 통해 중심 부재(50)와 결합될 수 있다. 본 실시예에 따른 연결 부재(40)는 프레스 공정을 통해 제조된 다수의 부재들을 접합하는 방식으로 제조될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 그 형상이나 구조에 따라 중심 부재(50)와 같이 하나의 판재를 이용하여 롤 포밍 공정으로 제조하는 등 다양한 변형이 가능하다.

이상에서 설명한 크로스 멤버(30)는, 관형으로 중심 부재(50)의 외형부(52)를 형성하고 외형부(52)의 내부 공간에 지지부(53)를 배치함에 따라, 크로스 멤버(30)의 축 방향의 하중을 효과적으로 견딜 수 있다. 따라서 크로스 멤버(30)의 무게 증가를 최소화하면서 강성을 향상시킬 수 있다.

예를 들어, 인장강도 980MPa 급의 강종으로 제조 시, 두께를 1.6mm까지 줄일 수 있었다.

또한 본 실시예에 따른 크로스 멤버(30)는 중심 부재(50)를 롤 포밍 공정으로 제조할 수 있다. 따라서 용접량을 저감시켜 크로스 멤버(30)의 생산속도를 향상시킬 수 있으며, 용접량 저감을 통해 크로스 멤버(30)의 제조 비용도 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 크로스 멤버는 전술한 실시예에 한정되지 않으며 다양한 변형이 가능하다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 크로스 멤버의 단면을 개략적으로 도시한 도면으로, 도 2의 A-A′에 대응하는 단면을 도시하고 있다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 크로스 멤버의 중심 부재(50)는 전술한 실시예와 유사하게 외형부(52)와 지지부(53)를 구비하며, 롤 포밍된 크로스 멤버의 접합부(54)에 있어서 전술한 실시예와 차이를 갖는다.

본 실시예에 따른 중심 부재(50)는 판재의 에지 부분 중 하나가 지지부(53)로 형성되며, 다른 에지 부분은 외형부(52)로 형성된다.

따라서 본 실시예에 따른 중심 부재(50)는 판재를 절곡하는 방식과, 접합부(54)가 접합하는 대상에 있어서 다소 차이가 있을 뿐, 최종적인 형상이나 구조는 전술한 실시예의 중심 부재와 동일하게 제조될 수 있다.

전술한 실시예와 마찬가지로, 본 실시예의 접합부(54)는 지지부(53)와 외형부(52)가 연결되는 부분에 각각 배치되어, 지지부(53)와 외형부(52)를 연결하거나, 외형부(52)와 외형부(52)를 연결한다.

이처럼 본 발명에 따른 중심 부재는 절곡 방식에 따라 다양한 방법으로 제조될 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 크로스 멤버의 단면을 개략적으로 도시한 도면으로, 도 2의 A-A′에 대응하는 단면을 도시하고 있다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 크로스 멤버의 중심 부재(50)는 전술한 실시예들과 유사하게 외형부(52)와 지지부(53)를 구비하며, 지지부(53)의 구성에 있어서 전술한 실시예들과 차이를 갖는다.

본 실시예에 따른 중심 부재(50)는 두 개의 지지부(53)를 포함한다. 2개의 지지부(53)는 크로스 멤버(30)를 제조하는 선재의 양 에지 부분이 절곡되어 형성되며, 2개가 서로 나란하게 배치된다.

보다 구체적으로, 2개의 지지부(53)는 매우 인접하게 배치될 수 있으며, 필요에 따라 서로 면접촉하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 지지부(53)는 두 개가 겹쳐진 형태로 형성될 수 있다.

이와 같은 구조로 중심 부재(50)를 형성하는 경우, 지지부(53)의 전체 두께가 증가하게 되므로, 크로스 멤버의 강성을 높일 수 있다.

도 3 내지 도 5에 도시된 본 발명의 실시예들에 따른 중심 부재들은 모두 2개의 폐단면(51a, 51b)을 갖는다. 그리도 2개의 폐단면(51a, 51b)은 지지부에 의해 외형부의 내부 공간이 분할됨에 따라 형성된다.

또한 2개의 폐단면(51a, 51b)은 모두 사각 형상으로 형성된다. 이는 외형부(52)의 형상과 지지부(53)의 배치 구조에 따라 도출된 구성이므로, 외형부(52)의 형상이나 지지부(53)의 배치 구조를 변경하는 경우, 폐단면들(51a, 51b)의 형상도 변경될 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 크로스 멤버의 단면을 개략적으로 도시한 도면으로, 도 2의 A-A′에 대응하는 단면을 도시하고 있다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 크로스 멤버의 중심 부재(50)는 2개의 지지부(53)를 구비한다. 2개의 지지부(53)는 크로스 멤버(30)를 제조하는 판재의 양 에지 부분이 각각 절곡되어 형성된다.

또한, 지지부(53)는 직사각 단면을 갖는 외형부(52)의 장변 중간에서 연장되며, 일측(예컨대 끝단)은 마주보는 장변에 형성된 외형부(52)의 내부 모서리 부분에 접합된다.

보다 구체적으로 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이 2개의 지지부(53)는 외형부(52)의 장변 중간에서 서로 반대 방향으로 절곡되는데, 이때 각 지지부(53)의 끝단은 서로 반대 방향에 위치한 외형부(52)의 내부 모서리를 향하도록 절곡된다.

이에 따라 지지부(53)와 외형부(52)의 단변, 그리고 외형부(52)의 장변 일부에 의해, 제1, 제2 폐단면(51a, 51b)이 형성된다. 그리고 2개의 지지부(53)와 외형부(52)의 장변에 의해 제3 폐단면(51c)이 형성된다.

본 실시예에 있어서, 폐단면들(51a, 51b, 51c)은 모두 삼각 형상으로 형성된다. 또한 제1 폐단면(51a)과 제2 폐단면(51b)은 동일한 크기와 동일한 형상으로 형성되고, 제3 폐단면(51c)은 제1 폐단면(51a), 제2 폐단면(51b)보다 크게 형성된다. 여기서, 제3 폐단면(51c)의 면적은 제1 폐단면(51a)과 제2 폐단면(51b)의 면적을 합한 면적으로 형성될 수 있다.

전술한 실시예들과 마찬가지로, 본 실시예의 접합부(54)는 지지부(53)와 외형부(52)가 연결되는 부분에 각각 배치되어, 지지부(53)와 외형부(52)를 연결하거나, 외형부(52)와 외형부(52)를 연결한다.

이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 크로스 멤버는 지지부들(53)에 의해 구분되는 3개의 폐단면(51a, 51b, 51c)을 구비한다. 따라서 크로스 멤버(30)의 강성을 더욱 높일 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

1: 프레임 바디
10: 사이드 멤버
30: 크로스 멤버
40: 연결 부재
50: 중심 부재
51a, 51b, 51c: 폐단면
52: 외형부
53: 지지부
54: 접합부

Claims

관형으로 형성되는 외형부와 상기 외형부의 내부에 배치되며 양단이 상기 외형부에 연결되어 상기 외형부의 내부 공간을 지지하는 2개의 지지부를 포함하는 중심 부재; 및
상기 중심 부재의 양 단에 각각 결합되는 연결 부재;
를 포함하며,
상기 중심 부재는 판재를 롤 포밍 방식을 통해 절곡하여 형성되고,
상기 2개의 지지부는 일측이 각각 상기 외형부의 내측 모서리에 연결되며,
상기 중심 부재의 단면은, 삼각 형상으로 형성되는 3개의 폐단면을 포함하는 차량용 크로스 멤버.
삭제
제1항에 있어서, 상기 중심 부재는,
상기 지지부와 상기 외형부를 상호 접합하는 적어도 하나의 접합부를 포함하는 차량용 크로스 멤버.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 3개의 폐단면은,
동일한 크기로 형성되는 제1 폐단면과 제2 폐단면; 및
상기 제1 폐단면과 상기 제2 폐단면을 합한 면적으로 형성되는 제3 폐단면;
을 포함하는 차량용 크로스 멤버
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 2개의 지지부는 상기 외형부의 장변 중간에서 서로 반대 방향으로 절곡되고,
각각의 상기 지지부의 끝단은 서로 반대 방향에 위치한 상기 외형부의 내부 모서리를 향하도록 절곡되는 차량용 크로스 멤버.
삭제