KR102223261B1 - 차량용 서브프레임 - Google Patents

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KR102223261B1
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Abstract

본 발명은 차량용 서브프레임에 관한 것으로, 마주보는 한 쌍의 사이드프레임부와, 사이드프레임부의 전단부를 연결하고 차체에 결합되는 연결프레임부를 포함하고, 연결프레임부는 사이드프레임부에 접촉되어 용접되므로, 부품수를 최소화하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

차량용 서브프레임{SUBFRAME FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 서브프레임에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부품수를 줄여 내구성을 개선하고, 생산성을 증대시킬 수 있는 차량용 서브프레임에 관한 것이다.
일반적으로, 승용차량들은 프레임바디를 대신하여 중량이 가볍고 생산성이 뛰어난 모노코크바디가 주로 사용된다. 모노코크바디는 별도의 프레임이 삭제된 구조로서 차체에 엔진을 포함한 파워트레인이 직접 장착된다.
따라서, 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.
종래의 서브프레임은 금속판재를 용접하여 각 단면이 박스 형태로 폐단면을 형성한다. 이때, 다수의 부품이 용접에 의해 결합되므로 부품수 및 용접구간이 과도하게 필요하다. 이로인해, 서브프레임 자체 하중이 상당하고, 형상 자유도가 제한적이며, 과도한 용접공정으로 인해 생산성이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제1998-0035861호(1998.08.05 공개, 발명의 명칭 : 프론트 서브프레임과 로워암의 장착구조)에 게시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 부품수를 줄여 내구성을 개선하고, 생산성을 증대시킬 수 있는 차량용 서브프레임을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 차량용 서브프레임은: 마주보는 한 쌍의 사이드프레임부; 및 상기 사이드프레임부의 전단부를 연결하고 차체에 결합되는 연결프레임부;를 포함하고, 상기 연결프레임부는 상기 사이드프레임부에 접촉되어 용접되는 것을 특징으로 한다.
상기 연결프레임부는 프레임전방부; 상기 프레임전방부와 용접되는 프레임후방부; 및 상기 프레임전방부와 상기 프레임후방부에 결합되고, 차체에 조립되는 프레임결합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 프레임전방부는 상기 프레임후방부와 결합되는 전방상판부; 상기 전방상판부의 양측으로 연장되고, 상기 프레임결합부와 접촉되어 용접되는 전방결합부; 상기 전방상판부의 전단부에서 하방으로 연장되고, 양단부가 상기 연결프레임부에 접촉되어 용접되는 전방전판부; 및 상기 전방전판부의 하단부에서 후방으로 연장되어 상기 프레임후방부와 결합되는 전방하판부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전방하판부는 상기 전방전판부에서 후방으로 연장되고, 상기 프레임후방부와 결합되는 하판연장부; 및 상기 하판연장부의 양측으로 연장되고, 상기 사이드프레임부의 저면과 결합되는 하판결합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전방하판부는 상기 하판연장부에 형성되고 중앙부로 경사를 갖는 하판경사부; 및 상기 하판경사부에 형성되고, 이물질을 외부로 배출하는 하나 이상의 하판배출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 프레임후방부는 상기 전방상판부의 저면에 접촉되어 용접되는 후방상판부; 상기 후방상판부의 양측으로 연장되고, 상기 프레임결합부와 접촉되어 용접되는 후방결합부; 상기 후방상판부의 후단부에서 하방으로 연장되고, 양단부가 상기 연결프레임부에 접촉되어 용접되는 후방후판부; 및 상기 후방후판부의 하단부에서 후방으로 연장되고, 상기 전방하판부와 접촉되어 용접되는 후방하판부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연결프레임부는 상기 프레임전방부와 상기 프레임후방부의 내측에 결합되어 강성을 증대시키는 프레임보강부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 서브프레임은 프레임전방부와 프레임후방부가 서로 용접되어 사이드프레임부에 결합되므로, 부품 용접 개수를 줄여주어 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 서브프레임은 응력 분산 구조를 채택하여 내구성이 향상되고, 하부배출부를 통해 내부 이물질을 외부로 배출하여, 이물질 누적에 의한 하중 증가 및 수분에 의한 부식을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결프레임부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임전방부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전방하판부를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임후방부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결프레임부의 결합상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임보강부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 서브프레임의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임(1)은 사이드프레임부(10)와, 연결프레임부(20)를 포함한다.
사이드프레임부(10)는 한 쌍이 마주보도록 배치되고, 연결프레임부(20)는 사이드프레임부(10)의 전단부를 연결하고 차체에 결합된다. 이러한 연결프레임부(20)는 사이드프레임부(10)에 접촉되어 용접된다.
일 예로, 사이드프레임부(10)와 연결프레임부(20)는 금속재질을 포함하여 이루어지고, 사이드프레임부(10)의 중앙부와 후단부에는 별도의 지지프레임부(90)가 연결되어 사이드프레임부(10)를 지지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결프레임부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연결프레임부(20)는 프레임전방부(30)와, 프레임후방부(40)와, 프레임결합부(50)를 포함한다.
프레임전방부(30)와 프레임후방부(40)는 서로 마주보도록 배치되고, 용접에 의해 서로 결합된 상태를 유지할 수 있다. 이러한 프레임전방부(30)와 프레임후방부(40)에는 지그가 관통되어 거치되기 위한 복수개의 지그홀부(71)가 형성되고, 필요에 따라 자체 하중을 경감시키도록 경량홀부(72)가 형성될 수 있다.
프레임결합부(50)는 프레임전방부(30)와 프레임후방부(40)에 결합되고, 차체에 조립된다. 일 예로, 프레임결합부(50)는 프레임전방부(30) 및 프레임후방부(40)와 동종 재질을 포함하여 이루어지고, 용접에 의해 결합된 상태를 유지할 수 있다. 프레임결합부(50)는 파이프 형상을 하여 프레임전방부(30)와 프레임후방부(40)의 양측단부에 배치되고, 차체의 저면에 볼트 결합될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임전방부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임전방부(30)는 전방상판부(31)와, 전방결합부(32)와, 전방전판부(33)와, 전방하판부(34)를 포함한다.
전방상판부(31)는 프레임후방부(40)와 결합된다. 일 예로, 전방상판부(31)는 한 쌍의 사이드프레임부(10) 사이에 배치되고, 전후 방향으로 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 이러한 전방상판부(31)의 후단부에는 중량 절감을 위한 전판홀부(311)가 형성될 수 있다.
전방결합부(32)는 전방상판부(31)의 양측 방향으로 연장되고, 프레임결합부(50)와 접촉되어 용접된다. 일 예로, 전방결합부(32)는 원통 형상을 갖는 프레임결합부(50)의 외주면과 면접촉되도록 곡면(321)이 형성될 수 있다.
전방전판부(33)는 전방상판부(31)와 전방결합부(32)의 전단부에서 하방으로 연장되고, 양측단부가 연결프레임부(20)에 접촉되어 용접된다. 일 예로, 전방전판부(33)는 상하로 길이를 가지며, 양측단부에는 사이드프레임부(10)의 전단부 상면과 일측면에 대응되는 형상을 하여 사이드프레임부(10)와 선접촉될 수 있다. 전방전판부(33)에는 복수개의 지그홀부(71)와 경량홀부(72)가 형성되며, 전방전판부(33)의 상부 양측단부는 전방결합부(32)와 대응되는 형상을 하여 프레임결합부(50)가 결합될 수 있다.
전방하판부(34)는 전방전판부(33)의 하단부에서 후방으로 연장되어 프레임후방부(40)와 결합된다. 일 예로, 전방하판부(34)는 전후 방향으로 길이를 갖도록 연장되어 프레임후방부(40)의 저면이 지지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전방하판부(34)는 하판연장부(341)와 하판결합부(342)를 포함한다.
하판연장부(341)는 전방전판부(33)에서 후방으로 연장되고, 프레임후방부(40)와 결합된다. 일 예로, 하판연장부(341)는 전방전판부(33)의 하단부에서 구부러져 프레임후방부(40) 방향으로 연장될 수 있다. 이러한 하판연장부(341)는 한 쌍의 사이드프레임부(10) 사이에 배치되는 전방전판부(33)에서 연장될 수 있다.
하판결합부(342)는 하판연장부(341)의 양측으로 연장되고, 사이드프레임부(10)의 저면과 결합된다. 일 예로, 하판결합부(342)는 사이드프레임부(10)의 저면과 면접촉되고, 용접에 의해 결합될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전방하판부를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전방하판부(34)는 하판경사부(343)와 하판배출부(344)를 더 포함할 수 있다.
하판경사부(343)는 하판연장부(341)에 형성되고 중앙부로 경사를 갖는다. 그리고, 하판배출부(344)는 하판경사부(343)에 형성되고 이물질을 외부로 배출하도록 하나 이상의 홀을 형성한다. 일 예로, 하판경사부(343)는 경사 또는 곡률을 통해 하판연장부(341)의 저점을 형성하고, 이러한 저점에 하판배출부(344)가 형성되어 먼지와 수분을 포함하는 이물질을 외부로 배출할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임후방부를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결프레임부의 결합상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 5와 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임후방부(40)는 후방상판부(41)와, 후방결합부(42)와, 후방후판부(43)와, 후방하판부(44)를 포함한다.
후방상판부(41)는 전방상판부(31)의 저면에 접촉되어 용접된다. 일 예로, 후방상판부(41)는 한 쌍의 사이드프레임부(10) 사이에 배치되고, 전후 방향으로 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 이러한 후방상판부(41)의 전단부에는 중량 절감을 위한 후판홀부(411)가 형성될 수 있다. 후판상판부(41)의 전단부는 전방상판부(31)의 저면과 면접촉되되, 전판홀부(311)와 후판홀부(411)가 연결되어 홀을 형성할 수 있다.
후방결합부(42)는 후방상판부(41)의 양측 방향으로 연장되고, 프레임결합부(50)와 접촉되어 용접된다. 일 예로, 후방결합부(42)는 원통 형상을 갖는 프레임결합부(50)의 외주면과 면접촉되도록 곡면(421)이 형성될 수 있다.
후방후판부(43)는 후방상판부(41)와 후방결합부(42)의 후단부에서 하방으로 연장되고, 양단부가 연결프레임부(20)에 접촉되어 용접된다. 일 예로, 후방후판부(43)는 상하로 길이를 가지며, 양측단부에는 사이드프레임부(10)의 전단부 상면과 일측면에 대응되는 형상을 하여 사이드프레임부(10)와 선접촉될 수 있다. 후방후판부(43)에는 복수개의 지그홀부(71)와 경량홀부(72)가 형성되며, 후방후판부(43)의 상부 양측단부는 후방결합부(42)와 대응되는 형상을 하여 프레임결합부(50)가 결합될 수 있다.
후방하판부(44)는 후방후판부(43)의 하단부에서 후방으로 연장되어 전방하판부(34)와 접촉되어 용접된다. 일 예로, 후방하판부(44)는 전후 방향으로 길이를 갖도록 연장되어 전방하판부(34)의 상측과 면접촉될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임보강부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연결프레임부(20)는 프레임보강부(60)를 더 포함할 수 있다.
프레임보강부(60)는 프레임전방부(30)와 프레임후방부(40)의 내측에 결합되어 이들의 강성을 증대시킨다. 일 예로, 프레임보강부(60)는 금속재질을 포함하여 프레임전방부(30)와 프레임후방부(40)의 내측에 면접촉되고 용접에 의해 결합될 수 있다. 그 외, 프레임보강부(60)는 중량을 줄이고 강성을 유지할 수 있는 복합소재를 포함하여 이루어지고, 접착제 또는 에폭시 등을 이용하여 프레임전방부(30)와 프레임후방부(40)의 내측에 부착될 수 있다.
한편, 프레임보강부(60)는 전방전판부(33)와 후방후판부(43)에 결합되어 전방 충돌에 의해 강성을 유지할 수 있다(도 7a 참조). 그 외, 프레임보강부(60)는 십자 형상을 하고 전방전판부(33)와 후방후판부(43) 외에 후방상판부(41)와 전방하판부(34)에 결합될 수 있다(도 7b 참조).
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임의 제조 과정을 설명하면 다음과 같다.
프레임전방부(30)와 프레임후방부(40)를 각각 성형한 다음, 프레임전방부(30)의 내측에 프레임후방부(40)가 면접촉되면, 용접 공정에 의해 프레임전방부(30)와 프레임후방부(40)가 결합된다.
즉, 전방상판부(31)의 저면에 후방상판부(41)가 면접촉되고, 전방하판부(34)의 상측면에 후방하판부(44)가 면접촉되어 서로 결합된다. 이때, 후방상판부(41)는 후방후판부(43)의 전방으로 연장되고, 후방하판부(44)는 후방후판부(43)의 후방으로 연장되므로, 전방 충돌시 내구성을 강화할 수 있다.
프레임전방부(30)와 프레임후방부(40)가 결합되면, 이러한 모듈이 사이드프레임부(10)의 외측과 결합되도록 용접되므로, 자체 부품수가 줄어들어 생산성이 향상된다. 이때, 프레임전방부(30)와 프레임후방부(40)는 응력 분산구조로 이루어져 단면적 모멘트 증가로 내구 성능이 향상된다.
한편, 전방하판부(34)에는 하판배출부(344)가 형성되어 이물질이 프레임전방부(30)와 프레임후방부(40) 내에 적층되지 않고 외부로 배출된다. 그리고, 이종재질을 갖는 프레임보강부(60)가 프레임전방부(30)와 프레임후방부(40) 사이에 배치되어 하중 증가를 억제하면서 강성을 증대시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임(1)은 프레임전방부(30)와 프레임후방부(40)가 서로 용접되어 사이드프레임부(10)에 결합되므로, 부품 용접 개수를 줄여주어 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임(1)은 응력 분산 구조를 채택하여 내구성이 향상되고, 하부배출부(344)를 통해 내부 이물질을 외부로 배출하여, 이물질 누적에 의한 하중 증가 및 수분에 의한 부식을 방지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 사이드프레임부 20 : 연결프레임부
30 : 프레임전방부 31 : 전방상판부
32 : 전방결합부 33 : 전방전판부
34 : 전방하판부 40 : 프레임후방부
41 : 후방상판부 42 : 후방결합부
43 : 후방후판부 44 : 후방하판부
50 : 프레임결합부 60 : 프레임보강부

Claims (7)

  1. 마주보는 한 쌍의 사이드프레임부; 및
    상기 사이드프레임부의 전단부를 연결하고 차체에 결합되는 연결프레임부;를 포함하고,
    상기 연결프레임부는 상기 사이드프레임부에 접촉되어 용접되며,
    상기 연결프레임부는
    프레임전방부;
    상기 프레임전방부와 용접되는 프레임후방부; 및
    상기 프레임전방부와 상기 프레임후방부에 결합되고, 차체에 조립되는 프레임결합부;를 포함하고,
    상기 프레임전방부는
    상기 프레임후방부와 결합되는 전방상판부;
    상기 전방상판부의 양측으로 연장되고, 상기 프레임결합부와 접촉되어 용접되는 전방결합부;
    상기 전방상판부의 전단부에서 하방으로 연장되고, 양단부가 상기 연결프레임부에 접촉되어 용접되는 전방전판부; 및
    상기 전방전판부의 하단부에서 후방으로 연장되어 상기 프레임후방부와 결합되는 전방하판부;를 포함하며,
    상기 전방하판부는
    상기 전방전판부에서 후방으로 연장되고, 상기 프레임후방부와 결합되는 하판연장부; 및
    상기 하판연장부의 양측으로 연장되고, 상기 사이드프레임부의 저면과 결합되는 하판결합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 전방하판부는
    상기 하판연장부에 형성되고 중앙부로 경사를 갖는 하판경사부; 및
    상기 하판경사부에 형성되고, 이물질을 외부로 배출하는 하나 이상의 하판배출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 프레임후방부는
    상기 전방상판부의 저면에 접촉되어 용접되는 후방상판부;
    상기 후방상판부의 양측으로 연장되고, 상기 프레임결합부와 접촉되어 용접되는 후방결합부;
    상기 후방상판부의 후단부에서 하방으로 연장되고, 양단부가 상기 연결프레임부에 접촉되어 용접되는 후방후판부; 및
    상기 후방후판부의 하단부에서 후방으로 연장되고, 상기 전방하판부와 접촉되어 용접되는 후방하판부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 연결프레임부는
    상기 프레임전방부와 상기 프레임후방부의 내측에 결합되어 강성을 증대시키는 프레임보강부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임.
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