KR102251341B1 - 차량용 서브프레임 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 기술의 차량용 서브프레임 어셈블리는 차체의 체결볼트가 내부에 삽입되도록 마련된 마운트파이프; 및 후단부가 마운트파이프와 용접결합되고, 상면에는 충격발생시 마운트파이프의 전방 측에서 변형이 발생하도록 변형홈이 형성된 서브프레임;을 포함할 수 있다.

Description

차량용 서브프레임 어셈블리 {SUBFRAME ASSEMBLY FOR VEHICLE}

본 발명은 차량 충돌로 인한 엔진 후방밀림 시, 서브프레임이 이탈되도록 마련함으로써 승객에게 전달되는 충격을 저감하는 차량용 서브프레임 어셈블리에 관한 것이다.

승용차량들은 프레임바디를 대신하여 중량이 가볍고 생산성이 뛰어난 모노코크바디가 주로 사용된다. 모노코크바디는 별도의 프레임이 삭제된 구조로서 차체에 엔진을 포함한 파워트레인이 직접 장착된다.

따라서, 상기 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.

상기 서브프레임은 기어박스, 서스펜션 스트럿(strut) 및 너클 등과 같은 조향장치 및 현가장치 등이 연결될 수 있도록 차체 하부에 장착된다.

도 1은 종래의 차량 내부를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면 차량에 정면충돌이 발생할 시 서브프레임 전방에 마련된 엔진이 후방으로 밀리면서 서브프레임에 충격이 전달되고, 서브프레임을 통해 차체로 전달된 충격으로 인해 승객이 상해를 입을 가능성이 있다.

이때, 서브프레임이 충격으로 인해 이탈되면서 충돌에너지를 흡수한다면 승객에 가해지는 충격이 감소하는바, 본 기술은 승객에게 전달되는 충격량을 저감하기 위한 차량용 서브프레임 어셈블리를 제공하고자 한다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2013-0005378 A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 차량 충돌로 인한 엔진의 후방밀림 현상이 발생할 시, 서브프레임의 마운팅부가 이탈되도록 마련함으로써 승객에게 전달되는 충격량을 저감하는 차량용 서브프레임 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 서브프레임 어셈블리는 차체의 체결볼트가 내부에 삽입되도록 마련된 마운트파이프; 및 후단부가 상기 마운트파이프와 용접결합되고, 상면에는 충격발생시 상기 마운트파이프의 전방 측에서 변형이 발생하도록 변형홈이 형성된 서브프레임;을 포함할 수 있다.

상기 서브프레임의 하면에는 충격발생시 변형이 발생하지 않도록 상기 마운트파이프 전방 측에 보강재가 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 보강재는 상기 서브프레임을 기준으로 상하방향으로 상기 변형홈과 대응되는 위치에 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 서브프레임은 후단부가 상기 마운트파이프를 감싸되, 상기 마운트파이프의 후방이 노출되도록 용접결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 서브프레임의 후단부 하면과 상기 마운트파이프의 측면 사이에 제1비드가 형성되되, 상기 제1비드가 상기 마운트파이프의 둘레를 따라 형성되도록 상기 서브프레임의 후단부와 상기 마운트파이프가 용접되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 서브프레임의 후단부 상면과 상기 마운트파이프의 측면 사이에 제2비드가 형성되되, 상기 제2비드가 상기 마운트파이프의 변형섹터를 제외한 둘레를 따라 형성되도록 상기 서브프레임의 후단부와 상기 마운트파이프가 용접되고, 상기 변형섹터는 상기 변형홈과 대응되는 위치에 상기 마운트파이프의 둘레를 따라 형성된 영역인 것을 특징으로 할 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 서브프레임 어셈블리에 따르면 차량 충돌로 인한 충격에너지가 서브프레임 변형에 의해 흡수되는바, 승객에게 전달되는 충격량을 저감함으로써 차량 안전성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 차량 내부를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임 어셈블리를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임 어셈블리의 상면과 하면을 부분확대 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임 어셈블리의 A-A'단면을 도시한 단면도,
도 5는 차량 충돌 시, 차량용 서브프레임 어셈블리의 변화를 도시한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 서브프레임 어셈블리에 대하여 살펴본다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임 어셈블리를 도시한 도면, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임 어셈블리의 상면과 하면을 부분확대 도시한 도면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임 어셈블리의 A-A'단면을 도시한 단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 차량용 서브프레임 어셈블리는 차체의 체결볼트(B)가 내부에 삽입되도록 마련된 마운트파이프(200); 및 후단부가 상기 마운트파이프(200)와 용접결합되고, 상면에는 충격발생시 상기 마운트파이프(200)의 전방 측에서 변형이 발생하도록 변형홈(110)이 형성된 서브프레임(100);을 포함할 수 있다.

상기 서브프레임(100)에는 전단부에 엔진이 마운트되고, 후단부에 마운트파이프(200)를 매개로 차체가 마운트되는데, 차체와 마운트파이프(200)는 체결볼트(B)에 의해 고정된다.

종래에는 서브프레임에 변형홈(110)이 형성되어 있지 않았기 때문에 차량 전방충돌이 발생하면, 엔진의 후방밀림으로 인한 충격이 그대로 차체로 전달되어, 승객에게 큰 충격이 전달되거나 상해를 입게되는 문제가 있었다.

본 기술에서는, 서브프레임(100) 상면에 변형홈(110)이 형성되는바, 차량 충돌로 인해 서브프레임(100)에 충격이 전달되면 서브프레임(100)의 상부에는 압축력이, 하부에는 인장력이 발생하는 형태의 굽힘변형이 발생한다.

즉, 서브프레임(100)의 상부는 변형홈(110)에 의해 하부보다 변형이 용이하기 때문에, 서브프레임(100)에 충격이 전달되면 변형홈(110)을 중심으로 서브프레임(100)의 후단부가 상승하는 방향으로 변형하게 된다.

특히, 상기 변형홈(110)은 마운트파이프(200)의 전방 측에 마련되는 바, 상기 서브프레임(100)의 변형과 함께 마운트파이프(200)도 회전한다. 이로 인해 서브프레임(100)이 후방으로 밀리는 힘에 더해 마운트파이프(200)가 체결볼트(B)로부터 이탈하려는 힘이 발생하여 마운트파이프(200)가 체결볼트(B)로부터 이탈될 수 있다.

따라서, 차량 전방충돌이 발생하였을 때, 서브프레임(100)이 차체로부터 이탈됨으로써, 서브프레임(100)으로부터 차체로 전달되는 충격량을 저감할 수 있어 승객의 안전성을 확보할 수 있다.

아울러, 상기 서브프레임(100)의 하면에는 충격발생시 변형이 발생하지 않도록 상기 마운트파이프(200) 전방 측에 보강재(120)가 마련될 수 있다.

즉, 보강재(120)는 서브프레임(100)의 하방에 변형이 일어나는 것을 억제하기 위한 것으로써, 서브프레임(100) 하면에서 하방으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 따라서, 서브프레임(100)에 충격이 전달될 시, 하면에서 인장력이 보다 강하게 발생하는 바, 서브프레임(100)이 보다 용이하게 후단부가 상승하는 방향으로 변형되도록 유도할 수 있다.

특히, 상기 보강재(120)는 상기 서브프레임(100)을 기준으로 상하방향으로 상기 변형홈(110)과 대응되는 위치에 마련될 수 있다. 즉, 서브프레임(100)의 변형홈(110)과 보강재(120)는 일직선상에 놓이도록 마련되는 바, 서브프레임(100)에 충격이 전달될 경우, 변형력이 변형홈(110)에 집중적으로 전달될 수 있도록 유도할 수 있다.

한편, 본 기술에서 상기 서브프레임(100)은 후단부가 상기 마운트파이프(200)를 감싸되, 상기 마운트파이프(200)의 후방이 노출되도록 용접결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.

이때, 상기 서브프레임(100)의 후단부 하면과 상기 마운트파이프(200)의 측면 사이에 제1비드(130)가 형성되되, 상기 제1비드(130)가 상기 마운트파이프(200)의 둘레를 따라 형성되도록 상기 서브프레임(100)의 후단부와 상기 마운트파이프(200)가 용접될 수 있다.

이는, 서브프레임(100)으로 전달되는 충격으로 인해 서브프레임(100)이 회전하는 것 이외에도 마운트파이프(200)가 자체적으로 회전할 수 있도록 마련함으로써 마운트파이프(200)가 체결볼트(B)로부터 보다 용이하게 이탈될 수 있도록 하기 위한 것이다.

즉, 서브프레임(100)은 마운트파이프(200)의 후방이 외부로 노출된 상태로 감싸도록 마련됨으로써 마운트파이프(200)가 충격에 의해 회전을 할 수 있도록 마련한다. 특히, 서브프레임(100)의 하면과 마운트파이프(200)의 측면 사이에 제1비드(130)가 형성되도록 용접이 수행되는 바, 충격발생시 마운트파이프(200)의 상부가 전방으로 회전하도록 마련할 수 있다. 따라서, 차량 충돌로 인해 서브프레임(100)으로 충격이 전달되면, 서브프레임(100)의 변형과 마운트파이프(200)의 회전으로 인해 마운트파이프(200)가 체결볼트(B)로부터 용이하게 이탈될 수 있다.

더 나아가, 상기 서브프레임(100)의 후단부 상면과 상기 마운트파이프(200)의 측면 사이에 제2비드(140)가 형성되되, 상기 제2비드(140)가 변형섹터(150)를 제외한 상기 마운트파이프(200)의 둘레를 따라 형성되도록 상기 서브프레임(100)의 후단부와 상기 마운트파이프(200)가 용접될 수 있다.

상기 변형섹터(150)는 상기 변형홈(110)과 대응되는 위치에 상기 마운트파이프(200)의 둘레를 따라 형성된 영역인 것을 특징으로 할 수 있다.

즉, 마운트파이프(200)가 서브프레임(100)의 하부와는 강하게 결합되고, 상부와는 하부보다 약하게 결합됨으로써 마운트파이프(200)에 충격이 전달될 시, 마운트파이프(200)의 상부가 전방으로 이동하면서 회전할 수 있도록 마련할 수 있다. 따라서, 마운트파이프(200)가 체결볼트(B)로부터 용이하게 이탈되도록 마련할 수 있다.

도 5는 차량 충돌 시, 차량용 서브프레임 어셈블리의 변화를 도시한 도면이다. 도 5의 a상태는 차량 충돌이 발생하기 전에 차량용 서브프레임 어셈블리의 상태를 나타낸 것이다. 만약, 차량 충돌로 인한 엔진 후방 밀림으로 서브프레임에 충격이 전달되면, 도 5의 b상태와 같이 서브프레임의 후단부가 변형홈을 기준으로 전방으로 변형된다. 또한, 마운트파이프는 서브프레임과 함께 회전하는 동시에 자체적으로 전방으로 회전한다.

이러한 변형에 의하면 서브프레임이 후방으로 밀리는 힘과 마운트파이프가 후방 하측으로 이탈하려는 힘이 강해지고 결과적으로 도 5의 c상태와 같이 마운트파이프가 체결볼트로부터 이탈될 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 서브프레임 어셈블리에 따르면 차량 충돌로 인한 충격에너지가 서브프레임 변형에 의해 흡수되는바, 승객에게 전달되는 충격량을 저감함으로써 차량 안전성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100: 서브프레임
110: 변형홈
120: 보강재
130: 제1비드
140: 제2비드
150: 변형섹터
200: 마운트파이프
B: 체결볼트

Claims (6)

1. 차체의 체결볼트가 내부에 삽입되도록 마련된 마운트파이프; 및
   후단부가 상기 마운트파이프와 용접결합되고, 상면에는 충격발생시 상기 마운트파이프의 전방 측에서 변형이 발생하도록 변형홈이 형성된 서브프레임;을 포함하고,
   상기 서브프레임은 후단부가 상기 마운트파이프를 감싸되, 상기 마운트파이프의 후방이 노출되도록 용접결합되며,
   상기 서브프레임의 후단부 하면과 상기 마운트파이프의 측면 사이에 제1비드가 형성되되, 상기 제1비드가 상기 마운트파이프의 둘레를 따라 형성되도록 상기 서브프레임의 후단부와 상기 마운트파이프가 용접되고,
   상기 서브프레임의 후단부 상면과 상기 마운트파이프의 측면 사이에 제2비드가 형성되되, 상기 제2비드가 상기 마운트파이프의 변형섹터를 제외한 둘레를 따라 형성되도록 상기 서브프레임의 후단부와 상기 마운트파이프가 용접되며,
   상기 변형섹터는 상기 변형홈과 대응되는 위치에 상기 마운트파이프의 둘레를 따라 형성된 영역인 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임 어셈블리.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 서브프레임의 하면에는 충격발생시 변형이 발생하지 않도록 상기 마운트파이프 전방 측에 보강재가 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임 어셈블리.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 보강재는 상기 서브프레임을 기준으로 상하방향으로 상기 변형홈과 대응되는 위치에 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임 어셈블리.
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