KR102453129B1 - 전기차량용 서브프레임 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기구동기구와 스테빌라이저바와의 간섭을 해소하면서 전기구동기구의 마운팅 연결구조를 최적화하는 전기차량용 서브프레임에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 전기차량용 서브프레임은 전기구동기구가 안착되는 전기차량용 서브프레임으로서, 차량의 양측에 전후 길이방향을 따라 설치되는 한 쌍의 사이드멤버; 차량의 폭방향으로 형성되어 양단이 각각 상기 한 쌍의 사이드 멤버에 결합되는 전방 크로스멤버 및 후방 크로스멤버와; 상기 한 쌍의 사이드멤버 후단에 각각 결합되면서, 스테빌라이저바의 양측부가 각각 장착되는 한 쌍의 스테빌라이저바 마운팅부재를 포함한다.

Description

전기차량용 서브프레임{Sub frame for electiric vehicle}
본 발명은 전기차량용 서브프레임에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기구동기구와 스테빌라이저바와의 간섭을 해소하면서 전기구동기구의 마운팅 연결구조를 최적화하는 전기차량용 서브프레임에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 서브프레임은 차량 전방에 구성되는 프론트 서브프레임과 차량 후방에 구성되는 리어 서브프레임으로 나뉘어진다.
프론트 서브프레임 및 리어 서브프레임은 각각 차체의 전방 및 후방에 설치되어 차체를 지지하고, 로우 아암과 같은 서스펜션 아암이 연결되어 차량의 구조적인 강성을 증대시키면서 하중의 전달이 용이하게 이루어지도록 하는 기능을 한다.
특히, 프론트 서브프레임은 차체와 함께 차량의 구동원(엔진, 변속기, 모터 등)을 지지한다.
반면에, 일반적인 차량에서 리어 서브프레임은 구동원이 안착되지 않기 때문에 프론트 서브프레임에 비해 상대적으로 간단한 구조로 구비된다.
이러한, 서브프레임은 전,후방의 크로스멤버가 차량의 폭방향으로 설치되고, 차량의 길이 방향을 따라 한 쌍의 사이드멤버가 양측 측방에 연장되게 설치됨으로써, 이들 4개의 멤버들의 조합에 의해 "#"자 형상을 이루는 구조로 연결이 된다.
한편, 최근에는 전기를 구동원으로 하는 전기차량이 대중화되면서 전기차량에 적합한 서브프레임에 대한 연구가 이루어지고 있다.
전기차량의 경우 모터와 감속기로 이루어진 전기구동기구가 사용되는데, 차량의 전륜과 함께 후륜에도 동력을 제공하기 위하여 차량의 후방에 전기구동기구가 배치된다.
그래서, 종래의 일반적인 차량에 적용되는 리어 서브프레임을 그대로 적용하여 전기구동기구를 안착시키기에는 스테빌라이저바와의 간섭에 문제가 발생하였다.
상기의 배경기술로서 설명된 내용은 본 발명에 대한 배경을 이해하기 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
등록특허공보 제10-1321033호 (2013.10.16)
본 발명은 전기구동기구와 스테빌라이저바와의 간섭을 해소하면서 전기구동기구의 마운팅 연결구조를 최적화하는 전기차량용 서브프레임을 제공한다.
또한, 본 발명은 스테빌라이저바의 지지강성 및 지지강도를 확보하는 전기차량용 서브프레임을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 전기차량용 서브프레임은 전기구동기구가 안착되는 전기차량용 서브프레임으로서, 차량의 양측에 전후 길이방향을 따라 설치되는 한 쌍의 사이드멤버; 차량의 폭방향으로 형성되어 양단이 각각 상기 한 쌍의 사이드 멤버에 결합되는 전방 크로스멤버 및 후방 크로스멤버와; 상기 한 쌍의 사이드멤버 후단에 각각 결합되면서, 스테빌라이저바의 양측부가 각각 장착되는 한 쌍의 스테빌라이저바 마운팅부재를 포함한다.
상기 스테빌라이저바 마운팅부재는, 상기 사이드멤버 방향으로 개구되어 개구된 면으로 상기 사이드멤버의 단부를 덮으면서 결합되는 제 1 마운팅부재와; 상기 제 1 마운팅부재의 개구된 면 중 상기 사이드멤버를 덮는 영역을 제외한 영역의 개구된 면을 덮어서 보강하는 제 2 마운팅부재를 포함하고, 상기 제 1 마운팅부재와 제 2 마운팅부재 사이는 중공된 것을 특징으로 한다.
상기 스테빌라이저바 마운팅부재의 제 1 마운팅부재와 제 2 마운팅부재 사이의 중공된 공간이 상대적으로 넓은 상부 공간과, 상대적으로 좁은 하부 공간으로 구분되도록 제 2 마운팅부재의 중간영역이 절곡되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 스테빌라이저바 마운팅부재의 제 1 마운팅부재에는 중공된 공간을 향하여 상기 상부 공간과 하부 공간에 각각 용접너트가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 스테빌라이저바 마운팅부재에는 스테빌라이저바가 장착되는 스테빌라이저바 브라켓이 장착되되, 상기 스테빌라이저바 브라켓은 양단이 상기 상부 공간과 하부 공간에 각각 구비된 용접너트에 볼트체결되는 것을 특징으로 한다.
상기 사이드멤버와 스테빌라이저바 마운팅부재의 결합부위에는 차체가 결합되는 바디 마운팅부재가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 바디 마운팅부재는, 상기 사이드멤버와 스테빌라이저바 마운팅부재에 동시에 결합되는 바디 마운팅 파이프와; 상기 바디 마운팅 파이프의 내부로 압입되어 구비되는 바디 마운팅 부시로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 바디 마운팅 파이프의 외주면 중 일측은 상기 사이드멤버에 결합되고, 타측은 상기 스테빌라이저바 마운팅부재에 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기 사이드멤버와 후방 크로스멤버의 연결부위 측면에는 사이드멤버의 후방측 내측면과 후방 크로스멤버의 단부측 후측면에 동시에 결합되는 한 쌍의 어시스트 아암 브라켓을 더 포함한다.
상기 전기구동기구는 상기 사이드멤버, 전방 크로스멤버, 후방 크로스멤버 및 어시스트 아암 브라켓에 각각 지지되면서 마운팅되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 스테빌라이저바가 연결되는 위치를 사이드멤버의 후단에 제공하여서, 서브프레임의 상부에 전기차량용 전기구동기구를 안정적이면 견고하게 마운팅하면서 스테빌라이저바와의 설치 간섭을 해소할 수 있다.
또한, 스테빌라이저바가 장착되는 스테빌라이저바 마운팅부재를 구조를 개선하여 스테빌라이저바의 지지강성 및 지지강도를 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차량용 서브프레임에 전기구동기구가 장착된 형태를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차량용 서브프레임에 전기구동기구가 장착된 형태를 도시한 평면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차량용 서브프레임에 전기구동기구가 장착된 형태를 도시한 정면도이고,
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차량용 서브프레임을 보여주는 평면도이며,
도 4b는 도 4a의 요부를 확대한 확대도이고,
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차량용 서브프레임의 요부를 보여주는 사시도이며,
도 5b는 도 5a의 A-A선에 대한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차량용 서브프레임에 전기구동기구가 장착된 형태를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차량용 서브프레임에 전기구동기구가 장착된 형태를 도시한 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차량용 서브프레임에 전기구동기구가 장착된 형태를 도시한 정면도이고, 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차량용 서브프레임을 보여주는 평면도이며, 도 4b는 도 4a의 요부를 확대한 확대도이고, 도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차량용 서브프레임의 요부를 보여주는 사시도이며, 도 5b는 도 5a의 A-A선에 대한 단면도이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차량용 서브프레임은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 전기구동기구가 안착되는 전기차량용 서브프레임으로서, 프론트 서브프레임과 리어 서브프레임 중 전기차량용 전기구동기구가 안착되는 리어 서브프레임으로 구현되는 것이 바람직하다. 물론 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차량용 서브프레임은 리어 서브프레임으로 한정되는 것이 아니라 전기구동기구가 안착되는 프론트 서브프레임에도 적용될 수 있을 것이다. 이하, 설명에서는 리어 서브프레임으로 구현되는 것을 예로하여 설명하도록 한다. 여기서, 상기 전기구동기구(1)는 모터와 감속기가 결합된 모듈일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기차량용 서브프레임(100)은 차량의 양측에 전후 길이방향을 따라 설치되는 한 쌍의 사이드멤버(110)와; 차량의 폭방향으로 형성되어 양단이 각각 상기 한 쌍의 사이드멤버(110)에 결합되는 전방 크로스멤버(120a) 및 후방 크로스멤버(120b)와; 상기 한 쌍의 사이드멤버(110) 후단에 각각 결합되면서, 스테빌라이저바(2)의 양측부가 각각 장착되는 한 쌍의 스테빌라이저바 마운팅부재(140)를 포함한다.
도 4a에 도시된 바와 같이 서브프레임(100)은 전체적으로 대략 "#"자 형상을 이루는 구조로 연결이 된다.
부연하자면, 한 쌍의 사이드멤버(110)가 차량의 양측에 전후 길이방향을 따라 설치되고, 전방 크로스멤버(120a) 및 후방 크로스멤버(120b)가 차량의 폭방향으로 배치되면서 각각의 양단이 사이드멤버(110)의 전방 및 후방에 각각 결합된다. 이때 전방 크로스멤버(120a)와 후방 크로스멤버(120b)의 단부가 사이드멤버(110)의 내측면을 덮으면서 용접에 의해 결합되는 것이 바람직하다.
한편, 사이드멤버(110)와 후방 크로스멤버(120b)의 연결부위 측면에는 사이드멤버(110)의 후방측 내측면과 후방 크로스멤버(120b)의 단부측 후측면에 동시에 결합되는 한 쌍의 어시스트 아암 브라켓(150)이 더 구비된다. 그래서 사이드멤버(110)와 후방 크로스멤버(120b)의 결합력을 향상시키면서 어시스트 아암(미도시)을 마운팅시킬 수 있는 영역을 확보할 수 있다.
이때, 전기구동기구(1)가 안착되는 지점에는 다수의 PE마운팅 파이프(160)가 전기구동기구(1)의 하중의 분산시키는 위치에 이격되어 구비된다.
이렇게 한 쌍의 사이드멤버(110)와 전방 크로스멤버(120a) 및 후방 크로스멤버(120b)와 함께 어시스트 아암 브라켓(150)이 결합되어 전체적으로 대략 "#"자 형상을 이루는 서브프레임(100)을 구성함에 따라 멤버 간 상호 지지구조의 강성을 우수하게 확보할 수 있다.
그리고, "#"자 형상을 이루는 서브프레임(100)의 상부면에 전기구동기구(1)가 안착되어 마운팅된다. 이때 전기구동기구(1)는 한 쌍의 사이드멤버(110), 전방 크로스멤버(120a), 후방 크로스멤버(120b) 및 한 쌍의 어시스트 아암 브라켓(150)에 각각 지지되면서 마운팅되는 것이 바람직하다.
그래서, 전기구동기구(1)가 견고하게 지지될 수 있고, 전기구동기구(1)로부터 발생되는 충격, 진동 및 소음의 전파 경로를 분산시켜 차량의 승차감을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 서브프레임(100)의 상부면에 전기구동기구(1)가 안착됨에 따라 서브프레임(100)에 장착되는 스테빌라이저바(2)가 전기구동기구(1)와 간섭되는 것을 방지하기 위하여 스테빌라이저바(2)가 마운팅되는 스테빌라이저바 마운팅부재(140)는 한 쌍의 사이드멤버(110) 후단에 구비된다.
부연하자면, 스테빌라이저바 마운팅부재(140)는 스테빌라이저바(2)의 양측부가 각각 장착될 수 있도록 한 쌍이 구비되어 한 쌍의 사이드멤버(110)의 후단에 각각 결합된다.
이때, 스테빌라이저바 마운팅부재(140)는 사이드멤버(110) 방향으로 개구되어 개구된 면으로 사이드멤버(110)의 단부를 덮으면서 결합되는 제 1 마운팅부재(141)와; 제 1 마운팅부재(141)의 개구된 면 중 사이드멤버(110)를 덮는 영역을 제외한 영역의 개구된 면을 덮어서 보강하는 제 2 마운팅부재(142)를 포함한다.
그래서, 제 1 마운팅부재(141)와 제 2 마운팅부재(142)가 결합되면서, 제 1 마운팅부재(141)와 제 2 마운팅부재(142) 사이에는 중공된 공간이 형성되고, 이에 따라 폐단면 구조를 이루는 파이프 구조가 완성되면서 스테빌라이저바 마운팅부재(140)의 강성이 보강된다.
한편, 스테빌라이저바 마운팅부재(140)는 강성을 더욱 강화시키기 위하여 제 1 마운팅부재(141)와 제 2 마운팅부재(142)의 구조를 변경할 수 있다.
예를 들어, 도 4b 및 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 제 1 마운팅부재(141)와 제 2 마운팅부재(142) 사이의 중공된 공간이 상대적으로 넓은 상부 공간과, 상대적으로 좁은 하부 공간으로 구분되도록 제 2 마운팅부재(142)의 중간영역을 "ㄱ"자 형태의 단면을 갖도록 절곡시켜 형성할 수 있다.
그리고, 스테빌라이저바 마운팅부재(140)의 제 1 마운팅부재(141)에는 중공된 공간을 향하여 상기 상부 공간과 하부 공간에 각각 용접너트(143)가 구비된다. 이때 제 1 마운팅부재(141)에는 용접너트(143)에 연통되는 볼트공(143a)이 형성된다.
그래서, 스테빌라이저바 마운팅부재(140)에는 스테빌라이저바(2)가 장착되는 스테빌라이저바 브라켓(3)이 장착될 때 스테빌라이저바 브라켓(3)은 양단이 상부 공간과 하부 공간에 각각 구비된 용접너트(143)에 볼트체결되는 것이 바람직하다.
한편, 서브프레임(100)의 상부에는 전기구동기구(1)가 안착되는 동시에 차체가 안착되면서 결합된다.
이를 위하여 한 쌍의 사이드멤버(110)에는 차체가 결합되는 바디 마운팅부재(130)가 설치된다.
바디 마운팅부재(130)는 사이드멤버(110)와 스테빌라이저바 마운팅부재(140)에 동시에 결합되는 바디 마운팅 파이프(131)와; 상기 바디 마운팅 파이프(131)의 내부로 압입되어 구비되는 바디 마운팅 부시(132)로 이루어진다.
이때 사이드멤버(110)와 스테빌라이저바 마운팅부재(140)의 결합과 함께 바디 마운팅 파이프(131)의 결합 시 부품 상호 간의 결합력을 향상시키기 위하여 사이드멤버(110), 스테빌라이저바 마운팅부재(140) 및 바디 마운팅 파이프(131)를 한 지점에서 용접에 의해 결합하였다.
특히, 바디 마운팅 파이프(131)를 기준으로 바디 마운팅 파이프(131)의 일측면으로 사이드멤버(110)가 용접되어 결합되고, 바디 마운팅 파이프(131)의 타측면으로 스테빌라이저바 마운팅부재(140)가 용접되어 결합된다.
그리고, 바디 마운팅 파이프(131)의 내부로 바디 마운팅 부시(132)가 압입되어 구비된다.
이렇게 사이드멤버(110), 스테빌라이저바 마운팅부재(140) 및 바디 마운팅 파이프(131)를 한 지점에서 결합시키고, 바디 마운팅 파이프(131)의 내부에 바디 마운팅 부시(132)가 구비됨에 따라 차체의 지지를 견고하게 하면서, 후륜에서 전달되는 충격, 진동 및 소음의 전파 경로를 분산시켜 차체를 안정적으로 유지하면서 차량의 승차감을 향상시킬 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
1: 전기구동기구
2: 스테빌라이저바
3: 스테빌라이저바 브라켓
100: 서브프레임
110: 사이드멤버
120a: 전방 크로스멤버
120b: 후방 크로스멤버
130: 바디 마운팅부재
131: 바디 마운팅 파이프
132: 바디 마운팅 부시
140: 스테빌라이저바 마운팅부재
141: 제 1 마운팅부재
142: 제 2 마운팅부재
143: 용접너트
143a: 볼트공
150: 어시스트 아암 브라켓
160: PE마운팅 파이프

Claims (10)

  1. 전기구동기구가 안착되는 전기차량용 서브프레임으로서,
    차량의 양측에 전후 길이방향을 따라 설치되는 한 쌍의 사이드멤버;
    차량의 폭방향으로 형성되어 양단이 각각 상기 한 쌍의 사이드 멤버에 결합되는 전방 크로스멤버 및 후방 크로스멤버와;
    상기 한 쌍의 사이드멤버 후단에 각각 결합되면서, 스테빌라이저바의 양측부가 각각 장착되는 한 쌍의 스테빌라이저바 마운팅부재와;
    상기 사이드멤버와 후방 크로스멤버의 연결부위 측면에서 사이드멤버의 후방측 내측면과 후방 크로스멤버의 단부측 후측면에 동시에 결합되는 한 쌍의 어시스트 아암 브라켓을 포함하고,
    상기 전기구동기구는 상기 한 쌍의 사이드멤버, 전방 크로스멤버, 후방 크로스멤버 및 한 쌍의 어시스트 아암 브라켓의 상부면에 각각 지지되면서 마운팅되며,
    상기 스테빌라이저바는 양측부가 각각 상기 한 쌍의 스테빌라이저바 마운팅부재의 후방측 후측면에 장착되고,
    상기 스테빌라이저바 마운팅부재는, 상기 사이드멤버 방향으로 개구되어 개구된 면으로 상기 사이드멤버의 단부를 덮으면서 결합되는 제 1 마운팅부재와; 상기 제 1 마운팅부재의 개구된 면 중 상기 사이드멤버를 덮는 영역을 제외한 영역의 개구된 면을 덮어서 보강하는 제 2 마운팅부재를 포함하고,
    상기 스테빌라이저바 마운팅부재의 상기 제 1 마운팅부재와 제 2 마운팅부재 사이는 중공되면서 폐단면 구조의 공간을 형성하되, 상기 제 1 마운팅부재와 제 2 마운팅부재 사이의 중공된 공간이 상대적으로 넓은 상부 공간과, 상대적으로 좁은 하부 공간으로 구분되도록 제 2 마운팅부재의 중간영역이 "ㄱ"자 형태의 단면을 갖도록 절곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 서브프레임.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 스테빌라이저바 마운팅부재의 제 1 마운팅부재에는 중공된 공간을 향하여 상기 상부 공간과 하부 공간에 각각 용접너트가 구비되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 서브프레임.
  5. 청구항 4에 있어서
    상기 스테빌라이저바 마운팅부재에는 스테빌라이저바가 장착되는 스테빌라이저바 브라켓이 장착되되,
    상기 스테빌라이저바 브라켓은 양단이 상기 상부 공간과 하부 공간에 각각 구비된 용접너트에 볼트체결되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 서브프레임.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 사이드멤버와 스테빌라이저바 마운팅부재의 결합부위에는 차체가 결합되는 바디 마운팅부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 서브프레임.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 바디 마운팅부재는,
    상기 사이드멤버와 스테빌라이저바 마운팅부재에 동시에 결합되는 바디 마운팅 파이프와;
    상기 바디 마운팅 파이프의 내부로 압입되어 구비되는 바디 마운팅 부시로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기차량용 서브프레임.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 바디 마운팅 파이프의 외주면 중 일측은 상기 사이드멤버에 결합되고, 타측은 상기 스테빌라이저바 마운팅부재에 결합되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 서브프레임.
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