KR20010047982A - Joint for combination use space frame of vehicle - Google Patents

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KR20010047982A
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안상균
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김덕중
사단법인 고등기술연구원 연구조합
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    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

PURPOSE: A space frame combining joint expands welded area and improves rigidity of a space frame. CONSTITUTION: A joint comprises a body(21) and a reinforcing part(22). The body is inserted into the members(11, 12) of a space frame. The reinforcing part(22) is formed on the outer surface of the body(21). The contacting point between the members(11, 12) and the body(21) or the reinforcing part(22) is welded. At least a part of the reinforcing part(22) is extended over the bottom surface of the body(21). Penetrating holes(22a) are formed on the reinforcing part(22). More than one reinforcing walls(22b) are formed inside the reinforcing part(22).

Description

자동차의 스페이스 프레임 결합용 조인트{JOINT FOR COMBINATION USE SPACE FRAME OF VEHICLE}Joint for space frame joint of car {JOINT FOR COMBINATION USE SPACE FRAME OF VEHICLE}

본 발명은 조인트에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 자동차의 골격을 형성하는 스페이스 프레임을 서로 결합시킬 때 결합강도를 증가시키기 위한 자동차의 스페이스 프레임 결합용 조인트에 관한 것이다.The present invention relates to a joint, and more particularly, to a joint for space frame coupling of a vehicle for increasing the coupling strength when the space frame forming the skeleton of the vehicle is coupled to each other.

자동차의 프레임은 섀시(chassis) 구성부품이나 몸체를 설치할 수 있는 골격을 지칭하는 것으로, 자동차의 추진력, 브레이크 작용, 조향시의 원심력, 노면으로부터의 충격력, 차체의 중량 등에 의한 수직하중, 각종 반력 등에 의한 변형이나 비틀림, 인장, 압축 및 진동에 의한 국부적 또는 전체적인 파손으로부터 충분히 지탱할 수 있어야 하고, 또한 자동차가 충돌하게 되는 경우 자동차에 가해지는 충돌에너지를 충분히 흡수할 수 있는 구조로 되어야 한다.The frame of a vehicle refers to a skeleton in which a chassis component or a body can be installed. The frame of the vehicle is a driving force, a brake action, a centrifugal force at the time of steering, an impact force from a road surface, a vertical load due to the weight of the vehicle body, and various reaction forces. It must be able to sustain sufficiently from local or total breakage caused by deformation or torsion, tension, compression and vibration caused by it, and it must be structured to sufficiently absorb the collision energy applied to the vehicle in case of collision.

최근들어 자동차의 경량 차체 개발에 대한 요구가 대두되면서 알루미늄 부재는 자동차, 철도, 선박 등에서 기존 강철 차량의 주요 대치수단으로 연구되고 있다.Recently, as the demand for the development of lightweight body of automobiles has emerged, aluminum members have been studied as a major replacement means of existing steel vehicles in automobiles, railways and ships.

특히, 전기자동차의 경우 엄청난 밧데리의 무게를 감당하기 위해서는 구조의 경량화가 필수적이며 이에 따른 알루미늄의 적용은 다양한 자동차 업체들에서 개발되어 왔으나 알루미늄 재질은 강철 대비 중량 절감 효과는 있으나 강철에 비해 강성이 떨어지는 관계로 인하여 안전에 관한 충돌 성능의 확보가 필수적이다.In particular, in the case of electric vehicles, it is essential to reduce the weight of the structure in order to bear the huge weight of the battery. Accordingly, the application of aluminum has been developed by various automobile companies, but aluminum has a weight saving effect compared to steel, but is less rigid than steel. Because of the relationship, it is essential to ensure the safety of collision performance.

스페이스 프레임의 경우에는 다수의 부재를 서로 용접하여 골격을 형성한 것으로 가볍고 강성이 큰 장점이 있다.In the case of the space frame, a plurality of members are welded to each other to form a skeleton, which is advantageous in terms of lightness and rigidity.

종래의 스페이스 프레임의 결합은 도 1에 도시된 바와 같이 일측부재(1)의 끝단을 타측부재(2)의 상면에 밀착시키고, 밀착 부위를 용접시켜 용접선(3)을 확보함으로서 필요한 강성을 확보하는 방식과, 도 2에 도시한 바와 같이 일측부재(4)와 타측부재(5) 사이에 주물로 제작된 조인트(6)를 삽입하여 용접하는 방식이 있다.Conventional coupling of the space frame is to secure the necessary rigidity by securing the welding line (3) by contacting the end of the one side member 1 to the upper surface of the other member (2), as shown in FIG. As shown in FIG. 2, there is a method of inserting and welding a joint 6 made of a casting between one side member 4 and the other side member 5.

전자는 필요한 강성을 확보하기 위해서 필요 이상으로 부재의 큰 단면이 요구되기 때문에 차체 중량을 증가시키는 문제점이 있고, 결합된 부위에 응력이 집중됨으로서 피로파괴의 원인이 될 수 있다.The former has a problem of increasing the vehicle body weight because a larger cross section of the member is required to secure the necessary rigidity, and may cause fatigue failure by concentrating stress on the bonded portion.

또한 후자의 경우에는 주물로 제작된 조인트와 차체를 구성하는 압출 부재와의 물성 차이로 인한 용접성이 떨어지며 주물로 제작함에 따른 금형비등 고가의 개발비가 요구된다.In addition, in the latter case, weldability is reduced due to the difference in physical properties between the joint made from the casting and the extruded member constituting the vehicle body, and a high development cost such as mold cost is required.

이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 단면이 작은 부재로도 원하는 강성을 확보함과 동시에 용접성을 향상시키고 저렴한 비용으로도 제작이 용이한 자동차의 스페이스 프레임 결합용 조인트를 제공하는 것이 목적이다.The present invention devised to solve such a problem is to provide a joint for space frame coupling of the vehicle to secure the desired rigidity even in a member having a small cross section while improving weldability and easy to manufacture at low cost.

도 1은 종래의 스페이스 프레임에서 두 부재 연결되는 부분을 도시한 사시도,1 is a perspective view showing a portion connecting two members in a conventional space frame,

도 2는 종래의 스페이스 프레임에서 두 부재 사이에 조인트가 끼워져서 연결되는 부분을 도시한 사시도,FIG. 2 is a perspective view illustrating a part in which a joint is inserted and connected between two members in a conventional space frame; FIG.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 결합용 조인트가 결합된 스페이스 프레임의 결합부 일부를 도시한 사시도,Figure 3 is a perspective view showing a part of the coupling portion of the space frame coupled to the coupling joint according to a preferred embodiment of the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 결합용 조인트를 도시한 사시도,4 is a perspective view showing a joint for coupling according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 결합용 조인트를 도시한 평면도,5 is a plan view showing a joint for coupling according to the present invention,

도 6은 본 발명에 따른 결합용 조인트를 도시한 측면도,Figure 6 is a side view showing a joint for coupling according to the present invention,

도 7은 본 발명의 다른 실시예인 결합용 조인트를 도시한 사시도,7 is a perspective view showing a joint for coupling, which is another embodiment of the present invention;

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예인 결합용 조인트를 도시한 사시도,8 is a perspective view showing a joint for coupling, which is another embodiment of the present invention;

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***

10:조인트 11:수직부재10: Joint 11: Vertical member

12:수평부재12: horizontal member

20:조인트 21:몸체20: joint 21: body

21a:중심공 22:보강부21a: center hole 22: reinforcing part

22a:통공 22b:보강벽22a: Through hole 22b: Reinforcing wall

23:용접 부위23: welding part

상술한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 다수의 부재를 서로 용접 연결하여 자동차의 골격을 형성한 스페이스 프레임에서, 부재에 삽입되는 몸체 및 몸체의 외측면에 형성되는 보강부로 이루어지고, 몸체 또는 보강부와 부재의 접촉되는 부분이 용접되는 조인트를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a space frame formed by welding a plurality of members to each other to form a skeleton of the vehicle, the body is inserted into the member and made of a reinforcement formed on the outer surface of the body, the body or reinforcement The contacting portion of the member with the joint provides a welded joint.

여기서 보강부 중 적어도 하나 이상이 몸체의 밑면보다 더 연장되게 형성되는 것이 바람직하다.Here at least one or more of the reinforcement is preferably formed to extend more than the bottom of the body.

그리고 보강부에는 통공이 형성되고, 보강부의 내측에 적어도 하나 이상의 보강벽이 형성되어 강도를 향상시키며, 특히 보강벽의 일측이 프레임 쪽의 면에서 형성되는 것이 바람직하다.The reinforcing portion is formed with a through hole, and at least one reinforcing wall is formed inside the reinforcing portion to improve strength, and in particular, one side of the reinforcing wall is preferably formed at the side of the frame side.

또한 조인트의 재질이 부재의 재질과 동일한 것으로 제조되어 용접성을 향상시킨다.In addition, the material of the joint is manufactured to be the same as the material of the member to improve the weldability.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예들인 자동차의 스페이스 프레임 결합용 조인트를 상세히 설명한다.Hereinafter, a joint for space frame coupling of a vehicle, which is a preferred embodiment of the present invention, will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 결합용 조인트가 결합된 스페이스 프레임의 결합부 일부를 도시한 사시도이고, 도 4는 결합용 조인트를 도시한 사시도이며, 도 5와 도 6은 결합용 조인트를 도시한 평면도와 측면도이다.Figure 3 is a perspective view showing a portion of the coupling portion of the space frame coupled to the coupling joint according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a perspective view showing the coupling joint, Figure 5 and Figure 6 is a coupling joint It is a top view and a side view showing it.

자동차의 스페이스 프레임(10)은 다수의 부재를 결합하여 구성된 것으로 도면에서는 수직방향의 수직부재(11)와 수평방향의 수평부재(12)를 예를 들어 설명한다.Space frame 10 of the vehicle is configured by combining a plurality of members in the drawings will be described by taking the vertical member 11 in the vertical direction and the horizontal member 12 in the horizontal direction.

본 발명의 조인트(20)는 몸체(21) 및 그 몸체(21)의 외측면에 형성되는 보강부(22)로 구성된다.Joint 20 of the present invention is composed of a body 21 and the reinforcing portion 22 formed on the outer surface of the body (21).

몸체(21)의 중심에는 부재에 대응되는 중심공(21a)이 형성되데, 중심공(21a)은 부재의 외주 형상에 따라 다양한 형태로 형성 가능하며 본 발명에서는 중심공(21a)이 사각형 모양으로 형성된다.The center hole 21a corresponding to the member is formed in the center of the body 21, and the center hole 21a may be formed in various shapes according to the outer circumferential shape of the member. In the present invention, the center hole 21a has a rectangular shape. Is formed.

몸체(21)는 일정한 높이로 형성되며, 몸체(21)의 외측면에는 통공(22a)을 가진 보강부(22)가 형성된다.The body 21 is formed to a certain height, the outer surface of the body 21 is formed with a reinforcement portion 22 having a through hole (22a).

보강부(22)는 내측에는 적어도 하나 이상의 보강벽(22b)이 형성된다. 이 보강벽(22b)은 부재 쪽의 면으로부터 대향되는 보강부(22)의 내측면으로 형성되며 차량 및 부재의 용도에 맞게 강성을 가지도록 도 7에 도시한 바와 같이 개수와 두께를 조절하여 형성한다.The reinforcement part 22 has at least one reinforcement wall 22b formed therein. The reinforcing wall 22b is formed by the inner surface of the reinforcing portion 22 facing away from the surface of the member side and is formed by adjusting the number and thickness as shown in FIG. 7 to have rigidity according to the use of the vehicle and the member. do.

이러한 보강부 중에서 일측면의 보강부(22)는 몸체(21) 또는 타 보강부의 높이보다 더 길어 수평부재(12)의 측면에 밀착시킨 후 용접한다.The reinforcement part 22 of one side of the reinforcement part is longer than the height of the body 21 or the other reinforcement part to be in close contact with the side of the horizontal member 12 and welded.

이때 연장된 보강부(22)는 몸체(21)와 타 보강부를 잘라냄으로써 연장 형성되는 효과를 얻게 되며, 특히 수직부재(11)와 수평부재(12)의 결합각도에 따라 조인트(10)의 절단각도도 동일하게 절단시킨다.In this case, the extended reinforcement part 22 has an effect of being extended by cutting the body 21 and the other reinforcement part, and in particular, the cutting of the joint 10 according to the coupling angle of the vertical member 11 and the horizontal member 12. Cut the angle equally.

상술한 조인트(10)는 압출에 의해서 형성되며 그 재질도 부재의 재질과 동일한 것으로 제조됨으로서 조인트(10)와 부재 사이의 용접성을 향상시킨다.The above-described joint 10 is formed by extrusion, and the material is also made of the same material as that of the member, thereby improving the weldability between the joint 10 and the member.

이와 같은 조인트(10)는 수직부재(11)에 삽입된 후 수평부재(12)에 밀착되고, 밀착된 상태에서 접촉된 부분을 용접(23)시킨다. 이렇게 용접부위가 증대됨으로서 종래의 수직부재(11)와 수평부재(12)를 직접 용접하는 것에 비해 강성이 증대된다.Such a joint 10 is inserted into the vertical member 11 and then in close contact with the horizontal member 12, and welds 23 to the contacted portion in a close state. As the welding area is increased, the rigidity is increased as compared with the direct welding of the vertical member 11 and the horizontal member 12.

더욱이, 차량의 안전성을 확보하기 위해 요구되는 설계에 따라 몸체 또는 보강부와 부재의 접촉되는 부분이 용접된다. 바꿔 말하면 몸체, 보강부, 몸체와 보강부 중에서 어느 한가지를 선택하여 용접할 수도 있는데, 이는 차량의 충돌시 충돌에너지를 흡수하는 설계에 따라 용접의 정도나 위치가 변경될 수 있음을 뜻한다.Moreover, the parts in contact with the body or reinforcement and the member are welded according to the design required to ensure the safety of the vehicle. In other words, any one of the body, the reinforcement, the body and the reinforcement may be selected and welded, which means that the degree of welding or the position of the welding may be changed depending on the design of absorbing the collision energy during the collision of the vehicle.

한편, 도 8에 도시한 바와 같이 몸체(21)의 상단을 곡선으로 형성하여 이 부분에서의 용접(23) 후 부재의 형상 변화에 따른 응력집중을 피할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 8, the upper end of the body 21 may be formed in a curved line to avoid stress concentration due to the shape change of the member after the welding 23 in this portion.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예들은 종래의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.As described above, the preferred embodiments of the present invention substantially solve the conventional problems.

즉, 수직부재와 수평부재의 사이에 압출로 형성된 조인트를 삽입하여 용접시킴으로서 용접면적이 증대되고 스페이스 프레임의 강성도 향상된다.In other words, by inserting and welding a joint formed by extrusion between the vertical member and the horizontal member, the welding area is increased and the rigidity of the space frame is also improved.

그리고 부재의 재질과 동일한 재질로 제조되어 용접성을 향상시켰으며, 압출에 의해 제조됨으로서 제조비용도 낮출 수 있다.And it is made of the same material as the material of the member to improve the weldability, by being manufactured by extrusion can reduce the manufacturing cost.

Claims (6)

다수의 부재를 서로 용접 연결하여 자동차의 골격을 형성한 스페이스 프레임에 있어서,In a space frame in which a plurality of members are welded to each other to form a skeleton of an automobile, 상기 부재에 삽입되는 몸체; 및A body inserted into the member; And 상기 몸체의 외측면에 형성되는 보강부로 이루어지고,It is made of a reinforcing portion formed on the outer surface of the body, 상기 몸체 또는 보강부와 부재의 접촉되는 부분이 용접되는 것을 특징으로 하는 자동차의 스페이스 프레임 결합용 조인트.Joint of the space frame of the vehicle, characterized in that the contact portion of the body or the reinforcement and the member is welded. 제1항에 있어서, 상기 보강부 중 적어도 하나 이상이 상기 몸체의 밑면보다 더 연장되게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 스페이스 프레임 결합용 조인트.The joint of claim 1, wherein at least one of the reinforcement parts is formed to extend further than the bottom surface of the body. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보강부에 통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 스페이스 프레임 결합용 조인트.The joint for space frame coupling of an automobile according to claim 1 or 2, wherein a through hole is formed in the reinforcement part. 제3항에 있어서, 상기 보강부의 내측에 적어도 하나 이상의 보강벽이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 스페이스 프레임 결합용 조인트.The joint of claim 3, wherein at least one reinforcing wall is formed inside the reinforcing part. 제4항에 있어서, 상기 보강벽의 일측이 상기 부재 쪽의 면에서 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 스페이스 프레임 결합용 조인트.The space frame joint of claim 4, wherein one side of the reinforcement wall is formed at a surface of the member side. 제5항에 있어서, 상기 부재의 재질과 동일한 재질로 형성되어 용접성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 자동차의 스페이스 프레임 결합용 조인트.The space frame joint of claim 5, wherein the joint is formed of the same material as that of the member to improve weldability.
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