KR20020093229A - 자동차의 카울크로스멤버 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 카울크로스멤버 구조에 관한 것으로서, 그 목적은 필요이상으로 큰 강성을 나타내는 카울크로스멤버의 중량을 절감시킴으로서 강성대비 중량의 최적화를 실현하는 자동차의 카울크로스멤버 구조를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차의 카울크로스멤버 구조는, 스티어링 휠 및 스티어링 칼럼이 설치되는 좌측멤버; 상기 좌측멤버에서 하방으로 연장되어 차체 바닥면과 연결되는 단일의 서포트 브래킷; 상기 좌측멤버에 용접을 통하여 연결되며 다수개의 절곡부를 갖는 우측멤버;로 구성되어 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차의 카울크로스멤버 구조에 의하면, 카울크로스멤버에서 하방으로 연장되어 차체 바닥면과 연결되는 서포트 브래킷을 하나로 축소하고 강성이 크게 필요치 않은 카울크로스멤버의 우측멤버의 축경을 축소함으로써 전체적인 중량이 크게 줄어들어 중량대비 강성 및 진동성능 효율이 크게 개선되는 특유의 효과가 있다.

Description

자동차의 카울크로스멤버 구조{A Structure of Automobile Cowl Cross Member}

본 발명은 자동차의 카울크로스멤버 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스티어링 휠 및 스티어링 칼럼을 지지하고 또한 엔진에서 전달되는 진동을 흡수하기 위해 필수적으로 설치되는 카울크로스멤버에서 진동에 의한 변형에너지가 비교적 적게 분포되는 부위의 중량을 감소시킨 자동차의 카울크로스멤버 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 엔진룸과 차실내 사이의 경계 부위에는 스티어링 시스템(steering system)을 차체에 고정하기 위한 길이재의 보강바 역할을 하는 카울크로스멤버(cowl cross member)가 설치되는바, 이 카울크로스멤버는 스티어링 칼럼과 수직하게 구성되며 차체의 양측 프론트 필라에 고정되게 설치된다.

즉, 카울크로스멤버는 도 1에 도시된 바와 같이 스티어링 휠(1) 및 스티어링 칼럼(2)이 여기에 지지되게 하는 한편, 차량의 엔진(미도시)과 스티어링 휠(1)에서 전달되는 진동을 흡수하고 견딜 수 있도록 충분한 강도와 강성치를 갖는 직경 약 φ54의 리지드 바(rigid bar)가 설치된다.

또한, 상기 카울크로스멤버(10)의 하부에는 카울크로스멤버(10)의 자중을 견디고 엔진이나 스티어링 휠(1)로부터 전달된 진동을 차체 하부로 분산시키기 위해 두 개의 서포트 브래킷(11)이 차체 바닥면과 연결된다.

이와 같이 체결되는 카울크로스멤버는 그 구조 및 형상에 따라 엔진 진동 흡수율이 좌우되므로 강성시험을 통한 최적의 구조가 요구되고 있는 실정이다. 다시 말해서, 카울크로스멤버의 강성은 하중에 대한 변형저항 즉, 횡탄성 계수와 종탄성 계수로 평가되며 이러한 모든 탄성계수를 만족할 수 있도록 강한 구조가 요구되었던 것이다.

그러나, 종래 카울크로스멤버는 진동성능의 향상과 이로 인한 멤버의 변형을 방지하기 위해 전체적으로 강한 구조로 이루어져 있어 강성테스트 결과 변형에너지가 그다지 크게 걸리지 않는 부위도 불필요하게 큰 강성을 나타내고 있어 중량이 크게 나가는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 필요이상으로 큰 강성을 나타내는 카울크로스멤버의 중량을 절감시킴으로서 강성대비 중량의 최적화를 실현하는 자동차의 카울크로스멤버 구조를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 카울크로스멤버를 나타낸 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 카울크로스멤버를 나타낸 사시도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1 : 스티어링 휠2 : 스티어링 칼럼

20 : 카울크로스멤버20a : 좌측멤버

20b : 우측멤버21 : 서포트 브래킷

22 : 용접부23 : 절곡부

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차의 카울크로스멤버 구조는, 스티어링 휠 및 스티어링 칼럼이 설치되는 좌측멤버; 상기 좌측멤버에서 하방으로 연장되어 차체 바닥면과 연결되는 단일의 서포트 브래킷; 상기 좌측멤버에 용접을 통하여 연결되며 다수개의 절곡부를 갖는 우측멤버;로 구성되어 있다.

이하, 본 발명의 특징적 구성을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 자동차의 카울크로스멤버의 구조를 도시한 도면으로서, 여기서 살펴보면 스티어링 휠(1) 및 스티어링 칼럼(2)을 통해 엔진의 진동이 전달되는 카울크로스멤버의 좌측멤버(20a)는 상기의 전달된 진동을 흡수하고 그 진동에 충분히 견딜 수 있도록 종래와 동일한 직경으로 되어 있다.

통상적으로 카울크로스멤버는 카울크로스멤버의 고유진동수가 엔진에서 발생되는 진동수와 일치되지 않도록 그 직경이 설정되어야 하는데, 이는 카울크로스멤버의 진동수가 엔진 진동수와 일치하게 되면 공진현상이 발생되어 카울크로스멤버가 매우 큰 진폭으로 진동되어 파괴되기 때문이다.

보통의 경우, 엔진의 고유진동수는 약 22Hz 정도로서 카울크로스멤버는 그 직경을 적절히 고려하여 엔진의 진동수와 일치되지 않도록 설계되어야 하며, 통상 카울크로스멤버의 목표 진동수는 약 33Hz가 되도록 설정된다.

따라서, 비교적 큰 진동이 전달되는 스티어링 휠(1) 및 스티어링 칼럼(2)의 설치부위인 좌측멤버(20a)는 종래와 동일하게 그 직경을 φ54로 설정하여 이 부위에 전달되는 진동을 충분히 흡수하고 견딜수 있도록 한다.

그러나, 상기 스티어링 휠(1) 및 스티어링 칼럼(2)이 설치되는 부위를 제외한 카울크로스멤버의 다른 부위는 비교적 변형에너지가 적게 걸림에도 불구하고 전체적으로 큰 강성 구조를 이루고 있어서, 불필요하게 큰 강성을 띠고 있는 부위의 구조를 개량할 필요가 있다.

먼저, 상기 좌측멤버(20a)에서 하방으로 연장되어 차체 바닥면과 연결되는 서포트 브래킷(21)이 하나 설치되도록 하여 상기 카울크로스멤버(20)의 자중을 부담하게 하고 엔진에서 전달되는 진동의 일부를 차체 바닥면으로 분산시킨다.

또한, 비교적 진동에 의한 변형하중이 크게 걸리지 않는 상기 카울크로스멤버(20)의 우측멤버(20b)의 축 직경을 축소하여 카울크로스멤버(20)의 좌측멤버(20a)와 CO2 용접(22)을 통해 연결되도록 한다.

이때, 상기 카울크로스멤버(20)의 좌측멤버(20a)에 용접을 통해 연결되는 우측멤버의 축경은 약 φ32정도가 바람직하다.

또한, 상기 카울크로스멤버(20)의 우측멤버(20b)에는 다수개의 절곡부(23)가 형성되도록 하여 카울크로스멤버(20)에 길이방향으로 전달되는 변형에너지가 효과적으로 흡수되도록 하였다.

이상의 구성을 갖는 본 발명에 따른 카울크로스멤버 구조에서 카울크로스멤버의 전체 중량 중 1.3kg이 감소되었고 진동성능대비 실험에서 종래 카울크로스멤버의 고유진동수가 34Hz이던 것이 본 발명에 의하면 33.4Hz로 감소되기는 하였으나 목표 진동수인 33Hz를 만족하는 결과를 보였다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차의 카울크로스멤버 구조에 의하면, 카울크로스멤버에서 하방으로 연장되어 차체 바닥면과 연결되는 서포트 브래킷을 하나로 축소하고 강성이 크게 필요치 않은 카울크로스멤버의 우측멤버의 축경을 축소함으로써 전체적인 중량이 크게 줄어들어 중량대비 강성 및 진동성능 효율이 크게 개선되는 특유의 효과가 있다.

Claims (2)

1. 스티어링 휠(1) 및 스티어링 칼럼(2)이 설치되는 좌측멤버(20a); 상기 좌측멤버(20a)에서 하방으로 연장되어 차체 바닥면과 연결되는 단일의 서포트 브래킷(21); 상기 좌측멤버(20a)에 용접을 통하여 연결되며 다수개의 절곡부(23)를 갖는 우측멤버(20b);로 구성됨을 특징으로 하는 자동차의 카울크로스멤버 구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 우측멤버(20b)는 좌측멤버(20a)보다 직경이 축소된 것을 특징으로 하는 자동차의 카울크로스멤버 구조.