KR20030016660A - 자동차의 서브 프레임 장착구조 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차의 서브 프레임 장착구조에 관한 것으로, 전방 차체의 프론트 사이드 멤버상에 결합되는 다수개의 위치로 결합되는 서브 프레임의 중간측 마운팅부를 충돌시 프론트 사이드 멤버에 대해 이탈될 수 있게 유도하여 충돌시 발생하는 충돌 에너지에 의해 엔진룸내 프론트 사이드 멤버에 충분한 변형이 이루어질 수 있도록 함으로써, 충돌시 엔진룸내 프론트 사이드 멤버의 후방 부위에 대한 충돌변형공간을 충분히 확보함에 따른 탑승자의 안전을 최대한으로 보장할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 전방 차체의 엔진룸을 구성하는 프론트 사이드 멤버(10)가 폐단면을 형성하고서 전방 차체의 양측부에서 차체의 길이방향을 따라 배치되는 프론트 사이드 멤버(10)상에 엔진과 변속기 등을 탑재함과 더불어 현가 아암(16)을 장착하고서 결합되도록 전방측 마운팅부(12a)와 중간측 마운팅부(12b) 및 후방측 마운팅부(12c)를 갖춘 서브 프레임(12)에 있어서, 상기 서브 프레임(12)의 중간측 마운팅부(12b)에는 충돌시 프론트 사이드 멤버(10)와 서브 프레임(12)으로 전달되는 충돌 에너지에 의해 프론트 사이드 멤버(10)측으로부터 이탈이 가능하도록 전방이 개방된 형태의 마운팅용 부시(30)가 구비된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 자동차의 서브 프레임 장착구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전방 차체의 프론트 사이드 멤버상에 결합되는 서브 프레임의 마운팅부위를 외력의 작용시 이탈가능하게 하여 충돌시 프론트 사이드 멤버에 대한 충돌변형공간을 충분히 확보함으로써, 차실내의 탑승객에 대한 안전을 도모할 수 있도록 하는 자동차의 서브 프레임 장착구조에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 차체는 여러 종류의 금속판이 프레스성형 등의 제조공정을 통해 제작된 다음 각각의 성형품들이 용접 및 체결 등의 접합공정이나, 기타 여러 종류의 적절한 조립공정을 거쳐 제작되도록 되어 있는 바, 그 중에서 전방 차체를 구성하고 있는 프론트 사이드 멤버는 도 1에 도시된 바와 같다.
즉, 상기 프론트 사이드 멤버(10)는 폐단면을 형성하는 부재로서 차체의 양측부에 차체의 길이방향을 따라 길게 연장되는 형태로 설치되고, 상기 프론트 사이드 멤버(10)의 전/후방측 하부에는 엔진과 변속기를 탑재하여 이를 지지하는 서브 프레임(12)이 현가 아암(16;도 2에 도시됨)의 형식에 따라 통상 4점(맥퍼슨 타입) 내지 6점(더블 위시본 타입)의 적정 개소로 결합된다.
그리고, 상기 서브 프레임(12)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 전방의 양측 모서리부위에 전방측 마운팅부(12a)가 형성되고, 후방의 양측 모서리부위에 후방측 마운팅부(12c)가 형성되며, 상기 전방측 마운팅부(12a)와 후방측 마운팅부(12c) 사이에는 상방향으로 돌출된 형태의 연장부재(12d)상에 중간측 마운팅부(12b)가 각각 형성되어 있다.
또한, 상기 서브 프레임(12)의 양측부에는 전방측 차륜(14)을 지지하는 현가 아암(16)이 설치되는 바, 이 현가 아암(16)은 더블 위시본 타입으로서 로어 아암(16a)과 어퍼 아암(16b)으로 이루어지고, 상기 로어 아암(16a)측에는 스트럿 조립체(18)가 고정됨과 더불어 상기 어퍼 아암(16b) 사이를 지나 차체에 고정설치된다.
여기서, 상기 서브 프레임(12)상에서 연장부재(12d)의 선단부에 마련된 중간측 마운팅부(12b)는 도 3에 도시된 바와 같이 마운팅용 부시(20)를 구비하고 있는바, 이 마운팅용 부시(20)는 상기 서브 프레임(12)의 중간측 마운팅부(12b)를 차체의 프론트 사이드 멤버(10)의 하측에 결합시켜, 상기 서브 프레임(12)의 중간측 마운팅부(12b)가 프론트 사이드 멤버(10)상에 지지하는 역할을 하는 것이다.
그런데, 상기와 같이 차량의 샤시 성능과 조립성의 향상을 위해 채택되고 있는 서브 프레임(12)은 충돌시 긍정적인 측면과 부정적인 측면을 동시에 가지게 된다.
즉, 상기와 같이 프론트 사이드 멤버(10)의 하부에 서브 프레임(12)이 결합되는 전방 차체에서는, 엔진룸의 구조적인 강성이 강화되어 충돌시 변형하면서 충돌 에너지를 흡수하는 충돌 성능이 향상되는 것이 일반적이나, 차체의 구조상 엔진룸의 강성이 승객실의 강성 보다 월등히 크게 되면, 충돌시 상기 엔진룸이 충분히 변형하지 못한 상태로 충돌 에너지가 승객실로 전달되어 승객실의 변형을 가중시키거나 승객의 상해치를 증가시키게 되는 단점이 있다.
이와 같은 현상은 상기 프론트 사이드 멤버(10)에 대한 마운팅 개소가 6점인 더블 위시본 타입의 현가장치에서는 더욱 극심하게 일어나는 데, 이는 마운팅 개소가 4점인 맥퍼슨 타입의 현가장치에서 보다 상기 프론트 사이드 멤버(10)와 서브 프레임(12) 사이의 결합 강성이 높아져, 엔진룸내의 변형되지 않는 공간이 발생하기 때문인 것이다.
여기서, 충돌시 상기 엔진룸내에서 변형되지 않는 공간은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 서브 프레임(12)의 중간측 마운팅부(12b)와 후방측 마운팅부(12c) 사이에 위치한 프론트 사이드 멤버(10)의 후방 부위(X)로서, 이 프론트 사이드 멤버(10)의 후방 부위(X)가 충돌시 원활한 변형이 이루어지지 못해 승객실로 밀리게 되므로, 승객의 상해치를 증가시키게 되는 것이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 전방 차체의 프론트 사이드 멤버상에 결합되는 다수개의 위치로 결합되는 서브 프레임의 중간측 마운팅부를 충돌시 프론트 사이드 멤버에 대해 이탈될 수 있게 유도하여 충돌시 발생하는 충돌 에너지에 의해 엔진룸내 프론트 사이드 멤버에 충분한 변형이 이루어질 수 있도록 함으로써, 충돌시 엔진룸내 프론트 사이드 멤버의 후방 부위에 대한 충돌변형공간을 충분히 확보함에 따른 탑승자의 안전을 최대한으로 보장할 수 있도록 하는 자동차의 서브 프레임 장착구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전방 차체의 엔진룸을 구성하는 프론트 사이드 멤버가 폐단면을 형성하고서 전방 차체의 양측부에서 차체의 길이방향을 따라 배치되는 프론트 사이드 멤버상에 엔진과 변속기 등을 탑재함과 더불어 현가 아암을 장착하고서 결합되도록 전방측 마운팅부와 중간측 마운팅부 및 후방측 마운팅부를 갖춘 서브 프레임에 있어서, 상기 서브 프레임의 중간측 마운팅부에는 충돌시 프론트 사이드 멤버와 서브 프레임으로 전달되는 충돌 에너지에 의해 프론트 사이드 멤버측으로부터 이탈이 가능하도록 전방이 개방된 형태의 마운팅용 부시가 구비된 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 자동차의 전방 차체의 프론트 사이드 멤버상에 서브 프레임이 결합된 상태를 도시한 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 서브 프레임을 도시한 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 서브 프레임의 마운팅용 부시를 도시한 사시도.
도 4는 종래 자동차의 전방 차체가 충돌시 변형된 상태를 개략적으로 도시한 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 서브 프레임을 도시한 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 서브 프레임과 프론트 사이드 멤버 사이의 결합 상태를 부분적으로 도시한 평면도.
도 7은 도 5에 도시된 서브 프레임과 프론트 사이드 멤버 사이의 결합 상태를 부분적으로 도시한 측면도.
도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ선 단면도.
도 9는 도 5 내지 도 6에 각각 도시된 서브 프레임의 마운팅용 부시를 도시한 사시도.
도 10은 본 발명에 따른 서브 프레임을 구비한 자동차의 전방 차체가 충돌시변형된 상태를 개략적으로 도시한 측면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10-프론트 사이드 멤버12-서브 프레임
12a-전방측 마운팅부12b-중간측 마운팅부
12c-후방측 마운팅부12d-연장부재
14-전방측 차륜16-현가 아암
18-스트럿 조립체30-마운팅용 부시
30a-몸체부30b-절개부
30c-트임부B-볼트
N-너트W-와셔
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 서브 프레임을 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 서브 프레임과 프론트 사이드 멤버 사이의 결합 상태를 부분적으로 도시한 평면도이며, 도 7은 도 5에 도시된 서브 프레임과 프론트 사이드 멤버 사이의 결합 상태를 부분적으로 도시한 측면도인 바, 본 발명의 상세한 설명을 위해 전방 차체의 프론트 사이드 멤버상에 서브 프레임이 결합된 상태를 도시한 도 1을 참고로 하여 설명하기로 한다.
본 발명은 도 1과 도 5 및 도 6에 각각 도시된 바와 같이, 전방 차체의 엔진룸을 구성하는 프론트 사이드 멤버(10)가 폐단면을 형성하고서 차체의 양측부에서 차체의 길이방향을 따라 길게 연장되도록 배치되고, 이 프론트 사이드 멤버(10)의 전/후방측 하부에는 엔진과 변속기를 탑재하여 이를 지지하는 서브 프레임(12)이 현가 아암(16)의 형식에 따라 4점 내지 6점의 적정 개소로 결합된다.
그리고, 상기 서브 프레임(12)에는 전방의 양측 모서리부위에 전방측 마운팅부(12a)가 형성되고, 후방의 양측 모서리부위에 후방측 마운팅부(12c)가 형성되며, 상기 전방측 마운팅부(12a)와 후방측 마운팅부(12c) 사이에는 상방향으로 돌출된 형태의 연장부재(12d)상에 중간측 마운팅부(12b)가 각각 형성되어 있다.
또한, 상기 서브 프레임(12)의 양측부에는 전방측 차륜(14)을 지지하는 현가 아암(16)이 설치되는 바, 이 현가 아암(16)은 더블 위시본 타입으로서 로어 아암(16a)과 어퍼 아암(16b)으로 이루어지고, 상기 로어 아암(16a)측에는 스트럿조립체(18)가 고정됨과 더불어 상기 어퍼 아암(16b) 사이를 지나 차체에 고정설치된다.
이에 따라, 상기 서브 프레임(12)은 전방측 마운팅부(12a)와 중간측 마운팅부(12b) 및 후방측 마운팅부(12c)를 매개로 하여 각각 전방 차체의 프론트 사이드 멤버(10)의 하부에 견고하게 결합되는 데, 상기 전방측 마운팅부(12a)와 중간측 마운팅부(12b) 및 후방측 마운팅부(12c)에는 각각 마운팅용 부시를 구비하고 있다.
여기서, 상기 서브 프레임(12)상에서 연장부재(12d)의 선단부에 마련된 중간측 마운팅부(12b)에 구비된 마운팅용 부시(30)는 도 7과 도 8에 각각 도시된 바와 같이, 상기 서브 프레임(12)의 중간측 마운팅부(12b)를 차체의 프론트 사이드 멤버(10)의 하측에 연결시켜, 상기 서브 프레임(12)의 중간측 마운팅부(12b)가 프론트 사이드 멤버(10)상에 지지하는 역할을 하는 것이다.
그리고, 상기 마운팅용 부시(30)는 프론트 사이드 멤버(10)를 구성하는 내측 사이드 패널(10a)과 외측 사이드 패널(10b) 사이의 폐공간내에 접합된 보강 패널(10c)측에 용접으로 고정된 너트(N)측에 와셔(W)를 매개로 체결되는 볼트(B)에 의해 고정된다.
또한, 상기 마운팅용 부시(30)는 도 9에 도시된 바와 같이, 원통형상의 중공형 몸체부(30a)와, 이 몸체부(30a)의 전면으로 부재의 일부가 개방된 형태를 띄도록 하는 절개부(30b) 및, 이 절개부(30b)의 상면에 볼트(B)의 체결을 위해 형성된 트임부(30c)를 일체로 갖춘 구조로 되어 있다.
한편, 상기 마운팅용 부시(30)의 트임부(30c)는 도 6에 도시된 바와 같이,차체의 전방을 향해 배치되도록 상기 서브 프레임(12)의 중간측 마운팅부(12b)상에 위치하게 된다.
이와 같은 상기 마운팅용 부시(30)의 배치는 프론트 사이드 멤버(10) 보다 서브 프레임(12)이 가지는 구조적인 강성이 작은 경우에 해당하는 것으로, 이는 충돌시 전방 차체로 전달되는 충돌 에너지에 의해 프론트 사이드 멤버(10)에 비해 서브 프레임(12)이 보다 많이 변형되면서 상기 서브 프레임(12)의 중간측 마운팅부(12b)가 프론트 사이드 멤버(10)상에 쉽게 후방으로 이탈되도록 유도하기 위함인 것이다.
또한, 상기와 같은 프론트 사이드 멤버(10)와 서브 프레임(12)의 중간측 마운팅부(12b) 사이의 결합에서, 충돌시 상기 서브 프레임(12)의 중간측 마운팅부(12b)를 상기 프론트 사이드 멤버(10)로부터 이탈가능하게 하는 하중의 정도는 상기 중간측 마운팅부(12b)의 마운팅용 부시(30)를 상기 프론트 사이드 멤버(10)측에 고정시켜 주는 볼트(B)와 너트(N) 사이의 체결력에 의해 조절될 수 있으며, 또한, 상기 볼트(B)에 끼워지는 와셔(W)의 크기에 의한 마찰력에 의해서도 조절될 수 있게 된다.
이 결과, 상기 프론트 사이드 멤버(10)와 상기 서브 프레임(12)의 중간측 마운팅부(12b) 사이의 결합은 주행중 충돌시 상기 서브 프레임(12)이 상기 프론트 사이드 멤버(10)에 비해 구조적인 강성이 부족한 경우에 초기 변형량이 크기 때문에, 상기 서브 프레임(12)의 중간측 마운팅부(12b)는 상기 프론트 사이드 멤버(10)의 하부로부터 이탈된다.
또한, 상기 프론트 사이드 멤버(10)상에서 상기 서브 프레임(12)의 중간측 마운팅부(12b)의 이탈에 따라, 상기 서브 프레임(12)의 중간측 마운팅부(12b)와 후방측 마운팅부(12c) 사이에 위치한 프론트 사이드 멤버(10)의 후방 부위(X)에서는 도 10에 도시된 바와 같이 많은 양의 변형이 초래되어, 승객실로 전달되는 충돌 에너지를 크게 줄일 수 있게 되므로, 승객의 안전에 대한 보장은 극대화될 수 있게 된다.
이에 반해, 상기 프론트 사이드 멤버(10)가 서브 프레임(12)에 비해 구조적인 강성이 부족한 경우에는 충돌시 상기 프론트 사이드 멤버(10)의 초기 변형량이 크기 때문에 상기 마운팅용 부시(30)의 트임부(30c)는 도 6에 도시된 것과 반대로, 차체의 후방을 향해 배치시키면 된다.
이와 같이 상기 마운팅용 부시(30)의 배치가 이루어지면, 상기 프론트 사이드 멤버(10)가 가지는 구조적인 강성이 상기 서브 프레임(12)에 비해 작기 때문에 충돌시 전방 차체로 전달되는 충돌 에너지에 의해 서브 프레임(12)에 비해 프론트 사이드 멤버(10)가 보다 많이 변형되면서 상기 프론트 사이드 멤버(10)가 상기 서브 프레임(12)의 중간측 마운팅부(12b)로부터 쉽게 후방으로 이탈될 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 서브 프레임(12)의 중간측 마운팅부(12b)와 후방측 마운팅부(12c) 사이에 위치하는 프론트 사이드 멤버(10)의 후방 부위(X)에서는 많은 양의 변형이 초래될 수 있어 승객실로 전달되는 충돌 에너지를 크게 줄일 수 있으므로, 승객의 안전을 최대한 보장할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차의 서브 프레임 장착구조에 의하면, 전방 차체의 프론트 사이드 멤버(10) 하부에 엔진과 변속기 등을 탑재하는 서브 프레임(12)이 장착됨에 있어, 상기 서브 프레임(12)의 중간측 마운팅부(12b)가 충돌시 전방 차체로 전달되는 충돌 에너지에 의해 프론트 사이드 멤버(10)로부터 쉽게 이탈될 수 있게 됨으로써, 상기 서브 프레임(12)의 중간측 마운팅부(12b)와 후방측 마운팅부(12c) 사이의 프론트 사이드 멤버(10)에서는 충돌시 많은 변형이 이루어질 수 있어 승객실로 전달되는 충돌 에너지를 최대로 줄여 승객의 안전을 보장할 수 있게 된다.
Claims (5)
- 전방 차체의 엔진룸을 구성하는 프론트 사이드 멤버(10)가 폐단면을 형성하고서 전방 차체의 양측부에서 차체의 길이방향을 따라 배치되는 프론트 사이드 멤버(10)상에 엔진과 변속기 등을 탑재함과 더불어 현가 아암(16)을 장착하고서 결합되도록 전방측 마운팅부(12a)와 중간측 마운팅부(12b) 및 후방측 마운팅부(12c)를 갖춘 서브 프레임(12)에 있어서,상기 서브 프레임(12)의 중간측 마운팅부(12b)에는 충돌시 프론트 사이드 멤버(10)와 서브 프레임(12)으로 전달되는 충돌 에너지에 의해 프론트 사이드 멤버(10)측으로부터 이탈이 가능하도록 전방이 개방된 형태의 마운팅용 부시(30)가 구비된 것을 특징으로 하는 자동차의 서브 프레임 장착구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 마운팅용 부시(30)는 도 9에 도시된 바와 같이, 원통형상의 중공형 몸체부(30a)와, 이 몸체부(30a)의 전면으로 부재의 일부가 개방되도록 하는 절개부(30b) 및, 이 절개부(30b)의 상면에 볼트(B)의 체결을 위해 형성된 트임부(30c)를 일체로 갖춘 것을 특징으로 하는 자동차의 서브 프레임 장착구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 마운팅용 부시(30)의 트임부(30c)는 프론트 사이드 멤버(10)의 내측 사이드 패널(10a)과 외측 사이드 패널(10b) 사이의 폐공간내에 접합된 보강 패널(10c)에 고정된 너트(N)측에 와셔(W)를 매개로 체결되는 볼트(B)에 의해 고정된 것을 특징으로 하는 자동차의 서브 프레임 장착구조.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 마운팅용 부시(30)에서 트임부(30c)가 전방으로 배치되는 것은 상기 프론트 사이드 멤버(10) 보다 서브 프레임(12)이 가지는 구조적인 강성이 작은 경우인 것을 특징으로 하는 자동차의 서브 프레임 장착구조.
- 제 4 항에 있어서,상기 마운팅용 부시(30)에서 트임부(30c)는 상기 서브 프레임(12) 보다 프론트 사이드 멤버(10)가 가지는 구조적인 강성이 작은 경우에 전방으로 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차의 서브 프레임 장착구조.
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