KR20100087478A - 자동차용 엔진크래들 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 엔진크래들 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 차량의 충돌시 충격을 흡수하도록 만곡된 좌굴부(29)가 형성되는 좌, 우측멤버(25,27)와; 상기 좌, 우측멤버(25,27)의 양측 단부를 연결하도록 서로 이격되게 배치되고, 하나의 강판이 몸체 중앙부(21a,23a)에 대해 하향 절곡된 양 측 테두리(21b,23b) 및 상기 양 측 테두리(21c,23c) 단부가 외측으로 절곡된 하부 플랜지로 성형되는 전, 후방멤버(21,23)를 구비한다.

본 발명은 차량의 엔진룸에 배치되는 전, 후방멤버(21,23)를 각각 하나의 강판으로 성형하여 엔진크래들의 강성을 향상시킨다. 이는 제조공정을 단순화하며 제조원가를 절감할 수 있는 것은 물론 부품의 경량화가 가능한 이점이 있다.

엔진크래들, 멤버, 비틀림 강성

Description

자동차용 엔진크래들 및 그 제조방법{Engine cradle and the manufacturing method thereof}

본 발명은 자용차용 엔진크래들 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차의 현가장치에 적용되는 자동차용 엔진크래들 및 그 제조방법에 관한 것이다.

엔진크래들(1)은 차량의 엔진룸에 배치되어 엔진, 현가장치 및 조향장치를 받쳐주는 역할을 하는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 전, 후, 좌, 우의 주요 골격을 구성하는 전, 후, 좌, 우측멤버(11,13,15,17)로 이루어진다.

엔진크래들(1)은 엔진의 중요성이 부각되면서 전체적인 강성과 안정성을 확보해야 하므로 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 각각의 멤버(11,13,15,17)가 상부플레이트(1a)에 하부플레이트(1b)가 용융 용접되어 일체화된 박스형 폐단면 구조로 되어 있다.

자동차 부품에 사용되는 가공용 강판은 강도가 상승하면 성형성이 낮아지는 것이 일반적이므로 복잡하고 성형량이 많은 부품에는 강도가 낮으면서 연신율이 높은 강판을 사용해야 한다.

이에 따라 엔진크래들(1)은 충돌시 하중, 비틀림 강성 및 내구성 확보를 위해 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 박스형 폐단면 구조를 유지할 수 밖에 없다.

하지만 상기한 박스형 폐단면 구조의 멤버로 구성되는 엔진크래들(1)은 부품수가 많아 생산공정이 늘어나고 제조원가가 많이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 종래 엔진크래들(1) 구조는 상부플레이트(1a)와 하부플레이트(1b)가 멤버의 형상을 구속하므로 구현할 수 있는 멤버의 형상이 제한되는 문제점이 있다.

또한, 종래 엔진크래들(1) 구조의 형상은 자동차의 무게를 증가시켜 연비를 낮게 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 제조원가 및 부품 중량 감소를 위하여 충돌시 좌굴특성을 요구하지 않는 전,후방멤버의 구조를 각각 하나의 강판으로 생산하는 자동차용 엔진크래들 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 차량의 충돌시 충격을 흡수하도록 만곡된 좌굴부가 형성되는 좌, 우측멤버와;

상기 좌, 우측멤버의 양측 단부를 연결하도록 서로 이격되게 배치되고, 하나의 강판이 몸체 중앙부에 대해 하향 절곡된 양 측 테두리 및 상기 양 측 테두리 단부가 외측으로 절곡된 하부 플랜지로 성형되는 전, 후방멤버를 구비한다.

상기 전,후방 멤버는 비틀림 강성을 보강하는 단차 보강부가 형성된다.

상기 단차 보강부는 상기 전, 후방멤버의 양 측 테두리 중앙부위에 외측으로 복수회 절곡되도록 형성된다.

상기 좌굴부는 상기 좌, 우측멤버의 후방측 서로 마주보는 면이 내측으로 휘어져 형성된다.

전, 후방멤버를 포함한 성형 편을 블랭킹 가공하고, 상기 블랭킹 가공된 성형편을 프레스 가공으로 몸체 중앙부에 대해 하향 절곡된 양 측 테두리 및 상기 양 측 테두리 단부가 외측으로 절곡된 하부 플랜지를 갖도록 한 번에 성형한다.

상기 성형편을 성형하는 과정은 상기 양 측 테두리의 중앙부위가 외측으로 복수의 절곡된 단차 보강부를 형성한다.

본 발명은 차량의 엔진룸에 배치되는 전, 후방멤버 각각을 하나의 강판으로 형성하되, 양 측 테두리에 단차 보강부 및 하부 플랜지를 형성하여 강성을 확보한다. 이는 부품수 삭제를 통해 프레스 성형공정 및 부품 구성을 위한 용접공정을 줄일 수 있으므로 부품의 경량화가 가능하고 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 프레스 경화법을 적용해 전, 후방멤버를 각각 한 번에 성형한다. 따라서 종래의 냉간 성형법에 비해 성형성이 우수하여 부품의 성형깊이를 크게 할 수 있으므로 단면 강성을 확보할 수 있어 기존의 멤버에 비해 보다 높은 강성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전, 후방멤버 각각이 하나의 강판으로 성형되므로 설계의 자유도가 높아져 멤버의 형상을 자유롭게 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 좌, 우측멤버의 후방측 서로 마주보는 면에 좌굴부가 내측으로 휘어져 형성되므로 차량의 충돌시 좌굴과 전, 후방멤버의 비틀림 강성이 서로 합쳐져 충격하중을 유효하게 흡수할 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명에 의한 자동차용 엔진크래들 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 4에는 본 발명에 의한 자동차용 엔진크래들의 바람직한 실시예가 사시도로 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명 실시예의 전, 후 골격을 구성하는 전방 및 후방멤버가 사시도로 도시되어 있으며, 도 6에는 도 5의 C-C', D-D'단면도로서 단차 보강부와 플랜지부가 구비되는 것을 나타내고 있다.

도 4에 도시된 바에 의하면, 엔진크래들(1)은 중앙을 기준으로 좌,우 대칭의 형상을 가지며 전, 후 골격을 구성하는 전, 후방멤버(21,23)에 좌, 우 골격을 구성하는 좌, 우측멤버(25,27)가 일정간격을 두고 융융 용접에 의해 접합되어 전, 후방멤버(21,23)를 일정간격으로 유지시켜 주면서 서로 지지하게 된다.

접합구조는 좌, 우측멤버(25,27)의 각 전단을 전방멤버(21)가 연결시키고, 후단을 후방멤버(23)가 연결시키되, 도면상 전, 후방멤버(21,23)의 좌측 단부과 좌측멤버(25)의 플랜지가 용융 용접되고, 전, 후방멤버(21,23)의 우측 단부와 우측멤버(27)의 플랜지가 용융 용접되어 결합된 구조를 갖는다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 전, 후방멤버(21,23)는 크게 몸체 중앙부(21a,23a)와 몸체 중앙부(21a,23a)에 대해 하향 경사지게 절곡된 양 측 테두리(21b,23b) 및 양 측 테두리(21b,23b)의 단부가 절곡되어 형성된 하부 플랜지(21c,23c)로 구성되며, 그 횡단면은 대략 아치형상이다.

전, 후방멤버(21,23)는 각각 프레스 경화법을 적용하여 하나의 강판이 몸체 중앙부(21a,23a)와 양 측 테두리(21b,23b) 및 하부 플랜지(21c,23c)가 일체로 연속된 형상으로 갖도록 성형된다.

프레스 경화법은 경화능을 향상시킨 강재를 Ac3 변태점 이상인 900℃ 정도의 고온으로 가열하여 완전 오스테나이트화시킨 다음, 이 강판을 프레스 금형에서 한 번에 부품형상으로 고온성형하면서 급속냉각을 통해 고강도가 확보되도록 하는 공법이다.

주지된 바와 같이, 강판은 고온으로 가열하면 연성이 좋아지므로 성형성이 우수하고 그 강도가 아주 높아 자동차의 경량화에 크게 기여할 수 있다.

전방 및 후방멤버(21,23)의 양 측 테두리(21b,23b)에는 테두리 중앙부위에 외측으로 복수회 절곡시켜 형성한 단차 보강부(21d,23d)가 형성된다.

보다 상세하게는 단차 보강부(21d,23d)는 상기 전, 후방멤버(21,23)의 양 측 테두리(21b,23b)에 형성되되, 상기 전, 후방멤버(21,23)의 양 측 테두리(21b,23b)의 중앙부를 상호 반대방향으로 수평 절곡시킨 후 다시 하향 절곡시킨 형상으로 형성된다.

단차 보강부(21d)는 엔진크래들(1)의 비틀림 강성을 증대시키기 위한 것이다. 비틀림 강성은 외력에 대하여 비틀리기 어려운 정도 즉 그 변형에 저항하는 정도를 나타내는 것으로 차량의 충돌시에 대비하여 전, 후방멤버(21,23)는 비틀림 강성(Torsional Rigidity)을 요구한다.

도 4를 기준으로 차량의 전방 충돌시 가장 큰 하중을 받는 전방멤버(21)는 전, 후방을 향한 양 측 테두리(21b) 모두에 단차 보강부(21d)가 형성되고, 전방멤버(21)에 비해 상대적으로 적은 하중을 받는 후방멤버(23)는 전방측에만 단차 보강부(23d)가 형성된다. 그러나 후방멤버(23)도 전방멤버(21)와 마찬가지로 양 측 테두리(23b) 모두에 단차 보강부(23d)가 형성되어도 된다.

단차 보강부(21d,23d)는 엔진크래들(1)이 차량의 충돌시 발생하는 충격 및 하중을 견딜 수 있는 충분한 강성을 갖도록 하는 역할을 한다.

하부 플랜지(21c,23c)는 전방 및 후방멤버(21,23)의 양측 테두리(21b,23b)에서 상호 반대방향 즉, 바깥쪽을 향해 수평 절곡되어 형성된다. 하부 플랜지(21c,23c)는 단차 보강부(21d,23d)와 함께 전방 및 후방멤버(21,23)의 강성을 보강한다.

그리고, 전방 및 후방멤버(21,23)는 프레스 경화법에 의해 성형량 확보가 가능하므로 깊이(테두리의 높이)를 종래보다 연장시켜 단면 강성을 확보함으로써 엔진크래들(1)의 강성이 향상되도록 한다. 보다 상세하게는 전방 및 후방멤버(21,23)의 양측 테두리의 높이는 종래 박스형의 멤버와 동일한 높이가 되도록 한다.

좌, 우측멤버(25,27)는 전, 후방멤버(21,23)와 달리 차량의 충돌시 충격을 흡수할 수 있는 좌굴(Buckling)특성을 요구한다. 좌굴은 축방향으로 압축력을 받을때 일정하중 이상이 되면 굽어지는 현상이다.

좌, 우측멤버(25,27)는 각각 상부플레이트(25a,27a)에 하부플레이트(미도시)가 용융 용접되어 일체화된 박스형 폐단면 구조로 되어 있으며, 내측 테두리에는 서로 마주보는 방향으로 만곡된 좌굴부(29)가 형성된다. 좌굴부(29)는 차량의 전방 충돌시 좌, 우측멤버(25,27)를 후방으로 접혀지게 하여 충격이 축의 길이방향으로 흡수되도록 하는 역할을 한다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 자동차용 엔진크래들 의 제조방법을 상세하게 설명한다.

일단, 단판의 강판을 열간 프레스 가공을 통해 중앙 몸체부(21a,23a) 및 양측 테두리(21b,23b) 그리고 단차 보강부(21d,23d)와 하부 플랜지(21c,23c)가 형성되도록 한 번에 성형하여 전, 후방멤버(21,23)를 각각 성형한다.

상기 강판은 400MPa(TS) 이상의 변태 강화형 고장력 강판 중 FB강을 사용하여 제조하는데 ,상기 FB강은 페라이트와 베이나이트로 구성된 2상 조직 강이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 단차 보강부(21d,23d)는 열간 프레스 가공에 의해 전, 후방멤버(21,23)의 양 측 테두리(21b,23b)에서 돌출되게 형성되는데, 전, 후방멤버(21,23)의 양 측 테두리의 일부분을 수평 절곡시킨 후 하향 절곡시킨 형상으로 형성되어 전, 후방멤버(21,23)의 비틀림 강성을 증대시킨다.

하부 플랜지(21d,23d)는 전, 후방멤버(21,23)의 양 단부가 서로 반대방향으로 수평 절곡되어 형성되는 것으로 단차 보강부(21d,23d)와 함께 전, 후방멤버(21,23)의 비틀림 강성을 증대시킨다.

즉, 전, 후방멤버(21,23)를 포함한 성형편을 블랭킹 가공을 통해 형성하고, 상기 성형편을 프레스 가공하여 양 측 테두리(21b,23b)가 몸체 중앙부(21a,23b)에 대해 하향 절곡되고, 양 측 테두리(21b,23b)에는 복수로 절곡된 단차 보강부(21d,23d)가 형성되며, 양 측 테두리(21b,23b)의 하단은 서로 반대방향으로 절곡되게 한 번에 성형하는 것이다.

좌, 우측멤버(25,27)는 주지한 바와 같이 상부플레이트(25a,27a)와 하부플레이트가 용융 용접된 박스형 폐단면 구조를 가지되, 좌, 우측멤버(25,27)의 후방측 서로 마주보는 면이 내측으로 휘어진 좌굴부(29)가 형성되는 것만이 특징이므로 자 세한 제조방법은 생략하기로 한다. 물론, 좌굴부(29)는 냉간 성형법에 의해 성형된다.

정리하면 차량의 충돌시 좌굴특성을 요구하지 않는 전, 후방멤버(21,23)의 구조를 각각 단판형 구조로 하되, 열간 프레스 가공 즉, 프레스 경화법을 적용하여 성형량을 확보하고 성형 깊이를 크게하여 엔진크래들(1)의 강성을 더욱 보강하는 것이다.

이와 같이 제조된 전, 후방멤버(21,23)는 기존의 멤버에 비해 강도가 3배 이상 높아 엔진크래들(1)의 강성 또한 향상시킨다.

예를 들어, 차량의 운전중 도 4에 도시된 화살표 방향으로 정면충돌이 발생하면, 1차적으로 범퍼(미도시)에서 충격이 흡수되고, 2차적으로 전방멤버(21)가 충돌력에 대응하게 되는데, 전방멤버(21)에 형성된 단차 보강부(21d) 및 플랜지부(21c)에 의해 충격에 견딜 수 있고, 다음으로 좌, 우측멤버(25,27)의 좌굴부(29)가 변형되면서 충격을 유효하게 흡수하게 되어 승객의 안전을 보장하는 것이다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래의 자동차용 엔진크래들의 형상을 보인 사시도.

도 2는 도 1의 A-A'단면도

도 3은 도 1의 B-B'단면도.

도 4는 본 발명에 의한 자동차용 엔진크래들의 바람직한 실시예를 보인 사시도.

도 5는 본 발명 실시예의 전방 및 후방멤버를 도시한 사시도.

도 6은 도 5의 C-C', D-D' 단면도.

*도면 중 주요 부호에 대한 설명*

1:엔진 크래들 21,23,25,27:전, 후, 좌, 우측멤버

21a,23a:몸체 중앙부 21b,23b:양 측 테두리

21c,23c:하부 플랜지 21d,23d:단차 보강부

25a,27a:상부플레이트 29:좌굴부

Claims (6)

1. 차량의 충돌시 충격을 흡수하도록 만곡된 좌굴부가 형성되는 좌, 우측멤버와;

   상기 좌, 우측멤버의 양측 단부를 연결하도록 서로 이격되게 배치되고, 하나의 강판이 몸체 중앙부에 대해 하향 절곡된 양 측 테두리 및 상기 양 측 테두리 단부가 외측으로 절곡된 하부 플랜지로 성형되는 전, 후방멤버를 구비하는 특징으로 하는 자동차용 엔진 크래들.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 전,후방 멤버는 비틀림 강성을 보강하는 단차 보강부가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진 크래들.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 단차 보강부는 상기 전, 후방멤버의 양 측 테두리 중앙부위에 외측으로 복수회 절곡되도록 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진크래들.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 좌굴부는 상기 좌, 우측멤버의 후방측 서로 마주보는 면이 내측으로 휘어져 형성됨을 특징으로 하는 자동차용 엔진크래들.
5. 전, 후방멤버를 포함한 성형 편을 블랭킹 가공하고,

   상기 블랭킹 가공된 성형편을 프레스 가공으로 몸체 중앙부에 대해 하향 절곡된 양 측 테두리 및 상기 양 측 테두리 단부가 외측으로 절곡된 하부 플랜지를 갖도록 한 번에 성형하는 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진크래들의 제조방법.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 성형편을 성형하는 과정은 상기 양 측 테두리의 중앙부위가 외측으로 복수의 절곡된 단차 보강부를 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진크래들의 제조방법.

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