KR20130017601A - 서브프레임의 장착구조 - Google Patents

서브프레임의 장착구조 Download PDF

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KR20130017601A
KR20130017601A KR1020110080147A KR20110080147A KR20130017601A KR 20130017601 A KR20130017601 A KR 20130017601A KR 1020110080147 A KR1020110080147 A KR 1020110080147A KR 20110080147 A KR20110080147 A KR 20110080147A KR 20130017601 A KR20130017601 A KR 20130017601A
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서대건
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Abstract

본 발명은, 원통형의 부시가 장착홀에 끼워진 서브프레임의 하부에 판 형상의 스테이가 밀착되고, 마운팅볼트가 스테이 및 부시에 삽입되어 상기 서브프레임을 차체의 사이드멤버에 고정시키는 서브프레임의 장착구조에 있어서, 상기 부시는, 상기 마운팅볼트가 삽입되는 이너파이프;와 원통형 형상으로서 상기 이너파이프가 중앙을 관통하도록 결합되고 탄성을 갖는 재질로 제조되는 인슐레이터; 및 상기 인슐레이터의 외부에 끼워지는 아우터파이프;로 포함하고, 상기 서브프레임에서 부시의 이탈을 방지하도록 아우터파이프의 끝단에는 플랜지가 둘레를 따라 돌출되되, 상기 플랜지에는 외경이 더 크게 형성된 확장부와 외경이 더 작게 형성된 요홈이 형성된다.
상기와 같은 구성의 본 발명은, 차량의 고속 충돌 시 서브프레임이 차체에서 분리되므로 충돌에너지의 전달을 억제하여 인명피해를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

서브프레임의 장착구조{Mounting structure of subframe}
본 발명은 서브프레임의 장착구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정면충돌 발생시 충돌에너지를 더욱 효율적으로 차단하여 운전자를 보호할 수 있는 서브프레임의 장착구조에 관한 것이다.
승용차량들은 프레임바디를 대신하여 중량이 가볍고 생산성이 뛰어난 모노코크바디가 주로 사용된다. 모노코크바디는 별도의 프레임이 삭제된 구조로서 차체에 엔진을 포함한 파워트레인이 직접 장착된다.
따라서, 상기 모노코크바디는 차체 자체가 프레임 기능을 하여 서스펜션 및 섀시 부품들이 각각 장착되나, (엔진과 트랜스미션 및 디퍼렌셜기어가 통합적으로 결합되어 구성된) 파워트레인의 진동이 직접적으로 차체에 전달되는 것을 방지하며 차량 충돌시 충격을 분산하기 위하여 차량의 하부에 서브프레임(subframe)이 장착된다.
상기 서브프레임은 서스팬션 스트럿(strut) 및 너클 등과 같은 조향장치 및 현가장치 등이 연결될 수 있도록 엔진룸 하부에 장착된다. 한편, 상기 서브프레임은 일반적으로 "#"자 형과 ("H" 자 형이라고도 불리는) "I" 자 형으로 제조된다. 이 중 "I" 자형 서브프레임은 도 1 에 도시된 바와 같이 도그본(dog bone) 형태로서 파워트레인의 거동 지지를 보조 위하여 롤로드(53)가 장착되고, 전방 양측으로는 로워암(54)이 장착되며 후방 양측으로는 (차종에 따라 선택적으로) 스테이(60)가 결합되는 구조를 갖는다.
상기 스테이(60)와 서브프레임(50)은 원통형 부시(30)가 장착되며, 상기 부시(30)를 관통하는 마운팅볼트(70) 및 상기 마운팅볼트(70)에 체결되는 마운팅너트(71)에 의해 차체의 사이드멤버(1)에 고정된다.
즉, 도 2 에 도시된 바와 같이, 상기 서브프레임(50)에는 상하 방향을 관통하여 장착홀(51)이 형성되도록 부시장착용 파이프(52)가 부설된다. 상기 장착홀(51)에 끼워지는 부시(30)는 소정의 탄성을 갖는 원통형 인슐레이터(32)의 내외측으로 이너와이프(33)와 아우터파이프(34)가 각각 결합된다. 상기 이너파이프(33)는 인슐레이터(32)의 내측 중앙에 끼워지져 마운팅볼트(33)를 관통시키며, 상기 아우터파이프(31)는 인슐레이터(32)의 외측에 끼워져 장착홀(51) 즉, 부시장착용 파이프(52)의 내주면에 밀착된다.
그리고, (도 1 에 도시된 바와 같이 상기 마운팅볼트는 헤드부가 하부에 놓이도록 아랫쪽에서 윗쪽을 향하여 삽입되므로) 상기 부시(30)의 이탈을 방지하기 위하여 아우터파이프(31)의 하단에는 직경이 확장된 링 모양을 이루도록 플랜지(34)가 형성된다.
상기 부시(30) 아래로 장착되는 스테이(40)는 소정의 굴곡이 형성된 판 형상으로서 일측은 차체에 (볼팅)결합되고 타측은 마운팅볼트(70)의 헤드부에 눌려 서브프레임(50) 하부에 결합된다. 따라서, 상기 스테이(40)에는 마운팅볼트가 삽입될 수 있도록 볼트홀(41)이 형성된다.
한편, 차량의 고속 충돌 사고는 충격량이 크기 때문에 인명피해가 크게 발생한다. 따라서, 인명피해를 줄이고자 각국의 법적 규제 요건이 강화되고 있는 추세이며 차량 충돌 시 충격량을 완충시키기 위한 충돌 완충기술 개발이 활발히 진행되고 있다.
그런데, 종래의 서브프레임 장착 구조는 차량의 정면에서 고속 충돌이 발생했을 때, 충돌에너지가 서브프레임을 통하여 차체에 직접적으로 전달되는 문제점이 있어 이를 개선할 필요성이 있었다.
즉, 충돌에너지가 차체로 전달되지 않도록 (일정 기준 이상의 충격량이 발생하는 충돌이 일어난 경우) 서브프레임이 차체의 사이드멤버에서 이탈될 수 있는 구조의 개발이 요구되었다.
본 발명은 전술한 바와 같이 차량의 충돌 발생시 충돌에너지 전달을 억제하기 위하여 일정 기준 이상의 충격량이 발생하는 충돌이 일어난 경우 차체에서 이탈되는 서브프레임의 장착구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원통형의 부시가 장착홀에 끼워진 서브프레임의 하부에 판 형상의 스테이가 밀착되고, 마운팅볼트가 스테이 및 부시에 삽입되어 상기 서브프레임을 차체의 사이드멤버에 고정시키는 서브프레임의 장착구조에 있어서, 상기 부시는 상기 마운팅볼트가 삽입되는 이너파이프;와 원통형 형상으로서 상기 이너파이프가 중앙을 관통하도록 결합되고 탄성을 갖는 재질로 제조되는 인슐레이터; 및 상기 인슐레이터의 외부에 끼워지는 아우터파이프;로 포함하고, 상기 서브프레임에서 부시의 이탈을 방지하도록 아우터파이프의 끝단에는 플랜지가 둘레를 따라 돌출되되, 상기 플랜지에는 외경이 더 크게 형성된 확장부와 외경이 더 작게 형성된 요홈이 형성된다.
상기 확장부와 요홈은 아우터파이프의 둘레를 따라 요철이 반복되는 모양 즉, 톱니 바퀴 모양으로 형성되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 스테이에는 마운팅볼트가 삽입되는 볼트홀이 형성되되, 미리 정해진 기준 이상의 충격 발생시 볼트홀이 파단(破斷)되어 스테이가 마운팅볼트에서 이탈되도록 상기 볼트홀에는 노치(notch)가 형성된다.
상기 노치는 두 개가 형성되되, 각각은 일측과 타측에서 서로 대향하는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성의 본 발명은, 부시의 하단에 형성된 플랜지가 확장부와 요홈으로 형성되어 비정상적인 하중 또는 충격 발생시 종래의 플랜지보다 더 용이하게 파단 되도록 구성되므로, 차량의 고속 충돌 시 서브프레임이 차체에서 분리되어 충돌에너지의 전달을 억제하여 인명피해를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명의 서브프레임의 장착구조는 차량의 충돌에 따른 동적변형량 및 리바운드타임이 증가되어 차체가 충돌에너지를 더욱 효율적으로 흡수 및/또는 분산시킴으로서 운전석으로 전달되는 충돌에너지를 감소시켜 상해치를 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 서브프레임의 모습을 도시한 평면도 및 종래의 부시 및 스테이가 장착된 부분의 단면도,
도 2 는 종래의 부시 및 스테이가 서브프레임에 장착되는 모습을 도시한 사시도 및 상기 부시와 스테이 각각의 하부 모습을 확대 도시한 저면도,
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부시의 사시도 및 하부 모습을 확대 도시한 저면도,
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스테이의 저면도 및 부분 확대도,
도 5 는 충돌 사고 발생시 종래의 서브프레임 장착구조와 본 발명의 서브프레임 장착구조를 비교하여 도시한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서브프레임 장착구조를 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에서, 부시(10)는 서버프레임(50)에 삽입된 부시장착용 파이프(52)의 장착홀(51)에 끼워지되, 마운팅볼트(70) 및 마운팅너트(71)를 통하여 스테이(20)와 함께 차체의 사이드멤버(1)에 고정된다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 부시(10)는 마운팅볼트(70)가 삽입되는 이너파이프(13)와 원통형 형상으로서 상기 이너파이프(13)가 중앙을 관통하도록 결합되고 탄성을 갖는 고무재질(또는 합성수지재질) 제조되는 인슐레이터(12) 및 상기 인슐레이터(12)의 외부에 끼워지는 아우터파이프(11)로 구성된다. 그리고, 상기 서브프레임(50)에서 부시(10)의 이탈을 방지하도록 아우터파이프(11)의 끝단에는 스토퍼(stopper) 기능을 하는 플랜지가 둘레를 따라 돌출되되, 상기 플랜지에는 외경이 더 크게 형성된 확장부(14)와 외경이 더 작게 형성된 요홈(15)이 형성된다.
상기 확장부(14)와 요홈(15)은 도 3 에 도시된 바와 같이 아우터파이프(11)의 하측 끝단 둘레를 따라 요철(凹凸)이 반복되는 모양 즉, 톱니바퀴 모양으로 형성된다.
참고적으로, 상기 부시장착용 파이프(52)의 장착홀(51)에 강제 압입으로 끼워질 수 있도록 상기 아우터파이프(11)는 고강도 엔지니어링 플라스팅 재질로 사출성형되어 제조되는 것이 바람직하다.
한편, 도 4 에 도시된 바와 같이, 상기 스테이(20)에는 마운팅볼트(70)가 삽입되는 볼트홀(21)이 형성되되, 미리 정해진 기준 이상의 충격 발생시 볼트홀(21)이 파단(破斷)되어 스테이(20)가 마운팅볼트(70)에서 이탈되도록 노치(notch)(22)가 형성된다.
상기 노치(22)는 여러가지의 모양으로 다수 개 형성될 수 있으나, 본 발명의 바람직한 실시예 따른 노치(22)는 각각은 일측과 타측에서 서로 대향하는 위치에서 반원 형태로 두 개가 형성된다. 즉, 상기 노치(22)는 타원형, 사각형 등으로 형성될 수 있으며, 서브프레임(50)에 (미리 정해진 하중 이상의) 비정상적인 하중이 작용하면 마운팅볼트(70)의 헤드부에 눌려서 가압되며 크랙(crack) 발생을 유도한다.
한편, 도 5 에 도시된 바와 같이, 종래의 서브프레임 장착구조에서는 (전방 충돌로 인하여) 서브프레임(50)에 충돌에너지가 전달 및 생성되어도 (플랜지 및 볼트홀의 파단이 이뤄지지 않아) 부시(30) 및 스테이(40)가 마운팅볼트(70)과 마운팅너트(71)에 의해 구속되므로 서브프레임(50)은 차체의 사이드멤버(1)에서 분리되지 않으며 충돌에너지가 직접적으로 전달되었다.
그러나, 본 발명의 서브프레임 장착구조에서는 (전방 충돌로 인하여 미리 정해진 기준 이상의 충돌 에너지가 발생하면) 서브프레임(50)의 충돌에너지는 본 발명의 부시(10) 및 스테이(20)로 전달되어 확장부(14)와 요홈(15)이 형성된 플랜지 및 노치(22)가 형성된 볼트홀(21)을 파단시킨다.
따라서, 도시된 바와 같이 마운팅볼트(70)과 마운팅너트(71)에 의해 부시(10)가 차체의 사이드멤버(1)에 고정된 상태에서, 부시장착용 파이프(52) 및 스테이(20)는 상기 부시(10)에서 이탈하게 되므로 서브프레임(50)은 차체의 사이드멤버(1)와 단절되어 충돌에너지의 전달은 차단된다.
이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10 : 부시
11 : 아우터파이프
12 : 인슐레이터
13 : 이너파이프
20 : 스테이
21 : 볼트홀
22 : 노치

Claims (4)

  1. 원통형의 부시가 장착홀에 끼워진 서브프레임의 하부에 판 형상의 스테이가 밀착되고, 마운팅볼트가 스테이 및 부시에 삽입되어 상기 서브프레임을 차체의 사이드멤버에 고정시키는 서브프레임의 장착구조에 있어서,
    상기 부시는, 상기 마운팅볼트가 삽입되는 이너파이프;와 원통형 형상으로서 상기 이너파이프가 중앙을 관통하도록 결합되고 탄성을 갖는 재질로 제조되는 인슐레이터; 및 상기 인슐레이터의 외부에 끼워지는 아우터파이프;로 포함하고,
    상기 서브프레임에서 부시의 이탈을 방지하도록 아우터파이프의 끝단에는 플랜지가 둘레를 따라 돌출되되, 상기 플랜지에는 외경이 더 크게 형성된 확장부와 외경이 더 작게 형성된 요홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 서브프레임의 장착구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 확장부와 요홈은 아우터파이프의 둘레를 따라 요철이 반복되는 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 서브프레임의 장착구조.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스테이에는 마운팅볼트가 삽입되는 볼트홀이 형성되되, 미리 정해진 기준 이상의 충격 발생시 볼트홀이 파단(破斷)되어 스테이가 마운팅볼트에서 이탈되도록 상기 볼트홀에는 노치가 형성된 것을 특징으로 하는 서브프레임의 장착구조.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 노치는 두 개가 형성되되, 각각은 일측과 타측에서 서로 대향하는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 서브프레임의 장착구조.
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