KR20130063936A - 차량용 서브프레임의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, FEM캐리어의 하측테두리를 형성하는 로워멤버의 후방으로 차량의 사이드멤버들 사이에 장착되며, 파워트레인이 장착되기 위해 개구된 안착부가 형성되되 RMDPS모듈이 결합된 스티어링 기어박스가 장착되는 차량용 서브프레임의 구조에 있어서, 상기 서브프레임은 차체의 길이방향을 따라 평행하게 배치된 전방멤버와 후방멤버 사이에 안착부가 마련되도록 형성되며, 상기 로워멤버는 상측패널과 하측패널이 적층되어 결합되되 상기 상측패널과 하측패널 사이에서 길이방향을 따라 공간부가 형성되도록 양 끝단이 접합되어 형성되고, 상기 서브프레임은 전방멤버와 로워멤버 사이에 충격완충을 위한 공간이 형성되도록 이격 배치된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 FEM캐리어 로워멤버의 횡강성이 향상된 구조로서 서브프레임의 No1멤버를 삭제할 수 있으며 이에 따라 충돌 완충공간을 확보할 수 있는 효과가 있다. 아울러, 상기 로워멤버는 판 형상을 갖게 되므로 차체의 사이드멤버 끝단에 더 용이하며 견고하게 고정될 수 있다. 또한, No1멤버의 삭제에 따라 서브프레임의 중량을 감소시킬 수 있으므로 생산원가 및 연비를 더 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

차량용 서브프레임의 구조{Structure of sub-frame for vehicle}

본 발명은 차량용 서브프레임의 구조에 관한 것으로 더욱 상세하게는 사륜(four wheel drive) 구동 방식을 갖되 RMDPS(Rack Assist Motor Driven Power Steering)가 탑재되는 차량의 서브프레임에 관한 것으로서 충분한 충돌 완충 공간을 확보할 수 있도록 발명된 차량용 서브프레임의 구조에 관한 것이다.

승용차량의 전방 즉, 차체의 양측 사이드멤버 선단(先端)에는 사각 프레임 형상을 갖는 FEM캐리어(front-end module carrier)가 쿨링모듈과 함께 장착되고 상기 FEM캐리어 후방으로 양측 사이드멤버 사이에는 하부에 (엔진과 트랜스미션이 결합된) 파워트레인이 안착되도록 서브프레임이 장착된다.

상기 FEM캐리어는 쿨링모듈 뿐만 아니라 범퍼, 헤드램프, 후드 등의 부품이 일체로 통합적으로 구성될 수 있도록 골격을 이루는 부품으로서 도 1a 에 도시된 바와 같이 하부 테두리를 형성하는 로워멤버는 범퍼가 연결될 수 있도록 양측으로 더 길게 형성된 모양을 갖는다.

상기 FEM캐리어 후방에서 엔진룸 하부에 장착되는 서브프레임은 다양한 형태로 존재한다. 이 중 사륜 차량에 장착되던 종래의 서브프레임 방식 중 하나로써 (파워트레인이 장착될 공간을 가지며) 요구되는 강성을 확보할 수 있도록 No1멤버, No2멤버, No3멤버가 차체의 길이방향을 따라 나란히 평행으로 배치된 형태가 사용된 바 있다. 상기 서브프레임의 상측으로는 전술한 바와 같이 파워트레인이 장착될 뿐만 아니라 차량의 스티어링장치와 서스펜션장치를 포함한 각종 부품들이 장착된다.

한편, 사륜구동 차량의 경우 파워트레인에서 전달된 회전구동력을 전륜과 후륜으로 배분하는 트랜스퍼장치가 추가적으로 장착된다. 그리고, 유압식을 대신한 파워스티어링 장치로서 MDPS(Motor Driven Power Steering) 장치가 장착될 수 있다.

상기 MDPS 장치는, 스티어링휠에 따라 회전하는 피니언(pinion)과 상기 피니언과 치합하여 좌우로 이동함에 따라 프런트휠을 조타하는 랙(rack)으로 구성된 스티어링 기어박스를 모터의 힘으로 보조하는 장치이다. 상기 MDPS 장치는 모터의 장착 위치에 따라 CMDPS 와 RMDPS 로 구분되며 이중 RMDPS 는 랙과 연결되어 조타력을 보조하도록 구성된다.

따라서, 사륜구동 방식으로서 RMDPS 장치가 장착되는 차량의 서브프레임의 경우 도 1a 에 도시된 바와 같이 No2멤버 위로 스티어링 기어박스가 장착되되 No1멤버와 No2멤버 사이에서 RMDPS모듈이 장착되었고 차량의 선회시 차체의 기울어짐을 줄이기 위한 스테빌라이저바는 (No2멤버와 No3멤버 사이에 형성된 안착부에 장착되는 엔진 및 No1멤버와의 간섭을 피하도록) No1멤버 후방 아래 쪽에 장착되는 구조였다.

그러나, 상기와 같은 서브프레임의 구조의 경우 도 1b 에 도시된 바와 같이, FEM캐리어의 로워멤버, No1멤버, 스테빌라이저바 및 RMDPS모듈 각각 사이의 간격이 협소해지는 문제가 있었다.

이러한 공간의 협소는 차량 충돌시 충분한 완충공간을 제공하지 못하므로 탑승자의 상해치를 증가시키는 문제점이 있었다. 특히, RMDPS모듈과 스테빌라이저바 사이의 간격(d1)과 스테빌라이저바와 No1멤버 사이의 간격(d2)의 협소는 차량 조립성에 있어서도 불리하였다.

따라서, 본 발명은 사륜구동방식이며(안착부가 형성되도록 No2멤버와 No3멤버에 대응되는 전방부재와 후방부재를 가지며) RMDPS장치가 장착되는 차량에 있어서, FEM캐리어의 로워멤버와 서브프레임 사이에서 완충공간을 확보할 수 있도록 No1멤버가 삭제된 차량용 서브프레임의 구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, FEM캐리어의 하측테두리를 형성하는 로워멤버의 후방으로 차량의 사이드멤버들 사이에 장착되며, 파워트레인이 장착되기 위해 개구된 안착부가 형성되되 RMDPS모듈이 결합된 스티어링 기어박스가 장착되는 차량용 서브프레임의 구조에 있어서, 상기 서브프레임은 차체의 길이방향을 따라 평행하게 배치된 전방멤버와 후방멤버 사이에 안착부가 마련되도록 형성되며, 상기 로워멤버는 상측패널과 하측패널이 적층되어 결합되되 상기 상측패널과 하측패널 사이에서 길이방향을 따라 공간부가 형성되도록 양 끝단이 접합되어 형성되고, 상기 서브프레임은 전방멤버와 로워멤버 사이에 충격완충을 위한 공간이 형성되도록 이격 배치된다.

상기 상측패널과 하측패널 각각은 단차(段差)가 형성된 각진 모양으로 절곡되고 서로 마주하도록 접합되되, 상기 공간부의 단면모양은 밑변과 윗변의 길이가 상기 밑변과 윗변 사이의 높이 보다 더 길게 형성된 직사각형 모양을 갖도록 형성된다.

그리고, 상기 상측패널과 하측패널 중 어느 한 곳 또는 두 곳 모두에는 강성 향상을 위한 홈이 길이방향을 따라 형성된다.

아울러, 상기 서브프레임의 전방멤버에는 스테빌라이저바가 장착되되, 상기 스테빌라이저바는 전방멤버의 상측에 놓이도록 장착된다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 FEM캐리어 로워멤버의 강성(특히, 횡강성)이 향상된 구조로서 서브프레임의 No1멤버를 삭제할 수 있으며 이에 따라 충돌 완충공간을 확보할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 상기 로워멤버는 판 형상을 갖게 되므로 차체의 사이드멤버 끝단에 더 용이하며 견고하게 고정될 수 있다.

또한, No1멤버의 삭제에 따라 서브프레임의 중량을 감소시킬 수 있으므로 생산원가 및 연비를 더 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

상기 로워멤버의 공간부는 직사각형 모양을 갖도록 형성되어 전방에서 발생되는 충격을 더욱 효율적으로 지지할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 스테빌라이저바는 서브프레임의 상측에 장착됨으로써 서브프레임의 전방멤버와 로워멤버 사이의 완충공간을 확보할 수 있다.

도 1a 는 종래의 서브프레임을 도시한 모습과 차체에 장착된 모습을 도시한 도면,
도 1b 는 도 1a 의 A-A 단면도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 서브프레임의 모습을 도시한 모습과 차체에 장착된 모습을 도시한 도면,
도 3 은 도 2 의 B-B 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 서브프레임의 구조를 더욱 상세히 설명한다.

도 2 와 도 3 을 참조하면, 본 발명의 서브프레임(10)은 FEM캐리어(24)의 후방에서 소정의 거리를 두고 차체의 사이드멤버들(50) 사이 하부에 장착되며, 사각 틀 모양을 갖도록 형성된다.

상기 FEM캐리어(24)는 차체의 전방에서 수직으로 세워진 사각 프레임 형상으로서 중앙에 (라디에이터를 포함한) 쿨링모듈(23)이 장착되되, 하측 테두리를 형성하는 로워멤버(20)는 상하로 적층된 상측패널(20a)과 하측패널(20b)이 결합되어 구성된다.

상기 상측패널(20a)과 하측패널(20b)은 각각이 상측 및 하측으로 길이방향(차폭 방향)을 따라 볼록하게 돌출되도록(즉, 단차(段差)가 형성되도록) 절곡된 모양을 갖는다. 그리고, 서로 마주한 상태에서 양측 끝단이 용접 등을 통해 접합되어 내부에는 길이방향을 따라 소정의 크기로 공간부(21)가 형성된다.

상기 공간부(21)는 충돌 강성을 향상시킬 수 있도록 직사각형 형상의 단면모양을 갖는다. 즉, 도 3 에 도시된 바와 같이 밑변과 윗변의 길이가 상기 밑변과 윗변 사이의 높이 보다 더 길게 형성된 직사각형 모양을 갖도록 형성된다.

아울러, 상기 상측패널(20a)과 하측패널(20b) 중 어느 한 곳 또는 두 곳 모두에는 횡강성을 향상을 위해서 길이방향을 따라 소정의 크기로 홈(22)이 하나 이상 형성된다.

한편, 상기 서브프레임(10)은 FEM캐리어(24)의 로워멤버(20) 후방에서 차체의 사이드멤버(50)에 하부에 장착되되 중앙에 안착부가 형성된 "ㅁ" 자(또는 "＃" 자)으로 형성된다. 즉, 종래의 구조에서 No1멤버가 삭제된 구조로서 차체의 길이방향을 따라 안착부가 사이에 형성되도록 전방멤버(11)와 후방멤버(12)가 평행하게 배치된다.

상기 안착부에 파워트레인(엔진)이 장착될 수 있도록 (전방멤버와 후방멤버 사이에서) 양측으로는 엔진마운트브라켓들이 각각 장착되며, 전방멤버(11)에는 스티어링 기어박스(41)가 장착되고 상기 기어박스(41)에는 RMDPS모듈(40)이 장착된다.

그리고, 상기 전방멤버(11)에는 스테빌라이저바(30)가 장착되되, 충돌 발생시 RMDPS모듈(40)과 로워멤버(20) 사이에 완충공간(d3)을 확보할 수 있도록 상기 스테빌라이저바(30)는 전방멤버(11), RMDPS모듈(40) 및 로워멤버(20)의 상측에 놓이도록 장착된다.

상기와 같은 구조의 본 발명은 FEM캐리어(24)의 하부강성을 향상시킴으로서 종래의 구조에서 No1멤버를 삭제할 수 있다. 이에 따라서, 차체 강성의 저하 없이도 충돌 완충공간을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 차체 사이드멤버(50)와 서브프레임(10)의 결합지점 갯수를 축소함으로서 (즉, No1멤버와 사이드멤버의 결합 지점이 삭제됨으로서) 서브프레임이 충돌에너지를 더욱 효율적으로 흡수하여 승객의 상해치를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

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 : 서브프레임
11 : 전방멤버
12 : 후방멤버
20 : 로워멤버
24 : FEM캐리어
30 : 스테빌라이저바
40 : RMDPS모듈

Claims (4)

1. FEM캐리어의 하측테두리를 형성하는 로워멤버의 후방으로 차량의 사이드멤버들 사이에 장착되며, 파워트레인이 장착되기 위해 개구된 안착부가 형성되되 RMDPS모듈이 결합된 스티어링 기어박스가 장착되는 차량용 서브프레임의 구조에 있어서,
   상기 서브프레임은 차체의 길이방향을 따라 평행하게 배치된 전방멤버와 후방멤버 사이에 안착부가 마련되도록 형성되며,
   상기 로워멤버는 상측패널과 하측패널이 적층되어 결합되되 상기 상측패널과 하측패널 사이에서 길이방향을 따라 공간부가 형성되도록 양 끝단이 접합되어 형성되고,
   상기 서브프레임은 전방멤버와 로워멤버 사이에 충격완충을 위한 공간이 형성되도록 이격 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임의 구조.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 상측패널과 하측패널 각각은 단차(段差)가 형성된 각진 모양으로 절곡되고 서로 마주하도록 접합되되, 상기 공간부의 단면모양은 밑변과 윗변의 길이가 상기 밑변과 윗변 사이의 높이 보다 더 길게 형성된 직사각형 모양을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임의 구조.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 상측패널과 하측패널 중 어느 한 곳 또는 두 곳 모두에는 강성 향상을 위한 홈이 길이방향을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임의 구조.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서브프레임의 전방멤버에는 스테빌라이저바가 장착되되, 상기 스테빌라이저바는 전방멤버의 상측에 놓이도록 장착된 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임의 구조.
   

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