KR20160069529A - 서브프레임 마운팅용 볼트 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 일단은 서브프레임으로 연결되고 타단은 사이드멤버에 장착된 브라켓에 연결되는 서브프레임 마운팅용 볼트에 있어서, 서브프레임으로 연결되는 몸체부의 일단에서 스크류가 연장되어 형성된 볼트부; 및 상기 브라켓에 접합되며, 스크류가 삽입되어 결합되는 체결홀이 형성된 너트부;를 포함하고, 충돌 하중이 가해지면 상기 스크류의 파단이 이뤄지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 너트부와 볼트부가 기계적으로 결합되어 충분한 내구성을 보장하되 충돌 하중이 가해지면 파단이 이뤄져서 충돌 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

서브프레임 마운팅용 볼트{Bolt for mounting subframe}

본 발명은 차체를 구성하는 사이드멤버에 서브프레임을 장착시키기 위한 서브프레임 마운팅용 볼트에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 차량 충돌 발생 시 충돌 하중을 분산시키기 위하여 파단이 더 효율적으로 이뤄질 수 있는 볼트에 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 기어장치가 통합적으로 결합되어 구성된) 파워트레인의 진동이 직접적으로 차체에 전달되는 것을 방지하며 차량 충돌시 충격을 분산하기 위하여 도 1 에 도시된 바와 같이 좌우측 사이드멤버(4) 아래로 서브프레임(subframe)(3)이 장착된다.

상기 서브프레임(3)에는 상측으로 돌출된 모양을 갖는 마운팅부가 형성되고, 사이드멤버(4)에는 브라켓(2)이 장착된다. 그리고, 상기 마운팅부에는 볼트(1)의 아랫쪽이 (나사결합을 통해) 체결되되 볼트(1) 상단의 헤드부는 브라켓(2)에 안착된 상태에서 CO₂ 용접을 통해 접합되어 고정된다.

한편, 최근의 승용차량들은 프론트 오버행(overhang: 차량의 프런트끝단과 프런트액슬 중심선 사이의 거리)이 짧아지는 형태로 디자인되는 추세이며, 차량의 충돌 성능에 관한 법규는 점차적으로 강화되고 있는 상황이다.

이러한 상황에 따라, 차량의 충돌 성능을 향상시키기 위하여(정면 충돌 발생 시 운전석으로 전달되는 충격량을 감소시키기 위하여), 충돌 발생 시 서브프레임이 이탈되는 구조에 관한 연구 개발이 이뤄지고 있다.

서브프레임의 이탈 구조 개발 시, 가장 중요한 점은 서브프레임(3)과 사이드멤버(4)의 연결부위는 충돌 하중에 의해 파단은 이뤄지되 내구성 문제가 발생하지 않을 정도로 높은 강성을 가져야 한다는 점이다.

하지만, 도 1 에 도시된 바와 같이 볼트(1)를 통해여 서브프레임(3)과 사이드멤버(4)가 연결되는 구조에서는 볼트 자체가 강체로 이뤄져 있기 때문에 충돌 발생시에도 볼트의 이탈이 제대로 이뤄지지 않는 문제가 있었다.

더 상세하게는, 충돌 하중이 가해지면 볼트(1)가 파단되거나 브라켓(2)이 찢어지면서 파단이 이뤄져야하지만, 조립 시 볼트(1)의 용접부위가 일정하게 이뤄지지 않기 때문에 차량 충돌 평가마다 큰 편차가 발생할 수 밖에 없는 문제가 있었다.

즉, 종래의 구조에서 볼트(1)는 브라켓(2) 및 사이드멤버(4)와 CO₂ 용접으로 결합되어 있으므로, 상기 브라켓(2)이 찢어지기 위해서는 CO₂ 용접부위의 파단은 필수 조건이다. 그러나, CO₂ 용접의 접합강도는 용접 시 작업자의 숙련도 등에 따라 편차가 매우 크며, 불량도 많아 일정한 강도를 가지기 쉽지 않다. 또한 브라켓(2)의 경우도 파단이 시작되는 부분에 따라 파단 강도가 다르기 때문에 충돌 평가 시 이탈이 안되는 경우가 많이 발생하게 된다.

그러나, 이를 개선하기 위해 CO₂ 용접부위를 짧게 하는 것은 볼트의 체결 강성을 약화시키기 때문에 내구성 문제가 발생할 개연성이 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로써, 볼트부와 너트부가 나사결합되어 하나의 강체를 구성하기 때문에 내구성 측면에서는 종래의 볼트와 동일한 성능을 제공하되 충돌하중이 가해지면 볼트부와 너트부가 분리되어 서브프레임의 이탈을 유도할 수 있는 서브프레임 마운팅용 볼트를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일단은 서브프레임으로 연결되고 타단은 사이드멤버에 장착된 브라켓에 연결되는 서브프레임 마운팅용 볼트에 있어서, 서브프레임으로 연결되는 몸체부의 일단에서 스크류가 연장되어 형성된 볼트부; 및 상기 브라켓에 접합되며, 스크류가 삽입되어 고정결합되는 체결홀이 형성된 너트부;를 포함하고, 일정 크기 이상의 충돌 하중이 가해지면 상기 스크류의 파단이 이뤄지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 스크류의 직경(d1)은 몸체부의 직경(d2) 보다 작게 형성된다. 아울러, 상기 볼트부와 너트부는 다른 재질로 제조되거나, 상기 몸체부와 스크류는 다른 재질로 제조될 수 있다.

아울러, 본 발명의 체결홀의 내주면에는 스크류가 나사결합으로 결합될 수 있도록 암나사산이 형성된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 너트부와 볼트부가 기계적으로 결합되어 충분한 내구성을 보장하되 충돌 하중이 가해지면 파단이 이뤄져서 충돌 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 구조에서는 스크류의 직경을 몸체부 보다 작게 형성하여 파단이 더 용이하게 이뤄지도록 유도하거나, 볼트부와 너트부를 이종 재질로 구성하여 요구되는 파단 강도를 설계시 설정할 수 있다.

아울러, 용접부위가 아닌 볼트 자체의 파단이 이뤄지는 구조를 가짐으로써 용접품질의 편차에 따라 비정상적인 파단이 발생하는 문제를 감소시킬 수 있다.

도 1 은 종래의 볼트를 통하여 서브프레임과 사이드멤버가 체결된 모습을 도시한 도면,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서브프레임 마운팅용 볼트로써, 볼트부와 너트부가 분리된 모습(좌측)과 결합된 모습(우측)을 각각 도시한 도면,
도 3 은 볼트부와 너트부가 결합된 상태(좌측)에서 충돌하중이 가해져 스크류가 파단되는 모습(우측)을 도시한 도면.

본 발명은 일단은 서브프레임으로 연결되고 타단은 사이드멤버에 장착된 브라켓에 연결되는 서브프레임 마운팅용 볼트에 관한 것으로써, 이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명한다.

도 2 를 참조하면, 본 발명의 볼트(100)는 서브프레임에 체결되는 볼트부(10)와 상기 볼트부(10)에 결합되어 브라켓에 용접으로 접합되는 너트부(20)를 포함한다.

상기 볼트부(10)는 서브프레임의 마운팅부에 (나사결합되어) 체결되는 몸체부(11)의 상단에서 외주면에 나사산이 형성된 스크류(12)가 연장되어 형성된 구조를 갖는다. 그리고, 상기 너트부(20)는 스크류(12)가 결합되는 체결홀(21)이 형성되며 볼트부(10)와 결합된 상태에서 브라켓에 접합된다.

본 발명의 실시예에서는, 체결홀(21)의 내주면에 스크류(12)가 나사결합으로 결합될 수 있도록 암나사산이 형성된 구조를 가짐으로써 체결이 이뤄지나, 나사결합 이외의 결합방식으로도 체결이 이뤄질 수 있다. 그리고, 상기 스크류(12)의 직경(d1)은 몸체부의 직경(d2) 보다 작게 형성된다. 아울러, 상기 볼트부(10)와 너트부(20)는 다른 재질로 제조되거나, 상기 몸체부(11)와 스크류(12)는 다른 재질로 각각 제조된 후 접합되도록 구성될 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 볼트(100)는 설계된 하중 이상의 충돌 하중이 가해지면 도 3 과 같이 스크류(12)의 파단이 이뤄져 (브라켓의 찢어짐 여부와 상관 없이) 서브프레임을 사이드멤버에서 이탈시킬 수 있다.

본 발명에서는 (종래의 볼트 구조에서 헤드부에 해당하는) 상단의 너트부(20)와 하단의 볼트부(10)가 나사결합을 통해 기계적으로 결합됨에 따라 하나의 강체를 구성하는 구조이므로 내구성 측면에서는 종래의 볼트와 동일한 성능을 갖는다.

하지만, 본 발명의 구조에서는 스크류(12)의 직경 및 재질 선정 등을 통하여 충돌 발생 시 스크류(12)의 파단 강도를 요구되는 범위 내에서 선정할 수 있으며, (용접과 같이 인력을 통해 이뤄지는 작업이 아니라) 기계가공을 통해 제조됨에 따라 볼트 단품에 대한 품질 산포가 매우 작기 때문에 일정한 파단 강도를 유지시킬 수 있다. 이에 따라, 차종별로 다른 파단강도를 만족시키는 서브프레임 이탈 구조를 제공할 수 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 : 볼트부
11 : 몸체부
12 : 스크류
20 : 너트부
21 : 체결홀

Claims (4)

1. 일단은 서브프레임으로 연결되고 타단은 사이드멤버에 장착된 브라켓에 연결되는 서브프레임 마운팅용 볼트에 있어서,
   서브프레임으로 연결되는 몸체부의 일단에서 스크류가 연장되어 형성된 볼트부; 및
   상기 브라켓에 접합되며, 스크류가 삽입되어 결합되는 체결홀이 형성된 너트부;를 포함하고,
   충돌 하중이 가해지면 상기 스크류의 파단이 이뤄지는 것을 특징으로 하는 서브프레임 마운팅용 볼트.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스크류의 직경(d1)은 몸체부의 직경(d2) 보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 서브프레임 마운팅용 볼트.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 볼트부와 너트부는 다른 재질로 제조된 것을 특징으로 하는 서브프레임 마운팅용 볼트.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 체결홀의 내주면에는 스크류가 나사결합으로 결합될 수 있도록 암나사산이 형성된 것을 특징으로 하는 서브프레임 마운팅용 볼트.

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