KR20190131367A - 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량에서 하중이 작용하는 방향에 따라 서돌 다른 강성을 갖도록 한 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임은, 차량에서 서스펜션과 엔진 및 변속기가 설치되는 서브프레임(10)에 있어서, 상기 서브프레임(10)의 양단에 설치되어 상기 서브프레임(10)이 상기 차체에 장착되는 마운트에 끼워지는 마운트 부시(30)의 강성이 방향에 따라 서로 다르도록 형성되고, 상기 마운트 부시(30)가 장착방향에 따라 상기 서브프레임(10)의 마운트에서 강성이 방향에 따라 다르게 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임{SUB-FRAME HAVING DIFFERENT STIFFNESS BY DIRECTION}

본 발명은 차량에서 하중이 작용하는 방향에 따라 서돌 다른 강성을 갖도록 한 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임에 관한 것이다.

차량에는 차축을 상기 차량의 차체에 설치하기 위한 각종 구조물이 구비된다.

예컨대, 전륜 구동 자동차에서는 차축을 설치하기 위한 서브프레임이 구비되고, 상기 서브프레임은 상기 차체에 고정된다. 상기 서브프레임은 서스펜션과 엔진 및 변속기 등의 마운팅 자리를 제공하면서 엔진의 구조를 보강하여 차체의 비틀림 강성과 횡강성 성능을 향상시키는 역할을 하는 구조물이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 서브 프레임(110)은 양측에 각각 프런트마운트(112)와 리어마운트(113)가 구비되고, 차륜을 지지하는 로워암(120)은 일측은 상기 리어마운트(113)에 연결되고, 또 다른 일측은 상기 서브프레임(110)이 체결된다.

상기 서브프레임(110)은 차량의 주행중에는 상기 차륜을 통하여 하중이 전달되는데, 각 하중의 방향에 따른 반력이 서로 상이하다.

상기 서브프레임(110)으로 차량의 폭방향, 즉 횡방향으로 하중이 입력되면, 상기 리어마운트(113)와 상기 프런트마운트(112)에서는 입력되는 하중을 중심으로 시계방향으로 회전하는 방향의 반력이 발생한다(도 1 참조). 한편, 상기 서브프레임(110)으로 차량의 전후방향으로 하중이 입력되면, 상기 서브프레임(110)이 중심을 기준으로 시계방향으로 작용하는 반력이 발생한다(도 2 참조).

상기 서브프레임(110)으로 입력되는 하중의 방향에 따라 각 마운트에서는 서로 다른 방향의 반력이 발생하고 있고, 통상적으로 조종 안정성을 위해서는 차량의 폭방향(횡방향)의 강성은 크고, 승차감을 위해서 차량의 전후방향의 강성이 크게 유지되어야 하였다.

하지만, 종래기술의 서브프레임은 각 마운트(112)(113)에 체결되는 부시의 강성은 방향성이 부여되지 않아, 효과적으로 외부로부터 입력되는 하중에 대응할 수 없었다.

한편, 하기의 선행기술문헌에는 '차량용　서브프레임의 구조'에 관한 기술이 개시되어 있다.

KR 10-1624235 B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 차량에 작용하는 하중의 방향에 따라 서로 다른 강성이 발휘됨으로써 조종 안정성을 높이고 승차감을 향상시킬 수 있는 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임은, 차량의 서브프레임에 있어서, 상기 서브프레임의 양단에 설치되어 상기 서브프레임이 차체에 장착되는 마운트에 끼워지는 마운트 부시의 강성이 방향에 따라 서로 다르도록 형성되고, 상기 마운트 부시가 장착방향에 따라 상기 서브프레임의 마운트에서 강성이 방향에 따라 다르게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 서브프레임의 후방 양측에 위치하는 리어마운트에서 서로 직교하는 두 방향에 대하여 강성이 서로 다른 것을 특징으로 한다.

상기 서브프레임에서 좌우 로어암이 각각 휠너클이 연결되는 지점을 서로 연결하는 가상의 직선횡 하중 축선과 차량의 중심선이 교차하는 부위에 형성되는 가상의 교차점으로부터 상기 리어마운트를 연결하는 가상의 직선 방향으로는 강성이 상기 가상의 교차점으로부터 상기 리어마운트를 연결하는 가상의 직선과 수직한 방향보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 가상의 교차점과 상기 리어마운트를 연결하는 가상의 직선과 정해진 각도 범위 이내의 강성이 상기 교차점과 상기 리어마운트를 연결하는 가상의 직선과 수직한 방향보다 강성이 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 마운트 부시는, 외부하우징과 내부하우징 사이에 러버가 채워지고, 상기 러버에는 상기 마운트 부시의 강성을 약하게 하는 방향으로 상기 마운트 부시의 중심에 대하여 대칭되게 중공부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 마운트 부시는, 외부하우징과 내부하우징 사이에 러버가 채워지고, 상기 러버에는 상기 마운트 부시의 강성을 강하게 하는 방향으로 상기 마운트 부시의 중심에 대하여 대칭되게 인서트가 인서트되는 것을 특징으로 한다.

상기 마운트 부시는, 외부하우징과 내부하우징 사이에 러버가 채워지고, 상기 하우징은 상기 마운트 부시의 강성을 강하게 하는 방향으로 그 두께가 두껍게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임에 따르면, 횡하중 작용시의 강성과 전부방향의 하중 작용시의 강성을 이원화시킴으로써, 조종 안정성과 승차감을 모두 향상시킬 수 있다.

즉, 차량 횡 방향의 강성은 높게 하여 차량을 단단하게 지지함으로써 조종 안정성이 향상되고, 차량 전후방향의 강성은 작게 하여 충분히 하중을 흡수하도록 하여 승차감을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 서브 프레임에서 횡방향의 하중 작용시, 하중과 마운트 부위에서 발생하는 반력을 도시한 평면도.
도 2는 종래기술에 따른 서브 프레임에서 전후방향의 하중 작용시, 하중과 마운트 부위에서 발생하는 반력을 도시한 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임에서 리어마운트부위에서 방향에 따른 강성 크기를 도시한 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임에서 전후방향으로 하중이 작용할 때의 마운트 부위에서 발생하는 반력을 도시한 평면도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임에서 횡방향으로 하중이 작용할 때의 마운트 부위에서 발생하는 반력을 도시한 평면도.
도 7은 본 발명에 따른 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임에서 방향이 따라 강성을 다르게 하기 위한 마운트 부시의 일 예를 도시한 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임에서 방향이 따라 강성을 다르게 하기 위한 마운트 부시의 다른 예를 도시한 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임에서 방향이 따라 강성을 다르게 하기 위한 마운트 부시의 또 다른 예를 도시한 단면도.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임은, 차량에서 서스펜션과 엔진 및 변속기가 설치되는 서브프레임(10)에서, 상기 서브프레임(10)의 양단에 설치되어 상기 서브프레임(10)이 상기 차체에 장착되는 마운트에 끼워지는 마운트 부시(30)의 강성이 방향에 따라 서로 다르도록 형성되고, 상기 마운트 부시(30)가 장착방향에 따라 상기 서브프레임(10)의 마운트에서 강성이 방향에 따라 다르게 형성된다.

서브프레임(10)은 서스펜션과 엔진 및 변속기 등의 마운팅 자리를 제공하면서 엔진의 구조를 보강하여 차체의 비틀림 강성과 횡강성 성능을 향상시키는 역할을 하기 위한 구조물이다. 주로 전륜 구동차량의 엔진룸에 구비되어 차체와 연결된다.

상기 서브프레임(10)은 서스펜션을 통하여 외부로부터 전달되는 하중에 따라 서로 다른 크기의 반력이 발생하도록 한다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 횡하중 축선과 차량의 중심선이 교차하는 부위의 교차점(B)과 상기 서브프레임(10)의 후방 양단에 위치하는 리어마운트(13)를 연결하는 가상의 선으로는 강성이 크게 형성되도록 하고, 이와 수직한 방향으로는 강성이 상대적으로 약해지도록 한다. 여기서, 횡하중 축선은 좌우 로어암이 각각 휠너클이 연결되는 지점(로어암 제일 바깥쪽 꼭지점)을 서로 연결하는 가상의 직선이 된다.

도 5 및 도 6을 보면, 횡하중 축선과 차량의 중심선이 만나는 부위에 가상의 교차점(B)을 설정할 수 있다. 상기 교차점(B)과 상기 리어마운트(13)를 연결하도록 또 다른 가상의 직선(선분 AB)를 설정하면, 상기 가상의 직선(선분 AB)방향의 강성은 크게 형성되고, 이와 수직한 방향(선분 AB와 수직한 방향)으로는 상대적으로 강성이 약해지도록 상기 리어마운트(13)에서 강성에 방향성이 부여되도록 한다.

상기 서브프레임(10)에서 상기 선분 AB방향 또는 선분 AB와 수직한 방향으로 강성이 최대(선분 AB방향) 또는 최소(선분 AB와 수직한 방향)가 되도록 설정되도록 함으로써, 상기 서브프레임(10)으로 전후방향 또는 횡방향의 하중이 입력되는 경우, 입력되는 하중에 대한 반력의 방향을 상기 리어마운트(13)의 강성방향과 일치되도록 한다.

도 4에는 차량의 전후방향의 하중이 상기 서브프레임(10)에 작용하는 상태가 도시되어 있다. 상기 전후방향으로 하중이 작용하면, 상기 서브프레임(10)의 내부에 형성된 상기 프런트마운트(12), 상기 리어마운트(13)는 전체가 상기 하중이 입력되는 쪽의 반대방향으로 회전하는 것처럼 반력이 작용한다. 이때, 상기 리어마운트(13)에서는 상기 반력과 강성이 약한 방향이 일치하도록 한다. 이에 따라 차량의 전후방향으로 하중이 입력되면, 상기 리어마운트(13)에서 상기 하중을 충분히 저감되도록 함으로써, 상기 차량이 노면으로부터 전달되는 충격을 흡수하는 효과를 보이므로, 승차감이 향상된다.

한편, 도 5와 도 6에는 횡방향으로 하중이 입력되는 상태가 도시되어 있다. 상기 로워암(20)을 통하여 횡방향의 하중이 입력되면, 상기 서브프레임(10)의 리어마운트(13)에서중에서 상기 하중이 입력되는 쪽의 리어마운트(13, 도 5에서 우측)에서는 차량의 후방외측으로 반력이 작용하고, 그 반대쪽(도 5에서 좌측) 리어마운트(13)에서는 전방 내측을 향하도록 반력이 작용한다. 하지만, 2개의 리어마운트(13)에서 모두 반력은 대략 상기 선분 AB 방향이고, 그 방향으로 강성이 크게 형성되어 있기 때문에, 상기 리어마운트(13)가 단단하게 상기 횡하중을 지지하여, 차량의 조종안정성을 향상시킬 수 있다.

이때, 선분 AB방향과 선분AB와 수직한 방향으로 강성이 상기 리어마운트(13)에서 강성이 최대 또는 최소가 되는 방향이 설정될 수도 있지만, 강성이 최대 또는 최소가 되는 방향에서 정해진 각도(α) 이내로 설정될 수도 있다. 예컨대, 도 5 및 도 6에서 α는 ±20도로 설정될 수 있다.

한편, 상기 서브프레임(10)의 마운트 부위의 강도에 방향성, 즉 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖도록 하기 위한 구체적인 수단으로는, 상기 마운트에 삽입되는 마운트 부시(30)의 강성이 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖도록 함으로써 달성될 수 있다.

도 7에는 도면의 상하방향으로 강성을 약하게 하여, 상하방향의 강성은 약하고, 좌우방향의 강성은 크게 형성된 마운트 부시(30)의 일례가 도시되어 있다.

상기 마운트 부시(30)는 외부하우징(31)과 내부하우징(32) 사이에 러버(33)가 채워지는 구조인데, 상대적으로 강성을 약하게 하고자 하는 방향에 중공부(34)를 형성함으로써, 상기 중공부(34)가 형성된 방향이 그렇지 않은 방향에 비하여 상대적으로 강도가 약해지도록 한다. 따라서, 중공부(34)가 형성된 방향과 그렇지 않은 방향을 따라 강성에 차이가 발생한다.

도 8에는 도면의 좌우방향으로 강성을 강하게 한 마운트 부시(30)의 일례가 도시되어 있다.

상기 마운트 부시(30)의 러버(33) 내부에 인서트(35)를 서로 대칭되게 삽입함으로써, 상기 인서트(35)가 삽입된 좌우방향의 강성이 크고, 상하방향은 상대적으로 강성이 약해지도록 한다.

한편, 상기 마운트 부시(30)의 강성에 방향성을 부여하기 위한 방안으로 마운트 부시(30)에서 상기 하우징(31)(32)의 두께를 서로 다르게 하여, 상기 하우징(31)(32)의 두께가 두꺼운 방향으로 강성이 커지고, 두께가 얇은 방향으로는 강성이 상대적으로 약해지도록 한다. 예컨대, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 내부하우징(32)의 두께를 서로 다르게 함으로써, 두께가 두꺼운 방향으로 강성이 커지고, 두께가 얇은 방향으로는 강성이 상대적으로 약해지도록 할 수 있다. 마찬가지로, 외부하우징(31)에서도 두께를 서로 다르게 하여 강성에 방향성을 부여할 수 있다.

도 7 내지 도 9에는 공히, 도면의 좌우방향의 강성이 크고, 상하방향의 강성은 작아지도록 구성된 예가 도시되어 있고, 이를 상기 서브프레임(10)에 장착할 때, 상기 서브프레임(10)에서 요구되는 강성의 방향에 맞게 상기 마운트 부시(30)를 배열한 후 압입하여, 상기 서브프레임(10)에서 방향에 따라 강성이 달라지도록 한다.

10 : 서브프레임
12 : 프런트마운트
13 : 리어마운트
20 : 로워암
30 : 마운트 부시
31 : 외부하우징
32 : 내부하우징
33 : 러버
34 : 중공부
35 : 인서트
110 : 서브프레임
112 : 프런트마운트
113 : 리어마운트
120 : 로워암

Claims (7)

1. 차량의 서브프레임에 있어서,
   상기 서브프레임의 양단에 설치되어 상기 서브프레임이 차체에 장착되는 마운트에 끼워지는 마운트 부시의 강성이 방향에 따라 서로 다르도록 형성되고,
   상기 마운트 부시가 장착방향에 따라 상기 서브프레임의 마운트에서 강성이 방향에 따라 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임.
2. 제1항에 있어서,
   상기 서브프레임의 후방 양측에 위치하는 리어마운트에서 서로 직교하는 두 방향에 대하여 강성이 서로 다른 것을 특징으로 하는 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임.
3. 제2항에 있어서,
   상기 서브프레임에서 좌우 로어암이 각각 휠너클이 연결되는 지점을 서로 연결하는 가상의 직선횡 하중 축선과 차량의 중심선이 교차하는 부위에 형성되는 가상의 교차점으로부터 상기 리어마운트를 연결하는 가상의 직선 방향으로는 강성이 상기 가상의 교차점으로부터 상기 리어마운트를 연결하는 가상의 직선과 수직한 방향보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임.
4. 제3항에 있어서,
   상기 가상의 교차점과 상기 리어마운트를 연결하는 가상의 직선과 정해진 각도 범위 이내의 강성이 상기 교차점과 상기 리어마운트를 연결하는 가상의 직선과 수직한 방향보다 강성이 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임.
5. 제1항에 있어서,
   상기 마운트 부시는,
   외부하우징과 내부하우징 사이에 러버가 채워지고,
   상기 러버에는 상기 마운트 부시의 강성을 약하게 하는 방향으로 상기 마운트 부시의 중심에 대하여 대칭되게 중공부가 형성되는 것을 특징으로 하는 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임.
6. 제1항에 있어서,
   상기 마운트 부시는,
   외부하우징과 내부하우징 사이에 러버가 채워지고,
   상기 러버에는 상기 마운트 부시의 강성을 강하게 하는 방향으로 상기 마운트 부시의 중심에 대하여 대칭되게 인서트가 인서트되는 것을 특징으로 하는 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임.
7. 제1항에 있어서,
   상기 마운트 부시는,
   외부하우징과 내부하우징 사이에 러버가 채워지고,
   상기 하우징은 상기 마운트 부시의 강성을 강하게 하는 방향으로 그 두께가 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 방향에 따라 서로 다른 강성을 갖는 서브프레임.
   
   
   
   

Images