KR20200056229A - 차량용 서브프레임 마운팅구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한 쌍의 사이드멤버 및 한 쌍의 사이드멤버를 연결하는 크로스멤버를 가진 차체 구조에 배치되는 차량용 서브프레임 마운팅구조로서, 각 사이드멤버에 장착되고, 서브프레임을 상기 사이드멤버 측에 고정하도록 구성된 체결부재; 및 상기 체결부재 및 상기 사이드멤버를 연결함으로써 체결부재 및 상기 사이드멤버의 측벽 사이에 로드패스를 형성하도록 구성된 적어도 하나의 벌크헤드;를 포함할 수 있다.

Description

차량용 서브프레임 마운팅구조{SUBFRAME MOUNTING STRUCTURE FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 서브프레임 마운팅구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입력점 강성을 대폭 강화할 수 있는 차량용 서브프레임 마운팅구조에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 차체는 메인 프레임과 서브 프레임으로 구성되며, 서브 프레임은 차체의 전방 하단에 연결되는 프론트 서브프레임과 차체의 후방 하단에 연결되는 리어 서브프레임으로 이루어진다.

프론트 서브프레임은 엔진, 변속기, 현가장치 등을 지지하고, 차량의 전방구조 강성을 확보하면서 하중 전달을 용이하게 해주는 역할을 한다. 리어 서브프레임은 후륜 차축, 리어 서스펜션 등을 지지하고, 차량의 후방구조의 강성을 확보하면 하중 전달을 용이하게 해주는 역할을 한다.

종래의 서브프레임 장착구조는 서브프레임을 차체의 사이드멤버에 고정하는 체결부재와, 체결부재를 지지하는 모자덮기형 벌크헤드를 포함한다. 모자덮기형 벌크헤드는 육면체 구조로 이루어져 X방향(차량의 길이방향), Y방향(차량의 폭방향), Z방향(차량의 높이방향)을 따라 하중을 지지하도록 구성된다.

하지만, 종래의 모자덮기형 벌크헤드는 각 면들의 두께에 따라 입력점 강성(stiffness at mounting points)이 좌우되고, 각 지지면들이 하중의 중심점으로부터 오프셋되어 있으므로 그 입력점강성이 취약한 단점이 있었다. 특히, 모자덮기형 벌크헤드는 Y방향에 대해 직접적인 지지면이 없기 때문에 X방향 및 Z방향에 비해 그 강성이 매우 취약한 단점이 있었다.

모자덮기형 벌크헤드의 단점을 극복하기 위하여, Y방향 하중을 지지하기 위한 지지면을 추가한 Y방향 보강형 벌크헤드가 출시된 바 있다. 하지만, Y방향 보강형 벌크헤드는 외팔보 구조에 의해 X방향 하중 및 Z방향 하중을 지지함에 따라 X방향 및 Z방향에 대한 강성이 취약한 단점이 있었다.

또한, Y방향 보강형 벌크헤드의 단점을 극복하기 위하여, Y방향 하중을 지지하는 지지면 및 Z방향의 길이를 연장한 X방향 보강형 벌크헤드가 출시된 바 있으며, X방향 보강형 벌크헤드는 플로어를 관통하여 결합됨으로써 X방향 하중에 대한 강성을 보강한다. X방향 보강형 벌크헤드는 후륜구동차량의 리어 서브프레임에 주로 사용된다. 하지만, X방향 보강형 벌크헤드는 플로어를 관통함에 따라 수밀, 배기가스 유입, 외관품질의 저하, C02 용접 품질 저하 등의 여러 문제점을 안고 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다

본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 입력점 강성을 확보할 수 있으며, 조립성, 수밀성, 용접성 등을 충분히 확보할 수 있는 차량용 서브프레임 마운팅구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 한 쌍의 사이드멤버 및 한 쌍의 사이드멤버를 연결하는 크로스멤버를 가진 차체 구조에 배치되는 차량용 서브프레임 마운팅구조로서,

각 사이드멤버에 장착되고, 서브프레임을 상기 사이드멤버 측에 고정하도록 구성된 체결부재; 및

상기 체결부재 및 상기 사이드멤버를 연결함으로써 체결부재 및 상기 사이드멤버의 측벽 사이에 로드패스를 형성하도록 구성된 적어도 하나의 벌크헤드;를 포함할 수 있다.

상기 벌크헤드는 상기 체결부재에 결합되는 내측 결합부와, 상기 사이드멤버의 측벽에 결합되는 외측 결합부와, 상기 내측 결합부로부터 상기 외측 결합부로 연장된 지지부를 포함할 수 있다.

상기 지지부는 상기 체결부재 및 상기 사이드멤버의 측벽 사이에서 대각선방향으로 연장될 수 있다.

상기 체결부재 및 상기 벌크헤드를 지지하는 로어패널을 더 포함하고, 상기 로어패널은 상기 사이드멤버에 결합될 수 있다.

상기 로어패널은 베이스 및 상기 베이스의 양측에 형성된 한 쌍의 플랜지를 가질 수 있다.

상기 로어패널의 베이스는 상기 사이드멤버의 바닥벽에 결합되고, 상기 로어패널의 각 플랜지는 상기 사이드멤버의 측벽에 결합될 수 있다.

상기 외측결합부는 상기 사이드멤버의 측벽에 결합되는 상측 결합면 및 상기 로어패널의 플랜지에 결합되는 하측 결합면을 가질 수 있다.

상기 상측 결합면은 상기 하측 결합면으로부터 상기 사이드멤버의 측벽을 향해 오프셋될 수 있다.

상기 지지부는 상기 크로스멤버의 횡단벽과 평행하도록 연장될 수 있다.

상기 체결부재의 중심과 상기 크로스멤버의 어느 한 횡단벽이 일렬로 정렬될 수 있다.

상기 외측결합부가 상기 크로스멤버의 각 횡단벽과 동일선상에 위치하도록 정렬될 수 있다.

본 발명에 의하면, 벌크헤드가 서브프레임이 체결되는 체결부재 및 사이드멤버를 직접적으로 연결함으로써 체결부재 및 사이드멤버 사이에 연속적인 하중 전달경로(load path)를 구현할 수 있고, 이를 통해 X방향 지지강성이 증대될 수 있고, 특히 Y방향 입력점강성이 대폭 강화됨으로써 로드노이즈를 대폭 개선할 수 있을 뿐만 아니라 그 내구지수를 대폭 개선할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 서브프레임 마운팅구조를 도시한 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 차량용 서브프레임 마운팅구조의 벌크헤드의 외측 결합부 및 로어패널이 사이드멤버에 장착된 상태를 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 서브프레임 마운팅구조의 벌크헤드, 체결부재, 로어패널이 분해된 상태를 도시한 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 서브프레임 마운팅구조의 벌크헤드, 체결부재, 로어패널이 결합된 상태를 도시한 결합사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 서브프레임 마운팅구조를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 서브프레임 마운팅구조를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 서브프레임 마운팅구조를 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 서브프레임 마운팅구조가 차량의 사이드멤버 및 크로스멤버에 적용된 구조를 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 서브프레임 마운팅구조를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 서브프레임 마운팅구조를 도시한 평면도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1a 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 서브프레임 마운팅구조(10)는, 서브프레임(미도시)을 차체 측에 고정하는 체결부재(11)와, 체결부재(11) 및 사이드멤버(14)를 직접적으로 연결하는 적어도 하나의 벌크헤드(12)와, 체결부재(11) 및 벌크헤드(12)들을 지지하는 로어패널(13, lower panel)을 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 차량용 서브프레임 마운팅구조(10)는 차체 전방구조 또는 차체 후방구조 등과 같은 다양한 차체 구조에 적용될 수 있다. 차체 전방구조 및 차체 후방구조 각각은 차체의 플로어(미도시)의 양측에 배치된 한 쌍의 사이드멤버(14)와, 한 쌍의 사이드멤버(14)를 연결하는 크로스멤버(15)를 가질 수 있다. 각 사이드멤버(14)는 한 쌍의 측벽(14a) 및 바닥벽(14b)을 가진 채널형 단면을 가질 수 있고, 크로스멤버(15)는 한 쌍의 횡단벽(15a) 및 바닥벽(15b)을 가진 채널형 단면을 가질 수 있다.

일 예에 따르면, 사이드멤버(14)는 리어 사이드멤버일 수 있고, 본 발명에 의한 차량용 서브프레임 마운팅구조(10)는 차체 후방구조에 적용될 수 있다.

다른 예에 따르면, 사이드멤버(14)는 프론트 사이드멤버일 수 있고, 본 발명에 의한 차량용 서브프레임 마운팅구조(10)는 차체 전방구조에 적용될 수 있다.

체결부재(11)는 각 사이드멤버(14)에 장착될 수 있고, 체결부재(11)는 서브프레임(미도시)을 사이드멤버(14) 측에 고정할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 체결부재(11)는 헤드부(11a) 및 나사부(11b)를 가진 고정볼트로 구성될 수 있다. 체결부재(11)의 나사부(11b)가 로어패널(13) 및 사이드멤버(14)를 통과할 수 있으며, 체결부재(11)의 나사부(11b)가 사이드멤버(14)의 아래로 돌출할 수 있다. 서브프레임(미도시)이 체결부재(11)의 나사부(11b)에 체결됨으로써 서브프레임(미도시)은 차체의 사이드멤버(14)에 고정될 수 있다.

다른 예에 따르면, 체결부재(11)는 프로젝션 너트, CO2 웰드너트, 프레스 증육너트 등과 같이 서브프레임(미도시)을 고정하기 위한 다양한 종류로 구성될 수 있다.

로어패널(13)은 베이스(13a) 및 베이스(13a)의 좌우 양측에 형성된 한 쌍의 플랜지(13b)를 포함할 수 있다. 이에 의해, 로어패널(13)은 사이드멤버(14)의 채널형 단면에 대응하는 채널형 단면 구조를 가질 수 있다. 로어패널(13)의 베이스(13a)는 사이드멤버(14)의 바닥벽(14b)에 스폿용접, 접착제 등을 통해 결합될 수 있고, 로어패널(13)의 각 플랜지(13b)는 사이드멤버(14)의 각 측벽(14a)에 스폿용접, 접착제 등을 통해 결합될 수 있다. 이와 같이, 로어패널(13)의 베이스(13a) 및 플랜지(13b)들이 사이드멤버(14)의 내면에 결합됨으로써 사이드멤버(14)와 로어패널(13)의 결합강도를 강화할 수 있을 뿐만 아니라 사이드멤버(14)의 바닥벽(14b)에 대한 내구성을 향상할 수 있다.

로어패널(13)의 플랜지(13b)은 그 중간부에 형성된 절곡부(13c)를 가질 수 있고, 플랜지(13b)는 절곡부(13c)에 의해 그 길이방향에 따른 강성이 보강될 수 있다.

로어패널(13)은 관통공(13d)을 가질 수 있고, 체결부재(11)의 나사부(11b)가 로어패널(13)의 관통공(13d)을 통과하고, 헤드부(11a)의 저면이 프로젝션용접, CO2용접, 접착제 등을 통해 로어패널(13)에 결합될 수 있다.

각 벌크헤드(12)는 도 2에 도시된 바와 같이, 그 상단 및/또는 하단에 형성된 플랜지(18)를 포함할 수 있다. 각 벌크헤드(12)의 하단측 플랜지(18)가 로어패널(13) 또는 사이드멤버(14)에 스폿용접, 접착제 등을 통해 결합될 수 있다. 예컨대, 도 2와 같이 플랜지(18)가 각 벌크헤드(12)의 상단 및 하단에 대칭적으로 마련됨으로써 조립 시에 벌크헤드(12)의 상하 구분 없이 간편하게 사용할 수 있다.

각 벌크헤드(12)는 체결부재(11) 및 사이드멤버(14)를 연결함으로써 체결부재(11) 및 사이드멤버(14) 사이에 하중이 전달되는 하중 전달경로(load path)를 형성할 수 있다. 한 쌍의 벌크헤드(12)가 체결부재(11)의 헤드부(11a)의 외면에 대칭적으로 결합될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 각 벌크헤드(12)는 체결부재(11)의 헤드부(11a)의 외면에 결합되는 제1결합부(21)와, 사이드멤버(14)의 측벽(14a)에 결합되는 하나 이상의 결합부(22)와, 제1결합부(21)로부터 제2결합부(22)로 연장된 하나 이상의 지지부(23)를 포함할 수 있다.

제1결합부(21)는 체결부재(11)의 헤드부(11a)의 외면 형상에 대응한 반원형으로 곡률진 구조로 구성될 수 있다. 제1결합부(21)는 복수의 슬롯(21a)을 가질 수 있고, 제1결합부(21)는 각 슬롯(21a)을 통해 CO2용접(92)이 이루어짐에 따라 체결부재(11)의 헤드부(11a)의 외면에 결합될 수 있다.

지지부(23)는 제1결합부(21)로부터 사이드멤버(14)를 향해 연장될 수 있다. 도 1a 내지 도 7의 실시예에 따르면, 한 쌍의 지지부(23)가 제1결합부(21)로부터 연장될 수 있고, 한 쌍의 지지부(23)는 체결부재(11) 및 사이드멤버(14)의 측벽(14a) 사이에서 대각선방향으로 연장될 수 있다. 이를 통해 한 쌍의 벌크헤드(12)는 체결부재(11)의 헤드부(11a)로부터 방사형으로 배열된 복수의 지지부(23)를 가질 수 있다. 이와 같이, 벌크헤드(12)들의 지지부(23)들이 체결부재(11)의 헤드부(11a)로부터 방사형으로 배치되어 있으므로, 서브프레임(미도시)으로부터 체결부재(11)로 전달된 하중은 방사형으로 배치된 지지부(23)들을 통해 사이드멤버(14)의 측벽(14a)으로 원활하게 전달될 수 있다.

제2결합부(22)는 각 지지부(23)의 단부에서 절곡되고 사이드멤버(14)의 측벽(14a)에 스폿 용접 등을 통해 결합될 수 있다. 이에 따라, 각 지지부(23)는 제1결합부(21) 및 제2결합부(22)를 연결하는 구조로 구성될 수 있고, 제1결합부(21)가 체결부재(11)에 결합됨과 더불어 제2결합부(22)가 사이드멤버(14)의 측벽(14a)에 결합됨으로써 각 지지부(23)는 체결부재(11) 및 사이드멤버(14)를 직접적으로 연결할 수 있고, 이에 각 지지부(23)는 체결부재(11) 및 사이드멤버(14) 사이에 연속적인 하중 전달경로(load path)를 구현할 수 있다.

일 실시예 따르면, 제2결합부(22)는 로어패널(13)의 플랜지(13b) 및 사이드멤버(14)의 측벽(14a)에 스폿용접(91), 접착제 등을 통해 결합될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제2결합부(22)는 로어패널(13)의 플랜지(13b)에 결합되는 하측 결합면(31) 및 사이드멤버(14)의 측벽(14a)에 결합되는 상측 결합면(32)을 가질 수 있다. 상측 결합면(32)은 하측 결합면(31)으로부터 외측으로 오프셋됨으로써 상측 결합면(32) 및 하측 결합면(31)은 단턱지게 형성될 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 제2결합부(22)의 하측 결합면(31)이 로어패널(13)의 플랜지(13b)에 결합되고 상측 결합면(32)이 사이드멤버(14)의 측벽(14a)에 결합됨에 따라 로어패널(13)의 플랜지(13b)의 외면은 제2결합부(22)의 상측 결합면(32)과 동일 평면 상에 위치(flushed with)할 수 있고, 이를 통해 로어패널(13)의 플랜지(13b)의 외면과 제2결합부(22)의 하측 결합면(31)은 사이드멤버(14)의 측벽(14a)에 보다 견고하고 안정적으로 결합될 수 있다.

로어패널(13)의 플랜지(13b)의 외면 및 제2결합부(22)의 상측 결합면(32)이 사이드멤버(14)의 측벽(14a)에 스폿용접, 접착제 등을 통해 결합됨으로써 로어패널(13) 및 벌크헤드(12)들이 사이드멤버(14)의 채널형 단면에 견고하게 고정될 수 있다. 이와 같이, 로어패널(13)이 사이드멤버(14)의 바닥에 결합됨으로써 Z방향의 버팀면의 갯수를 증가할 수 있으므로 그 내구성능의 포텐션(potential)이 개선될 수 있다.

각 벌크헤드(12)는 다양한 포밍공정을 통해 제1결합부(21), 지지부(23), 제2결합부(22)들이 단일체(unitary one-piece structure)로 이루어짐으로써 자체적인 강성을 충분히 확보할 수 있다.

도 4를 참조하면, 체결부재(11)의 중심과 크로스멤버(15)의 어느 한 횡단벽(15a)이 가상선(X1)을 따라 일렬로 정렬될 수 있다. 이에 의해, 서브프레임(미도시)으로부터 전달되는 하중은 X방향 하중성분, Y방향 하중성분, Z방향 하중성분을 가질 수 있다. 여기서, X방향 하중성분은 차량의 길이방향을 따라 인가되는 하중으로 지칭되고, Y방향 하중성분은 차량의 폭방향을 따라 인가되는 하중으로 지칭되며, Z방향 하중성분은 차량의 높이방향을 따라 인가되는 하중으로 지칭된다. 특히, Y방향 하중은 로드노이즈에 지배되는 하중 성분이 될 수 있다. 서브프레임(미도시)으로부터 하중이 체결부재(11)으로 전달되면 복수의 지지부(23)를 통해 사이드멤버(14)의 측벽(14a)으로 전달될 수 있고, 사이드멤버(14)의 측벽(14a)으로 전달된 하중은 크로스멤버(15)의 횡단벽(15a)으로 전달될 수 있다. 즉, 하중 전달경로(load path)가 체결부재(11), 벌크헤드(12), 사이드멤버(14), 크로스멤버(15) 순으로 연속적일 수 있으므로 X방향 지지강성이 증대될 수 있고, 특히 Y방향 입력점강성이 대폭 강화됨으로써 로드노이즈를 대폭 개선할 수 있을 뿐만 아니라 그 내구지수를 대폭 개선할 수 있다.

아래의 [표 1]은 종래예 및 본 발명에 대한 입력점 강성, 내구지수, 중량, 용접성 등을 비교한 결과표이다.

	종래예	본 발명	비고
Y 입력점 강성	1,000kgf/mm	1,900kgf/mm	+90% 증대
내구지수	1.48	2.95	+90% 증대
중량	740g/대	580g/대	-160g/대
용접성	스폿용접+CO2용접	스폿용접	용접품질 개선

상술한 [표 1]로부터, 본 발명의 Y방향 입력점 강성은 1,900 kgf/mm로서, 종래예의 Y방향 입력점 강성인 1,000kgf/mm에 비해 대략 90% 증가함을 알 수 있고, 본 발명의 내구지수는 2.95로서, 종래예의 내구지수인 1.48에 비해 대략 90% 증가함을 알 수 있으며, 본 발명의 중량은 580g/대로서 종래예의 중량인 740g/대에 비해 대략 160g/대 정도로 감소함을 알 수 있다. 즉, 본 발명은 종래예에 비해 Y방향 입력점 강성, 내구지수 등이 대폭 강화되고, 그 중량이 감소하는 장점이 있음을 확인할 수 있다.

또한, 본 발명은 벌크헤드(12)의 제1결합부(21) 및 체결부재(11)의 결합 이외에 벌크헤드(12), 로어패널(13), 사이드멤버(14)들 사이의 결합부분에 전반적으로 스폿용접을 적용할 수 있고, 이를 통해 CO2용접이 많이 이용되는 종래예에 비해 전체적으로 그 용접품질이 개선될 수 있는 장점이 있다.

도 5 내지 도 7의 실시예에 따르면, 각 벌크헤드(12)의 각 제2결합부(22)가 사이드멤버(14)의 측벽(14a)에 부합하도록 수직방향으로 평탄하게 형성될 수 있고, 이에 각 제2결합부(22)가 스폿용접 등을 통해 사이드멤버(14)의 측벽(14a)에 직접적으로 용접될 수 있다. 이에 따라, 로어패널(13)이 생략될 수 있다. 그리고, 각 벌크헤드(12)의 외측결합부(23)가 크로스멤버(15)의 각 횡단벽(15a)과 동일선상에 위치하도록 정렬될 수 있고, 이를 통해 한 쌍의 체결부재(11)의 중심을 연결하는 가상선(X2)이 크로스멤버(15)의 횡단벽(15a)들 사이에 위치할 수 있고, 가상선(X2)은 크로스멤버(15)의 횡단벽(15a)과 평행할 수 있다. 이를 통해, 하중 전달경로(load path)가 한 쌍의 사이드멤버(14) 및 크로스멤버(15) 사이로 원활하게 전달될 수 있는 구조를 구현할 수 있으므로, 서브프레임 마운팅구조(10)의 국부적인 강성 증대 뿐만 아니라 차체 구조의 전체적인 강성을 증대할 수 있다.

한편, 종래의 서브프레임 마운팅구조는 하중 전달경로가 불연속적인 폐구간을 형성함에 따라 CO2용접이 전반적으로 많이 이용되고, 이로 인해 그 조립작업이 매우 번거롭고 그 제조비용이 상승하는 단점이 있었다. 특히, CO2용접에 의한 결합부분은 국부경화에 따른 파단문제를 초래하는 단점이 있을 수 있다.

반면에, 본 발명은 도 7과 같이 하중 전달경로가 완전한 폐구간 구조가 아니므로 벌크헤드(12), 로어패널(13), 사이드멤버(14)들 사이의 결합부분에 전반적으로 스폿용접을 적용할 수 있으므로 조립성이 양호할 수 있다. 또한, 본 발명은 체결부재(11) 및 사이드멤버(14)가 연속적으로 연결됨에 따라 하중이 전체적으로 분산될 수 있으므로 입력점 강성의 강화를 효과적으로 구현할 수 있으며, 벌크헤들(12)들과 크로스멤버(15)의 연결강성을 강화함으로써 비틀림강성을 개선할 수 있다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 서브프레임 마운팅구조(60)를 도시한다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 서브프레임 마운팅구조(60)는, 서브프레임(미도시)을 차체 구조에 대해 고정하는 체결부재(61)와, 체결부재(61) 및 사이드멤버(14)를 직접적으로 연결하는 적어도 한 쌍의 벌크헤드(62)와, 체결부재(61) 및 벌크헤드(62)들을 지지하는 로어패널(63)을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 체결부재(61)는 헤드부(61a) 및 나사부(61b)를 가진 고정볼트로 구성될수 있다. 체결부재(61)의 나사부(61b)가 로어패널(63) 및 사이드멤버(14)를 통과할 수 있으며, 체결부재(61)의 나사부(61b)가 사이드멤버(14)의 아래로 돌출할 수 있다. 서브프레임(미도시)이 체결부재(61)의 나사부(61b)에 체결됨으로써 서브프레임(미도시)은 차체의 사이드멤버(14)에 고정될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 체결부재(61)는 프로젝션 너트, CO2 웰드너트, 프레스 증육너트 등과 같이 서브프레임(미도시)을 고정하기 위한 다양한 종류로 구성될 수 있다.

로어패널(63)은 베이스(63a) 및 베이스(63a)의 좌우 양측에 형성된 한 쌍의 플랜지(63b)를 포함할 수 있고, 이에 로어패널(63)은 사이드멤버(14)의 채널형 단면에 대응하는 채널형 단면 구조를 가질 수 있다. 로어패널(63)의 베이스(63a)는 사이드멤버(14)의 바닥벽(14b)에 스폿용접, 접착제 등을 통해 결합될 수 있고, 로어패널(63)의 각 플랜지(63b)는 사이드멤버(14)의 각 측벽(14a)에 스폿용접, 접착제 등을 통해 결합될 수 있다. 이와 같이, 로어패널(63)의 베이스(63a) 및 플랜지(63b)들이 사이드멤버(14)의 내면에 결합됨으로써 사이드멤버(14)와 로어패널(63)의 결합강도를 강화할 수 있을 뿐만 아니라 사이드멤버(14)의 바닥에 대한 내구성을 향상할 수 있다.

상술한 바와 같이, 각 벌크헤드(62)는 체결부재(61) 및 사이드멤버(14)를 직접적으로 연결함으로써 체결부재(61) 및 사이드멤버(14) 사이에 하중이 전달되는 하중 전달경로(load path)를 형성할 수 있다. 한 쌍의 벌크헤드(62)가 체결부재(11)의 헤드부(11a)의 외면에 대칭적으로 결합될 수 있다.

각 벌크헤드(62)는 체결부재(61)의 헤드부(61a)의 외면에 결합되는 제1결합부(41)와, 사이드멤버(14)의 측벽(14a)에 결합되는 하나 이상의 결합부(42)와, 제1결합부(41)로부터 제2결합부(42)로 연장된 하나 이상의 지지부(23)를 포함할 수 있다.

제1결합부(41)는 체결부재(61)의 헤드부(61a)의 외면 형상에 대응한 반원형으로 곡률진 구조로 구성될 수 있다. 제1결합부(41)는 CO2용접, 스폿용접 등을 통해 체결부재(61)의 헤드부(61a)의 외면에 결합될 수 있다.

지지부(43)는 제1결합부(41)로부터 외측을 향해 연장될 수 있다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 지지부(43)가 제1결합부(41)로부터 연장될 수 있고, 한 쌍의 지지부(43)는 사이드멤버(14)의 축선에 대해 직교함과 동시에 크로스멤버(15)의 횡단벽(15a)과 평행하도록 연장될 수 있다. 이를 통해 한 쌍의 벌크헤드(62)는 크로스멤버(15)의 횡단벽(15a)과 일렬로 정렬된 복수의 지지부(43)를 가질 수 있다. 또한, 각 벌크헤드(62)의 지지부(43)들이 맞대기용접을 통해 결합될 수 있으므로 Y방향 지지강성이 대폭 증대될 수 있다.

각 제2결합부(42)는 각 지지부(43)에 대해 절곡될 수 있고, 각 제2결합부(42)는 로어패널(63)의 플랜지(63b) 및 사이드멤버(14)의 측벽(14a)에 스폿용접, 접착제 등을 통해 결합될 수 있다. 이에 따라, 각 지지부(43)는 제1결합부(41) 및 제2결합부(42)를 연결하는 구조로 구성될 수 있고, 제1결합부(41)가 체결부재(61)에 결합됨과 더불어 제2결합부(42)가 사이드멤버(14)의 측벽(14a)에 결합됨으로써 각 지지부(43)는 체결부재(61) 및 사이드멤버(14)를 직접적으로 연결할 수 있고, 이에 각 지지부(43)는 하중 전달경로(load path)의 기능을 실질적으로 수행하는 것임을 알 수 있다.

제2결합부(42)는 로어패널(13)의 플랜지(13b)에 결합되는 하측 결합면(51) 및 사이드멤버(14)의 측벽(14a)에 결합되는 상측 결합면(52)을 가질 수 있다. 상측 결합면(52)은 하측 결합면(51)으로부터 외측으로 오프셋됨으로써 상측 결합면(52) 및 하측 결합면(51)은 단턱지게 형성될 수 있다. 제2결합부(42)의 하측 결합면(51)이 로어패널(63)의 플랜지(63b)에 결합됨에 따라 로어패널(63)의 플랜지(63b)의 외면은 제2결합부(42)의 상측 결합면(52)과 동일 평면 상에 위치(flushed with)할 수 있고, 이에 의해 로어패널(63)의 플랜지(63b)의 외면과 제2결합부(42)의 하측 결합면(52)은 사이드멤버(14)의 측벽(14a)에 보다 견고하고 안정적으로 결합될 수 있다.

각 벌크헤드(62)는 제1결합부(41), 지지부(43), 제2결합부(42)들이 단일체(unitary one-piece structure)로 이루어짐으로써 자체적인 강성을 충분히 확보할 수 있다.

로어패널(63)의 플랜지(63b)의 외면 및 제2결합부(42)의 상측 결합면(52)이 사이드멤버(14)의 측벽(14a)에 스폿용접 등을 통해 결합됨으로써 로어패널(63) 및 벌크헤드(62)들이 사이드멤버(14)의 채널형 단면에 견고하게 고정될 수 있다.

도 8 및 도 9의 실시예에 따르면, 벌크헤드(62)들의 지지부(43)들이 체결부재(61)의 헤드부(61a)로부터 크로스멤버(15)의 횡단벽(15a)과 평행함에 따라 서브프레임(미도시)으로부터 체결부재(61)로 전달된 하중은 지지부(43)들, 사이드멤버(14)의 측벽(14a)을 거쳐 크로스멤버(15) 측으로 원활하게 전달될 수 있다.

그외 나머지 구성, 작용은 선행하는 실시예와 유사 내지 동일하므로 그 자세한 설명은 생략한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10, 60: 차량용 서브프레임 마운팅구조
11. 61: 체결부재
12, 62: 벌크헤드
13, 63: 로어패널
14: 사이드멤버
15: 크로스멤버
21, 41: 내측 결합부
22, 42: 지지부
23, 43: 외측 결합부
31, 51: 하측 결합면
32, 52: 상측 결합면

Claims (11)

1. 한 쌍의 사이드멤버 및 한 쌍의 사이드멤버를 연결하는 크로스멤버를 가진 차체 구조에 배치되는 차량용 서브프레임 마운팅구조로서,
   각 사이드멤버에 장착되고, 서브프레임을 상기 사이드멤버 측에 고정하도록 구성된 체결부재; 및
   상기 체결부재 및 상기 사이드멤버를 연결함으로써 상기 체결부재 및 상기 사이드멤버 사이에 로드패스를 형성하도록 구성된 적어도 하나의 벌크헤드;를 포함하는 차량용 서브프레임 마운팅구조.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 벌크헤드는 상기 체결부재에 결합되는 내측 결합부와, 상기 사이드멤버의 측벽에 결합되는 외측 결합부와, 상기 내측 결합부로부터 상기 외측 결합부로 연장된 지지부를 포함하는 차량용 서브프레임 마운팅구조.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 지지부는 상기 체결부재 및 상기 사이드멤버의 측벽 사이에서 대각선방향으로 연장되는 차량용 서브프레임 마운팅구조.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 체결부재 및 상기 벌크헤드를 지지하는 로어패널을 더 포함하고,
   상기 로어패널은 상기 사이드멤버에 결합되는 차량용 서브프레임 마운팅구조.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 로어패널은 베이스 및 상기 베이스의 양측에 형성된 한 쌍의 플랜지를 가지는 차량용 서브프레임 마운팅구조.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 로어패널의 베이스는 상기 사이드멤버의 바닥벽에 결합되고, 상기 로어패널의 각 플랜지는 상기 사이드멤버의 측벽에 결합되는 차량용 서브프레임 마운팅구조.
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 외측결합부는 상기 사이드멤버의 측벽에 결합되는 상측 결합면 및 상기 로어패널의 플랜지에 결합되는 하측 결합면을 가지는 차량용 서브프레임 마운팅구조.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 상측 결합면은 상기 하측 결합면으로부터 상기 사이드멤버의 측벽을 향해 오프셋되는 차량용 서브프레임 마운팅구조.
9. 청구항 2에 있어서,
   상기 지지부는 상기 크로스멤버의 횡단벽과 평행하도록 연장되는 차량용 서브프레임 마운팅구조.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 체결부재의 중심과 상기 크로스멤버의 어느 한 횡단벽이 일렬로 정렬되는 차량용 서브프레임 마운팅구조.
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 외측결합부가 상기 크로스멤버의 각 횡단벽과 동일선상에 위치하도록 정렬되는 차량용 서브프레임 마운팅구조.
    

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