KR20210067169A - 자동차 카울 크로스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 카울 크로스에 관한 것으로서, 비원형 단면 형상을 하는 메인 프레임; 상기 메인 프레임에 편심되게 연결되되 상기 메인 프레임과 나란하게 배치되고, 상기 메인 프레임보다 길이가 길게 형성되는 서브 프레임; 및 상기 메인 프레임에 마련되며, 상기 서브 프레임이 상기 메인 프레임에 용접될 때 상기 서브 프레임을 상기 메인 프레임에 지지하는 프레임 지지용 포켓을 포함한다.

Description

자동차 카울 크로스{Cowl cross for a car}

본 발명은, 자동차 카울 크로스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 기존의 스틸 재질에서 벗어나 알루미늄과 같은 경량소재로 제작할 수 있음은 물론 원하는 성능을 제공할 수 있어서 자동차의 중요 부품으로 자리매김할 수 있으며, 특히 효율적인 구조라서 높은 구조 강성과 내구성을 제공할 수 있는 자동차 카울 크로스에 관한 것이다.

카울 크로스(Cowl Cross)는 파이프(pipe)에 프레스(press) 공정으로 제작된 부품이 용접(weld)으로 조립된다. 이때의 용접은 CO2, CMT 등의 아크 용접이며, 작은 부품이 20에서 30개가량 위치별로 조립된다.

이러한 자동차 카울 크로스(혹은 카울 크로스 부품이라고도 함)는 자동차의 칵핏 모듈(Cockpit Module)을 지지한다. 때문에, 카울 크로스는 구조 강성과 내구성이 중요시되는 부품이다.

한편, 기존에는 스틸 재질의 원형 파이프 및 프레스 성형된 부품을 용융 용접해서 카울 크로스를 조립해 왔다. 실제, 현존 카울 크로스는 대부분이 스틸 재질의 구조를 갖는다.

다만, 최근 경량화 추세에 따른 알루미늄과 같은 경량소재를 적용한 부품이 개발되고 있다는 점을 고려해볼 때, 카울 크로스의 재질 변화가 예상되지만, 단지 재질만을 변경해서는 원하는 구조 강성과 내구성을 제공하기 어려울뿐더러 원하는 성능을 제공하기도 쉽지 않다.

도 1은 종래기술에 따른 지지체 빔의 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이며, 도 3은 파이프 부품 변위 영역의 단면 도시도이다.

참고로, 도 1 내지 도 3의 도면은 선행기술문헌(EP 1 816 055 B1)의 명세서에 개시된 발명이다.

이들 도면을 참조하면, 상기 선행기술문헌은 두 개의 몸체 필러 사이의 차량 폭에 걸쳐 연장되고 두 개의 평행하면서도 원형을 이루는 제1 및 제2 튜브 부분(2,3, tube parts)을 구성으로 하는 차량의 대시보드를 위한 지지체 빔을 개시하고 있다.

그런데, 이러한 종래기술의 경우에는 전술한 도면에 도시된 것처럼 많은 부품의 용접으로 이루어지기 때문에 작업 공수가 증가하여 생산성이 떨어질 수밖에 없으며, 다소 복잡한 구조적인 한계로 인해 또한 제1 및 제2 튜브 부분(2,3)이 측 방향으로 단순하게 용접되는 구조라는 한계로 인해 구조 강성과 내구성이 높지 않을뿐더러 원하는 성능을 제공하기 어렵다는 점을 두루 고려해볼 때, 기존에 알려지지 않은 신개념의 자동차 카울 크로스에 대한 필요성이 대두된다.

선행기술문헌 ; EP 1 816 055 B1

본 발명의 목적은, 기존의 스틸 재질에서 벗어나 알루미늄과 같은 경량소재로 제작할 수 있음은 물론 원하는 성능을 제공할 수 있어서 자동차의 중요 부품으로 자리매김할 수 있으며, 특히 효율적인 구조라서 높은 구조 강성과 내구성을 제공할 수 있는 자동차 카울 크로스를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 비원형 단면 형상을 하는 메인 프레임; 상기 메인 프레임에 편심되게 연결되되 상기 메인 프레임과 나란하게 배치되고, 상기 메인 프레임보다 길이가 길게 형성되는 서브 프레임; 및 상기 메인 프레임에 마련되며, 상기 서브 프레임이 상기 메인 프레임에 용접될 때 상기 서브 프레임을 상기 메인 프레임에 지지하는 프레임 지지용 포켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 카울 크로스에 의해 달성된다.

상기 서브 프레임은 비원형 단면 형상을 하되 상기 메인 프레임보다 단면적이 작게 형성되며, 상기 메인 프레임에 접하는 상기 서브 프레임의 접면 부위가 단차진 단차부를 형성할 수 있다.

상기 프레임 지지용 포켓이 상기 메인 프레임에 일체로 형성될 수 있다.

상기 메인 프레임에 용접 결합하되 자동차의 칵핏 모듈(Cockpit Module)을 지지하는 모듈 지지부; 상기 서브 프레임에 용접 결합하며, 상기 자동차의 골조와 연결하도록 서로 다른 위치에 다른 형상으로 마련되는 복수의 프레임 연결 브래킷; 상기 메인 프레임의 단부에 결합하는 메인 단부 마감대; 및 상기 서브 프레임의 단부에 결합하는 서브 단부 마감대를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 기존의 스틸 재질에서 벗어나 알루미늄과 같은 경량소재로 제작할 수 있음은 물론 원하는 성능을 제공할 수 있어서 자동차의 중요 부품으로 자리매김할 수 있으며, 특히 효율적인 구조라서 높은 구조 강성과 내구성을 제공할 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명에 따르면, 종래보다 효율적인 구조를 가지기 때문에 작업 공수가 감소하여 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 지지체 빔의 사시도이다.
도 2는 도 1의 정면도이다.
도 3은 파이프 부품 변위 영역의 단면 도시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 카울 크로스의 사시도이다.
도 5 및 도 6은 도 4를 다른 각도에서 도시한 도면들이다.
도 7은 도 6의 A 영역의 확대도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하여지도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

따라서 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하려고 구체적으로 설명되지 않는다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문어구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작(작용)은 하나 이상의 다른 구성 요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 카울 크로스의 사시도, 도 5 및 도 6은 도 4를 다른 각도에서 도시한 도면들, 그리고, 도 7은 도 6의 A 영역의 확대도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 자동차 카울 크로스는 기존의 스틸 재질에서 벗어나 알루미늄과 같은 경량소재로 제작할 수 있음은 물론 원하는 성능을 제공할 수 있어서 자동차의 중요 부품으로 자리매김할 수 있으며, 특히 효율적인 구조라서 높은 구조 강성과 내구성을 제공할 수 있도록 한다.

특히, 본 실시예에 따른 자동차 카울 크로스는 도 4 내지 도 6과 같은 최적화된 부품 구조를 이루고 있으므로 자동차의 구조 강성을 제공하면서 조립 공정을 단순화시키는데 유리하다.

이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 자동차 카울 크로스는 메인 프레임(110), 서브 프레임(120) 및 프레임 지지용 포켓(111)을 포함할 수 있다.

메인 프레임(110)은 자동차 카울 크로스의 가장 큰 골격을 이루는 부분이다. 종전과 달리 메인 프레임(110)은 비원형 단면 형상을 한다.

이러한 메인 프레임(110)에는 자동차의 칵핏 모듈(Cockpit Module)을 지지하는 모듈 지지부(130)가 마련된다.

칵핏 모듈은 인스투러먼트 패널(Instrument Panel), 크로스 바(Cross Bar), 공조시스템, 에어백(Airbag), 각종 계기판, 오디오 등 전장부품 스티어링 컬럼 및 훨, 페달 어셈블리 등을 조립된 상태로 공급하는 부품 단위를 가리키는데, 이러한 칵핏 모듈이 위치별로 모듈 지지부(130)에 직, 간접적으로 연결될 수 있다. 따라서, 조립공정이 매우 단순해진다.

도면에는 모듈 지지부(130)의 위치를 개략적으로 도시했는데, 메인 프레임(110)에서 프레임 지지용 포켓(111)와 메인 단부 마감대(151)를 제외한 모든 구조물이 모듈 지지부(130)에 해당할 수 있다.

메인 프레임(110)의 단부에는 메인 단부 마감대(151)가 결합한다. 본 실시예에 따른 자동차 카울 크로스를 자동차에 조립할 때, 메인 프레임(110)의 단부에 메인 단부 마감대(151)가 마련되어 자동차의 골조와 연결되기 때문에 조립의 편의성을 제공할 수 있음은 물론 구조적인 강성을 높일 수 있다.

서브 프레임(120)은 메인 프레임(110)에 편심되게 연결되되 메인 프레임(110)과 나란하게 배치되는 구조물이다.

서브 프레임(120)은 메인 프레임(110)보다 길이가 길게 형성된다. 또한, 서브 프레임(120)은 비원형 단면 형상을 하되 메인 프레임(110)보다 단면적이 작게 형성되된다.

그리고, 메인 프레임(110)에 접하는 서브 프레임(120)의 접면 부위가 단차진 단차부(121)를 형성한다. 따라서, 서브 프레임(120)이 메인 프레임(110)에 안정적으로 배치된 후, 넓은 면적에서 용접될 수 있으므로 종래보다 구조적인 강성을 제공하는데 유리하다.

이러한 서브 프레임(120)에는 복수의 프레임 연결 브래킷(140)이 마련된다. 복수의 프레임 연결 브래킷(140)은 서브 프레임(120)에 용접 결합하되 자동차의 골조와 연결하도록 서로 다른 위치에 다른 형상으로 마련된다.

도면에는 다른 형상의 연결 브래킷(140)에 대해 모두 같은 참조부호를 부여하고 있는데, 서브 프레임(120)에서 서브 단부 마감대(152)를 제외한 모든 구조물이 프레임 연결 브래킷(140)에 해당할 수 있다.

한편, 프레임 지지용 포켓(111)은 메인 프레임(110)에 마련되며, 서브 프레임(120)이 메인 프레임(110)에 용접될 때 서브 프레임(120)을 메인 프레임(110)에 지지하는 역할을 한다.

본 실시예에서 프레임 지지용 포켓(111)은 메인 프레임(110)에 일체로 형성된다. 이처럼 메인 프레임(110)에 프레임 지지용 포켓(111)이 일체로 형성되고, 이를 매개로 해서 서브 프레임(120)이 메인 프레임(110)에 용접될 수 있으므로 종래 구조에 비해 적은 수의 용접이 필요하고, 또한 높은 구조 강성과 내구성을 제공할 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 구조로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 기존의 스틸 재질에서 벗어나 알루미늄과 같은 경량소재로 제작할 수 있음은 물론 원하는 성능을 제공할 수 있어서 자동차의 중요 부품으로 자리매김할 수 있으며, 특히 효율적인 구조라서 높은 구조 강성과 내구성을 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에 따르면, 종래보다 효율적인 구조를 가지기 때문에 작업 공수가 감소하여 생산성을 높일 수 있다.

이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.

110 : 메인 프레임 111 : 프레임 지지용 포켓
120 : 서브 프레임 121 : 단차부
130 : 모듈 지지부 140 : 프레임 연결 브래킷
151 : 메인 단부 마감대 152 : 서브 단부 마감대

Claims (4)

1. 비원형 단면 형상을 하는 메인 프레임;
   상기 메인 프레임에 편심되게 연결되되 상기 메인 프레임과 나란하게 배치되고, 상기 메인 프레임보다 길이가 길게 형성되는 서브 프레임; 및
   상기 메인 프레임에 마련되며, 상기 서브 프레임이 상기 메인 프레임에 용접될 때 상기 서브 프레임을 상기 메인 프레임에 지지하는 프레임 지지용 포켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 카울 크로스.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 서브 프레임은 비원형 단면 형상을 하되 상기 메인 프레임보다 단면적이 작게 형성되며,
   상기 메인 프레임에 접하는 상기 서브 프레임의 접면 부위가 단차진 단차부를 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차 카울 크로스.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 프레임 지지용 포켓이 상기 메인 프레임에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 카울 크로스.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 메인 프레임에 용접 결합하되 자동차의 칵핏 모듈(Cockpit Module)을 지지하는 모듈 지지부;
   상기 서브 프레임에 용접 결합하며, 상기 자동차의 골조와 연결하도록 서로 다른 위치에 다른 형상으로 마련되는 복수의 프레임 연결 브래킷;
   상기 메인 프레임의 단부에 결합하는 메인 단부 마감대; 및
   상기 서브 프레임의 단부에 결합하는 서브 단부 마감대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 카울 크로스.

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