KR20220008619A

KR20220008619A - 배터리 케이스의 사이드 프레임

Info

Publication number: KR20220008619A
Application number: KR1020200086982A
Authority: KR
Inventors: 정창균; 위상권; 정기석
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2020-07-14
Filing date: 2020-07-14
Publication date: 2022-01-21
Also published as: KR102400365B1

Abstract

본 발명은, 외부 충격으로부터 배터리 셀을 보호하면서 경량화와 비용 절감을 동시에 달성할 수 있는 배터리 케이스의 사이드 프레임에 관한 것으로, 일 실시예에 따른 배터리 케이스의 사이드 프레임은, 베이스판에 결합되는 제1 프레임 부재; 제2 프레임 부재; 및 상기 제1 프레임 부재와 상기 제2 프레임 부재 사이에 배치되어, 상기 제1 프레임 부재 및 상기 제2 프레임 부재와 연결되는 커넥터를 포함할 수 있다.

Description

배터리 케이스의 사이드 프레임 {Side frame for battery case}

본 발명은 배터리 케이스의 사이드 프레임에 관한 것이다.

전기 차량에 사용되는 배터리 케이스는 내부의 배터리 셀을 보호하기 위해 다양한 내력부재를 사용한다.

대표적인 예가 배터리 케이스의 사이드 프레임으로서, 배터리 셀이 탑재되는 공간을 구획하는 측벽을 구성하면서 배터리 셀을 둘러싸게 되어 외부 충격으로부터 배터리 셀을 보호한다.

또한, 사이드 프레임은, 배터리 케이스를 차체에 고정하는 데에 필요한 마운팅 프레임(Mounting Frame)이 측면에 장착될 수 있다.

배터리 케이스 또는 사이드 프레임은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 이용하여 제조될 수 있다. 이는 알루미늄의 경량성과, 예컨대 압출 공정을 이용하여 복잡한 단면을 용이하게 만들 수 있는 성형 자유도 등의 장점이 있기 때문이다.

하지만, 알루미늄 또는 알루미늄 합금은 강재 대비 훨씬 고가(高價)이고, 압출 공정의 생산 수율이 매우 낮은 단점이 있다.

(특허문헌 1) KR 2019-0131415 A

본 발명은 외부 충격으로부터 배터리 셀을 보호하면서 경량화와 비용 절감을 동시에 달성할 수 있는 배터리 케이스의 사이드 프레임을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 케이스의 사이드 프레임은, 베이스판에 결합되는 제1 프레임 부재; 제2 프레임 부재; 및 상기 제1 프레임 부재와 상기 제2 프레임 부재 사이에 배치되어, 상기 제1 프레임 부재 및 상기 제2 프레임 부재와 연결되는 커넥터를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 케이스의 사이드 프레임에서, 상기 커넥터는 상기 제1 프레임 부재 및 상기 제2 프레임 부재와 상이한 재질로 만들어질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 케이스의 사이드 프레임은, 베이스판에 결합되는 제1 프레임 부재; 제2 프레임 부재; 상기 제1 프레임 부재와 상기 제2 프레임 부재 사이에 배치되는 제3 프레임 부재; 및 어느 하나는 상기 제1 프레임 부재와 상기 제3 프레임 부재 사이에 배치되어 상기 제1 프레임 부재 및 상기 제3 프레임 부재와 연결되고, 다른 하나는 상기 제2 프레임 부재와 상기 제3 프레임 부재 사이에 배치되어 상기 제2 프레임 부재 및 상기 제3 프레임 부재와 연결되는 복수의 커넥터를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 케이스의 사이드 프레임은, 베이스판에 결합되는 제1 프레임 부재; 제2 프레임 부재; 상기 제1 프레임 부재와 상기 제2 프레임 부재 사이에 배치되는 복수의 제3 프레임 부재; 및 어느 하나는 상기 제1 프레임 부재와 상기 제3 프레임 부재 사이에 배치되어 상기 제1 프레임 부재 및 상기 제3 프레임 부재와 연결되고, 다른 하나는 상기 제2 프레임 부재와 상기 제3 프레임 부재 사이에 배치되어 상기 제2 프레임 부재 및 상기 제3 프레임 부재와 연결되며, 또 다른 하나는 제3 프레임 부재들 사이에 배치되어 상기 제3 프레임 부재들과 연결되는 복수의 커넥터를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예 또는 또 다른 실시예에 따른 배터리 케이스의 사이드 프레임에서, 상기 커넥터는 상기 제1 프레임 부재, 상기 제2 프레임 부재, 및 상기 제3 프레임 부재와 상이한 재질로 만들어질 수 있다.

본 발명에 의하면, 사이드 프레임을 이종(異種) 재질의 부재들로 구성함으로써, 충분한 구조 강성, 경량화 및 비용 절감의 효과를 얻게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사이드 프레임이 적용된 배터리 케이스를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 사이드 프레임을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 사이드 프레임을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 사이드 프레임을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 사이드 프레임을 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 사이드 프레임을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 사이드 프레임을 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제7 실시예에 따른 사이드 프레임을 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 사이드 프레임을 조립하는 방법을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사이드 프레임을 조립하는 방법을 도시한 도면이다.
도 11은 측면 충돌시, 강재로 된 사이드 프레임과 본 발명의 실시예에 따른 사이드 프레임의 성능을 비교한 도면들이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 사이드 프레임의 인터락킹(Inter-locking) 효과를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사이드 프레임이 적용된 배터리 케이스를 도시한 사시도이다.

배터리 케이스는, 제1 케이스(1)와 제2 케이스(2)를 포함할 수 있다.

제1 케이스(1)는 베이스판(20)과, 베이스판을 둘러싼 사이드 프레임(10)을 포함할 수 있다. 제1 케이스의 베이스판은 배터리 셀을 지지하는 바닥재로 작용할 수 있고, 사이드 프레임은 제1 케이스의 측벽을 구성할 수 있다.

베이스판(20)과 사이드 프레임(10)은 용접 등에 의해 결합되어 일체로 될 수 있다. 제1 케이스(1)는 베이스판의 주위로 폐단면을 형성하는 사이드 프레임 내에 공간부를 가질 수 있다.

예를 들면, 적어도 4개의 사이드 프레임(10)이 베이스판(20)을 둘러싸도록 마련된다. 각 사이드 프레임의 양단부는 대응되는 다른 사이드 프레임의 해당 단부에 접한 다음에 용접 등에 의해 결합될 수 있다.

제2 케이스(2)는 본체(3)와, 본체의 단부에 형성된 플랜지(4)를 포함할 수 있다. 본체가 중공부를 가진 경우에, 제2 케이스는 적당한 강도를 가진 재질을 프레스를 이용하여 소정의 형상으로 성형함으로써 제조될 수 있다.

제2 케이스(2)의 본체(3)가 제1 케이스(1)의 공간부를 덮어씌우도록 하여 제1 및 제2 케이스가 서로 결합함으로써, 그 내부에 배터리 셀을 수용하기 위한 수용 공간을 형성할 수 있다.

제1 및 제2 케이스(1, 2)의 결합은, 예를 들어 본체(3)의 단부에 형성된 플랜지(4)와 사이드 프레임(10)이 서로 중첩된 후 볼트(미도시)를 체결함으로써 이루어질 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 사이드 프레임을 도시한 단면도이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 사이드 프레임(10)은 제1 프레임 부재(11), 제2 프레임 부재(12), 커넥터(15)를 포함할 수 있다.

제1 프레임 부재(11)는 소정의 폭과 길이를 가진 단일 판재를 예컨대 사각형 단면을 갖도록 구부린 관 형상의 부재로 형성될 수 있다. 이로써, 제1 프레임 부재는 내부에 개방 단면의 중공부를 가질 수 있다.

제1 프레임 부재(11)의 일측면은 용접 등에 의해 베이스판(20)에 결합될 수 있다.

제1 프레임 부재(11)의 타측면에는 제1 프레임 부재의 길이방향(x)을 따라 연장한 절개부(111)가 형성된다. 절개부의 양단에는 중공부를 향해 (-z 방향으로) 절곡되어 형성된 벽부(112)를 가질 수 있다.

제2 프레임 부재(12)는 소정의 폭과 길이를 가진 단일 판재를 예컨대 사각형 단면을 갖도록 구부린 관 형상의 부재로 형성될 수 있다. 이로써, 제2 프레임 부재는 내부에 개방 단면의 중공부를 가질 수 있다.

제2 프레임 부재(12)의 측면 중 제1 프레임 부재(11)에 인접하게 위치된 일측면에는 제2 프레임 부재의 길이방향(x)을 따라 연장한 절개부(121)가 형성된다. 절개부의 양단에는 중공부를 향해 (+z 방향으로) 절곡되어 형성된 벽부(122)를 가질 수 있다.

제2 프레임 부재(12)의 타측면에는 볼트공(미도시)이 형성될 수 있다. 제1 케이스(1)와 제2 케이스(2)가 결합할 때 볼트공에 볼트가 체결될 수 있다.

제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)는 예를 들어 강재 등과 같이 비중이 4 이상인 중금속 재질로 만들어질 수 있다. 또한, 제1 및 제2 프레임 부재는 벤딩(Bending) 또는 롤포밍(Roll Forming) 등에 의해 성형될 수 있다.

커넥터(15)는 제1 프레임 부재(11)와 제2 프레임 부재(12) 사이에 배치되어, 제1 프레임 부재와 제2 프레임 부재를 서로 연결하고 고정시킬 수 있다. 이를 위해, 커넥터는 지지부(150)와, 지지부에서 서로 반대방향(+z, -z)으로 돌출한 한 쌍의 돌출부(151)를 포함할 수 있다.

지지부(150)는 소정의 두께를 가진 중실(中實)의 부재로서, 예를 들어 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)와 동일한 폭 및 길이를 가질 수 있다.

하지만, 반드시 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 지지부는 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)의 폭보다 크거나 작은 폭, 또는 제1 및 제2 프레임 부재의 길이보다 작은 길이를 가질 수도 있다.

돌출부(151)는 지지부(150)의 양측면에서 두께방향(z)으로 돌출하고, 길이방향(x)으로 지지부와 동일한 길이로 연장할 수 있다. 돌출부의 폭방향(y) 길이는 절개부(111, 121)의 폭방향(y) 길이와 동일할 수 있다.

각 돌출부(151)의 자유단에는 돌출부의 폭방향(y) 길이보다 더 큰 폭방향(y) 길이를 가진 확장부(152)가 형성될 수 있다. 이로써, 돌출부와 확장부 사이에 단턱이 생길 수 있다.

지지부(150)와 확장부(152) 사이의 간격은, 적어도 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)를 구성하는 판재의 두께, 혹은 벽부(112, 122)의 길이일 수 있다.

이로 인해, 지지부(150)와 확장부(152) 사이에 절개부(111, 121)의 양단이 형상맞춤되고 절개부의 양단은 단턱에 고정되어, 커넥터(15)와 제1 프레임 부재(11) 사이, 그리고 커넥터(15)와 제2 프레임(12) 부재 사이의 견고한 결합이 이루어질 수 있다.

커넥터(15)는 예를 들어 압출 등에 의해 성형될 수 있다. 이에 따라 프레스를 이용하여 성형할 수 없는 돌출부(151)의 확장부(152; 소위 언더컷)를 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 커넥터(15)는 압출로 성형 가능한 재질, 예컨대 알루미늄이나 그 합금 등과 같은 경금속, 경금속 합금, 플라스틱, 복합재료 중 적어도 하나의 재질로 만들어질 수 있다.

전술한 바와 같이, 커넥터(15)는 제1 프레임 부재(11)와 제2 프레임 부재(12) 사이에 배치되고, 커넥터의 한 쌍의 돌출부(151) 중 어느 하나가 제1 프레임 부재의 절개부(111)에 끼워짐과 더불어, 한 쌍의 돌출부 중 다른 하나가 제2 프레임 부재의 절개부(121)에 끼워지게 된다. 또한, 제1 프레임 부재와 제2 프레임 부재의 절개부가 있는 측면은 각각 커넥터의 지지부(150)에 면접촉하게 된다.

따라서, 제1 프레임 부재(11)와 제2 프레임 부재(12)는 커넥터(15)를 매개로 하여 서로 견고하게 결합될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 사이드 프레임(10)은 배터리 케이스를 차체에 고정시키기 위해 제1 프레임 부재(11) 또는 제2 프레임 부재(12)의 일측에 결합되는 마운팅 프레임(16)을 더 포함할 수 있다.

마운팅 프레임(16)은 대략 ㄷ자 단면 형상을 갖도록 절곡되어 형성될 수 있다. 마운팅 프레임의 양측 단부는 서로 반대방향으로, 즉 바깥쪽으로 절곡되어 형성된 플랜지(160)를 가질 수 있다.

마운팅 프레임(16)은 예를 들어 강재 등과 같은 금속 재질로 만들어질 수 있으며, 벤딩 또는 롤포밍 등에 의해 성형될 수 있다.

플랜지(160)는 용접 등에 의해 제1 프레임 부재(11) 또는 제2 프레임 부재(12)의 일측에 결합할 수 있다. 도 2에는 마운팅 프레임의 양측 단부가 제1 프레임 부재에 결합된 예가 도시되어 있지만, 그 결합위치는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

마운팅 프레임(16)은 볼팅 등에 의해 예를 들면 차체의 사이드 멤버에 겹쳐져 고정될 수 있다. 이로써, 본 발명의 사이드 프레임(10)을 구비한 배터리 케이스는 차체에 고정될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 사이드 프레임을 도시한 단면도이다.

여기서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 사이드 프레임(10)은, 절개부(111, 112) 대신에 절개홈(113, 123)이 채용된 점만 상이하고, 나머지 구성요소들은 전술한 제1 실시예의 사이드 프레임의 구성과 동일할 수 있다.

제1 프레임 부재(11)는 소정의 폭과 길이를 가진 단일 판재를 예컨대 사각형 단면을 갖도록 구부린 관 형상의 부재로 형성될 수 있다. 이로써, 제1 프레임 부재는 내부에 폐쇄 단면의 중공부를 가질 수 있다.

제1 프레임 부재(11)의 타측면에는 제1 프레임 부재의 길이방향(x)을 따라 연장한 절개홈(113)이 형성된다.

절개홈(113)은, 양측에 형성된 한 쌍의 벽부(114)와, 한 쌍의 벽부를 연결하는 연결부(115)를 포함할 수 있다.

제2 프레임 부재(12)는 소정의 폭과 길이를 가진 단일 판재를 예컨대 사각형 단면을 갖도록 구부린 관 형상의 부재로 형성될 수 있다. 이로써, 제2 프레임 부재는 내부에 폐쇄 단면의 중공부를 가질 수 있다.

제2 프레임 부재(12)의 측면 중 제1 프레임 부재(11)에 인접하게 위치된 일측면에는 제2 프레임 부재의 길이방향(x)을 따라 연장한 절개홈(123)이 형성된다.

절개홈(123)은 양측에 형성된 한 쌍의 벽부(124)와, 한 쌍의 벽부를 연결하는 연결부(125)를 포함할 수 있다.

제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)는 예를 들어 강재 등과 같이 비중이 4 이상인 중금속 재질로 만들어질 수 있다. 또한, 제1 및 제2 프레임 부재는 벤딩 또는 롤포밍 등에 의해 성형될 수 있다.

제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)에서, 각 절개홈(113, 123)은 연결부(115, 125)가 절곡되어 형성된 확장홈(116, 126)을 더 포함할 수 있다.

도 3에는 절개홈(113, 123)의 안쪽에서 벽부(114, 124)들 사이의 간격보다 큰 폭을 갖고서, 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)의 폭방향(y) 양측으로 각 벽부에 대해 단차지게 형성된 확장홈(116, 126)이 나타나 있다. 이로써, 절개홈은 대략 T자 형상으로 형성될 수 있다.

커넥터(15)는 제1 프레임 부재(11)와 제2 프레임 부재(12) 사이에 배치되어, 제1 프레임 부재와 제2 프레임 부재를 서로 연결하고 고정시킬 수 있다. 이를 위해, 커넥터는 지지부(150)와, 지지부에서 서로 반대방향(z, -z)으로 돌출한 한 쌍의 돌출부(151)를 포함할 수 있다.

돌출부(151)의 폭방향(y) 길이는 절개홈(113, 123)에 있는 벽부(114, 124)들 사이의 간격과 동일할 수 있다.

각 돌출부(151)의 자유단에는 돌출부의 폭방향(y) 길이보다 더 큰 폭방향(y) 길이를 가진 확장부(152)가 형성될 수 있다.

확장부(152)의 두께방향(z) 길이는 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)의 절개홈(113, 123)에 형성된 확장홈 내부의 두께방향(z) 길이와 동일한 것이 좋다.

또한, 돌출부(151)의 확장부(152)가 갖는 형상은 절개홈(113, 123)의 확장홈(116, 126)이 갖는 형상과 대응된다.

지지부(150)와 확장부(152) 사이의 간격은, 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)의 절개홈(113, 123)에 있는 벽부(114, 124)의 길이와 동일할 수 있다.

이에 따라, 돌출부(151) 및 확장부(152)는 절개홈(113, 123)과 확장홈(116, 126)에 형상맞춤될 수 있다.

커넥터(15)는 압출로 성형 가능한 재질, 예컨대 알루미늄이나 그 합금 등과 같은 경금속, 경금속 합금, 플라스틱, 복합재료 중 적어도 하나의 재질로 만들어질 수 있다.

전술한 바와 같이, 커넥터(15)는 제1 프레임 부재(11)와 제2 프레임 부재(12) 사이에 배치되고, 커넥터의 한 쌍의 돌출부(151) 중 어느 하나가 제1 프레임 부재의 절개홈(113)에 끼워지며 형상맞춤됨과 더불어, 한 쌍의 돌출부 중 다른 하나가 제2 프레임 부재의 절개홈(123)에 끼워지며 형상맞춤된다. 또한, 제1 프레임 부재와 제2 프레임 부재의 절개홈이 있는 측면은 각각 커넥터의 지지부(150)에 면접촉하게 된다.

한편, 도 3에는 마운팅 프레임(16)의 양측 단부가 제1 프레임 부재(11)에 결합된 예가 도시되어 있지만, 그 결합위치는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 사이드 프레임을 도시한 단면도이다.

여기서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 사이드 프레임(10)은, 절개부(111, 112) 대신에 절개홈(113, 123)이 채용된 점만 상이하고, 나머지 구성요소들은 전술한 제1 실시예의 사이드 프레임의 구성과 동일할 수 있다.

제2 프레임 부재(12)는 소정의 폭과 길이를 가진 단일 판재를 예컨대 사각형 단면을 갖도록 폭방향으로 구부린 관 형상의 부재로 형성될 수 있다. 이로써, 제2 프레임 부재는 내부에 폐쇄 단면의 중공부를 가질 수 있다.

제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)에서, 각 절개홈(113, 123)은 연결부(115, 125)가 만곡되어 형성된 확장홈(116, 126)을 더 포함할 수 있다.

도 4에는 절개홈(113, 123)의 안쪽에서 벽부(114, 124)들 사이의 간격보다 큰 폭 또는 직경을 갖고서, 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)의 중공부 쪽으로 오목하고 둥글게 형성된 확장홈(116, 126)이 나타나 있다. 이로써, 절개홈은 대략 Ω자 형상으로 형성될 수 있다.

커넥터(15)는 제1 프레임 부재(11)와 제2 프레임 부재(12) 사이에 배치되어, 제1 프레임 부재와 제2 프레임 부재를 서로 연결하고 고정시킬 수 있다. 이를 위해, 커넥터는, 지지부(150)와, 지지부에서 서로 반대방향(z, -z)으로 돌출한 한 쌍의 돌출부(151)를 포함할 수 있다.

돌출부(151)의 폭방향(y) 길이는 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)의 절개홈(113, 123)에 있는 벽부(114, 124)들 사이의 간격과 동일한 것이 좋다.

각 돌출부(151)의 자유단에는 지지부(150)의 폭방향(y) 및 두께방향(z)으로 연장하여 돌출부보다 훨씬 더 큰 크기를 가진 대략 원기둥 형상의 확장부(152)가 형성될 수 있다.

확장부(152)의 두께방향(z) 길이는 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)의 절개홈(113, 123)에 형성된 확장홈 내부의 두께방향(z) 길이와 동일할 수 있다.

전술한 바와 같이, 커넥터(15)는 제1 프레임 부재(11)와 제2 프레임 부재(12) 사이에 배치되고, 커넥터의 한 쌍의 돌출부 중 어느 하나가 제1 프레임 부재의 절개홈(113)에 끼워지며 형상맞춤됨과 더불어, 한 쌍의 돌출부 중 다른 하나가 제2 프레임 부재의 절개홈(123)에 끼워지며 형상맞춤된다. 또한, 제1 프레임 부재와 제2 프레임 부재의 절개홈이 있는 측면은 각각 커넥터의 지지부(150)에 면접촉하게 된다.

한편, 도 4에는 마운팅 프레임(16)의 양측 단부가 제1 프레임 부재(11)에 결합된 예가 도시되어 있지만, 그 결합위치는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 사이드 프레임을 도시한 단면도이다.

여기서, 본 발명의 제4 실시예에 따른 사이드 프레임은, 커넥터(15)가 폭방향으로 더욱 연장한 연장부(153)에 마운팅 프레임(16)이 장착된 점만 상이하고, 나머지 구성요소들은 전술한 제1 실시예 내지 제3 실시예의 사이드 프레임의 구성과 동일할 수 있다.

예컨대, 본 발명의 제4 실시예에 따른 사이드 프레임의 제1 프레임 부재(11)와 제2 프레임 부재(12)는, 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에서 설명된 것들 중 어느 하나와 동일하게 구성되어 사용될 수 있으므로, 그 구성 및 작용의 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 사이드 프레임(10)은, 배터리 케이스를 차체에 고정시키기 위해 커넥터(15)를 매개로 하여 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)의 일측에 결합되는 마운팅 프레임(16)을 더 포함할 수 있다.

마운팅 프레임(16)은 소정의 폭과 길이를 가진 단일 판재를 예컨대 사각형 단면을 갖도록 폭방향으로 구부려 관 형상의 부재로 형성될 수 있다. 이로써, 마운팅 프레임은 내부에 개방 단면의 중공부를 가질 수 있다.

마운팅 프레임(16)의 일측면에는 마운팅 프레임의 길이방향(x)을 따라 연장한 절개부(161)가 형성된다. 절개부의 양단에는 중공부를 향해 절곡되어 형성된 벽부(162)를 가질 수 있다.

도 5는 마운팅 프레임(16)의 일측면에, 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)의 절개부(111, 121)와 유사한 절개부(161)가 적용된 예를 도시하고 있지만, 반드시 이에 한정되지 않는다.

예를 들어, 도 3에 도시된 제1 및 제2 프레임 부재의 절개홈(113, 123)과 유사하게 확장홈(116, 126)을 갖추어 T자 형상으로 된 절개홈이 마운팅 프레임(16)의 일측면에 형성되어도 된다.

혹은, 도 4에 도시된 제1 및 제2 프레임 부재의 절개홈(113, 123)과 유사하게 확장홈(116, 126)을 갖추어 Ω자 형상으로 된 절개홈이 마운팅 프레임(16)의 일측면에 형성되어도 무방하다.

마운팅 프레임(16)의 타측면에는 볼트공(미도시)이 형성될 수 있으며, 차체의 사이드 멤버가 결합할 때 볼트공에 볼트가 체결될 수 있다.

커넥터(15)는 제1 프레임 부재(11)와 제2 프레임 부재(12) 사이에 배치되어, 제1 프레임 부재와 제2 프레임 부재를 서로 연결하고 고정시킴과 동시에 마운팅 프레임(16)을 지지할 수 있다. 이를 위해, 커넥터는 지지부(150), 지지부에서 서로 반대방향(z, -z)으로 돌출한 한 쌍의 돌출부(151), 및 지지부에서 지지부의 폭방향(y)으로 제1 및 제2 프레임 부재로부터 돌출하도록 연장된 연장부(153)를 포함할 수 있다.

지지부(150)는 소정의 두께를 가진 중실의 부재로서, 예를 들어 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)와 동일한 길이를 가질 수 있다.

하지만, 반드시 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 지지부(150)는 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)의 길이보다 작은 길이를 가질 수도 있다.

지지부(150)는 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)의 폭보다 큰 폭을 가질 수 있으며, 지지부의 폭방향(y)으로 제1 및 제2 프레임 부재의 폭보다 더 연장된 부분이 연장부(153)로 될 수 있다.

돌출부(151)는 지지부(150)의 양측면에서 두께방향(z)으로 돌출하고, 길이방향(x)으로 지지부와 동일한 길이로 연장할 수 있다.

각 돌출부(151)의 자유단에는 지지부(150)의 폭방향(y)으로 연장하여 돌출부보다 더 큰 폭방향(y) 길이를 가진 확장부(152)가 형성될 수 있다.

연장부(153)는 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12) 사이에서 제1 및 제2 프레임 부재로부터 폭방향(y)으로 돌출하고, 길이방향(x)으로는 지지부(150)와 동일한 길이로 뻗어 있다. 연장부의 두께는 지지부의 두께와 동일하며, 마운팅 프레임(16)의 절개부(161) 또는 절개홈의 간격과 동일할 수 있다.

연장부(153)의 자유단에는 지지부(150)의 두께방향(z)으로 연장하여 지지부의 두께보다 더 큰 두께방향(z) 길이를 가진 걸림부(154)가 형성될 수 있다. 이로써, 연장부와 걸림부 사이에 단턱이 생길 수 있다.

커넥터(15)는 예를 들어 압출 등에 의해 성형될 수 있다. 이에 따라 프레스를 이용하여 성형할 수 없는 돌출부(151)의 확장부(152) 및 연장부(153)의 걸림부(154)를 용이하게 형성할 수 있다.

연장부(153)에서, 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)와 걸림부(154) 사이의 간격은, 적어도 마운팅 프레임(16)을 구성하는 판재의 두께, 혹은 마운팅 프레임의 절개부(161) 또는 절개홈의 양단에 있는 벽부(162)의 길이와 동일할 수 있다.

이로 인해, 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)와 걸림부(154) 사이에 절개부(161)의 양단이 형상맞춤되고 단턱에 고정되어, 커넥터(15)와 마운팅 프레임(16) 사이의 견고한 결합이 이루어질 수 있다.

선택적으로, 연장부(153)의 걸림부(154)가 갖는 형상은 마운팅 프레임(16)의 절개홈의 확장홈이 갖는 형상과 대응될 수 있다. 마운팅 프레임(16)에, 예를 들어 도 4에 도시된 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)의 절개홈(113, 123)과 유사하게 절개홈이 형성된 경우에, 커넥터(15)의 연장부(153)에는 대략 원기둥 형상의 걸림부(154)가 형성될 수 있다.

이에 따라, 연장부(153) 및 걸림부(154)는 마운팅 프레임(16)의 절개홈과 확장홈에 형상맞춤될 수 있다.

필요에 따라, 마운팅 프레임(16)과 제1 프레임(11) 부재 사이, 그리고 마운팅 프레임(16)과 제2 프레임 부재(12) 사이에 용접부가 더 형성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 커넥터(15)는 제1 프레임 부재(11)와 제2 프레임 부재(12) 사이에 배치되고, 커넥터의 한 쌍의 돌출부(151) 중 어느 하나가 제1 프레임 부재의 절개부(111)나 절개홈(113)에 끼워짐과 더불어, 한 쌍의 돌출부 중 다른 하나가 제2 프레임 부재의 절개부(121)나 절개홈(123)에 끼워지게 된다. 또한, 제1 프레임 부재와 제2 프레임 부재의 절개부 또는 절개홈이 있는 측면은 각각 커넥터의 지지부(150)에 면접촉하게 된다.

동시에, 커넥터(15)는, 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12) 사이에서 제1 및 제2 프레임 부재로부터 폭방향(y)으로 돌출한 연장부(153)가 마운팅 프레임(16)의 절개부(161)나 절개홈에 끼워진다. 마운팅 프레임의 절개부 또는 절개홈이 있는 측면은 제1 및 제2 프레임 부재에 면접촉하고, 필요에 따라 용접되게 된다.

따라서, 제1 프레임 부재(11)와 제2 프레임 부재(12)는 커넥터(15)를 매개로 하여 서로 견고하게 결합될 수 있게 됨과 동시에, 마운팅 프레임(16)이 커넥터(15)를 매개로 하여 제1 및 제2 프레임 부재의 일측에 견고하게 결합될 수 있다.

마운팅 프레임은 볼팅 등에 의해 예를 들면 차체의 사이드 멤버에 겹쳐져 고정될 수 있다. 이로써, 배터리 케이스가 차체에 고정된다.

도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 사이드 프레임을 도시한 단면도이다.

여기서, 본 발명의 제5 실시예에 따른 사이드 프레임은, 제1 프레임 부재(11)와 제2 프레임 부재(12)가 일체로 형성된 점만 상이하고, 나머지 구성요소들은 전술한 제1 실시예의 사이드 프레임의 구성과 동일할 수 있다.

제1 프레임 부재(11)와 제2 프레임 부재(12)는, 소정의 폭과 길이를 가진 단일 판재를 예컨대 사각형 단면을 갖도록 여러 번 구부림으로써 복수의 관형상 부재가 일체로 연결된 구조물로 형성될 수 있다. 제1 프레임 부재와 제2 프레임 부재는 각각 내부에 개방 단면의 중공부를 가질 수 있다.

제1 프레임 부재(11)의 타측면에는 제1 프레임 부재의 길이방향(x)을 따라 연장한 절개부(111)가 형성된다.

절개부(111)는 제1 프레임 부재(11)를 구성하는 판재의 단부와, 제1 프레임 부재를 구성하면서 제1 프레임 부재(11)와 제2 프레임 부재(12)를 연결하는 연결면(14) 사이에 위치한다.

제2 프레임 부재(12)의 측면 중 제1 프레임 부재(11)에 인접하게 위치된 일측면에는 제2 프레임 부재의 길이방향(x)을 따라 연장한 절개부(121)가 형성된다.

절개부(121)는 제2 프레임 부재(12)를 구성하는 판재의 단부와, 제2 프레임 부재를 구성하면서 제1 프레임 부재(11)와 제2 프레임 부재(12)를 연결하는 연결면(14) 사이에 위치한다.

제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)는 예를 들어 강재 등과 같이 비중이 4 이상인 중금속 재질로 만들어질 수 있다. 또한, 제1 및 제2 프레임 부재는 벤딩 또는 롤포밍 등에 의해 일체로 성형될 수 있다.

커넥터(15)는 제1 프레임 부재(11)와 제2 프레임 부재(12) 사이에 배치되어, 제1 프레임 부재와 제2 프레임 부재에 접촉할 수 있다. 커넥터는 지지부(150)와, 지지부의 일측 단부에서 서로 반대방향(z, -z)으로 돌출한 한 쌍의 돌출부(151)를 포함할 수 있다.

지지부(150)는 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)의 폭보다 다소 작은 폭을 가질 수 있다.

돌출부(151)는 지지부(150)의 양측면에서 두께방향(z)으로 돌출하고, 길이방향(x)으로 지지부와 동일한 길이로 연장할 수 있다. 이로써, 지지부와 돌출부의 일측 사이에 단턱이 생길 수 있다.

각 돌출부(151)의 두께방향(z) 길이는 적어도 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)를 구성하는 판재의 두께 이상으로 될 수 있다. 또, 각 돌출부의 폭방향(y) 길이는 절개부(111, 121)의 폭방향(y) 길이와 동일할 수 있다.

이로 인해, 돌출부(151)는 절개부(111, 121)에 끼워지고 절개부의 일단은 단턱에 고정되어, 커넥터(15)와 제1 프레임 부재(11)의 사이, 그리고 커넥터(15)와 제2 프레임 부재(12) 사이의 견고한 결합이 이루어질 수 있다.

커넥터(15)는 예를 들어 압출 등에 의해 성형될 수 있다. 또한, 커넥터는 압출로 성형 가능한 재질, 예컨대 알루미늄이나 그 합금 등과 같은 경금속, 경금속 합금, 플라스틱, 복합재료 중 적어도 하나의 재질로 만들어질 수 있다.

따라서, 제1 프레임 부재(11)와 제2 프레임 부재(12)는 일체로 연결됨과 동시에, 커넥터(15)를 매개로 하여 서로 견고하게 결합될 수 있다.

한편, 도 6에는 마운팅 프레임(16)의 양측 단부가 제1 프레임 부재(11)에 결합된 예가 도시되어 있지만, 그 결합위치는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 사이드 프레임을 도시한 단면도이다.

본 발명의 제6 실시예에 따른 사이드 프레임(10)은 제1 프레임 부재(11), 제2 프레임 부재(12), 제3 프레임 부재(13), 복수의 커넥터(15)를 포함할 수 있다.

여기서, 본 발명의 제6 실시예에 따른 사이드 프레임(10)의 제1 프레임 부재(11)와 제2 프레임 부재(12)는, 본 발명의 제1 내지 제4 실시예에서 설명된 것들 중 어느 하나와 동일하게 구성되어 사용될 수 있으므로, 그 구성 및 작용의 상세한 설명을 생략하기로 한다.

설명의 편의상, 본 발명의 제1 실시예에 따른 사이드 프레임(10)의 제1 프레임 부재(11)와 제2 프레임 부재(12)가 도 7에 예시되고 이를 참조로 설명된다.

제3 프레임 부재(13)는 소정의 폭과 길이를 가진 단일 판재를 예컨대 사각형 단면을 갖도록 구부린 관 형상의 부재로 형성될 수 있다. 이로써, 제3 프레임 부재는 내부에 중공부를 가질 수 있다.

제3 프레임 부재(13)의 양측면에는 제3 프레임 부재의 길이방향(x)을 따라 연장한 절개부(131) 또는 절개홈(133)이 형성될 수 있으나, 적어도 어느 한쪽은 절개홈으로 형성되어야 한다.

선택적으로, 제3 프레임 부재의 일측면에는 절개홈이 형성되어 있고 타측면에는 절개부가 형성될 수 있다. 혹은, 제3 프레임 부재의 양측면에는 절개홈이 형성될 수 있다.

절개부(131)가 구비되는 경우에, 절개부의 양단에는 중공부를 향해 절곡되어 형성된 벽부(132)를 가질 수 있다.

절개홈(133)인 경우에는, 양측에 형성된 한 쌍의 벽부(134)와, 한 쌍의 벽부를 연결하는 연결부(135)를 포함할 수 있다.

제3 프레임 부재(13)는 예를 들어 강재 등과 같이 비중이 4 이상인 중금속 재질로 만들어질 수 있다. 또한, 제3 프레임 부재는 벤딩 또는 롤포밍 등에 의해 성형될 수 있다.

커넥터(15)는 복수로 마련되어, 어느 하나는 제1 프레임 부재(11)와 제3 프레임 부재(13) 사이에 배치되어 제1 프레임 부재와 제3 프레임 부재를 연결하고, 다른 하나는 제2 프레임 부재(12)와 제3 프레임 부재(13) 사이에 배치되어 제2 프레임 부재와 제3 프레임 부재를 연결할 수 있다.

이를 위해, 커넥터(15)는 지지부(150)와, 지지부에서 서로 반대방향(z, -z)으로 돌출한 한 쌍의 돌출부(151)를 포함할 수 있다.

지지부(150)는 소정의 두께를 가진 중실의 부재로서, 예를 들어 제1 내지 제3 프레임 부재(11, 12, 13)와 동일한 폭 및 길이를 가질 수 있다.

하지만, 반드시 이에 한정되지 않으며, 지지부(150)는 예를 들어 제1 내지 제3 프레임 부재(11, 12, 13)의 폭보다 크거나 작은 폭, 또는 제1 내지 제3 프레임 부재의 길이보다 작은 길이를 가질 수도 있다.

지지부(150)와 확장부(152) 사이의 간격은, 적어도 제1 내지 제3 프레임 부재(11, 12, 13)를 구성하는 판재의 두께, 혹은 제1 내지 제3 프레임 부재의 절개부나 절개홈에 있는 벽부의 길이일 수 있다.

이로 인해, 지지부(150)와 확장부(152) 사이에 절개부나 절개홈의 양단이 형상맞춤되고 단턱에 고정되어, 커넥터(15)와 제1 내지 제3 프레임 부재(11, 12, 13)의 견고한 결합이 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같이, 커넥터(15)는 각각 제1 프레임 부재(11)와 제3 프레임 부재(13) 사이 및 제2 프레임 부재(12)와 제3 프레임 부재(13) 사이에 배치되고, 커넥터의 한 쌍의 돌출부(151) 중 어느 하나가 제1 또는 제2 프레임 부재의 절개부나 절개홈에 끼워짐과 더불어, 한 쌍의 돌출부 중 다른 하나가 제3 프레임 부재(13)의 절개부(131)나 절개홈(133)에 끼워지게 된다. 또한, 제1 내지 제3 프레임 부재의 절개부나 절개홈이 있는 측면은 커넥터의 지지부(150)와 면접촉하게 된다.

따라서, 제1 내지 제3 프레임 부재(11, 12, 13)는 복수의 커넥터(15)를 매개로 하여 서로 견고하게 결합될 수 있다.

한편, 도 7에는 마운팅 프레임(16)의 일측 단부가 제1 프레임 부재(11)에 결합되고 타측 단부가 제3 프레임 부재(13)에 결합된 예가 도시되어 있지만, 그 결합위치는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 8은 본 발명의 제7 실시예에 따른 사이드 프레임을 도시한 단면도이다.

본 발명의 제7 실시예에 따른 사이드 프레임(10)은 제1 프레임 부재(11), 제2 프레임 부재(12), 복수의 제3 프레임 부재(13), 복수의 커넥터(15)를 포함할 수 있다.

여기서, 본 발명의 제7 실시예에 따른 사이드 프레임(10)의 제1 프레임 부재(11)와 제2 프레임 부재(12)는, 본 발명의 제1 내지 제4 실시예에서 설명된 것들 중 어느 하나와 동일하게 구성되어 사용될 수 있으므로, 그 구성 및 작용의 상세한 설명을 생략하기로 한다.

설명의 편의상, 본 발명의 제1 실시예에 따른 사이드 프레임(10)의 제1 프레임 부재(11)와 제2 프레임 부재(12)가 도 8에 예시되고 이를 참조로 설명된다.

또한, 본 발명의 제7 실시예에 따른 사이드 프레임(10)은, 제3 프레임 부재(13)가 복수로 배치된 점만 상이하고, 제3 프레임 부재(13)와 커넥터(15)는 전술한 본 발명의 제6 실시예에서 설명된 것과 동일하게 구성되어 사용될 수 있으므로, 그 구성 및 작용의 상세한 설명을 생략하기로 한다.

이러한 제3 프레임 부재(13)는 그 개수가 많을수록 사이드 프레임(10)의 충돌 성능에 유리하지만, 반대로 성형 가능성 및 차체의 경량화에는 불리하므로, 1 ~ 3개의 제3 프레임 부재가 채용되는 것이 바람직하다. 도 8에는 2개의 제3 프레임 부재를 사용한 예가 도시되어 있다.

커넥터(15)는 복수로 마련되어, 어느 하나는 제1 프레임 부재(11)와 제3 프레임 부재(13) 사이에 배치되어 제1 프레임 부재와 제3 프레임 부재를 연결하고, 다른 하나는 제2 프레임 부재(12)와 제3 프레임 부재(13) 사이에 배치되어 제2 프레임 부재와 제3 프레임 부재를 연결하며, 또 다른 하나는 인접한 제3 프레임 부재들 사이에 배치되어 이들 제3 프레임 부재를 연결할 수 있다.

이를 위해, 커넥터(15)는 지지부(150)와, 지지부에서 서로 두께방향(z)의 반대쪽으로 돌출한 한 쌍의 돌출부(151)를 포함할 수 있다.

이와 같이, 커넥터(15)의 지지부(150)와 확장부(152) 사이에 제1 내지 제3 프레임 부재(11, 12, 13)의 절개부나 절개홈의 양단이 형상맞춤되고 고정되어, 커넥터(15)와 제1 내지 제3 프레임 부재(11, 12, 13)의 견고한 결합이 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같이, 커넥터(15)는, 각각 제1 프레임 부재(11)와 제3 프레임 부재(13) 사이, 제2 프레임 부재(12)와 제3 프레임 부재(13) 사이, 그리고 인접한 제3 프레임 부재들 사이에 배치되고, 커넥터의 한 쌍의 돌출부(151) 중 어느 하나가 제1 내지 제3 프레임 부재의 절개부나 절개홈에 끼워짐과 더불어, 한 쌍의 돌출부 중 다른 하나가 (다른) 제3 프레임 부재(13)의 절개부(131)나 절개홈(133)에 끼워지게 된다. 또한, 제1 내지 제3 프레임 부재의 절개부나 절개홈이 있는 측면은 커넥터의 지지부(150)와 면접촉하게 된다.

따라서, 제1 내지 제3 프레임 부재(11, 12, 13)는 복수의 커넥터(15)를 매개로 하여 서로 견고하게 결합될 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 8에는 마운팅 프레임(16)의 일측 단부가 제1 프레임 부재(11)에 결합되고 타측 단부가 제3 프레임 부재(13)에 결합된 예가 도시되어 있지만, 그 결합위치는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 사이드 프레임을 조립하는 방법을 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 사이드 프레임을 조립하는 방법의 일례로는, 커넥터(15)를 제1 프레임 부재(11), 제2 프레임 부재(12), 또는 제3 프레임 부재(13)의 길이방향(x)으로 상대이동시켜 끼워 조립할 수 있다.

예를 들면, 미리 완성된 제1 프레임 부재(11), 제2 프레임 부재(12), 또는 제3 프레임 부재(13) 중 적어도 하나를 커넥터(15)의 압출 공정의 출측에 위치시킨 후, 압출과 동시에 조립되게 할 수도 있다.

이 경우에, 커넥터(15)의 돌출부(151)가 제1 프레임 부재(11)의 절개부(111)에 있는 벽부(112)나 절개홈(113)에 있는 벽부(114), 제2 프레임 부재(12)의 절개부(121)에 있는 벽부(122)나 절개홈(123)에 있는 벽부(124), 또는 제3 프레임 부재(13)의 절개부(131)에 있는 벽부(132)나 절개홈(133)에 있는 벽부를 지나 끼워맞춰질 수 있다.

혹은, 커넥터(15)의 확장부(152)가 제1 프레임 부재(11)의 절개홈(113)에 있는 확장홈(116), 제2 프레임 부재(12)의 절개홈(123)에 있는 확장홈(126), 또는 제3 프레임 부재(13)의 절개홈(133)에 있는 확장홈에 끼워져 형상맞춤될 수 있다.

이와 같은 조립 방법은 본 발명의 제1 내지 제7 실시예에 따른 사이드 프레임에 적용 가능하다.

한편, 도시되어 있지 않지만, 도 8의 조립 방법은 본 발명의 제4 실시예에 따른 사이드 프레임에서 마운팅 프레임(16)을 조립하는 데에도 적용 가능하다.

커넥터(15)의 연장부(153)가 마운팅 프레임(16)의 절개부(161)에 있는 벽부(162)를 지나 끼워맞춰질 수 있다. 마운팅 프레임(16)에, 예를 들어 제1 및 제2 프레임 부재(11, 12)의 절개홈(113, 123)과 유사하게 절개홈이 형성된 경우에, 커넥터(15)의 걸림부(154)는 마운팅 프레임(16)의 확장홈에 끼워져 형상맞춤될 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사이드 프레임을 조립하는 방법을 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 사이드 프레임을 조립하는 방법의 다른 예로는, 제1 프레임 부재(11), 제2 프레임 부재(12), 제3 프레임 부재(13), 또는 마운팅 프레임(16)과 함께 커넥터(15)를 제조한 다음에, 제1 내지 제3 프레임 부재 또는 마운팅 프레임의 탄성 복원력을 이용하여 조립할 수 있다.

보다 구체적으로, 제1 프레임 부재(11)에 절개부(111)가 형성되거나, 제2 프레임 부재(12)에 절개부(121)가 형성되거나, 제3 프레임 부재(13)에 절개부(131)가 형성된 경우에, 이들 절개부의 양단을 벌려 커넥터(15)의 돌출부(151)가 절개부 내로 삽입되게 한 후 절개부의 양단을 커넥터의 지지부(150)와 확장부(152) 사이로 끼워넣으면 된다.

마운팅 프레임(16)에 절개부(161)가 형성된 경우에, 절개부의 양단을 벌려 커넥터(15)의 연장부(153)가 절개부 내로 삽입되게 한 후 절개부의 양단을 제1 프레임 부재(11) 및 제2 프레임 부재(12)와, 커넥터의 걸림부(154) 사이로 끼워넣으면 된다.

이와 같은 조립 방법은 본 발명의 제1, 제4, 제6 또는 제7 실시예에 따른 사이드 프레임에 적용 가능하다.

도 11은 측면 충돌시, 강재로 된 사이드 프레임과 본 발명에 따른 사이드 프레임의 성능을 비교한 도면들이고, 도 12는 본 발명에 따른 사이드 프레임의 인터락킹(Inter-locking) 효과를 나타낸 도면이다.

본 출원인은 본 발명에 따른 사이드 프레임에 대하여 시뮬레이션을 통해 성능 해석을 실시하였다.

강체로 된 원기둥으로 사이드 프레임의 측면을 충격하여 일정 수준의 충돌 하중을 견디는 성능과 관련하여, 가상의 강재로 된 사이드 프레임(도 11의 (a) 참조)과, 본 발명의 사이드 프레임(도 11의 (b) 참조)의 좌굴 정도를 비교해 보았다.

가상의 강재로 된 사이드 프레임은 본 발명의 프레임 부재에 사용되는 판재(1.0 t)보다 두꺼운 판재(1.2 t)를 사용하여 폐단면 형상을 갖도록 설정하였다.

본 발명의 사이드 프레임은 제1 및 제2 프레임 부재는 강재를 사용하여 성형하고 커넥터는 알루미늄 합금재를 압출하여 형성한 것으로 설정하였다.

강재로 된 사이드 프레임은, 실제로 구현할 수 없는 가상의 폐단면 형상을 갖고 있음에도 불구하고, 하중을 가하면 좌굴이 발생하여 무너지는 것을 볼 수 있었다.

반면에, 본 발명의 사이드 프레임은, 충돌 초기에 사이드 프레임 내에서 상대적으로 두꺼운 두께를 가진 커넥터와 프레임 부재가 동시에 부담하여 하중을 견딜 수 있으며, 동일 시간이 지나도 굽힘이나 좌굴 없이 무너지지 않고 버티고 있음을 확인할 수 있었다.

더욱이, 본 발명의 사이드 프레임은, 도 12에 도시된 바와 같이 이종 재질의 결합부, 즉 강재와 알루미늄 합금의 결합부에서 충돌 발생시 강재로 된 프레임 부재가 상대적으로 강도가 낮은 알루미늄 합금의 커넥터를 변형시키면서 파고 들어가 기계적 결합인 인터락킹이 발생하게 됨으로써, 오히려 부재들 상호 간의 구속을 강화시키는 효과를 발휘하게 됨을 알 수 있었다.

따라서, 본 발명에 따른 사이드 프레임이 적용된 배터리 케이스에서는, 사이드 프레임이 충돌 하중을 받을 때 상대적으로 고강도의 프레임 부재가 하중에 저항하는 역할을 대신하면서 배터리 셀을 보호할 수 있게 된다.

또한, 성능 평가의 결과에 따르면, 이종 재질의 사이드 프레임이 알루미늄 합금으로만 압출하여 제조한 사이드 프레임과 동등한 성능을 갖게 됨을 확인할 수 있으며, 이에 따라 고가의 재질을 약 50%로 줄일 수 있어, 경량화는 유지하면서 비용 절감이 이루어지는 효과를 얻을 수 있다.

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.

본 명세서 및 도면들에서는, 제1 내지 제3 프레임 부재가 대략 사각형 단면을 가진 예만 설명하고 도시하지만, 제1 내지 제3 프레임 부재의 단면 형상은 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 원형이나 타원형, 다른 임의의 다각형으로 될 수 있다.

또한, 도면들에서는, 제1 내지 제3 프레임 부재가 서로 동일한 형상 및 크기를 갖고서 대칭되게 배치되는 것으로 도해하고 있지만, 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 제1 및 제2 프레임 부재는 비대칭으로 배치되거나, 제1 내지 제3 프레임 부재는 서로 상이한 형상 및 크기를 가질 수 있음은 물론이다.

더구나, 도면들에서는, 제1 및 제2 프레임 부재(혹은 제1 내지 제3 프레임 부재)가 상하로 적층되게 배치되는 것으로 도해하고 있지만, 이에 한정되지 않으며, 제1 및 제2 프레임 부재(혹은 제1 내지 제3 프레임 부재)는 직립한 커넥터를 기준으로 양측방에 배치될 수 있다.

한편으로, 본 발명의 전술되고 도해된 실시예들은 서로 조합될 수 있으며, 각 실시예는 필요에 따라 선택적으로 다른 실시예의 일부 구성요소를 더 채용할 수 있다.

따라서, 본 명세서 및 도면에 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.

1: 제1 케이스 2: 제2 케이스
3: 본체 4: 플랜지
10: 사이드 프레임 11: 제1 프레임 부재
12: 제2 프레임 부재 13: 제3 프레임 부재
14: 연결면 15: 커넥터
16: 마운팅 프레임 20: 베이스판
111, 121, 131, 161: 절개부
112, 114, 122, 124, 132, 162: 벽부
113, 123, 133: 절개홈
115, 125: 연결부
116, 126: 확장홈
150: 지지부 151: 돌출부
152: 확장부 153: 연장부
154: 걸림부 160: 플랜지

Claims

베이스판에 결합되는 제1 프레임 부재;
제2 프레임 부재; 및
상기 제1 프레임 부재와 상기 제2 프레임 부재 사이에 배치되어, 상기 제1 프레임 부재 및 상기 제2 프레임 부재와 연결되는 커넥터
를 포함하는 배터리 케이스의 사이드 프레임.
제1항에 있어서,
상기 커넥터는 상기 제1 프레임 부재 및 상기 제2 프레임 부재와 상이한 재질로 만들어진 배터리 케이스의 사이드 프레임.
제2항에 있어서,
상기 제1 프레임 부재와 상기 제2 프레임 부재는 중금속 재질로 만들어지고,
상기 커넥터는 경금속, 경금속 합금, 플라스틱, 복합재료 중 적어도 하나의 재질로 만들어지는 배터리 케이스의 사이드 프레임.
제1항에 있어서,
상기 제1 프레임 부재는, 일측면에 상기 제1 프레임 부재의 길이방향을 따라 연장하여 형성된 절개부 또는 절개홈을 포함하고,
상기 제2 프레임 부재는, 양측면 중 상기 제1 프레임 부재에 인접하게 위치된 일측면에 상기 제2 프레임 부재의 길이방향을 따라 연장하여 형성된 절개부 또는 절개홈을 포함하며,
상기 커넥터는, 지지부, 및 상기 지지부에서 서로 반대방향으로 돌출한 한 쌍의 돌출부를 포함하고,
상기 돌출부는 상기 절개부 또는 상기 절개홈에 끼워지는 배터리 케이스의 사이드 프레임.
제4항에 있어서,
상기 돌출부의 자유단에는, 상기 지지부의 폭방향으로 연장하여 상기 돌출부보다 더 큰 폭방향 길이를 가진 확장부가 형성된 배터리 케이스의 사이드 프레임.
제5항에 있어서,
상기 절개홈은, 양측에 형성된 한 쌍의 벽부, 및 상기 한 쌍의 벽부를 연결하는 연결부를 포함하고,
상기 연결부는 절곡되거나 만곡되어 형성된 확장홈을 포함하며,
상기 돌출부와 상기 확장부는 상기 절개홈과 상기 확장홈에 형상맞춤되는 배터리 케이스의 사이드 프레임.
제1항에 있어서,
상기 제1 프레임 부재와 상기 제2 프레임 부재는 단일 판재에 의해 일체로 형성되고, 상기 제1 프레임 부재와 상기 제2 프레임 부재를 연결하는 연결면을 포함하는 배터리 케이스의 사이드 프레임.
제7항에 있어서,
상기 제1 프레임 부재는, 일측면에 상기 제1 프레임 부재의 길이방향을 따라 연장하여 형성된 절개부를 포함하고,
상기 제2 프레임 부재는, 양측면 중 상기 제1 프레임 부재에 인접하게 위치된 일측면에 상기 제2 프레임 부재의 길이방향을 따라 연장하여 형성된 절개부를 포함하며,
상기 절개부는 상기 판재의 단부와 상기 연결면 사이에 위치하고,
상기 커넥터는, 지지부, 및 상기 지지부에서 서로 반대방향으로 돌출한 한 쌍의 돌출부를 포함하고,
상기 돌출부는 상기 절개부에 끼워지는 배터리 케이스의 사이드 프레임.
제1항에 있어서,
상기 제1 프레임 부재 또는 상기 제2 프레임 부재의 일측에 결합하는 마운팅 프레임을 더 포함하는 배터리 케이스의 사이드 프레임.
제9항에 있어서,
상기 마운팅 프레임은, 일측면에 상기 마운팅 프레임의 길이방향을 따라 연장하여 형성된 절개부 또는 절개홈을 포함하고,
상기 커넥터는, 지지부, 및 상기 지지부에서 상기 지지부의 폭방향으로 상기 제1 프레임 부재와 상기 제2 프레임 부재로부터 돌출하도록 연장된 연장부를 포함하며,
상기 연장부는 상기 마운팅 프레임의 절개부 또는 절개홈에 끼워지는 배터리 케이스의 사이드 프레임.
제10항에 있어서,
상기 연장부의 자유단에는, 상기 지지부의 두께방향으로 연장하여 상기 지지부보다 더 큰 두께방향 길이를 가진 걸림부가 형성된 배터리 케이스의 사이드 프레임.
베이스판에 결합되는 제1 프레임 부재;
제2 프레임 부재;
상기 제1 프레임 부재와 상기 제2 프레임 부재 사이에 배치되는 제3 프레임 부재; 및
어느 하나는 상기 제1 프레임 부재와 상기 제3 프레임 부재 사이에 배치되어 상기 제1 프레임 부재 및 상기 제3 프레임 부재와 연결되고, 다른 하나는 상기 제2 프레임 부재와 상기 제3 프레임 부재 사이에 배치되어 상기 제2 프레임 부재 및 상기 제3 프레임 부재와 연결되는 복수의 커넥터
를 포함하는 배터리 케이스의 사이드 프레임.
베이스판에 결합되는 제1 프레임 부재;
제2 프레임 부재;
상기 제1 프레임 부재와 상기 제2 프레임 부재 사이에 배치되는 복수의 제3 프레임 부재; 및
어느 하나는 상기 제1 프레임 부재와 상기 제3 프레임 부재 사이에 배치되어 상기 제1 프레임 부재 및 상기 제3 프레임 부재와 연결되고, 다른 하나는 상기 제2 프레임 부재와 상기 제3 프레임 부재 사이에 배치되어 상기 제2 프레임 부재 및 상기 제3 프레임 부재와 연결되며, 또 다른 하나는 제3 프레임 부재들 사이에 배치되어 상기 제3 프레임 부재들과 연결되는 복수의 커넥터
를 포함하는 배터리 케이스의 사이드 프레임.
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 커넥터는 상기 제1 프레임 부재, 상기 제2 프레임 부재, 및 복수의 제3 프레임 부재와 상이한 재질로 만들어진 배터리 케이스의 사이드 프레임.
제14항에 있어서,
상기 제1 프레임 부재, 상기 제2 프레임 부재, 및 복수의 제3 프레임 부재는 중금속 재질로 만들어지고,
상기 커넥터는 경금속, 경금속 합금, 플라스틱, 복합재료 중 적어도 하나의 재질로 만들어지는 배터리 케이스의 사이드 프레임.
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 제1 프레임 부재는, 일측면에 상기 제1 프레임 부재의 길이방향을 따라 연장하여 형성된 절개부 또는 절개홈을 포함하고,
상기 제2 프레임 부재는, 양측면 중 상기 제1 프레임 부재에 인접하게 위치된 일측면에 상기 제2 프레임 부재의 길이방향을 따라 연장하여 형성된 절개부 또는 절개홈을 포함하며,
상기 제3 프레임 부재의 일측면에는 상기 제3 프레임 부재의 길이방향을 따라 연장한 절개홈이 형성되고, 타측면에는 상기 제3 프레임 부재의 길이방향을 따라 연장한 절개부 또는 절개홈이 형성되며,
상기 커넥터는, 지지부, 및 상기 지지부에서 서로 반대방향으로 돌출한 한 쌍의 돌출부를 포함하고,
상기 돌출부는 상기 절개부 또는 상기 절개홈에 끼워지는 배터리 케이스의 사이드 프레임.
제16항에 있어서,
상기 돌출부의 자유단에는, 상기 지지부의 폭방향으로 연장하여 상기 돌출부보다 더 큰 폭방향 길이를 가진 확장부가 형성된 배터리 케이스의 사이드 프레임.
제17항에 있어서,
상기 절개홈은, 양측에 형성된 한 쌍의 벽부, 및 상기 한 쌍의 벽부를 연결하는 연결부를 포함하고,
상기 연결부는 절곡되거나 만곡되어 형성된 확장홈을 포함하며,
상기 돌출부와 상기 확장부는 상기 절개홈과 상기 확장홈에 형상맞춤되는 배터리 케이스의 사이드 프레임.
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 제1 프레임 부재, 상기 제2 프레임 부재, 또는 상기 제3 프레임 부재의 일측에 결합하는 마운팅 프레임을 더 포함하는 배터리 케이스의 사이드 프레임.
제19항에 있어서,
상기 마운팅 프레임은, 일측면에 상기 마운팅 프레임의 길이방향을 따라 연장하여 형성된 절개부 또는 절개홈을 포함하고,
상기 커넥터는, 지지부, 및 상기 지지부에서 상기 지지부의 폭방향으로 상기 제1 프레임 부재, 상기 제2 프레임 부재, 및 상기 제3 프레임 부재보다 더 돌출하도록 연장된 연장부를 포함하며,
상기 연장부는 상기 마운팅 프레임의 절개부 또는 절개홈에 끼워지는 배터리 케이스의 사이드 프레임.