KR20220150538A - 차량의 프론트 서브프레임 연결형 전방구조물 - Google Patents

차량의 프론트 서브프레임 연결형 전방구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프론트 서브프레임의 전방에 범퍼프레임과 연결되는 보강프레임을 구비하여 교통사고(정면 또는 부분정면 충돌, 스몰 오버랩 충돌) 발생시 충격을 완화시켜 탑승자의 안전을 도모하도록 한 차량의 프론트 서브프레임 연결형 전방구조물에 관한 것이다.
본 발명은 엔진을 포함한 파워트레인을 지지하는 프론트 서브프레임(10)과 범퍼가 부착 지지되는 범퍼프레임(20) 간에 설치되는 차량의 프론트 서브프레임 연결형 전방구조물에 있어서, 상기 서브프레임(10)의 전방 양측에 일측이 서브프레임(10)의 표면에 용접결합되고 타측이 서브프레임(10)의 측면방향으로 돌출된 보강브라켓(30); 상기 보강브라켓(30)의 타측 전면에 일단부가 결합되고, 타단부가 상기 범퍼프레임(20)에 고정수단(50)으로 고정되는 보강프레임(40);으로 이루어진다.

Description

차량의 프론트 서브프레임 연결형 전방구조물{Front structure connected front subframe of vehicle}
본 발명은 차량의 프론트 서브프레임 연결형 전방구조물에 관한 것으로, 프론트 서브프레임의 전방에 범퍼프레임과 연결되는 보강프레임을 구비하여 교통사고(정면 또는 부분정면 충돌, 스몰 오버랩 충돌) 발생시 충격을 완화시켜 탑승자의 안전을 도모하도록 한 차량의 프론트 서브프레임 연결형 전방구조물에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 엔진룸 하단에는 프론트 서브프레임이 장착되어 있으며, 서브프레임은 상부에 엔진과 트랜스미션을 지지하면서 측단으로는 프론트 서스펜션의 로어암과 연결되어 차량의 구조강성을 확보하면서 하중 전달을 용이하게 하고 있다.
이러한 서브프레임은 엔진을 포함한 파워트레인의 진동이 직접적으로 차체에 전달되는 것을 방지하며, 차량 충돌시 충격을 분산하게 된다.
서브프레임은 서스팬션 스트럿(strut) 및 너클 등과 같은 조향장치 및 현가장치 등이 연결될 수 있도록 차체 하부(더 상세하게는 차체를 구성하며 엔진룸의 양측으로 위치하게 되는 사이드멤버의 하부)에 장착된다. 서브프레임이 장착된 차량은 일반적으로 3곳(3점식 마운트 방식) 또는 4곳(4점식 마운트 방식)에서 엔진 마운트(엔진과 결합되는 마운트)와 트랜스미션 마운트(트랜스미션과 결합되는 마운트) 및 롤로드와 같은 마운팅부재들을 통해 파워트레인을 지지한다. 즉, 차체의 양측에서 두 개의 마운트가 각각 장착되어 파워트레인의 하중을 지지하는 구조를 가지며, 상기 롤로드는 파워트레인의 변위(displacement) 제어 및 진동 감쇠를 분담하도록 장착된다.
서브프레임의 크기 및 형상은 차종 및 차량 엔진룸의 레이아웃 배치에 따라 상이한 구조로 형성된다.
최근들어 서브프레임의 제작시 강성 향상은 물론 차체와의 결합 및 지지력을 향상시키도록 하는 기술에 대한 개발이 이루어지고 있는 실정이다.
한편, 범퍼프레임은 차체프레임과 결합되어 있기는 하나, 별도로 지지해주는 구성이 없음에 따라 작은 접촉사고가 아닌 전방충돌 등의 교통사고가 발생된 경우 그 충격에 의해 범퍼를 지지하는 범퍼프레임이 쉽게 변형되거나 찌그러지면서 엔진을 포함한 파워트레인을 파손시키게 됨은 물론 나아가 탑승객의 안전에 문제를 발생시켰다.
따라서, 교통사고와 같은 전방충돌 발생시 충돌에너지를 흡수하거나 완충동작되게 하는 등 충돌성능을 높여주도록 함으로써 탑승객의 안전을 도모할 수 있도록 하는 기술에 대한 연구가 필요하다.
특히, 충돌성능의 향상을 위해서 충돌 압력에 의한 차체 변형량을 최소화할 수 있는 구조에 대한 기술개발이 필요한 실정이다.
공개특허공보 제10-2011-0136524호(2011.12.21. 차량의 프론트 서스펜션용 서브 프레임) 공개특허공보 제10-2013-0063936호(2013.06.17. 차량용 서브프레임의 구조)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 프론트 서브프레임의 전방에 범퍼프레임과 연결되는 보강프레임을 설치함으로써 교통사고(정면 또는 부분정면 충돌, 스몰 오버랩 충돌) 발생시 범퍼프레임의 보강을 통해 차체변형량을 최소화함은 물론 충격을 완화시켜 운전자를 포함한 탑승자의 안전을 도모하도록 한 차량의 프론트 서브프레임 연결형 전방구조물을 제공함에 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은, 엔진을 포함한 파워트레인을 지지하는 프론트 서브프레임(10)과 범퍼가 부착 지지되는 범퍼프레임(20) 간에 설치되는 차량의 프론트 서브프레임 연결형 전방구조물에 있어서, 상기 서브프레임(10)의 전방 양측에 일측이 서브프레임(10)의 표면에 용접결합되고 타측이 서브프레임(10)의 측면방향으로 돌출된 보강브라켓(30); 상기 보강브라켓(30)의 타측 전면에 일단부가 결합되고, 타단부가 상기 범퍼프레임(20)에 고정수단(50)으로 고정되는 보강프레임(40);으로 이루어진다.
이때, 상기 서브프레임(10)의 양측에는 각각 로워암(15)의 체결을 위해 로워암 브라켓(11)이 형성되고, 상기 보강브라켓(30)은 일측이 상기 로워암 브라켓(11)을 감싸면서 용접결합되어 지되, 타측이 상기 로워암(15)과의 사이에 이격공간(35)을 형성하도록 결합된 것이 바람직하다.
여기서, 상기 보강프레임(40)은 단면이 '∩'형태인 상판(40a)과 '∪'형태인 하판(40b)의 각 단부가 서로 일정부분 겹쳐져 중첩부(41)를 형성한 상태로 상호 접합되어 단면이 '□'형태를 갖도록 형성되어 지되, 상기 상판(40a)에는 하판(40b)과 접합된 상태에서 접합부분의 사이로 배수공간을 마련하도록 드레인홈(42)이 형성된다.
그리고 상기 보강프레임(40)의 일단부 양측에는 보강브라켓(30)의 표면에 용접결합되게 직각으로 절곡된 날개편(43)이 형성되고, 보강프레임(40)의 일단부 상하부에는 보강브라켓(30)의 상하면을 일부 감싸면서 볼트결합되도록 표면에 고정홀(44a)이 형성된 고정편(44)이 돌출되게 형성된다.
상기 고정수단(50)은 볼트와 너트로 구성되고, 상기 보강프레임(40)의 타단부에는 범퍼프레임(20)의 후면에 면접촉된 상태로 상기 볼트로 결합되도록 복수개의 볼트홀(45a)이 형성된 고정브라켓(45)이 구비되고, 상기 고정브라켓(45)의 볼트홀(45a) 각각에는 상기 볼트의 나선결합을 위해 너트가 용접결합되어 일체로 형성된 것이 바람직하다.
상기의 구성으로 이루어진 본 발명의 차량의 프론트 서브프레임 연결형 전방구조물에 따르면, 프론트 서브프레임의 전방에 범퍼프레임과 연결되게 보강프레임을 설치함으로써 교통사고(정면 또는 부분정면 충돌, 스몰 오버랩 충돌) 발생시 차체 변형량을 최소화하면서도 충격을 완화 및 완충시켜 주도록 함으로써 운전자를 포함한 탑승자의 안전을 도모할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 보강프레임의 설치로 인해 충돌압력에 의한 범퍼프레임 및 차체의 변형량을 최소화시켜 줌으로써 엔진을 포함한 파워트레인은 물론 차체의 파손을 감소시켜 교통사고에 따른 비용발생을 줄여주는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 프론트 서브프레임 연결형 전방구조물의 분리사시도,
도 2는 본 발명에 따른 보강프레임의 저면사시도,
도 3은 본 발명에 따른 보강프레임의 절개사시도,
도 4는 본 발명에 따른 프론트 서브프레임에 연결된 보강프레임의 개략적인 설치상태도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 프론트 서브프레임 연결형 전방구조물을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 보강프레임의 설명에 앞서, 보강프레임이 연결되는 프론트 서브프레임은 엔진을 포함한 파워트레인을 지지하는 구성으로, 대략 H형태로 된 승용차량에 설치되는 일반적인 서브프레임이 사용된다.
상기 서브프레임은 상판과 하판이 상호 용접되어 이루어지는 것이며, 양측에는 로워암(15)의 설치를 위해 로워암 브라켓(11)이 형성되어 있다.
또한, 서브프레임의 상면 양측에는 어퍼암의 설치를 위한 어퍼암 결합대(12)가 상방으로 돌출되어 있다.
본 발명에 따른 차량의 프론트 서브프레임 연결형 전방구조물은 서브프레임(10)과 범퍼가 부착 지지되는 범퍼프레임(20) 간에 설치되는 것이며, 보강브라켓(30)과, 보강프레임(40)으로 구성된다.
보강브라켓(30)은 상기 서브프레임(10)의 전방 양측에 설치되는 것으로, 일측이 서브프레임(10)의 표면에 용접결합되어 일체가 되게 구비되고, 타측이 서브프레임(10)의 측면방향으로 돌출되게 구비된다.
더욱 구체적으로는 상기 보강브라켓(30)의 일측이 상기 서브프레임(10)의 양측에 형성되는 로워암 브라켓(11)을 감싸면서 용접결합되어 지며, 타측은 상기 로워암(15)과의 사이에 이격공간(35)을 형성하도록 일정 거리 이격된 상태로 결합된다.
상기 보강프레임(40)은 범퍼프레임(20)을 보강시켜 주기 위해 구비되는 것으로, 상기 보강브라켓(30)의 타측 전면에 일단부가 결합되고, 타단부는 상기 범퍼프레임(20)에 고정수단(50)으로 고정되어 진다.
따라서, 상기 범퍼프레임(20)의 후면을 보강프레임(40)이 지지해주게 됨으로써 정면 또는 스몰 오버랩 충돌시 범퍼프레임의 변형을 방지하거나 최소화시켜 주게 되는 것이며, 이를 통해 엔진 등의 파워트레인의 파손을 방지함은 물론 탑승객의 안전사고 발생을 방지할 수 있는 것이다.
종래에는 범퍼프레임이 차체프레임에 결합되어 있기는 하나, 범퍼프레임의 지지해주는 구성이 없어 정면 또는 스몰 오버랩 충돌시 범퍼프레임의 쉽게 변형되거나 찌그러지는 경우가 다반사였다.
반면, 본 발명은 범퍼프레임을 지지해주어 보강해줄 수 있도록 서브프레임과 연결되게 전방구조물이 구비되는 것이며, 전방구조물에 의해 정면 또는 스몰 오버랩 충돌시 충돌압력을 효과적으로 분산시켜주면서도 완충시켜 줌으로써 파워트레인의 파손방지와 함께 탑승객의 안전을 도모할 수 있는 것이다.
여기서, 상기 보강프레임(40)은 강도는 물론 성능의 향상을 위해 내부가 비어 있는 중공의 관체로 형성되고, 고장력 강판을 이용하여 제작됨이 바람직하다.
이를 위해, 단면이 '∩'형태인 상판(40a)과 '∪'형태인 하판(40b)을 서로 접합하여 단면이 '□'형태를 갖도록 형성할 수 있다.
이때, 상판(40a)과 하판(40b)의 접합되는 각 단부는 일정부분 겹쳐져 중첩부(41)를 형성한 상태로 상호 접합되도록 한다.
그리고 상기 상판(40a)에는 내부의 중공된 공간으로 물이 유입되거나 수분이 발생된 경우에 배수를 위해 드레인홈(42)이 형성된다.
드레인홈(42)은 상판(40a)과 하판(40b)의 접합부분 사이에 형성되도록 상판(40a)의 해당 부분 단부가 외측방향으로 돌출되게 굴곡되어 형성됨으로써 하판(40b)과의 접합부위에 배수공간을 형성하게 되는 것이다.
보강브라켓(30)에 결합되는 상기 보강프레임(40)의 일단부에는 양측에 직각으로 절곡된 날개편(43)이 형성되어 있으며, 이 날개편(43)의 표면이 보강브라켓(30)의 표면에 면접촉된 상태로 용접결합되어 진다.
그리고 상기 보강프레임(40)의 일단부 상하부에는 보강브라켓(30)의 상하면을 일부 감싸면서 볼트결합되도록 일정 길이로 고정편(44)이 돌출되게 형성되어 있으며, 볼트의 결합을 위해 표면에는 고정홀(44a)이 형성되어 있다.
보강프레임(40)의 타단부에는 고정브라켓(45)이 구비되어 범퍼프레임(20)의 후면에 면접촉된 상태로 볼트와 너트로 구성된 고정수단(50)으로 고정된다.
상기 고정브라켓(45)에는 고정수단(50)에 의해 범퍼프레임(20)에 고정되도록 볼트가 관통되게 복수개의 볼트홀(45a)이 형성되어 있다.
이때, 볼트홀(45a) 각각에는 상기 볼트의 나선결합을 위해 너트가 용접결합되어 일체로 형성된 것이 바람직하다. 이는 너트를 별도로 구비할 경우에 작업성이 좋지 않고, 너트를 이용한 나선결합과정에서 너트를 떨어뜨릴 가능성이 높기 때문이다.
한편, 본 발명의 상기 보강프레임(40)에는 보강부(46)가 형성될 수 있다. 보강부(46)는 상판(40a)과 하판(40b) 중 어느 하나에 형성되거나 둘 모두의 표면에 형성될 수 있다.
첨부된 도면에서는 하판(40b)에 보강부(46)를 형성하였다.
그리고 본 발명의 보강프레임(40) 타단부 상면에는 차체프레임과 연결되게 결합부(47)를 구비하여 차체프레임과 결합시켜 주도록 함으로써 구조적인 성능을 향상시켜 주도록 한다.
10: 서브프레임 11: 로워암 브라켓
12: 어퍼암 결합대 15: 로워암
20: 범퍼프레임 30: 보강브라켓
35: 이격공간 40: 보강프레임
40a: 상판 40b: 하판
41: 중첩부 42: 드레인홈
43: 날개편 44: 고정편
44a: 고정홀 45: 고정브라켓
45a: 볼트홀 46: 보강부
47: 결합부 50: 고정수단

Claims (5)

  1. 엔진을 포함한 파워트레인을 지지하는 프론트 서브프레임(10)과 범퍼가 부착 지지되는 범퍼프레임(20) 간에 설치되는 차량의 프론트 서브프레임 연결형 전방구조물에 있어서,
    상기 서브프레임(10)의 전방 양측에 일측이 서브프레임(10)의 표면에 용접결합되고 타측이 서브프레임(10)의 측면방향으로 돌출된 보강브라켓(30);
    상기 보강브라켓(30)의 타측 전면에 일단부가 결합되고, 타단부가 상기 범퍼프레임(20)에 고정수단(50)으로 고정되는 보강프레임(40);
    으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 프론트 서브프레임 연결형 전방구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서브프레임(10)의 양측에는 각각 로워암(15)의 체결을 위해 로워암 브라켓(11)이 형성되고,
    상기 보강브라켓(30)은 일측이 상기 로워암 브라켓(11)을 감싸면서 용접결합되어 지되, 타측이 상기 로워암(15)과의 사이에 이격공간(35)을 형성하도록 결합된 것을 특징으로 하는 차량의 프론트 서브프레임 연결형 전방구조물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보강프레임(40)은 단면이 '∩'형태인 상판(40a)과 '∪'형태인 하판(40b)의 각 단부가 서로 일정부분 겹쳐져 중첩부(41)를 형성한 상태로 상호 접합되어 단면이 '□'형태를 갖도록 형성되어 지되,
    상기 상판(40a)에는 하판(40b)과 접합된 상태에서 접합부분의 사이로 배수공간을 마련하도록 드레인홈(42)이 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 프론트 서브프레임 연결형 전방구조물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보강프레임(40)의 일단부 양측에는 보강브라켓(30)의 표면에 용접결합되게 직각으로 절곡된 날개편(43)이 형성되고, 보강프레임(40)의 일단부 상하부에는 보강브라켓(30)의 상하면을 일부 감싸면서 볼트결합되도록 표면에 고정홀(44a)이 형성된 고정편(44)이 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 프론트 서브프레임 연결형 전방구조물.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 고정수단(50)은 볼트와 너트로 구성되고,
    상기 보강프레임(40)의 타단부에는 범퍼프레임(20)의 후면에 면접촉된 상태로 상기 볼트로 결합되도록 복수개의 볼트홀(45a)이 형성된 고정브라켓(45)이 구비되고, 상기 고정브라켓(45)의 볼트홀(45a) 각각에는 상기 볼트의 나선결합을 위해 너트가 용접결합되어 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 프론트 서브프레임 연결형 전방구조물.
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