JP7335709B2 - 超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュール及びその組立て方法 - Google Patents

Description

本発明は、超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュールに係り、より詳しくは、旋回時、横剛性低下の主因である車体リヤフロアメンバーの折れ曲がり量を最小化して横剛性を増強させる超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュール及びその組み立て方法に関する。

一般的に、自動車量産工場のインライン作業工程を最小化するためのモジュール化の一つとしてフロントエンドモジュール（ＦＥＭ：Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ Ｍｏｄｕｌｅ）が用いられている。これは、車両前方に設けられる部品は、フロントエンドキャリアに組立てられて一体として意匠ラインで車体に装着される。このような部品には、バンパビーム、クーリングモジュール、左右側ヘッドランプアセンブリ、フードラッチ、デュアルホーンなどの部品が挙げられる。このような部品をマウンティングするためにＦＥＭモジュールマウンティング部が構成される。
ＦＥＭモジュールマウンティング部は、車両の性能と関係なく単純なマウンティングのために３重の重畳マッチング構造を有する。これは、ビームとＦＥＭとが締結される時のＴ面マッチングボルティング構造であり、ＦＥＭとサイドメンバーとが締結される時のＴ面マッチングボルティング構造である。
このような構造は、車両重量の面で不必要な部分である。同時に、高速衝突時、組立ばらつきによるメンバー変形モードのばらつき発生の主因となる因子である。
また、ＦＥＭの特定方向の組立ばらつきによってサイドメンバーとクラッシュボックスとの間の特定方向に段差が発生するという欠点がある。

韓国公開特許番号第１０－２００９－００６４６６８号 韓国公開特許番号第１０－２００５－０００７５２１号

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、旋回時、横剛性低下の主因である車体リヤフロアメンバーの折れ曲がり量を最小化して横剛性を増強する超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュール及びその組み立て方法を提供することである。

本発明は、キャリアと、
前記キャリアの一側面上に側方向に挿入されるクラッシュボックスと、
前記クラッシュボックスを締結固定し、前記キャリアの一側面上にマウンティング固定されるマウンティング部と、
前記クラッシュボックスの一端と結合固定されるフロントバックビームと、を含むことを特徴とする。

前記クラッシュボックスの末端の一部は、サイドメンバーの内側に挿入されることを特徴とする。

前記クラッシュボックスの末端の一部は、前記サイドメンバーに固定締結されることを特徴とする。

前記マウンティング部は、前記クラッシュボックスの上端および下端を固定締結することを特徴とする。

前記マウンティング部は、前記キャリアの側面フレームの上端および下端を固定締結することを特徴とする。

前記マウンティング部は、上端を固定する第１上端マウンティングブラケットと、下端を固定する第２下端マウンティングブラケットと、からなることを特徴とする。

前記キャリアの一側下端面には、クーリングモジュールを固定締結するために篏合式インシュレータが挿入される挿入溝が形成されることを特徴をする。

前記篏合式インシュレータは、ダンベル形状であることを特徴とする。

前記キャリアは、下側辺を形成する下側フレームがないことを特徴とする。

前記サイドメンバーの内板サイドメンバーの表面上に内部補強のための内部強化材が取付けられることを特徴とする。

前記内部強化材は、前記クラッシュボックスと一部がオーバーラップされることを特徴とする。

また、本発明は、キャリアを準備する準備ステップと、クラッシュボックスの一端とフロントバックビームとを結合固定するステップと、クラッシュボックスを前記キャリアの一側面上に側方向に挿入して締結固定する挿入固定ステップと、前記キャリアの一側面上にマウンティング部をマウンティング固定するマウンティング固定ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、単純Ｔ形状方向の３重マッチング構造を削除しながら、フロントバックビーム、ＦＥＭ（Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ Ｍｏｄｕｌｅ）キャリア、フロントサイドメンバーの３つのコンプライアントシステムが締結できる。
また、本発明の他の効果としては、ロアーメンバーを削除しながらも、同時にＦＥＭに対する評価項目のうち、クーリング入力点の剛性増強、低速ＲＣＡＲ（Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｕｎｃｉｌ ｆｏｒ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｒｅｐａｉｒｓ）性能の向上、高速衝突性能同等水準の確保が可能である。
さらに、ＦＥＭおよびマウンティング部の主要部品の重複、不用の構造物の単純化および削除により軽量化構造の実現が可能である。

本発明の一実施形態に係る超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュールの部分斜視図である。 図１に示す超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュールのＡ－Ａ’軸切開断面図である。 本発明の一実施形態に係るＦＥＭ（Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ Ｍｏｄｕｌｅ）キャリアとフロントバックビームとの間の仮締結構造を示す部分斜視図である。 図３に示す超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュールの左側フレームにクーリングモジュールを締結する篏合式締結構造を示す斜視図である。 図３に示すキャリアの断面斜視図である。 図４に示す超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュールのＸ、Ｙ、Ｚ方向の入力荷重に対する概念図である。 本発明の他の実施形態に係るサイドメンバーの内部補強構造を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る低速衝突時、クラッシュボックスがメンバーの内部にスライディングされる概念図である。 本発明の一実施形態に係る超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュールの組立過程を示す工程図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュール１００の部分斜視図である。図１に示す通り、軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュール１００は、キャリア１２０と、キャリア１２０の一側面上に側方向に挿入されるクラッシュボックス１４０と、クラッシュボックス１４０を固定締結し、一側面上にマウンティングされるマウンティング部１５０と、クラッシュボックス１４０の一端と結合固定されるフロントバックビーム１３０を含んで構成される。
キャリア１２０は、四角形状のフレーム構造であってクーリングモジュール１１０が装着できるように、中央に開口部（図示せず）が形成された構造を有する。特に、キャリア１２０は、車体に装着される位置を基準として右側辺を形成する右側フレーム、左側辺を形成する左側フレーム、上側辺を形成する上側フレームなどから構成される。もちろん、これらのフレームは一体型に形成されてもよい。

フロントバックビーム１３０は、車両の前端にあるバンパのバックビームであって、衝撃を吸収する部材として機能する。フロントバックビーム１３０は、クラッシュボックス１４０と「Ｔ」字状に結合される。クラッシュボックス１４０は、ボルティング、溶接などによってフロントバックビーム１３０の後面壁に固定結合される。もちろん、フロントバックビーム１３０とクラッシュボックス１４０とを一体型に作ることも可能である。
マウンティング部１５０は、キャリア１２０の側面上にマウンティング固定され、クラッシュボックス１４０を安定的に支持する機能を有する。もちろん、クラッシュボックス１４０の末端は、サイドメンバー１６０に一部挿入される。
図２は、図１に示す超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュールのＡ－Ａ’軸切開断面図である。図２に示す通り、クラッシュボックス１４０の下端末端は、フロントバックビーム１３０の後面部の表面上に固定結合される。これは、溶接、ボルティングなどによって行われる。

クラッシュボックス１４０は、ボルティングによってマウンティング部１５０と固定される。付け加えると、第１固定ボルト２５１でマウンティング部１５０を経てクラッシュボックス１４０まで挿入締結される。したがって、クラッシュボックス１４０がサイドメンバー１６０の一定以上の深さを超えて挿入されなくなる。
また、クラッシュボックス１４０の末端の一部は、サイドメンバー１６０の内側に挿入された状態で第２固定ボルト２６１によって固定締結できる。クラッシュボックス１４０は、一定間隔をおいて２箇所で固定締結されることにより、ロアーメンバーの削除にもかかわらず強固に支持できる。

図３は、本発明の一実施形態に係るＦＥＭキャリアとフロントバックビームとの間の仮締結構造を示す部分斜視図である。図３に示す通り、キャリア１２０の右側フレーム３２０上にマウンティング部１５０が第１固定ボルト２５１によって固定締結される。また、サイドメンバー１６０も、４つの第２固定ボルト２６１によって固定締結される。左側フレーム（図示せず）にもこれと類似して構成される。特に、図３では、マウンティング部１５０としてブラケットを示したが、これに限定されるものではない。
図４は、図３に示す超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュール１００の右側フレーム３２０にクーリングモジュール１１０を締結する篏合式締結構造を示す斜視図である。図４に示す通り、既存のキャリアの下端フレームに対応するロアーメンバーが削除され、このロアーメンバーの削除によって、右側フレーム３２０側にクーリングモジュール１１０を締結する構造を提示している。図４では、キャリア１２０とフロントバックビーム１３０とが仮締結構造として、キャリア１２０とクラッシュボックス１４０の上端／下端をマウンティングし、篏合式構造を利用してクーリングモジュール１１０を固定する。

このために、篏合式インシュレータ４３０と、この篏合式インシュレータ４３０が挿入締結されるように挿入溝４１１が形成される係止段４１０とが構成される。もちろん、係止段４１０は、右側フレーム３２０の下端に形成される。篏合式インシュレータ４３０は、内部に挿入のための中空４３１が形成されるダンベル形状である。挿入溝４１１は「Ｕ」字状になるとよい。
図５は、図３に示すキャリア１２０の断面斜視図である。図５に示す通り、クラッシュボックス１４０の上端面とキャリア１２０の右側フレーム３２０の上端側面とを上端マウンティングブラケット５１０－１で締結固定する。もちろん、上端マウンティングブラケット５１０－１が固定締結されるためには、固定ボルト２５１、５５１がそれぞれ用いられる。第１－１固定ボルト２５１は、上端マウンティングブラケット５１０－１の一端を右側フレーム３２０の表面上に締結固定するために用いられる。第１－２固定ボルト５５１は、上端マウンティングブラケット５１０－１の他端をクラッシュボックス１４０の表面上に締結固定するために用いられる。

これとともに、クラッシュボックス１４０の下端面とキャリア１２０の右側フレーム３２０の下端側面とを下端マウンティングブラケット５１０－２で締結固定する。もちろん、下端マウンティングブラケット５１０－２を固定させるために固定ボルトがそれぞれ用いられる。
一方、クーリングモジュール１１０は、篏合式インシュレータ４３０を介して右側フレーム３２０の下端に固定される。クーリングモジュール１１０の突出部が篏合式インシュレータ４３０の中空４３１に挿入される。
上端マウンティングブラケット５１０－１は、緩やかな傾斜を有する形状であり、下端マウンティングブラケット５１０－２は、直角の傾斜に近い形状である。

図６は、図４に示す超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュール１００のＸ、Ｙ、Ｚ方向の入力荷重に対する概念図である。図６に示す通り、クラッシュボックス１４０が上端および下端マウンティングブラケット５１０－１、５１０－２に直締結される構造であるため、高剛性／高張度部品にＨ形状の面に直締結される既存の構造に対比して、サイドメンバー１６０の断面係数が増大する。また、篏合式インシュレータ４３０がキャリア１２０の右側フレーム３２０の挿入溝４１１に締結されることにより、既存の構造対比、クーリングモジュール１１０の下端締結部分でＸ、Ｙ、Ｚ方向の入力荷重に対する支持剛性を増大させる。既存の場合、入力荷重点と荷重支持部のクラッシュボックス（Ｃ／ＢＯＸ）との間の距離の過剰により支持剛性が低い。

本発明の一実施形態に係る超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュール１００と既存の方式に対する解析結果は、次の通りである。

前記比較表に示すように、入力点の解析結果、既存の構造対比、１２０％以上増大することを確認することができる。ここで、ＬＨは左側剛性、ＲＨは右側剛性を示す。
図７は、本発明の他の実施形態に係るサイドメンバー１６０の内部補強構造を示す斜視図である。図７に示す通り、サイドメンバー１６０の内板サイドメンバー７３０に内部強化材（ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ）７１０を用いる。内部強化材の材質としては、ガラス繊維強化熱可塑性プラスチック（ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ ｍａｔ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ）、エンジニアリングプラスチック、スーパープラスチックなどが挙げられる。内部強化材７１０は、薄板形態で取付けられる構造である。取付けは、接着剤、ボルティング方式などによって行われる。
特に、サイドメンバー１６０内にクラッシュボックス１４０が挿入されるが、このうち、挿入された部分の一部分をこの内部強化材７１０と重なるようにする。約４０～６０ｍｍ程度がオーバーラップ７２０される。

図８は、本発明の一実施形態に係る低速衝突時、クラッシュボックス１４０がサイドメンバー１６０の内部にスライディングされる概念図である。図８に示す通り、サイドメンバー１６０は、内板サイドメンバー７３０と外板サイドメンバー８３０とが溶接によって形成される。もちろん、一体に形成してもよい。
このようなサイドメンバー１６０の内側にクラッシュボックス１４０が一定部分挿入されている状態でボルト１６１によって固定される。したがって、低速衝突時、矢印方向にクラッシュボックス１４０がスライディングされる。したがって、衝突が発生してもスライディング構造が反映されているので、サイドメンバー１６０の変形を防止することができる。

図９は、本発明の一実施形態に係る超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュールの組立過程を示す工程図である。図９に示す通り、キャリア１２０を準備する（ステップＳ９１０）。もちろん、キャリア１２０を準備する前に、クラッシュボックス１４０の一端とフロントバックビーム１３０とを結合固定する。もちろん、キャリア１２０が準備された後に、クラッシュボックス１４０の一端とフロントバックビーム１３０とを結合固定することも可能である。
この後、クラッシュボックス１４０をキャリア１２０の一側面上に側方向に挿入して固定する（ステップＳ９２０）。
この後、キャリア１２０の一側面上にマウンティング部１５０をマウンティング固定する（ステップＳ９３０、Ｓ９４０）。

１００：超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュール
１１０：クーリングモジュール
１２０：キャリア
１３０：フロントバックビーム
１４０：クラッシュボックス
１５０：マウンティング部
１６０：サイドメンバー

Claims (9)

1. キャリア（１２０）と、
   前記キャリア（１２０）の一側面上に側方向に挿入されるクラッシュボックス（１４０）と、
   前記クラッシュボックス（１４０）を固定し、前記キャリア（１２０）の一側面上にマウンティング固定されるマウンティング部（１５０）と、
   前記クラッシュボックス（１４０）の一端と固定されるフロントバックビーム（１３０）と、を含み、
   前記マウンティング部（１５０）は、前記クラッシュボックス（１４０）の上端および下端を側面フレーム（３２０）に固定し，
   前記クラッシュボックス（１４０）の末端の一部は、サイドメンバー（１６０）の内側に挿入され，
   前記キャリア（１２０）には、下側辺を形成する下側フレームがないことを特徴とする超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュール（１００）。
2. 前記クラッシュボックス（１４０）の末端の一部は、前記サイドメンバー（１６０）に固定されることを特徴とする請求項１に記載の超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュール。
3. 前記マウンティング部（１５０）は、前記キャリア（１２０）の側面フレームの上端および下端を固定することを特徴とする請求項１に記載の超軽量ロアーメンバーレスフロン トエンドモジュール。
4. 前記マウンティング部（１５０）は、上端を固定する第１上端マウンティングブラケット（５１０－１）と、下端を固定する第２下端マウンティングブラケット（５１０－２）と、からなることを特徴とする請求項３に記載の超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュール。
5. 前記キャリア（１２０）の一側下端面には、クーリングモジュール（１１０）を固定するために篏合式インシュレータ（４３０）が挿入される挿入溝（４１１）が形成されることを特徴とする請求項１に記載の超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュール。
6. 前記篏合式インシュレータ（４３０）は、ダンベル形状であることを特徴とする請求項５に記載の超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュール。
7. 前記サイドメンバー（１６０）の内板サイドメンバー（７３０）の表面上に内部補強のための内部強化材（７１０）が取付けられることを特徴とする請求項１に記載の超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュール。
8. 前記内部強化材（７１０）は、前記クラッシュボックス（１４０）と一部がオーバーラップ（７２０）されることを特徴とする請求項７に記載の超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュール。
9. キャリアを準備する準備ステップと、
   クラッシュボックスの一端とフロントバックビームとを固定するステップと、
   前記クラッシュボックスを前記キャリアの一側面上に側方向に挿入して固定する挿入固定ステップと、前記キャリアの一側面上にマウンティング部をマウンティング固定するマウンティング固定ステップと、を含み、
   前記マウンティング部（１５０）は、前記クラッシュボックス（１４０）の上端および下端を側面フレーム（３２０）に固定し，
   前記クラッシュボックス（１４０）の末端の一部は、サイドメンバー（１６０）の内側に挿入され，
   前記キャリア（１２０）には、下側辺を形成する下側フレームがないことを特徴とする超軽量ロアーメンバーレスフロントエンドモジュールの組立て方法。

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