KR101272034B1 - Ｆｅｍ캐리어의 보강구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 라디에이터의 장착을 위해 중앙에 개구부가 형성된 FEM캐리어의 보강구조에 있어서, 상기 FEM캐리어는 플라스틱재로 제조되며 하부에는 금속재인 보강빔이 장착되고, 상기 보강빔은 바(bar) 형상으로서 FEM캐리어 하측변의 길이방향을 따라 부설되되, 상기 보강빔의 양측변 중 어느 한 곳 또는 두 곳 모두에는 끝단이 절곡되어 꺽임부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 보강판넬이 결합된 종래의 FEM케리어와 대비하여 중량을 감소시킬 수 있으며, 더 큰 동강성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Description

ＦＥＭ캐리어의 보강구조{Reinforced structure of FEM carrier}

본 발명은 FEM캐리어의 보강구조에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 FEM캐리어의 하단에 보강빔을 부설하여 동강성(Dynamic Stiffness)을 더욱 향상시킨 ＦＥＭ캐리어의 보강구조에 관한 것이다.

FEM캐리어(Front End Module Carrier)는 승용 차량의 전방부에 장착되는 범퍼, 헤드램프, 후드, 쿨링 모듈 등의 부품이 일체로 통합적으로 구성될 수 있도록 골격을 이루는 부품이다.

개별부품을 차체에 직접조립하는 종래의 조립방식과 대비하여 FEM캐리어를 통해 부품을 모듈화하는 경우, 조립시간을 단축시킬 수 있으며 모듈 단위의 치수 안정성을 향상시킬 수 있고 통합 설계가 가능하여 생산성 및 제품 신뢰성에 있어 큰 이점이 있다.

이에 따라 대다수의 승용 차량의 경우 FEM캐리어가 장착되고 있다. FEM캐리어의 경우 여러가지 형태가 존재한다. 통상적으로 재질은 스틸재 또는 플라스틱재로 제조되나, 중량을 감소시키고 요구되는 강성을 확보할 수 있도록 스틸재와 플라스틱재가 조합된 하이브리드 형태가 널리 사용되고 있다.

도 1a 을 참조하여 종래의 하이브리드 타입의 FEM캐리어 보강구조를 설명하면, 상기 FEM캐리어는 플라스틱재로 사출성형되되 중앙에 라디에이터가 장착될 수 있도록 사각형상의 개구부(라디에이터장착 부분)가 형성된다. 그리고, 장착된 라디에이터의 무게를 지지할 수 있도록 강성을 높이기 위해 FEM캐리어의 하단부에는 (바닥면에서) 수직방향으로 립(rib)이 형성되며, 아울러, 강성을 보강하기 위해 바닥면에는 금속재 보강판넬이 결합되는 구조를 갖는다.

그러나, 도 1c 에 도시된 바와 같이 상기와 같은 구조에서 FEM캐리어의 강성(동강성)을 향상시키기 위해선 보강판넬의 두께를 증가시키거나 립의 갯수를 늘려야 하나 이는 중량 증가를 초래할 뿐만 아니라 구조적으로 어려웠으며 생산 원가가 상승되는 문제점이 있었다.

또한, 종래 기술로서 FEM캐리어 사출성형시 금속재 보강 구조물을 삽입하여 인서트 사출하는 기술(한국 특허 공개 10-2004-0033489 호 '자동차의 프론트 엔드 모듈 캐리어)이 공개된 바 있으나, 이는 생산이 복잡하고 보강물이 삽입된 부분의 형상 및 두께는 일정 크기 이상으로 제한되는 문제가 있었으며, 요구되는 강성을 충족시키도록 설계하기 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 발명된 것으로서 중량 증가를 억제하고 보다 더 향상된 강성을 갖는 FEM캐리어의 보강구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, FEM캐리어의 보강구조에 있어서, 라디에이터의 장착을 위해 중앙에 개구부가 형성된 FEM캐리어; 및 바(bar) 형상으로서 상기 FEM캐리어의 하부에 장착되는 보강빔;을 포함하고,

상기 보강빔은 FEM캐리어 하측변의 길이방향을 따라 부설되되, 양측변 중 어느 한 곳 또는 두 곳 모두에는 끝단이 절곡되어 꺽임부가 형성된다.

상기 보강빔의 양측변 모두에 꺽임부가 형성되되, 횡단면이 "∩" 자 형상을 이루도록 상기 꺽임부는 하측을 향하여 절곡된다.

그리고, 상기 FEM캐리어의 바닥면에는 홀이 형성된체결부가 하측을 향하여 돌출 형성되고, 상기 보강빔은 체결부에 결합되는 고정볼트를 통하여 장착된다.

아울러, 상기 FEM캐리어의 바닥면에는 마운트홀이 형성되되, 상기 보강빔은 마운트홀을 가로지르도록 배치된다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 보강판넬이 결합된 종래의 FEM케리어와 대비하여 중량을 감소시킬 수 있으며, 더 큰 동강성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 볼팅 체결되는 구조로서 종래의 인서트 사출 방식과 대비하여 생산이 용이하며 꺽임부의 크기 및 두께를 조절하여 차량 개발시 요구되는 강성 및 중량을 충족시킬 수 있으므로 개발자에게 더 폭 넓은 설계 자유도를 제공할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 국부적으로 강성이 취약한 부분을 더욱 향상시켜 진동 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.

도 1a 는 종래의 FEM캐리어의 사시도 및 상기 FEM캐리어의 바닥면에 보강판넬이 결합되기 전후 모습을 도시한 사시도,
도 1b 는 도 1a 의 A-A 단면도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FEM캐리어의 하부 모습이 도시된 사시도 및 부분확대도,
도 3 은 도 2 의 B-B 단면도,
도 4 는 종래의 FEM캐리어를 적용한 경우와 본 발명의 FEM캐리어를 적용한 경우의 해석결과를 도시한 그래픽.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FEM캐리어의 보강구조를 더욱 상세히 설명한다.

도 2 를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FEM캐리어(10)는 중앙에 라디에이터가 장착될 수 있도록 개구부(라디에이터장착 부분)가 형성되되, 차체 중량을 저감시키며 보행자 추돌시 충격량을 완충할 수 있도록 엔지니어링 플라스틱재로 사출성형되어 제조된다.

그리고, 라디에이터의 하중을 지지하며 형상 변형을 방지하도록 상기 FEM캐리어(10)의 하부에는 금속재인 보강빔(20)이 장착된다.

상기 보강빔(20)은 FEM캐리어(10) 하측변의 길이방향을 따라 하부에 부설되되, FEM캐리어(10)의 형상에 따라 절곡된 바(bar) 모양을 가지며 상측의 하중(라디에이터의 중량)을 지지한다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 보강빔(20)은 양측변 끝단들이 하측으로 절곡되어 꺽임부(21)가 형성된다. 따라서, 상기 보강빔(20)은 횡단면 모양이 뒤집혀진 컵 모양, 즉 "∩" 자 모양을 이루도록 형성된다.

상기 꺽임부(21)는 보강빔(20)의 중량 증가 없이 두께가 더 증가된 효과를 제공함으로서 보강빔(20)의 강성을 증대시켜 상측으로의 하중을 더 효과적으로 지지해 준다.

상기 보강빔(20)은 도시된 바와 같이 볼팅 체결되어 FEM캐리어(10)에 결합된다. 따라서, 볼팅 체결을 위해 FEM캐리어(10)의 바닥면에는, 강성 증대를 위해 돌출 형성된 립(rib)(11)과 이격되어 체결부(12)가 돌출된다. 미리 타공된 보강빔(20)의 홀에 끼워지는 고정볼트(30)가 삽입될 수 있도록 상기 체결부(12)에는 나사홀이 형성된다.

그리고, 상기 체결부(12)는 FEM캐리어(10) 하측변의 길이방향을 따라 다수 개가 서로 간에 간격을 두고 부설되되, 보강빔(20)의 장착시 립(11)과 보강빔(20) 사이에 간섭이 발생하지 않도록 상기 립(11)과 일정 거리를 두도록 배치된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FEM캐리어(10)는 도 5 에 도시된 바와 같이 하단부의 동강성 증대에 따라 종래의 FEM캐리어 구조와 대비하여 라디에이터의 무게 및 차량 운행에 따른 가속도변화에 기인하는 소성(塑性) 변형량이 감소하는 효과가 있다.

아울러, 상기 보강빔(20)은 (도 2 에 도시된 바와 같이) 라디에이터의 장착시 라디에이터 고정부재가 결합되는 마운트홀을 가로지르도록 배치되어, 상대적으로 강성이 취약했던 부분을 보강할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라, 마운트홀 근방에서 발생될 수 있는 진동을 억제할 수 있으며 라디에이터를 더욱 견고히 고정할 수 있는 효과가 있다.

이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : FEM캐리어
11 : 립
12 : 체결부
20 : 보강빔
21 : 꺽임부
30 : 고정볼트

Claims (4)

1. FEM캐리어의 보강구조에 있어서,
   라디에이터의 장착을 위해 중앙에 개구부가 형성된 FEM캐리어; 및
   바(bar) 형상으로서 상기 FEM캐리어의 하부에 장착되는 보강빔;을 포함하고,
   상기 보강빔은 FEM캐리어 하측변의 길이방향을 따라 부설되되, 양측변 중 어느 한 곳 또는 두 곳 모두에는 끝단이 절곡되어 꺽임부가 형성되며,
   상기 FEM캐리어의 바닥면에는 홀이 형성된 체결부가 하측을 향하여 돌출 형성되고, 상기 보강빔은 체결부에 결합되는 고정볼트를 통하여 장착되는 것을 특징으로 하는 FEM캐리어의 보강구조.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 보강빔의 양측변 모두에 꺽임부가 형성되되, 횡단면이 "∩" 자 형상을 이루도록 상기 꺽임부는 하측을 향하여 절곡된 것을 특징으로 하는 FEM캐리어의 보강구조.
   
3. 삭제
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 FEM캐리어의 바닥면에는 마운트홀이 형성되되, 상기 보강빔은 마운트홀을 가로지르도록 배치되는 것을 특징으로 하는 FEM캐리어의 보강구조.
   
   

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