KR101765640B1 - 서브 프레임용 마운팅 유닛 - Google Patents

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bolt
welding
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이윤정
정재우
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현대자동차 주식회사
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Abstract

서브 프레임용 마운팅 유닛이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 서브 프레임용 마운팅 유닛은 차체의 프론트 사이드 멤버에 서브 프레임을 체결하기 위한 서브 프레임용 마운팅 유닛에 있어서, 상기 프론트 사이드 멤버의 프론트 사이드 인너 멤버에 형성된 일측 관통홀에 대응하여 위치되며, 일측에 상기 관통홀의 수직 하방향에 대응하여 볼트홀이 형성되는 마운팅 브라켓; 상기 프론트 사이드 인너 멤버의 상면에 구성되고, 상기 관통홀과 대응하여 상향 돌출되어 용접면을 형성하며, 상기 용접면 상에는 상기 관통홀의 수직 상방향에 대응하여 용접홀이 형성되는 보강판재; 중앙의 플랜지를 통하여 볼트부와 헤드부로 구획되며, 상기 볼트부가 상기 마운팅 브라켓의 볼트홀에 삽입된 상태로, 상기 플랜지를 통하여 볼트홀의 둘레에 접합되며, 상기 헤드부가 상기 프론트 사이드 멤버의 관통홀을 통하여 상기 보강판재의 조립홀에 끼워진 상태로 접합되는 마운팅 볼트; 및 상기 프론트 사이드 인너 멤버, 마운팅 브라켓, 보강판재 및 프론트 사이드 아웃터 멤버에 의해 형성된 공간부 내부에 열처리에 의해 발포되어 충진되는 발포 충진제를 포함한다.

Description

서브 프레임용 마운팅 유닛{MOUNTING BOLT FOR SUB-FRAME}
본 발명은 서브 프레임용 마운팅 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마운팅 볼트가 삽입되는 마운팅 브라켓 내부의 공간부 전체에 발포 충진제를 충진하여 상기 마운팅 볼트를 고정하는 서브 프레임용 마운팅 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 서브 프레임은 모노코크 차체 구조에서, 프론트 사이드 멤버의 하부에 조립되어 엔진, 변속기 등의 부품을 탑재하거나 지지하는 역할을 한다.
또한, 상기 서브 프레임은 차량의 정면 충돌 시, 엔진 및 변속기의 드롭을 유도함으로써, 엔진 또는 변속기가 차체의 대시 패널을 통해 차실 내부로 밀려들어오지 못하도록 하여 승차자의 안전성을 보장한다.
이러한 서브 프레임은 전방과 후방 양측이 차량의 양측 프론트 사이드 멤버의 하부에 구성되는 서브 프레임용 마운팅 유닛에 의해 조립된다.
이때, 상기 서브 프레임용 마운팅 유닛은 프론트 사이드 멤버의 전방 및 후방 각각의 양측 4개소에 마운팅 브라켓을 통하여 고정된 마운팅 볼트로 구성되어 상기 서브 프레임을 프론트 사이드 멤버의 하부에 고정시킨다.
여기서 상기 마운팅 볼트는 마운팅 브라켓에 형성된 관통홀을 통하여 끼워진 상태로 용접 접합에 의해 접합된다.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 서브 프레임용 마운팅 유닛은 마운팅 볼트의 접합을 위한 용접 공정 시 발생되는 고온의 열로 차체 부품 재질의 물성이 변화하는 문제점이 있다.
또한, 상기 서브 프레임용 마운팅 유닛은 용접 접합부의 용접 불량 및 용접 열영향부(Heat Affected Zon: HAZ)의 강도 저하로 크랙이 발생하는 등의 문제점도 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 마운팅 볼트가 삽입되는 마운팅 브라켓 내부의 공간부에 발포 충진제를 적용하여 마운팅 볼트의 헤드부를 추가 고정함으로써, 상기 마운팅 볼트의 결합 강성 및 충돌 흡수 성능을 향상시키는 서브 프레임용 마운팅 유닛을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예는 마운팅 볼트의 헤드부의 외주면에 복수개의 홈을 적용함으로써, 상기 발포 충진제와의 접촉면적을 늘려 결합 강성을 더욱 향상시키는 서브 프레임용 마운팅 유닛을 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 차체의 프론트 사이드 멤버에 서브 프레임을 체결하기 위한 서브 프레임용 마운팅 유닛에 있어서, 상기 프론트 사이드 멤버의 프론트 사이드 인너 멤버에 형성된 일측 관통홀에 대응하여 위치되며, 일측에 상기 관통홀의 수직 하방향에 대응하여 볼트홀이 형성되는 마운팅 브라켓; 상기 프론트 사이드 인너 멤버의 상면에 구성되고, 상기 관통홀과 대응하여 상향 돌출되어 용접면을 형성하며, 상기 용접면 상에는 상기 관통홀의 수직 상방향에 대응하여 용접홀이 형성되는 보강판재; 중앙의 플랜지를 통하여 볼트부와 헤드부로 구획되며, 상기 볼트부가 상기 마운팅 브라켓의 볼트홀에 삽입된 상태로, 상기 플랜지를 통하여 볼트홀의 둘레에 접합되며, 상기 헤드부가 상기 프론트 사이드 멤버의 관통홀을 통하여 상기 보강판재의 조립홀에 끼워진 상태로 접합되는 마운팅 볼트; 및 상기 프론트 사이드 인너 멤버, 마운팅 브라켓, 보강판재 및 프론트 사이드 아웃터 멤버에 의해 형성된 공간부 내부에 열처리에 의해 발포되어 충진되는 발포 충진제를 포함하는 서브 프레임용 마운팅 유닛을 제공할 수 있다.
또한, 상기 마운팅 볼트는 상기 헤드부의 외면에 복수개의 홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수개의 홈은 상기 헤드부의 길이방향을 따라 일정간격으로 외면 둘레에 형성될 수 있다.
또한, 상기 홈은 전조가공에 의해 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 플랜지는 상기 마운팅 브라켓의 조립홀 둘레 상면에 지지된 상태로 프로젝션 용접에 의해 접합될 수 있다.
또한, 상기 보강판재의 용접면은 상기 마운팅 볼트가 조립되는 수직방향에 대하여 직각을 이루는 평면으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 마운팅 볼트의 헤드부는 상단부에 형성된 단차면를 통하여 상기 보강판재의 용접면 상의 조립홀 둘레의 하면에 지지된 상태로 전주 용접될 수 있다.
또한, 상기 전주 용접은 CO2용접으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 발포 충진제는 상기 공간부 일측에 액상으로 도포된 상태로, 고온의 열에 의해 발포 경화되어 상기 공간부를 채울 수 있다.
또한, 상기 발포 충진제는 에폭시(Epoxy) 수지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 발포 충진제는 상기 마운팅 볼트의 둘레를 따라 내부에 연질부 층을 형성하고, 이외의 부분은 경질부 층으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 마운팅 볼트가 삽입되는 공간부에 발포 충진제를 적용하여 마운팅 볼트의 전면을 고정 및 지지함으로써, 결합 강성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예는 마운팅 볼트의 헤드부에 복수개의 홈을 적용하여 상기 발포 충진제와의 접촉면적을 늘려 결합 강성을 더욱 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예는 마운팅 볼트의 상단부에 형성된 단차면과 보강판재의 용접면을 서로 직각을 이루도록 구성하여 용접 접합함으로써, 용접부의 단면적을 늘려 용접 불량을 최소하는 효과도 있다.
이외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 서브 프레임용 마운팅 유닛이 적용된 프론트 사이드 멤버의 부분 투영 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 서브 프레임용 마운팅 유닛에 적용되는 마운팅 볼트의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 서브 프레임용 마운팅 유닛에 적용되는 발포 충진제의 설치 공정도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명이 하기의 도면과 설명에만 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 서브 프레임용 마운팅 유닛이 적용된 프론트 사이드 멤버의 부분 투영 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 서브 프레임용 마운팅 유닛에 적용되는 마운팅 볼트의 사시도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 서브 프레임용 마운팅 유닛(1)은 차체의 프론트 사이드 멤버에 서브 프레임을 체결하기 위하여 적용된다.
이때, 상기 프론트 사이드 멤버는 프론트 사이드 인너 멤버(10)와 프론트 사이드 아웃터 멤버(13)로 이루어진다.
즉, 상기 서브 프레임용 마운팅 유닛(1)은 엔진, 변속기 등의 파워 트레인을 장착 및 지지하는 서브 프레임을 고정하는 것으로, 차량의 주행 중에 큰 하중이 지속적으로 인가되는 바, 차체측 사이드 멤버와 서브 프레임을 매우 강건하게 결합시켜야 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 서브 프레임용 마운팅 유닛(1)은 마운팅 브라켓(20), 보강판재(30), 마운팅 볼트(40) 및 발포 충진제(50)를 포함한다.
먼저, 상기 마운팅 브라켓(20)은 프론트 사이드 인너 멤버(10)의 하면에 구성되며, 상기 프론트 사이드 인너 멤버(10)에 형성된 일측 관통홀(11)에 대응하여 위치된다.
또한, 상기 마운팅 브라켓(20)은 상기 관통홀(10)의 수직 하방향에 대응하여 일측에 볼트홀(21)이 형성된다.
이러한 마운팅 브라켓(20)은 중앙부가 하측으로 볼록하게 형성되며, 일측 가장자리를 따라 외측으로 절곡 형성된 접합부를 통하여 상기 프론트 사이드 인너 멤버(10)의 하면에 접합된다.
그리고 상기 보강판재(30)는 상기 프론트 사이드 인너 멤버(10)의 상면에 구성되며, 전방 및 후방에 각각 전방 보강판재(31) 및 후방 보강판재(33)가 연결되어 강성을 보강한다.
또한, 상기 보강판재(30)는 상기 프론트 사이드 인너 멤버(10)의 일측 관통홀(11)과 대응하여 상향 돌출된 용접면(35)이 형성된다.
이때, 상기 용접면(35) 상에는 상기 관통홀(11)의 수직 상방향에 대응하여 용접홀(37)이 형성된다.
이러한 보강판재(30)의 용접면(35)은 마운팅 볼트(40)가 조립되는 수직방향에 대하여 직각을 이루는 평면으로 형성된다.
도 3을 참조하면, 상기 마운팅 볼트(40)는 중앙의 플랜지(41)를 통하여 볼트부(43)와 헤드부(45)로 구획된다.
상기 마운팅 볼트(40)는 볼트부(43)가 마운팅 브라켓(20)의 볼트홀(21)에 삽입된 상태로, 상기 플랜지(41)를 통하여 볼트홀(21)의 둘레에 접합된다.
또한, 상기 마운팅 볼트(40)는 헤드부(45)가 프론트 사이드 인너 멤버(10)의 관통홀(11)을 통하여 보강판재(30)의 용접홀(37)에 끼워진 상태로 접합된다.
이때, 상기 헤드부(45)는 상단부에 단차면(47)이 형성된다.
또한, 상기 마운팅 볼트(40)는 헤드부(45)의 외면에 복수개의 홈(49)이 형성된다.
여기서 상기 복수개의 홈(49)은 헤드부(45)의 길이방향을 따라 일정간격으로 외면 둘레에 형성된다.
이러한 복수개의 홈(49)은 전조가공(Rolling of rod)에 의해 형성되는데, 상기 전조가공은 롤을 회전시키면서 소재에 압력을 가하여 설정된 형상을 각인하는 방법으로, 일종의 단조가공에 해당된다.
상기와 같이 구성되는 마운팅 볼트(40)는 플랜지(41)가 마운팅 브라켓(20)의 볼트홀(21) 둘레 상면에 지지된 상태로 프로젝션 용접(W1)에 의해 접합된다.
또한, 상기 마운팅 볼트(40)는 상기 헤드부(45)의 단차면(47)을 통하여 보강판재(30)의 용접면(35) 상의 용접홀(37) 둘레의 하면에 지지된 상태로 전주 용접된다.
이때, 상기 전주 용접은 CO2용접(W2)으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 마운팅 볼트(40)는 플랜지(41)를 통해 마운팅 브라켓(20)에 프로젝션 용접(W1)으로 접합되고, 단차면(47)을 통해 보강판재(30)에 CO2용접(W2)되는 것을 예로 들어 설명하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 프로젝션 용접(W1) 또는 CO2 용접(W2)과 동일한 접합 강성 및 효과를 얻을 수 있는 용접 방법이면 적용이 가능하다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 서브 프레임용 마운팅 유닛에 적용되는 발포 충진제의 설치 공정도이다.
도 4를 참조하면, 상기 발포 충진제(50)는 프론트 사이드 인너 멤버(10), 마운팅 브라켓(20), 보강판재(30) 및 프론트 사이드 아웃터 멤버(13)에 의해 형성된 공간부(S) 내부에 열처리에 의해 발포되어 충진된다.
상기 발포 충진제(50)는 상기 공간부(S) 일측에 액상으로 도포된다.
이어서, 상기 발포 충진제(50)는 오븐을 통과하면서 고온의 열처리에 의해 발포 경화되어 상기 공간부(S)를 채운다.
상기와 같이 충진된 발포 충진제(50)는 열 경화시, 물성치 변화로 인하여 마운팅 볼트(40)의 둘레를 따라 내부에 연질부 층(51)을 형성하고, 상기 연질부 층(51) 외의 부분은 경질부 층(53)으로 형성된다.
여기서 상기 연질부 층(51)은 차량의 충돌 시, 충격 흡수성능을 향상시켜주며, 상기 경질부 층(53)은 프론트 사이드 인너 멤버(10), 마운팅 브라켓(20) 및 보강판재(30)와, 마운팅 볼트(40)와의 결합력을 향상시켜주는 역할을 한다.
이러한 발포 충진제(50)는 고인성 및 고강도 발포성을 가지고 있는 에폭시(Epoxy) 수지를 포함하며, 발포율이 150%~200%의 범위로 설정되어 체적이 증가된다.
또한, 상기 발포 충진제(50)는 기존의 용접 접합을 대체할 수 있으며, 상기 마운팅 볼트(40)의 전부위를 지지 고정하여 결합 강성을 증대시킨다.
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 서브 프레임용 마운팅 유닛(1)은 보강판재(30)의 용접면(35)과 마운팅 볼트(40)의 단차면(47)이 서로 직각을 이루도록 구성하여 용접 접합함으로써, 용접부의 단면적을 늘려 용접 불량을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 서브 프레임용 마운팅 유닛(1)은 마운팅 볼트(40)의 헤드부(45)의 외주면에 복수개의 홈(49)을 적용하여 발포 충진제(50)와의 접촉면적을 증가시켜 결합력을 증가할 수 있다.
이에 따라, 상기 서브 프레임용 마운팅 유닛(1)은 내구성이 증가하며, 차량의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 성능을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1 ... 서브 프레임용 마운팅 유닛 10 ... 프론트 사이드 인너 멤버
11 ... 관통홀 13 ... 프론트 사이드 아웃터 멤버
20 ... 마운팅 브라켓 21 ... 볼트홀
30 ... 보강판재 31 ... 전방 보강판재
33 ... 후방 보강판재 35 ... 용접면
37 ... 용접홀 40 ... 마운팅 볼트
41 ... 플랜지 43 ... 볼트부
45 ... 헤드부 47 ... 단차면
49 ... 홈 50 ... 발포 충진제
51 ... 연질부 53 ... 경질부
S ... 공강부 W1 ... 프로젝션 용접
W2 ... CO2 용접

Claims (11)

  1. 차체의 프론트 사이드 멤버에 서브 프레임을 체결하기 위한 서브 프레임용 마운팅 유닛에 있어서,
    상기 프론트 사이드 멤버의 프론트 사이드 인너 멤버에 형성된 일측 관통홀에 대응하여 위치되며, 일측에 상기 관통홀의 수직 하방향에 대응하여 볼트홀이 형성되는 마운팅 브라켓;
    상기 프론트 사이드 인너 멤버의 상면에 구성되고, 상기 관통홀과 대응하여 상향 돌출되어 용접면을 형성하며, 상기 용접면 상에는 상기 관통홀의 수직 상방향에 대응하여 용접홀이 형성되는 보강판재;
    중앙의 플랜지를 통하여 볼트부와 헤드부로 구획되며, 상기 볼트부가 상기 마운팅 브라켓의 볼트홀에 삽입된 상태로, 상기 플랜지를 통하여 볼트홀의 둘레에 접합되며, 상기 헤드부가 상기 프론트 사이드 인너 멤버의 관통홀을 통하여 상기 보강판재의 조립홀에 끼워진 상태로 접합되는 마운팅 볼트; 및
    상기 프론트 사이드 인너 멤버, 마운팅 브라켓, 보강판재 및 프론트 사이드 아웃터 멤버에 의해 형성된 공간부 내부에 열처리에 의해 발포되어 충진되는 발포 충진제;
    를 포함하는 서브 프레임용 마운팅 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마운팅 볼트는
    상기 헤드부의 외면에 복수개의 홈이 형성되는 서브 프레임용 마운팅 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 홈은
    상기 헤드부의 길이방향을 따라 일정간격으로 외면 둘레에 형성되는 서브 프레임용 마운팅 유닛.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 홈은
    전조가공에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 서브 프레임용 마운팅 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 플랜지는
    상기 마운팅 브라켓의 볼트홀 둘레 상면에 지지된 상태로 프로젝션 용접에 의해 접합되는 서브 프레임용 마운팅 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보강판재의 용접면은
    상기 마운팅 볼트가 조립되는 수직방향에 대하여 직각을 이루는 평면으로 형성되는 서브 프레임용 마운팅 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 마운팅 볼트의 헤드부는
    상단부에 형성된 단차면를 통하여 상기 보강판재의 용접면 상의 용접홀 둘레의 하면에 지지된 상태로 전주 용접되는 서브 프레임용 마운팅 유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전주 용접은
    CO2용접으로 이루어지는 서브 프레임용 마운팅 유닛.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 발포 충진제는
    상기 공간부 일측에 액상으로 도포된 상태로, 고온의 열에 의해 발포 경화되어 상기 공간부를 채우는 서브 프레임용 마운팅 유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 발포 충진제는
    에폭시(Epoxy) 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 서브 프레임용 마운팅 유닛.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 발포 충진제는
    상기 마운팅 볼트의 둘레를 따라 내부에 연질부 층을 형성하고, 이외의 부분은 경질부 층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 서브 프레임용 마운팅 유닛.
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