KR102359712B1 - 차량용 서브프레임 - Google Patents

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KR102359712B1
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박현철
이태규
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주식회사 동희산업
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Abstract

본 발명은 스테빌라이저바가 장착되는 구조를 개선하여 부품수를 줄이면서도 강성을 보강할 수 있는 차량용 서브프레임에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 서브프레임은 차량의 양측에 전후 길이방향을 따라 설치되는 한 쌍의 사이드멤버; 차량의 폭방향으로 형성되어 양단이 각각 상기 한 쌍의 사이드 멤버의 전방에 결합되되, 상기 사이드멤버의 상면과 하면을 덮는 형상으로 결합되는 전방 크로스멤버와; 차량의 폭방향으로 형성되어 양단이 각각 상기 한 쌍의 사이드 멤버의 후방에 결합되는 후방 크로스멤버와; 상기 사이드멤버와 전방 크로스멤버의 연결부위 측면에는 사이드멤버의 전방측 내측면과 전방 크로스멤버에 동시에 결합되면서 스테빌라이저바의 양측부가 각각 장착되는 한 쌍의 스테빌라이저바 마운팅부재를 포함한다.

Description

차량용 서브프레임{Sub frame for vehicle}
본 발명은 차량용 서브프레임에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스테빌라이저바가 장착되는 구조를 개선하여 부품수를 줄이면서도 강성을 보강할 수 있는 차량용 서브프레임에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 서브프레임은 차량 전방에 구성되는 프론트 서브프레임과 차량 후방에 구성되는 리어 서브프레임으로 나뉘어진다.
프론트 서브프레임 및 리어 서브프레임은 각각 차체의 전방 및 후방에 설치되어 차체를 지지하고, 로우 아암과 같은 서스펜션 아암이 연결되어 차량의 구조적인 강성을 증대시키면서 하중의 전달이 용이하게 이루어지도록 하는 기능을 한다.
특히, 프론트 서브프레임은 차체와 함께 차량의 구동원(엔진, 변속기, 모터 등)을 지지한다.
반면에, 일반적인 차량에서 리어 서브프레임은 구동원이 안착되지 않기 때문에 프론트 서브프레임에 비해 상대적으로 간단한 구조로 구비된다.
이러한, 서브프레임은 전,후방의 크로스멤버가 차량의 폭방향으로 설치되고, 차량의 길이 방향을 따라 한 쌍의 사이드멤버가 양측 측방에 연장되게 설치됨으로써, 이들 4개의 멤버들의 조합에 의해 "#"자 형상을 이루는 구조로 연결이 된다.
한편, 서브프레임에는 차량의 롤강성(Roll Stiffness)을 높이기 위하여 스테빌라이저바(Stabilizer Bar)가 장착된다.
그래서, 종래에는 스테빌라이저바 브라켓을 별도로 제작한 다음, 이를 서브프레임에 부착하여 스테빌라이저바를 장착하였다.
또한, 최근에는 서스펜션의 기능이 고도화되면서 서스펜션 아암의 성능을 향상시키기 위하여 어시스트 아암과 같은 추가적인 아암이 더 장착되고 있는데, 추가되는 아암은 스테빌라이저바와 마찬가지로 별도로 장착을 위한 브라켓을 제작한 다음, 이를 서브프레임에 부착하는 상태였다.
따라서, 서브프레임에 부착되는 부품수가 늘어나고, 이에 따라 공정 추가 및 충격, 소음 및 진동에도 취약해지는 문제가 발생하였다.
상기의 배경기술로서 설명된 내용은 본 발명에 대한 배경을 이해하기 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
등록특허공보 제10-1321033호 (2013.10.16)
본 발명은 스테빌라이저바가 장착되는 구조를 개선하여 부품수를 줄이면서도 강성을 보강할 수 있는 차량용 서브프레임을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 서브프레임은 차량의 양측에 전후 길이방향을 따라 설치되는 한 쌍의 사이드멤버; 차량의 폭방향으로 형성되어 양단이 각각 상기 한 쌍의 사이드 멤버의 전방에 결합되되, 상기 사이드멤버의 상면과 하면을 덮는 형상으로 결합되는 전방 크로스멤버와; 차량의 폭방향으로 형성되어 양단이 각각 상기 한 쌍의 사이드 멤버의 후방에 결합되는 후방 크로스멤버와; 상기 사이드멤버와 전방 크로스멤버의 연결부위 측면에는 사이드멤버의 전방측 내측면과 전방 크로스멤버에 동시에 결합되면서 스테빌라이저바의 양측부가 각각 장착되는 한 쌍의 스테빌라이저바 마운팅부재를 포함한다.
상기 전방 크로스멤버의 양측 단부에는 어시스트 아암이 장착되는 어시스트 아암 브라켓부가 일체로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 어시스트 아암 브라켓부는 사이드멤버의 하면 방향으로 개구되면서 상기 전방 크로스멤버의 단부에서 연장되고, 개구된 면으로 상기 사이드멤버의 하면을 감싸면서 사이드멤버의 양측면에 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기 어시스트 아암 브라켓부는 상기 사이드멤버의 직하방으로 돌출되도록 상기 전방 크로스멤버의 단부에서 더 연장되는 것을 특징으로 한다.
상기 스테빌라이저바 마운팅부재는, 상기 사이드멤버와 전방 크로스멤버에 결합되는 스테빌라이저바 브라켓과; 상기 스테빌라이저바 브라켓에 결합되어 스테빌라이저바를 고정시키는 스테빌라이저바 고정편으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 스테빌라이저바 브라켓은 사이드멤버의 전방측 내측면과, 전방 크로스멤버의 단부측 외주면과, 상기 전방 크로스멤버의 단부측에서 연장된 어시스트 아암 브라켓부의 외주면에 동시에 용접되어 접합되는 것을 특징으로 한다.
상기 스테빌라이저바 브라켓은 상기 사이드멤버와 전방 크로스멤버가 연결되는 영역의 외주면 형상에 대응되는 형상으로 절곡되어 상기 사이드멤버와 전방 크로스멤버가 연결되는 영역을 덮는 것을 특징으로 한다.
상기 스테빌라이저바 브라켓은, 상기 스테빌라이저바 고정편이 마운팅되는 마운팅면과; 상기 마운팅면에서 연장되어 상기 사이드멤버의 전방측 내측면에 용접되는 제 1 접합부와; 상기 마운팅면에서 연장되어 상기 전방 크로스멤버의 단부측 외주면에 용접되는 제 2 접합부와; 상기 마운팅면에서 연장되어 상기 전방 크로스멤버의 어시스트 아암 브라켓부에 용접되는 제 3 접합부를 포함한다.
상기 제 2 접합부 및 제 3 접합부는 전방 크로스멤버의 외주면 중 저면과 후면을 동시에 감싸면서 용접되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 스테빌라이저바가 장착되는 스테빌라이저바 마운팅부재를 구조를 변경하여 사이드멤버 및 크로스멤버에 동시에 접합되도록 하여 서브프레임의 강성을 확보할 수 있다.
또한, 어시스트 아암이 장착되는 브라켓을 별도로 제작하지 않고, 크로스멤버의 양측 단부에 일체로 연장되는 형태로 구성함에 따라 부품 수를 줄이면서도 서브프레임의 강성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임을 보여주는 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임을 세워서 보여주는 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임을 세워서 보여주는 분해 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임을 보여주는 저면도이며,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임의 요부를 보여주는 확대 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임을 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임을 세워서 보여주는 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임을 세워서 보여주는 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임을 보여주는 저면도이며, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임의 요부를 보여주는 확대 사시도이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 차체를 제외한 별도의 구동원이 마운팅되지 않는 구조를 갖는 서브프레임으로서, 프론트 서브프레임과 리어 서브프레임 중 리어 서브프레임으로 구현되는 것이 바람직하다. 물론 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임은 리어 서브프레임으로 한정되는 것이 아니라 별도의 구동원이 안착되지 않는 프론트 서브프레임에도 적용될 수 있을 것이다. 이하, 설명에서는 리어 서브프레임으로 구현되는 것을 예로하여 설명하도록 한다. 한편, 도면에서 x가 지시하는 방향은 차량의 후방을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 서브프레임은 차량의 양측에 전후 길이방향(x방향)을 따라 설치되는 한 쌍의 사이드멤버(110)와; 차량의 폭방향(y방향)으로 형성되어 양단이 각각 상기 한 쌍의 사이드멤버(110)에 결합되는 전방 크로스멤버(120) 및 후방 크로스멤버(130)를 포함한다.
그리고, 사이드멤버(110)와 전방 크로스멤버(120)의 연결부위에는 스테빌라이저바(1)의 양측부가 각각 장착되는 한 쌍의 스테빌라이저바 마운팅부재(140)를 더 포함한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 서브프레임(100)은 한 쌍의 사이드멤버(110)와 전방 크로스멤버(120) 및 후방 크로스멤버(130)를 결합하여 전체적으로 대략 "#"자 형상을 이루는 구조로 연결이 된다.
부연하자면, 한 쌍의 사이드멤버(110)가 차량의 양측에 전후 길이방향을 따라 설치되고, 전방 크로스멤버(120) 및 후방 크로스멤버(130)가 차량의 폭방향으로 배치되면서 각각의 양단이 사이드멤버(110)의 전방 및 후방에 각각 결합된다.
이때 전방 크로스멤버(120)와 후방 크로스멤버(130)의 단부가 사이드멤버(110)의 내측면을 덮으면서 용접에 의해 결합되는 것이 바람직하다.
특히, 전방 크로스멤버(120)는 사이드멤버(110)의 상면과 하면을 덮는 형상으로 결합된다.
그리고, 전방 크로스멤버(120)의 양측 단부에는 어시스트 아암(미도시)이 장착되는 어시스트 아암 브라켓부(121)가 일체로 연장되어 형성된다.
이렇게 전방 크로스멤버(120)에 일체로 어시스트 아암 브라켓부(121)를 형성함에 따라 종래와 같이 어시스트 아암 브라켓을 별도로 제작하여 부착하지 않아도 되기 때문에 부품수도 줄일 수 있고, 공정수도 줄일 수 있다. 또한, 전방 크로스멤버(120)의 강성도 향상시킬 수 있다.
한편, 어시스트 아암 브라켓부(121)는 사이드멤버(110)의 하면 방향으로 개구되면서 상기 전방 크로스멤버(120)의 단부에서 연장되는 형상으로 형성된다. 그래서 어시스트 아암 브라켓부(121)의 개구된 면으로 사이드멤버(110)의 하면(-Z방향 면)을 감싸면서 사이드멤버(110)의 양측면에 결합된다.
이렇게 전방 크로스멤버(120)의 단부에서 연장된 어시스트 아암 브라켓부(121)가 사이드멤버(110)를 감싸는 형태로 사이드멤버(110)와 용접되어 결합되기 때문에 사이드멤버(110)와 전방 크로스멤버(120)의 강성을 향상시킬 수 있다.
이때 어시스트 아암 브라켓부(121)는 사이드멤버(110)의 직하방으로 돌출되도록 전방 크로스멤버(120)의 단부에서 더 연장된다. 그래서, 어시스트 아암(미도시)이 마운팅될 수 있는 충분한 공간을 확보할 수 있다.
한편, 사이드멤버(110)와 전방 크로스멤버(120)의 연결부위 측면에는 사이드멤버(110)의 전방측 내측면과 전방 크로스멤버(120)에 동시에 결합되면서 스테빌라이저바(1)의 양측부가 각각 장착되는 한 쌍의 스테빌라이저바 마운팅부재(140)가 구비된다. 그래서 사이드멤버(110)와 전방 크로스멤버(120)의 결합력을 향상시키면서 스테빌라이저바(1)의 마운팅시킬 수 있는 영역을 확보할 수 있다.
이렇게 한 쌍의 사이드멤버(110)와 전방 크로스멤버(120) 및 후방 크로스멤버(130)와 함께 스테빌라이저바 마운팅부재(140)가 결합되어 전체적으로 대략 "#"자 형상을 이루는 서브프레임(100)을 구성함에 따라 멤버 간 상호 지지구조의 강성을 우수하게 확보할 수 있다.
이때, 스테빌라이저바 마운팅부재(140)는 상기 사이드멤버(110)와 전방 크로스멤버(120)에 결합되는 스테빌라이저바 브라켓(141)과; 스테빌라이저바 브라켓(141)에 결합되어 스테빌라이저바(1)를 고정시키는 스테빌라이저바 고정편(142)으로 이루어진다.
특히, 스테빌라이저바 브라켓(141)은 사이드멤버(110)의 전방측 내측면과, 전방 크로스멤버(120)의 단부측 외주면과, 상기 전방 크로스멤버(120)의 단부측에서 연장된 어시스트 아암 브라켓부(121)의 외주면에 동시에 용접되어 접합된다.
그래서, 스테빌라이저바 브라켓(141)은 사이드멤버(110)와 전방 크로스멤버(120)가 연결되는 영역의 외주면 형상에 대응되는 형상으로 절곡되도록 형성되어 사이드멤버(110)와 전방 크로스멤버(120)가 연결되는 영역을 덮는 것이 바람직하다.
스테빌라이저바 브라켓(141)의 형상에 대하여 부연하자면, 도 5a에 도시된 바와 같이 스테빌라이저바 브라켓(141)은 전체적으로 사이드멤버(110)와 전방 크로스멤버(120)가 연결되는 영역의 외주면 형상에 대응되는 형상을 유지하면서, 스테빌라이저바 고정편(142)이 마운팅되는 마운팅면(141d)과; 상기 마운팅면(141d)에서 연장되어 상기 사이드멤버(110)의 전방측 내측면에 용접되는 제 1 접합부(141a)와; 상기 마운팅면(141d)에서 연장되어 상기 전방 크로스멤버(120)의 단부측 외주면에 용접되는 제 2 접합부(141b)와; 상기 마운팅면(141d)에서 연장되어 상기 전방 크로스멤버(120)의 어시스트 아암 브라켓부(121)에 용접되는 제 3 접합부(141c)를 포함하는 형상으로 구현될 수 있다.
특히, 제 2 접합부(141b) 및 제 3 접합부(141c)는 전방 크로스멤버(120)의 외주면 중 저면과 후면을 동시에 감싸면서 용접됨에 따라 전방 크로스멤버(120)와의 결합력을 증대시킬 수 있다.
그래서 제 1 접합부(141a), 제 2 접합부(141b) 및 제 3 접합부(141c)에 의해 사이드멤버(110), 전방 크로스멤버(120)의 단부 및 전방 크로스멤버(120)의 어시스트 아암 브라켓부(121)에 동시에 용접되어 접합됨에 따라 서브프레임(100)의 지지구조를 견고하게 유지할 수 있다.
한편, 도 5b에 도시된 바와 같이 스테빌라이저바 고정편(142)은 스테빌라이저바 브라켓(141)의 마운팅면(141d)에 볼트와 같은 체결부재를 이용하여 고정되면서 스테빌라이저바(1)가 장착된다.
한편, 본 실시예에서는 전방 크로스멤버와 후방 크로스멤버 중 전방 크로스멤버에 어시스트 아암 브라켓부를 형성하고, 스테빌라이저바 마운팅부재를 결합하였지만, 이에 한정되지 않고, 후방 크로스멤버에 어시스트 아암 브라켓부를 형성하거나 스테빌라이저바 마운팅부재를 결합할 수도 있고, 전방 크로스멤버와 후방 크로스멤버 모두에 어시스트 아암 브라켓부를 형성하거나 스테빌라이저바 마운팅부재를 결합할 수 있을 것이다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
1: 스테빌라이저바
100: 서브프레임
110: 사이드멤버
120: 전방 크로스멤버
121: 어시스트 아암 브라켓부
130: 후방 크로스멤버
140: 스테빌라이저바 마운팅부재
141: 스테빌라이저바 브라켓
141a: 제 1 접합부
141b: 제 2 접합부
141c: 제 3 접합부
141d: 마운팅면
142: 스테빌라이저바 고정편

Claims (9)

  1. 차량의 양측에 전후 길이방향을 따라 설치되는 한 쌍의 사이드멤버;
    차량의 폭방향으로 형성되어 양단이 각각 상기 한 쌍의 사이드 멤버의 전방에 결합되되, 상기 사이드멤버의 상면과 하면을 덮는 형상으로 결합되는 전방 크로스멤버와;
    차량의 폭방향으로 형성되어 양단이 각각 상기 한 쌍의 사이드 멤버의 후방에 결합되는 후방 크로스멤버와;
    상기 사이드멤버와 전방 크로스멤버의 연결부위 측면에는 사이드멤버의 전방측 내측면과 전방 크로스멤버에 동시에 결합되면서 스테빌라이저바의 양측부가 각각 장착되는 한 쌍의 스테빌라이저바 마운팅부재와;
    상기 전방 크로스멤버의 양측 단부에는 일체로 연장되어 어시스트 아암이 장착되는 어시스트 아암 브라켓부를 포함하고,
    상기 스테빌라이저바 마운팅부재는, 상기 사이드멤버와 전방 크로스멤버에 결합되는 스테빌라이저바 브라켓과; 상기 스테빌라이저바 브라켓에 결합되어 스테빌라이저바를 고정시키는 스테빌라이저바 고정편으로 이루어지며,
    상기 스테빌라이저바 브라켓은 사이드멤버의 전방측 내측면과, 전방 크로스멤버의 단부측 외주면과, 상기 전방 크로스멤버의 단부측에서 연장된 어시스트 아암 브라켓부의 외주면에 동시에 용접되어 접합되는 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 어시스트 아암 브라켓부는 사이드멤버의 하면 방향으로 개구되면서 상기 전방 크로스멤버의 단부에서 연장되고, 개구된 면으로 상기 사이드멤버의 하면을 감싸면서 사이드멤버의 양측면에 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 어시스트 아암 브라켓부는 상기 사이드멤버의 직하방으로 돌출되도록 상기 전방 크로스멤버의 단부에서 더 연장되는 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 스테빌라이저바 브라켓은 상기 사이드멤버와 전방 크로스멤버가 연결되는 영역의 외주면 형상에 대응되는 형상으로 절곡되어 상기 사이드멤버와 전방 크로스멤버가 연결되는 영역을 덮는 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 스테빌라이저바 브라켓은,
    상기 스테빌라이저바 고정편이 마운팅되는 마운팅면과;
    상기 마운팅면에서 연장되어 상기 사이드멤버의 전방측 내측면에 용접되는 제 1 접합부와;
    상기 마운팅면에서 연장되어 상기 전방 크로스멤버의 단부측 외주면에 용접되는 제 2 접합부와;
    상기 마운팅면에서 연장되어 상기 전방 크로스멤버의 어시스트 아암 브라켓부에 용접되는 제 3 접합부를 포함하는 차량용 서브프레임.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제 2 접합부 및 제 3 접합부는 전방 크로스멤버의 외주면 중 저면과 후면을 동시에 감싸면서 용접되는 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임.
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