KR20140075941A - 선루프용 하이브리드 프레임 차체 연결구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레임 차체 연결구조에 관한 것으로, 선루프용 프레임의 하부를 지지하여 강성을 보강하는 상부 강성보강빔과, 상기 상부 강성보강빔의 하부에 설치되는 하부 강성보강빔과, 상기 상부 강성보강빔과 하부 강성보강빔을 사출 금형에 인서트(insert)한 후 형성함으로써, 인서트 사출 성형되는 하이브리드 프레임과, 상기 상부 강성보강빔의 양단에 설치되어 차체에 연결되는 브라켓을 포함함으로써, 프레임의 중량은 크게 줄이는 한편 고유강성은 증대시켜 선루프 분야에서 요구되는 강성, 작동내구성, 내진동성 등을 만족시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

선루프용 하이브리드 프레임 차체 연결구조{A Connection Structure of Hybrid Frame to Car Body}

본 발명은 선루프용 하이브리드 프레임 차체 연결구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속 재질의 강성보강빔이 인서트된 하이브리드 프레임을 차체에 견고하게 연결할 수 있는 구조를 제공함으로써, 선루프 프레임의 중량을 줄이면서도 강성을 증대시켜 선루프 분야에서 요구되는 작동내구성, 내진동성 등의 규정들을 만족시킬 수 있는 선루프용 하이브리드 프레임 차체 연결구조에 관한 것이다.

일반적인 차량용 선루프는 루프 패널에 개구부를 마련하는 것에 의해 탑승자에게 개방감과 우수한 환기성을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 이러한 선루프의 프레임은 크게 스틸(Steel) 프레임 또는 플라스틱(plastic) 프레임으로 구분되는데, 상기 스틸 프레임은 강성이 강한 반면 무겁고 성형이 어려우며, 플라스틱 프레임은 가볍고 성형이 용이한 반면 선루프용 프레임에 요구되는 강성을 충족시킬 수 없는 단점이 있다.

이와 관련된 종래의 기술로서, 한국등록특허 제10-0975496호에는 플라스틱 사출성형 부품의 프레임 기초부재와, 상기 프레임 기초부재의 강성을 높이기 위해 금속 시트로 이루어진 삽입 부품과, 각각의 삽입 부품 내부로 삽입되는 십자형 리브 구조를 구비하는 선루프를 위한 프레임이 개시되어 있다.

이와 같은 종래의 기술은 플라스틱 프레임에 금속 시트의 삽입 부품을 결합하여 가볍고 강성이 있는 프레임을 형성할 수 있는 장점이 있지만, 상기 삽입 부품은 그 단면 형상이 'U'자형으로 이루어져 있으므로 그 내부에 반드시 십자형 리브를 구비해야 하므로, 구성 부품이 많아 제조원가가 비싸고 조립이 까다로우며, 프레임의 두께가 두꺼워 슬림한 형태로는 선루프를 구현할 수 없는 단점이 있었다.

한편, 종래에도 플라스틱 프레임의 장점은 살리고 단점은 보완할 수 있는 기술로서, 강성보강빔이 사용되고 있다.

첨부한 도 1은 종래의 강성보강빔을 도시한 사시도이고, 도 2는 종래의 기술에서 플라스틱 프레임에 강성보강빔을 스크류를 이용하여 결합한 상태를 도시한 저면도이다.

상기 강성보강빔(10)은 자동차 차체(도시안함)의 중앙부분, 즉, 선루프의 프론트 글래스와 리어 글래스 사이에 설치되는 것으로, 'I'자 형상의 스틸 재질로 이루어진다.

이와 같은 강성보강빔(10)은 플라스틱 프레임(20)에 다수의 볼트(30)나 나사로 조립되는데, 상기 프레임(20)에 강성보강빔(10)을 약 30군데 정도 볼트(30)나 나사로 체결하여 차체와 연결시킨다.

그러나, 이와 같은 종래의 기술에서는 상기 강성보강빔(10)으로 인해 플라스틱 프레임(20)의 강성이 보강되기는 하지만, 상기 프레임(20)과 강성보강빔(10)이 분리구성되고, 다수의 볼트(30)에 의해서만 몇 군데 결합되는 구조이므로, 선루프 분야에서 요구되는 강성, 작동내구성, 내진동성 등을 만족시키기에는 부족함이 있었다.

본 출원인은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 강성보강빔을 플라스틱 프레임에 인서트 사출을 통해 제작하고, 이를 별도의 브라켓을 통해 차체에 견고하게 연결함으로써, 선루프 분야에서 요구되는 강성, 작동내구성, 내진동성 등을 만족시킬 수 있는 선루프용 하이브리드 프레임 차체 연결구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 선루프의 강성을 보강하기 위한 강성보강빔을 사출 금형에 인서트(insert)한 후 인서트 사출 성형되어 적어도 2개 이상의 재질로 이루어지는 하이브리드 프레임과, 상기 하이브리드 프레임을 차체에 연결하기 위한 브라켓을 포함하는 선루프용 하이브리드 프레임 차체 연결구조가 제공된다.

상기 강성보강빔은 상기 하이브리드 프레임의 하부를 지지하여 강성을 보강하는 상부 강성보강빔과, 상기 상부 강성보강빔의 하부에 설치되는 하부 강성보강빔으로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 하이브리드 프레임은 선루프의 프론트 글래스와 리어 글래스 사이에 형성되는 센터 빔을 구비하고, 상기 상부 강성보강빔과 하부 강성보강빔은 상기 센터 빔의 하부에 설치될 수 있다.

본 발명에서, 상기 상부 강성보강빔과 하부 강성보강빔은 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 그 중에서도 스틸(Steel) 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

이와 같은 상기 상부 강성보강빔과 하부 강성보강빔은 스팟 용접되어 결합될 수 있다.

한편, 상기 브라켓은 상부 강성보강빔과 하부 강성보강빔의 양단에 설치되어 차체에 연결될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 브라켓은 그 일단이 상기 상부 강성보강빔과 하부 강성보강빔에 연결되고, 타단은 차체 브라켓에 연결되도록 'T'자 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 브라켓은 상기 상부 강성보강빔과 하부 강성보강빔에 연결되는 일단을 중심으로 타단이 하향 다단 절곡형성될 수 있다.

이 경우, 상기 브라켓의 타단이 상기 차체 브라켓에 연결되도록 상기 브라켓의 절곡되는 높이 단차가 상기 하부 강성보강빔과 차체 브라켓 사이의 간격과 동일하게 형성된다.

또한, 상기 브라켓은 상기 차체 브라켓에 볼트로 고정될 수 있다.

상기에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면, 상부 강성보강빔과 하부 강성보강빔을 인서트하여 인서트 사출을 통해 하이브리드 프레임을 제작하고, 이를 별도의 브라켓을 통해 차체에 견고하게 연결함으로써, 중량은 크게 줄이는 한편 고유강성은 증대시켜 선루프 분야에서 요구되는 강성, 작동내구성, 내진동성 등을 만족시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 강성보강빔을 도시한 사시도이다.
도 2는 종래의 기술에서 플라스틱 프레임에 강성보강빔을 스크류를 이용하여 결합한 상태를 도시한 저면도이다.
도 3은 본 발명의 선루프용 하이브리드 프레임 차체 연결구조의 구성을 도시한 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 요부 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 브라켓을 적용하여 차체와 연결한 상태를 도시한 저면도이다.
도 6은 도 5에서의 A-A선 단면도이다.
도 7은 본 발명의 브라켓과 차체 브라켓의 연결상태를 도시한 저면 사시도이다.
도 8은 도 7에서의 브라켓과 차체 브라켓의 연결부위를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 프레임과 스틸 프레임의 중량 대비표이다.

이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 선루프용 하이브리드 프레임 차체 연결구조의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 3은 본 발명의 선루프용 하이브리드 프레임 차체 연결구조의 구성을 도시한 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 요부 구성을 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 브라켓을 적용하여 차체와 연결한 상태를 도시한 저면도이고, 도 6은 도 5에서의 A-A선 단면도이다.

본 발명은 도 3에서 보는 바와 같이, 차량의 지붕에 설치되는 선루프의 프레임(100)과, 상기 프레임(100)의 하부를 지지하여 강성을 보강하는 상부 강성보강빔(120)과, 상기 상부 강성보강빔(120)의 하부에 설치되는 하부 강성보강빔(140)과, 상기 상부 강성보강빔(120)의 양단에 설치되어 차체에 연결되는 브라켓(160)을 포함한다.

여기서, 상기 프레임(100)은 선루프의 강성을 보강하기 위한 강성보강빔(120)(140)을 사출 금형에 인서트(insert)한 후 인서트 사출 성형되어 적어도 2개 이상의 재질로 이루어지는 하이브리드 프레임을 구성한다.

즉, 상기 프레임(100)은 플라스틱 재질로 이루어지는데, 프레임(100)의 강성을 보강하기 위한 상부/하부 강성보강빔(120)(140)을 인서트(insert)하여 사출 성형함으로써, 적어도 2개 이상의 재질로 이루어지는 하이브리드 프레임을 구성하는 것이다. 편의상 도 3에서는 상기 프레임(100)을 상부 강성보강빔(120), 하부 강성보강빔(140)과 구분하여 도시하였지만, 본 발명에서는 상기 프레임(100)을 제작할 때 상기 상부 강성보강빔(120)과 하부 강성보강빔(140)을 인서트하여 사출 성형함으로써, 상기 프레임(100)은 상기 상부 강성보강빔(120), 하부 강성보강빔(140)과 일체화되서 형성되며, 본 발명에서는 상기 상부 강성보강빔(120), 하부 강성보강빔(140)과 일체화된 프레임(100)을 하이브리드 프레임이라 명명한다.

상기 하이브리드 프레임을 성형함에 있어서, 상기 두 개의 강성보강빔(120)(140)을 인서트하여 사출함으로써, 플라스틱 재질로 인한 중량의 가벼움과 아울러 프레임의 강성을 최대로 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명에서, 상기 상부 강성보강빔(120)과 하부 강성보강빔(140)은 자동차 차체(도시안함)의 중앙부분, 즉, 선루프의 프론트 글래스와 리어 글래스 사이의 센서 빔에 설치되는 것으로, 상기 상부 강성보강빔(120)은 그 양단이 자동차의 길이 방향으로 연장되는 'I'자 형상으로 이루어진다.

본 발명에서, 상기 상부 강성보강빔(120)과 하부 강성보강빔(140)은 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 그 중에서도 스틸(Steel) 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 상부 강성보강빔(120)과 하부 강성보강빔(140)은 스팟 용접되어 결합될 수 있다. 이와 같이, 스팟 용접을 통해 결합된 상부 강성보강빔(120)과 하부 강성보강빔(140)을 사출 금형에 인서트(insert)한 후 상기 프레임(100)을 인서트 사출 성형하여 하이브리드 프레임을 제조한다.

이와 같이 제조된 하이브리드 프레임은 상기 브라켓(160)을 통해 차체에 연결되는데, 본 발명에서는 인서트 사출 성형된 하이브리드 프레임을 차체에 연결하기 위해서 브라켓(160)을 별도로 제작하여 차체에 연결하는 구조이다.

상기 브라켓(160)은 상부 강성보강빔(120)과 하부 강성보강빔(140)의 양단에 설치되는데, 도 6에서 보는 바와 같이, 볼트(180)을 통해 상기 하부 강성보강빔(140)에 체결된다. 이와 같이 상기 하부 강성보강빔(140)에 체결된 브라켓(160)을 차체에 연결하는 방식으로 본 발명의 하이브리드 프레임을 차체에 연결할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 브라켓(160)은 그 일단이 상기 상부 강성보강빔(120)과 하부 강성보강빔(140)에 연결되고, 타단은 차체 브라켓에 연결되도록 'T'자 형상으로 이루어진다.

또한, 상기 브라켓(160)은 도 7 내지 도 8에서 보는 바와 같이, 상기 상부 강성보강빔(120)과 하부 강성보강빔(140)에 연결되는 일단을 중심으로 타단이 하향 다단 절곡형성된다.

구체적으로, 상기 브라켓(160)은 상기 상부 강성보강빔(120)과 하부 강성보강빔(140)에 연결되는 일단을 중심으로 1차 하향 절곡되고나서 수평으로 절곡된 후 다시 하향 절곡되어 그 타단이 차체 브라켓(200)에 설치되는 것이다.

이 경우, 상기 브라켓(160)의 타단이 상기 차체 브라켓(200)에 연결되도록 상기 브라켓(160)의 절곡되는 높이 단차가 상기 하부 강성보강빔(140)과 차체 브라켓(200) 사이의 간격과 동일하게 형성된다.

한편, 상기 브라켓(160)은 도 7에서 보는 바와 같이, 상기 차체 브라켓(200)에 볼트(210)로 고정될 수 있다.

이와 같은 본 발명은 상기 상부 강성보강빔(120)과 하부 강성보강빔(140)을 스팟 용접하여 결합하고, 결합된 상부 강성보강빔(120)과 하부 강성보강빔(140)을 사출 금형에 인서트(insert)하여 상기 하이브리드 프레임을 제작하고나서, 별도의 브라켓(160)을 적용하여 차체(200)와 연결함으로써, 파노라마 선루프의 강성을 확보할 수 있다.

첨부한 도 9는 본 발명의 프레임과 스틸 프레임의 중량 대비표이다.

상기 표에서 보는 바와 같이, 본 발명의 하이브리드 프레임의 총 중량은 11.3㎏ 이고, 스틸 프레임의 총 중량은 16.3㎏ 로서, 본 발명의 하이브리드 프레임은 종래의 스틸 프레임 대비 중량이 5㎏ 감소하여, 중량 절감율은 30.6%가 감소할 수 있는 것을 알 수 있다.

이와 같이 본 발명의 하이브리드 프레임은 중량이 매우 가벼울 뿐 아니라, 강성에 취약한 부분에 스틸 재질의 강성보강빔을 인서트 적용하여 치수 안정성과 고유강성을 확보할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100 : 프레임 120 : 상부 강성보강빔
140 : 하부 강성보강빔 160 : 브라켓
180 : 볼트 200 : 차체 브라켓
210 : 볼트

Claims (12)

1. 선루프의 강성을 보강하기 위한 강성보강빔을 사출 금형에 인서트(insert)한 후 인서트 사출 성형되어 적어도 2개 이상의 재질로 이루어지는 하이브리드 프레임; 및
   상기 하이브리드 프레임을 차체에 연결하기 위한 브라켓;
   을 포함하는 선루프용 하이브리드 프레임 차체 연결구조.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 강성보강빔은 상기 하이브리드 프레임의 하부를 지지하여 강성을 보강하는 상부 강성보강빔과,
   상기 상부 강성보강빔의 하부에 설치되는 하부 강성보강빔으로 구성되는 것을 특징으로 하는 선루프용 하이브리드 프레임 차체 연결구조.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 하이브리드 프레임은 선루프의 프론트 글래스와 리어 글래스 사이에 형성되는 센터 빔을 구비하고,
   상기 상부 강성보강빔과 하부 강성보강빔은 상기 센터 빔의 하부에 설치되는 것을 특징으로 하는 선루프용 하이브리드 프레임 차체 연결구조.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 브라켓은 상기 상부 강성보강빔의 양단에 설치되어 차체에 연결하는 것을 특징으로 하는 선루프용 하이브리드 프레임 차체 연결구조.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 상부 강성보강빔과 하부 강성보강빔은 금속 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선루프용 하이브리드 프레임 차체 연결구조.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 상부 강성보강빔과 하부 강성보강빔은 스틸(Steel) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선루프용 하이브리드 프레임 차체 연결구조.
7. 청구항 5 또는 6에 있어서,
   상기 상부 강성보강빔과 하부 강성보강빔은 스팟 용접되어 결합되는 것을 특징으로 하는 선루프용 하이브리드 프레임 차체 연결구조.
8. 청구항 2에 있어서,
   상기 브라켓은 상부 강성보강빔과 하부 강성보강빔의 양단에 설치되어 차체에 연결되는 것을 특징으로 하는 선루프용 하이브리드 프레임 차체 연결구조.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 브라켓은 그 일단이 상기 상부 강성보강빔과 하부 강성보강빔에 연결되고, 타단은 차체 브라켓에 연결되도록 'T'자 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선루프용 하이브리드 프레임 차체 연결구조.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 브라켓은 상기 상부 강성보강빔과 하부 강성보강빔에 연결되는 일단을 중심으로 타단이 하향 다단 절곡형성되는 것을 특징으로 하는 선루프용 하이브리드 프레임 차체 연결구조.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 브라켓의 타단이 상기 차체 브라켓에 연결되도록 상기 브라켓의 절곡되는 높이 단차가 상기 하부 강성보강빔과 차체 브라켓 사이의 간격과 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 선루프용 하이브리드 프레임 차체 연결구조.
12. 청구항 9에 있어서,
    상기 브라켓은 상기 차체 브라켓에 볼트로 고정되는 것을 특징으로 하는 선루프용 하이브리드 프레임 차체 연결구조.
    

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