KR20200070857A - 차량의 프레임 - Google Patents

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KR20200070857A
KR20200070857A KR1020180158450A KR20180158450A KR20200070857A KR 20200070857 A KR20200070857 A KR 20200070857A KR 1020180158450 A KR1020180158450 A KR 1020180158450A KR 20180158450 A KR20180158450 A KR 20180158450A KR 20200070857 A KR20200070857 A KR 20200070857A
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정승민
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Abstract

본 발명에서는 차체멤버에 설치된 서브프레임; 서브프레임과 마주하도록 배치되고 차체멤버에 설치되는 배터리프레임; 및 서브프레임과 배터리프레임 사이에 마련되어, 차량 충돌이 발생됨에 따라 서브프레임이 배터리프레임을 향해 거동시 서브프레임이 배터리프레임의 하방으로 회피 거동되도록 가이드하는 가이드부;를 포함하는 차량의 프레임이 소개된다.

Description

차량의 프레임 {FRAME OF VEHICLE}
본 발명은 차량 충돌시 서브프레임이 배터리를 타격함에 따른 배터리의 손상을 방지하는 차량의 프레임에 관한 것이다.
최근에는 환경문제, 고유가 등의 원인으로 환경 차량에 대한 관심이 높아지고 있으며, 전기 에너지를 이용하여 차량이 주행되도록 하는 전기 차량 및 하이브리드 차량이 다양하게 개발되고 있다.
이러한 전기 차량 및 하이브리드 차량은 지속적인 항속거리 증대를 요구받는다. 고전압배터리가 적재되는 차량의 특성상 고전압 배터리가 센터 플로어 하부에 탑재되는 전기차들의 경우 배터리가 차량 전방으로 돌출 되면서, 기존 가솔린 차에서는 요구 받지 않는 배터리 안전성 확보가 필요하다. 또한, 고전압배터리의 경우 작은 충격에도 고전압 배터리의 냉각을 위한 냉각수가 새거나 셀내부 전극간의 간섭등에 의해 화재발생이나 배터리 파손으로 물질적 피해를 입을 수 있다.
즉, 가솔린 차량은 충돌 에너지 흡수 만을 고려하여 충돌 성능을 고려하였다면, 전기차는 배터리를 보호하면서 충돌 에너지까지 흡수해야 한다. 특히, 전기차는 차량 중량이 과대하여 정면 충돌시 서브 프레임 이탈이 되면서 서브 프레임이 배터리를 타격하는데, 이는 배터리 파손에 직결되며 차량 안전에도 영향이 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2012-0081414 A (2012.07.19)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 차량 충돌시 충격에 의해 거동되는 서브프레임이 배터리를 회피하도록 하여 배터리의 손상이 방지되는 차량의 프레임을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 프레임은 차체멤버에 설치된 서브프레임; 서브프레임과 마주하도록 배치되고 차체멤버에 설치되는 배터리프레임; 및 서브프레임과 배터리프레임 사이에 마련되어, 차량 충돌이 발생됨에 따라 서브프레임이 배터리프레임을 향해 거동시 서브프레임이 배터리프레임의 하방으로 회피 거동되도록 가이드하는 가이드부;를 포함한다.
가이드부는 차체멤버에 고정되는 구조물로 구성되고, 서브프레임과 배터리프레임 사이에 배치되며, 서브프레임과 마주하는 단부는 배터리프레임을 향해 하방으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.
가이드부는 서브프레임보다 높은 강성을 갖도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
서브프레임에는 가이드부와 마주하는 대응단부가 가이드부를 향해 하방으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.
서브프레임은 프론트멤버와 리어멤버를 연결하는 한 쌍의 사이드멤버로 구성되고, 사이드멤버의 상부에는 하방으로 함몰된 좌굴부가 형성된 것을 특징으로 한다.
배터리프레임에는 서브프레임과 마주하는 단부에 가이드브라켓이 돌출 형성되고, 가이드브라켓은 배터리프레임을 향해 하방으로 경사면을 가지도록 형성된 것을 특징으로 한다.
가이드부는 일단부가 서브프레임에 회전 가능하게 연결되고, 타단부가 배터리프레임에 회전 가능하게 연결된 회전바로 구성된 것을 특징으로 한다.
가이드부는 타단부가 일단부보다 높게 위치되어 서브프레임이 배터리프레임을 향해 거동시 일단부가 하방으로 회전되어 서브프레임이 배터리프레임의 하방으로 회전되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량의 프레임은 차량 충돌시 충격에 의해 거동되는 서브프레임이 배터리의 하방으로 회피되도록 하여, 서브프레임이 배터리에 충돌됨에 따른 배터리의 손상이 방지된다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 프레임을 나타낸 도면.
도 2 내지 4는 도 1에 도시된 차량의 프레임의 제1실시예를 설명하기 위한 도면.
도 5 내지 6은 도 1에 도시된 차량의 프레임의 제2실시예를 설명하기 위한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량의 프레임에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 프레임을 나타낸 도면이고, 도 2 내지 4는 도 1에 도시된 차량의 프레임의 제1실시예를 설명하기 위한 도면이며, 도 5 내지 6은 도 1에 도시된 차량의 프레임의 제2실시예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 차량의 프레임은 도 1에 도시된 바와 같이, 차체멤버(10)에 설치된 서브프레임(20); 서브프레임(20)과 마주하도록 배치되고 차체멤버(10)에 설치되는 배터리프레임(30); 및 서브프레임(20)과 배터리프레임(30) 사이에 마련되어, 차량 충돌이 발생됨에 따라 서브프레임(20)이 배터리프레임(30)을 향해 거동시 서브프레임(20)이 배터리프레임(30)의 하방으로 회피 거동되도록 가이드하는 가이드부(40);를 포함한다.
본 발명은 전기차 또는 하이브리드차량에 적용될 수 있으며, 배터리 모듈이 마련됨에 따라 배터리프레임(30)이 구성된다. 즉, 서브프레임(20)은 차체 하부에서 차체멤버(10)에 마운팅되며 구동모터 및 각종 부품들이 안착되고, 배터리프레임(30)은 차체멤버(10)에 마운팅될 수 있으며 다수의 전지들을 포함하여 형성되는 배터리 모듈이 안착될 수 있다.
이러한 서브프레임(20)과 배터리프레임(30)은 차체 하부에 전후방향으로 대응되게 배치되며, 안정적인 구조를 위해 서브프레임(20)이 전방측에 위치되고 배터리프레임(30)이 후방측에 위치된다. 이에 따라, 차량 정면 충돌시 서브프레임(20)이 차체멤버(10)에서 이탈되어 거동됨에 따라 배터리프레임(30)측으로 이동된다. 이때, 서브프레임(20)이 배터리프레임(30)에 안착된 배터리모듈을 타격하면, 배터리모듈이 손상되어 화제가 발생되는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제를 해소하기 위한 것으로, 서브프레임(20)과 배터리프레임(30) 사이에 마련되어, 차량 충돌이 발생됨에 따라 서브프레임(20)이 배터리프레임(30)을 향해 거동시 서브프레임(20)이 배터리프레임(30)의 하방으로 회피 거동되도록 가이드하는 가이드부(40)가 마련된다. 즉, 차량 정면 충돌 발생시, 가이드부(40)가 서브프레임(20)의 거동을 배터리프레임(30)의 하방으로 가이드함으로써, 서브프레임(20)은 배터리프레임(30)에 충돌하지 않고 회피된다. 이로 인해, 배터리프레임(30)에 안착된 배터리모듈의 손상이 방지되고, 배터리모듈의 손상에 따른 사고가 방지됨에 따라, 차량의 신뢰성 및 안정성이 향상된다.
상술한 본 발명의 가이드부(40)는 하기와 같이 다양한 실시예로 적용될 수 있다.
제1실시예로서, 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 가이드부(40)는 차체멤버(10)에 고정되는 구조물로 구성되고, 서브프레임(20)과 배터리프레임(30) 사이에 배치되며, 서브프레임(20)과 마주하는 단부(40a)는 배터리프레임(30)을 향해 하방으로 경사지게 형성될 수 있다.
이렇게, 도 2에서 볼 수 있듯이, 가이드부(40)는 서브프레임(20)과 배터리프레임(30) 사이에 마련되는 구조물로 구성되고, 가이드부(40)에는 서브프레임(20)과 마주하는 단부(40a)가 하방으로 경사지게 형성됨으로써, 차량 충돌에 의한 서브프레임(20)의 거동시 서브프레임(20)이 가이드부(40)의 경사를 따라 하방으로 거동되어 배터리프레임(30)을 회피하도록 할 수 있다.
여기서, 가이드부(40)는 서브프레임(20)보다 높은 강성을 갖도록 이루어져, 서브프레임(20)이 가이드부(40)에 접촉시 가이드부(40)가 변형되지 않음으로써, 서브프레임(20)의 거동방향이 배터리프레임(30)의 하방으로 안정적으로 거동되도록 할 수 있다.
이와 더불어, 도 3에서 볼 수 있듯이, 서브프레임(20)에는 가이드부(40)와 마주하는 대응단부(21)가 가이드부(40)를 향해 하방으로 경사지게 형성됨으로써, 서브프레임(20)의 대응단부(21)에 형성된 경사면과 가이드부(40)에 형성된 경사면이 서로 매칭되어 서브프레임(20)의 원활한 하방 거동이 수행될 수 있다.
또한, 도 2에서 볼 수 있듯이, 배터리프레임(30)에는 서브프레임(20)과 마주하는 단부에 가이드브라켓(31)이 돌출 형성되고, 가이드브라켓(31)은 배터리프레임(30)을 향해 하방으로 경사면을 가지도록 형성될 수 있다. 이렇게, 배터리프레임(30)에는 가이드브라켓(31)이 형성됨으로써, 서브프레임(20)의 거동시 가이드부(40)와 함께 서브프레임(20)을 배터리프레임(30)의 하방으로 거동되도록 가이드할 수 있다.
이로 인해, 도 3에 도시된 바 같이, 차량의 전방 충돌에 의해 서브프레임(20)이 차체멤버(10)에서 이탈되어 후방으로 거동시, 서브프레임(20)의 대응단부(21)가 가이드부(40)에 접촉되어 하방으로 거동된다. 이때, 서브프레임(20)의 대응단부(21)와 가이드부(40)의 단부는 서로 경사면을 가짐에 따라 서브프레임(20)은 가이드부(40)의 경사면을 타고 배터리프레임(30)의 하방으로 유연하게 가이드되어 거동될 수 있다. 이와 더불어, 배터리프레임(30)에는 가이드브라켓(31)이 형성됨으로써, 서브프레임(20)과 접촉시 가이드브라켓(31)이 충격을 흡수하여 구조적 강성이 확보되고, 가이드브라켓(31)이 서브프레임(20)의 거동을 보조하여 배터리프레임(30)의 하방으로 원활히 거동된다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 서브프레임(20)은 프론트멤버(20a)와 리어멤버(20b)를 연결하는 한 쌍의 사이드멤버(20c)로 구성되고, 사이드멤버(20c)의 상부에는 하방으로 함몰된 좌굴부(22)가 형성될 수 있다. 여기서, 좌굴부(22)는 사이드멤버(20c)에서 프론트멤버(20a) 및 리어멤버(20b)가 연장된 방향으로 연장될 수 있고, 하방으로 함몰되게 형성됨으로써, 차량 충돌시 사이드멤버(20c)가 좌굴부(22)를 기점으로 변형되도록 할 수 있다. 또한, 좌굴부(22)는 사이드멤버(20c)의 상부에 형성됨으로써, 사이드멤버(20c)가 하방으로 굴곡지게 변형되도록 할 수 있다.
이로 인해, 차량 충돌이 발생되면, 서브프레임(20)의 사이드멤버(20c)는 좌굴부(22)를 기점으로 하방으로 변형되어 'v'형태를 이룸으로써, 사이드멤버(20c)의 변형에 의한 충돌 에너자기 흡수된다.
한편, 제2실시예로서, 도 5 내지 6에 도시된 바와 같이, 가이드부(40)는 일단부(41)가 서브프레임(20)에 회전 가능하게 연결되고, 타단부(42)가 배터리프레임(30)에 회전 가능하게 연결된 회전바로 구성될 수 있다.
이렇게, 가이드부(40)는 서브프레임(20)과 배터리프레임(30) 사이에 마련되되 일단부(41)가 서브프레임(20)에 회전 가능하게 연결되고 타단부(42)가 배터리프레임(30)에 회전 가능하게 연결되는 바 형태로 구성됨으로써, 차량 충돌에 의한 서브프레임(20)의 거동시 가이드부(40)의 회전에 의해 서브프레임(20)이 하방으로 거동되어 배터리프레임(30)을 회피할 수 있다.
여기서, 가이드부(40)는 타단부(42)가 일단부(41)보다 높게 위치되어 서브프레임(20)이 배터리프레임(30)을 향해 거동시 일단부(41)가 하방으로 회전되어 서브프레임(20)이 배터리프레임(30)의 하방으로 회전되도록 할 수 있다. 이로 인해, 서브프레임(20)이 충돌에 의해 배터리프레임(30)측으로 거동시, 가이드부(40)는 일단부(41)와 타단부(42)의 위치차에 의해 일단부(41)가 하방으로 회전됨으로써, 서브프레임(20)이 배터리프레임(30)의 하방으로 회피하여 거동될 수 있다.
이처럼, 제2실시예에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, 차량의 전방 충돌에 의해 서브프레임(20)이 차체멤버(10)에서 이탈되어 후방으로 거동시, 서브프레임(20)과 배터리프레임(30)이 회전 가능하게 연결된 가이드부(40)의 회전에 의해 서브프레임(20)은 하방으로 거동이 유도된다. 이로 인해, 서브프레임(20)은 배터리프레임(30)에 접촉됨에 따른 직접적인 충격이 최소화되고, 충돌 에너지가 저감됨에 따른 배터리모듈의 손상이 방지된다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량의 프레임은 차량 충돌시 서브프레임(20)이 배터리의 하방으로 거동되어 서브프레임(20)이 배터리에 충돌됨에 따른 배터린의 손상이 방지된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10:차체멤버 20:서브프레임
21:대응단부 22:좌굴부
30:배터리프레임 31:가이드브라켓
40:가이드부

Claims (8)

  1. 차체멤버에 설치된 서브프레임;
    서브프레임과 마주하도록 배치되고 차체멤버에 설치되는 배터리프레임; 및
    서브프레임과 배터리프레임 사이에 마련되어, 차량 충돌이 발생됨에 따라 서브프레임이 배터리프레임을 향해 거동시 서브프레임이 배터리프레임의 하방으로 회피 거동되도록 가이드하는 가이드부;를 포함하는 차량의 프레임.
  2. 청구항 1에 있어서,
    가이드부는 차체멤버에 고정되는 구조물로 구성되고, 서브프레임과 배터리프레임 사이에 배치되며, 서브프레임과 마주하는 단부는 배터리프레임을 향해 하방으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 프레임.
  3. 청구항 2에 있어서,
    가이드부는 서브프레임보다 높은 강성을 갖도록 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 프레임.
  4. 청구항 2에 있어서,
    서브프레임에는 가이드부와 마주하는 대응단부가 가이드부를 향해 하방으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 프레임.
  5. 청구항 2에 있어서,
    서브프레임은 프론트멤버와 리어멤버를 연결하는 한 쌍의 사이드멤버로 구성되고, 사이드멤버의 상부에는 하방으로 함몰된 좌굴부가 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 프레임.
  6. 청구항 2에 있어서,
    배터리프레임에는 서브프레임과 마주하는 단부에 가이드브라켓이 돌출 형성되고, 가이드브라켓은 배터리프레임을 향해 하방으로 경사면을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 프레임.
  7. 청구항 1에 있어서,
    가이드부는 일단부가 서브프레임에 회전 가능하게 연결되고, 타단부가 배터리프레임에 회전 가능하게 연결된 회전바로 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 프레임.
  8. 청구항 7에 있어서,
    가이드부는 타단부가 일단부보다 높게 위치되어 서브프레임이 배터리프레임을 향해 거동시 일단부가 하방으로 회전되어 서브프레임이 배터리프레임의 하방으로 회전되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 프레임.
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