KR20220055293A - 차량용 리어 프레임 - Google Patents

Abstract

개시된 차량용 리어 프레임은, 차량의 폭방향을 따라 이격된 한 쌍의 리어 사이드멤버; 및 상기 한 쌍의 리어 사이드멤버를 연결하는 복수의 크로스멤버;를 포함할 수 있다. 상기 한 쌍의 리어 사이드멤버 및 상기 복수의 크로스멤버는 단일체로 구성될 수 있다.

Description

차량용 리어 프레임{REAR FRAME FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 리어 프레임에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리어 사이드멤버 및 복수의 크로스멤버가 단일체를 형성하는 차량용 리어 프레임에 관한 것이다.

최근에 들어서는 환경 및 석유자원 고갈에 대한 위기 인식이 높아지면서 전기자동차(Electric Vehicle), 하이브리드차량(Hybrid Electric Vehicle) 등과 같은 친환경차량이 부각되고 있다. 전기자동차, 하이브리드차량은 차체의 하부에 탑재된 배터리를 가지고, 이에 전기자동차, 하이브리드차량은 상대적으로 무거운 배터리로 인해 그 중량이 내연기관 차량(내연기관만이 탑재된 차량)에 비해 증가한다.

친환경차량은 AER(All Eletric Range)를 개선하기 위하여 차량의 중량을 낮추는 것이 매우 중요하고, 이에 따라 차체를 구성하는 복수의 멤버, 복수의 패널 등에 알루미늄, CFRP 등과 같은 경량화소재를 적용하고 있는 추세이다.

전기 픽업차량 등과 같이 고출력, 고강성 전기차량은 고중량의 적재성 및 평균 5000lbs의 토잉 성능(towing capacity)을 요구하며, 이를 위하여 고출력, 고강성 전기차량은 그 후방구조에 대해 프레임바디의 리어 프레임을 채택한다. 특히, 전기차량용 리어 프레임은 한 쌍의 리어 사이드멤버 및 한 쌍의 리어 사이드멤버를 연결하는 복수의 크로스멤버를 포함한다. 각 리어 사이드멤버, 각 크로스멤버는 스틸 대비 밀도가 1/3 수준인 알루미늄 압출재, 다이캐스팅 소재로 만들어진다.

하지만, 종래의 전기차량용 리어 프레임에 따르면, 리어 사이드멤버 및 크로스멤버가 SPR(Self-Piercing Rivet), FDS(Flow Drill Screw) 등과 같은 기계적 체결구(mechanical faster)를 통해 결합됨으로써 차량의 후방구조의 강성 손실이 발생하는 단점이 있었다.

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 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 한 쌍의 리어 사이드멤버 및 복수의 크로스멤버가 저압주조 또는 중력주조 등을 통해 단일체(unitary one-piece structure)를 형성함으로써 차량의 후방 구조의 강성을 강화할 수 있는 차량용 리어 프레임을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 리어 프레임은, 차량의 폭방향을 따라 이격된 한 쌍의 리어 사이드멤버; 및 상기 한 쌍의 리어 사이드멤버를 연결하는 복수의 크로스멤버;를 포함할 수 있다. 상기 한 쌍의 리어 사이드멤버 및 상기 복수의 크로스멤버는 단일체로 구성될 수 있다.

각 리어 사이드멤버는 그 길이방향을 따라 연장된 캐비티를 포함하고, 상기 캐비티는 폐쇄형 횡단면을 가질 수 있다.

각 리어 사이드멤버는 상부벽과, 상기 상부벽에 대향하는 바닥벽과, 차량의 실내를 향하는 실내측벽과, 차량의 실외를 향하는 실외측벽을 포함할 수 있다. 상기 캐비티는 상기 상부벽, 상기 바닥벽, 상기 실내측벽, 및 상기 실외측벽에 의해 한정될 수 있다.

각 크로스멤버는 그 길이방향을 따라 연장된 캐비티를 포함하고, 상기 캐비티는 폐쇄형 횡단면을 가질 수 있다.

각 크로스멤버는 상부벽과, 상부벽의 아래에 위치한 바닥벽과, 차량의 전방을 향하는 전방벽과, 차량의 후방을 향하는 후방벽을 포함할 수 있다. 상기 각 크로스멤버의 캐비티는 상기 상부벽과, 상기 바닥벽과, 상기 전방벽과, 상기 후방벽에 의해 한정될 수 있다.

각 리어 사이드멤버는 각 리어 사이드멤버의 전방에 일체로 연결된 전방측 장착부 및 각 리어 사이드멤버의 후방에 일체로 연결된 후방측 장착부를 포함할 수 있다. 상기 전방측 장착부는 차량의 실외를 향해 개방된 캐비티를 포함하며, 상기 후방측 장착부는 각 리어 사이드멤버의 캐비티와 소통하는 캐비티를 포함할 수 있다.

각 리어 사이드멤버는 각 리어 사이드멤버의 전방에 일체로 연결된 전방측 연결부를 포함하고, 상기 전방측 연결부는 상기 전방측 장착부에 일체로 연결되며, 상기 복수의 크로스멤버 중에서 어느 하나의 크로스멤버의 각 단부가 상기 전방측 연결부에 일체로 연결될 수 있다.

상기 전방측 연결부는 각 리어 사이드멤버의 캐비티와 소통하는 캐비티를 포함할 수 있다.

각 리어 사이드멤버는 상기 전방측 장착부에 인접한 프론트 마운팅하드웨어와, 상기 후방측 장착부에 인접한 리어 마운팅하드웨어와, 상기 프론트 마운팅하드웨어의 길이방향 축선에 정렬되는 제1보강리브와, 상기 리어 마운팅하드웨어의 길이방향 축선에 정렬되는 제2보강리브를 포함할 수 있다.

상기 제1보강리브 및 상기 제2보강리브는 각 리어 사이드멤버의 캐비티 내에 배치되고, 상기 프론트 마운팅하드웨어의 상단이 상기 제1보강리브에 결합되며, 상기 리어 마운팅하드웨어의 상단이 상기 제2보강리브에 결합될 수 있다.

본 발명에 의하면, 한 쌍의 리어 사이드멤버 및 복수의 크로스멤버가 저압주조(중력주조)공법을 통해 단일체(unitary one-piece structure)를 형성함으로써 차량 후방구조의 강성을 강화할 수 있다. 특히, 단일체로 형성된 한 쌍의 리어 사이드멤버 및 복수의 크로스멤버는 용접, 체결구, 브라켓, 보강재 등에 의해 연결되는 이음매가 없으므로 하중이 한 쌍의 리어 사이드멤버, 복수의 크로스멤버를 통해 균일하게 분산 내지 전달될 수 있다.

종래의 리어 프레임는 리어 사이드멤버 및 크로스멤버들 사이의 이음매에서 파단, 손상 등이 발생함에 따라 그 강성이 저하되는 데 반해, 본 발명의 리어 프레임은, 각 리어 사이드멤버 및 크로스멤버 사이에 이음매가 없으므로, 이음매 부분에서의 강성 저하를 방지할 수 있고, 리어 프레엠에 연결되는 관련된 부품들의 장착강성, 입력점 강성 등을 충분히 확보할 뿐만 아니라 후방 충돌대응강도 역시 대폭 개선할 수 있다.

본 발명에 의하면, 각 리어 사이드멤버는 그 전방으로부터 그 후방까지 추가적인 별도의 연결부재 없이 연장될 수 있다. 각 리어 사이드멤버는 단일 소재로 이루어지며, 차량의 길이방향을 따라 연속된 폐쇄형 횡단면을 가짐으로써 차량 후방구조의 길이방향 강성이 강화될 수 있다. 한 쌍의 리어 사이드멤버를 차량의 폭방향을 따라 연결하는 복수의 크로스멤버 각각은 단일 소재로 이루어질 수 있고, 각 크로스멤버는 차량의 폭방향을 따라 연속된 폐쇄형 횡단면을 가짐으로써 차량 후방구조의 폭방향 강성이 강화될 수 있다. 특히, 폐쇄형 횡단면이 한 쌍의 리어 사이드멤버 및 복수의 크로스멤버를 따라 연속됨으로써 리어 프레임의 강성이 대폭 강화될 수 있다.

본 발명에 의하면, 사이드실에 결합되는 전방측 장착부가 각 리어 사이드멤버의 전방에 일체로 연결되고, 리어 종방향멤버에 결합되는 후방측 장착부가 각 리어 사이드멤버의 후방에 일체로 연결됨으로써 각 리어 사이드멤버는 사이드실 및 리어 종방향멤버를 차량의 길이방향을 따라 일체로 연결할 수 있고, 이를 통해 차량 후방구조의 강성을 대폭 개선할 수 있다.

본 발명에 의하면, 리어 프레임의 각 리어 사이드멤버 및 각 크로스멤버가 개별적으로 폐쇄형 횡단면을 가짐에 따라, 알루미늄 소재가 저압주조(중공주조)공법에 의해 단일체인 리어 프레임으로 용이하게 만들어질 수 있으므로 부가적인 별도 부재가 불필요하고 금형방향과 무관하게 언더컷 형상을 구현할 수 있으므로 복잡한 형상이 일체로 형성될 수 있다. 종래의 리어 프레임은 리어 사이드멤버 및 크로스멤버가 서로 연결되는 이음매부분에서 조립공차 등이 발생할 수 있지만, 본 발명의 리어 프레임은 리어 사이드멤버 및 크로스멤버가 서로 연결되는 이음매가 없으므로 조립공차가 발생하지 않으며, 관련 부품들이 장착되는 부분은 국부적인 기계가공을 통해 관련 부품들의 조립공차를 대폭 줄일 수 있다.

본 발명에 의하면, 각 리어 사이드멤버가 캐비티를 가지고, 각 크로스멤버가 캐비티를 가지며, 각 리어 사이드멤버의 캐비티가 각 크로스멤버의 캐비티와 소통함으로써 차량용 리어 프레임은 저압주조(중공주조)공법에 의해 용이하게 성형될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 리어 프레임이 리어 플로어의 상면에 장착된 것을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 리어 프레임을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 화살표 A방향에서 바라본 차량용 리어 프레임의 저면도이다.
도 4는 도 2의 화살표 B방향에서 바라본 차량용 리어 프레임의 측면도이다.
도 5는 도 2의 화살표 C방향에서 바라본 차량용 리어 프레임의 배면도이다.
도 6은 도 3의 D-D선을 따라 도시한 단면도이다.
도 7은 도 3의 E-E선을 따라 도시한 단면도이다.
도 8은 도 3의 F-F선을 따라 도시한 단면도이다.
도 9는 도 3의 G-G선을 따라 도시한 단면도이다.
도 10은 도 3의 H-H선을 따라 도시한 단면도이다.
도 11은 도 3의 I-I선을 따라 도시한 단면도이다.
도 12는 도 3의 J-J선을 따라 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 리어 프레임(10)은 차량의 폭방향을 따라 이격된 한 쌍의 리어 사이드멤버(11)와, 한 쌍의 리어 사이드멤버(11)를 연결하는 복수의 크로스멤버(51, 52, 53)를 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 리어 프레임(10)은 체결구, 용접 등을 통해 리어플로어(5)의 상면에 부착될 수 있다. 리어플로어(5)는 로어플로어(6, lower floor)와, 로어플로어(6)로부터 상향으로 융기된 어퍼플로어(7, upper floor)와, 어퍼플로어(7)로부터 하향으로 함몰된 스토레이지 웰(9, storage well)을 포함할 수 있다.

로어플로어(6)는 센터플로어의 후방단에 연결될 수 있고, 어퍼플로어(7)는 경사진 연결부를 통해 로어플로어(6)에 연결될 수 있으며, 스토레이지 웰(9)은 어퍼플로어(7)의 후방에 위치할 수 있고, 스페어휠 등이 스토레이지 웰(9)에 수용될 수 있다. 한 쌍의 리어 종방향멤버(8)가 스토레이지 웰(9)의 양측에 배치될 수 있다.

한 쌍의 리어 사이드멤버(11)는 차량의 폭방향으로 이격될 수 있고, 각 리어 사이드멤버(11)는 차량의 길이방향을 따라 연장될 수 있다.

각 리어 사이드멤버(11)는 상부벽(21)과, 상부벽(21)에 대향하는 바닥벽(22)과, 차량의 실내를 향하는 실내측벽(23)과, 차량의 실외를 향하는 실외측벽(24)을 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 상부벽(21)은 차량의 위를 향하도록 구성될 수 있고, 상부벽(21)은 차량의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 상부벽(21)은 그 실외측 가장자리를 따라 연장된 실외측 플랜지(25)를 가질 수 있다. 실외측 플랜지(25)는 상부벽(21)의 실외측 가장자리로부터 상향으로 돌출할 수 있으며, 이에 실외측 플랜지(25)는 차량의 실외를 향할 수 있다. 도 11을 참조하면, 실외측 플랜지(25)는 용접, 체결구 등을 통해 차체의 휠하우스(미도시)에 결합될 수 있다.

도 3을 참조하면, 바닥벽(22)은 차량의 아래(또는 지면)을 향하도록 구성될 수 있고, 바닥벽(22)은 차량의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 프론트 마운팅하드웨어(17) 및 리어 마운팅하드웨어(18)가 바닥벽(22)에 일체로 제공될 수 있다. 프론트 마운팅하드웨어(17)는 전방측 장착부(12)와 상대적으로 가깝고, 리어 마운팅하드웨어(18)는 후방측 장착부(13)와 상대적으로 가깝다. 이에 프론트 마운팅하드웨어(17)는 바닥벽(22) 상에서 리어 마운팅하드웨어(18) 보다 전방에 위치할 수 있다. 리어 서브프레임(미도시)의 프론트 마운팅부가 프론트 탄성부시(front elastic bush)를 통해 프론트 마운팅하드웨어(17)에 장착될 수 있고, 리어 서브프레임(미도시)의 리어 마운팅부가 리어 탄성부시를 통해 리어 마운팅하드웨어(18)에 장착될 수 있다. 일 예에 따르면, 프론트 마운팅하드웨어(17)는 바닥벽(22)으로부터 수직으로 연장된 파이프너트일 수 있고, 리어 마운팅하드웨어(18)는 바닥벽(22)으로부터 수직으로 연장된 마운팅 스터드 또는 마운팅 로드일 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 바닥벽(22)은 프론트 마운팅하드웨어(17)가 제공되는 제1장착면(22a) 및 리어 마운팅하드웨어(18)가 제공되는 제2장착면(22b)을 가질 수 있고, 제1장착면(22a)이 제2장착면(22b) 보다 전방에 위치할 수 있다. 제1장착면(22a) 및 제2장착면(22b)은 프론트 탄성부시 및 리어 탄성부시와의 접촉 등을 고려하여 평탄하게 구성될 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 서브프레임의 장착을 위한 마운팅하드웨어(17, 18)들이 리어 사이드멤버(11)의 바닥벽(22)에 일체로 제공됨에 따라 마운팅하드웨어(17, 18)의 조립 등을 위한 별도의 브라켓 등이 필요하지 않으므로 그 제조비용 및 중량 등을 감소할 수 있다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 실내측벽(23)은 차량의 실내를 향하도록 면할 수 있고, 실내측벽(23)은 차량의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 실내측벽(23)은 리어 사이드멤버(11)의 길이방향을 따라 연장된 실내측 플랜지(26)를 가질 수 있고, 실내측 플랜지(26)는 실내측벽(23)의 하측가장자리로부터 차량의 실내를 향해 돌출할 수 있다. 실내측 플랜지(26)는 리어플로어(5)의 어퍼플로어(7)의 가장자리를 따라 연장될 수 있고, 이를 통해 도 1과 같이 실내측 플랜지(26)는 용접, 체결구 등을 통해 어퍼플로어(7)의 가장자리에 결합될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 실외측벽(24)은 차량의 실외를 향하도록 면할 수 있고, 실외측벽(24)은 차량의 길이방향을 따라 연장될 수 있다.

도 6을 참조하면, 리어 사이드멤버(11)는 상부벽(21), 바닥벽(22), 실내측벽(23), 및 실외측벽(24)에 의해 한정된 캐비티(28)를 포함할 수 있고, 캐비티(28)는 리어 사이드멤버(11)의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 이에 의해, 리어 사이드멤버(11)의 캐비티(28)는 상부벽(21), 바닥벽(22), 실내측벽(23), 및 실외측벽(24)에 의해 한정된 폐쇄형 횡단면(closed transverse cross-section)을 가질 수 있다. 특히, 상부벽(21), 바닥벽(22), 실내측벽(23), 실외측벽(24)이 차량의 길이방향을 따라 연속됨에 따라 리어 사이드멤버(11)의 폐쇄형 횡단면은 리어 사이드멤버(11)의 길이방향을 따라 연속될 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 리어 사이드멤버(11)의 폐쇄형 횡단면이 리어 사이드멤버(11)의 전방으로부터 리어 사이드멤버(11)의 후방까지 연속될 수 있으므로 부가적인 보강재 없이 리어 사이드멤버(11)의 강성 내지 강도 등을 대폭 개선할 수 있고, 차량 후방구조의 길이방향 강성이 강화될 수 있다.

각 리어 사이드멤버(11)는 전방측 장착부(12) 및 후방측 장착부(13)를 포함할 수 있고, 전방측 장착부(12)는 각 리어 사이드멤버(11)의 전방부에 일체로 연결될 수 있으며, 후방측 장착부(13)는 각 리어 사이드멤버(11)의 후방부에 일체로 연결될 수 있다.

센터플로어(미도시)가 리어플로어(5)의 앞쪽에 배치될 수 있고, 한 쌍의 사이드실(미도시)이 센터플로어의 양측가장자리에 결합될 수 있다. 각 리어 사이드멤버(11)의 전방측 장착부(12)는 체결구, 용접 등을 통해 그에 대응하는 사이드실(미도시)의 후방단에 결합될 수 있고, 각 리어 사이드멤버(11)의 후방측 장착부(13)는 체결구, 용접 등을 통해 그에 대응하는 리어 종방향멤버(8)의 전방단에 결합될 수 있다. 이에 의해, 각 리어 사이드멤버(11)는 사이드실 및 리어 종방향멤버(8)를 차량의 길이방향을 따라 일체로 연결할 수 있고, 이를 통해 차량 후방구조의 강성을 대폭 개선할 수 있다.

도 2를 참조하면, 전방측 장착부(12)는 차량의 위를 향하는 전방측 상부벽(12a)과, 전방측 상부벽(12a)에 대향하는 전방측 바닥벽(12b)과, 차량의 실내를 향하는 전방측 실내측벽(12c)과, 전방측 상부벽(21a)의 가장자리를 따라 연장된 상측 플랜지(12d)와, 전방측 바닥벽(12b)의 가장자리를 따라 연장된 하측 플랜지(12e)를 포함할 수 있다. 전방측 장착부(12)는 전방측 상부벽(12a), 전방측 바닥벽(12b), 및 전방측 실내측벽(12c)에 의해 한정된 캐비티(12f, cavity)를 가질 수 있고, 전방측 장착부(12)의 캐비티(12f)는 차량의 실외를 향해 개방될 수 있으며, 전방측 장착부(12)의 캐비티(12f)는 그에 대응하는 사이드실의 단부를 수용할 수 있다.

전방측 장착부(12)의 전방측 상부벽(12a)은 차량의 길이방향을 따라 리어 사이드멤버(11)의 상부벽(21)으로부터 일체로 연속될 수 있고, 전방측 장착부(12)의 전방측 바닥벽(12b)은 리어 사이드멤버(11)의 바닥벽(22)으로부터 차량의 길이방향을 따라 연속될 수 있으며, 전방측 장착부(12)의 전방측 실내측벽(12c)은 리어 사이드멤버(11)의 실내측벽(23)으로부터 차량의 길이방향을 따라 연속될 수 있다.

도 5를 참조하면, 후방측 장착부(13)는 차량의 위를 향하는 후방측 상부벽(13a)과, 후방측 상부벽(13a)에 대향하는 후방측 바닥벽(13b)과, 차량의 실내를 향하는 후방측 실내측벽(13c)과, 차량의 실외를 향하는 후방측 실외측벽(13d)을 포함할 수 있다. 후방측 장착부(13)는 후방측 상부벽(13a), 후방측 바닥벽(13b), 후방측 실내측벽(13c), 및 후방측 실외측벽(13d)에 의해 한정된 캐비티(13e)를 포함할 수 있다. 이에 의해, 후방측 장착부(13)의 캐비티(13e)는 후방측 상부벽(13a), 후방측 바닥벽(13b), 후방측 실내측벽(13c), 및 후방측 실외측벽(13d)에 의해 한정된 폐쇄형 횡단면을 가질 수 있다. 후방측 장착부(13)의 캐비티(13e)는 리어 사이드멤버(11)의 캐비티(28)와 직접적으로 소통할 수 있다.

리어 사이드멤버(11)는 그의 캐비티(28) 내에 배치된 복수의 보강리브(31, 32)를 가질 수 있고, 각 보강리브(31, 32)는 리어 사이드멤버(11)의 바닥벽(22)으로부터 리어 사이드멤버(11)의 상부벽(21)까지 연장될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수의 보강리브(31, 32)는 복수의 마운팅하드웨어(17, 18)에 대해 개별적으로 정렬될 수 있고, 각 보강리브(31, 32)는 그 하부에 제공된 캐비티(31a, 32a)를 가질 수 있고, 각 마운팅하드웨어(17, 18)의 상단이 그에 대응하는 각 보강리브(31, 32)의 캐비티(31a, 32a)에 인서트 주조 또는 접착제 등을 통해 결합될 수 있다.

도 8을 참조하면, 제1보강리브(31)가 리어 사이드멤버(11)의 전방측에 위치할 수 있다. 구체적으로, 제1보강리브(31)는 프론트 마운팅하드웨어(17)의 길이방향 축선에 정렬될 수 있고, 제1보강리브(31)는 그 하단에 제공된 제1캐비티(31a)를 가질 수 있으며, 프론트 마운팅하드웨어(17)의 상단이 제1보강리브(31)의 제1캐비티(31a)에 결합될 수 있다.

도 9를 참조하면, 제2보강리브(32)가 리어 사이드멤버(11)의 후방측에 위치할 수 있다. 구체적으로, 제2보강리브(32)는 리어 마운팅하드웨어(18)의 길이방향 축선에 정렬될 수 있고, 제2보강리브(32)는 그 하단에 제공된 제2캐비티(32a)를 가질 수 있으며, 리어 마운팅하드웨어(18)의 상단이 제2보강리브(32)의 제2캐비티(32a)에 결합될 수 있다.

각 리어 사이드멤버(11)는 각 리어 사이드멤버(11)의 전방부에 일체로 연결된 전방측 연결부(14)를 포함할 수 있고, 전방측 연결부(14)는 전방측 장착부(12)에 일체로 연결될 수 있다.

도 7을 참조하면, 전방측 연결부(14)는 제1상부벽(14a)과, 제1상부벽(14a)에 대해 하향으로 함몰된 제2상부벽(14b)과, 제1상부벽(14a)으로부터 제2상부벽(14b)까지 연장된 수직벽(14c)과, 제1 및 제2 상부벽(14a, 14b)의 아래에 위치한 바닥벽(14d)을 포함할 수 있다. 제1상부벽(14a)은 전방측 장착부(12)의 전방측 실내측벽(12c)의 상단으로부터 차량의 실내를 향해 수평으로 연장될 수 있고, 바닥벽(14d)은 전방측 장착부(12)의 전방측 실내측벽(12c)의 하단으로부터 차량의 실내를 향해 수평으로 연장될 수 있다. 전방측 연결부(14)는 제2상부벽(14b)으로부터 차량의 실내를 향해 수평으로 돌출한 실내측 플랜지(14e)를 포함할 수 있고, 실내측 플랜지(14e)는 체결구, 용접 등을 통해 로어플로어(6)의 가장자리에 부착될 수 있다. 전방측 연결부(14)는 제1상부벽(14a), 제2상부벽(14b), 수직벽(14c), 바닥벽(14d)에 의해 한정된 캐비티(14f)를 가질 수 있고, 전방측 연결부(14)의 캐비티(14f)는 제1상부벽(14a), 제2상부벽(14b), 수직벽(14c), 바닥벽(14d)에 의해 한정된 폐쇄형 횡단면을 가질 수 있다. 전방측 연결부(14)의 캐비티(14f)는 리어 사이드멤버(11)의 캐비티(28)와 소통할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 전방측 장착부(12) 및 전방측 연결부(14)는 각 리어 사이드멤버(11)에 일체로 연결될 수 있다.

복수의 크로스멤버(51, 52, 53)는 제1크로스멤버(51)와, 제1크로스멤버(51)의 뒤쪽에 배치된 제2크로스멤버(52)와, 제2크로스멤버(52)의 뒤쪽에 위치한 제3크로스멤버(53)를 포함할 수 있다. 각 크로스멤버(51, 52, 53)는 차량의 폭방향을 따라 연장될 수 있다.

제1크로스멤버(51)의 양 단부(51f)들이 한 쌍의 리어 사이드멤버(11)에 개별적으로 연결될 수 있다. 특히, 전방측 연결부(14)는 전방측 장착부(12) 및 제1크로스멤버(51)의 각 단부(51f)를 연결하도록 구성될 수 있다. 즉, 제1크로스멤버(51)의 각 단부(51f)가 전방측 장착부(12) 및 전방측 연결부(14)에 일체로 연결됨으로써 제1크로스멤버(51)는 한 쌍의 리어 사이드멤버(11)의 전방부들을 연결할 수 있다.

도 10을 참조하면, 제1크로스멤버(51)는 상부벽(51a)과, 상부벽(51a)의 아래에 위치한 바닥벽(51b)과, 차량의 전방을 향하는 전방벽(51c)과, 차량의 후방을 향하는 후방벽(51d)을 포함할 수 있다. 전방벽(51c)은 수직일 수 있고, 후방벽(51d)은 경사질 수 있다. 제1크로스멤버(51)는 상부벽(51a), 바닥벽(51b), 전방벽(51c), 후방벽(51d)에 의해 한정된 캐비티(51e)를 포함할 수 있고, 캐비티(51e)는 제1크로스멤버(51)의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 이에 의해, 제1크로스멤버(51)의 캐비티(51e)는 상부벽(51a), 바닥벽(51b), 전방벽(51c), 후방벽(51d)에 의해 한정된 폐쇄형 횡단면을 가질 수 있다. 제1크로스멤버(51)의 캐비티(51e)는 리어 사이드멤버(11)의 캐비티(28)와 직접적으로 소통할 수 있다.

제2크로스멤버(52)는 한 쌍의 리어 사이드멤버(11)의 중간부들을 연결하도록 구성될 수 있다. 도 11을 참조하면, 제2크로스멤버(52)는 상부벽(52a)과, 상부벽(52a)의 아래에 위치한 바닥벽(52b)과, 차량의 전방을 향하는 전방벽(52c)과, 차량의 후방을 향하는 후방벽(52d)을 포함할 수 있다. 전방벽(52c) 및 후방벽(52d)은 각 리어 사이드멤버(11)에 대응하도록 굴곡지게 형성될 수 있다. 제2크로스멤버(52)는 상부벽(52a), 바닥벽(52b), 전방벽(52c), 후방벽(52d)에 의해 한정된 캐비티(52e)를 포함할 수 있고, 캐비티(52e)는 제2크로스멤버(52)의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 이에 의해, 제2크로스멤버(52)의 캐비티(52e)는 상부벽(52a), 바닥벽(52b), 전방벽(52c), 후방벽(52d)에 의해 한정된 폐쇄형 횡단면을 가질 수 있다. 제2크로스멤버(52)의 캐비티(52e)는 리어 사이드멤버(11)의 캐비티(28)와 직접적으로 소통할 수 있다.

도 8을 참조하면, 프론트 마운팅하드웨어(17) 및 제1보강리브(31)는 제2크로스멤버(52)가 연결되는 리어 사이드멤버(11)의 전방부에 배치될 수 있고, 이에 프론트 마운팅하드웨어(17) 및 제1보강리브(31)는 제2크로스멤버(52)의 단부에 인접할 수 있다.

제3크로스멤버(53)는 한 쌍의 리어 사이드멤버(11)의 후방부들을 연결하도록 구성될 수 있다. 도 12를 참조하면, 제3크로스멤버(53)는 상부벽(53a)과, 상부벽(53a)의 아래에 위치한 바닥벽(53b)과, 차량의 전방을 향하는 전방벽(53c)과, 차량의 후방을 향하는 후방벽(53d)을 포함할 수 있다. 전방벽(53c)은 경사질 수 있고, 후방벽(53d)은 수직일 수 있다. 제3크로스멤버(53)는 상부벽(53a), 바닥벽(53b), 전방벽(53c), 후방벽(53d)에 의해 한정된 캐비티(53e)를 포함할 수 있고, 캐비티(53e)는 제3크로스멤버(53)의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 이에 의해, 제3크로스멤버(53)의 캐비티(53e)는 상부벽(53a), 바닥벽(53b), 전방벽(53c), 후방벽(53d)에 의해 한정된 폐쇄형 횡단면을 가질 수 있다. 제3크로스멤버(53)의 캐비티(53e)는 리어 사이드멤버(11)의 캐비티(28)와 직접적으로 소통할 수 있다.

도 9를 참조하면, 리어 마운팅하드웨어(18) 및 제2보강리브(32)는 제3크로스멤버(53)가 연결되는 리어 사이드멤버(11)의 전방부에 배치될 수 있고, 이에 리어 마운팅하드웨어(18) 및 제2보강리브(32)는 제3크로스멤버(53)의 단부에 인접할 수 있다.

상술한 바와 같이, 복수의 크로스멤버(51, 52, 53) 각각이 차량의 폭방향을 따라 연속된 폐쇄형 횡단면을 가짐으로써 차량 후방구조의 폭방향 강성이 강화될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 한 쌍의 리어 사이드멤버(11), 및 복수의 크로스멤버(51, 52, 53)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등과 같이 상대적으로 경량소재로 만들어질 수 있고, 특히 한 쌍의 리어 사이드멤버(11) 및 복수의 크로스멤버(51, 52, 53, 54)는 저압주조(중공주조)공법 통해 단일체로 형성될 수 있다. 이를 통해, 기존에 비해 리어 프레임(10)의 부품수를 줄임으로써 차량의 중량 및 제조비용 등을 절감할 수 있다. 특히, 한 쌍의 리어 사이드멤버(11) 및 복수의 크로스멤버(51, 52, 53)들 사이에서 이음매(결합부) 없이 연결됨으로써 폐쇄형 횡단면이 한 쌍의 리어 사이드멤버(11) 및 복수의 크로스멤버(51, 52, 53)들을 따라 연속됨으로써 리어 프레임(10)의 강성이 대폭 강화될 수 있다.

본 발명에 의하면, 각 리어 사이드멤버(11)가 캐비티(28)를 가지고, 각 크로스멤버(51, 52, 53)가 캐비티(51e, 52e, 53d)를 가지며, 각 리어 사이드멤버(11)의 캐비티(28)가 각 크로스멤버(51, 52, 53)의 캐비티(51e, 52e, 53e)와 소통함으로써 차량용 리어 프레임(10)은 저압주조(중공주조)공법에 의해 용이하게 성형될 수 있다.

본 발명에 의하면, 한 쌍의 리어 사이드멤버(11) 및 복수의 크로스멤버(51, 52, 53)가 저압주조(중력주조)공법을 통해 단일체(unitary one-piece structure)를 형성함으로써 차량 후방구조의 강성을 강화할 수 있다. 특히, 단일체로 형성된 한 쌍의 리어 사이드멤버(11) 및 복수의 크로스멤버(51, 52, 53)는 용접, 체결구, 브라켓, 보강재 등에 의해 연결되는 이음매가 없으므로 하중이 한 쌍의 리어 사이드멤버(11) 및 복수의 크로스멤버(51, 52, 53)를 통해 균일하게 분산 내지 전달될 수 있다.

종래의 리어 프레임는 리어 사이드멤버 및 크로스멤버들 사이의 이음매에서 파단, 손상 등이 발생함에 따라 그 강성이 저하되는 데 반해, 본 발명의 리어 프레임(10)은 각 리어 사이드멤버(11) 및 크로스멤버(51, 52, 53)들 사이에 이음매가 없으므로, 이음매 부분에서의 강성 저하를 방지할 수 있고, 리어 프레임(10)에 연결되는 관련된 부품들의 장착강성, 입력점 강성 등을 충분히 확보할 뿐만 아니라 후방 충돌대응강도 역시 대폭 개선할 수 있다.

본 발명에 의하면, 각 리어 사이드멤버(11)는 그 전방으로부터 그 후방까지 추가적인 별도의 연결부재 없이 연장될 수 있다. 각 리어 사이드멤버(11)는 단일 소재로 이루어지며, 차량의 길이방향을 따라 연속된 폐쇄형 횡단면을 가짐으로써 차량 후방구조의 길이방향 강성이 강화될 수 있다. 한 쌍의 리어 사이드멤버(11)를 차량의 폭방향을 따라 연결하는 복수의 크로스멤버(51, 52, 53) 각각은 단일 소재로 이루어질 수 있고, 각 크로스멤버는 차량의 폭방향을 따라 연속된 폐쇄형 횡단면을 가짐으로써 차량 후방구조의 폭방향 강성이 강화될 수 있다. 특히, 폐쇄형 횡단면이 한 쌍의 리어 사이드멤버(11) 및 복수의 크로스멤버(51, 52, 53)를 따라 연속됨으로써 리어 프레임의 강성이 대폭 강화될 수 있다.

본 발명에 의하면, 사이드실에 결합되는 전방측 장착부(12)가 각 리어 사이드멤버(11)의 전방에 일체로 연결되고, 리어 종방향멤버에 결합되는 후방측 장착부(13)가 각 리어 사이드멤버(11)의 후방에 일체로 연결됨으로써 각 리어 사이드멤버(11)는 사이드실 및 리어 종방향멤버(8)를 차량의 길이방향을 따라 일체로 연결할 수 있고, 이를 통해 차량 후방구조의 강성을 대폭 개선할 수 있다.

본 발명에 의하면, 리어 프레임(10)의 각 리어 사이드멤버(11) 및 각 크로스멤버(51, 52, 53)가 개별적으로 폐쇄형 횡단면을 가짐에 따라, 알루미늄 소재가 저압주조(중공주조)공법에 의해 단일체인 리어 프레임(10)으로 용이하게 만들어질 수 있으므로 부가적인 별도 부재가 불필요하고 금형방향과 무관하게 언더컷 형상을 구현할 수 있으므로 복잡한 형상이 일체로 형성될 수 있다. 종래의 리어 프레임은 리어 사이드멤버 및 크로스멤버가 서로 연결되는 이음매부분에서 조립공차 등이 발생할 수 있지만, 본 발명의 리어 프레임(10)은 리어 사이드멤버(11) 및 크로스멤버(51, 52, 53)들이 서로 연결되는 이음매가 없으므로 조립공차가 발생하지 않으며, 관련 부품들이 장착되는 부분은 국부적인 기계가공을 통해 관련 부품들의 조립공차를 대폭 줄일 수 있다.

본 발명에 의하면, 각 리어 사이드멤버(11)가 캐비티(28)를 가지고, 각 크로스멤버(51, 52, 53)가 캐비티(51e, 52e, 53d)를 가지며, 각 리어 사이드멤버(11)의 캐비티(28)가 각 크로스멤버(51, 52, 53)의 캐비티(51e, 52e, 53e)와 소통함으로써 차량용 리어 프레임(10)은 저압주조(중공주조)공법에 의해 용이하게 성형될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

5: 리어플로어
6: 로어플로어
7: 어퍼플로어
8: 리어 종방향멤버
9: 스토레이지 웰
10: 리어 프레임
11: 리어 사이드멤버
12: 전방측 장착부
13: 후방측 장착부
17: 프론트 마운팅하드웨어
18: 리어 마운팅하드웨어
51: 제1크로스멤버
52: 제2크로스멤버
53: 제3크로스멤버

Claims (10)

1. 차량의 폭방향을 따라 이격된 한 쌍의 리어 사이드멤버; 및
   상기 한 쌍의 리어 사이드멤버를 연결하는 복수의 크로스멤버;를 포함하고,
   상기 한 쌍의 리어 사이드멤버 및 상기 복수의 크로스멤버는 단일체로 구성되는 차량용 리어 프레임.
2. 청구항 1에 있어서,
   각 리어 사이드멤버는 그 길이방향을 따라 연장된 캐비티를 포함하고, 상기 캐비티는 폐쇄형 횡단면을 가지는 차량용 리어 프레임.
3. 청구항 2에 있어서,
   각 리어 사이드멤버는 상부벽과, 상기 상부벽에 대향하는 바닥벽과, 차량의 실내를 향하는 실내측벽과, 차량의 실외를 향하는 실외측벽을 포함하고,
   상기 캐비티는 상기 상부벽, 상기 바닥벽, 상기 실내측벽, 및 상기 실외측벽에 의해 한정되는 차량용 리어 프레임.
4. 청구항 1에 있어서,
   각 크로스멤버는 그 길이방향을 따라 연장된 캐비티를 포함하고, 상기 캐비티는 폐쇄형 횡단면을 가지는 차량용 리어 프레임.
5. 청구항 4에 있어서,
   각 크로스멤버는 상부벽과, 상부벽의 아래에 위치한 바닥벽과, 차량의 전방을 향하는 전방벽과, 차량의 후방을 향하는 후방벽을 포함하고,
   상기 각 크로스멤버의 캐비티는 상기 상부벽과, 상기 바닥벽과, 상기 전방벽과, 상기 후방벽에 의해 한정되는 차량용 리어 프레임.
6. 청구항 2에 있어서,
   각 리어 사이드멤버는 각 리어 사이드멤버의 전방에 일체로 연결된 전방측 장착부 및 각 리어 사이드멤버의 후방에 일체로 연결된 후방측 장착부를 포함하고,
   상기 전방측 장착부는 차량의 실외를 향해 개방된 캐비티를 포함하며, 상기 후방측 장착부는 각 리어 사이드멤버의 캐비티와 소통하는 캐비티를 포함하는 차량용 리어 프레임.
7. 청구항 6에 있어서,
   각 리어 사이드멤버는 각 리어 사이드멤버의 전방에 일체로 연결된 전방측 연결부를 포함하고, 상기 전방측 연결부는 상기 전방측 장착부에 일체로 연결되며, 상기 복수의 크로스멤버 중에서 어느 하나의 크로스멤버의 각 단부가 상기 전방측 연결부에 일체로 연결되는 차량용 리어 프레임.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 전방측 연결부는 각 리어 사이드멤버의 캐비티와 소통하는 캐비티를 포함하는 차량용 리어 프레임.
9. 청구항 6에 있어서,
   각 리어 사이드멤버는 상기 전방측 장착부에 인접한 프론트 마운팅하드웨어와, 상기 후방측 장착부에 인접한 리어 마운팅하드웨어와, 상기 프론트 마운팅하드웨어의 길이방향 축선에 정렬되는 제1보강리브와, 상기 리어 마운팅하드웨어의 길이방향 축선에 정렬되는 제2보강리브를 포함하는 차량용 리어 프레임.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1보강리브 및 상기 제2보강리브는 각 리어 사이드멤버의 캐비티 내에 배치되고, 상기 프론트 마운팅하드웨어의 상단이 상기 제1보강리브에 결합되며, 상기 리어 마운팅하드웨어의 상단이 상기 제2보강리브에 결합되는 차량용 리어 프레임.
    
    
    
    

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