KR101705146B1 - 차량용 서브프레임의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 테두리부분이 상측으로 절곡된 로워패널과 테두리부분이 하측으로 절곡된 어퍼패널이 결합되어 내부에 일정공간이 형성된 차량용 서브프레임의 구조에 있어서, 상기 로워패널과 어퍼패널 사이에서는 하단이 로워패널과 접합되고 상단이 어퍼패널과 접합되는 보강부재가 장착되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은, 서브프레임의 굽힘(벤딩)에 대한 강성을 증대시켜 공진으로 인한 소음 및 진동 전달을 억제하며 서브프레임의 변형을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

차량용 서브프레임의 구조{Structure of subframe for vehicle}

본 발명은 차량용 서브프레임의 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 경우 외부에 추가적으로 장착됐던 다이나믹 댐퍼를 대신하여 내부에 보강부재를 구비함으로서 소음 및 진동 전달을 억제할 수 있는 차량용 서브프레임의 구조에 관한 것이다.

최근의 승용차량들은 프레임바디를 대신하여 중량이 가볍고 생산성이 뛰어난 모노코크바디가 주로 사용된다. 모노코크바디는 별도의 프레임이 삭제된 구조로서 차체에 엔진을 포함한 파워트레인이 직접 장착된다.

따라서, 상기 모노코크바디는 차체 자체가 프레임 기능을 하여 서스펜션 및 섀시 부품들이 각각 장착되나, (엔진과 트랜스미션 및 디퍼렌셜기어가 통합적으로 결합되어 구성된) 파워트레인의 진동이 직접적으로 차체에 전달되는 것을 방지하며 차량 충돌시 충격을 분산하기 위하여 차량의 하부에 서브프레임(subframe)이 장착된다.

도 1a 에 도시된 바와 같이, 상기 서브프레임은 서스팬션 스트럿(strut) 및 너클 등과 같은 조향장치 및 현가장치 등이 연결될 수 있도록 차체 하부에 장착된다.

상기 서브프레임은 전방마운팅부와 후방마운팅부에서 마운팅부재들에 의해 차체와 연결되며, (차체를 기준으로) 전방측에 형성된 롤마운팅부에는 롤로드가 장착되어 파워트레인과 결합됨으로서 상기 파워트레인에서 발생하는 하중 이동 및 진동 감쇠를 엔진마운트 및 트랜스미션마운트와 분담한다. 따라서, 엔진에서 발생되는 진동 및 소음은 일부가 (서브프레임을 포함한) 전달계를 통하여 운전자에게 전달된다.

한편, 도 1b 에는 서브프레임의 사시도 및 분해사시도가 도시되어 있다. 상기 서브프레임은 전체적으로 "H"형상(또는 "I"형상)으로서 도그본(dog bone) 모양을 갖되 테두리부분이 상측으로 절곡된 로워패널과 테두리부분이 하측으로 절곡된 어퍼패널이 서로 접합되어 구성된다. 그리고, 차체에 결합될 수 있도록 전방 및 후방의 양측에는 전방마운팅부와 후방마운팅부가 각각 형성된다. 아울러, 전술한 바와 같이 롤로드가 장착될 수 있도록 소정의 크기로 롤마운트부가 전방에 구성되며 안쪽으로는 상기 롤로드가 안착되는 롤마운팅브라켓이 장착된다. 또한, 후방측으로 스테이가 추가되며 전방측으로 다이나믹댐퍼가 추가된다.

엔진 성능의 향상에 따라서 전달계를 통하여 운전석으로 유입되는 진동 및 소음의 크기 또한 증가되므로, 주파수 공진을 회피하고자 종래에는 서브프레임에 다이나믹댐퍼가 일측에 추가되었으나, 이와 같이 추가장착되어 외부로 돌출되는 다이나믹댐퍼는 서브프레임의 중량을 증가시키며 서브프레임의 주변의 레이아웃 구성에 있어 주변 부품들과 간섭을 발생시킬 수 있는 문제점이 있었다.

따라서, 다이나믹댐버를 삭제하고 운전자가 민감하게 체감하는 100 내지 500Hz 영역 대(특히 130Hz 영역 대)의 주파수 소음을 더 효율적으로 억제하기 위한 차량용 서브프레임의 개발이 요구되었으며, 본 발명은 상기와 같은 요구에 부흥할 수 있는 차량용 서브프레임 구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 테두리부분이 상측으로 절곡된 로워패널과 테두리부분이 하측으로 절곡된 어퍼패널이 결합되어 내부에 일정공간이 형성된 차량용 서브프레임의 구조에 있어서, 상기 로워패널과 어퍼패널 사이에서는 하단이 로워패널과 접합되고 상단이 어퍼패널과 접합되는 보강부재가 장착되는 것을 특징으로 한다.

상기 보강부재는 판(plate) 형상이되, 하부패널에서 수직으로 세워지며 상기 하부패널의 길이방향을 따라 부설된다.

다른 실시예로서, 상기 보강부재는 로워패널과 어퍼패널과 면접촉하여 접합되도록 절곡되어 "ㄷ" 자 형상을 이뤄진다.

또 다른 실시예로서, 상기 보강부재는 파이프(pipe)로 구성되며 상기 파이프의 개구면들의 양측이 어퍼패널과 로워패널을 향하도록 장착되되, 상기 로워패널의 길이방향을 따라 열을 이루도록 다수 개가 부설된다.

아울러, 상기 보강부재는 양끝단들이 각각 어퍼패널 및 로워패널을 관통하도록 결합되고, 아크용접 또는 레이저용접으로 접합된다.

상기와 같은 구성의 본 발명은, 서브프레임의 굽힘(벤딩)에 대한 강성을 증대시켜 공진으로 인한 소음 및 진동 전달을 억제하며 서브프레임의 변형을 방지할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 종래의 다이나믹 댐퍼를 삭제하여 원가를 절감시키고 중량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 특히, 종래의 다이나믹 댐퍼를 갖는 구조와 대비하여 실용 영역 대의 주파수(130Hz) 가진을 더욱 효율적을 차단할 수 있는 효과가 있다.

도 1a 는 차량용 서브프레임이 차체 내의 엔진룸에 장착된 모습을 도시한 도면,
도 1b 는 종래의 차량용 서브프레임의 사시도 및 어퍼내널, 로워패널, 롤마운팅브라켓이 분해된 모습을 도시한 사시도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서브프레임의 어퍼패널을 투시하여 보강부재 및 로워패널의 모습이 나타나도록 도시한 투시도,
도 3 은 본 발명의 제3실시예에 따른 보강부재가 장착된 로워패널의 사시도,
도 4a 는 본 발명의 제1실시예에 따른 보강부재가 장착된 모습을 도시한 종단면도,
도 4b 는 본 발명의 제2실시예에 따른 보강부재가 장착된 모습을 도시한 종단면도,
도 4c 는 본 발명의 제3실시예에 따른 보강부재가 장착된 모습을 도시한 종단면도,
도 5 는 본 발명에 따른 서브프레임이 적용된 경우와 종래의 서브프레임이 적용된 경우 차량의 실내로 유입되는 소음을 비교하여 도시한 그래프.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 서브프레임의 구조를 더욱 상세히 설명한다.

도 2 를 참조하면, 본 발명의 서브프레임은 내부에 일정공간이 형성되어 보강부재가 장착가능하도록 로워패널(10)과 어퍼패널(20)의 테두리부분들이 접합되어 형성된다. 즉, 상기 로워패널(10)은 테두리부분이 상측으로 절곡된 형상이며 어퍼패널(20)은 테두리부분이 하측으로 절곡된 형상을 가지며 도 4a 내지 4c 에 도시된 바와 같이 용접을 통해 접합된다.

상기 보강부재는 서브프레임에 작용하는 벤딩(bending)으로 인한 변형을 억제하며 강성을 증대시켜 공진을 방지하기 위해 장착되며, 하단은 로워패널(10)에 접합되며 상단은 어퍼패널(20)에 접합된다. 그리고, 상기 보강부재는 로워패널(10)과 어퍼패널(20) 사이에서 길이방향(횡방향)을 따라 배치된다.

본 발명의 제1실시예에 따른 보강부재(1)는 도 2 와 도 4a 에 도시된 바와 같이 직사각형 형상의 판(plate) 모양을 가지되, 로워패널(10)에서 수직으로 세워지며 상기 로워패널(10)의 길이방향을 따라 부설된다. 두 개 이상이 부설되는 경우, 종방향을 따라 서로 이격되어 평행하게 배치된다. 상기 보강부재(1)는 접착이 용이하도록 양끝단이 로워패널(10)과 어퍼패널(20)을 관통하도록 장착된 후, 돌출 부위를 아크용접하여 접착된다.

본 발명의 제2실시예에 따른 보강부재(2)는 도 4b 에 도시된 바와 같이, 로워패널(10)과 어퍼패널(30)을 관통하지 않고 면접촉하여 접합되도록 양단이 절곡되어 단면이 "ㄷ" 모양으로 형성된다. 상기 제2실시예에 따른 보강부재(2)는 레이저용접 및/또는 스팟(spot) 용접으로 접합된다.

아울러, 본 발명의 제3실시예에 따른 보강부재(3)는 도 3 과 도 4 c 에 도시된 바와 같이, 다수 개의 파이프(pipe)들로 구성된다. 상기 파이프들은 양측 홀(개구면)들이 로워패널(10)과 어퍼패널(20)을 향하도록 장착되되, 로워패널(10)(및 어퍼패널)의 종방향을 따라 열(列)을 이루도록 장착된다. 상기 제3실시예에 따른 보강부재(3)는 제1실시예와 같이 용접이 용이하도록 파이프들의 끝단이 어퍼패널(20)과 로워패널(10)에서 돌출되도록 관통시킨 후 돌출부위 주변을 용접함으로서 접합시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 각 실시예들에 따른 보강부재들은 서브프레임의 크기에 따라서 다 수개가 부설될 수 있으며, 동일한 형태를 갖는 보강부재들로만 서브프레임 내에 부설될 수 있고, 도 2 에 도시된 바와 같이 다른 실시예에 따른 보강부재들이 함께 혼용되어 부설될 수도 있다.

한편, 도 5 와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서브프레임이 장착된 차량의 경우 서브프레임의 강성 증대에 따라 공진을 억제함으로서 차량의 실내로 유입되는 소음을 감소시킨다. 특히 130Hz 전후 주파수 영역 대의 소음을 더욱 효율적으로 억제시킬 수 있음을 확인할 수 있다.

이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

1 : 제1실시예에 따른 보강부재
2 : 제2실시예에 따른 보강부재
3 : 제3실시예에 따른 보강부재
10 : 로워패널
20 : 어퍼패널

Claims (5)

1. 테두리부분이 상측으로 절곡된 로워패널과 테두리부분이 하측으로 절곡된 어퍼패널이 결합되어 내부에 일정공간이 형성된 차량용 서브프레임의 구조에 있어서,
   상기 로워패널과 어퍼패널 사이에서는 하단이 로워패널과 접합되고 상단이 어퍼패널과 접합되는 보강부재가 장착되며,
   상기 보강부재는 양끝단들이 각각 로워패널 및 어퍼패널을 관통하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임의 구조.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 보강부재는 판(plate) 형상이되, 로워패널에서 수직으로 세워지며 상기 로워패널의 길이방향을 따라 부설되는 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임의 구조.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 보강부재는 로워패널과 어퍼패널과 면접촉하여 접합되도록 양단이 절곡된 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임의 구조.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 보강부재는 파이프(pipe)로 구성되며 상기 파이프의 개구면들의 양측이 로워패널과 어퍼패널을 향하도록 장착되되, 상기 로워패널의 길이방향을 따라 열을 이루도록 다수 개가 부설되는 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임의 구조.
   
5. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 보강부재는 양끝단 각각이 로워패널 및 어퍼패널에 아크용접 또는 레이저용접으로 접합되는 것을 특징으로 하는 차량용 서브프레임의 구조.
   

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