特開 2022-75477 フレーム連結構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022075477

(43)【公開日】2022-05-18

(54)【発明の名称】フレーム連結構造

(51)【国際特許分類】

   B62D 21/08 20060101AFI20220511BHJP

【ＦＩ】

B62D21/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021082553

(22)【出願日】2021-05-14

(31)【優先権主張番号】10-2020-0145013

(32)【優先日】2020-11-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】591251636

【氏名又は名称】現代自動車株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＨＹＵＮＤＡＩ ＭＯＴＯＲ ＣＯＭＰＡＮＹ

【住所又は居所原語表記】１２， Ｈｅｏｌｌｅｕｎｇ－ｒｏ， Ｓｅｏｃｈｏ－ｇｕ， Ｓｅｏｕｌ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(71)【出願人】

【識別番号】500518050

【氏名又は名称】起亞株式会社

【住所又は居所原語表記】１２， Ｈｅｏｌｌｅｕｎｇ－ｒｏ， Ｓｅｏｃｈｏ－ｇｕ， Ｓｅｏｕｌ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100127465

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 幸裕

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100198029

【弁理士】

【氏名又は名称】綿貫 力

(72)【発明者】

【氏名】ソン、ウォンキ

【テーマコード（参考）】

3D203

【Ｆターム（参考）】

3D203BA05

3D203BB12

3D203BB16

3D203BB17

3D203BB22

3D203BB24

3D203BB25

3D203BB33

3D203BB43

3D203BB54

3D203BB55

3D203BB56

3D203CA57

3D203CB09

(57)【要約】      （修正有）

【課題】閉断面を有する車体メンバー間の全面マッチング結合が可能なフレーム連結構造を提供する。
【解決手段】フレーム連結構造１００は、ｉ）両端部の外部面に互いに異なる方向のねじ山が形成されたボディーメンバー１０と、ｉｉ）ボディーメンバーの両端部とねじ結合可能なメンバー結合部を含むジョイント５０と、を含むことができる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

両端部の外部面に互いに異なる方向のねじ山が形成されたボディーメンバーと、
前記ボディーメンバーの両端部とねじ結合可能なメンバー結合部を含むジョイントと、
を含むフレーム連結構造。

【請求項2】

前記複数のボディーメンバーのそれぞれは、車体長手方向、車幅方向、および上下方向を含む多軸方向のうちの対応する方向に配置され、
前記複数のジョイントのそれぞれは、対応するボディーメンバーの方向に突出するメンバー結合部を通じて前記対応するボディーメンバーを連結するように構成される、請求項１に記載のフレーム連結構造。

【請求項3】

前記ボディーメンバーおよび前記メンバー結合部は、円形断面を有する、請求項１に記載のフレーム連結構造。

【請求項4】

前記ボディーメンバーは、
一側端部の外部面に形成された第１雄ねじ山部と、
他の一側端部の外部面に前記第１雄ねじ山部のねじ山方向と反対になるねじ山方向に形成された第２雄ねじ山部と、
を含む、請求項１に記載のフレーム連結構造。

【請求項5】

前記ジョイントは、
前記第１雄ねじ山部とねじ結合されるメンバー結合部の内部面に形成された第１雌ねじ山部と、
前記第２雄ねじ山部とねじ結合されるメンバー結合部の内部面に前記第１雌ねじ山部のねじ山方向と反対になるねじ山方向に形成された第２雌ねじ山部と、
を含む、請求項４に記載のフレーム連結構造。

【請求項6】

前記第１および第２雄ねじ山部は、余裕ねじ山区間を置いて前記第１および第２雌ねじ山部の本締結設定区間にねじ結合される、請求項４に記載のフレーム連結構造。

【請求項7】

前記ボディーメンバーは、前記第１雄ねじ山部と一側終端との間、および前記第２雄ねじ山部と他の一側終端との間にそれぞれ形成されたテーパ形状のガイド部をさらに含む、請求項４に記載のフレーム連結構造。

【請求項8】

前記ボディーメンバーは、前記第１および第２雄ねじ山部が形成された区間、並びに前記第１および第２雄ねじ山部の間の区間が同軸上に直線形態で備えられる、請求項４に記載のフレーム連結構造。

【請求項9】

前記ボディーメンバーは、
前記第１および第２雄ねじ山部が形成された区間が同軸上に直線形態で備えられ、
前記第１および第２雄ねじ山部の間の区間が曲線形態で備えられる、請求項４に記載のフレーム連結構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、フレーム連結構造に関し、より詳細には、車両用スペースフレームの連結構造に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、フレーム（ｆｒａｍｅ）は、車両を構成する各種装置や車体（ｂｏｄｙ）を設置する部分であって、車体から伝達される荷重および前後車軸の反力などを支持する自動車の骨格に該当する構造物である。

【0003】

スペースフレーム（ｓｐａｃｅ ｆｒａｍｅ）は、鋼板や中空パイプなどのような形態のメンバーを溶接して骨格（支持構造物）を構成したフレームの一種類であって、軽いながら剛性が高い長所があるため、超軽量および少量生産形式の車体に適用されている。

【0004】

このようなスペースフレームは、車体に加えられるすべての荷重をメンバーが担当するようになり、これによってメンバーの連結剛健性の確保が最も重要である。

【0005】

しかし、メンバー外部に溶接、アダプター溶接、ボルティングなどを適用すれば、疲労、衝撃およびねじり荷重による破断が発生してメンバー間の結合部離隔が生じることがある。

【0006】

この背景技術の部分に記載された事項は、発明の背景に対する理解を増進させるために作成されたものであって、当該技術が属する分野における通常の知識を有する者にすでに知られている従来技術ではない事項を含むことができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の実施形態の目的は、閉断面を有する車体メンバー間の全面マッチング結合が可能なフレームの連結構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の実施形態によるフレーム連結構造は、ｉ）両端部の外部面に互いに異なる方向のねじ山が形成されたボディーメンバーと、ｉｉ）前記ボディーメンバーの両端部とねじ結合可能なメンバー結合部を含むジョイントと、を含むことができる。

【0009】

また、本発明の実施形態による前記フレーム連結構造において、前記ボディーメンバーは、多数個として車体長手方向、車幅方向および上下方向の多軸方向に配置され得る。

【0010】

また、本発明の実施形態による前記フレーム連結構造において、前記ジョイントは、多数個として複数の前記メンバー結合部が前記多軸方向に分岐されたもので備えられ得る。

【0011】

また、本発明の実施形態による前記フレーム連結構造において、前記ボディーメンバーおよび前記メンバー結合部は、円形断面を有するもので備えられ得る。

【0012】

また、本発明の実施形態による前記フレーム連結構造において、前記ボディーメンバーは、一側端部の外部面に形成された第１雄ねじ山部と、他の一側端部の外部面に前記第１雄ねじ山部のねじ山方向と反対になるねじ山方向に形成された第２雄ねじ山部と、を含むことができる。

【0013】

また、本発明の実施形態による前記フレーム連結構造において、前記ジョイントは、前記第１雄ねじ山部とねじ結合されるメンバー結合部の内部面に形成された第１雌ねじ山部と、前記第２雄ねじ山部とねじ結合されるメンバー結合部の内部面に前記第１雌ねじ山部のねじ山方向と反対になるねじ山方向に形成された第２雌ねじ山部と、を含むことができる。

【0014】

また、本発明の実施形態による前記フレーム連結構造において、前記第１および第２雄ねじ山部は、余裕ねじ山区間を置いて前記第１および第２雌ねじ山部の本締結設定区間にねじ結合され得る。

【0015】

また、本発明の実施形態による前記フレーム連結構造において、前記ボディーメンバーは、前記第１雄ねじ山部と一側終端との間、および前記第２雄ねじ山部と他の一側終端との間にそれぞれ形成されたテーパ形状のガイド部をさらに含むことができる。

【0016】

また、本発明の実施形態による前記フレーム連結構造において、前記ボディーメンバーは、前記第１および第２雄ねじ山部が形成された区間、並びに前記第１および第２雄ねじ山部の間の区間が同軸上に直線形態で備えられ得る。

【0017】

また、本発明の実施形態による前記フレーム連結構造において、前記ボディーメンバーは、前記第１および第２雄ねじ山部が形成された区間が同軸上に直線形態で備えられ、前記第１および第２雄ねじ山部の間の区間が曲線形態で備えられ得る。

【発明の効果】

【0018】

本発明の実施形態は、同一形状の閉断面を有するボディーメンバー１０間の全面マッチング結合により、スペースフレーム全体の結合剛性およびねじり剛性を増大させることができる。

【0019】

それ以外に本発明の実施形態によって得られるか予測される効果については、本発明の実施形態に対する詳細な説明で直接的または暗示的に開示する。つまり、本発明の実施形態により予測される多様な効果については後述する詳細な説明内で開示される。

【図面の簡単な説明】

【0020】

この図面は、本発明の例示的な実施形態を説明するに当たり参照するためのものであるため、本発明の技術的な思想を添付した図面に限定して解釈してはならない。

【0021】

【図1】本発明の実施形態によるフレーム連結構造が適用され得る車体としてのスペースフレームを示した斜視図である。

【図2】本発明の実施形態によるフレーム連結構造を示した結合斜視図である。

【図3】本発明の実施形態によるフレーム連結構造を示した分解斜視図である。

【図4】本発明の実施形態によるフレーム連結構造に適用されるボディーメンバーとジョイントを示した図面である。

【図5】本発明の実施形態によるフレーム連結構造の組立過程を示した図面である。

【図6】本発明の実施形態によるフレーム連結構造の組立過程を示した図面である。

【図7】本発明の実施形態によるフレーム連結構造に適用されるボディーメンバーの変形例を示した図面である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は、多様な異なる形態に具現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。

【0023】

本発明を明確に説明するために、説明と関係ない部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似する構成要素に対しては同一の参照符号を付した。

【0024】

図面に示された各構成の大きさおよび厚さは、説明の便宜のために任意に示したため、本発明が必ずしも図面に示されたものに限定されず、複数の部分および領域を明確に表現するために厚さを拡大して表示した。

【0025】

そして、下記の詳細な説明において、構成の名称を第１、第２などに区分したことは、その構成が同一で、これを区分するためのものであり、下記の説明で必ずしもその順序に限定されるのではない。

【0026】

明細書全体において、ある部分がある構成要素を含むというとき、これは特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除外せず、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

【0027】

また、明細書に記載された「…部」、「…手段」などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を行う包括的な構成の単位を意味する。

【0028】

図１は、本発明の実施形態によるフレーム連結構造が適用され得る車体の斜視図である。

【0029】

図１を参照すれば、本発明の実施形態によるフレーム連結構造１００は、例えば、無人移動車両などのような目的ベースのモビリティ（Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｂｕｉｌｔ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＰＢＶ）車両に適用され得る。

【0030】

前記ＰＢＶ車両は、シャーシとしてスケートボードタイプのアンダーボディーと、アンダーボディー上に装着される車体としてのアッパーボディーと、を含んでいる。

【0031】

また、前記アッパーボディーは、鋼板やパイプを連結して骨格を構成したスペースフレーム１であり得る。さらに、本発明の実施形態によるフレーム連結構造１００は、多数の車体部品を連結して構成したスペースフレーム１の連結構造に適用され得る。

【0032】

ここで、前記スペースフレーム１は、アンダーフレーム、アッパフレーム、そしてアンダーフレームとアッパフレームをサイド側で上下方向に連結したサイドフレームを含むことができる。

【0033】

しかし、本発明の保護範囲が必ずしもこれに限定されると理解されてはならず、多数の車体部品を連結する多様な構成のフレーム連結構造であれば本発明の技術的な思想が適用され得る。

【0034】

また、下記での端（一方／一側端または他の一方／一側端）はいずれか一方の端と定義され得、その端を含む一定部分（一方／一側端部または他の一方／一側端部）と定義されることもできる。

【0035】

本発明の実施形態では、閉断面を有する車体メンバー（以下、ボディーメンバーという）間の全面マッチング結合により結合剛性とねじり強度の増大が可能なフレーム連結構造１００を提供する。

【0036】

図２は、本発明の実施形態によるフレーム連結構造を示した結合斜視図であり、図３は、本発明の実施形態によるフレーム連結構造を示した分解斜視図である。

【0037】

図１乃至図３を参照すれば、本発明の実施形態による前記フレーム連結構造１００は、基本的に、多数個のボディーメンバー１０と、多数個のジョイント５０と、を含む。

【0038】

本発明の実施形態において、前記ボディーメンバー１０は、スペースフレーム１を構成する車体メンバーである。前記ボディーメンバー１０は、後述するジョイント５０を通じてスペースフレーム１のアンダーフレーム、アッパフレーム、およびサイドフレームを構成することができる。

【0039】

前記ボディーメンバー１０は、車体長手方向、車幅方向および上下方向の多軸方向に配置される。このようなボディーメンバー１０は、両端部の外部面に互いに異なる方向のねじ山部１１、１２をそれぞれ形成している。ここで、前記ボディーメンバー１０は、設定された形状および長さを有し、円形断面を有する中空パイプ形態で備えられる。

【0040】

前記のようなボディーメンバー１０は、一側端部の外部面に形成された第１雄ねじ山部１１と、他の一側端部の外部面に第１雄ねじ山部１１のねじ山方向と反対になるねじ山方向に形成された第２雄ねじ山部１２と、を含んでいる。

【0041】

本発明の実施形態において、前記ジョイント５０は、ボディーメンバー１０を相互連結するためのものである。前記ジョイント５０は、ボディーメンバー１０の両端部とねじ結合可能なメンバー結合部５１を含んでいる。前記メンバー結合部５１は、ジョイント５０に一体に形成され、車体長手方向、車幅方向および上下方向の多軸方向に分岐され得る。ここで、前記メンバー結合部５１は、設定された長さを有し、円形断面を有する中空パイプ形態で備えられる。

【0042】

前記のようなボディーメンバー１０とジョイント５０の構成を図４を参照してより具体的に説明すれば、まずボディーメンバー１０は、第１および第２雄ねじ山部１１、１２がそれぞれ形成された第１区間Ｓ１と、第１および第２雄ねじ山部１１、１２の間の第２区間Ｓ２と、を含み、第１区間Ｓ１と第２区間Ｓ２は、同軸Ｏで連結された直線形態で備えられる。

【0043】

前記ジョイント５０は、ボディーメンバー１０の第１雄ねじ山部１１とねじ結合されるメンバー結合部５１の内部面に形成された第１雌ねじ山部６１を含んでいる。そして、前記ジョイント５０は、ボディーメンバー１０の第２雄ねじ山部１２とねじ結合されるメンバー結合部５１の内部面に形成された第２雌ねじ山部６２を含んでいる。前記第２雌ねじ山部６２は、第１雌ねじ山部６１のねじ山方向と反対になるねじ山方向に形成される。

【0044】

ここで、前記第１および第２雄ねじ山部１１、１２は、余裕ねじ山区間１５を置いて第１および第２雌ねじ山部６１、６２の本締結設定区間６５にねじ結合され得る。

【0045】

また、前記のようなボディーメンバー１０は、第１雄ねじ山部１１と一側終端との間、および第２雄ねじ山部１２と他の一側終端との間にそれぞれ形成されたテーパ形状のガイド部１９を含んでいる。

【0046】

以下、前記のように構成される本発明の実施形態によるフレーム連結構造１００の組立過程を添付した図面を参照して詳細に説明する。

【0047】

図５および図６は、本発明の実施形態によるフレーム連結構造の組立過程を示した図面である。

【0048】

図５を参照すれば、まず本発明の実施形態では、一側ジョイント５０のメンバー結合部５１にボディーメンバー１０の一側端部を仮締結する。

【0049】

この場合、前記ボディーメンバー１０の一側端部をガイド部１９を通じてメンバー結合部５１に挿入し、そのボディーメンバー１０を一側方向に回転させる。その後、前記ボディーメンバー１０は、第１雄ねじ山部１１の余裕ねじ山区間１５を通じてメンバー結合部５１の第１雌ねじ山部６１に仮締結される。

【0050】

これによって、本発明の実施形態では、他の一側ジョイント５０のメンバー結合部５１に対してボディーメンバー１０の他の一側端部を進入させることができる空間を確保することができる。

【0051】

次に、本発明の実施形態では、図６に示されているように、ボディーメンバー１０を他の一側方向に回転させる。その後、前記ボディーメンバー１０は、第１雄ねじ山部１１を通じてメンバー結合部５１の第１雌ねじ山部６１から緩むようになる。これによって、前記ボディーメンバー１０の一側端部は第１雄ねじ山部１１を通じて第１雌ねじ山部６１の本締結設定区間６５に本締結される。

【0052】

これと同時に、前記ボディーメンバー１０の他の一側端部は、ガイド部１９を通じて他の一側ジョイント５０のメンバー結合部５１に挿入され、そのメンバー結合部５１で第２雄ねじ山部１２を通じて第２雌ねじ山部６２の本締結設定区間６５に本締結される。

【0053】

ここで、本発明の実施形態では、第１および第２雄ねじ山部１１、１２の余裕ねじ山区間１５によって一側ジョイント５０でのボディーメンバー１０の緩み方向が他の一側ジョイント５０でのボディーメンバー１０の締め付け方向に作用するようになる。

【0054】

これによって、本発明の実施形態では、一側ジョイント５０および他の一側ジョイント５０に対するボディーメンバー１０の緩みを防止し、ボディーメンバー１０がジョイント５０の第１および第２雌ねじ山部６１、６２の本締結設定区間６５に第１および第２雄ねじ山部１１、１２を通じて正常締結された状態を維持できるようになる。

【0055】

以上で説明したように、本発明の実施形態によるフレーム連結構造１００によれば、ボディーメンバー１０の両端部に形成された互いに異なるねじ山方向のねじ山部１１、１２を通じてジョイント５０にボディーメンバー１０をねじ式で結合することができる。

【0056】

したがって、本発明の実施形態では、同一形状の閉断面を有するボディーメンバー１０間の全面マッチング結合により、スペースフレーム全体１の結合剛性およびねじり剛性を増大させることができる。つまり、本発明の実施形態では、ボディーメンバー１０の間の結合部離隔で疲労、ねじり荷重などによる破断発生を防止することができる。

【0057】

また、本発明の実施形態では、互いに異なるねじ山方向を有する雄ねじ山および雌ねじ山を通じてボディーメンバー１０とジョイント５０を結合し、スペースフレーム１を構成することによって、ボディーメンバー１０のトルク緩みを防止することができる。

【0058】

さらに、本発明の実施形態では、ボディーメンバー１０をねじ山結合を通じて断面間完全結合が可能であり、多様な諸元およびスタイルのフレームを容易に具現することができる。

【0059】

さらに、本発明の実施形態では、ボディーメンバー１０を連結するための副資材や溶接設備が不要であるため、フレーム製作工程数および製作費用を節減することができる。

【0060】

図７は、本発明の実施形態によるフレーム連結構造に適用されるボディーメンバーの変形例を示した図面である。

【0061】

図７を参照すれば、本変形例によるボディーメンバー１０は、第１および第２雄ねじ山部１１、１２がそれぞれ形成された第１区間Ｓ１が同軸Ｏ上に直線形態で備えられ、第１および第２雄ねじ山部１１、１２の間の第２区間Ｓ２が曲線形態で備えられ得る。

【0062】

このようなボディーメンバー１０は、曲線型プロファイルが適用されたものであって、第１および第２雄ねじ山部１１、１２を通じてジョイント５０のメンバー結合部５１に干渉なしに容易に結合され得る。したがって、本発明の実施形態では、スペースフレームの多様なデザイン具現が可能である。

【0063】

以上で本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるのではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明および添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これも本発明の範囲に属することは当然である。

【符号の説明】

【0064】

１：スペースフレーム
１０：ボディーメンバー
１１：第１雄ねじ山部
１２：第２雄ねじ山部
１５：余裕ねじ山区間
１９：ガイド部
５０：ジョイント
５１：メンバー結合部
６１：第１雌ねじ山部
６２：第２雌ねじ山部
６５：本締結設定区間
Ｏ：同軸
Ｓ１：第１区間
Ｓ２：第２区間
１００：フレーム連結構造

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】