KR100376473B1 - 자동차의 충격완충장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 자동차의 정면충돌 시 그 충격력에 의해서 가스 발생기가 작동되어 완충부재를 충돌력 발생방향의 반대방향으로 이동시켜 완충할 수 있도록 함으로써, 충돌 시에 자동의 손상 및 운전자와 탑승자의 상해를 최소화 할 수 있는 자동차의 충격완충장치를 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 자동차의 전/후방에 설치된 차체패널(2)에 고정되는 고정부재(10)가 마련되고, 그 고정부재에는 수용홈(12)이 구비된 하우징(11)이 마련되고, 그 하우징에 마련된 수용홈의 내부에는 가스 발생기(13)가 마련되며, 그 가스 발생기의 일측에는 하우징의 내부를 이동되도록 하우징에 내장된 완충부재(14)가 마련되며, 상기 차체패널에 장착되어 충격을 감지하는 충격감지센서(18)가 마련되고, 그 충격감지센서에서 제공된 충격정보를 받아 상기 가스 발생기를 제어하도록 자동차에 갖춰진 ECU(17)가 마련되며, 상기 완충부재의 외측 둘레면에는 가이드바(15)가 마련되고 상기 하우징의 내측에는 가이드바에 접촉되어 완충부재의 이동을 제한하는 스토퍼(16)가 마련된 것을 특징으로 한다.

Description

자동차의 충격완충장치{Impact Absorbing Apparatus of Car}

본 발명은 자동차의 충격완충장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차차체패널의 일 측에 충격을 감지할 수 있는 충격감지센서와 가스 발생기를 설치함과 동시에 그 가스 발생기를 설치하여 차량이 정면 충돌 시 충격감지센서에서 그 충격이 감지되면 가스 발생기가 작동되어 완충부재를 충돌방향과 반대 방향으로 이동시킴으로써 자동차 및 탑승자에게 주어지는 충격력을 최소화 할 수 있는 자동차의 충격완충장치에 관한 것이다.

근래에 산업의 발달로 인하여 자동차의 보급대수가 급격히 증가하면서, 우리나라도 자동차 보유대수 천만 대 시대에 접어들고 있다. 그러나 자동차 문화는 자동차 보유대수에 부응하지 못하고 아직까지는 후진국 수준에 머무르고 있는 바, 특히 과속 및 안전거리 미 확보 등으로 인한 자동차간의 전후 충돌사고는 주위에서 흔히 볼 수 있는 생활의 일부분이 되고 있다.

이러한 자동차 충돌사고로 인한 자동차손상 및 인명손실은 상당한 것이어서 충돌 시 자동차 및 운전자에게 전달되는 충격을 최소화할 수 있는 완충장치로서, 자동차의 전/후방에 범퍼를 설치하고 있다.

상기 범퍼는 자동차가 부딪혔을 때 그 충격을 흡수하는 역할을 하는 것으로 초기에는 강철 재료 보디에서 약간 튀어나온 정도였으나, 대형 범퍼가 사용되게 되어 현재는 에너지 흡수 범퍼라고 불리는 것이 일반화되어 있다.

상기 범퍼는 우레탄 등이 쓰이며, 충격 흡수의 정도가 커져 있으나 동시에 보디와 일체화한 디자인 등에 의하여 장식을 겸한 부품으로 되어 가는 추세이다.

상기 범퍼의 기본구성은 범퍼 페이스(범퍼 커버)와, 상기 범퍼 페이스의 형상유지와 충돌시의 충격을 완화하고 형상복원의 기능을 가진 옵서버와, 형상유지와충돌시의 에너지를 탄성변형 또는 소성변형을 통하여 흡수하는 백업빔(리인포스먼트)으로 이루어진다.

최근에는 범퍼 페이스, 라디에이터 그릴 밸런스 패널, 프론트 엔드 패널 등을 일체화하여 경량화도 도모한 페이샤와 에너지 흡수부재, 백업빔으로 되는 구성이 증가하고 있다.

이러한 범퍼를 범퍼 페이샤의 재질에 따라 분류하면 스틸범퍼, 플라스틱범퍼로 나눌 수 있고 플라스틱 범퍼는 RIM(Reaction Injection Molding : 반응사출)성형법에 의한 우레탄 범퍼, 엔지니어링 플라스틱 범퍼, PP범퍼 등이 있다.

범퍼에서 요구되는 가장 중요한 성능중의 하나는 충격흡수정도이다. 충격흡수정도란 외부에서 충격이 가해질 때 그 충격의 흡수 량이 많고 적음으로 평가하는 것이다.

범퍼의 충격흡수정도가 적으면 강도가 강하여 충돌 시 변형 량은 적은 반면에 충돌 대상물(건물, 보행자)과 운전자 및 탑승자에게 가해지는 충격력이 크게 되는 것이다.

범퍼의 충격흡수정도가 크면 강도가 약하여 충돌 시 그 충격력의 일부를 흡수하므로 충돌 대상물(건물, 보행자)과 운전자 및 탑승자에게 가해지는 충격력이 약하게 되는 반면에 변형 량이 많게 되는 것이다.

도 1은 종래 범퍼를 나타낸 분해 사시도이고, 도 2은 종래 범퍼를 나타낸 단면도이다.

여기에서 참조되는 바와 같이 여기에서 참조되는 바와 같이 범퍼(1)를 지지하며 충돌에너지를 흡수하는 기본 골격인 차체패널(2)에 프레임(3)이 설치되고 그 프레임(3)의 전방에는 외부 하중을 제어하는 범퍼빔(4)이 설치되며 상기 범퍼빔(4)의 전방에는 외장재인 범퍼커버(6)가 설치된다.

한편 상기 범퍼빔(4)과 범퍼커버(6)의 사이에는 충격을 흡수할 수 있는 재질로 이루어진 옵서버(5)가 내장되는 것이다.

따라서 종래에는 자동차가 주행 중 정면 출돌로 인하여 발생되는 충돌력은 범퍼 및 차체패널에서 흡수 완충되는 것이다.

즉 자동차가 저속 주행 시 발생되는 충돌력은 범퍼 및 차체패널에서 어느 정도 흡수하여 자동차 및 운전자와 탑승자를 보호할 수 는 있지만 고속 주행 시 발생되는 충돌력 즉, 범퍼 및 차체패널에서 완충할 수 있는 충돌력보다 큰 충돌력이 발생되면 그 충돌력은 자동차 및 운전자와 탑승자에게 전달되므로 차량의 손상은 물론 인명이 부상당하는 대형사고가 발생하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 그 목적은 자동차의 정면충돌 시 그 충격력에 의해서 가스 발생기가 작동되어 완충부재를 충돌력 발생방향의 반대방향으로 이동시켜 완충할 수 있도록 함으로써, 충돌 시에 자동의 손상 및 운전자와 탑승자의 상해를 최소화 할 수 있는 자동차의 충격완충장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래 범퍼를 나타낸 분해 사시도.

도 2은 종래 범퍼를 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 충격완충장치의 작동 전 상태를 나타낸 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 충격완충장치의 작동 후 상태를 나타낸 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 충격완충장치가 작동 시 에너지 전달경로를 나타낸 개략도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

2 : 차체패널 10 : 고정부재

11 : 하우징 12 : 수용홈

13 : 가스 발생기 14 : 완충부재

15 : 가이드바 16 : 스토퍼

17 : ECU 18 : 충격감지센서

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 자동차의 전/후방에 설치되어 범퍼를 지지하는 차체패널의 일 측에 고정부재에 의해서 고정되며 내부에는 수용홈이 구비된 하우징이 마련되고, 그 하우징의 내부에는 가스 발생기에서 발생되는 가스에 의해서 하우징의 내부를 이동하도록 내장된 완충부재가 마련되며, 상기 차체패널에 장착되어 충격을 감지하는 충격감지센서가 마련되고, 그 충격감지센서에서 제공된 충격정보를 받아 상기 가스 발생기를 제어하도록 자동차에 갖춰진 ECU가 마련된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 완충부재의 외측 둘레면에는 가이드바가 마련되고 상기 하우징의 내측에는 가이드바의 이동을 제한하는 스토퍼가 마련된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 충격완충장치의 작동 전 상태를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 충격완충장치의 작동 후 상태를 나타낸 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 충격완충장치가 작동 시 에너지 전달경로를 나타낸 개략도 이다.

여기에서 참조되는 바와 같이 여기에서 참조되는 바와 같이 범퍼(1)를 지지하며 충돌에너지를 흡수하는 기본 골격인 차체패널(2)에는 프레임(3)이 설치되고 그 프레임(3)의 전방에는 외부 하중을 제어하는 범퍼빔(4)이 설치되며 상기 범퍼빔(4)의 전방에는 외장재인 범퍼커버(6)가 설치된다.

상기 범퍼빔(4)과 범퍼커버(6)의 사이에는 충격을 흡수할 수 있는 재질로 이루어진 옵서버(5)가 내장되는 것이다.

또한 상기 차체패널(2)의 저부에는 고정부재(10)가 볼트 등의 체결부재를 매개로 고정되며 그 고정부재(10)의 일측에는 수용홈(12)이 형성된 하우징(11)이 마련되어 있다.

상기 하우징(11)에 형성된 수용홈(12)의 내부에는 가스 발생기(13)가 내장되고 그 가스 발생기(13)의 일 측에는 수용홈(12)의 내부를 이동되면서 그 선단이 하우징(11)의 외측으로 노출 되도록 완충부재(14)가 내장되며 상기 완충부재(14)의 설치위치는 하우징(11)에서 인출될 때 충격에 의해서 차체패널(2) 측으로 변형되는 범퍼커버(6)에 접촉될 수 있는 위치를 유지하여야 한다.

상기 완충부재(14)의 외측 둘레면 일측에는 그 완충부재(14)의 이동을 안내하는 가이드바(15)를 형성하고 상기 하우징(11)의 내측면에는 가이드바(15)에 접촉되어 가이드바(15)의 이동거리 즉, 완충부재(14)의 출몰 위치를 제어하는 스토퍼(16)를 형성하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 하우징(11)에 내장된 가스 발생기(13)는 차량에 갖춰진 ECU(Engine control unit)(17)에 전기적으로 연결되어 그 ECU(17)에 의해 제어될 수 있게 한다.

또한 상기 차체패널(2)의 일 측에는 충격을 감지하는 충격감지센서(18)가 설치되고 이 충격감지센서(18)는 충돌력이 발생되면 그 충돌발생정보를 상기 ECU(17)에 제공하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 자동차용 범퍼의 충격 완충장치 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 충격완충장치의 작동 전 상태를 나타낸 단면도로서,이 상태에서 자동차가 저속으로 주행 중 충돌하는 경우 즉, 충격감지센서(18)에 감지되지 않을 정도의 약한 충돌력이 발생할 경우에는 그 충격력은 자동차의 범퍼에서 완충되는 것이다.

또는 자동차가 고속으로 주행 중 충돌하는 경우 즉, 범퍼의 완충력보다 큰 충격력이 발생할 경우에는 그 충격력은 충격감지센서(18)에 의해 감지되고, 이 충격감지센서(18)는 그 충격발생정보를 ECU(17)에 제공한다.

상기 ECU(17)는 충격감지센서(18)로부터 제공받은 충격량 정보에 의해 가스 발생기(13)를 동작시키며, 이 가스 발생기(13)에서 발생된 가스는 완충부재(14)를 이동시키게 되어 상기 완충부재(14)의 선단은 도 5에 나타낸 바와 같이 하우징(11)의 외부로 인출되는 것이다.

즉 자동차에 가해지는 충격력의 방향에 대하여 반대방향으로 이동하게 되는 것으로서 충격력을 완충하게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명 충격완충장치가 작동되어 자동차에 가해진 충격력인 에너지 전달경로를 나타낸 첨부도면 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기에서

E : 자동차에 가해지는 충돌에너지(E=MV²/2)

E1 : 범퍼가 흡수한 에너지

E2 : 자동차의 차체패널이 흡수한 에너지

E3 : 충격완충장치가 흡수한 에너지

M : 차량의 질량

m1 : 범퍼의 질량

m2 : 차체패널 및 엔진룸 상의 구조물의 질량

m3 : 충격완충장치의 질량이다.

따라서 자동차가 저속으로 주행 중 정면충돌하여 발생되는 충돌에너지(E)는 범퍼가 흡수한 에너지(E1)와 자동차의 차체패널이 흡수한 에너지(E2)가 완충된 에너지가 운전자 및 탑승자에게 전달된다.

범퍼(1)에서 흡수되는 에너지(E1)와 자동차의 차체에서 일부의 에너지(E2)가 흡수되므로 상기 자동차가 저속으로 주행 중 충돌하여 충돌에너지(E)가 작을 경우 즉, 범퍼(1)에서 흡수할 수 있는 에너지(E1) 보다 적을 경우에는 충돌에너지(E)는 범퍼(1)에서 흡수 완충되므로 충격감지센서(18)에 충돌력이 감지되지 않게 되는 것이다.

한편 자동차가 고속으로 주행 중 정면충돌하여 큰 충돌에너지(E)가 발생되면 충격감지센서(18)에 의해 감지되고, 그 충격감지센서(18)는 그 충격발생정보를 ECU(17)에 제공한다.

상기 ECU(17)는 충격감지센서(18)로부터 제공받은 충격량 정보에 의해 가스 발생기(13)를 동작시키고, 이 가스 발생기(13)에서 발생되는 가스에 의해 완충부재(14)가 이동되어 그 완충부재(14)의 선단부가 하우징(11)의 외부로 돌출되는 것이며 상기 완충부재(14)는 그 외측에 형성된 가이드바(15)에 의해서 안내되면서 유동되지 않고 이동되는 것이며 상기 가이드바(15)가 하우징(11)에 형성된 스토퍼(16)에 접촉되면 완충부재(14)의 이동이 정지된다.

상기 완충부재(14)의 이동방향은 자동차가 정면충돌로 발생된 충격력의 반대방향으로 이동되므로 상기 충격력을 완충하게 되는 것이다.

즉, 자동차가 주행 중 정면충돌하여 발생되는 충돌에너지(E)는 범퍼가 흡수한 에너지(E1)와 자동차의 차체패널이 흡수한 에너지(E2) 그리고 충격완충장치가 흡수한 에너지(E3)가 완충된 에너지가 운전자 및 탑승자에게 전달되는 것이다.

따라서 자동차에 발생된 충격력은 범퍼와 차체패널 및 충격완충장치에서 흡수 완충되므로 운전자 및 탑승자에게 전달되는 충격력이 최소화되어 운전자 및 탑승자의 상해를 방지할 수 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 자동차가 주행 중 정면충돌 시 발생되는 충격력은 범퍼와 차체패널 및 충격완충장치에서 흡수 완충되므로 운전자 및 탑승자에게 전달되는 충격력이 최소화되어 운전자 및 탑승자를 안전하게 보호할 수 있는 특유의 효과가 있다.

Claims (2)

1. 자동차의 전/후방에 설치된 차체패널(2)에 고정되는 고정부재(10)가 마련되고, 그 고정부재에는 수용홈(12)이 구비된 하우징(11)이 마련되고, 그 하우징에 마련된 수용홈의 내부에는 가스 발생기(13)가 마련되며, 그 가스 발생기의 일측에는 하우징의 내부를 이동되도록 하우징에 내장된 완충부재(14)가 마련되며, 상기 차체패널에 장착되어 충격을 감지하는 충격감지센서(18)가 마련되고, 그 충격감지센서에서 제공된 충격정보를 받아 상기 가스 발생기를 제어하도록 자동차에 갖춰진 ECU(17)가 마련된 것을 특징으로 하는 자동차의 충격완충장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 완충부재의 외측 둘레면에는 가이드바(15)가 마련되고 상기 하우징의 내측에는 가이드바에 접촉되어 완충부재의 이동을 제한하는 스토퍼(16)가 마련된 것을 특징으로 하는 자동차의 충격완충장치.