KR100405614B1 - 자동차 범퍼의 충격완충장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 자동차와 보행자가 충돌시 발생되는 충돌력을 완충하되, 그 충격방향에 대하여 수직방향으로 완충되도록 하여 복원력에 의한 재차 충돌력을 최소화함은 물론 범퍼에 작용되는 충격력을 다단계로 완충하여 완충효과를 극대화시킬 수 있는 자동차 범퍼의 충격완충장치를 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 자동차(1)의 전/후방 프레임 설치된 프레임(3)과 그 프레임에 지지되는 범퍼(4)의 사이에 마련되어 범퍼에 가해지는 충격력을 완충하는 충격완충장치(30)를 형성함에 있어서, 상기 범퍼빔에 부착되는 브래킷(31)에 이동 가능하게 설치된 한쌍의 1차 이동부재(32)가 마련되고, 그 1차 이동부재의 일측에는 충격력을 완충하는 1차 완충부재(35)가 마련되며, 상기 1차 완충부재의 일측에는 중앙에 고정부재(38)가 구비된 2차 이동부재(37)가 마련되고, 상기 2차 이동부재가 일측으로 수용되고 타측은 프레임에 고정된 하우징(41)이 마련되며, 상기 하우징에 내장되어 2차 이동부재의 이동력을 완충하는 2차 완충부재(42)가 마련되고, 상기 1차 완충부재는 충격력의 발생방향에 대하여 수직 방향으로 이동되면서 완충되도록 2차 이동부재에 1차 완충부재(40)로 탄력 설치되며, 상기 하우징에 내장되어 2차 이동부재의 이동력을 완충하는 2차 완충부재는 판 스프링인 것을 특징으로 한다.

Description

자동차 범퍼의 충격완충장치{Impact Absorbing Apparatus of Car Bumper}

본 발명은 자동차 범퍼의 충격완충장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차와 보행자가 정면충돌하여 보행자의 신체일부가 범퍼측에 부딪히는 경우 그 충돌과 동시에 범퍼가 자동차측으로 이동되면서 충격을 완충하되, 그 충격력을 완충하는 방향이 충돌방향에 하여 수직으로 작용하여 충격완충후 발생되어 보행자에게 전달되는 반발 충격력을 최소화시켜 보행자를 보다 안전하게 보호할 수 있는 자동차용 범퍼의 충격 완충장치에 관한 것이다.

근래에 자동차의 보급대수가 급격히 증가하면서, 우리나라도 자동차 보유대수 천만대 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 충돌시 자동차 및 운전자에게 전달되는 충격을 최소화할 수 있는 완충장치로서, 자동차(1)의 전/후방에 범퍼(2)를 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, 충격흡수의 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, 형상유지와 충돌시의 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 플라스틱범퍼는 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 충돌시 변형 량은 적은 반면에 충돌 대상물(건물, 보행자)과 운전자 및 탑승자에게 가해지는 충격력이 크게 되는 것이다.

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

이렇게 범퍼의 강성이 증대되는 경우에 자동차의 강성이 향상되는 긍정적인 측면이 있는 반면에, 보행자와의 정면 충돌시에는 보행자의 신체일부가 범퍼에 부딪히는 바, 이 경우 보행자에게 큰 충격을 주게 되는 문제점이 발생되고 있다.

이를 해결하기 위하여 최근에는 범퍼측에 완충장치 등의 설치를 의무화하는 등의 보행자의 안전을 위한 보행자 보호법규가 강화되고 있는 추세에 있다.

이하 자동차가 보행자와 충돌시 보행자를 보호하도록 종래의 완충장치를 나타낸 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 종래 충격완충장치의 작동 전 상태를 나타낸 단면도이고, 도 3은 종래 충격완충장치의 작동 후 상태를 나타낸 단면도이다.

여기에서 참조되는 바와 같이 범퍼(2)는 차체패널에 고정되는 프레임(3)의 전방에 범퍼빔(4)이 설치되며 상기 범퍼빔(4)의 전방에는 외장재인 범퍼커버(6)가 설치된다.

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

또한 상기 프레임(3)과 범퍼빔(4)의 사이에는 보행자와 충돌시 발생되는 충격을 완충하는 완충장치(10)가 마련되며 그 완충장치(10)는 프레임(2)에 설치되는 하우징(11)이 마련되고 상기 범퍼빔(4)에는 충격 발생시 상기 범퍼빔(4)과 함께 이동되면서 상기 완충스프링(12)을 압축하도록 하우징(11)에 끼워지는 가압봉(13)이 마련된다.

그리고 상기 가압봉(13)의 하단부 양 측면에는 고정홈(14)이 형성되고 상기 하우징(11)의 내부에는 고정홈(14)에 끼워져 가압봉(13)의 좌/우 유동을 방지하는 고정부재(15)가 고정스프링(16)으로 탄력 설치되며 상기 가압봉(13)의 중앙부 일측면에는 안내홈(17)이 형성되고 그 안내홈(17)에는 하우징(11)에 관통 결합된 스토퍼(18)가 끼워져 상기 가압봉(13)이 이탈되는 것을 방지한다.

따라서 자동차가 충돌하여 충격력이 자동차에 전달되면 그 충격력은 범퍼커버(6)와 범퍼빔(4)으로 전달되어 상기 범퍼빔(4)을 도 2에 나타낸 화살표 방향으로 이동시키게 되므로 상기 범퍼빔(4)에 설치된 가압봉(13)은 완충스프링(12)을 압축하면서 하우징(11)의 내부로 삽입되는 것이다.

이때 상기 가압봉(13)의 양 측면에 끼워진 고정부재(15)는 가압봉(13)에 끼워진 상태로 이동되면서 고정스프링(16)을 압축하는 것으로서, 상기 자동차와 보행자의 충돌시 발생하는 충격력을 완충하여 보행자에게 가해지는 충격력을 최소화시키게 되는 것이다.

그러나 이러한 종래의 완충장치(10)는 충격을 완충하는 방향과 완충된 충격력이 복원되는 방향이 반대방향으로서, 자동차와 보행자가 충돌시 범퍼가 이동되면서 충격력을 완충할 수는 있지만 그 충격력에 의해서 압축된 완충스프링(12)의 복원력에 의해서 범퍼가 도 3에 나타낸 화살표 방향으로 이동되므로 그 이동력은 자동차와 충돌된 보행자에게 가해지게 되어 보행자가 재차 상해를 입게되는 문제점이 있었다.

한편, 종래의 완충장치(10)는 범퍼에 가해지는 충돌력을 완충스프링(12)에서만 완충하게 되므로 그 완충스프링(12)의 탄성력 보다 적은 충돌시 즉, 저속 주행 중 발생되는 접촉에 의한 충격력을 완충하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 그 목적은 자동차와 보행자가 충돌시 발생되는 충돌력을 완충하되, 그 충격방향에 대하여 수직방향으로 완충되도록 하여 복원력에 의한 재차 충돌력을 최소화함은 물론 범퍼에 작용되는 충격력을 다단계로 완충하여 완충효과를 극대화시킬 수 있는 자동차 범퍼의 충격완충장치를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 자동차를 나타낸 사시도.

도 2는 종래 충격완충장치의 작동 전 상태를 나타낸 단면도.

도 3은 종래 충격완충장치의 작동 후 상태를 나타낸 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 충격완충장치를 나타낸 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 충격완충장치의 1차 완충 상태를 나타낸 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 충격완충장치의 2차 완충 상태를 나타낸 단면도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1 : 자동차 3 : 프레임

4 : 범퍼빔 30 : 브래킷

32 : 1차 이동부재 35 : 1차 완충부재

37 : 2차 이동부재 38 : 고정부재

40 : 1차 완충스프링 41 : 하우징

42 : 2차 완충부재

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

본 발명은 자동차의 전/후방 차체패널에 설치된 프레임과 그 프레임에 지지되는 범퍼빔의 사이에 마련되어 범퍼에 가해지는 충격력을 완충하는 충격완충장치를 형성함에 있어서, 상기 범퍼빔에 부착되는 브래킷에 이동 가능하게 설치된 1차 이동부재가 마련되고, 그 1차 이동부재의 일측에는 충격력을 완충하는 1차 완충부재가 마련되며, 상기 1차 완충부재의 일측에는 중앙에 고정부재가 구비된 2차 이동부재가 마련되고, 상기 2차 이동부재가 일측으로 수용되고 타측은 프레임에 고정된 하우징이 마련되며, 상기 하우징에 내장되어 2차 이동부재의 이동력을 완충하는 2차 완충부재가 마련된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 1차 완충부재는 충격력의 발생방향에 대하여 수직 방향으로 이동되면서 완충 되도록 2차 이동부재에 1차 완충스프링으로 탄력 설치된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 하우징에 내장되어 2차 이동부재의 이동력을 완충하는 2차 완충부재는 판스프링인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 충격완충장치를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 충격완충장치의 1차 완충 상태를 나타낸 단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 충격완충장치의 2차 완충 상태를 나타낸 단면도이다.

여기에서 참조되는 바와 같이 범퍼(2)는 차체패널에 고정되는 프레임(3)의 전방에 범퍼빔(4)이 설치되고 상기 범퍼빔(4)의 전방에는 외장재인 범퍼커버(6)가 설치되며 상기 범퍼커버(6)와 범퍼빔(4)의 사이에는 충격을 흡수할 수 있는 재질로 이루어진 옵서버(5)가 내장되는 것이다.

또한 상기 프레임(3)과 범퍼빔(4)의 사이에는 보행자와 충돌시 발생되는 충격을 완충하는 완충장치(30)가 마련되고 그 완충장치(30)는 범퍼빔(4)의 일측에 안내공(31a)을 갖는 브래킷(31)이 설치되며 상기 안내공(31a)에는 한 쌍의 1차 이동부재(32)에 각각 형성된 안내핀(33)이 삽입되어 있다.

한편 상기 1차 이동부재(32)의 일측에는 한 쌍의 1차 완충부재(35)가 각각 접촉되고 그 1차 완충부재(35)는 2차 이동부재(37)에 이동 가능하게 설치되며 상기 2차 이동부재(37)에는 1차 완충부재(35)를 탄력 설치하는 1차 완충스프링(40)이 설치되고 중앙에는 1차 이동부재(32)로부터 전달되는 충격력의 방향에 대하여 그 1차 이동부재(32)가 수직방향으로 이동되도록 고정부재(38)가 설치되어 있다.

또한 상기 1차 이동부재(32)와 1차 완충부재(35) 및 고정부재(38)가 접촉되는 면에는 경사면(34,36,39)이 각각 형성되어 있다.

그리고 상기 2차 이동부재(37)의 타측은 프레임(3)에 고정된 하우징(41)에 삽입되고 상기 2차 이동부재(27)에는 그 이동부재(37)가 하우징(41)에서 분리되는 것을 방지하도록 걸림돌기(37a)가 형성된다.

상기 하우징(41)의 내부에는 충격에 의해서 이동되는 2차 이동부재(37)의 충격력을 완충하는 2차 완충부재(42)가 내장되며 그 2차 완충부재(42)는 2차 이동부재(37)의 이동방향에 대하여 수직방향으로 완충력이 발생하도록 한쌍의 판 스프링을 반원형상이 유지하도록 내장하는 것이 바람직하다.

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

도 4는 본 발명에 따른 충격완충장치의 작동 전 상태를 나타낸 단면도로서, 이 상태에서 차량이 저속으로 주행 중 보행자와 정면충돌하는 경우 보행자의 신체일부가 범퍼에 부딪히고, 이때 발생하는 충격력이 범퍼를 자동차측으로 이동시키게 된다.

이와 같이 차량이 저속으로 주행할 때 충돌이 발생하면, 즉 충돌력이 적으면 상기 충격력에 의해서 범퍼빔(4)과 그 범퍼빔(4)에 부착된 브래킷(31) 그리고 상기 브래킷(31)에 설치된 1차 이동부재(32)가 함께 이동하게 되는 것이고 상기 1차 이동부재(32)는 그 중앙에 위치된 고정부재(38)에 의해서 양측으로 이동되는 것이다.

상기 1차 이동부재(32)가 양측으로 이동되면 그 1차 이동부재(32)에 접촉된 1차 완충부재(35)는 도 5에 나타낸 화살표 방향으로 이동되어 1차 완충 스프링(40)을 압축하면서 충격력을 완충하는 것이다.

한편 상기 충격력에 의해서 압축된 1차 완충 스프링(40)의 그 복원력이 의해서 한쌍의 1차 완충부재(35)를 통해서 상기 1차 이동부재(32)로 전달되면 상기 복원력의 발생방향과 1차 이동부재(32)의 이동방향이 수직방향이므로 상기 1차 이동부재(32)가 이동된다.

특히 상기 충격력이 완충될 때와 완충력이 복원될 때에는 그 작용방향이 수직하게 되므로 마찰력이 발생하면서 충격력 및 완충력의 일부가 흡수되므로 보행자에게 전달되는 반발력이 최소화되는 것이다.

또는 자동차가 고속주행 중 보행자와 정면충돌하는 경우 보행자의 신체일부가 범퍼에 부딪히고, 이때 발생하는 충격력이 범퍼를 자동차측으로 이동시키게 된다.

이와 같이 차량이 고속으로 주행할 때 충돌이 발생하면, 상술한 바와 같이 1차 완충부재(35)가 이동되면서 그 충격력의 일부를 완충하고 상기 1차 완충부재(35)에서 완충되지 못한 충격력은 2차 이동부재(37)를 이동시키게 되는 것이다.

상기 2차 이동부재(37)가 이동되면 하우징(41)의 내부에 반원형상이 유지되도록 내장된 2차 완충부재(42)인 한쌍의 판스프링은 도 6에 나타낸 화살표 방향으로 압축되어 충격력을 완충하게 되는 것이다.

또한 상기 2차 완충부재(42)의 복원력은 2차 이동부재(42)의 이동방향 즉, 충격력의 발생방향에 대하여 수직한 방향으로 작용하게 되므로 상기 2차 완충부재(42)의 복원력에 의한 2차 이동부재(42)의 반발력은 최소화되는 것으로서,자동차가 보행자와 충돌되는 순간의 충돌력을 완충함과 함께 그 충격에 의한 복원력이 최소화되기 때문에 보행자에게 큰 충격이 전달되지 않게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 범퍼의 강성을 유지하면서도 차량과 보행자가 정면충돌하여 보행자의 신체일부가 범퍼에 부딪히는 경우 그 충돌과 동시에 충돌력을 완충함과 함께 이때 발생되는 복원력의 크기를 최소화하게 된다.

또한 자동차의 주행 속도에 따라서 발생되는 충격력의 크기에 의해서 그 충격력을 다단으로 완충하게 되므로 충돌시 보행자에게 전달되는 충격력을 최소화시켜 보행자를 보다 안전하게 보호할 수 있는 특유의 효과가 있다.

Claims (3)

1. 자동차(1)의 전/후방 차체패널에 설치된 프레임(3)과 그 프레임에 지지되는 범퍼빔(4)의 사이에 마련되어 범퍼에 가해지는 충격력을 완충하는 완충장치(30)를 형성함에 있어서,

   상기 범퍼빔에 부착되는 브래킷(31)에 이동 가능하게 설치된 한쌍의 1차 이동부재(32)가 마련되고, 그 1차 이동부재의 일측에는 충격력을 완충하는 1차 완충부재(35)가 마련되며, 상기 1차 완충부재의 일측에는 중앙에 고정부재(38)가 구비된 2차 이동부재(37)가 마련되고, 상기 2차 이동부재가 일측으로 수용되고 타측은 프레임에 고정된 하우징(41)이 마련되며, 상기 하우징에 내장되어 2차 이동부재의 이동력을 완충하는 2차 완충부재(42)가 마련된 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼의 충격완충장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 완충부재(35)는 충격력의 발생방향에 대하여 수직 방향으로 이동되면서 완충 되도록 2차 이동부재(37)에 1차 완충스프링(40)을 매개로 탄력 설치된 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼의 충격완충장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징에 내장되어 2차 이동부재의 이동력을 완충하는 2차 완충부재는 판 스프링인 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼의 충격완충장치.