KR100448861B1

KR100448861B1 - 자동차의 2중구조 리어 범퍼 시스템

Info

Publication number: KR100448861B1
Application number: KR10-2000-0072749A
Authority: KR
Inventors: 현종능; 김종진
Original assignee: 코스파 주식회사
Priority date: 2000-12-02
Filing date: 2000-12-02
Publication date: 2004-09-18
Also published as: KR20020043691A

Abstract

본 발명은 자동차의 리어범퍼 시스템에 관한 것으로서, 특히 백패널(200)에 장착되는 리어범퍼를 충격분산홈(115)이 다수 구비된 에너지업소버(100)와 패시아(210)의 2중 구조로만 형성하되 상기 에너지업소버(100)는 전방부(110)가 패시아(210) 내면에 접촉되면서 후방부(130)가 백패널(200) 패널에 직접 접촉 가능한 두께로 형성하고, 상기 전방부(110)의 상측면(117)과 하측면(119) 부위를 후방부(130) 방향으로 아래쪽을 향한 경사면으로 형성한 것을 특징으로 하는 것으로서, 이러한 본 발명은 안전기준을 만족시키고 차체의 중량을 감소시켜 연비를 상승시키며, 차량의 생산비용과 작업효율을 절감하여 생산성을 향상시키는 효과를 가지고 있다.

Description

자동차의 2중구조 리어 범퍼 시스템 {Double structure rear bumper system of vehicle}

본 발명은 자동차의 2중구조 리어범퍼 시스템에 관한 것으로, 특히 리어범퍼를 패시아와 에너지업소버의 2중 구조로만 형성하고서도 충격에너지 흡수능력은 그대로 유지되어 안전기준을 만족시키고 범퍼의 중량 감소로 연비 향상을 이룰 수 있으며, 조립 작업성을 향상시켜 생산원가를 절감할 수 있는 자동차의 2중구조 리어범퍼 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 리어 범퍼는 자동차가 주행중에 외부의 충격에 차체를 보호하는 것으로, 이 자동차 리어 범퍼의 조건에 대해서는 국내 법규의 안전기준 제93조에 기재되어 있다. 이를 살펴 보면 차량이 종축방향으로 약 4.0±0.1km/h의 속도로, 코너방향으로 2.4±0.1km/h속도로 충돌한 실험에서 ① 번호등을 제외한 등화장치가 갈라지거나 금이 가지 아니하여야 하며, ② 승강구, 후드 및 트렁크가 정상적으로 개폐될 것, ③ 연료 및 냉각장치의 누출현상과 배관계통의 수축이 없어야 하며, 밀봉상태가 양호하고 뚜껑이 정상적으로 작동될 것 ④ 배기장치의 가스누출 현상이나 배관계통의 수축이 없을 것, ⑤ 전달장치, 완충장치 및 제동장치가 정상적으로 작동될 것, ⑥ 충돌에너지를 가스 또는 유압을 사용하여 흡수하는 외부보호장치가 설치된 경우에는 압축용기의 파손에 의한 가스 또는 기름의 누출이 없을 것, ⑦ 진자충격시험시 시험장치의 충격부위 외의 부분에 작용한느 하중이905kg을 초과하지 아니할 것, ⑧ 리어 범퍼의 충돌 및 충격 부분과 리어 범퍼를 차체에 장착하는 데 사용되는 조임쇠의 부품외의 자동차의 표면 및 부품에는 시험이 끝나고 30분이 경과한 후 영구변형이 없어야 하며, 그 표면의 페인트 또는 보호재질 등의 표면에서 분리되지 말아야 한다.

도1 은 종래의 기술에 따른 에너지 업소버를 장착한 자동차 리어 범퍼의 구조를 설명하기 위한 도면으로서, 도1a 는 분해사시도이고,도1b 는 단면도이다.

도1에 도시된 바와 같이 종래 기술에 따른 자동차 리어 범퍼의 에너지 업소버(energy absorber,10)는 리어 범퍼시스템에 장착될 때에 패시아(facia,12)와 임팩트 빔(impact absorber,14)의 사이에 위치하게 되는 데, 이 에너지 업소버(10)는 안전기준 충돌속도인 4.0±0.1km/h에 견딜수 있도록 피피 빔 폼(PP BEAM FOAM)을 15배의 비율로 발포한 것이다.

또 이 에너지 업소버(10)는 임팩트 빔(14)과 패시아(12)의 사이에 위치함으로써 이에 상응하는 두께로 내측형상이 상기 임팩트 빔(14)과 부합되는 형상을 하며 외측형상이 상기 패시아(12)의 내측형상과 부합되는 형상으로 형성된다.

도1b 에 도시된 바와 같이 이 에너지 업소버(10)는 차체의 백 플레이트(back plate)에 볼트로 장착된 임팩트 빔(14)에 고정되고 그 외부에 패시아(12)가 장착된다.

따라서, 차량을 주차시킬 때나 후방에서 추돌사고가 발생될 때, 충격에너지는 패시아(12)를 통해 에너지 업소버(10)로 전해지면서 흡수되어 차체를 보호하여준다.

상기한 에너지 업소버 외에 대한민국 특허공개제99-41315호의 ‘자동차 범퍼의 에너지 업소버’는 자동차 범퍼의 에너지 업소버에 관한 것으로, 자동차의 범퍼 후부에 취부되는 에너지 업소버를 규격 부품화하여, 범퍼의 개발에 따른 별도의 에너지 업소버의 개발을 필요로 하지 않는 자동차 범퍼의 에너지 업소버를 제공하기 위하여 가로, 세로 소정 길이를 갖는 정사각형 형태의 끼움공이 그 내면을 향하여 소정 깊이로서 다수개 구획, 형성되는 본체와, 상기 본체의 끼움공에 삽입, 지지되는 소정 크기의 블록을 포함하여 구성된 것이다.

또한 공개실용신안 제98-21510호의 ‘자동차의 에너지 업소버 폼’은 상측 경사부와, 상기 상측 경사부에서 수직으로 연장된 수직부와, 상기 수직부의 일측면에서 돌출된 다수개의 담체부와, 상기 담체부에서 굴절되어 경사진 하측 경사부로 구성되어, 다수개의 담체부를 형성하여 벌집형 구조로 이루어지며, 재질은 알루미늄 계통을 사용하고 제작은 압출 방식을 이용한 것으로, 충격시에도 에너지 업소버 폼이 충격을 충분히 흡수하여 안전성이 향상되는 효과가 있는 것이다.

이와같은 종래의 기술은 차량의 범퍼로 가해지는 충격에너지를 흡수하는 효과는 있으나, 모두 공통적으로 차량에 장착할 때에 패시아, 에너지 업소버, 그리고 임팩트 빔 등 3중구조로 되어야 한다.

그런데, 상기 임팩트 빔은 에너지 업소버를 차량의 백 판넬에 장착시키기 위한 것으로 에너지를 흡수하지는 못하다. 따라서, 상기한 종래의 기술에 따른 에너지 업소버를 장착한 자동차의 범퍼는 상기한 4.0±0.1km/h의 충격흡수능력을 가지고 있을 뿐이고 충격에너지흡수면에서 상기 임팩트 빔으로 인한 효과는 전혀 기대할 수 없는 것이었다.

그리고, 상기한 종래의 3중구조 리어범퍼는 높은 중량, 높은 부품단가, 구성부품의 복잡성으로 발생하는 낮은 작업효율성으로 인하여 개선의 여지가 상당히 많다고 할 수 있다. 즉, 종래의 3중구조 리어범퍼 시스템을 채택하게 되면 그 리어범퍼의 임팩트빔으로 인하여 하중이 많이 나가고 차량의 무게 또한 커짐에 따라 연료소비율이 높고, 부품수가 3개로 많으므로 부품비용이 증가하면서도 조립 작업의 효율성이 떨어져 조립비용이 과다하게 소요되어 원가상승의 요인이 있으며, 부품의 분리가 어려워 재활용이 활발하게 이루어지지 못하는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기한 종래의 리어범퍼 시스템이 갖고 있는 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 구성부품수를 줄여 조립공수 및 조립시간 단축과 원가절감을 이루면서도 기존의 충격에너지 흡수능력은 그대로 유지하고, 또한 범퍼시스템의 중량을 감소시켜 연비향상과 소재의 재활용성이 우수한 자동차의 2중구조 리어범퍼 시스템을 제공하는데 있다.

이러한 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 전면에 다수의 충격분산홈이 있는 에너지업소버와 패시아 만으로 리어범퍼를 구성하되 상기 에너지업소버는 표먼이 패시아 내면에 접촉되면서 후면이 백패널에 직접 접촉 가능하도록 두툼한 두께로 형성하고, 상기 전방부의 상측면과 하측면 부위를 아랫 방향으로 "θ"만큼의 경사각을 갖는 경사면으로 형성한 것을 특징으로 한다.

도1은 종래의 기술에 따른 에너지 업소버를 장착한 자동차 리어 범퍼의 구조를 설명하기 위한 도면으로서, 도1a 는 분해사시도이고, 도1b 는 단면도이며,

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 자동차 리어 범퍼의 에너지 업소버를 도시한 사시도로서 도2a는 전방부를 향하여 도시한 것이고 도2b는 후방부를 향하여 도시한 것이며,

도3은 도2에 도시된 자동차 리어 범퍼의 에너지 업소버의 A-A'선 단면도이고,

도4는 도2 및 도3에서 도시된 자동차 리어 범퍼의 에너지 업소버를 차체에 장착한 상태를 단면도로 도시한 것이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 에너지 업소버 110 : 전방부

112,112′: 전면양측단 114 : 상측모서리

115 : 충격흡수홈 130 : 후방부

132 : 후면하측단

다음은 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 본 발명의 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부한 도면과 함께 더욱 상세히 설명한다.

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 자동차 리어 범퍼의 에너지 업소버(100)를 도시한 사시도로서 도2a는 전방부(110)를 도시한 것이고 도2b는 후방부(130)를 도시한 것이다.

이 자동차 리어 범퍼의 에너지 업소버(100)는 동일한 발포수지를 약 15배~30배의 비율로 발포하여 형성된 것으로, 도시하지 않은 패시아에 접하는 전방부(110)와 역시 도시하지 않은 자동차의 백패널에 접하는 후방부(130)로 이루어지며 이 전방부(110)와 후방부(130)는 상기한 발포수지로 일체된 형상으로 상기 패시아의 내측으로부터 자동차의 백패널에 이르는 두께로 형성된다.

상기한 본 발명에 따른 자동차 리어 범퍼의 에너지 업소버(100)를 성형하는 발포수지는 본 실시예에서는 바람직하게 ‘애경코스파 EPP-FOAM’으로 발포비율이 15배, 30배인 경우 밀도는 각각 0.060,0.030g/cm²이고 인장강도는 각각 7.8,4.3kg/cm²,압축경도는 각각 2.5,1.4kg/cm², 압축영구변형율이 각각 7.6,8.6%이고 반발탄성도 각각 31,32% 이며, 경도는 각각 62,53도로서 비교적 양호한 조건을 갖추고 있다.

도2a에 도시된 바와 같이 이 자동차 리어 범퍼의 에너지 업소버(100)의 전방부(110)는 도시하지 않은 패시아의 내측면과 상응하는 형상을 하며 길이방향으로라운딩된 형상을 하며 전면 양측 모서리(112,112')는 중간부분보다 더욱 작은 곡률로 라운딩된 형상을 하고 있다.

그리고, 상기 전방부(110)의 상측 모서리(114)는 후방부(130)을 향하여 라운딩형상을 하고 있으며 하측보다 다소 돌출되어 있으며, 하측은 둘 또는 그 이상의 충격분산홈(115)을 형성하여 이 에너지 업소버(100)로 전해지는 충격에너지를 분산시켜 흡수율을 향상시키는 것이며, 이 충격분산홈(115)을 형성함으로써 그 만큼 발포수지를 절약할 수 있는 잇점도 있다.

도2b에 도시되어 있는 바와 같이 자동차 리어 범퍼의 에너지 업소버(100)의 후방부(130)는, 상기 전방부(110)와 일체된 형상으로 패시아의 내측면으로부터 백패널까지의 거리만큼의 두께로 도시하지 않은 자동차의 백패널과 상응하는 형상으로 형성되어 있다.

그리고, 상기 후방부(130)의 상측단(131)은 상기 전방부(110)과 연장된 상측면을 가지고 후면 하측단(132)은 돌출된 각진 형상을 하고 있으며, 양측단(134a,134b)은 후방부(130)가 길이방향으로 전체적으로 안쪽으로 들어오는 형상을 함으로써 그 끝단은 더욱 안쪽으로 들어오는 모양을 가지게 된다.

도3은 도2에 도시된 자동차 리어 범퍼의 에너지 업소버(100)의 A-A'선 단면도이다.

이 자동차 리어 범퍼의 에너지 업소버(100)는 도시된 바와 같이 전방부(110)와 후방부(130)가 일체된 형상으로 패시아와 자동차 백패널의 거리 만큼의 두께로 형성되어 있다.

그리고, 도면에서 상기 전방부(110)의 상측은 후방부(110)를 향하여 라운딩된 형상으로 하측보다 더욱 돌출된 형상을 하고 하측은 충격분산홈 (115)을 형성한 것을 볼 수 있다.

상기 전방부(110)의 상측은 라운딩되다가 상측면(117)을 형성하는 부분에서 턱(118)을 형성하는 데, 상기 상측면(117)은 아랫방향으로 θ만큼의 경사각을 가지는 경사면을 형성하고 있고, 어느 시점에서 더욱 큰 경사각을 갖는다.

또, 상기 전방부(110)의 하측면(119)은 아랫방향으로 θ′만큼의 경사각을 가지는 경사면을 형성하고 있는 데, 상기 상측면(117)과 하측면(119)은 후방부 (130)과 연속된 면을 형성하고 있으므로써, 충돌시 에너지 업소버(100)가 롤링 (rolling)되는 것을 방지한다.

도4는 도2및 도3에서 도시된 자동차 리어 범퍼의 에너지 업소버(100)를 차체 에 장착하는 예를 단면도로 설명한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 자동차 리어 범퍼의 에너지 업소버(100)는 차체의 백패널(200)과 패시아(210)사이에서 이것들과 함께 장착되며 패시아(210)와 백패널(200)사이의 간격만큼의 두께로 일체로 형성되어 있어서 백패널(200)에 직접 장착될 수 있도록 되어 있다.

다음은, 본 발명의 자동차 리어 범퍼의 에너지 업소버(100)를 장착한 차량의 범퍼에 대한 충격시험에 관한 내용이다.

1) 진자충격 : 시험 후 등화장치와 차량상태에 이상이 없어야 하고, 충격부위외의 부분에 작용하는 하중은 905kg이하이어야 한다.

·진자무게 : 1111 kg

·테스트 충격속도 : 종축(longitudinal) - 4.0±0.1 km/h

모서리(corner) - 2.4± 0.1 km/h

·결과

충격위치	충격높이(mm)	충격속도(km/h)	오프셋(offset)정도(mm)	등화장치상태	차량상태
뒷면중앙	208	4.02	62	정상	정상
후방우측모서리	508	2.46	34	정상	정상
뒷면중앙하측	406	4.02	73	정상	정상
뒷면좌측모서리	406	2.45	41	정상	정상

그리고 충격부위 이외 하중은 없는 것으로 나타났다.

2) 고정벽충돌 : 시험 후 등하장치와 차량상태에 이상이 없어야 한다.

·테스트 충격속도 : 4.0 ± 0.1 km/h

충돌위치	충돌속도	오프셋정도	등화장치상태	차량상태
뒷면충돌	4.0 km/h	4.03 km/h	정상	정상

위의 실험 결과에서 나타난 것처럼 본 발명에 따른 에너지 업소버는 실험조건에 모두 만족하는 것이므로, 본 발명의 2중구조 리어범퍼 시스템은 종래의 기술에 따른 자동차의 범퍼 즉, 패시아, 범퍼, 임팩트빔 등 3중구조로 형성된 범퍼 시스템과 비교할 때에 충돌에너지 흡수능력은 동일하면서 임팩트빔이 없어서 차체 중량을 감소시킬 뿐만 아니라 부품의 감소로 생산비용을 절감시킬 수 있다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 자동차의 리어범퍼를 패시아와 에너지업소버 2개의 부품만으로 구성되는 2중구조로 형성한 것으로서, 구성부품수가 적어 조립공수 및 조립시간이 단축되므로 생산성 향상에 의한 원가절감을 이룰 수 있고, 또한 기존의 충격에너지 흡수능력은 그대로 유지하면서도 범퍼시스템의 중량은 감소시킬 수 있으므로 연비향상과 소재의 재활용성이 우수한 효과가 있다.

이상에서 서술된 것은 모든 점에서 단순한 예시에 불과한 것이기 때문에, 이를 바탕으로 본 발명을 한정적으로 해석해서는 안될 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 기술적 사상 및 범위 내에 존재하는 변형예 및 균등한 실시예는 모두 본 발명의 청구 범위에 속하는 것이다.

Claims

백패널(200)에 장착되는 리어범퍼를 구성함에 있어서,

상기 리어범퍼를 충격분산홈(115)이 다수 구비된 에너지업소버(100)와 패시아(210)의 2중구조로만 형성하되, 상기 에너지업소버(100)는 전방부(110)가 패시아(210) 내면에 접촉되면서 후방부(130)가 백패널(200)에 직접 접촉 가능한 두께로 형성하고, 상기 전방부(110)의 상측면(117)과 하측면(119) 부위를 후방부(130) 방향으로 아래쪽을 향한 경사면으로 형성한 것을 특징으로 하는 2중구조의 리어범퍼 시스템.