KR100475898B1 - 자동차 충격 흡수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 충격 흡수장치에 관한 것으로, 크래쉬 박스내에 메탈폼을 본딩공정 없이 충진한 후 압착판을 충진된 상기 메탈 폼의 전면에 위치시키고, 이 압착판에 로드의 일측단을 연결하고, 타측단은 전방의 스테이와 범퍼 빔을 관통하여 범퍼 폼의 내부에 삽착되도록 구성하여 차량의 전면 충돌시 발생되는 충격에너지의 전파로 인한 차량 부품의 손상을 방지함과 아울러, 손상된 구성부재를 용이하게 수리할 수 있으며, 수리의 용이함에 따른 비용절감도 도모할 수 있는 장치이다.

Description

자동차 충격 흡수장치{Device for absorbing front impact energy of automobile}

본 발명은 자동차 충격 흡수장치에 관한 것으로, 특히 크래쉬 박스내에 메탈폼을 충진한 후 압착판과 로드를 전방의 범퍼폼과 연결 설치하는 것에 의해 차량의 전면 충돌시 발생되는 충격에너지의 전파가 차체로 전달되는 것을 방지할 수 있는 자동차 충격 흡수장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 전·후방에는 외부 이물질이나 타 차체 등과의 충돌에 따른 충격을 감소시켜 차체 및 차량 탑승자를 보호할 수 있도록 범퍼가 구비되며, 상기 범퍼는 그 내부에 범퍼폼이 충진되며, 그 후방으로 범퍼 빔, 스테이, 크래쉬 박스 등이 차례로 장착되어 범퍼 전방에서의 충돌로 인해 발생된 에너지를 흡수하여 충격 에너지가 차체로 전달되는 것을 차단하도록 한다.

상기 충격 흡수를 위한 종래의 장치 중 크래쉬 박스는 범퍼 빔의 후방을 지지하는 구성부재로 그 내부에는 충격흡수를 위해 메탈 폼을 충진하고 있으며, 그 내부 구조를 도 1 에 도시하였다.

도 1 은 종래의 기술에 따른 크래쉬 박스의 내부 구조를 도시한 단면도로서, 충격이 가해진 후 변형된 상태의 크래쉬 박스 배면부를 도시한 도면이다.

통상, 상기 크래쉬 박스(11) 내부에 메탈 폼(13)을 충진시킬 경우에는 크래쉬 박스(11) 내에 메탈 폼(13)을 충진시킨 후, 접착제를 이용하여 두 구성부재를 본딩한다. 이러한 구조의 크래쉬 박스(11)에 충돌에 의한 외부 충격이 가해질 경우, 도면상의 좌측(차량의 전방)에서부터 우측(후방)으로 힘이 가해지면 크래쉬 박스의 변형이 시작되면서 내부 메탈 폼(13)의 밀도가 증가하고, 이로 인해 메탈 폼(13)의 강성이 점점 증가하게 된다. 따라서 더 이상의 외부 충격하중이 가해지지 않는 한 변형은 멈추게 되고, 뒤쪽 일부의 메탈 폼(13)은 변형되지 않은 상태로 남아 있게 된다.

따라서 후방의 남아 있는 메탈 폼(13)은 그 역할을 하지 못하게 되는데, 이것은 후방으로 전달되는 충격하중을 더욱 줄일 수 있는 기회를 상실하게 되는 것이며, 이는 결국 크래쉬 박스(10)의 사용효율이 저하되는 것을 의미한다.

아울러, 상기 크래쉬 박스(10)를 교체하게 될 경우에는 손상되지 않은 메탈 폼(13)까지 함께 교체해야 하므로 재료의 효율적인 사용이 이루어지지 않고 수리에 따른 경제적 비용부담이 크게 되는 문제점이 있었다.

한편, 충돌로 인한 충격 에너지를 흡수하기 위한 시스템은 상기 예와는 달리 한 개 이상의 기구를 적용한 경우가 많이 있다. 예컨데 도 2 에 도시한 바와 같이 유압 시스템을 이용하여 전방에서 가해진 충격(S)의 일부를 댐퍼(29)를 통하여 줄이는 시스템이 일반적으로 적용되고 있다. 상기 도 2에서 도면부호 (21)은 자동차 선단부, 부호 (23)은 에너지 흡수 범퍼, (50)은 후방 차체 프레임을 각각 도시하고 있다.

상기한 종래 시스템의 경우 크래쉬 박스안에 유압장치를 삽입해야 하기 때문에 중량과 비용이 크게 증가하게 되고, 파손이 발생할 경우 수리비가 더욱 크게 발생하게 되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 감안하여, 크래쉬 박스의 내부에 접착제를 이용한 본딩공정 없이 메탈 폼을 충진시키고 충진된 메탈 폼의 전면에 압착판을 설치한 후, 상기 압착판과 전방의 범퍼 폼과 연결되는 연결로드를 구비함으로써 차량의 전면 충돌시 발생되는 충격에너지를 흡수하여 차체로 충격력이 전달되는 것을 방지할 수 있고, 손상된 부품의 교체 및 수리가 용이하게 되는 자동차 충격 흡수장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차 충격 흡수장치는 자동차의 바디 좌우 양단에 종방향으로 설치된 사이드 차체 프레임의 선단부에 크래쉬 박스가 설치되고, 상기 크래쉬 박스의 전방에 스테이, 범퍼 빔 및 범퍼 폼이 차례로 설치되어 차량의 전방충돌시 그 충격을 흡수하는 자동차 충격 흡수장치에 있어서, 상기 크래쉬 박스내에 메탈 폼을 충진한 후 압착판을 상기 충진된 메탈 폼의 전면에 위치시키고, 이 압착판상에 연결로드의 일측단을 연결하고 그 타측단은 전방의 스테이와 범퍼 빔을 관통하여 범퍼 폼의 내부에 삽착되도록 구성함으로써, 차량의 전면 충돌시 발생되는 충격에너지의 전파로 인한 차량 부품의 손상을 방지할 수 있고, 나아가 손상된 구성부재의 교체 및 수리를 용이하게 할 수 있으며, 이에 따른 수리비용도 절감할 수 있다.

본 발명의 상기 범퍼 폼의 내부에 삽입착되는 연결로드의 일측 단부는 범퍼 폼의 바깥쪽 면에 노출되지 않고, 일정두께의 범퍼 폼에 의해 덮혀지게 하여 외부 충격시 일차적으로 범퍼 폼에 하중이 작용되도록 한다.

특히, 상기 크래쉬 박스내에 수용되는 메탈 폼은 접착제에 의한 본딩공정 없이 충진되게 하여 충돌 후 수리시 크래쉬 박스내의 변형된 메탈 폼을 용이하게 교체할 수 있도록 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자동차 충격 흡수장치의 적합한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 3 은 본 발명에 따른 자동차 충격 흡수장치가 장착되는 위치를 도시한 사시도이고,

도 4 는 상기 도 3 에 도시된 본 발명의 자동차 충격 흡수장치의 단면도이다.

상기 도면을 참조하면, 충격 흡수를 위한 크래쉬 박스(37)는 범퍼 빔(33)의 후방에 위치한 스테이(35)와 사이드 차체 프레임(45)과의 사이에 위치해 있다.

상기 사이드 차체 프레임(45)은 자동차의 바디 좌우 양단에 종방향으로 설치되어 있으며, 상기 사이드 차체 프레임(45)의 선단부에 크래쉬 박스(37)가 설치되고, 상기 크래쉬 박스(37)의 전방에 스테이(35), 범퍼 빔(33) 및 범퍼 폼(31)이 차례로 설치되어 있다. 도시되지 않았지만 상기 범퍼 폼(31)의 전방에는 차량의 최 외측에 위치한 범퍼 페이스가 위치하게 된다.

상기 크래쉬 박스(37)의 내부에는 메탈 폼(36)이 충진되어 있고, 충진된 메탈 폼(36)의 전면에는 동일 크기의 압착판(41)이 위치한다. 그리고 상기 압착판(41)은 그 중앙부에서 연결로드(39)의 하단과 연결되고, 상기 연결로드(39)의 타측단은 크래쉬 박스(37)의 전방에 위치한 스테이(35), 범퍼 빔(33)을 관통하여 통과하여 최외측의 범퍼 폼(31)의 내부에 삽착되는 형태로 설치되어 있다.

이때 상기 연결로드(39)와 상기 압착판(41)은 두 구성부재가 외부하중에 대해 함께 움직일 수 있도록 결착이 이루어지도록 하되, 가능한 볼 조인트 결합으로 구성하여 연결로드(39)의 압착판(41)으로 작용하는 하중의 각도가 경사를 이루더라도 가능한 수직방향으로 가압력이 작용되도록 한다.

또한, 상기 연결로드(30)는 최외측에 위치한 범퍼 폼(31)의 내부에 삽입되어 결착되는데, 이때 삽입되는 연결로드(39)의 단부가 범퍼 폼(31)의 바깥쪽 면에 가능한 노출되지 않도록 한다. 즉, 범퍼 폼(31)의 내부에 연결로드(39)의 직경보다 더 큰 크기의 홈(34)을 형성하고 상기 연결로드(39)는 상기 홈(34)의 내부에 수용된 상태에서 노출된 홈(34)의 바깥측 부위는 동일한 재질의 범퍼 폼 덮개(32)로 덮여져 그 내부가 밀폐되는 구조로 형성한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 자동차 충격 흡수장치(30)에 그 전방에서 외부 하중이 인가될 경우 다음과 같은 작용을 하게 된다.

전방에서 외부충격(S)이 가해지면, 일차적으로 범퍼 폼(31)이 뒤로 밀려 찌그러지게 된다. 이후 일정 거리 범퍼 폼(31)이 밀려난 뒤에는 연결로드(39) 측으로 하중이 작용하여 연결로드(39)가 후방으로 슬라이딩하게 된다. 연결로드(39)의 슬라이딩 운동은 그 하단에 결착된 압착판(41)이 크래쉬 박스(37) 내부에 충진되어 있는 메탈 폼(13)을 압착하게 된다.

한편, 본 발명의 자동차 충격 흡수장치(30)에 저속상태, 예컨데 5마일 이하의 속도하에서 충돌이 발생하였을 경우에는 비교적 적은 크기의 하중에 의해 범퍼 폼(31)과 메탈 폼(36)의 변형이 기본적으로 발생하게 되지만 크래쉬 박스(37)의 변형이 크게 발생되지는 않게 된다. 이 경우에는 크래쉬 박스(37)의 내부에 충진된 전방의 메탈 폼(36)의 일부가 고밀도화(densification) 되고 그 후방의 메탈 폼(36)은 변형이 되지 않아 그대로 사용이 가능한 상태가 된다. 그리고 충돌에 의해 연결로드(39)가 후방으로 밀려난 거리만큼 별도의 부품을 사용하여 연결로드(39)의 전체 길이를 조절해 줄 경우 재사용이 가능한 상태로 유지시킬 수 있게 된다. 이때 상기 사용되는 별도의 부품은 범퍼 빔(31)의 내부에 삽착되어 있는 연결로드(39)의 전방에 위치시킴으로써 연결로드(39)의 전체 길이가 조정되도록 한다.

그러나 고속에서의 충돌로 큰 외부하중이 인가될 경우 크래쉬 박스(37) 내부에 수용되어 있는 메탈 폼(36)의 견딜 수 있는 에너지 흡습량의 한계를 넘게 되므로 크래쉬 박스(37)의 변형이 전체적으로 발생하게 된다. 이 경우에는 크래쉬 박스(37)를 비롯하여 후방의 사이드 차체 프레임(45) 뿐만 아니라 본 발명의 자동차 충격 흡수장치(30) 전체를 교체해 주어야 한다.

그러나 크래쉬 박스(37)의 손상 정도에 따라 일정 범위내에서 재사용이 가능한 경우에는 볼트 및 나사 등의 결착수단을 해체시켜 크래쉬 박스(37)의 내부에 충진된 메탈 폼(36) 중 변형된 부분만을 끄집어 낸 후 새로운 메탈 폼(36)으로 교체해 줌으로써 재사용이 가능하도록 할 수 있으며, 수리에 따른 비용 부담을 훨씬 줄일 수 있다.

따라서 본 발명의 자동차 충격 흡수장치(30)는 범퍼 폼이나 크래쉬 박스 등의 변형이 적은 경우에 수리가 용이하고, 간단한 부품의 추가 등으로 인해 재사용이 가능하므로 저속에서의 충돌 발생시 매우 유리한 장점을 갖는다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차 충격 흡수장치는 크래쉬 박스내에 메탈폼을 본딩공정 없이 충진한 후 압착판을 충진된 메탈 폼의 전면에 위치시키고, 이 압착판에 로드의 일측단을 연결하고, 타측단은 전방의 스테이와 범퍼 빔을 관통하여 범퍼 폼의 내부에 삽착되도록 구성하여 차량의 전면 충돌시 발생되는 충격에너지의 전파로 인한 차량 부품의 손상을 방지함과 아울러, 손상된 구성부재를 용이하게 수리할 수 있으며, 수리의 용이함에 따른 비용절감도 크게 도모할 수 있다.

도 1 은 종래의 기술에 따른 크래쉬 박스의 내부 구조를 도시한 것으로, 외부 충격이 가해진 후 변형된 상태의 크래쉬 박스 배면을 도시한 도면,

도 2 는 유압 시스템을 이용하여 전방에서 가해진 충격의 일부를 댐퍼를 통하여 줄이는 종래 자동차 충격 흡수장치 시스템의 일 예를 도시한 단면도,

도 3 은 본 발명에 따른 자동차 충격 흡수장치가 장착되는 위치를 도시한 사시도,

도 4 는 상기 도 3 에 도시된 본 발명의 자동차 충격 흡수장치의 단면도임.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

11, 37 : 크래쉬 박스 13, 36 : 메탈 폼

29 : 댐퍼 31 : 범퍼 폼

33 : 범퍼 빔 39 : 연결로드

41 : 압착판 45 : 사이드 차체 프레임

Claims (3)

1. 자동차의 바디 좌우 양단에 종방향으로 설치된 사이드 차체 프레임의 선단부에 크래쉬 박스가 설치되고, 상기 크래쉬 박스의 전방에 스테이, 범퍼 빔 및 범퍼 폼이 차례로 설치되어 차량의 전방충돌시 그 충격을 흡수하는 자동차 충격 흡수장치에 있어서,

   상기 크래쉬 박스내에 메탈 폼을 충진한 후 압착판을 상기 충진된 메탈 폼의 전면에 위치시키고, 이 압착판상에 연결로드의 일측단을 연결하고 그 타측단은 전방의 스테이와 범퍼 빔을 관통하여 범퍼 폼의 내부에 삽착되도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차 충격 흡수장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 범퍼 폼의 내부에 삽착되는 연결로드의 일측 단부는 범퍼 폼의 바깥쪽 면에 노출되지 않고, 일정두께의 범퍼 폼에 의해 덮여지도록 삽착되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 충격 흡수장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 크래쉬 박스내에 수용되는 메탈 폼은 접착제에 의한 본딩공정 없이 충진되는 것을 특징으로 하는 자동차 충격 흡수장치.