KR100745165B1 - 차량의 범퍼구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 범퍼구조에 관한 것으로, 범퍼구조 중 범퍼빔(10)은 종래와 달리 역C형의 형상으로 형성되며 개방부가 범퍼커버(1)를 향하도록 차체에 설치된다. 또한, 브라켓(20)은 C형으로 형성되어 범퍼빔(10)의 길이방향을 따라 하나 이상 설치되며, 이때 개방부(22)측은 범퍼빔의 개방부(12)측을 향하여 설치되고 폐쇄부(21)는 범퍼커버(1)측으로 돌출되도록 설치된다. 범퍼빔(10)과 브래킷(20) 사이의 공간에 개재된 에너지 업소버(30)가 개재된다.

이러한 범퍼구조에 따르면, 충격에너지 흡수성능이 우수할 뿐만 아니라 범퍼커버 또는 차체패널의 손상을 방지 내지 적어도 저감될 수 있다.

범퍼, 범퍼빔, 에너지 업소버, 손상방지

Description

차량의 범퍼구조{Bumper structure of a vehicle}

도1은 통상적인 리어범퍼의 분해사시도이다.

도2는 통상적인 리어범퍼의 단면도이다.

도3은 본 발명의 일실시예에 따른 범퍼구조를 설명하기 위한 범퍼 단면도이다.

도4는 도1에 도시된 범퍼의 부품들을 분해하여 나타낸 분해사시도이다.

도5는 도4에 도시된 부품들의 조립도이다.

도6은 본 발명에 따른 범퍼의 충격흡수구조를 설명하기 위한 도면이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1: 범퍼커버 2, 10: 범퍼빔

3,30: 에너지 업소버 4, 40: 스테이

11: 범버빔 폐쇄부 12: 범퍼빔 개방부

13: 테두리부 14: 홀

15: 리브 20: 브래킷

21: 브래킷 폐쇄부 22: 브래킷 개방부

31: 밀착부 32: 돌기

33: 가드

본 발명은 차량의 범퍼구조에 관한 것으로, 특히 충격에너지 흡수성능이 우수하며, 범퍼커버 또는 차체의 손상이 방지 내지 적어도 저감될 수 있도록 한 범퍼구조에 관한 것이다.

차량용 범퍼는 가벼운 충격(저속 충돌)에는 탄성적으로 변형되어 차량의 손상을 방지하고, 큰 충격(고속 충돌)에는 파손되면서 충돌에너지를 흡수하여 인명을 보호하는 기능을 하는 구조물이다.

도1 및 도2에는 일례로서 리어범퍼가 도시되어 있다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 범퍼는 범퍼커버(1)와 범퍼빔(2) 사이에 충격에너지의 흡수를 위한 에너지 업소버(3)가 개재되며, 스테이(4)에 의해 범퍼빔(2)이 차체(5)(여기서는 백패널)에 고정된 구조로 이루어져 있다. 통상, 범퍼빔(2)은 차체 길이방향으로의 단면이 "

" 형상으로 이루어져 있으며, 폐쇄부(2a)가 범퍼커버(1) 측으로 향하도록 범퍼커버(1) 내측에 설치된다. 이러한 통상의 범퍼빔을 C형 범퍼빔이라고 지칭한다.

종래 범퍼의 경우, 범퍼커버(1)로부터 전달되는 충격은 먼저 에너지 업소버(3)에서 탄성적으로 흡수된 후, 다음으로 강성을 갖는 범퍼빔(2)에 의해 차단된다.

그러나, 이러한 구조로 이루어진 종래 범퍼는 다음과 같은 문제점이 있다.

먼저, 범퍼커버(1)와 범퍼빔(2)의 폐쇄부(2a) 사이에 에너지 업소버(3)가 설치되어 있기에 때문에, 충격에너지가 에너지 업소버(3)에 의해 충분히 흡수되지 않는 경우, 그 충격은 범퍼빔(2)의 폐쇄부(2a)에 그대로 전달되며 그에 따라 비교적 가벼운 외부 충격에 의해서도 범퍼커버가 쉽게 손상될 수 있다는 문제가 있다. 범퍼에 충분한 탄성력을 부여하기 위하여는 에너지 업소버(3)의 두께를 충분히 증가시켜야 하는데, 이는 한계가 있는 것이다. 특히, 차량의 스타일링을 위해 범퍼공간(S)을 좁히고 있는 최근 추세에 상반된다.

또한, 충격물의 칩입 및 범퍼빔(2)의 변형으로 인한 백패널(5)의 손상을 방지하기 위하여는, 범퍼빔(2)과 백패널(5) 사이의 공간(S')이 충분하게 마련되어야 한다. 그러나, 이는 앞서 언급한 바와 같이 범퍼공간(S)이 점차 좁아져 가는 최근 추세에 역행한다는 문제점이 있다.

또한, 종래 범퍼구조의 경우, 에너지 업소버(3)를 고려대상에서 제외한다면, 충격에너지의 흡수는 주로 범퍼빔의 (굽힘)강성에 의존하는 경향이 있다. 범퍼빔(2)의 강성보강을 위해 범퍼빔의 두께 증가를 증가시킬 필요가 있으나, 이는 필연적으로 범퍼의 중량 증가를 야기하기 때문에 한계가 있는 것이다. 충격에너지 흡수성능이 우수하면서도 경량화의 실현이 가능한 범퍼구조의 개발이 요구된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 좁은 범퍼공간에 설치되더라도 우수한 충격에너지 흡수성능을 발휘하며, 이에 의해 차량 충돌사고시 범퍼커버 또는 차체의 손상이 방지 내지 적어도 저감시킬 수 있는 개선된 범퍼구조를 제공함을 목적으로 한다.

또한, 범퍼의 경량화가 가능한 개선된 범퍼구조를 제공함을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 범퍼 보강구조에 있어, 범퍼빔은, 길이방향으로 볼 때 폐쇄부측으로 휘어진 형상을 하는 종래 범퍼빔과 비교하여 개방부측으로 휘어진 역C형 빔 형상을 하며, 개방부(12)가 전방의 범퍼커버 측을 향한 상태로 차체에 설치된다.
이에 따르면, 범퍼커버로부터 충격에너지가 범퍼빔에 가해지는 경우, 충격에너지에 대하여 범퍼빔의 굽힘강성(길이방향 강성)이 작용하기 전 또는 동시에 범퍼빔은 그 개방부 측이 벌어지는 탄성변형(이하, "폭방향 변형"이라 함)을 겪을 수 있게 된다. 범퍼빔의 폭방향 변형은 충격에너지의 흡수성능을 향상시킨다. 범퍼빔의 재질로는, 반드시 이에 제한되는 것은 아니나, 유리섬유매트 열가소성 복합재(Glass Mat Thermoplastic, 이하 ‘GMT’라 함)인 것이 바람직하다.

범퍼빔의 개방부 측에는 1차 충격흡수부재가 설치된다. 1차 충격흡수부재는, 범퍼커버로부터 전달되는 충격에너지를 1차적으로 흡수할 수 있도록, 강성 및 탄성을 가지고 있어야 하며, 더불어 충격에너지에 의해 자체 변형에 의해 범퍼빔의 폭방향 변형을 유도할 수 있어야 한다.

1차 충격흡수부재는, 충격에너지에 대한 강성을 제공함과 아울러 범퍼빔의 폭방향 변형을 유도할 수 있는 브래킷과, 충격흡수를 위한 에너지 업소버를 구비하는 것이 바람직하다.

브래킷은, 서로 대향배치된 상판 및 하판, 그리고 상판과 하판을 연결하는 폐쇄부로 구성되며, 폐쇄부 반대편의 개방부가 범퍼빔의 개방부 측을 향하도록 설치된다. 브래킷이 범퍼빔 개방부 측에 고정되는 구체적인 형태는 다양할 수 있으나, 바람직하게는, 브래킷의 개방부 측이 범퍼빔의 개방부 내측으로 깊숙이 삽입되어, 견고하게 고정된다. 폐쇄부는, 범퍼커버로부터 전달되는 충격에너지의 흡수 및 범퍼빔의 변형을 유도하기 위해, 그 중앙부가 범퍼커버 측으로 돌출될 필요가 있다. 브래킷의 재질로는, GMT, 스틸, 플라스틱 등을 사용할 수 있다.

범퍼빔과 브래킷 사이의 공간에는 에너지 업소버가 개재된다. 특히, 에너지 업소버는 브래킷의 개방부 내측에 끼움고정(조립)되는 것이 바람직하다. 에너지 업소버는 브래킷에 조립된 상태에서 범퍼빔의 개방부 내측으로 삽입된다.

이와 같이, 브래킷의 에너지 업소버 조립체가 범퍼빔의 개방부 내측에 조립될 수 있도록 구성함으로써, 고정용 부품 및 기타 자질구레한 하드웨어를 생략할 수 있게 된다.

또한, 1차 충격흡수부재는, 종래의 에너지 업소버(범퍼빔의 길이와 거의 동일한 길이를 가짐)와는 달리, 범퍼빔 전체길이에 걸쳐 설치될 필요는 없다. 범퍼빔 길이방향을 따라 주요한 충돌위치에 적절히 설치된 소형부재인 것이 바람직하다. 이는 범퍼의 경량화에 기여한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 범퍼구조에 대하여 살펴본다.

도3 및 도4에서 볼 수 있는 바와 같이, 범퍼는, 주요하게는, 범퍼커버(1), 역C형의 범퍼빔(10), C형의 브래킷(20) 및 에너지 업소버(30)로 구성된다. 에너지 업소버(30)는 브래킷(20)에 조립되며, 이 두 부품의 조립체는 범퍼빔(12)에 조립된다.

범퍼빔(10)은 차체 길이방향으로의 단면이 "ㄷ"인 형상이며, 길이방향으로 볼 때 개방부측으로 휘어진 형상(도4 참조)으로 형성된다. 이러한 범퍼빔(10)은 개방부(12)가 범퍼커버(1)를 향하도록 차체에 설치된다.
범퍼빔(10)의 개방부(12) 전체에 걸쳐 연장형성되어 있는 테두리부(13)는 범퍼빔(10)의 강성 보강을 위해 마련된 것으로, 범퍼커버(1)에 충격이 가해지는 경우 범퍼커버(1)의 후면을 지지하여 범퍼커버(1)가 충격에너지에 대하여 부분적으로 저항할 수 있도록 한다. 특히 테두리부(13)는 펜듈럼 테스트와 같은 충격시험에서 만족스러운 결과를 얻을 수 있게 한다. 범퍼빔(10)의 중앙부에는 2개의 홀(14)이 형성되어 있으며, 각각의 홀(14) 외측에는 리브(15)가 돌출형성되어 있다. 이들의 기능에 대하여는 후술한다.

브래킷(20)은 차체 길이방향으로의 단면이 "

"인 형상으로 이루어져 있다. 즉, 서로 대향배치된 상판(23) 및 하판(24), 그리고 상판과 하판을 연결하는 폐쇄부(21)로 구성된다.

브래킷(20)의 개방부(22) 측은 범퍼빔(10)의 개방부(12) 내측으로 깊숙이 삽입되어, 범퍼빔의 폐쇄부(11) 내측면에 밀착된다. 폐쇄부(21)는 중앙부가 돌출되며, 다각형의 단면형상을 갖는다. 브래킷(20)의 상판(23)과 하판(24) 사이의 간격은, 브래킷(20)이 범퍼빔(10)의 개방부(12) 내측으로 압입되어 고정될 수 있는 정도로 조절된다. 한편, 브래킷(20)이 범퍼빔(10)에 조립된 상태에서, 브래킷(20)의 폐쇄부(21)는 범퍼커버(1) 측으로 돌출될 수 있어야 한다. 이러한 구조에 따르면, 범퍼커버(1)로부터 전달되는 충격에너지는 먼저 브래킷(20)의 폐쇄부(21)에 가해지며, 그후 범퍼빔(10)으로 전달된다.

에너지 업소버(30)는 브래킷(20)의 개방부(22) 내측으로 깊숙이 삽입되어, 그 선단이 브래킷의 폐쇄부(21) 내측면에 밀착된다. 에너지 업소버(30)의 밀착부(31)는 브래킷의 폐쇄부(21) 형상과 같은 다각형으로 이루어져 있다. 에너지 업소버(30)의 양측단에는 브래킷(20)의 양단측이 밀착 또는 지지될 수 있는 가드(33)가 마련된다. 가드(33)는 에너지 업소버(30)와 브래킷(20)간의 조립을 용이하게 하며, 브래킷(20)에 조립된 에너지 업소버(30)가 좌우방향로 유동되지 않도록 한다.

에너지 업소버(30)는 브래킷(20)에 조립된 상태에서, 브래킷(20)과 함께 범퍼빔(10)의 개방부(12) 내측으로 끼워져 고정된다. 에너지 업소버(30)의 밀착부(31) 반대편 측에는 2개의 돌기(32)가 형성되어 있다. 이들 돌기는, 범퍼빔(10)의 중앙부에 형성된 홀(14)에 삽입되며, 위 조립체를 범퍼빔(10)에 고정하는 기능을 한다.

한편, 도4 및 도5에서 볼 수 있는 바와 같이, 브래킷(20과 에너지 업소버(30)의 조립체가 범퍼빔(10)에 조립되는 위치에는, 리브(15)가 형성된다. 리브(15)는, 차량 충돌사고시, 조립체가 좌우방향, 즉 범퍼빔(10) 길이방향으로 움직이지 않도록 하는 스토퍼 기능을 하는 부재이다. 충돌시, 조립체의 유동이 발생되는 경우, 충격흡수 성능은 당연히 저하될 수 있다. 본 실시예에서는, 리브(15)가 에너지 업소버(30)의 외측면을 밀착 또는 지지하도록 구성했다.

범퍼빔(10)은, 범퍼빔(10)의 길이방향 양단에 덧대어지는 스테이(40)와 볼트(B)에 의해 차체에 장착된다. 물론 이러한 장착구조는 다양할 수 있다.

도6을 참조하여, 앞서 설명된 바와 같은 구조를 갖는 범퍼의 충격흡수과정을 살펴본다.

차량 충돌사고시, 범퍼커버(20)에 가해지는 충격에너지는 먼저 브래킷(20)에 전달되며, 이때 브래킷(20)은 범퍼커버(20)를 내측에서 지지하며 범퍼커버(20)가 충돌에너지에 대하여 대항할 수 있도록 한다. 그러나 충격에너지가 다소 큰 경우, 브래킷(20)의 폐쇄부(21) 측이 눌리면서 탄성변형을 일으키게 된다. 이러한 변형력은 에너지 업소버(30)에 전달되며, 브래킷(20) 및 에너지 업소버(30)의 변형에 의해 충격에너지가 흡수된다.

한편, 브래킷(20)의 변형은 범퍼빔(10)의 폭방향 변형을 유발한다. 즉, 브래킷(20)의 폐쇄부(21)가 눌릴 때, 브래킷(20)의 폐쇄부(21) 측은 폭방향으로 확장되며, 이에 따라 범퍼빔(10)이 폭방향으로 벌어지면서 충격에너지를 흡수하게 된다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 범퍼구조에 따르면, 범퍼의 탄성변형량(범퍼빔, 브래킷 및 에너지 업소버의 변형)이 증가하여 충격에너지의 흡수에 효과적이다.

또한, 범퍼빔 자체의 탄성변형에 의한 충격흡수량이 증가하므로, 좁은 범퍼공간에 설치되더라도 충격에너지 흡수효과가 뛰어나다.

또한, 가벼운 차량 접촉사고에서도 빈번하게 발생되는 범퍼커버 및/또는 차체의 손상을 효과적으로 저감시킬 수 있다.

또한, 범퍼빔의 강성뿐만 아니라 범퍼빔의 폭방향 변형에 의해 충격에너지를 흡수할 수 있으므로, 충격흡수성능을 위한 범퍼빔의 두께 내지 중량증가의 요구가 저감될 수 있다.

또한, 압입에 의해 브래킷, 에너지 업소버 및 범퍼빔이 서로 조립될 수 있으므로, 범퍼의 구조가 단순화되며 범퍼의 설치 작업이 경감된다. 부품손상으로 인한 교체작업 및 비용 또한 감소한다.

Claims (7)

1. 범퍼커버(1);

   길이방향으로 볼 때 개방부측으로 휘어진 형상으로 형성되며, 개방부(12)가 전방의 범퍼커버(1)를 향한 상태가 되도록 차체에 설치되는 역C형의 범퍼빔(10);

   상기 범퍼빔(10)의 길이방향을 따라 하나 이상 설치되되, 개방부(22)측은 범퍼빔의 개방부(12)측을 향하여 설치되고 폐쇄부(21)는 범퍼커버(1)측으로 돌출되도록 설치되는 C형의 브래킷(20) 및;

   상기 범퍼빔(10)과 브래킷(20) 사이의 공간에 개재된 에너지 업소버(30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 범퍼구조.
2. 제1항에 있어서,

   브래킷(20)은 그 개방부(22) 측이 범퍼빔의 개방부(12) 내측 깊숙이 끼움 고정되는 것을 특징으로 하는 차량의 범퍼구조.
3. 제2항에 있어서,

   에너지 업소버(30)는 브래킷의 개방부(22) 내측으로 끼움고정되는 것을 특징으로 하는 차량의 범퍼구조.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   에너지 업소버(30)의 양측에는, 브래킷(20)의 양측이 밀착 또는 지지되도록 가드(33)가 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 범퍼구조.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   에너지 업소버(30)에는 범퍼빔(10) 측으로 돌출된 하나 이상의 돌기(32)가 형성되며, 범퍼빔(10)에는 돌기(32)가 끼움고정되는 하나 이상의 홀(14)이 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 범퍼구조.
6. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   범버빔(10)에는, 브래킷(20)과 에너지 업소버(30)의 조립체가 좌우방향으로 유동되지 않도록, 조립체의 양측이 밀착 또는 지지되는 리브(15)가 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 범퍼구조.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   브래킷 폐쇄부(21)의 단면은 다각형인 것을 특징으로 하는 차량의 범퍼구조.

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