KR100851846B1 - 범퍼 빔 및 범퍼 빔 어셈블리 - Google Patents

Abstract

5% 오프셋 배리어와의 충돌시작위치로부터 단부까지 상기 배리어가 접촉하여 슬라이딩되지 않는 각도로 경사진 것을 특징으로 하는 범퍼 빔이 개시된다.

범퍼, 경사, 슬라이딩, IIHS, 수리비

Description

범퍼 빔 및 범퍼 빔 어셈블리{Bumper beam and bumper beam assembly}

도 1은 본 발명에 따른 범퍼 빔을 나타내는 평면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 범퍼 빔을 나타내는 정면도이다.

도 3은 차량 범퍼의 코너와 배리어가 충돌하는 모습을 보여주는 사진이다.

도 4는 저속 충돌시험에 사용되는 IIHS/RCAR(Research Council for Automobile Repairs) 범퍼 배리어를 나타낸다.

본 발명은 범퍼 빔 및 범퍼 빔 어셈블리에 관한 것으로, 특히 저속 충돌시 범퍼와 관련된 부분의 파손을 최소화할 수 있는 기술에 관련한다.

범퍼는 저속 충돌시 충격흡수를 통하여 차체와 보행자 및 운전자, 승객의 안전을 도모하는 역할을 하는 부품으로, 외관을 장식하는 범퍼 커버와, 폴리프로필렌이나 우레탄 발포체 등의 탄성재로 형성되어 충격 에너지를 흡수하는 에너지 업소버와, 에너지 업소버를 지지하는 범퍼 빔, 그리고 범퍼 빔을 지지하는 스테이로 구성된다.

최근 들어, 차량에 장착되는 편의사양이 증가하는 추세에 있어 그에 따라 중 량이 증가하고 있지만 연비 향상을 위하여 경량화 설계에 압력을 받고 있다. 또한, 차량의 스타일링 문제로 범퍼의 성능상 필요한 패키지 공간은 점차 줄어드는 추세에 있다. 이러한 상황에서 차량의 성능 확보를 위한 적절한 부품 소재의 선택과 최적 설계가 요구되고 있다.

범퍼 성능에 대한 법규 기준은 국가에 따라 차이가 있으나, 최근에는 미국의 보험협회(IIHS: The Insurance Institute for Highway Safety)에서 매년 범퍼 테스트를 실시하여 차량 수리비를 발표하여 보험료 산정 및 소비자 정보로 활용하고 있기 때문에 북미 수출 차종의 경우 이 시험의 중요성이 증대하고 있다.

특히 IIHS에서는, 차량 대 차량 충돌시, 범퍼의 성능과 차량의 디자인에 따라 많은 수리비 차이가 발생함을 중요시하여 2007년부터 새로운 범퍼충돌 규격을 설정하여 북미에서 판매되는 차량에 적용하여 시험을 실시할 예정이다.

새로운 법규의 특징은 차량 대 차량 충돌시 수리비 경감을 목표로 하고 있으며 전면부와 코너부의 성능을 평가하여 대중매체에 홍보하여 각 자동차사의 적극적인 대응이 불가피한 상황이다.

그러나, 보편적으로 사용되는 범퍼 빔(임팩트 빔)의 경우 고장력 롤(roll) 공법에 의한 강재 빔, 알루미늄 압출공법에 의한 알루미늄 빔, 유리섬유강화 플라스틱 빔/발포 폴리프로필렌(EPP) 업소버의 구조를 채택하고 있다.

이러한 종래의 범퍼 빔에 대해 IIHS 신법규가 정하는 15% 오프셋(offset) 충돌시험(즉, 충돌시험시 배리어(barrier)는 차량의 범퍼 빔의 코너에 충돌하는데, 이때 배리어와 범퍼 빔의 오버랩 길이는 범퍼 빔의 길이의 15% 정도이다)을 수행하 는 경우, 통상 범퍼의 길이가 짧아 램프와 후드 및 펜더 등에 큰 손상을 가져온다.

이를 하기 위해 범퍼 빔의 길이를 증가하는 방법도 생각할 수 있으나, 실질적인 효과를 얻기 위해서 범퍼 빔의 길이를 증가시키면 중량이 지나치게 증가함과 동시에 제조원가가 증가한다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명에서는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 범퍼 빔 및 그 어셈블리를 제안한다.

본 발명의 목적은 저속 충돌시 차량의 파손을 최소화한 범퍼 빔을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제조원가를 절감할 수 있는 범퍼 빔을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 차량 충돌시 수리비를 절감할 수 있는 범퍼 빔을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적과 특징 및 이점은 이하 서술되는 실시예를 통하여 모다 명확하게 이해될 것이다.

상기한 목적은 15% 오프셋 배리어와의 충돌시작위치로부터 단부까지 상기 배리어가 접촉하여 슬라이딩되지 않는 각도로 경사진 범퍼 빔에 의해 달성된다.

바람직하게, 상기 충돌시작위치에서 단부 방향으로 20㎜ 이격된 위치에서의 경사각이 10도 이하일 수 있고, 40㎜ 이격된 위치에서의 경사각이 20도 이하일 수 있다.

또한, 상기 범퍼 빔은 좌우 양단으로 일정 길이 연장될 수 있다.

상기한 목적은, 범퍼 빔 및 상기 범퍼 빔과 결합한 에너지 업소버로 구성된 범퍼 빔 어셈블리로서, 상기 범퍼 빔은, 15% 오프셋 배리어와의 충돌시작위치로부터 단부까지 상기 배리어가 접촉하여 슬라이딩되지 않는 각도로 경사지며, 상기 에너지 업소버는 상기 충돌시작위치에서 단부까지의 부분에 대응하는 부분이 제거된 범퍼 빔 어셈블리에 의해 달성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다.

본 발명자들은 저속 충돌시 차량이 파손되는 이유에 대해 연구한 결과, 일정한 각도로 구부러진 배리어와 충돌하는 범퍼 빔 사이에 슬라이딩(sliding)이 발생할 경우 차량의 파손이 발생한다는 것을 발견하였다.

따라서, 배리어와 범퍼 빔 사이에 슬라이딩 발생하지 않도록 함으로써 차량의 파손을 최소화할 수 있다는 결론을 얻었고, 다수의 실험 결과 슬라이딩이 발생하지 않는 경우 충돌시 차량이 튕겨나가 파손이 발생하지 않았다.

여기서, 배리어는 저속 충돌시험에서 상대방 차량의 범퍼를 대신하여 사용되며, 상세한 것은 후술한다.

도 1은 본 발명에 따른 범퍼 빔을 나타내는 평면도이고, 도 2는 정면도이다. 도 1과 2에는 설명의 편의를 위하여 범퍼 빔(100)이 에너지 업소버(200)와 결합한 구조를 보여주고 있지만, 에너지 업소버(200)는 선택적인 구성으로 후술한다.

범퍼 빔(100)은 GMT 등의 플라스틱 구조물이나 강재 등의 금속 구조물로 이 루어질 수 있으며, 상기한 바와 같이, 배리어와 충돌시 범퍼 빔과의 사이에 슬라이딩이 발생하지 않도록 하기 위해서 범퍼 빔(100)의 길이방향으로 좌우 양측에서 일정한 길이만큼 연장되고 15% 오프셋 충돌 위치를 기준으로 일정한 경사각을 갖도록 구부러진다.

15% 오프셋 충돌시작위치는, 도 2에 도시한 바와 같이, 배리어와 차량의 범퍼 빔(100)이 오버랩되기 시작하는 위치 Pi를 의미한다. 이는 충돌 시험을 보여주는 도 3의 사진으로부터 명확하게 알 수 있는바, 도 3의 사진에서 보면 차량의 범퍼 빔과 배리어(주황색)가 충돌시 어느 일단에서 범퍼 빔 길이의 15%되는 위치에서부터 오버랩되는 것을 알 수 있다.

도 1을 참조하면, 15% 오프셋 충돌시작위치 Pi를 기준으로 경사각 θ를 갖도록 범퍼 빔(100)의 전면부는 단부쪽으로 구부러지는 형상을 가지며, 이와 같이 위치 Pi로부터 구부러진 형상을 유지하기 위하여 범퍼 빔(100)의 길이는 좌우로 연장되며, 가령 100㎜ 정도 연장될 수 있다.

바람직하게, 실험 결과에 따르면, 경사각 θ는 15% 오프셋 충돌시작위치 Pi로부터 단부 방향으로의 거리에 따라 변화하며, 예를 들어, 단부 방향으로의 거리가 20㎜인 위치 P₂₀에서의 경사각은 10도 이하이고, 단부 방향으로의 거리가 40㎜인 위치에서의 경사각은 20도 이하일 수 있다.

이와 같은 구조로 범퍼 빔(100)을 형성하는 경우, 배리어와의 충돌시 슬라이딩이 발생하지 않고 리바운딩(rebounding)이 발생하여 차량이 튕겨 나감으로써 파 손을 최소화할 수 있다.

도 4는 저속 충돌시험에 사용되는 IIHS/RCAR(Research Council for Automobile Repairs) 범퍼 배리어를 나타낸다.

범퍼 배리어(300)는 60인치의 길이와 4인치의 높이를 가지며, 전면은 134인치의 곡률반경을 가지며, 강재로 제작된다. 범퍼 배리어(300)의 전면부에는 에너지 압소버(302)가 장착되고, 에너지 압소버(302)를 감싸듯이 고밀도 폴리에틸렌 재질의 커버(304)가 장착된다.

이와 같이 배리어(300)는 전면부가 일정한 곡률반경을 갖기 때문에, 이에 대응하여 충돌되는 차량의 범퍼 빔(100)의 부분이 일정 길이로 연장됨과 동시에 상기한 바와 같은 경사각으로 구부러진 경우, 저속 충돌시 충돌위치에서 슬라이딩이 발생하지 않고 충돌 차량이 튕겨나가게 된다. 이에 따라, 배리어(300)가 범퍼 빔(100)으로 침투하여 차량을 파손시키는 일이 발생하지 않는다.

바람직하게, 본 발명에 따르면, 범퍼 빔(100)과 범퍼 커버 사이에 에너지 업소버(200)가 적용되며, 에너지 업소버(200)는 풀 배리어(full barrier) 대응하는 정도의 길이를 갖도록 좌우 양측으로부터 일정 길이만큼 제거된다.

에너지 업소버(200)는 종래와 같이 폴리프로필렌이나 우레탄 발포체 등의 탄성재로 이루어질 수 있는데, 좌우 양측으로부터 일정 길이 제거함으로써 제조원가를 절감할 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이, 범퍼 빔(100)이 배리어(300)에 직접 접촉하도록 하여 에너지 업소버와 같은 연성재질보다 범퍼 빔과 같은 경질재질에 의해 지지되도록 함으로써 파손을 줄일 수 있으며, 차량 보호에 효과적인 구조로 변경이 가능하다.

더욱이, 이와 같은 구조의 에너지 업소버와 상기한 바와 같이 길이가 다소 연장된 범퍼 빔의 결합을 고려하더라도 고가의 에너지 업소버의 길이를 줄임으로써 결과적으로 원가 절감을 꾀할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 기초하여 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기한 실시예에 한정되어서는 안 되며, 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 해석되어야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 차량간의 범퍼 코너 저속 충돌시 슬라이딩이 발생하지 않고 리바운딩됨으로써 차량의 파손을 최소화할 수 있다.

또한, 차량간의 코너 오버랩 부분에 대응하는 에너지 압소버를 제거함으로써 범퍼의 길이를 연장하더라도 제조원가를 절감할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 일부 부분이 파손되더라도 기본적으로 리바운딩 됨으로써 수리비를 최소화할 수 있다.

Claims (5)

1. 자동차용 범퍼 빔으로서,

   범퍼 빔의 길이방향 양단에서 일정거리 연장되고,

   15% 오프셋 배리어와의 충돌시작위치로부터 상기 연장된 범퍼 빔의 단부까지 기설정된 각도로 경사지는 것을 특징으로 하는 범퍼 빔.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 충돌시작위치에서 단부 방향으로 20㎜ 이격된 위치에서의 경사각이 10도 이하인 것을 특징으로 하는 범퍼 빔.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 충돌시작위치에서 단부 방향으로 40㎜ 이격된 위치에서의 경사각이 20도 이하인 것을 특징으로 하는 범퍼 빔.
4. 삭제
5. 범퍼 빔 및 상기 범퍼 빔과 결합한 에너지 업소버로 구성된 범퍼 빔 어셈블리로서,

   상기 범퍼 빔은 길이방향 양단에서 일정거리 연장되고, 15% 오프셋 배리어와의 충돌시작위치로부터 상기 연장된 범퍼 빔의 단부까지 기설정된 각도로 경사지며,

   상기 에너지 업소버는 상기 충돌시작위치에서 단부까지의 부분에 대응하는 부분이 제거된 것을 특징으로 하는 범퍼 빔 어셈블리.

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