KR100917651B1 - 범퍼 시스템 - Google Patents

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Abstract

범퍼 시스템이 개시된다. 범퍼 시스템은 차체에 결합하는 범퍼 빔; 상기 범퍼 빔 전면 길이방향 양측에 형성된 크래쉬 박스; 양단이 상기 크래쉬 박스에 고정되는 충돌 플레이트; 및 상기 범퍼 빔과 충돌 플레이트 사이에 개재되는 에너지 흡수 부재를 포함한다.
크래쉬 박스, 전방, 충돌방향, 리브, 압소버, 충돌판

Description

범퍼 시스템{Bumper Sysytem}
본 발명은 범퍼 시스템에 관한 것으로, 특히 크래쉬 및 에너지 흡수 구조를 일체로 구현한 범퍼 시스템에 관련한다.
최근 유럽 범퍼 성능에 새로운 RCAR 성능을 요구하고 있다. 이를 위한 RCAR 평가 방법을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 40%, 10도 오프셋(offset) 테스트를 통하여 보험등급을 결정한다. 다시 말해, 10도 경사지고 40% 오프셋 된 충돌 벽에 15㎞/h의 속도로 저속 충돌한 후 부품 가격, 수리기간, 공임비 등으로 보험등급을 결정한다. 이 평가에서의 요구사항은 범퍼 시스템만 교체하고 차체 손상이 없는 것이다.
이어, 범퍼 빔 기하학적(geometry) 평가를 수행한다. 여기서, 요구사항은 배리어와 범퍼 빔의 오버랩이 75㎜ 이상이거나, 범퍼 빔의 높이가 100㎜ 이상이다.
이와 같은 기하학적 평가를 만족한 경우에는 18인치 범퍼 배리어 테스트를 수행하고, 만족하지 못한 경우에는 보험등급을 2등급 상향조정하여 결정한다.
한편, 범퍼 배리어 테스트에서는 범퍼 배리어를 18인치 높이로 차량의 전방과 후방에 10㎞/h의 속도로 저속 충돌한다. 여기서, 요구사항은 차체 손상이 없고 언더라이드(underride)나 오버라이드(override)가 발생하지 않는 것이다.
마찬가지로, 범퍼 배리어 테스트를 만족한 경우에는 기 결정된 보험등급에 변동이 없지만, 만족하지 못한 경우에는 보험등급을 2등급 상향조정하여 결정한다.
따라서, 40% 오프셋 테스트에서 차체의 손상을 줄이기 위해 충돌시 범퍼 빔이 견딜 수 있는 한도 내에서 압착, 변형 또는 파괴 등으로 최대한 충돌에너지를 흡수하도록 하는 구조를 구비해야 하지만, 범퍼 배리어 테스트에서는 차체 손상을 막기 위해 범퍼 빔은 변형이 최소화되거나 파손이 없어야 한다.
그러나, 이러한 서로 상반된 요구를 수용할 수 있는, 다시 말해 새로운 RCAR 성능을 만족시키기 위한 범퍼 시스템은 종래에 없었다.
따라서, 본 발명의 목적은 새로운 RCAR 평가에서 40% 오프셋 테스트와 18인치 형상 배리어 테스트 성능을 동시에 만족시키면서 중량을 최소화할 수 있는 범퍼 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 목적은, 차체에 결합하는 범퍼 빔; 상기 범퍼 빔 전면 길이방향 양측에 형성된 크래쉬 박스; 양단이 상기 크래쉬 박스에 고정되는 충돌 플레이트; 및 상기 범퍼 빔과 충돌 플레이트 사이에 개재되는 에너지 흡수 부재를 포함하는 범퍼 시스템에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 범퍼 빔은, 서로 일정거리 이격하여 상기 길이방향으로 나란히 연장하는 전면 및 후면 크로스바; 상기 전면 및 후면 크로스바 사이 전체에 걸쳐 개재하는 수평 보강 플레이트; 및 양단이 상기 전면 및 후면 크로스바에 고정되도록 상기 수평 보강 플레이트의 표면과 이면을 따라 설치된 다수 개의 수직 보강 리브를 포함한다.
또한, 상기 에너지 흡수 부재는 양단이 상기 충돌 플레이트와 상기 범퍼 빔에 고정되도록 상기 길이방향으로 이격 설치된 다수 개의 에너지 흡수 리브를 포함할 수 있다.
선택적으로, 상기 에너지 흡수 부재는, 상기 충돌 플레이트와 상기 범퍼 빔 사이에 걸쳐 설치되고 상기 길이방향을 따라 일정 간격으로 개구가 형성된 에너지 흡수 프레임; 및 상기 에너지 흡수 프레임의 표면과 이면에서 양단이 상기 충돌 플레이트와 상기 범퍼 빔에 고정되도록 상기 길이방향으로 이격 설치된 다수 개의 에너지 흡수 리브를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 크래쉬 박스는, 상기 충돌 플레이트와 상기 범퍼 빔에 양단이 결합하도록 일정 간격으로 나란히 설치된 측벽 쌍; 상기 측벽 쌍 내측과 상기 충돌 플레이트 및 범퍼 빔에 가장자리가 고정된 수평 지지 플레이트; 및 상기 수평 지지 플레이트의 표면과 이면에 설치된 격자 형상의 지지 리브를 포함할 수 있다.
또한, 상기 범퍼 빔, 크래쉬 박스, 에너지 흡수 부재 및 충돌 플레이트는 유리섬유매트 열가소성 복합재(Glass Mat Thermoplastic) 또는 장섬유 강화 복합재(Long Fiber-Reinforced Thermoplastic)의 재질을 적용할 수 있다.
상기한 구성에 의하면, 새로운 RCAR 평가에서 요구하는 40% 오프셋 테스트와 18인치 형상 배리어 테스트 성능을 동시에 만족시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 범퍼 시스템의 일 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 2는 평면도이다.
도 1과 2를 참조하면, 차체에 결합하는 범퍼 빔(100), 범퍼 빔(100) 전면 길이방향 양측에 형성된 크래쉬 박스(300), 양단이 크래쉬 박스(300)에 고정되는 충돌 플레이트(210); 및 범퍼 빔(100)과 충돌 플레이트(210) 사이에 개재되는 에너지 흡수 부재(220, 230)를 포함한다.
범퍼 빔(100), 크래쉬 박스(300), 에너지 흡수 부재(200), 및 충돌 플레이트(210)는 유리섬유매트 열가소성 복합재(Glass Mat Thermoplastic) 또는 장섬유 강화 복합재(Long Fiber-Reinforced Thermoplastic) 등의 재질을 적용할 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 크래쉬 박스(300)는 제한된 충격량, 즉 차체 미손상을 위한 허용된 힘을 유지하면서 최대의 충돌 에너지를 흡수하여 차체의 손상 없이 많은 충돌 에너지를 흡수할 수 있고, 에너지 흡수 부재(220, 230)는 법규 및 형상 배리어 테스트시 에너지 흡수기능과 40%, 10도 오프셋 테스트시 크래쉬 기능을 하며 필요에 따라 한가지 기능만을 적용할 수 있다.
충돌 플레이트(210)는 다수 개의 에너지 흡수 부재(220, 230)와 크래쉬 박스(300)에 고정되어 충돌시의 충격량을 크래쉬 박스(300)와 에너지 흡수 부재(220, 230)에 균일하게 전달할 수 있다.
도 1과 2를 참조하면, 범퍼 빔(100)은, 서로 일정거리 이격하여 상기 길이방향으로 나란히 연장하는 전면 및 후면 크로스바(110, 120)와, 전면 및 후면 크로스바(110, 120) 사이 전체에 걸쳐 개재하는 수평 보강 플레이트(140)를 포함하여 단면이 H 형상을 이루고 있다. 바람직하게, 양단이 전면 및 후면 크로스바(110, 120)에 고정되도록 수평 보강 플레이트(140)의 표면과 이면을 따라 다수 개의 수직 보강 리브(130)가 설치된다.
또한, 후면 크로스바(110)에는 차체와의 결합을 위한 결합공(112)이 양단에 형성된다.
에너지 흡수 부재는 양단이 충돌 플레이트(210)와 범퍼 빔(100)의 전면 크로스바(120)에 고정되도록 길이방향으로 이격 설치된 다수 개의 에너지 흡수 리브(220)를 포함한다.
또한, 바람직하게, 에너지 흡수 리브(220) 이외에, 길이방향을 따라 일정 간격으로 개구(232)가 형성된 에너지 흡수 프레임(230)이 더 설치될 수 있다. 따라서, 개구(232)가 형성되지 않은 부분에서 에너지 흡수 프레임(230)의 표면과 이면에 각각 에너지 흡수 리브(220)가 설치된다.
에너지 흡수 프레임(230)의 개구(232)의 개수, 즉 에너지 흡수 리브(220)의 개수는 적절히 조정되어 충돌시 침입량을 규제할 수 있다.
또한, 크래쉬 박스(300)는, 충돌 플레이트(210)와 범퍼 빔(100)의 전면 크로스바(120)에 양단이 결합하도록 일정 간격으로 나란히 설치된 측벽 쌍(330), 측벽 쌍(330) 내측과 충돌 플레이트(210)와 범퍼 빔(100)의 전면 크로스바(120)에 가장자리가 고정된 수평 지지 플레이트(340), 및 수평 지지 플레이트(340)의 표면과 이면에 설치된 격자 형상의 지지 리브(310, 320)를 포함한다. 여기서, 지지 리브(310, 320)의 개수는 적절하게 선택될 수 있다.
여기서, 측벽 쌍(330)은 40%, 10도 오프셋 테스트를 수행하는 경우, 도 3과 같이, 충돌체와 90°이하의 각도를 이루도록 유지하여 균일한 변형, 파괴를 유도하며 크래쉬 박스(300)의 지지 리브(310, 320) 및 수평 지지 플레이트(340)가 일정한 힘으로 순차 변형 파괴가 일어날 수 있도록 한다. 측벽 쌍(330)의 두께와 높이는 필요한 강도에 따라 조정할 수 있다.
도 3과 4는 각각 40%, 10도 오프셋 테스트 전후 모습을 나타내는 평면도와 형상 배리어 테스트 전후 모습을 나타내는 평면도이다.
도 5의 a와 b는 각각 종래 범퍼 시스템과 본 발명의 범퍼 시스템에 의한 힘-변위 곡선을 나타내는 그래프이다.
구조해석 조건은 차량 중량 1.6kg, 빔 및 에너지 압소버 중량 6kg으로 일정한 침입량까지 특정값의 힘 그래프를 수평적으로 출력하여 많은 에너지를 흡수할 수 있는지의 여부를 체크한다.
도 5a를 참조하면, RCAR 40% 오프셋 테스트 성능이 불만족스러운 것을 알 수 있다. 반면, 형상 배리어 테스트 성능은 우수하다. 이에 비해, 도 5b를 참조하면, 충돌 처음부터 에너지를 흡수할 수 있고 그래프가 일정한 힘에서 수평을 이루므로 많은 에너지를 흡수할 수 있어 RCAR 40% 오프셋 테스트 성능이 우수하다. 이는 에너지 흡수 부재에 의한 에너지 흡수가 증가하였기 때문이다. 또한, 형상 배리어 테스트 성능도 우수하다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시예에 한정되어서는 안 되며, 이하에 기술되는 특허청구범위에 의해 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 범퍼 시스템의 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 평면도이다.
도 3과 4는 각각 40%, 10도 오프셋 테스트 전후 모습을 나타내는 평면도와 형상 배리어 테스트 전후 모습을 나타내는 평면도이다.
도 5의 a와 b는 각각 종래 범퍼 시스템과 본 발명의 범퍼 시스템에 의한 힘-변위 곡선을 나타내는 그래프이다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 차체에 결합하는 범퍼 빔;
    상기 범퍼 빔 전면 길이방향 양측에 형성된 크래쉬 박스;
    양단이 상기 크래쉬 박스에 고정되는 충돌 플레이트; 및
    상기 범퍼 빔과 충돌 플레이트 사이에 개재되는 에너지 흡수 부재를 포함하며,
    상기 범퍼 빔은,
    서로 일정거리 이격하여 상기 길이방향으로 나란히 연장하는 전면 및 후면 크로스바;
    상기 전면 및 후면 크로스바 사이 전체에 걸쳐 개재하는 수평 보강 플레이트; 및
    양단이 상기 전면 및 후면 크로스바에 고정되도록 상기 수평 보강 플레이트의 표면과 이면을 따라 설치된 다수 개의 수직 보강 리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 에너지 흡수 부재는 양단이 상기 충돌 플레이트와 상기 범퍼 빔에 고정되도록 상기 길이방향으로 이격 설치된 다수 개의 에너지 흡수 리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
  4. 차체에 결합하는 범퍼 빔;
    상기 범퍼 빔 전면 길이방향 양측에 형성된 크래쉬 박스;
    양단이 상기 크래쉬 박스에 고정되는 충돌 플레이트; 및
    상기 범퍼 빔과 충돌 플레이트 사이에 개재되는 에너지 흡수 부재를 포함하며,
    상기 에너지 흡수 부재는,
    상기 충돌 플레이트와 상기 범퍼 빔 사이에 걸쳐 설치되고 상기 길이방향을 따라 일정 간격으로 개구가 형성된 에너지 흡수 프레임; 및
    상기 에너지 흡수 프레임의 표면과 이면에서 양단이 상기 충돌 플레이트와 상기 범퍼 빔에 고정되도록 상기 길이방향으로 이격 설치된 다수 개의 에너지 흡수 리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
  5. 차체에 결합하는 범퍼 빔;
    상기 범퍼 빔 전면 길이방향 양측에 형성된 크래쉬 박스;
    양단이 상기 크래쉬 박스에 고정되는 충돌 플레이트; 및
    상기 범퍼 빔과 충돌 플레이트 사이에 개재되는 에너지 흡수 부재를 포함하며,
    상기 크래쉬 박스는,
    상기 충돌 플레이트와 상기 범퍼 빔에 양단이 결합하도록 일정 간격으로 나란히 설치된 측벽 쌍;
    상기 측벽 쌍 내측과 상기 충돌 플레이트 및 범퍼 빔에 가장자리가 고정된 수평 지지 플레이트; 및
    상기 수평 지지 플레이트의 표면과 이면에 설치된 격자 형상의 지지 리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
  6. 청구항 2, 4 또는 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 범퍼 빔, 크래쉬 박스, 에너지 흡수 부재 및 충돌 플레이트는 유리섬유매트 열가소성 복합재(Glass Mat Thermoplastic) 또는 장섬유 강화 복합재(Long Fiber-Reinforced Thermoplastic)의 재질을 적용한 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
  7. 차체에 결합한 범퍼 빔;
    상기 범퍼 빔 전면 길이방향 양측에 형성된 한 쌍의 크래쉬 박스;
    상기 범퍼 빔의 전면에서 상기 크래쉬 박스 사이에 설치되는 에너지 흡수 부재; 및
    상기 한 쌍의 크래쉬 박스 및 에너지 흡수 부재의 전면에 고정되어 충돌시의 충격량을 상기 크래쉬 박스와 에너지 흡수 부재에 균일하게 전달하는 충돌 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
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