KR100986952B1 - 범퍼 심재 - Google Patents

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KR100986952B1 KR1020030059433A KR20030059433A KR100986952B1 KR 100986952 B1 KR100986952 B1 KR 100986952B1 KR 1020030059433 A KR1020030059433 A KR 1020030059433A KR 20030059433 A KR20030059433 A KR 20030059433A KR 100986952 B1 KR100986952 B1 KR 100986952B1
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시오야사또루
후꾸다마사유끼
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가부시키가이샤 제이에스피
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Abstract

폴리올레핀계 수지 발포체의 긴 범퍼 심재는, 0.045 - 0.2 g/㎤ 의 밀도를 가지고, 70 mm 의 외경을 갖는 강체 파이프에 의해 500 mm/minute 의 압축 속도로 압축되었을 때, 20% 의 변형시 압축하중 (F20), 40% 의 변형시 압축하중 (F40), 60% 의 변형시 압축하중 (F60) 을 나타내고, F20/F40 의 비는 0.6 - 1.3 의 범위이고 F60/F40 의 비는 0.75 - 1.3 의 범위이다.
범퍼 심재

Description

범퍼 심재 {BUMPER CORE}
도 1 은 본 발명의 범퍼 심재의 압축 곡선 (곡선 a) 과 종래의 범퍼 심재의 압축 곡선 (곡선 b 와 곡선 c) 을 도시한 그래프,
도 2a 는 압축 실험 방법을 개략적으로 도시한 전방 평면도,
도 2b 는 도 2a 의 측면도,
도 3a 는 본 발명에 따른 범퍼 심재의 일실시형태를 개략적으로 도시한 수직 평면도,
도 3b 는 도 3a 의 측면도,
도 4 는 본 발명의 범퍼 구조물의 일실시예를 개략적으로 도시한 측단면도,
도 5 는 도 3b 에 도시된 범퍼 심재의 일부를 도시한 부분 확대도,
도 6a 는 본 발명에 따른 범퍼 심재의 다른 실시형태를 개략적으로 도시한 수직 평면도,
도 6b 는 도 6a 의 측면도,
도 6c 는 도 6a 의 범퍼 심재의 사시도,
도 7a ~ 도 7j 는 도 6b 의 범퍼 심재의 다양한 변형을 도시하는 도 6b 와 유사한 측면도,
도 8 은 도 6b 에 도시된 범퍼 심재의 일부를 확대한 단면도, 및
도 9a ~ 도 9h 는 실시예와 비교 실시예에서 준비되어 실험되는 범퍼 심재의 시편을 개략적으로 도시한 사시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명 *
1 : 시편
2 : 강체 파이프
3 : 테이블
4 : 압축 장치
10, 100 : 범퍼 심재
11a, 11b : U-형상부
12, 12a, 12b : 레그 (또는 돌출부)
13 : 전방부 (또는 전방벽, 수직벽)
14 : 상호연결부
15, 15a, 15b : 무게 감량부 (공기 틈새)
16 : 범퍼 페이셔
19 : 보강재
21 : 베이스부
본 발명은 자동차와 같은 차량의 전방에 부착되는 범퍼 심재에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 전방 범퍼는 자동차가 외부 물체와 충돌했을 때 운전자나 승객에게 충격을 완화시켜주고 차체의 손상을 방지하는데 사용된다. 범퍼 심재로서는, 뛰어난 충격 흡수성과 경량의 폴리프로필렌계 수지 발포체가 사용되었다 (제 JP-A-S58-221745 호와 제 JP-A-H11-334501 호).
종래의 전방 범퍼는, 4 또는 8 km/hour 의 속도로 주행하는 자동차가 외부 물체와 충돌할 때 차체를 보호하도록 구성되었다. 하지만, 이러한 구조로 인해, 보행자가 자동차의 범퍼와 충돌했을 때 심하게 다치기 쉬워진다. 특히, 성인 보행자의 무릎 영역이 범퍼와 충돌했을 때 영구적인 손상과 복잡하고 회복불능인 상태까지 파괴된다.
따라서, 자동차와 충돌하는 경우에 보행자를 보호할 수 있는 차량의 전방 범퍼 심재에 대한 요구가 증가하고 있다. 보다 자세하게는, 비교적 고속의, 예컨대 40 km/hour 의 속도로 주행하는 자동차와 보행자가 충돌했을 때 범퍼 심재가 충돌 에너지를 흡수하여 다리에 가해진 충격을 감소시킬 수 있고 심각한 무릎 손상을 방지할 수 있는 범퍼 심재에 대한 필요성이 대두되었다.
종래의 범퍼 심재의 구조에서도, 낮은 압축 탄성계수와 큰 부피를 가진 심재를 사용함으로써 충돌 충격을 감소시키고 에너지 흡수를 증가시킬 수 있다. 하지만, 최근의 차량은 에너지를 절약하고 내부 수용 공간을 증가시키도록 구성되는 추세이기 때문에, 범퍼는 소형화 및 경량화될 필요가 있다. 현재에는, 이러한 요구조건을 동시에 만족시키는 범퍼 심재가 시판되고 있지 않다.
본 발명은 상기 종래의 범퍼 심재의 문제점을 해결하도록 형성되었다.
본 발명에 있어서, 본 발명의 일 태양에 따라서, 0.045 ~ 0.2 g/㎤ 의 밀도를 가지고, 70 mm 의 외경을 갖는 강체 파이프에 의해 500 mm/minute 의 압축 속도로 압축되었을 때, 20% 의 변형시 압축하중 (F20), 40% 의 변형시 압축하중 (F40), 60% 의 변형시 압축하중 (F60) 을 나타내는 폴리올레핀계 수지 발포체의 긴 범퍼 심재를 제공하고, 여기에서 F20/F40 의 비는 0.6 ~ 1.3 의 범위이고 F60 /F40 의 비는 0.75 ~ 1.3 의 범위이다.
본 발명의 다른 태양에 있어서, 본 발명에서는 0.045 ~ 0.2 g/㎤ 의 밀도를 가진 폴리올레핀계 수지 발포체의 긴 범퍼 심재를 제공하고, 상기 범퍼 심재는, 이 범퍼 심재의 길이방향으로 연장하는 전방부와, 종방향으로 연장하고 상기 전방부로부터 후방쪽으로 각각 연장하여 수직으로 이격된 2 이상의 돌출부를 포함하고, 각각의 돌출부는 T mm 의 수직 방향 두께와 H mm 의 전후 방향 길이를 가지며, H/T 의 비는 2 ~ 10 이고, 상기 돌출부의 재료인 폴리올레핀계 수지 발포체는 35 ~ 400 N 의 굽힘 하중을 가지며, 상기 범퍼 심재는, 실제 부피 (VT ㎤) 를 가지고, 전체 부피 (VV ㎤) 를 가지는 1 이상의 무게 감량부를 포함하며, 실제 부피 (VT ㎤) 와 전체 부피 (VV ㎤) 는 다음의 조건을 만족한다:
0.2 ≤VT / (VT + VV) ≤0.7
본 발명의 다른 태양에 있어서, 본 발명에서는 0.045 ~ 0.2 g/㎤ 의 밀도를 가진 폴리올레핀계 수지 발포체의 긴 범퍼 심재를 제공하고, 상기 범퍼 심재는, 이 범퍼 심재의 길이방향으로 연장하는 수직 전방벽에 의해 각각 형성되어 수직으로 이격된 2 이상의 U-형상부와, 종방향으로 연장하고 인접한 2 개의 레그 사이에서 후방으로 개방된 공간을 한정하기 위해서 상기 수직 전방벽에서 후방으로 연장하는 2 이상의 레그와, 인접한 2 개의 U-형상부의 1 이상의 전방벽으로부터 후방으로 떨어진 위치에서 인접한 2 개의 U-형상부 각각의 인접한 2 개의 레그를 연결하여 U-형상부를 단일 구조물로 서로 연결하는 상호연결부를 포함한다.
또한, 본 발명은, 범퍼 페이셔 (fascia) 를 포함하며 차량의 전방에 부착되는 범퍼를 제공하고, 상기 범퍼 심재는, 범퍼 페이셔에 부착되는 전방측면과, 이 범퍼 심재의 후방측면이 부착되는 보강재를 구비한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 이후에 자세히 설명될 것이다.
본 발명의 바람직한 일실시형태의 긴 범퍼 심재는, 폴리올레핀계 수지 발포체로 제조되고, 70 mm 의 외경을 갖는 강체 파이프에 의해 500 mm/minute 의 압축 속도로 압축되었을 때, 20% 의 변형시 압축하중 (F20), 40% 의 변형시 압축하중 (F40), 60% 의 변형시 압축하중 (F60) 을 나타낸다. F20/F40 의 비는 0.6 ~ 1.3 의 범위이고, F60/F40 의 비는 0.75 ~ 1.3 의 범위인 것이 중요하다.
F20/F40 의 비와 F60/F40 의 비가 상기 범위내에 있으면, 통상적으로 범퍼 심재는 도 1 에 도시된 응력-변형 곡선 "a" 를 나타낸다. 응력-변형 곡선 "a" 에서 20% 변형과 60% 변형사이에 "평평한" 부분이 있기 때문에, 압축 하중은 초기에 0 ~ 20% 의 변형 범위내에서 크게 변하게 된다. 하지만, 20% ~ 60% 변형 범위내에서, 압축 하중의 변화는 작다. 따라서, 충돌 에너지는 평평한 부분에서 흡수될 수 있다. 더욱이, 평평한 부분의 압축 하중은 40% 변형에서의 압축 하중 (F40) 을 크게 초과하지 않는다.
보다 자세하게는, F20/F40 의 비가 0.6 미만일 때, 초기의 낮은 변형 범위에서의 압축 하중의 증가는 도 1 의 곡선 "b" 에 의해 도시된 바와 같이 매우 작아서, 충돌 에너지가 충분히 흡수될 수 없다. 다른 한편으로, F20/F40 의 비가 1.3 이상일 때, 도 1 의 곡선 "c" 에 도시된 바와 같이, 낮은 변형 영역에서 최고점이 나타난다. 도 1 에 도시된 바와 같이 최고점이 높으며, 레그의 응력도 커져서 레그가 심하게 손상될 가능성이 크다. 최고점이 낮으면, 충돌 에너지가 충분히 흡수되지 않고 레그도 충분히 보호될 수 없다. 레그의 충분한 보호 및 충돌 에너지의 충분한 흡수를 위해서, F20/F40 의 비가 바람직하게는 0.75 ~ 1.3 의 범위, 보다 바람직하게는 0.8 ~ 1.2 의 범위, 가장 바람직하게는 0.85 ~ 1.1 의 범위이다.
F60/F40 의 비가 0.75 미만일 때, 40% 이상의 변형에서 압축 하중이 비교적 빠르게 감소하고, 충돌 충격을 충분히 흡수하는데 실패하게 된다. 더욱이, 가해진 충돌 에너지에 의해 응력-변형 곡선이 최종적으로 급격하게 증가하기 때문에, 레그 충격이 상당히 증가하여 심각한 상처를 유발하게 된다. F60/F40 의 비 가 1.3 이상일 때, 응력-변형 곡선은 F40 ~ F60 의 변형 범위에서 급속하게 증가하여 레그는 충돌 충격으로부터 충분히 보호될 수 없다. 레그의 충분한 보호 및 충돌 에너지의 충분한 흡수를 위해서, F60/F40 의 비가 바람직하게는 0.8 ~ 1.2 의 범위, 보다 바람직하게는 0.85 ~ 1.15 의 범위, 보다 더 바람직하게는 0.98 ~ 1.15, 가장 바람직하게는 1.0 ~ 1.1 의 범위이다.
충돌 충격으로부터의 레그의 충분한 보호 및 충돌 에너지의 충분한 흡수를 위해, 40% 변형시 압축 하중 (F40) 이 바람직하게는 1 ~ 6 kN, 보다 바람직하게는 2 ~ 5 kN 이다. 동일한 이유로, 20% 변형시 압축 하중 (F20) 이 바람직하게는 0.7 ~ 6 kN 의 범위, 보다 바람직하게는 2 ~ 5 kN 의 범위인 반면, 60% 변형시 압축 하중 (F60) 은 바람직하게는 1 ~ 6 kN 의 범위, 보다 바람직하게는 2 ~ 6 kN 의 범위이다.
본원에 사용된 바와 같이, 압축 곡선은, 범퍼 심재가 70 mm 의 외경을 갖는 강체 파이프에 의해 500 mm/minute 의 압축 속도로 압축되는 압축 실험에서 획득된 응력의 함수로서 압축 하중을 도시한 것이다. 압축 실험은 50% 의 상대습도 상태에서 23℃ 에서 실시된다. 70 mm 의 파이프 직경은 성인 다리의 적절한 직경으로서 선택되었다.
압축 실험 방법은, 압축 실험을 받는 범퍼 심재의 시편 (1) 을 개략적으로 도시하는 정면도와 측면도인 도 2a 와 도 2b 를 참조하여 이후에 자세히 설명될 것 이다. 상기 경우에 있어서, 시편 (1) 은 도 3a 와 도 3b 에 도시된 긴 심재 (10) 를 17 cm 의 길이 "d" 로 측면 절삭함으로써 얻어진다. 따라서, 시편 (1) 은, 17 cm 의 심재 (10) 의 길이방향을 따라서 길이 "d", 심재 (10) 의 전후방향을 따라서 길이 "t", 및 심재 (10) 의 수직 방향을 따라서 길이 "h" 를 가지고, 길이 "h" 는 심재 (10) 가 부착되는 보강재 (이후에 설명될 도 4 에서 도면부호 19 로 지칭됨) 의 전면의 수직 길이와 동일하거나 더 작게 된다. 시편 형성시, 심재 (10) 의 총길이의 15% 에 해당하는 종방향 길이를 갖는 종방향 단부 각각이 제거된다. 더욱이, 심재 (10) 에서 방향 지시등 (winkers) 과 헤드램프 (headlamps) 의 위치에 해당하는 특정한 형상의 상기 영역은 제거된다. 추가적으로, 필요하다면, 보강재의 상하부 가장자리로부터 돌출한 심재 (10) 의 상하부가 제거된다. 남아있는 심재 (심재의 중요부) 로부터, 가능한 다량의 시편이 생성되고, 각각의 시편은 압축 시험을 받게 된다.
도 2a 와 도 2b 에 있어서, 강체 지지 테이블 (3) 은 평평한 표면을 가지고, 이 평평한 표면에는 상방향으로 향하는 표면이 거친 표면인 #40 사포지 (5) 가 접착된다. 시편 (1) 은, 심재의 후방측면이 사포지 (5) 의 거친 표면과 접촉하도록 테이블 (3) 상에 위치된다. 그 후, 70 mm 의 외경을 가진 강체 파이프 (2) 는, 이 파이프 (2) 의 축방향이 시편의 길이방향에 수직하게 향하도록 시편상에 위치된다. 압축 장치 (4) 는 파이프 (2) 를 하강시키도록 작동되어서, 500 mm/minute 의 압축 속도에서 시편을 전후방향으로 압축시킨다. 각각의 시편이 70% 까지 압축될 때가지, 즉 길이 "t" 가 0.3t 로 감소할 때까지, 시편에 가해진 하중과 시편의 높이를 기록하면서 압축이 실시된다. 따라서, 얻어진 압축 곡선으로부터, 각 시편에 대한 20% 변형에서의 압축 하중 (F20), 40% 변형에서의 압축 하중 (F40), 60% 변형에서의 압축 하중 (F60) 이 결정된다. 그 후, 각각의 F20, F40, 및 F60 에 대하여 시편의 평균 압축 하중이 계산되고, 이로부터 심재의 F20/F40 과 F60/F40 이 결정된다.
본 발명의 긴 심재는, 길이방향, 즉 범퍼가 차량의 전방에 부착되는, 자동차 등의 차량의 측면 방향과 평행한 종방향으로 신장한다. 또한, 긴 심재는 이 심재의 전후방향으로 신장한다. 심재의 전후방향은 이 심재의 길이방향에 수직하고 차량의 전후방향에 평행하다. 전후방향을 따른 심재의 최대 길이 (L) 는 일반적으로 15 cm 이하, 바람직하게는 3 ~ 15 cm, 보다 바람직하게는 4 ~ 12 cm 이다. 15 cm 를 초과하는 매우 긴 심재의 최대 길이 (L) 는 차량의 전후방 길이를 바람직하지 않게 증가시키기 때문에 불리하다.
상기 F20/F40 과 F60/F40 의 특성을 가진 범퍼 심재는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 발명에 따른 긴 범퍼 심재의 바람직한 일실시형태가 도 3a 와 도 3b 에 도시되었다. 일반적으로 긴 범퍼 심재 (10) 는, 이 범퍼 심재 (10) 의 길이방향으로 연장하는 전방부 (13), 이 전방부 (13) 로부터 후방으로 각각 연장하고 종방향으로 연장하여 수직하게 이격된 2 이상의 돌출부 (12) 를 가진다. 상기 실시형태에 있어서, 전방부 (13) 는 범퍼 심재 (10) 의 길이방향에 수직하게 연장하는 수직벽인 반면, 돌출부 (12) 는, 이 수직벽 (13) 에 수직하게 후방으로 연장하고 각각의 인접한 2 개의 레그 (12) 사이의 공간 (15) 을 한정하도록 범퍼 심재 (10) 의 길이방향으로 연장하는 4 개의 평행한 플레이트형 레그이다.
인접한 2 개의 레그 (12) 사이의 공간 (15) 은 공기만이 존재하는 공기 틈새 또는 플리넘 (plenum) 을 한정하는 무게 감량부를 구성한다. 또한, 리세스, 구멍, 및/또는 그루브는, 전방벽 (13) 및/또는 레그 (12) 내에 형성될 때, 상기 무게 감량부를 구성한다. 무게 감량부 (15) 가 있기 때문에, 도 3a 와 도 3b 에 도시된 바와 같이 범퍼 심재 (10) 가 전후방향으로 압축될 때, 레그 (12) 는 우선 휘어지고 좌굴되기 시작한다. 범퍼 심재 (10) 가 더 압축됨으로써 더 큰 좌굴뿐만 아니라 레그의 파단을 유발한다. 따라서, 심재 (10) 는, 무게 감량부 (공기 틈새) 가 구부러졌거나 파단된 레그로 채워질 때까지 계속 변형한다. 레그가 계속 구부러지고 대략 파단되는 한, 압축 하중은 크게 증가하지 않는다.
따라서, 도 1 에 도시된 상기 압축 곡선에 있어서, 압축 하중이 크게 변하지 않는 20% 변형과 60% 변형 사이에 평평한 부분이 나타난다. 레그 (12) 의 강도가 증가함에 따라, 40% 변형에서 압축 하중 (F40) 도 증가한다. 따라서, 심재의 밀도, 레그의 굽힘 강도, 및 무게 감량부의 부피를 제어함으로써, 압축 곡선의 평평한 부분의 압축 하중과 변형을 제어할 수 있다. 상기 압축 곡선 특성을 가진 본 발명의 범퍼 심재를 지지하는 전방 범퍼가 부착되는 자동차가 외부 물체와 충돌할 때, 이 충돌 에너지는 흡수되어 외부 물체상에 가해진 충돌 충격을 감소시켜줄 수 있다.
충돌 에너지의 만족스러운 흡수 및 충돌 충격을 감소시키기 위해서, 무게 감량부 (공기 틈새) (15) 의 부피 (VV ㎤) 와 범퍼 심재 (10) 의 실제 부피 (VT ㎤) 는 다음 조건을 만족하는 것이 바람직하다:
0.2 ≤VT / (VT + VV) ≤0.7
예컨대, 무게 감량부 (15) 의 부피 (VV) 가 과도하게 크면, 즉 레그 (12) 가 과도하게 얇거나 과도하게 길다면, VT/(VT+VV) 의 비가 매우 작아져서, 레그는 충돌시 파편으로 심하게 부서지고 40 - 60% 변형에서 압축 하중이 급격하게 감소할 수 있다. 또한, 충돌 충격이 충분히 흡수될 수 없고 압축 하중이 70% 변형에 도달하기 전에 상당히 증가할 수 있다. 다른 한편으로, 무게 감량부 (15) 의 부피 (VV) 가 과도하게 작으면, 즉 레그 (12) 가 과도하게 두껍거나 과도하게 짧으면, VT/(VT+VV) 의 비가 매우 커져서, 압축 곡선은 도 1 의 곡선 "b" 와 같이 도시될 수 있고, 충돌 에너지가 충분히 흡수될 수 없으며 충돌 충격이 충분히 감소될 수 없다. 보다 바람직하게는, VT/(VT+VV) 의 비는 0.2 ~ 0.6 이다. 보다 더 바람직하게는, VT/(VT+VV) 의 비는 0.2 ~ 0.5 이다. 가장 바람직하게는, VT/(VT+VV) 의 비는 0.25 ~ 0.45 이다.
범퍼 심재 (10) 의 실제 부피 (VT) 는, 그 치수를 측정함으로써 결정될 수 있고, 또는 다른 방법으로는, 시편을 물속으로 침지시켜 침지 전후의 수위 차이를 측정하여 실제 부피 (VT) 를 결정할 수 있는 침지 방법 (immersion method) 에 의해 결정될 수 있다. 무게 감량부 (15) 의 부피 (VV) 는 그 치수를 측정함으 로써 결정될 수 있다. 다른 방법으로는, 부피 (VT+VV) 는 우선 심재 (10) 의 치수로부터 측정된다. 측정된 부피 (VT+VV) 로부터 침지 방법에 의해서 측정된 부피 (VT) 를 뺌으로써 부피 (VV) 가 결정될 수 있다.
고려되는 심재의 부피 (VT, VV) 는 심재의 중요 부분의 부피이다. 따라서, 필요하다면, 보강재의 상하부 가장자리로부터 돌출하는 심재 (10) 의 상하부는 고려되지 않는다. 추가적으로, 방향 지시등과 헤드램프의 위치에 해당하는 특정한 형태의 심재 (10) 의 상기 영역은 고려되지 않는다. 더욱이, 심재 (10) 의 총길이의 15% 에 해당하는 종방향 길이를 가진 종방향 단부 각각은 고려되지 않는다. 예컨대, 도 4 에 도시된 바와 같이, 보강재 (19) 의 상하부 가장자리로부터 돌출하는 심재 (10) 의 상하부 (10b) 는 심재의 중요하지 않는 부분으로서 VT 와 VV 의 측정을 위해서 제거된다. 단지 도 4 에서 2 점 쇄선 (22) 으로 둘러싸는 중요 부분 (10a) 의 VT 와 VV 만이 측정된다. 점선 (18) 은, 보강재 (19) 의 상하부 표면과 동일한 평면에 있는 상하부 평면을 나타내고, 또한 중요 부분 (10a) 과 중요하지 않은 부분 (10b) 사이의 경계를 나타낸다. 도 4 는, 범퍼 페이셔 (16), 차체에 부착된 보강재 (19), 및 페이셔 (16) 와 보강재 사이에 개재되어 보강재 (19) 에 고정된 범퍼 심재 (10) 를 구비한 전방 범퍼의 실시형태를 도시하였다. 부수적으로, 무게 감량부의 부피 (VV) 는 심재 (10) 의 중요 부분의 외주연부를 둘러싸는 가상의 가요성 포장물 (22) 내의 공기 틈새의 부피이다.
심재의 1 이상의 레그 (12) 에 있어서, 수직방향으로의 두께 (T mm) 에 대 한 전후방향으로의 길이 (H mm) 의 비 (H/T) 가 바람직하게는 2 ~ 10, 보다 바람직하게는 3 ~ 8, 가장 바람직하게는 3 ~ 6 이다. 상기 비 (H/T) 가 과도하게 작을 때, 즉 두께 (T) 가 과도하게 두껍거나 길이 (H) 가 과도하게 짧을 때, 압축 곡선은 도 1 에서 곡선 "b" 로 도시될 수 있고, 충돌 에너지는 충분히 흡수되지 않을 수 있으며, 충돌 충격이 충분히 감소되지 않을 수 있다. 다른 한편으로는, 상기 비 (H/T) 가 과도하게 크면, 즉 두께 (T) 가 과도하게 얇거나 길이 (H) 가 과도하게 길면, 레그는 충돌시 파편으로 심하게 부서질 수 있고, 40 ~ 60% 변형에서 압축 하중이 급격하게 감소할 수 있다. 또한, 충돌 충격이 충분히 흡수될 수 없고 압축 하중이 70% 변형에 도달하기 전에 상당히 증가할 수 있다. 길이 (H) 는 바람직하게는 20 ~ 100 mm, 보다 바람직하게는 25 ~ 70 mm 이다.
도 5 에서는 도 3b 에서 일점 쇄선으로 둘러싸인 부분의 확대 부분도를 도시하였고, 레그 (12) 의 길이 (H) 는 베이스 위치 (21) 에서 레그 (12) 의 후방단부까지이다. 레그 (12) 의 두께 (T) 는 단면적 (S (㎟)) 을 길이 (H) 로 나눔으로써 얻어지는 값 (T = S/H) 이다. 단면적 (S) 은 도 5 에서 이중선 해칭으로 도시된 부분의 면적이다. 레그 (12) 의 H 및/또는 T 는 심재의 종방향 길이, 즉 레그 (12) 의 종방향 길이를 따라서 변할 수 있다. 게다가, 레그 (12) 는, 상기 비 (H/T) 가 상기 범위내에 있지 않는 일부분을 가질 수 있다. 하지만, 이러한 경우에 있어서, 레그 (12) 의 비 (H/T) 가 레그의 종방향 길이의 60% 이상에서 상기 범위내에 들어가는 것이 바람직하다.
또한, 레그 (12) 로 형성되는 폴리올레핀계 수지 발포체는, 적절한 압축 하중비 (F20/F40, F60/F40) 및 압축 하중 (F40) 을 구하기 위해서, 35 ~ 400 N, 보다 바람직하게는 35 ~ 200 N, 가장 바람직하게는 70 ~ 200 N 의 굽힘 하중을 가지는 것이 바람직하다. 폴리올레핀계 수지 발포체의 굽힘 하중 (BF) 은, 최대 굽힘 하중에 대한 일본 공업 표준법 JIS K 7221 (1984) 에서 기재된 방법과 조건에 따라서 3-점 굽힘 실험으로 측정된다. 따라서, 시편은 120 mm 의 길이, 25 mm 의 폭, 및 20 mm 의 높이를 가진다. 시편은 심재 (10) 의 중요 부분의 레그로부터 샘플로 선택된다. 레그에 사용되는 것과 동일한 폴리올레핀계 수지 발포체가, 이용가능하다면, 시편으로서 사용될 수 있다.
적절한 압축 하중비 (F20/F40, F60/F40) 및 압축 하중 (F40 ) 을 구하기 위해서, 1 이상의 레그가 5 ~ 150 N, 보다 바람직하게는 25 ~ 75 N, 가장 바람직하게는 30 ~ 70 N 의 굽힘 하중을 가지는 것이 더 바람직하다. 레그의 굽힘 하중 (BL) 은, 최대 굽힘 하중에 대한 일본 공업 표준법 JIS K 7221 (1984) 에서 기재된 방법과 조건에 따라서 3-점 굽힘 실험으로 측정된다. 하지만, 시편은 120 mm 의 길이 및 레그와 동일한 폭과 두께를 가져야 한다. 도 5 에 도시된 레그 (12) 의 경우에 있어서, 예컨대 시편이 120 mm 의 길이, 및 H 의 폭과 T 의 두께를 가지도록 심재의 전후방향 및 라인 (21) 을 따라서 심재를 절단함으로써 시편이 획득된다. 샘플로 선택된 시편의 길이방향은 심재의 길이방향과 평행하게 된다. 따라서, 획득된 시편은 1 이상의 테이퍼된 표면을 가지더라도 3-점 굽힘 실험을 받게 된다.
심재의 1 이상의 레그 (12) 가 상기 범위내의 H/T 비와 굽힘 하중 (BF, BL) 을 가지는 것이 바람직하다. 심재의 4 이상의 레그 (12) 가 상기 기준을 만족하는 것이 보다 바람직하다. 심재의 각 레그 (12) 가 상기 기준을 만족하는 것이 가장 바람직하다.
전방벽 (13) 은 범퍼 페이셔 (18) 의 후방면과 일치하도록 평면, 오목한 형상, 볼록한 형상, 또는 파형 (undulated form) 과 같은 어떠한 소망하는 형상일 수 있다. 필요하다면, 전방벽 (13) 에는 심재 (10) 의 무게 감량부 일부를 형성하도록 1 이상의 관통구, 리세스, 또는 보어가 제공될 수 있다. 충돌 초기 단계 (낮은 변형 영역) 에서의 압축 강도 및 성형성 (moldability) 과 성형체 분리성 (mold releasability) 과 같은 심재 형성의 용이함을 고려하여, 레그 (12) 의 두께와 형상이 적절하게 결정될 수 있다. 예컨대, 도 5 에 도시된 레그에 있어서, 베이스 위치 (21) 에서의 레그 (12) 두께는 이 레그의 후방 단부에서의 두께보다 클 수 있다.
본 발명에 다른 긴 범퍼 심재의 다른 바람직한 실시형태가 도 6a 와 도 6c 에 도시되어 있다. 상기 실시형태에 있어서, 긴 범퍼 심재 (100) 는, 이 범퍼 심재의 길이방향으로 연장하는 수직 전방벽 (13a) 에 의해 각각 형성되고 수직으로 이격된 2 개의 U-형상부 (11a, 11b) 와, 인접한 2 개의 레그 (12a, 12b) 사이에서 후방으로 개방된 공간 (15b) 을 한정하기 위해서 수직 전방벽 (13a) 으로부터 후방으로 연장하고 종방향으로도 연장하는 2 개의 레그 (12a, 12b) 를 가진다. 인접한 U-형상부 (11a, 11b) 사이에는 공간 (15a) 이 형성된다.
또한, 범퍼 심재 (100) 는, U-형상부 (11a, 11b) 의 1 이상의 전방벽 (13a) 으로부터 후방으로 떨어진 위치에서, 인접한 2 개의 U-형상부 (11a, 11b) 각각의 인접한 2 개의 레그 (12b, 12a) 를 연결하는 상호연결부 (14) 를 구비하고, 따라서 U-형상부 (11a, 11b) 는 단일 구조물로 서로 연결된다.
도 6a ~ 도 6c 에서는 범퍼 심재 (100) 를 다양하게 변형시켜서 도시하였다. 예컨대, U-형상부의 개수는 원한다면 바뀔 수 있다. 따라서, U-형상부 (11a, 11b) 의 개수는 바람직하게는 2 ~ 5, 보다 바람직하게는 2 ~ 3, 가장 바람직하게는 2 이다. 게다가, 도 7a ~ 도 7j 에 도시된 바와 같이, 각각의 U-형상부의 레그 개수, 전방벽의 배향, 레그의 배향, 및 상호연결부의 위치와 배향은 원한다면 바뀔 수 있다. 도시된 다양한 변형에 대해서는 이후에 보다 자세히 설명될 것이다. 도 6a ~ 도 6c 및 도 7a ~ 도 7j 에 있어서, 동일한 도면 부호는 유사한 구성부를 나타낸다.
도 7a 에 도시된 실시형태에 있어서, U-형상부 (11a, 11b) 의 인접한 2 개의 레그 (12b, 12a) 는 다른 레그보다 더 짧다. 도 7b 의 심재에 있어서, 상부 U-형상부 (11a) 의 2 개의 레그 (12a, 12b) 는 하부 U-형상부 (11b) 의 2 개의 레그보다 더 짧고, U-형상부 (11a, 11b) 의 수직 전방벽 (13a) 은 동일한 평면에 있지 않다. 도 7c 에 도시된 심재는, 하부 U-형상부 (11b) 의 레그 (12a) 가 도 7b 에 도시된 레그보다 짧고, 상호연결부 (14) 가 하부 U-형상부 (11b) 의 레그 (12a) 의 후방 단부와 상부 U-형상부 (11a) 의 레그 (12b) 의 중간부 사이에서 연장한다는 점에서 도 7b 의 심재와 다르다. 도 7d 와 도 7e 에 도시된 실시형 태에 있어서, 각각의 U-형상부 (11a, 11b) 는, 공간 (15b) 을 2 개의 소공간으로 분리하도록 수직 전방벽으로부터 후방으로 또한 종방향으로 연장하는 추가 레그 (23) 를 구비한다. 각각의 U-형상부에서 추가 레그 (23) 의 개수는 일반적으로 0 ~ 6, 바람직하게는 0 ~ 2, 보다 바람직하게는 0 ~ 1 이다.
전술한 실시형태에 있어서 레그 (12a, 12b) 는 서로 평행하게 연장한다. 원한다면, 레그는 적절한 각도로 연장할 수 있다. 평행하지 않은 레그 배열의 일예로는, 레그 (12a, 12b) 가 후방 외부쪽으로 연장하는 도 7f 에 도시되어 있다. 레그 (12a, 12b) 는 내부쪽으로 연장할 수도 있다. 하지만, 레그 (12a, 12b) 가 서로 평행하게 연장하는 것이 바람직하다.
전술한 실시형태에 있어서 상호연결부 (14) 는 전방벽 (13a) 과 평행하게 연장한다. 하지만, 원한다면, 상호연결부는 도 7g 에 도시된 바와 같이 전방벽 (13a) 에 평행하지 않을 수 있다. 2 이상의 상호연결부 (14) 는, 원한다면, 도 7h 에 도시된 바와 같이 제공될 수 있다. 전술한 실시형태에 있어서 전방벽 (13a) 은 심재 (100) 의 전후방향에 수직한 방향으로 연장한다. 하지만, 원한다면, 1 이상의 U-형상부의 전방벽 (13a) 은 도 7i 에 도시된 바와 같이 경사지게 연장할 수 있다.
전술한 실시형태에 있어서, 상부 U-형상부 (11a) 의 상부 레그 (12a) 의 후방 단부와, 하부 U-형상부 (11b) 의 하부 레그 (12b) 의 후방단부는, 심재 (100) 의 전후방향에 수직한 최후방의 동일한 평면내에 위치한다. 원한다면, 도 7j 에 도시된 바와 같이, 하부 U-형상부 (11b) 의 하부 레그 (12b) 의 후방 단부는, 상부 U-형상부 (11a) 의 상부 레그 (12a) 의 후방 단부가 위치되는 최후방의 평면내에 위치하지 않을 수 있다. 하지만, U-형상부 (11a, 11b) 의 레그 (12a, 12b) 의 후방 단부가 도 7b, 도 7e, 도 7f, 도 7g, 도 7h, 도 7i 의 실시형태에서와 같이 동일한 최후방의 평면내에 위치되는 것이 바람직하다.
레그 (12a, 12b) 사이에서 한정된 공간 (15b) 과 2 개의 U-형상부 (11a, 11b) 사이에서 한정된 공간 (15a) (도 6a ~ 도 6c 참조) 은, 공기만이 존재하는 공기 틈새 또는 플리넘을 한정하는 무게 감량부를 구성한다. 리세스, 구멍, 및/또는 그루브가, 전방벽 (13a), 레그 (12a, 12b), 및/또는 상호연결부 (14) 내에 형성될 때에도 상기 무게 감량부를 구성한다. 이러한 무게 감량부 (15b, 15a) 가 존재하기 때문에, 도 1 에 도시된 상기 압축 곡선에서, 압축 하중이 크게 변화지 않는 20% 변형과 60% 변형 사이에 평평한 부분이 나타나게 된다. 따라서, 심재의 밀도, 레그의 굽힘 강도, 무게 감량부의 부피를 제어함으로써, 압축 곡선의 평평한 부분에서의 압축 하중과 변형을 제어할 수 있다.
도 6a ~ 도 6c 및 도 7a ~ 도 7j 에 도시된 실시형태에 있어서, 상호연결부 (14) 는 전방벽 (13a) 으로부터 후방으로 떨어진 위치에서 인접한 2 개의 U-형상부 (11a, 11b) 각각의 인접한 2 개의 레그 (12b, 12a) 를 연결한다. 상호연결부 (14) 가, 최전방의 평면에서부터, 이 최전방의 평면과 최후방의 평면 사이의 거리의 적어도 3 분의 1, 보다 바람직하게는 적어도 2 분의 1, 보다 더 바람직하게는 적어도 4 분의 3 에 해당하는 거리만큼 떨어진 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
본원에 사용된 "최후방의 평면" 은, 심재 (100) 의 전후방향에 수직하고 레그 (12a, 12b) 의 1 이상의 최후방의 단부가 위치되는 평면을 의미한다. 본원에 사용된 "최전방의 평면" 은, 상기 최후방의 평면과 평행하고 전방벽 (13a) 의 1 이상의 최전방의 단부가 위치되는 평면을 의미한다. 따라서, "최전방의 평면과 최후방의 평면 사이의 거리" 는, 전후방향으로 심재 (100) 의 최대 길이이고, 도 7a, 도 7b, 및 도 7g ~ 도 7j 에서 L 로 도시되었다. 따라서, 상호연결부 (14) 의 위치는, 최전방의 평면과 상호연결부 (14) 의 전방면 사이의 길이 (l) (도 7a, 도 7b, 도 7g ~ 도 7j) 가 적어도 L/3 (l ≥L/3), 보다 바람직하게는 적어도 L/2, 보다 더 바람직하게는 적어도 3L/4 이도록 결정되는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는, 상호연결부 (14) 의 위치는, 이 상호연결부의 후방면이 도 6b, 도 7b, 도 7e, 및 도 7f 에 도시된 바와 같이 최후방의 평면내에 위치되도록 결정되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 무게 감량부 (공기 틈새) (15b, 15a) 를 가진 범퍼 심재 (100) 가 전후방향으로 압축될 때, 레그 (12a, 12b) 는 우선 휘어지고 구부러지기 시작하고, 심재 (100) 는, 무게 감량부가 구부러졌거나 파단된 레그로 채워질 때까지 계속 변형한다. 레그가 계속 구부러지고 대략 파단될 때까지, 압축 하중은 크게 증가하지 않는다. 따라서, 도 1 에서 곡선 "a" 로 도시된 바와 같이, 범퍼 심재 (100) 의 압축 곡선은, 압축 하중이 크게 변화지 않는, 20% 변형과 60% 변형 사이의 평평한 부분을 나타낸다. 다른 한편으로는, 레그의 구부러짐과 파단이 단기간에 매우 신속하게 종결될 때, 흔하지 않은 경우로서 곡선 a' 으 로 도시된 바와 같이 압축 곡선이 붕괴하게 될 것이다. 이러한 소망하지 않은 압축 곡선의 붕괴는, 전술한 바와 같이 상호연결부 (4) 의 위치를 조절함으로써 방지될 수 있다.
예컨대, 레그 (12a, 12b) 의 굽힘 강도를 증가시킴으로써, 초기의 작은 변형에서 압축 하중이 증가하게 된다. 하지만, 이 경우에 있어서, 레그가 계속 구부러지고 파단되는 평평한 부분이 작은 변형측 쪽으로 (도 1 에 도시된 압축 곡선에서 좌측으로) 이동되어서, 60% 변형에서의 압축 하중 (F60) 이 감소하게 된다. 상호연결부 (14) 가 전술한 바와 같이 위치될 때, 이 상호연결부 (14) 는 압축 곡선에서의 평평한 부분을 큰 변형측 쪽으로 (도 1 에 도시된 압축 곡선에서 우측으로) 이동시키는데 사용된다. 상호연결부 (14) 는 수직으로 또한 종방향으로 연장하는 것이 바람직하다. 이 경우에 있어서, 상호연결부 (14) 는, 이 상호연결부 (14) 를 구성하는 인접한 2 개의 구성품 사이에서 한정될 1 이상의 틈을 가지고, 연속적으로 또는 간헐적으로 종방향으로 연장한다. 상호연결부 (14) 의 종방향 길이는 범퍼 심재 (100) 의 종방향 길이의 60 ~ 100% 에 해당하는 것이 바람직하다. 상호연결부 (14) 가 불연속적인 구조물일 때, 이 상호연결부의 종방향 길이는 상호연결부 (14) 를 구성하는 구성품의 총길이에 해당한다. 상호연결부 (14) 가 심재 (100) 의 종방향 길이에 걸쳐서 연장하는 것이 바람직하다.
제조의 용이함을 위해, 상호연결부 (14) 는, 바람직하게는 10 ~ 100 mm, 보다 바람직하게는 20 ~ 60 mm, 가장 바람직하게는 20 ~ 40 mm 의 수직 길이 (도 7e 에서 "n") 와, 바람직하게는 4 ~ 30 mm, 보다 바람직하게는 5 ~ 20 mm, 가장 바람직하게는 5 ~ 15 mm 의 전후방향으로의 두께 (도 7e 에서 "m") 를 가지는 플레이트 형상인 것이 바람직하다. 하지만, 상호연결부 (14) 는 플레이트 형상에만 한정되지 않는다.
부수적으로, 전술한 상호연결부 (14) 와 각각 유사한 1 이상의 상호연결벽은, 도 3a 와 도 3b 를 참조하여 기재된 범퍼 심재 (10) 내에 제공되어서, 전방부 (13) 로부터 후방으로 떨어진 위치에서 인접한 2 개의 레그 (12) 를 연결한다. 이 경우에 있어서, 전방부 (13) 에는 1 이상의 구멍이 제공될 수 있다. 상기 구조물은, 도 6a ~ 도 6c 및 도 7a ~ 도 7j 에서 도시된 실시형태와 유사하고, 구멍, 레그, 및 상호연결부의 위치, 개수, 및 형상에 따라서 변한다. 예컨대, 도 3b 에 도시된 심재 (10) 에는 이 심재의 후방 단부에서 내부의 2 개의 레그 (15) 를 연결하기 위한 상호연결부가 제공되고 이 상호연결부의 반대편 위치에서 전방부 (13) 내에 구멍이 형성될 때, 최종 구조물은 도 6b 에 도시된 심재 (100) 와 유사하게 된다.
도 3a 와 도 3b 에 도시된 실시형태와 같이, 충돌 에너지의 만족스러운 흡수와 충돌 충격을 감소시키기 위해서, 무게 감량부 (공기 틈새) (15a, 15b) 의 부피 (VV cm3) 와 범퍼 심재 (100) 의 실제부피 (VT cm3) 가 다음의 조건을 만족하는 것이 바람직하다:
0.2 ≤ VT/(VT + VV) ≤ 0.7
보다 바람직하게는, VT/(VT + VV) 의 비가 0.2 ~ 0.6 이다. 보다 더 바람직하게는, VT/(VT + VV) 의 비가 0.2 ~ 0.5 이고, 가장 바람직하게는, VT/(VT + VV)의 비가 0.25 ~ 0.45 이다.
도 3a 및 도 3b 에 도시된 실시형태와 같이, 심재의 레그 (12a 및/또는 12b) 는, 수직방향으로의 두께 (T mm) 에 대한 전후방향으로의 길이 (H mm) 의 비 (H/T) 가 2 ~ 10, 보다 바람직하게는 3 ~ 8, 가장 바람직하게는 3 ~ 6 을 갖는 것이 바람직하다. 상기 길이 (H) 는 바람직하게는 20 ~ 100mm, 보다 바람직하게는 25 ~ 70mm 이다.
도 6b 에서 일점쇄선으로 둘러싸인 부분의 부분 확대도를 도시한 도 8 에서와 같이, 레그 (12a) 의 길이 (H) 는 베이스 위치 (21) 에서 레그 (12a) 의 후방 단부까지의 길이이다. 레그 (12a) 의 두께 (T) 는 단면적 (S mm2) 을 길이 (H) 로 나눔으로써 구해지는 값이다(T = S/H). 단면적 (S) 은 도 8 에서 이중 해치선으로 그은 부분의 면적이다. H 및/또는 T 가 심재의 종축길이를 따라 변하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 레그 (12a 및 12b) 의 각 비 (H/T) 가 레그의 종축길이의 적어도 60% 에서 상기 범위내로 있는 것이 바람직하다. 도 8 에 도시된 실시형태에 있어서, 레그 (12b) 는 레그 (12a) 와 동일한 길이 (H) 및 두께 (T) 를 갖는다.
또한, 도 3a ~ 도 3c 에 도시된 실시형태와 같이, 폴리올레핀계 수지 발포체로 형성되는 레그 (12a 및 12b) 는 35 ~ 400 N, 보다 바람직하게는 35 ~ 200 N, 가장 바람직하게는 70 ~ 200 N 의 굽힘 하중 (BF) 을 갖는 것이 바람직하다.
적당한 압축 하중비 (F20/F40, F60/40) 와 압축 하중 (F40 ) 을 얻기 위해, 레그 (12a 및 12b) 중 적어도 하나는 5 ~ 150 N, 보다 바람직하게는 25 ~ 75 N, 가장 바람직하게는 30 ~ 70 N 의 굽힘 하중을 갖는 것이 또한 바람직하다. 레그의 굽힘 하중 (BL) 은, 전술한 바와 같이 최대 굽힘 하중으로 환산하여, 일본 공업 표준법 JIS K 7221 (1984) 에 기재되어 있는 방법과 조건에 따라 3-점 굽힘 실험에 의해 측정된다. 그러나, 시편은 120mm 의 길이를 가져야 하며 레그의 폭과 두께도 이와 동일해야 한다. 도 8 에 도시된 바와 같은 레그 (12b) 의 경우에 있어서, 예를 들어, 시편은 120 mm 의 길이, H 의 폭과 T 의 두께를 갖는 심재의 전후방향으로 선 (21 및 25) 을 따라 심재를 절단하여 얻어진다. 시편의 길이방향은 심재의 길이방향과 평행하다. 따라서, 따라서, 얻어진 시편은 1 이상의 테이퍼된 표면을 가지더라도 3-점 굽힘 실험을 받게 된다.
심재의 레그 중 적어도 하나는 상기의 범위내에 H/T 비, 굽힘 하중 (BF 및 BL) 을 갖는 것이 바람직하다. 심재의 적어도 4 개의 레그가 상기 기준을 만족하는 것이 보다 바람직하다. 심재의 각 레그가 상기 기준을 만족하는 것이 가장 바람직하다.
심재 (100) 의 전방벽 (13a) 은 범퍼 페이셔 (18) 의 후방면과 일치하는 형태를 가지는 것이 바람직하다. 그러나, 전방벽 (13a) 은 평면, 오목한 형상, 볼록한 형상, 또는 파형과 같은 어떠한 소망하는 형상일 수 있다. 필요하다 면, 전방벽 (13a) 에는 심재 (100) 의 무게 감량부 일부를 형성하도록 1 이상의 관통구, 리세스, 또는 보어가 제공될 수 있다. 충돌 초기 단계에서의 압축 강도 및 성형성과 성형체 분리성 등의 심재 형성의 용이함을 고려하여, 레그 (12a, 12b) 의 두께와 형상이 적절하게 결정될 수 있다.
범퍼 심재는, 0.045 ~ 0.2 g/cm3 의 밀도 (D2) 를 갖는 폴리올레핀계 수지 발포체로 형성되는 것이 중요하다. 0.045 g/cm3 미만의 너무 낮은 밀도 (D2) 는 바람직하지 않은데, 그 이유는 에너지 흡수가 불충분하기 때문이다. 또한, 0.2 g/cm3 를 초과하는 밀도 (D2) 도 바람직하지 않은데, 그 이유는 40% 변형에서의 압축하중 (F40) 이 너무 높아 보행자에 대한 다리 충격을 완화시킬 수 없기 때문이다. 상기 밀도 (D2) 는 바람직하게는 0.06 ~ 0.19 g/cm3 이며, 보다 바람직하게 0.075 ~ 0.19 g/cm3 이며, 가장 바람직하게 0.09 ~ 0.15 g/cm3 이다. 범퍼 심재의 밀도 (D2) 는 범퍼심재의 부피를 범퍼심재의 무게로 나누어 계산한다. 부피는, 시편을 물에 침지시켜 침지 전후의 수위차이를 측정하는 침지방법으로 측정하며, 이러한 방법으로부터 부피를 결정할 수 있다.
범퍼 심재에 사용되는 폴리올레핀계 수지는, 예를 들어, 프로필렌 호모폴리머, 프로필렌-부텐 랜덤 코폴리머, 프로필렌-부텐 블록 코폴리머, 프로필렌-에틸렌 블록 코폴리머, 프로필렌-에틸렌 랜덤 코폴리머 또는 프로필렌-에틸렌-부텐 랜덤 터폴리머등의 프로필렌계 수지; 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 선형 초저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머, 에틸렌-메틸 메타크릴레이트 코폴리머, 에틸렌-메타아크릴산 코폴리머와 금속이온의 분자간 교차결합으로 얻을 수 있는 음이온수지 또는 에틸렌-아크릴산-말레 무수물 터폴리머등의 에틸렌계 수지; 폴리부텐-1 및 폴리펜텐일 수 있다. 폴리올레핀계 수지는 범퍼심재의 양호한 탄성, 가공성 및 재활능력을 이유로 폴리머 체인내에 올레핀 성분을 바람직하게 적어도 30중량%, 보다 바람직하게 적어도 50중량%, 가장 바람직하게 적어도 80중량%를 함유하고 있다. 폴리올레핀계 수지는 바람직하게 프로필렌계 수지이다.
또한, 폴리올레핀계 수지는 적어도 1,200 MPa, 더욱 바람직하게 적어도 1,350 MPa, 가장 바람직하게 적어도 1,500 MPa의 인장계수를 갖는 것이 바람직하며, 그 이유는 우수한 에너지 흡수특성을 갖는 경량의 고강성 범퍼심재를 얻을 수 있기 때문이다. 인장계수의 상한은 일반적으로 대략 3,000 MPa이다. 대부분의 프로필렌 호모폴리머는 이러한 높은 인장계수를 갖는다. 프로필렌의 함량이 높은 프로필렌 코폴리머는 또한 이러한 높은 인장계수를 가질 수 있다. 여기서 사용된 "인장계수" 란 용어는 1 mm/분의 테스트 속도로 JIS K 7162 (1994) 에 기재된 1A 형상 (사출성형으로 직접 성형된) 의 시편을 사용하여 일본공업표준 JIS K 7161 (1994) 에 따라 측정한 것이다.
필요하다면, 본 발명의 목적이 달성되는 한 폴리올레핀계 수지는 1 종 이상의 다른 폴리머와 함께 사용될 수 있다. 그러한 추가적인 폴리머는, 예를 들어, 폴리스티렌 수지, 스티렌 엘라스토머, 올레핀 엘라스토머 또는 올레핀 고무 일 수 있다.
폴리올레핀계 수지 발포체의 범퍼심재는 폴리프로필렌계 수지를 함유하는 베이스 수지의 팽창 비드 (expanded bead) 를 몰드에서 성형함으로써 단일체로 제조하는 것이 바람직하다. 팽창 비드는 적당한 공지의 방법으로 제조될 수 있다.
다음의 실시예는 본 발명을 더 설명한다.
실시예 1
1,440 MPa 의 인장계수를 갖는 프로필렌 호모폴리머 수지의 팽창 비드 (겉보기 밀도 D1: 0.14 g/cm3) 를 몰드에 충진하고 스팀으로 가열하여, 전후방향으로 38 mm 의 최대길이 (L) 를 갖는 범퍼심재의 형태로 발포체 몰딩을 얻었다. 상기 심재는 전방벽, 및 이 전방벽으로부터 후방으로 또한 심재의 길이방향으로 연장하는 2 개의 평행한 판상의 레그로 구성되었다. 따라서, 습득되는 심재의 중요 부분으로부터 도 9a 에 도시된 것처럼, 심재의 길이방향으로 170mm 의 길이 "d", 심재의 전후방향으로 38mm 의 길이 "t" 및 심재의 수직방향을 따라 100mm 의 수직길이 "h" 를 갖도록 시편을 절단하였다. 각 시편은 전후방향으로 32mm 의 길이 (H) 와 수직방향으로 8mm 의 두께 (T) 를 갖는 2 개의 레그를 구비하였다. 20% 변형에서의 압축하중 (F20), 40% 변형에서의 압축하중 (F40), 60% 변형에서의 압축하중 (F60) 에 대해서 시편을 측정하였고, F20/F40, F60 /F40 및 VT/(VT + VV) 로부터 실제 부피 (VT) 와 무게 감량부의 부피 (VV) 를 계산하였다. 또한, 발포체 몰딩의 밀도 (D2), 레그의 굽힘 하중 (BL) 및 레그가 형성되는 발포체의 굽힘 하중 (BF) 을 측정하였다. 이 결과는 표 1 과 표 2 에 요약되어 있다.
팽창 비드의 겉보기 밀도 (D1) 는 그 부피 (V1) 를 그 무게 (W1) 로 나누어 얻을 수 있다 (D1 = W1/V1). 부피 (V1) 는, 상대습도 50% 의 대기에서 48시간동안 23℃ 에 있는 500 개 이상의 팽창 비드 (무게 W1) 를 눈금 실린더내의 물에 침지시키는 침지방법으로 측정한다. 부피의 증분으로부터, 부피 (V1) 를 결정할 수 있다.
실시예 2
실시예 1 에서 사용한 것과 동일한 팽창 비드를 사용하여, 전후방향으로 38mm 의 최대길이 (L) 를 갖는 실시예 1 에서와 동일한 방법으로 범퍼심재를 성형하였다. 상기 심재는 전방벽, 및 이 전방벽으로부터 후방으로 또한 심재의 길이방향으로 연장하는 4 개의 평행한 판상의 레그 (동일한 간격으로 떨어진) 로 구성되었다. 따라서, 습득되는 심재의 중요 부분으로부터 도 9b 에 도시된 것처럼, 심재의 길이방향으로 170mm 의 길이 "d", 심재의 전후방향으로 38mm 의 길이 "t" 및 심재의 수직방향을 따라 100mm 의 수직길이 "h" 를 갖도록 시편을 절단하였다. 각 시편은 전후방향으로 32mm 의 길이 (H) 와 수직방향으로 8mm 의 두께 (T) 를 갖는 4 개의 레그를 구비하였다. 심재의 F20, F40, F60, F20/F40, F60/F40, VT/(VT + VV), D2 및 레그의 굽힘 하중 (BL 및 BF) 이 표 1 과 표 2 에 나타나 있다.
실시예 3
실시예 1 에서 사용한 것과 동일한 팽창 비드를 사용하여, 전후방향으로 38mm 의 최대길이 (L) 를 갖는 실시예 1 에서와 동일한 방법으로 범퍼 심재를 성형하였다. 상기 심재는 전방벽, 및 이 전방벽으로부터 후방으로 또한 심재의 길이방향으로 연장하는 5 개의 평행한 판상의 레그 (동일한 간격으로 떨어진) 로 구성되었다. 따라서, 습득되는 심재의 중요 부분으로부터 도 9c 에 도시된 것처럼, 심재의 길이방향으로 170mm 의 길이 "d", 심재의 전후방향으로 38mm 의 길이 "t" 및 심재의 수직방향을 따라 100mm 의 수직길이 "h" 를 갖도록 시편을 절단하였다. 각 시편은 전후방향으로 32mm 의 길이 (H) 와 수직방향으로 8mm 의 두께 (T) 를 갖는 5 개의 레그를 구비하였다. 심재의 F20, F40, F60, F20/F40, F60/F40, VT/(VT + VV), D2 및 레그의 굽힘 하중 (BL 및 BF) 이 표 1 과 표 2 에 나타나 있다.
실시예 4
전후방향으로 38mm 의 최대길이 (L) 를 갖는 범퍼 심재를 성형하여 제조하기 위해, 1,120 MPa 의 인장계수를 갖는 프로필렌-에틸렌 랜덤 코폴리머 수지의 팽창 비드 (겉보기 밀도 D1: 0.076 g/cm3) 를 사용한 점을 제외하고는 상술한 것과 동일한 방법으로 실시예 2 를 반복하였다. 상기 심재는 전방벽, 및 이 전방벽으로부터 후방으로 또한 심재의 길이방향으로 연장하는 4 개의 평행한 판상의 레그 (동일한 간격으로 떨어진) 로 구성되었다. 따라서, 습득되는 심재의 중요 부분으로부터 도 9b 에 도시된 것처럼, 심재의 길이방향으로 170mm 의 길이 "d", 심재 의 전후방향으로 38mm 의 길이 "t" 및 심재의 수직방향을 따라 100mm 의 수직길이 "h" 를 갖도록 시편을 절단하였다. 각 시편은 전후방향으로 32mm 의 길이 (H) 와 수직방향으로 8mm 의 두께 (T) 를 갖는 4 개의 레그를 구비하였다. 심재의 F20, F40, F60, F20/F40, F60 /F40, VT/(VT + VV), D2 및 레그의 굽힘 하중 (BL 및 BF) 이 표 1 과 표 2 에 나타나 있다.
실시예 5
두께 (T) 가 12mm 로 증가한 점을 제외하고는 상술한 것과 동일한 방법으로 실시예 2 를 반복하였다. 심재의 F20, F40, F60, F20 /F40, F60/F40, VT/(VT + VV), D2 및 레그의 굽힘 하중 (BL 및 BF) 이 표 1 과 표 2 에 나타나 있다.
실시예 6
1,120 MPa의 인장계수를 갖는 프로필렌-에틸렌 랜덤 코폴리머 수지의 팽창 비드 (겉보기 밀도 D1: 0.16 g/cm3) 를 몰드에 충진하고 스팀으로 가열하여, 전후방향으로 38mm 의 최대길이 (L) 를 갖는 범퍼심재의 형태로 발포체 몰딩을 습득하였다. 상기 심재는 전방벽, 및 이 전방벽으로부터 후방으로 또한 심재의 길이방향으로 연장하는 4 개의 평행한 판상의 레그 (동일한 간격으로 떨어진) 로 구성되었다. 따라서, 습득되는 심재의 중요 부분으로부터 도 9b 에 도시된 것처럼, 심재의 길이방향으로 170mm 의 길이 "d", 심재의 전후방향으로 38mm 의 길이 "t" 및 심재의 수직방향을 따라 100mm 의 수직길이 "h" 를 갖도록 시편을 절단하였다. 각 시편은 전후방향으로 32mm 의 길이 (H) 와 수직방향으로 9mm 의 두께 (T) 를 갖는 4 개의 레그를 구비하였다. 심재의 F20, F40, F60, F20/F40, F60/F40, VT/(VT + VV), D2 및 레그의 굽힘 하중 (BL 및 BF) 이 표 1 과 표 2 에 나타나 있다.
실시예 7
1,440 MPa 의 인장계수를 갖는 프로필렌 호모폴리머 수지의 팽창 비드 (겉보기 밀도 D1: 0.16 g/cm3) 를 몰드에 충진하고 스팀으로 가열하여, 범퍼 심재의 형태로 발포체 몰딩을 습득하였다. 상기 심재는 일정한 간격으로 떨어진 2 개의 수직의 U-형상부를 구비하며, 각 U-형상부는 범퍼심재의 길이방향으로 연장하는 수직 전방벽, 및 이 수직 전방벽으로부터 후방으로 또한 종방향으로 연장하는 2 개의 레그로 형성되어, 인접한 2 개의 레그 사이에 후방이 개방된 공간을 형성한다. 상기 심재는 레그의 후방 단부에서 인접한 2 개의 U-형상부의 인접한 2 개의 레그를 연결시키는 상호연결부를 구비하여, 이 U-형상부가 함께 상호연결되어 일체형 구조를 갖게된다. 따라서, 습득되는 심재의 중요 부분으로부터 도 9d 에 도시된 것처럼, 심재의 길이방향으로 170mm 의 길이 "d", 심재의 전후방향으로 38mm 의 길이 "t" 및 심재의 수직방향을 따라 100mm 의 수직길이 "h" 를 갖도록 시편을 절단하였다. 각 시편은 전후방향으로 32mm 의 길이 (H) 와 수직방향으로 9mm 의 두께 (T) 를 갖는 4 개의 레그를 구비하였다. 상호연결부는 20mm의 수직길이 "n" 및 전후방향으로 6mm 의 두께 "m" 을 갖는 직사각형판의 형태이다. 20% 변형에서의 압축하중 (F20), 40% 변형에서의 압축하중 (F40), 60% 변형에서의 압축하중 (F60) 에 대해 시편을 측정하였고, F20/F40, F60 /F40 및 VT/(VT + VV) 로부터 실제 부피 (VT) 와 무게 감량부의 부피 (VV) 를 계산하였다. 또한, 심재의 밀도 (D2), 레그의 굽힘 하중 (BL) 및 발포체의 굽힘 하중 (BF) 을 측정하였다. 이 결과는 표 1 과 표 2 에 요약되어 있다.
실시예 8
상호연결부가 심재의 최전방의 평면으로부터, 심재의 최전방의 평면과 최후방의 평면간의 거리의 3/4 에 해당하는 거리만큼 떨어진 위치 (즉, 도 9e에서 연결부의 최전방의 평면과 정면간의 길이 (l) 는 38 ×3/4 (= 28.5) mm 이다) 에 위치하는 점을 제외하고는 상술한 것과 동일한 방법으로 실시예 7 을 반복하였다. 심재의 F20, F40, F60, F20/F40, F60/F 40, VT/(VT + VV), D2 및 레그의 굽힘 하중 (BL 및 BF) 이 표 1 과 표 2 에 나타나 있다.
비교예 1
1,440 MPa 의 인장계수를 갖는 프로필렌 호모폴리머 수지의 팽창 비드 (겉보기 밀도 D1: 0.13 g/cm3) 를 몰드에 충진하고 스팀으로 가열하여, 도 9f 에 도시된 것처럼 38mm 의 두께 "t", 170mm 의 길이 "d" 및 100mm 의 폭 "h" 을 갖는 직각의 평행육면체 형상으로 발포체 몰딩을 습득하였다. 발포체의 F20, F40, F60 , F20/F40, F60/F40, VT/(VT + VV), D2 및 굽힘 하중 (BF) 이 표 1 과 표 2 에 나타나 있다. 도 2a 및 도 2b 에 도시된 것과 같은 방법으로 압축시험을 실시하였 다. 따라서, 파이프(지그) (2) 의 축선이 발포체의 길이방향에 수직인 방향으로 향하는 상태에서 두께 방향으로 발포체를 압축하였다.
비교예 2
1,440 MPa의 인장계수를 갖는 프로필렌 호모폴리머 수지의 팽창 비드 (겉보기 밀도 D1: 0.059 g/cm3) 를 성형하여, 도 9f 에 도시된 것처럼 38mm 의 두께 "t", 170mm 의 길이 "d" 및 100mm 의 폭 "h" 를 갖는 직각의 평행육면체 형상으로 발포체 몰딩을 형성하는 점을 제외하고는 상술한 것과 동일한 방법으로 비교예 1 을 반복하였다. 발포체 몰딩은 0.039 g/cm3 의 밀도를 갖는다. 발포체의 F20, F40, F60, F20/F40, F60 /F40, VT/(VT + VV), D2 및 굽힘 하중 (BF) 이 표 1 과 표 2 에 나타나 있다.
비교예 3
레그의 두께 (T) 가 수직방향으로 20mm 로 증가한 점을 제외하고는 상술한 것과 동일한 방법으로 실시예 1 을 반복하였다. 심재의 F20, F40, F60, F20/F40, F60/F40, VT/(VT + VV), D2 및 레그의 굽힘 하중 (BL 및 BF) 이 표 1 과 표 2 에 나타나 있다.
비교예 4
최대길이 (L) 가 100mm 로 증가하고 레그의 길이 (H) 가 전후방향으로 94mm로 증가한 점을 제외하고는 상술한 것과 동일한 방법으로 실시예 2 를 반복하였다. 심재의 시편은 도 9g 에 도시된 형상을 갖는다. 심재의 F20, F40, F60, F20/F40, F60/F40, VT/(VT + VV), D2 및 레그의 굽힘 하중 (BL 및 BF) 이 표 1 과 표 2 에 나타나 있다.
비교예 5
팽창 비드가 0.059 g/cm3 의 겉보기 밀도 (D1) 를 갖고 프로필렌-에틸렌 랜덤 코폴리머 수지가 1,120 MPa 의 인장계수를 갖는 점을 제외하고는 상술한 것과 동일한 방법으로 실시예 2 를 반복하였다. 심재의 F20, F40, F60, F20/F40, F60/F40, VT/(VT + VV), D2 및 레그의 굽힘 하중 (BL 및 BF) 이 표 1 과 표 2 에 나타나 있다.
비교예 6
최대길이 (L) 가 44mm 로 증가하고, 레그의 길이 (H) 가 전후방향으로 38mm 로 증가하고 전방벽에 구멍이 형성된 점을 제외하고는 상술한 것과 동일한 방법으로 실시예 1 을 반복하였다. 따라서, 상기 심재는 전방벽, 및 이 전방벽으로부터 후방으로 또한 심재의 길이방향으로 연장하는 2 개의 평행한 판상의 레그로 구성되었다. 그 후, 전방벽을 절단하여 심재의 길이방향을 따라 배치되고 40mm 의 거리로 서로 일정한 간격으로 떨어진 구멍을 형성하며, 각 구멍은 심재의 길이방향으로 150mm 의 길이 및 심재의 수직방향으로 84mm 의 폭을 갖는다. 따라서, 습득된 심재의 중요 부분으로부터 도 9h 에 도시된 것처럼, 심재의 길이방 향으로 170mm 의 길이 "d", 심재의 전후방향으로 44mm 의 길이 "t" 및 심재의 수직방향을 따라 100mm 의 수직길이 "h" 를 갖도록 시편을 절단하였다. 각 시편은 전후방향으로 38mm 의 길이 (H) 와 수직방향으로 8mm 의 두께 (T) 를 갖는 2 개의 판상 레그를 구비하였다. 심재의 F20, F40, F60, F 20/F40, F60/F40, VT/(VT + VV), D2 및 레그의 굽힘 하중 (BL 및 BF) 이 표 1 과 표 2 에 나타나 있다.
Figure 112003031748033-pat00001
Figure 112003031748033-pat00002
본 발명의 차량용 범퍼 심재는 소형이고 경량이며, 만족스러운 정도로 충돌에너지를 흡수할 수 있으며 보행자 보호를 개선하였다. 특히 범퍼심재는 예를 들어, 40 km/시간의 비교적 고속으로 주행하는 자동차와 보행자간의 충돌 충격을 흡수할 수 있어, 보행자에 대한 다리 충격을 감소시킬 수 있다.

Claims (16)

  1. 폴리올레핀계 수지 발포체의 긴 범퍼 심재로서,
    0.045 ~ 0.2 g/㎤ 의 밀도를 가지고, 70 mm 의 외경을 갖는 강체 파이프에 의해 500 mm/minute 의 압축 속도로 압축되었을 때, 20% 의 변형시 압축하중 (F20), 40% 의 변형시 압축하중 (F40), 60% 의 변형시 압축하중 (F60) 을 나타내고, F20/F40 의 비가 0.6 ~ 1.3 의 범위이고 F60/F40 의 비가 0.75 ~ 1.3 의 범위인 범퍼 심재.
  2. 제 1 항에 있어서, 압축 하중 (F40) 은 1 ~ 6 kN 의 범위인 것을 특징으로 하는 범퍼 심재.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 실제 부피 (VT ㎤) 를 가지고, 전체 부피 (VV ㎤) 를 가지는 1 이상의 무게 감량부를 포함하며, 실제 부피 (VT ㎤) 와 전체 부피 (VV ㎤) 는 다음의 조건:
    0.2 ≤VT / (VT + VV) ≤0.7
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 범퍼 심재.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 범퍼 심재의 길이방향으로 연장하는 전방부와, 종방향으로 연장하고 상기 전방부로부터 후방쪽으로 각각 연장하며 수직으로 이격된 2 이상의 돌출부를 포함하고, 상기 각 돌출부는 수직 방향으로의 두께 (T mm) 와 전후방향으로의 길이 (H mm) 를 가지며, H/T 의 비는 2 ~ 10 이고, 상기 돌출부의 재료인 폴리올레핀계 수지 발포체는 35 ~ 400 N 의 굽힘 하중을 가지는 것을 특징으로 하는 범퍼 심재.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 범퍼 심재의 길이방향으로 연장하는 수직 전방벽에 의해 각각 형성되고 수직으로 이격된 2 이상의 U-형상부와, 인접한 2 개의 레그 사이에서 후방으로 개방된 공간을 한정하기 위해서 상기 수직 전방벽에서 종방향으로 또한 후방으로 연장하는 2 이상의 레그를 포함하며; 상호연결부가, 인접한 2 개의 U-형상부의 1 이상의 전방벽으로부터 후방으로 떨어진 위치에서, 인접한 2 개의 U-형상부 각각의 인접한 2 개의 레그를 연결하여, U-형상부가 일체 구조물로 함께 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 범퍼 심재.
  6. 제 5 항에 있어서, U-형상부의 1 이상의 전방벽이 설치되는 최전방의 평면과, U-형상부의 1 이상의 레그의 후방 단부가 위치되는 최후방의 평면을 가지고, 상기 상호연결부는, 최전방의 평면에서부터, 이 최전방의 평면과 최후방의 평면 사이의 거리의 적어도 3 분의 1 에 해당하는 거리만큼 떨어진 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 범퍼 심재.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 상호연결부는 최후방의 평면에 위치되는 것을 특징으로 하는 범퍼 심재.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 상호연결부는 수직으로 또한 종방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 범퍼 심재.
  9. 제 5 항에 있어서, 각각의 레그는 T mm 의 수직 방향 두께와 H mm 의 전후방향 길이를 가지며, H/T 의 비는 2 ~ 10 인 것을 특징으로 하는 범퍼 심재.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 폴리올레핀계 수지는 폴리프로필렌계 수지인 것을 특징으로 하는 범퍼 심재.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 폴리프로필렌계 수지는 적어도 1,200 MPa 의 인장계수를 가지는 것을 특징으로 하는 범퍼 심재.
  12. 제 10 항에 있어서, 폴리프로필렌계 수지의 비드를 몰드로 성형함으로써 획득되는 것을 특징으로 하는 범퍼 심재.
  13. 0.045 - 0.2 g/㎤ 의 밀도를 가지고, 범퍼 심재의 길이방향으로 연장하는 전방부와, 종방향으로 연장하고 상기 전방부로부터 후방쪽으로 각각 연장하며 수직으로 이격된 2 이상의 돌출부를 포함하고, 상기 각 돌출부는 수직 방향으로의 두께 (T mm) 와 전후 방향으로의 길이 (H mm) 를 가지며, H/T 의 비는 2 ~ 10 이고, 상기 돌출부의 재료인 폴리올레핀계 수지 발포체는 35 - 400 N 의 굽힘 하중을 가지며, 상기 범퍼 심재는 실제 부피 (VT ㎤) 를 가지고 또한 전체 부피 (VV ㎤) 를 가지는 1 이상의 무게 감량부를 포함하며, 실제 부피 (VT ㎤) 와 전체 부피 (VV ㎤) 는 다음의 조건:
    0.2 ≤VT / (VT + VV) ≤0.7
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 범퍼 심재.
  14. 제 13 항에 있어서, 전방부로부터 후방으로 떨어진 위치에서, 인접한 2 개의 레그를 연결하는 1 이상의 상호연결부와, 전방부내에 형성된 1 이상의 구멍을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 범퍼 심재.
  15. 0.045 - 0.2 g/㎤ 의 밀도를 가지는 폴리올레핀계 수지 발포체의 긴 범퍼 심재로서, 범퍼 심재의 길이방향으로 연장하는 수직 전방벽에 의해 각각 형성되고 수직으로 이격된 2 이상의 U-형상부와, 인접한 2 개의 레그 사이에서 후방으로 개방된 공간을 한정하기 위해서 상기 수직 전방벽에서 종방향으로 또한 후방으로 연장하는 2 이상의 레그를 포함하며, 상호연결부가, 인접한 2 개의 U-형상부의 1 이상의 전방벽으로부터 후방으로 떨어진 위치에서, 인접한 2 개의 U-형상부 각각 의 인접한 2 개의 레그를 연결하여, U-형상부가 일체형 구조물로 함께 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 범퍼 심재.
  16. 차량의 전방에 부착되는 범퍼로서, 전방 측면과 후방 측면을 가지는 범퍼 심재, 상기 범퍼 심재의 전방 측면에 부착되는 범퍼 페이셔, 및 상기 범퍼 심재의 후방 측면에 부착되는 보강재를 포함하고, 상기 범퍼 심재는 제 1 항, 제 2 항, 제 13 항 또는 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 범퍼 심재인 것을 특징으로 하는 범퍼.
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