KR101013901B1

KR101013901B1 - 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치

Info

Publication number: KR101013901B1
Application number: KR1020070133098A
Authority: KR
Inventors: 이헌효
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2011-02-14
Also published as: CN101462523A; US20090152883A1; DE102008051595A1; US7938463B2; KR20090065678A

Abstract

본 발명은 자동차의 전후방에 장착되는 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치에 관한 것이다.

본 발명은, 자동차 차체에 고정되는 백 빔(back beam); 상기 백 빔의 전면에 고정되고, 중앙에는 후방 완충수단이 구비된 후방 업소버; 상기 후방 업소버의 전면에 고정되고, 다공성의 호형 단면 구조로 이루어진 전방 업소버; 및 상기 전방 업소버의 전면에 부착되는 범퍼 커버;를 포함하는 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치를 제공한다.

본 발명에 의하면 전방 업소버와 후방 업소버를 걸치는 다단의 충격 에너지 흡수 구조를 구비함으로써 충돌 과정에서 쉽게 파손됨이 없이 지속적인 완충효과를 기대할 수 있고, 그에 따라서 보행자 및 범퍼 충돌법규를 동시에 충분히 만족시킬 수 있음은 물론, 충돌 이후에 형상 복원력이 탁월하게 개선된 우수한 효과를 얻을 수 있는 것이다.

에너지 완충구조, 범퍼장치, 백 빔(back beam), 업소버, 보행자 법규

Description

다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치{Bumper Apparatus With Multi-Energy Absorbing Structure}

본 발명은 자동차의 전후방에 장착되는 범퍼(bumper)에 관한 것으로, 보다 상세히는 외부 충격에 대해 다단에 걸쳐서 에너지를 흡수하는 에너지 업소버(energy absorber)를 구비하여 보행자 및 범퍼 충돌법규를 만족시킬 수 있음은 물론, 충돌 이후 형상 복원력이 탁월하게 개선된 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 범퍼 장치는 자동차의 앞뒤에서 충돌 등으로 인해 외부로부터 자동차에 가해지는 충격 에너지를 흡수하여 자동차의 차체 및 자동차에 탑승한 탑승자를 보호하기 위한 장치이다.

이와 같은 종래의 범퍼장치(1)는 보통 5 마일 범퍼 충돌 법규 규정의 만족을 위해 15배 품 EPP(Expanded Polypropylene)의 발포 재료로 이루어진 에너지 업소버, 백빔 및 범퍼커버로 이루어진 구조를 갖는다. 그러나 이와 같은 종래의 구조는 유럽지역에 적용중인 2.5 마일 범퍼 충돌 보행자 법규사항이 더욱 강화된 완충 성능을 요구하고 있어서 45배 품 EPP의 발포재료(FOAM) 적용을 요구하고 있다.

한편, 이와 같이 강화된 법규에 대응하는 종래의 범퍼 시스템이 제시되어 있는데, 이는 대한민국특허공개공보 제2007-0091320호(명칭: 에너지 흡수체를 갖는 범퍼 시스템)에 기재된 것으로서, 자동차에 부착되도록 구성된 비임(beam)과, 상기 비임에 결합되는 에너지 흡수체를 포함하고 그 위에 장착되는 범퍼 커버를 구비한다.

상기 에너지 흡수체는 제 1 측부 및 상기 비임과 대면하는 제 2 대향 측부를 갖는 본체와, 상기 본체의 상기 제 1 측부로부터 연장되는 상부 파쇄가능 부재와, 상기 본체의 상기 제 1 측부로부터 연장되고, 상기 상부 파쇄가능 부재로부터 이격된 하부 파쇄가능 부재를 포함하는 구조이다.

그러나 상기와 같은 종래의 구조는 에너지 흡수체가 구조적으로 파쇄되면서 충격을 완충시키는 것으로서, 에너지 흡수체가 범퍼 커버의 내부에서 쉽게 좌굴 및 파손되어 충돌에너지를 흡수하기는 하지만, 일단 좌굴의 굽힘 점을 넘어서면 완충기능을 상당부분 상실하게 되어 에너지 흡수 성능이 급격하게 떨어진다.

따라서 이와 같은 종래의 구조는 보다 지속적으로 완충 효과를 구비하면서도 충돌후에는 쉽게 파손되지 않고, 최초의 상태로 형상 복원이 이루어지는 기능상의 개선 여지가 큰 문제점을 갖는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 다단에 걸친 충격 에너지 흡수구조를 가져서 보행자 및 범퍼 충돌법규를 동시에 충 분히 만족시킬 수 있음은 물론, 충돌 과정에서 쉽게 파손되지 않고 지속적으로 완충 효과를 얻을 수 있으며, 충돌 이후에는 형상 복원력이 탁월하도록 개선된 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 자동차에 장착되는 범퍼 장치에 있어서,

자동차 차체에 고정되는 백 빔(back beam);

상기 백 빔의 전면에 고정되고, 중앙에는 후방 완충수단이 구비된 후방 업소버;

상기 후방 업소버의 전면에 고정되고, 다공성의 호형 단면 구조로 이루어진 전방 업소버; 및

상기 전방 업소버의 전면에 부착되는 범퍼 커버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치를 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 후방 업소버는 상기 백 빔을 덮는 몸체를 갖추고, 상기 몸체에는 중앙에 횡으로 배치된 다수의 후방 완충수단을 포함하며, 상기 후방 완충수단 각각은 상기 몸체로부터 전방 측으로 돌출된 2단 원통형의 돌출부로 이루어진 것임을 특징으로 하는 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치를 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 후방 업소버는 상기 몸체의 상단 모서리는 경사면을 형성하고, 하단 모서리는 직각 면을 형성하여 비대칭 구조로 이루어지 고, 상기 몸체는 외부 충격에 의해서 하향으로 압착되고 복원이 이루어지는 것임을 특징으로 하는 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치를 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 후방 업소버는 몸체의 후방측으로 각각 다수의 끼움 돌기들을 형성하여 상기 백 빔의 구멍에 끼워 맞춤 장착되는 것임을 특징으로 하는 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치를 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 전방 업소버는 반원형 또는 오발(oval) 단면 구조로 이루어지고, 다수의 다각형 구멍이 형성되며, 상기 후방 업소버의 전면에 걸쳐서 연속하여 배치된 것임을 특징으로 하는 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치를 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 전방 업소버는 상하 플랜지의 후방 측으로 각각 다수의 돌기들을 형성하고, 상기 후방 업소버의 구멍에 끼워 맞춤 장착되는 것임을 특징으로 하는 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치를 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 전방 업소버는 그 두께 및 그 구멍의 형상을 변경하여 완충 성능을 조절할 수 있는 것임을 특징으로 하는 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치를 제공한다.

본 발명에 따른 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치에 의하면 전방 업소버와 후방 업소버를 걸치는 다단의 충격 에너지 흡수 구조를 구비함으로써 충돌 과정에서 쉽게 파손됨이 없이 지속적인 완충효과를 기대할 수 있고, 그에 따라서 보행자 및 범퍼 충돌법규를 동시에 충분히 만족시킬 수 있음은 물론, 충돌 이후에 형 상 복원력이 탁월하게 개선된 효과를 얻을 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 자동차 차체에 고정되는 백 빔(back beam)(10)과 그 전면에 고정되고, 중앙에는 후방 완충수단(30)이 구비된 후방 업소버(20)를 구비한다.

상기 후방 업소버(20)는 상기 백 빔(10)의 전면에 걸쳐서 고정되는 몸체(22)를 구비하는데, 상기 몸체(22)는 그 후방측으로 각각 다수의 끼움 돌기(24)들을 형성하여 상기 백 빔(10)의 구멍(12)에 끼워 맞춤 장착되는 구조이다. 이와 같은 장착 구조는 후방 업소버(20)의 장착을 쉽게 하여 주는데, 상기 끼움 돌기(24)는 도 2에 도시된 바와 같이, 그 끝단에 각각 걸림 턱(24a)을 형성하여 상기 백 빔(10)의 구멍(12)으로 전면으로부터 끼워져서 쉽게 고정되는 구조이다.

그리고 상기 후방 업소버(20)는 상기 백 빔(10)을 덮는 몸체(22)의 중앙에 횡으로 배치된 다수의 후방 완충수단(30)을 포함한다. 이와 같은 상기 후방 완충수단(30) 각각은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(22)로부터 전방 측으로 돌출된 2단 원통형의 돌출부(32)(36)로 이루어진 구조이다.

상기 후방 완충수단(30)은 상기 몸체(22)로부터 원통형의 구조로 돌출된 제1 돌출부(32)와 상기 제1 돌출부(32)보다 직경이 작게 축소되고, 보다 전방으로 돌출되는 제2 돌출부(36)를 포함하며, 상기 제1 돌출부(32)와 제2 돌출부(36)의 사이에 는 외부로부터 충격이 가해지면 제2 돌출부(36)가 제1 돌출부(32)의 내부로 함몰되도록 오목하게 형성된 목부(34)가 형성된다.

이와 같은 후방 완충수단(30)은 상기 몸체(22)의 전면에 걸쳐서 길이방향을 따라서 횡으로 다수 개가 연속하여 형성된 구조이다.

삭제

그리고 본 발명은 상기 후방 업소버(20)의 전면에 중첩되어 고정되는 전방 업소버(50)를 구비한다. 이와 같은 전방 업소버(50)는 다공성의 호형 단면 구조로 이루어진 것으로서, 상하 플랜지(52)의 후방 측으로 각각 다수의 돌기(54)들을 형성하고, 상기 후방 업소버(20)의 구멍(42)에 끼워 맞춤 장착되는 구조이다.

이와 같은 전방 업소버(50)도 후방 업소버(20)에 끼워 맞춤식으로 장착되는 구조인데, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 돌기(54)의 끝단에도 걸림 턱(54a)이 각각 형성되어 상기 후방 업소버(20)의 구멍(42)으로 끼워진 다음, 끼워 맞춤식으로 고정되는 구조이다.

상기 전방 업소버(50)는 후방 업소버(20)의 전체 길이에 걸쳐서 중첩되어 겹쳐지는 구조인데, 바람직하게는 반원형의 단면 구조로 이루어지고, 다수의 다각형 구멍(60)이 형성된 구조이다. 이와 같은 다각형의 구멍(60)은 상기 전방 업소버(50)의 전체에 걸쳐서 형성된 것으로서, 후방 업소버(20)의 전면에 걸쳐서 연속하여 배치된다.

이와 같은 다각형 다공 구조는 상기 전방 업소버(50)가 마치 하절기에 쓰이는 일명 "죽부인"과 같은 탄력있는 다공성의 형태와 구조를 갖춤으로써 외부로부터 충격이 가해지는 경우, 그 형상 복원력이 매우 우수하다. 특히 전방 업소버(50)는 호형 단면, 바람직하게는 반원형 단면 또는 터널(tunnel) 단면과 같은 오발 단면(oval section)의 구조를 갖는 것으로서, 구조적으로 탄성 복원력이 우수하고 외부 충격에 탄성적으로 견디는 저항력이 우수하다.

또한 상기 전방 업소버(50)는 그 두께 및 그 구멍(60)의 형상을 변경하여 완충 성능을 조절할 수 있는 구조인데, 예를 들면 호형 단면의 정점 부근의 두께와는 다르게 양측 부분의 두께를 변경한다던 가, 또는 다각형 구멍(60)의 형상을 원형 구멍으로 변경한다던 가, 또는 그 구멍(60)의 크기와 갯수를 조절한다던 가 하여 상기 전방 업소버(50)의 완충 능력을 가감시킬 수 있는 것이다.

그리고 본 발명은 상기 전방 업소버(50)의 전면에 부착되는 범퍼 커버(70)를 포함한다, 이와 같은 범퍼 커버(70)는 상기 전방 업소버(50)의 외측에 장착되는 것으로서, 상기 전방 업소버(50)가 직접 외부에 노출되는 것을 방지하고, 자동차의 외관을 미려하게 유지할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치(1)는 도 3에 도시된 바와 같이 백 빔(back beam)(10)의 전면에 후방 업소버(20)가 끼움 돌기(24)와 백 빔(10)의 구멍(12)들을 이용하여 끼워 맞춤으로 결합되고, 상기 후방 업소버(20)의 전면측에 전방 업소버(50)가 돌기(54)와 구멍(42)들을 이용하여 결합된다.

이와 같이 구성되면 상기 전방 업소버(50)의 호형 단면 내측에는 후방 업소버(20)의 후방 완충수단(30)이 위치되 구조로 중첩 배치되며, 상기 전방 업소버(50)의 전면으로 범퍼 커버(70)가 고정된다.

이와 같이 차례로 중첩된 단면 구조에서 외부로부터 충격이 가해지면, 본 발명에 따른 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치(1)는 도 4에 도시된 바와 같이 차례차례 다단에 걸쳐서 완충 효과를 발휘하고, 형상 복원된다.

먼저 도 4a)에 도시된 바와 같이, 외부로부터 가해지는 충격은 전방 업소버(50)에 도달하고, 1차적으로 전방 업소버(50)의 변형을 초래하여 도 4b)와 같이 호형 단면의 전방 업소버(50)가 후방 업소버(20)의 후방 완충수단(30)측으로 밀려 들어 온다.

그리고 이 상태에서 충격이 전방 업소버(50)의 탄성 변형력보다 크게 되면, 전방 업소버(50)는 후방 업소버(20)의 후방 완충수단(30)을 가압하게 되고, 후방 업소버(20)는 제2 돌출부(36)가 가압되어 목부(34)를 중심으로 제1 돌출부(32)의 내측으로 함몰되는 변형을 하게 된다. 이와 같은 과정에서 2차 완충효과가 얻어지 며, 이와 같은 2차 완충 효과로도 외부의 충격력을 완충시키지 못하는 경우에는, 후방 업소버(20)가 압착 변형을 하게 된다.

즉 상기 후방 완충수단(30)으로도 처리하지 못한 충격에 대해서 후방 업소버(20)는 상단 경사면(38a)의 비대칭 구조를 통하여 후방으로 밀리면서 하향이동되고, 이 과정에서 3차 완충효과를 발휘하는 것이다. 이와 같은 3차 완충 효과도 탄성 변형 구간으로서 전방 업소버(50) 및 후방 업소버(20)들은 모두 탄성 복원가능한 상태이다.

또한 이와 같은 3차에 걸친 탄성 완충력은 보행자 및 범퍼 충돌법규를 동시에 충분히 만족시킬 수 있는 크기이다.

만일 이와 같은 3차 탄성 완충력보다 외부 충격력이 크게 되면 본 발명에 따른 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치(1)는 소성 변형하고 그 형태가 파괴된다. 그렇지만 이와 같은 3차 탄성 완충력 이내의 외부 충격력이라면 이를 충분히 완충시키고, 도 4e)에 도시된 바와 같이, 완충작용 후에는 형태 복원하는 것이다.

상기와 같이 본 발명은 전방 업소버(50)의 1차 완충 작용과, 후방 업소버(20)의 후방 완충수단(30)을 통한 2차 완충 작용 및 후방 업소버(20)의 몸체(22) 압착에 의한 3차 완충 작용을 거치는 다단의 충격 에너지 흡수 구조를 구비함으로써 충돌 과정에서 쉽게 파손됨이 없이 지속적인 완충효과를 기대할 수 있다. 그에 따라서 이와 같은 다단 완충 작용에 의한 보행자 및 범퍼 충돌법규를 동시에 충분히 만족시킬 수 있음은 물론, 충돌 이후에 최초의 형상으로 쉽게 복원되는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명의 실시 예를 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다. 그렇지만 그와 같은 단순한 실시 예의 수정 또는 설계변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치를 도시한 분해 사시도;

도 2는 본 발명에 따른 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치를 단면으로 도시한 분해 조립도;

도 3은 본 발명에 따른 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치의 결합상태를 도시한 부분 절단 사시도;

도 4의 a) 내지 e)는 본 발명에 따른 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치를 단계적으로 도시한 작동 설명도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1..... 본 발명에 따른 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치

10.... 백 빔(back beam) 12.... 구멍

20.... 후방 업소버 22.... 몸체

24.... 끼움 돌기 24a.... 걸림 턱

30.... 후방 완충수단 32.... 제1 돌출부

34.... 목부 36.... 제2 돌출부

38a... 경사면 38b.... 직각 면

50.... 전방 업소버 52.... 상하 플랜지

54.... 돌기 54a... 걸림 턱

60.... 다각형 구멍 70.... 범퍼 커버

Claims

자동차에 장착되는 범퍼 장치에 있어서,

자동차 차체에 고정되는 백 빔(back beam);

상기 백 빔의 전면에 고정되고, 중앙에는 후방 완충수단이 구비된 후방 업소버;

상기 후방 업소버의 전면에 고정되고, 다공성의 호형 단면 구조로 이루어진 전방 업소버; 및

상기 전방 업소버의 전면에 부착되는 범퍼 커버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치.
제1항에 있어서, 상기 후방 업소버는 상기 백 빔을 덮는 몸체를 갖추고, 상기 몸체에는 중앙에 횡으로 배치된 다수의 후방 완충수단을 포함하며, 상기 후방 완충수단 각각은 상기 몸체로부터 전방 측으로 돌출된 2단 원통형의 돌출부로 이루어진 것임을 특징으로 하는 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치.
삭제
제2항에 있어서, 상기 후방 업소버는 몸체의 후방측으로 각각 다수의 끼움 돌기들을 형성하여 상기 백 빔의 구멍에 끼워 맞춤 장착되는 것임을 특징으로 하는 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치.
제1항에 있어서, 상기 전방 업소버는 반원형 단면 구조로 이루어지고, 다수의 다각형 구멍이 형성되며, 상기 후방 업소버의 전면에 걸쳐서 연속하여 배치된 것임을 특징으로 하는 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치.
제5항에 있어서, 상기 전방 업소버는 상하 플랜지의 후방 측으로 각각 다수의 돌기들을 형성하고, 상기 후방 업소버의 구멍에 끼워 맞춤 장착되는 것임을 특징으로 하는 다단 에너지 완충구조를 갖는 범퍼장치.
삭제