KR101028040B1 - 자동차 범퍼의 충격완화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 충돌시에 가해지는 충격력을 최소한으로 완화시켜 바디 프레임 내의 주요 부품을 보호하고 탑승자의 안전을 확보할 수 있으며, 일정 힘 이상의 충격력이 작용하는 경우 기존 센서와는 별도로 실린더 내에 설치되어 있는 센서에 의해 에어백을 작동시킬 수 있도록 하여 기존 에어백 시스템의 오동작을 확실하게 예방할 수 있는 자동차 범퍼의 충격완화장치에 관한 것이다.

본 발명은 차량 충돌시에 범퍼에 가해지는 충격력을 완화시켜 바디 프레임 내의 주요 부품을 보호하고 탑승자의 안전을 확보하기 위한 장치로서, 범퍼의 내측에 장착되는 전방 프레임과, 차량 중심을 기준으로 서로 대향하도록 상기 전방 프레임과 바디 프레임 사이에 설치된 한쌍의 충격완화유닛을 구비하며, 이 충격완화유닛은, 전방 프레임의 내벽에 장착되는 플랜지를 가짐과 동시에 이 플랜지로부터 연이어져 형성된 몸체로 이루어진 피스톤과, 이 피스톤의 몸체가 출입 가능하도록 바디 프레임에 고정 설치되는 실린더와, 상기 피스톤 및 실린더의 외주면에 장착되어 전방 프레임에 가해지는 충격력을 흡수하기 위한 탄성체로 이루어져 있다.

자동차, 범퍼, 피스톤, 실린더, 탄성체, 신축부재

Description

자동차 범퍼의 충격완화장치{A shock-absorbing apparatus for the vehicles bumper}

본 발명은 차량 충돌시에 가해지는 충격력을 최소한으로 완화시켜 바디 프레임 내의 주요 부품을 보호하고 탑승자의 안전을 확보할 수 있으며, 일정 힘 이상의 충격력이 작용하는 경우 기존 센서와는 별도로 실린더 내에 설치되어 있는 센서에 의해 에어백(Air-Bag)을 작동시킬 수 있도록 하여 기존 에어백 시스템의 오동작을 확실하게 예방할 수 있는 자동차 범퍼의 충격완화장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 전·후방에는 차량 충돌시 외부로부터의 충격력을 완화시키기 위한 수단으로서 범퍼(Bumper)가 장착되어 있는데, 이 범퍼는 차량과의 접촉사고나 충돌사고에 대비하여 차체 및 엔진룸 내부의 주요 부품을 보호할 뿐만 아니라, 운전자 및 동승자에게 가해지는 충격력을 최대한으로 완화시키는 역할도 행하게 된다.

통상의 차량용 범퍼는 속도가 대략 20km/h 정도의 저속에서는 외부 충격에 대한 완화효과가 우수하지만 그 이상의 속도에서는 충격으로부터 차체를 보호할 수 없기 때문에 대형 사고를 피할 수 없다.

도 1은 일반 차량에 적용되는 범퍼 구조체를 나타낸 것으로서, 프론트 바디 (10)의 양측에 브라켓(11)이 형성되어 있는 동시에 여기에 임팩트 빔(12)이 스테이 (13)에 의해 고정 설치되고, 상기 임팩트 빔(12)의 이면에는 흡수체(14)를 개재하여 범퍼 페시아(15)가 장착되어 있다.

그러나, 이러한 범퍼는 비교적 작은 충격력은 흡수할 수 있는 효과는 있으나, 그 이상의 충격력이 가해지는 경우 범퍼가 파손되면서 엔진(Engine)이 실내로 밀려 들어옴에 따라 탑승자의 안전을 매우 위협한다는 문제를 내포하고 있다.

또한, 도 2의 경우에는 상기와 같은 범퍼의 문제점을 감안하여 범퍼(16)와 차체(17) 사이에 다수의 완충용 공기튜브(18)를 일렬로 삽입한 상태에서 고정구 (19)로 체결한 것으로서, 상기 완충용 공기튜브에 의한 충격 흡수력이 다소 향상되었다 하더라도 보다 강한 충격력을 완화시킬 수는 없는 것이었다.

한편, 국내 등록특허 제0141996호 공보에는 차량 충돌시에 완충작용을 행하여 충격으로부터 운전자를 보호하면서 차체의 찌그러짐 변형으로 인한 피해를 방지할 수 있도록 한 「차량용 충격흡수장치」에 관한 기술이 개시되어 있다.

즉, 이 기술은 실린더 내에 오일이 충진될 유압실과 에너지 전달피스톤 및 압축공기가 충진된 공압실이 순차로 마련되어 있고, 상기 실린더의 유압실 쪽에 피스톤이 끼워져 결합됨과 동시에 이 피스톤이 로드에 의해 충돌판에 연결되어 있으며, 상기 실린더의 후단부에는 외주면에 돌출턱이 형성된 마개가 끼워져 결합되고, 상기 실린더의 외주면상에 일정간격을 두고 결합된 보조파이프의 내부에는 상기 돌출턱에 대한 걸림기능을 행하기 위한 강판스프링을 구비하여 구성한 것이다.

그러나, 이러한 경우에는 1, 2차에 걸친 완충효과를 기대할 수 있다고 하더라도 실린더 자체의 전반적인 구조가 복잡하게 이루어져 있고 별도의 오일이나 기체를 봉입시켜야만 하기 때문에 제조상의 어려움을 가지는 것임은 물론 부품 단가를 크게 상승시키는 요인이 된다.

또한, 등록특허 제0182883호 공보에는 자동차의 범퍼에 가해지는 충돌에너지를 유압 압력으로 흡수하여 범퍼 자체 손상을 방지하고, 충돌 에너지 흡수 능력을 향상시켜 주기 위한 「범퍼의 충돌에너지 흡수장치」에 관한 기술이 개시되어 있다.

이 기술의 경우에는 충돌에너지를 흡수하기 위한 장치로서 실린더 및 유체 라인, 밸브체, 유체 탱크 등을 구비해야 하기 때문에 기밀 유지를 위한 설계를 필요로 하게 됨은 물론 외부로부터의 강한 충격력을 효과적으로 흡수 및 완화시키기에는 한계가 있고, 자동차 생산과정에서 별도의 공정을 거치게 됨에 따라 전반적인 제조단가 및 생산비의 상승을 초래하여 가격 경쟁력을 크게 떨어뜨린다는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 유선형으로 이루어진 차량 범퍼와 바디 프레임 사이에 소정 각도로 설치되어 범퍼에 가해지는 충격력을 흡수하거나 완화시킬 수 있도록 함에 따라 바디 프레임 내의 부품 손상을 최소로 함은 물론 탑승자의 안전을 확보할 수 있는 자동차 범퍼 의 충격완화장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 에어백을 작동시키기 위한 기존 센서와는 별도로 소정의 충격력이 범퍼에 작용하는 경우 실린더 내에 장착되어 기계적으로 작동하는 보조센서를 통해 에어백의 작동여부를 제어할 수 있도록 함으로써 오동작을 확실하게 방지할 수 있는 자동차 범퍼의 충격완화장치를 제공하는 데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량 충돌시에 범퍼에 가해지는 충격력을 완화시켜 바디 프레임 내의 주요 부품을 보호하고 탑승자의 안전을 확보하기 위한 장치로서, 범퍼의 내측에 장착되는 전방 프레임과, 차량 중심을 기준으로 서로 대향하도록 상기 전방 프레임 및 바디 프레임 사이에 설치된 한쌍의 충격완화유닛을 구비하며, 이 충격완화유닛은, 전방 프레임의 내벽에 장착되는 플랜지를 가짐과 동시에 이 플랜지로부터 연이어져 형성된 몸체로 이루어진 피스톤과, 이 피스톤의 몸체가 출입 가능하도록 바디 프레임에 고정 설치되는 실린더와, 상기 피스톤 및 실린더의 외주면에 장착되어 전방 프레임에 가해지는 충격력을 흡수하기 위한 탄성체로 이루어져 있고, 상기 피스톤의 몸체 선단부에는 탄력을 갖는 신축부재가 장착되어 실린더의 전,후방에 각각 형성된 통공 내에서 출몰될 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.

삭제

또, 상기 신축부재는 피스톤의 몸체 선단부에 형성된 요홈 내에 스프링을 개재하여 안착됨과 동시에 힌지에 의해 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 피스톤의 몸체 선단부에 돌출봉이 형성되어 있고, 이에 대응하는 실린더의 내벽에는 차량 충돌시의 에어백의 작동여부를 제어하기 위한 보조센서가 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

삭제

상술한 바와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 자동차 범퍼의 충격완화장치에 의하면, 차량 범퍼와 바디 프레임 사이에 설치되어 있는 전방 프레임 및 한쌍의 충격완화유닛에 의해 차량 충돌시의 범퍼에 가해지는 힘을 효과적으로 흡수할 수 있도록 한 것이기 때문에 1, 2차에 걸친 완화작용에 의해 바디 프레임 내에 배치되는 엔진룸의 손상을 최소화 할 수 있는 동시에 탑승 공간에 가해지는 충격을 훨씬 감소시킴에 따라 탑승자의 안전을 확보할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 에어백을 작동시키기 위한 기존 센서와는 별도로 충격완화유닛 내에 기계적으로 제어되는 별도의 보조센서가 설치됨에 따라 종전과 같이 일정 방향에서 힘을 받아야만 에어백이 작동하는 현상 및 힘을 받았음에도 불구하고 에어백이 작동하지 않는 등의 문제를 해소할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 3 내지 도 6a, 도 6b는 본 발명에 따른 자동차 범퍼의 충격완화장 치를 설명하기 위한 도면으로서, 본 발명은 주로 엔진룸이 전방에 배치되는 전륜 구동형 차량(FF,FR,4WD)에 있어서의 범퍼(B)와 엔진룸(21)이 위치하는 바디 프레임 (22) 사이에 전방 프레임(20) 및 한쌍의 충격완화유닛(23)이 설치되어 차량 충돌시의 충격력을 흡수할 수 있도록 구성한 것이다.

도 3 및 도 4에서와 같이, 상기 전방 프레임(20)은 통상적인 방식의 다양한 체결요소에 의해 차체에 결속되는 범퍼(B) 내에 배치되어 있으며, 상기 충격완화유닛(23)은 차량 중심(X)을 기준으로 각각 서로 대향하도록 전방 프레임(20)의 내벽에 장착되어 있는 동시에 이 때의 각도(θ)는 각각 25∼35°의 범위 내에 설치하는 것이 가장 바람직하다.

즉, 차량 충돌시에 임의 범위나 방향에서 충격력이 가해지는 경우에 이 힘을 1차적으로 흡수하여 완화시킬 수 있는 최적 위치에 유선형으로 설계된 전방 프레임(20)을 포함한 충격완화유닛(23)이 배치되어야 한다.

이로 인해 기존 차량의 경우에 일정 힘 이상의 충격이 가해질 때 에어백 센서의 위치를 벗어나는 범위의 충격에서는 센서가 동작하지 않지만 상기한 바와 같이 유선형으로 설계된 전방 프레임(20)과 충격완화유닛(23)을 설치하는 경우 보다 넓은 범위의 충격에서도 충격완화유닛(23) 내에 설치되어 있는 보조센서(31)를 작동시킬 수 있게 된다.

따라서, 기존의 에어백 센서가 가지고 있는 문제점 중 하나인 일정 범위 안에서의 충격에서만 작동하는 동작 신호를 보다 넓은 범위의 충격에서도 보조센서 (31)를 통해 작동시킬 수 있는 것이다.

도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 충격완화유닛(23)은 전방 프레임(20)의 내벽과 바디 프레임(22)에 각각 장착되는 피스톤(24A) 및 실린더(24B)를 포함하여 전방 프레임(20)에 가해지는 충격력을 흡수하기 위한 탄성체(25)로 이루어져 있다.

상기 피스톤(24A)의 일측에는 플랜지(26a)가 형성되어 있고, 이 플랜지(26a)로부터 연이어져 형성된 몸체(26b)의 선단부에 요홈(27a) 및 돌출봉(27b)이 형성됨과 동시에 이 요홈(27a) 내에서 탄력있게 작동하여 출몰하는 신축부재(28)가 장착되어 있다.

이 신축부재(28)는 피스톤(24A)에 형성되어 있는 요홈(27a) 내부에 위치하여 힌지(28a)에 의해 접속되어 있으며, 상기 신축부재(28)와 요홈(27a)의 바닥면 사이에 장착된 스프링(29)을 통해 탄력을 제공하도록 구성한 것이다.

또한, 상기 실린더(24B)에는 신축부재(28)의 출몰이 가능하도록 전, 후방에 통공(30a,30b)이 형성되어 있으며, 상기 피스톤(24A)의 돌출봉(27b)에 대응하는 실린더(24B)의 내벽에는 차량 충돌시에 에어백의 작동여부를 제어하기 위한 보조센서 (31)가 마련되어 있다.

통상적으로, 차량 속도가 20km/h 이하인 저속에서의 충돌시 탑승자에 전달되는 충격량은 에어백이 작동함에 따라 생기는 충격량이 차체에 가해져 발생하는 충격량보다 크기 때문에 상기 전방 프레임(20)에 가해지는 충격력을 흡수하기 위한 탄성체(25)의 경우에도 그에 따른 충분한 강성을 가지도록 설계되는 것이 바람직하다.

상기 전방 프레임(20)의 내벽과 바디 프레임(22)에 각각 장착되는 충격완화유닛(23)은 플라스틱재의 볼트를 이용하거나 용접과 같은 통상적인 방식에 의해 결속시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 차량의 운행 도중에 가벼운 접촉사고나 충돌사고가 발생하게 되면 범퍼(B)를 통해 전방 프레임(20)에 그 충격력이 가해지게 되는데, 차량 속도가 20km/h 이하인 경우에는 범퍼(B)로부터의 힘이 전방 프레임(20) 및 충격완화유닛(23)을 구성하는 피스톤(24A)으로 전달되고, 이로 인해 탄성체(25)가 일시적으로 수축되었다가 자체 반발력이 작용하면서 피스톤(24A)을 원래의 위치로 복귀시키게 된다.

이에 따라 외부 충격력이 바디 프레임(22)까지 전달되지 않아 엔진룸(21) 내의 주요 부품이 손상되거나 탑승자의 안전에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있는 것이다.

반면에, 차량 속도가 20km/h 이상일 때 외부 범퍼(B)에 충격이 가해지게 되면 전방 프레임(20) 및 충격완화유닛(23)을 구성하는 피스톤(24A)으로 힘이 전달됨과 동시에 이 피스톤(24A)이 탄성체(25)에 저항하여 실린더(24B) 내부로 진입하게 되고, 상기 피스톤(24A)의 선단부에 형성되어 있는 돌출봉(27b)이 실린더(24B) 내부의 보조센서(31)에 접촉되어 신호를 송출함에 따라 에어백을 작동시키게 된다.

물론, 상기 범퍼(B)에 가해지는 충격력이 아주 심한 경우에는 상기 피스톤 (24A)에서 1차로 흡수한 후 실린더(24B)를 포함하여 2차적으로 바디 프레임(22)까지 힘이 전달될 수 밖에 없지만 단계적인 완화작용에 의해 엔진룸(21)이나 탑승 공 간까지의 충격을 매우 효과적으로 감소시킬 수 있게 된다.

한편, 도 6a 및 도 6b에서와 같이, 상기 피스톤(24A)의 선단부에 형성된 요홈(27a) 내에는 스프링(29)에 의해 탄력을 갖는 신축부재(28)가 장착되어 있기 때문에 이 신축부재(28)는 최초 실린더(24B)의 전방측 통공(30a)에 유지되어 있다가 힌지(28a)를 중심으로 회동하면서 실린더(24B) 내로 진입하게 되고 다시 실린더 (24B)의 후방측 통공(30b)으로 끼워져 들어가게 된다.

따라서, 상기 차량 충돌에 의한 범퍼(B)의 외부 충격시에 전방 프레임(20)을 통해 수축되었던 피스톤(24A)이 탄성체(25)의 반발력에 의해 급격히 팽창함에 따라 탑승자에게 가해질 수 있는 2차 충격을 예방할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명은 범퍼(B)와 바디 프레임(22) 사이에 설치된 전방 프레임(20) 및 한쌍의 충격완화유닛(23)에 의해 차량 충돌시의 충격력을 1, 2차에 걸쳐 완화시킬 수 있기 때문에 바디 프레임(22) 내에 배치된 엔진룸(21) 내부의 각종 부품에 대한 손상을 최소로 하여 차량의 수리비용을 경감시킬 수 있게 됨은 물론 탑승자의 안전을 최대한 확보할 수 있는 것이다.

더구나, 상기 충격완화유닛(23) 내에 기존 센서와는 별도로 보조센서(31)가 부가 설치됨에 따라 종전과 같이 일정 방향에서 힘을 받아야만 에어백이 작동하는 현상 및 힘을 받았음에도 불구하고 에어백이 작동하지 않는 등의 불합리한 점을 해소할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제가 달성되는 것이며, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 여기에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것임은 물론이다.

도 1 및 도 2는 일반적인 자동차 범퍼의 충격완화장치를 나타낸 도면,

도 3 및 도4는 본 발명에 따른 자동차 범퍼의 충격완화장치를 설명하기 위한 개략 구성도,

도 5는 도 3에 도시된 장치의 충격완화유닛의 구성을 나타낸 도면,

도 6a 및 도 6b는 피스톤과 실린더의 작동상태를 설명하기 위한 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

20: 전방 프레임 21: 엔진룸

22: 바디 프레임 23: 충격완화유닛

24A: 피스톤 24B: 실린더

25: 탄성체 26a: 플랜지

26b: 몸체 27a: 요홈

27b: 돌출봉 28: 신축부재

28a: 힌지 29: 스프링

30a,30b: 통공 31: 보조센서

Claims (5)

1. 차량 충돌시에 범퍼에 가해지는 충격력을 완화시켜 바디 프레임 내의 주요 부품을 보호하고 탑승자의 안전을 확보하기 위한 장치로서,

   범퍼(B)의 내측에 장착되는 전방 프레임(20)과, 차량 중심(X)을 기준으로 서로 대향하도록 상기 전방 프레임(20) 및 바디 프레임(22) 사이에 설치된 한쌍의 충격완화유닛(23)을 구비하며,

   이 충격완화유닛(23)은, 전방 프레임(20)의 내벽에 장착되는 플랜지(26a)를 가짐과 동시에 이 플랜지로부터 연이어져 형성된 몸체(26b)로 이루어진 피스톤 (24A)과, 이 피스톤의 몸체가 출입 가능하도록 바디 프레임(22)에 고정 설치되는 실린더(24B)와, 상기 피스톤 및 실린더의 외주면에 장착되어 전방 프레임(20)에 가해지는 충격력을 흡수하기 위한 탄성체(25)로 이루어져 있고,

   상기 피스톤(24A)의 몸체 선단부에는 탄력을 갖는 신축부재(28)가 장착되어 실린더(24B)의 전,후방에 각각 형성된 통공(30a,30b) 내에서 출몰될 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼의 충격완화장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 신축부재(28)는 피스톤(24A)의 몸체 선단부에 형성된 요홈(27a) 내에 스프링(29)을 개재하여 안착됨과 동시에 힌지(28a)에 의해 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼의 충격완화장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 피스톤(24A)의 몸체 선단부에 돌출봉(27b)이 형성되어 있고, 이에 대응하는 실린더(24B)의 내벽에는 차량 충돌시의 에어백의 작동여부를 제어하기 위한 보조센서(31)가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼의 충격완화장치.
5. 삭제

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