KR101031108B1 - 저속 충돌시 차체의 손상을 최소화하는 범퍼 - Google Patents

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Abstract

저속 충돌시 차체의 손상을 최소화하는 범퍼가 개시된다. 상기 범퍼는, 전방에 위치하여 충돌대상과 접촉하는 임팩트 빔; 및 상기 임팩트 빔의 후면 길이방향 양측에 형성된 크래쉬 박스로 이루어지며, 적어도 상기 크래쉬 박스는 상기 임팩트 빔을 구성하는 제 1 재질보다 연신율이 크고 강도가 낮은 제 2 재질을 더 추가하여 구성된다.
크래쉬 박스, 저속 충돌, 플라스틱, 밀림, 강도, 이종재질, 파단, 연신율

Description

저속 충돌시 차체의 손상을 최소화하는 범퍼{Bumper capable for minimizing car body damage in low speed crash}
본 발명은 범퍼에 관한 것으로, 특히 저속 충돌시 차체의 손상을 최소화하는 범퍼에 관련한다.
범퍼 충돌 성능을 평가하는 RCAR 시험은 저속충돌 시 차량의 손상 정도를 평가하며 40% 옵셋 배리어(OFFSET BARRIER)와 범퍼 배리어(BUMPER BARRIER) 시험이 있다.
40% 옵셋 배리어 시험 중, 전방 충돌시험에서는 차량이 10도 꺾인 강재 고정 벽에 15㎞/h의 속도로 저속 충돌하고, 후방 충돌시험에서는 강재 이동 배리어가 15㎞/h의 속도로 차량에 충돌한다.
여기서, 요구사항은 사이드 부재(side member), 플로어 패널(floor panel), 램프 및 테일 게이트(tailgate)와 같은 차체 손상을 최소화하는 것이다. 일반적으로 사이드 부재가 손상이 클수록 다른 부품의 손상이 증가한다.
그러나, 종래의 범퍼는 임팩트 빔과 크래쉬 박스로 이루어지는데, 임팩트 빔과 크래쉬 박스는 유리섬유매트 열가소성 복합재(Glass Mat Thermoplastic; GMT) 또는 장섬유 강화 복합재(Long Fiber-Reinforced Thermoplastic; LFT) 등의 고강도 플라스틱을 사용하여 제조될 수 있다. 이와 같은 소재를 사용할 경우의 크래쉬 박스의 강도가 쉽게 강해질 수 있다.
이때의 강도는 일반적으로 크래쉬 박스와 연결된 사이드 부재의 강도보다 강하며 이런 이유로 충돌 시 크래쉬 박스의 변형에 의한 에너지 흡수보다 사이드 부재의 변형이 먼저 발생하여 차량 보호가 어렵게 된다.
반면 두께 조절을 통하여 사이드 부재의 강도를 약하게 할 수 있으나 일반적인 고강도 플라스틱의 파단 신율이 매우 낮기 때문에 충돌 시 충분한 에너지를 흡수할 수가 없어 강도가 강할 때와 마찬가지로 차량 보호가 어렵게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 RCAR 시험 및 저속 충돌시 충돌 에너지를 모두 흡수하여 차체의 손상을 최소화하여 차량수리비를 절감할 수 있는 범퍼를 제공하는 것이다.
상기의 목적은, 전방에 위치하여 충돌대상과 접촉하는 임팩트 빔; 및 상기 임팩트 빔의 후면 길이방향 양측에 형성된 크래쉬 박스로 이루어지며, 적어도 상기 크래쉬 박스는 상기 임팩트 빔을 구성하는 제 1 재질보다 연신율이 크고 강도가 낮은 제 2 재질을 더 추가하여 구성되는 범퍼에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 제 1 재질은 유리섬유매트 열가소성 복합재(Glass Mat Thermoplastic; GMT) 또는 장섬유 강화 복합재(Long Fiber-Reinforced Thermoplastic; LFT)이고, 상기 제 2 재질은 폴리프로필렌(PP)이나 폴리에틸렌(PE)일 수 있다.
여기서, 상기 제 1 재질과 제 2 재질은 시트 형상으로 다수 매 적층되고 열 압착될 수 있으며, 상기 제 2 재질의 시트 두께를 조정하여 상기 크래쉬 박스 또는 임팩트 빔의 강도와 연신율을 조정할 수 있다.
상기한 구성에 의하면, 크래쉬 박스의 강도가 낮아져 외부로부터 전달되는 충돌 에너지에 쉽게 찌그러들어 충돌 에너지를 흡수함과 동시에 연신율이 크기 때 문에 강도가 낮아져도 쉽게 깨지지 않게 되며, 그 결과 플로어 패널이나 테일 게이트가 손상되는 것을 효과적으로 막을 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 범퍼를 나타내는 부분 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 범퍼는 전방에 위치하여 충돌 대상과 접촉하는 임팩트 빔(10), 임팩트 빔(10)의 후면 길이방향 양측에 일체로 형성된 크래쉬 박스(22, 24)로 이루어진다.
크래쉬 박스(22, 24)는 격자 구조를 이루어 임팩트 빔(10)을 통하여 전달되는 충돌 에너지를 흡수하면서 찌그러지게 된다.
여기서, 임팩트 빔(10)과 크래쉬 박스(22, 24)는 고강도 플라스틱 재질의 시트를 열 압착하여 성형한다.
고강도 플라스틱이란 강화(reinforce)를 통해 플라스틱의 강도를 높인 소재를 말하며, 상기한 바와 같이, 유리섬유매트 열가소성 복합재(Glass Mat Thermoplastic; GMT) 또는 장섬유 강화 복합재(Long Fiber-Reinforced Thermoplastic; LFT) 등이 있다.
본 발명에 따르면, 적어도 크래쉬 박스(22, 24)는 고강도 플라스틱보다 강도가 낮고 연신율(elongation)이 큰 재질, 가령 폴리프로필렌(PP)이나 폴리에틸렌(PE) 재질을 함유한다.
이러한 구성에 의하면, 임팩트 빔(10)과 크래쉬 박스(22, 24)의 기본 형상을 이루는 GMT나 LFT는 통상 2 ~ 3%의 연신율을 갖는 반면, 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌은 20 ~ 40%의 연신율을 갖기 때문에 크래쉬 박스(22, 24)의 강도가 낮아지면서 연신율이 커진다. 따라서, 크래쉬 박스(22, 24)의 강도가 낮아져 외부로부터 전달되는 충돌 에너지에 쉽게 찌그러들어 충돌 에너지를 흡수함과 동시에 연신율이 크기 때문에 강도가 낮아져도 쉽게 깨지지 않게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 범퍼를 제조하는 방법을 설명하는 개략도이다.
도 2를 참조하면, 임팩트 빔(10)에 해당하는 부분에 GMT나 LFT 등의 고강도 플라스틱 시트(120)을 적층하고, 크래쉬 박스(22, 24)에 해당하는 부분에 각각 고강도 플라스틱 시트(220, 240)와 폴리프로필렌이나 플리에틸렌 시트(222, 242)를 여러 겹으로 적층한다.
이때, 폴리프로필렌이나 플리에틸렌 시트(222, 242)의 매수나 두께를 조정함으로써, 크래쉬 박스 전체의 강도와 연신율을 조정할 수 있다.
이와 같이 형성된 적층 조립체를 하부금형에 넣고 상부금형을 열 압착하여 성형하면, 본 발명에 따른 범퍼가 제조된다.
이 실시 예에서는 크래쉬 박스에만 폴리프로필렌이나 플리에틸렌 시트를 적용하는 것을 예로 들었지만, 임팩트 빔에도 이를 적용할 수 있음은 물론이다.
이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어서는 안 되며, 이하에 기술되는 특허청구범위에 의해 해석되어야 할 것 이다.
도 1은 본 발명에 따른 범퍼를 나타내는 부분 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 범퍼를 제조하는 방법을 설명하는 개략도이다.

Claims (4)

  1. 차량의 범퍼에 있어서,
    전방에 위치하여 충돌대상과 접촉하는 임팩트 빔; 및
    상기 임팩트 빔의 후면 길이방향 양측에 형성된 크래쉬 박스로 이루어지며,
    상기 크래쉬 박스와 임팩트 빔은 제 1 재질로 구성되고, 상기 크래쉬 박스는 상기 제 1 재질보다 연신율이 크고 강도가 낮은 제 2 재질을 더 추가하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저속 충돌시 차체의 손상을 최소화하는 범퍼.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 재질은 유리섬유매트 열가소성 복합재(Glass Mat Thermoplastic; GMT) 또는 장섬유 강화 복합재(Long Fiber-Reinforced Thermoplastic; LFT)이고, 상기 제 2 재질은 폴리프로필렌(PP)이나 폴리에틸렌(PE)인 것을 특징으로 하는 저속 충돌시 차체의 손상을 최소화하는 범퍼.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 크래쉬 박스를 구성하는 상기 제 1 재질과 제 2 재질은 시트 형상으로 다수 매 적층되고 열 압착되는 것을 특징으로 하는 저속 충돌시 차체의 손상을 최소화하는 범퍼.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 2 재질의 시트의 두께 또는 매수를 조정하여 상기 크래쉬 박스의 강도와 연신율을 조정하는 것을 특징으로 하는 저속 충돌시 차체의 손상을 최소화하는 범퍼.
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