KR101041380B1 - 차량범퍼구조 - Google Patents

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KR101041380B1
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데츠야 다카후지
요지 고바야시
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가부시키가이샤 덴소
도요타 지도샤（주）
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Abstract

차량범퍼구조에 있어서, 광섬유센서(32)는 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 앞면의 상부에 제공된다. 앞범퍼업소버(28)는 광섬유센서(32) 앞에 제공되고, 하중전달판(34)은 상기 앞범퍼업소버(28)와 광섬유센서(32) 사이에 배치된다. 상기 앞범퍼업소버(28) 및 하중전달판(34)의 수직폭(B3)은 상기 광섬유센서(32)의 수직폭(B1)보다 크고, 상기 하중전달판(34)의 하단부(34A)는 상기 광섬유센서(32)의 하단부 하방에서 연장된다. 이에 따라, 광섬유센서(32)가 범퍼보강부재(30)의 상부에 대해 오프셋되는 경우, 상기 앞범퍼업소버(28)가 무너지지 않게 되어, 충격 하중의 입력 방향이 약간 기울어지더라도 상기 충격 하중이 광섬유센서(32)로 입력되게 된다.

Description

차량범퍼구조{VEHICLE BUMPER STRUCTURE}
본 발명은 보행자 등과 같은 대상물과의 충돌을 검출하는 차량범퍼구조에 관한 것이다.
일본특허출원공보 제2000-225907호(JP-A-2000-225907)는 대상물, 예컨대 보행자와 차량의 정면충돌을 검출하는 하중센서가 제공된 형태를 개시하고 있다. 구체적으로는, 차량 폭방향으로 연장되는 홈이 앞범퍼보강재의 앞면에 형성되고, 세장형 하중센서가 상기 앞면과 같은 높이로 상기 홈에 수용된다. 앞범퍼업소버의 뒷면에는, 차량 폭방향으로 연장되는 한 쌍의 상부 및 하부홈이 형성된다. 상기 상부 및 하부홈 사이에 제공된 돌출부(또는 푸시부)는 상기 하중센서에 대응하도록 배치되어 있다.
하지만, JP-A-2000-225907에 개시된 차량범퍼구조는 다음과 같은 국면에서 개선할 여지가 있다. 특히, 하중센서의 높이가 감소되어, 앞범퍼업소버가 차량의 종류를 고려하거나 또는 차량의 경량화의 관점에서 높이를 낮추도록 구성된다면, 상기 앞범퍼업소버는 충격 방향에 따라 (차량높이방향으로 하중센서에 대향하는 쪽을 향해) 앞범퍼보강재의 앞면을 향해 무너질 수도 있는데(topple down), 이는 충격 하중이 하중센서로 충분하게 전달되지 못할 가능성을 야기한다.
앞범퍼업소버가 무너지는 것을 방지하기 위한 노력으로, 상기 앞범퍼업소버가 하중센서가 없는 부분까지 추가로 연장될 수도 있다. 하지만, 이 경우에는 충격 하중이 신장부를 통해 앞범퍼보강재로 부분적으로 전달되므로, 이에 비례하여 상기 하중센서로 입력되는 충격 하중이 감소되게 된다. 그러므로, 이러한 해결책은 바람직하지 않다.
본 발명은 하중감지유닛이 범퍼보강부재의 외측면의 일부분에 설치되는 경우에도, 범퍼충격흡수부재로 인가되는 충격 하중을 하중감지유닛에 정확하게 전달하는 차량범퍼구조를 제공한다.
본 발명의 제1실시형태에 따르면, 차량의 최외각측에 배치되어 차량 폭방향으로 연장되는 범퍼커버; 상기 범퍼커버로부터 상기 차량의 내부를 향해 이격되어 배치되고, 상기 차량 폭방향으로 연장되는 범퍼보강부재; 상기 범퍼보강부재의 차량 외측면 상에 배치되어, 상기 범퍼보강부재의 길이방향으로 연장되는 하중감지유닛을 포함하되, 상기 하중감지유닛의 수직폭은 상기 범퍼보강부재의 수직폭보다 작고; 상기 범퍼커버와 상기 범퍼보강부재 사이에 배치되어 상기 차량 폭방향으로 연장되고, 상기 하중감지유닛의 수직폭보다 큰 수직폭을 갖는 범퍼충격흡수부재; 및 상기 하중감지유닛의 하중감지부와 상기 범퍼충격흡수부재 사이에 제공되어, 상기 범퍼충격흡수부재로 입력되는 하중을 상기 하중감지유닛으로 전달하는 하중전달부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량범퍼구조가 제공된다. 상기 하중전달부재와 상기 범퍼보강부재의 차량 외측면 사이에는 갭이 있다. 상기 하중전달부재는 상기 하중감지유닛의 수직폭보다 큰 수직폭을 갖는다.
이러한 형태에 따르면, 차량범퍼구조가 보행자 등과 같은 대상물과 충돌하는 경우, 충격 하중이 우선 차량의 최외각측에 배치된 범퍼커버에 입력된다. 상기 충격 하중은 범퍼커버 내부에 배치된 범퍼충격흡수부재로 전달되어, 상기 범퍼충격흡수부재가 충격 하중의 충격 또는 에너지를 흡수하게 된다. 상기 범퍼충격흡수부재로부터의 충격 하중은 하중전달부재로 전달된 다음, 상기 하중전달부재로부터 하중감지유닛으로 전달된다. 따라서, 상기 하중감지유닛이 대상물과의 충돌을 검출한다.
상기 범퍼충격흡수부재의 수직폭은 상기 범퍼보강부재의 수직폭보다 작도록 설정된다. 다시 말해, 상기 하중감지유닛은 범퍼보강부재보다 차량높이방향으로 작은 크기를 갖는다. 범퍼충격흡수부재의 수직폭이 하중감지유닛의 수직폭과 같게 된다면, 충격 하중의 입력 방향이 차량 길이방향(보다 정확하게는, 차량의 전방에서 후방으로 진행되는 방향)에 대해 약간 상향 또는 하향으로 기울어진 경우, 상기 범퍼충격흡수부재가 범퍼보강부재의 하중감지유닛의 반대쪽을 향해 무너질 수도 있다는 가능성이 존재한다. 이는 하중감지유닛이 충격 하중을 감지하기 어렵게 만든다.
하지만, 상기 제1실시형태에서는, 하중전달부재(및 범퍼충격흡수부재)의 수직폭이 하중감지유닛의 수직폭보다 크도록 설정되기 때문에, 충격 하중의 입력 방향이 차량 길이방향에 대하여 약간 상향 또는 하향으로 기울어지는 경우에도, 상기 충격 하중이 하중전달부재를 통해 하중감지유닛으로 입력된다. 나아가, 하중전달부재와 범퍼보강부재의 차량 외측면 사이에 갭이 있기 때문에(즉, 그 비접촉 형태로 인하여), 상기 하중전달부재가 범퍼보강부재의 차량 외측면과 접촉하지 않는데, 그렇지 않다면 전달될 충격 하중의 분산 및 손실을 유도하게 될 것이다. 상기 범퍼충격흡수부재로 인가되는 충격 하중은, 상기 하중감지유닛이 범퍼보강부재의 차량 외측면의 일부에 설치되는 경우에도, 높은 정확도로 상기 하중감지유닛으로 전달될 수 있다.
본 발명의 제1실시형태에 있어서, 상기 하중감지유닛은 상기 범퍼보강부재의 차량 외측면의 상부에 대하여 오프셋될 수도 있고, 상기 하중전달부재와 상기 범퍼충격흡수부재는 상기 하중감지유닛의 하단부 하방에서 연장될 수도 있다.
대안적으로는, 본 발명의 제1실시형태에 있어서, 상기 하중감지유닛이 상기 범퍼보강부재의 차량 외측면의 하부에 대해 오프셋될 수도 있고, 상기 하중전달부재와 상기 범퍼충격흡수부재가 상기 하중감지유닛의 상단부 상방에서 연장될 수도 있다.
또한, 본 발명의 제1실시형태에 있어서, 상기 하중감지유닛은 상기 범퍼보강부재의 차량 외측면의 중앙부에 배치될 수도 있고, 상기 하중전달부재와 상기 범퍼충격흡수부재는 상기 하중감지유닛의 상단부와 하단부 중 하나 이상의 상방 및/또는 하방에서 연장될 수도 있다.
상술된 형태들에 따르면, 범퍼보강부재의 차량 외측면 상의 하중감지유닛의 위치에 따라 상기 범퍼충격흡수부재 및 하중전달부재의 최적의 형태들을 선택할 수 있게 된다. 이는 차량범퍼구조를 지면 간극(ground clearance)과 같은 차량 범퍼의 요인들을 고려하여 각종 차량에 대응하도록 설계할 수 있게 한다.
본 발명의 제1실시형태에 있어서, 상기 범퍼충격흡수부재는 상기 범퍼보강부재보다 작은 수직폭을 가질 수도 있다.
본 발명의 제2실시형태에 있어서, 하중감지유닛이 범퍼보강부재의 차량 외측면의 상부 또는 하부에 대해 오프셋된다면, 상기 범퍼충격흡수부재는 상기 하중전달부재와 접촉하는 주본체부 및 감소된 두께의 안티토플링레그부(anti-toppling leg portion)를 포함한다. 상기 안티토플링레그부는 상기 오프셋된 하중감지유닛 측의 대향측에서 상기 범퍼보강부재의 차량 외측면을 향해 차량높이방향으로 연장된다. 또한, 상기 안티토플링레그부는 상기 범퍼충격흡수부재로 하중이 입력될 때 상기 범퍼충격흡수부재의 주본체부를 지지하기 위하여 상기 범퍼보강부재의 차량 외측면에 대항하여 가압되도록 채택될 수도 있다.
상술된 이러한 형태에 의하면, 범퍼충격흡수부재에 하중이 입력될 때, 상기 하중감지유닛에 수직으로 대향하는 쪽을 향해 상기 범퍼충격흡수부재의 주본체부가 무너지도록 추진되는 경우, 상기 안티토플링레그부는 상기 범퍼보강부재의 차량 외측면에 대항하여 가압되어, 상기 범퍼충격흡수부재의 주본체부를 지지하게 된다. 또한, 상기 안티토플링레그부는 감소된 두께를 갖기 때문에, 안티토플링레그부가 범퍼보강부재의 차량 외측면에 대항하여 가압되는 경우에 발생할 수도 있는 하중 분산을 최소화할 수 있게 된다. 따라서, 범퍼충격흡수부재로 입력되는 충격 하중이 하중감지유닛으로 충분하게 전달될 수 있게 된다.
더욱이, 상기 안티토플링레그부의 추가는 차량의 사용자가 범퍼커버에 닿을 때 적절한 수준의 견고성을 느낄 수 있다는 장점을 제공한다.
본 발명에 있어서, 안티토플링레그부는 상기 안티토플링레그부의 압축방향으로 입력되는 하중이 사전설정된 값보다 작은 경우, 상기 범퍼충격흡수부재의 주본체부를 지지하기 위하여 상기 범퍼보강부재의 차량 외측면에 대항하여 가압된 상태를 유지하지만, 상기 압축방향으로 입력되는 하중이 사전설정된 값 이상인 경우에는 상기 범퍼충격흡수부재의 주본체부를 지지하는 지지기능을 완화하도록 구성될 수도 있다.
상술된 이러한 형태에 의하면, 차량이 대상물과 충돌할 때 하중이 압축방향으로 범퍼충격흡수부재에 인가된다. 상기 안티토플링레그부는 상기 압축방향으로 입력되는 하중이 사전설정된 값보다 작은 경우 상기 범퍼충격흡수부재의 주본체부를 지지하기 위해 상기 범퍼보강부재의 차량 외측면에 대항하여 가압되는 상태를 유지한다. 이는 범퍼충격흡수부재의 주본체부의 어떠한 무너짐도 억제함으로써, 충격 하중이 하중감지유닛으로 적절하게 입력되는 것을 보장하게 된다.
다른 한편으로, 압축방향으로 입력되는 하중이 사전설정된 값 이상인 경우에는, 안티토플링레그부가 범퍼충격흡수부재의 주본체부를 지지하는 지지기능을 완화시킨다. 이는 안티토플링레그부로부터 범퍼보강부재로 직접 전달되는 충격하중량을 최소화시켜, 어떠한 하중 분산도 최소화시킬 수 있게 한다. 이에 비례하여, 하중감지유닛으로 입력되는 충격하중량의 저감을 억제할 수 있게 된다. 범퍼충격흡수부재로부터 하중감지유닛으로 충격 하중이 전달되는 신뢰성을 보장할 수 있게 된다.
본 발명의 제2실시형태에 있어서, 상기 안티토플링레그부는 상기 압축방향으로 입력되는 하중이 사전설정된 값 이상인 경우, 상기 안티토플링레그부가 버클링(buckles)되는 약화부(weakened portion)를 구비할 수도 있다.
상술된 이러한 형태에 의하면, 안티토플링레그부가 범퍼충격흡수부재의 주본체부를 지지하는 것을 중지하는 시각이 상기 약화부를 사용함으로써 임의로 설정될 수 있다. 이는 지지기능의 조율이 용이하게 달성될 수 있다는 것을 보장한다. 상기 약화부는 범퍼충격흡수부재의 몰딩과 동시에 형성될 수 있으므로, 그 제조비용이 추가로 필요하지 않게 된다.
본 발명의 제2실시형태에 있어서, 상기 안티토플링레그부는 상기 차량의 후방측을 향해 아래쪽으로 기울어질 수도 있고, 상기 압축방향으로 입력되는 하중이 사전설정된 값 이상인 경우에 상기 범퍼보강부재의 차량 외측면과 접촉하지 않는 후단부를 구비할 수도 있다.
상술된 이러한 형태에 의하면, 안티토플링레그부가 그 지지기능을 중지하는 시각이 상기 안티토플링레그부의 경사각을 선택함으로써 임의로 설정될 수 있다. 이는 지지기능의 조율이 용이하게 달성될 수 있다는 것을 보장한다. 사전설정된 경사각으로 차량-후방측을 향해 연장되는 안티토플링레그부는 상기 범퍼충격흡수부재의 몰딩과 동시에 형성될 수 있으므로, 그 제조비용이 추가로 들지 않는다.
본 발명의 상기 목적과 기타 목적 및 특징들은 첨부 도면들과 연계하여 후술하는 바람직한 실시예들로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량범퍼구조의 주요부를 도시한 확대수직단면도(도 3에 도시된 1-1 선을 따라 취한 확대단면도);
도 2는 도 1에 도시된 차량범퍼구조를 포함하는 전방차체부의 앞범퍼를 예시한 분해사시도;
도 3은 도 1에 도시된 차량범퍼구조를 포함하는 전방차체부를 도시한 평면도;
도 4는 도 1에 도시된 광섬유센서를 예시한 부분절단확대사시도;
도 5는 충격검출회로를 도시한 개략도;
도 6은 광섬유센서가 범퍼보강부재의 하부 상에 오프셋 방식으로 배치된 제1실시예의 변형예를 도시한 도 1에 대응하는 수직단면도;
도 7은 광섬유센서가 범퍼보강부재의 중앙부 상에 배치된 제1실시예의 또 다른 변형예를 도시한 도 1에 대응하는 수직단면도;
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 차량범퍼구조의 주요부를 도시한 도 1에 대응하는 확대수직단면도;
도 9는 도 8에 도시된 상태로부터 차량이 대상물과 정면충돌하는 상황을 예시한 도 1에 대응하는 수직단면도; 및
도 10은 안티토플링레그가 약화부를 구비한 제2실시예의 변형예를 도시한 도 8에 대응하는 수직단면도이다.
이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 차량범퍼구조를 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하기로 한다. 도면에서, 화살표 FR은 차량전방방향을 나타내고, 화살표 UP은 차량높이방향을 나타내며, 화살표 IN은 차량안쪽폭방향을 나타낸다.
도 3은 전방차체부(10)의 개략적인 평면도이고; 도 2는 전방차체부(10)의 앞범퍼(12)의 분해사시도이며; 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량범퍼구조의 주요부를 도시한 수직단면도(도 3의 1-1 선을 따라 취한 확대단면도)이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 좌우측 프론트사이드부재(14)는 전방차체부(10)의 횡방향 양쪽에 배치되어, 차량의 길이방향으로 연장되게 된다. 상기 프론트사이드부재(14)는 그 전단에서 차량 폭방향으로 연장되는 앞범퍼(12)의 양 횡측부에서 전방차체부(10)의 전단부에 결합된다.
또한, 후술하는 충격검출유닛(48)은 앞범퍼(12)의 일 종단부에 배치된다. 상기 충격검출유닛(48)은 예컨대 중앙콘솔박스(도시 안됨) 아래 배치된 중앙제어유닛(제어수단)(18)에 연결된다. 상기 중앙제어유닛(18)은 후드에어백장치, 활성후드장치 등과 같은 보행자보호장치와 연관되어 그 동작을 제어한다. 더욱이, 차속센서(24)는 차량 폭방향으로 각각의 전륜(22)의 내부측에 배치되고, 상기 중앙제어유닛(18)에도 연결된다.
한편, 상기 앞범퍼(12)는 전방차체부(10)의 최전단에 배치되어 차량설계면을 형성하도록 차량폭방향으로 연장되는 앞범퍼커버(26), 상기 앞범퍼커버(26)의 차량 후방측에 배치되어 상기 앞범퍼커버(26)를 따라 차량 폭방향으로 연장되는 범퍼충격흡수부재로서 앞범퍼업소버(28), 및 상기 앞범퍼업소버(28)의 차량 후방측에 배치되어 상기 차량 폭방향으로 연장되는 범퍼보강부재로서 범퍼보강부재(30)를 포함한다.
상기 범퍼보강부재(30)는, 차량 길이방향에서 취할 때 수직단면이 "日" 형상이고(즉, 중공 이중-격실 블럭 형상), 전벽부(30A), 후벽부(30B), 상벽부(30C), 저벽부(30D) 및 중간벽부(30E)를 갖는 고강성 부재로 형성된다. 상술된 바와 같이, 좌우측 프론트사이드부재(14)는 각각 그 전단에서 크러시박스 등과 같은 에너지흡수부재를 통해 또는 직접적으로 상기 범퍼보강부재(30)의 후벽부(30B)에 결합된다. 상기 범퍼보강부재(30)는 사전설정된 각도로 차량 후방측을 향해 만곡된 길이방향의 대향하는 단부들을 구비한다.
상기 앞범퍼업소버(28)는 사전설정된 경도를 갖는 발포재, 예컨대 우레탄폼으로 만들어진다. 대상물(52)(도 1 참조)과의 충돌 시, 앞범퍼업소버(28)는 차량 길이방향으로 압축변형되어, 소정량의 충격 에너지를 흡수하게 된다. 이러한 실시예에서는, 앞범퍼업소버(28)가 대체로 직사각형의 수직단면을 가진다.
하중감지유닛으로서의 역할을 하는 세장형 광섬유센서(32)는 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 앞면의 상부에 배치된다. 하중전달부재로서 평탄한 하중전달판(34)은 광섬유센서(32)와 앞범퍼업소버(28) 사이에 제공된다.
도 4에 예시된 바와 같이, 광섬유센서(32)는 원형 단면의 코어(36A) 및 상기 코어(36A) 상에 코팅된 클래드층(clad layer, 36B)을 구비한 광섬유(36), 상기 광섬유(36)의 터미널단이 연결되는 충격검출회로(48)(도 3 및 도 5 참조), 상기 광섬유(36)의 뒷면과 직접 접촉하여 배치되는 밴드식 지지부재(38), 및 상기 광섬유(36)와 지지부재(38)가 삽입-몰딩에 의해 포위되는 직사각형 단면의 수지부재(40)를 포함한다. 상기 수지부재(40)의 후단면은 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 앞면과 접촉한다. 나아가, 상기 수지부재(40)의 전단면은 예컨대 접착제에 의하여 상기 하중전달판(34)의 뒷면에 사전에 미리 접착되어 상기 수지부재(40) 및 하중전달판(34)이 하위-조립으로 형성되게 된다. 상기 지지부재(38)는 교대로 배치된 리지부(38A)와 리세스부(38B)를 갖는 밴드판의 형상으로 형성된다. 상기 광섬유(36)는 리지부(38A)의 전단면과 접촉하게 된다.
상기 광섬유센서(32)의 광섬유(36)는 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 앞면을 따라 진행되는 두 개의 상부 및 하부 신장부에 배치되도록 접혀진다. 다시 말해, 광섬유센서(32)의 광섬유(36)는 본질적으로 단 하나의 유연한 부재로 이루어지고, 범퍼보강부재(30)의 길이방향 일 단부에서 U턴을 만든 다음, 상기 범퍼보강부재(30)의 길이방향 타 단부에서 종단되는 방식으로 배치된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 광섬유(36)의 양단부는 각각 충격검출유닛(48) 내에서 발광회로(LEC)(42)와 수광회로(LRC)(44)에 연결된다. 발광회로(42)로부터의 광은 광섬유(36)를 통해 전달된 다음, 수광회로(44)에 의해 수신되고, 그 후에 상기 광은 광세기에 대응하여 전기신호로 광전기적으로 변환된다. 상기 수광회로(44)로부터 출력되는 전기신호는 증폭되어, 신호처리기(46)에 의해 디지털 신호로 변환되고, 상기 디지털 신호는 그 후에 판정회로(49)로 출력된다. 상기 판정회로(49)는 신호 입력의 레벨을 그 안에 저장된 임계값과 비교하여, 대상물(52)(도 1 참조)과의 충돌이 발생하였는지의 여부를 판정하게 된다. 상기 판정회로(49)에서의 판정은 예컨대 대상물(52)이 보행자 혹은 건설 현장의 임시 울타리(temporary fencing)나 콘(cones)인 지의 여부를 판정하도록 더욱 상세히 이루어질 수도 있다. 상기 판정회로(49)의 판정 결과는 상술된 중앙제어유닛(18)으로 출력된다. 상술된 제어 동작 은 단지 일례로서, 대안적으로는 대상물(52)과의 충돌이 발생하였는지에 관한 판정이 중앙제어유닛(18)에 의해 이루어질 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 상기 광섬유센서(32)는 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 앞면의 상부 상에 평행하게 배치되는 두 개의 상부신장부 및 하부신장부를 구비한다. 상기 광섬유센서(32)는 범퍼보강부재(30)의 수직폭(B2)보다 작은 수직폭(B1)을 가지며, 상기 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 앞면의 상부를 향해 오프셋되거나 오프-센터링된다.
또한, 광섬유센서(32)와 접촉하여 위치되는 하중전달판(34)은 광섬유센서(32)의 수직폭(B1)보다 큰 수직폭(B3)을 가지며, 상기 하중전달판(34)의 하단부(34A)는 상기 광섬유센서(32)의 하단부(하부 광섬유(36)의 저부 에지) 하방에서 거리 "A"만큼 연장된다. 상기 하중전달판(34)의 하단부(34A)는 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 앞면으로부터 이격되어 배치된다. 다시 말해, 소정의 갭(50)이 하단부(34A)와 전벽부(30A) 사이에 형성된다. 또한, 상기 앞범퍼업소버(28)는 범퍼보강부재(30)의 수직폭(B2)보다는 작고 상기 하중전달판(34)의 수직폭(B3)과 같은 수직폭을 갖는다.
다음으로, 본 실시예의 차량범퍼구조의 동작과 효과를 설명하기로 한다.
앞범퍼(12)가 대상물(52)과 충돌한다면, 충격 하중 F(도 1 참조)는 우선 차량의 최외각측에 있는 앞범퍼커버(26)에 가해진다. 상기 앞범퍼커버(26)에 가해지는 충격 하중 F는 차량 길이방향으로 상기 앞범퍼커버(26)의 내부에 배치된 앞범퍼업소버(28)로 전달되어 그것에 의해 흡수된다. 그 후, 충격 하중 F는 앞범퍼업소 버(28)로부터 하중전달판(34)을 통해 광섬유센서(32)로 입력된다. 따라서, 앞범퍼(12)의 대상물(52)과의 충돌이 광섬유센서(32)에 의해 감지된다.
구체적으로는, 상기 광섬유센서(32)의 수지부재(40)가 하중전달판(34)에 의하여 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)를 향해, 예컨대 차량-후방측을 향해 가압된다면, 상기 수지부재(40)는 차량 길이방향으로 압축변형되어, 상기 광섬유(36)를 차량-후방측을 향해 가압하게 된다. 상기 지지부재(38)의 리지부(38A)는 광섬유(36)의 차량-후방측과 접촉하여 배치되기 때문에, 상기 광섬유(36)는 리지부(38A)들 사이의 리세스부(38B)에 대응하는 그 부분들에서 굴곡되어 변형되는데, 이는 광투과 효율의 저감을 유발한다. 이렇게 저감된 광은 수광회로(44)에 의해 수신되어, 전기신호로 광전기적으로 변환된다. 상기 전기신호는 신호처리기(46)에 의해 증폭된 다음, 판정회로(49)로 입력된다. 상기 판정회로(49)는 입력되는 신호의 레벨을 임계값과 비교하여, 대상물(52)과 충돌이 발생하였는지의 여부를 판정하게 된다. 판정 결과는 중앙제어유닛(18)으로 출력된다. 상기 판정 결과뿐만 아니라 차속센서(24)로부터 수신되는 신호를 고려하여, 상기 중앙제어유닛(18)이 보행자보호장치(20)(예컨대, 후드에어백장치, 활성후드장치 등)를 작동시킨다.
한편, 상기 실시예에서는, 상기 광섬유센서(32)의 수직폭(B1)이 범퍼보강부재(30)의 수직폭(B2)보다 작도록 설정된다. 다시 말해, 상기 광섬유센서(32)는 범퍼보강부재(30)보다 차량높이방향으로 보다 작은 크기를 가진다. 상기 실시예와 달리, 하중전달판의 하단부가 광섬유센서(32)의 하단부 하방에서 연장되어, 상기 하중전달판 및 앞범퍼업소버의 수직폭들이 광섬유센서(32)의 수직폭(B1)과 같다면, 충격 하중의 입력 방향이 차량 길이방향에 대하여 약간 상향 또는 하향으로 기울어진 경우(예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이 충격 하중 F'가 하향각으로 입력되는 경우), 상기 앞범퍼업소버(28)는 차량 길이방향으로 설계된 바와 같이 압축변형되지 않고, 도 1의 화살표 P로 표시된 방향으로 무너질 수도 있다는 가능성이 존재한다. 이 경우, 차량의 후방방향으로 광섬유센서(32)로 인가되는 가압력이 감소되어, 상기 광섬유센서(32)가 충격 하중을 감지하기 어렵게 만든다.
하지만, 본 실시예에서는, 하중전달판(34)(및 앞범퍼업소버(28))의 수직폭(B3)이 광섬유센서(32)의 수직폭(B1)보다 크도록 설정되기 때문에, 충격 하중의 입력 방향이 차량 길이방향에 대하여 약간 상향 또는 하향으로 기울어지는 경우에도, 상기 앞범퍼업소버(28)가 화살표 P로 표시된 방향으로 무너지기 어렵다. 이는 충격 하중 F'가 하중전달판(34)을 통해 광섬유센서(32)로 충분하게 전달되는 것을 보장한다. 나아가, 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 앞면과 하중전달판(34) 사이에 갭(50)이 있기 때문에(즉, 전벽부(30A)와 하중전달판(34)의 비접촉 형태로 인하여), 상기 하중전달판(34)이 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 앞면과 접촉하는 것을 방지하게 되는데, 그렇지 않으면 상기 광섬유센서(32)로 전달될 충격 하중 F 또는 F'의 분산 및 손실을 유도하게 된다.
상기로부터 명백한 바와 같이, 본 실시예의 차량범퍼구조에 따르면, 앞범퍼업소버(28)로 인가되는 충격 하중은, 광섬유센서(32)가 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 앞면의 일부분(본 실시예에서는 상부)에 설치되는 경우에도, 고정확도로 상기 광섬유센서(32)로 전달될 수 있다.
본 명세서에 사용된 "고정확도"란 용어는 앞범퍼업소버(28)로부터 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)로 직접 전달되는 충격하중량이 최소화된다는 것을 의미한다(즉, 하중전달효율 및 하중분산의 손실이 작게 유지됨).
또한, 본 실시예에 있어서, 상기 광섬유센서(32)는 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 앞면의 상부에 대해 오프셋될 수도 있으므로, 상기 하중전달판(34) 및 앞범퍼업소버(28) 또한 상기 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 앞면의 상부에 대응하도록 위치하게 된다. 더욱이, 상기 하중전달판(34)의 하단부(34A)는 광섬유센서(32)의 하단부 하방에서 연장될 수도 있다. 이러한 구성은 보행자를 검출하는 능력을 개선하는 데 도움이 된다. 일반적으로, 대상물(52)이 보행자라면, 상기 보행자의 중력 중심이 높은 레벨에 있게 된다. 이러한 이유로, 넘어지는 보행자의 다리에 의하여, 앞범퍼(12)의 상부측으로 하중이 입력되는 경향이 있다. 이에 따라, 보행자를 검출하는 능력이 광섬유센서(32)가 상술된 바와 같이 상부에 대해 오프셋되는 형태에 의해 개선될 수 있다고 말할 수 있다.
도 6에 도시된 변형예에서는, 상기 광섬유센서(32)가 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 앞면의 하부에 대해 오프셋되거나 오프-센터링될 수도 있다. 이에 대응하여, 상기 하중전달판(34) 및 앞범퍼업소버(28)가 광섬유센서(32)의 상단부 상방에서 연장될 수도 있다.
한편, 도 7에 도시된 또 다른 변형예에서는, 상기 광섬유센서(32)가 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 앞면의 중앙부에 위치된다. 이에 대응하여, 상기 하중전달판(34) 및 앞범퍼업소버(28)는 상기 광섬유센서(32)의 상단부와 하단부의 상방 및 하방에서 연장될 수도 있다. 대안적으로는, 광섬유센서(32)가 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 앞면의 중앙부에 위치된다면, 상기 하중전달판(34) 및 앞범퍼업소버(28)가 상기 광섬유센서(32)의 상단 또는 하단부 상방 또는 하방에서 연장될 수도 있다.
이러한 방식으로, 상기 하중전달판(34) 및 앞범퍼업소버(28)의 형태가 도 1, 도 6 및 도 7에 예시된 바와 같이 상기 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 앞면에 배치된 광섬유센서(32)의 위치들에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는 지면 간극과 같은 앞범퍼(12)의 요인들을 고려하여 각종 차량에 대응하도록 설계할 수 있게 한다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 차량범퍼구조를 도 8 및 도 9를 참조하여 설명하기로 한다. 제1실시예의 것과 동일한 부분 또는 구성요소들은 동일한 참조부호들로 표시하고, 그 설명은 생략하기로 한다.
제2실시예의 차량범퍼구조에서는, 앞범퍼업소버(60)가 하중전달부재(34)와 접촉하는 주본체부(62)를 포함하고, 안티토플링레그부(64)는 상기 주본체부(62)의 전방저부에지로부터 차량의 후방측을 향해 하향경사각으로 연장된다. 상기 주본체부(62)는 실질적으로 앞범퍼커버(26)와 하중전달판(34)의 앞면 사이의 간극이 없게 배치된다. 상기 안티토플링레그부(64)는 측면에서 볼 때 감소된 두께를 갖고, 그 후단부(64A)가 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 앞면의 하단부를 후자와 비접촉 관계로 향한다. 상기 후단부(64A)는 본 실시예에서 서로 이격되어 있지만, 대안적으로 상기 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 앞면의 하단부와 접촉하게 될 수도 있다. 나아가, 상기 안티토플링레그부(64)의 후단부(64A)와 하중전달판(34)의 하단부(34A)가 본 실시예에서는 서로 이격되어 있지만, 도 8에 도시된 것으로부터 하단부(34A)와 후단부(64A) 사이의 거리를 변경할 수도 있다.
이러한 구성에 의하면, 차량이 도 8에 도시된 상태에서 대상물과 충돌하는 경우, 압축방향으로(즉, 차량 길이방향으로) 앞범퍼커버(26)를 통해 앞범퍼업소버(60) 상에 하중이 가해진다. 따라서, 앞범퍼업소버(60)가 전체로서 차량-후방측을 향해 푸시되고, 상기 안티토플링레그부(64)의 후단부(64A)가 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 앞면과 접촉하게 된다. 압축 하중이 앞범퍼업소버(60) 상에 계속 작용하면, 상기 안티토플링레그부(64)는 압축 하중이 사전설정된 값보다 작은 경우에 상기 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 앞면에 대항하여 가압된 상태를 유지하게 되므로, 상기 앞범퍼업소버(60)의 주본체부(62)를 지지하게 된다. 이는 앞범퍼업소버(60)의 주본체부(62)가 무너지는 것을 방지하여, 충격 하중이 광섬유센서(32)로 적절하게 입력되게 된다.
다른 한편으로, 도 9를 참조하면, 앞범퍼업소버(60)로 입력되는 하중이 사전설정된 값 이상이면, 안티토플링레그부(64)가 상기 앞범퍼업소버(60)의 주본체부(62)를 지지하지 않는다. 구체적으로는, 안티토플링레그부(64)가 본 실시예에서는 차량-후방측을 향해 하향각으로 연장되기 때문에, 상기 안티토플링레그부(64)의 후단부(64A)가 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 앞면에서 하향으로 미끄러지고, 궁극적으로는 상기 범퍼보강부재(30)의 전벽부(30A)의 저부단 아래로 넘어지게 된다. 이는 안티토플링레그부(64)로부터 범퍼보강부재(30)로 직접 전달되는 충격하중량을 최소화시켜, 어떠한 하중 분산도 피하게 된다. 이에 비례하여, 광섬유센서(32)로 입력되는 여하한의 충격하중량의 저감도 억제할 수 있게 된다.
그 결과, 본 실시예에 따르면, 충격 하중이 앞범퍼업소버(60)로부터 광섬유센서(32)로 전달되는 신뢰성을 현저하게 증대시킬 수 있게 된다.
더욱이, 안티토플링레그부(64)의 추가는 차량 이용자가 앞범퍼커버(26)에 닿을 때 적절한 수준의 견고성을 느낄 수 있다는 장점을 제공한다.
나아가, 본 실시예에 따르면, 안티토플링레그부(64)가 그 지지기능을 중지하는 시각이 상기 안티토플링레그부(64)의 경사각을 선택함으로써 임의로 설정될 수 있다. 이는 지지기능의 조율이 용이하게 달성될 수 있다는 것을 보장한다. 사전설정된 경사각으로 차량-후방측을 향해 연장되는 안티토플링레그부(64)는 상기 범퍼충격흡수부재(60)의 발포와 동시에 형성될 수 있으므로, 그 제조비용이 추가로 들지 않는다. 결과적으로, 안티토플링레그부(64)의 지지기능을 용이하면서도 비용절감방식으로 조율할 수 있게 된다.
도 10에 도시된 변형예에서는, 약화부로서의 역할을 하는 노치부(70)가 상기 안티토플링레그부(64)의 길이방향 중간 영역 주위에 형성된다. 상기 노치부(70)가 본 변형예에서는 최상면에 형성되어 있지만, 상기 안티토플링레그부(64)의 저면 또는 최상면과 저면 양자 모두에 형성될 수도 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 안티토플링레그부(64)는 앞범퍼업소버(60)에 입력되는 압축 하중이 사전설정된 값 이상이 된다면 상기 노치부(70)에서 버클링되거나 벤딩된다. 이러한 방식으로, 안티토플링레그부(64)가 그 지지기능을 중지하는 시각이 상기 노치부(70)의 깊이(두께)를 조절하여 임의로 설정될 수 있다. 이는 지지기능의 조율이 용이하게 달성될 수 있다는 것을 보장한다. 상기 노치부(70)는 앞범퍼업소버(60)의 몰딩과 동시에 형성될 수 있으므로, 이를 위한 추가 제조비용을 필요로 하지 않는다. 그 결과, 안티토플링레그부(64)의 지지기능을 용이하면서 비용절감방식으로 조율할 수 있게 된다.
이하, 제1 및 제2실시예에 대한 보충 설명을 기술하기로 한다.
(1) 상기 실시예들에서는 광섬유센서(32)가 하중감지유닛으로 사용되지만, 상이한 타입의 타 센서들(예컨대, 압력센서)이 적절하게 채택될 수도 있다.
(2) 상기 광섬유센서(32)의 광섬유(36)(수지부재(40)를 포함함)는 상기 실시예에서는 상부 및 하부의 두 열로 접혀지지만, 상기 광섬유(36)는 3 이상의 열로 포개져 배치될 수도 있다. 또한, 상기 광섬유(36)는 범퍼보강부재(30)를 통해 광섬유(36)의 리턴경로부를 지나 단 하나의 열로 배치될 수도 있다. 본 발명의 "하중감지유닛의 수직폭" 기술은 광섬유센서(32)의 광섬유(36)(수지부재(40)를 포함함)가 범퍼보강부재(30)의 앞면에 단 하나의 열로 배치되는 경우 하나의 광센서를 그 내부에 에워싸는 수지부재(40)의 수직폭을 나타내지만, 상기 광섬유(36)가 복수의 열로 포개져 배치되는 경우에는 상기 광섬유(36)의 최상열의 상단부로부터 최하열의 저단부까지 측정된 수직폭을 의미한다.
(3) 하중전달판(34) 및 앞범퍼업소버(28)의 수직폭은 상기 실시예들에서 서로 같도록 설정되어 있지만, 상기 앞범퍼업소버(28)의 수직폭은 예컨대 제1실시예의 하중전달판(34)의 수직폭(B3)보다 약간 작을 수도 있다.
(4) 상기 안티토플링레그부(64)는 제2실시예에서 앞범퍼업소버(60)의 하부측에 형성되는데, 그 이유는 상기 광섬유센서(32)가 상기 범퍼보강부재(30)의 앞면의 상부에 대해 오프셋되기 때문이다. 광섬유센서(32)가 범퍼보강부재(30)의 앞면의 하부에 대해 오프셋된다면, 상기 안티토플링레그부는 상기 앞범퍼업소버 상방에 형성되어야만 한다.
(5) 본 발명에서의 "지지기능"이란 용어는 범퍼충격흡수부재가 지지되어 상기 범퍼보강부재의 앞면을 향해 어떠한 무너짐도 없이 제자리에 유지되는 기능을 의미한다.
지금까지 본 발명은 바람직한 실시예들에 대하여 도시 및 기술되었지만, 각종 변경예와 변형예들이 청구범위에 한정된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 가능하다는 것은 당업계의 당업자에게는 자명한 일이다.

Claims (18)

  1. 차량의 최외각 측에 배치되어 차량 폭방향으로 연장되는 범퍼커버(26);
    상기 범퍼커버(26)로부터 상기 차량의 내부를 향해 이격되어 배치되고, 상기 차량 폭방향으로 연장되는 범퍼보강부재(30); 및
    상기 범퍼보강부재(30)의 차량 외측면 상에 배치되어, 상기 범퍼보강부재(30)의 길이방향으로 연장되는 하중감지유닛(32)을 포함하되, 상기 하중감지유닛의 수직폭은 상기 범퍼보강부재(30)의 수직폭보다 작고,
    상기 범퍼커버(26)와 상기 범퍼보강부재(30) 사이에 배치되어 차량 폭방향으로 연장되고, 상기 하중감지유닛(32)의 수직폭보다 큰 수직폭을 가지고 상기 범퍼보강부재(30)의 수직폭보다 작은 수직폭을 가지는 주본체부를 포함하는 범퍼충격흡수부재(28; 60); 및
    상기 하중감지유닛(32)의 하중감지부와 상기 범퍼충격흡수부재(28; 60) 사이에 제공되어, 상기 범퍼충격흡수부재(28; 60)로 입력되는 하중을 상기 하중감지유닛(32)으로 전달하는 하중전달부재(34)를 더 포함하여 이루어지며,
    상기 하중전달부재(34)와 상기 범퍼보강부재(30)의 차량 외측면 사이에 갭(50)이 있고,
    상기 하중전달부재(34)는, 상기 하중감지유닛(32)의 수직폭보다는 크고, 상기 범퍼충격흡수부재(28; 60)의 주본체부의 수직폭과 같거나 주본체부의 수직폭보다 크고, 상기 범퍼보강부재(30)의 수직폭보다는 작은 수직폭을 가지며,
    상기 범퍼충격흡수부재(60)는 상기 하중전달부재(34)와 접촉하는 주본체부(62) 및 상기 범퍼보강부재(30)의 차량 외측면을 향해 차량높이방향으로 상기 오프셋(offset)된 하중감지유닛 측의 대향 측에서 연장되어, 상기 범퍼충격흡수부재(60)로 하중이 입력될 때 상기 범퍼충격흡수부재(60)의 상기 주본체부(62)를 지지하기 위하여 상기 범퍼보강부재(30)의 차량 외측면에 대항하여 가압하는, 감소된 두께의 안티토플링레그부(anti-toppling leg portion; 64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량범퍼구조.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하중감지유닛(32)은 상기 범퍼보강부재(30)의 차량 외측면의 상부에 대하여 오프셋(offset)되고, 상기 하중전달부재(34)와 상기 범퍼충격흡수부재(28) 양자 모두는 상기 하중감지유닛(32)의 하단부 하방에서 연장되는 것을 특징으로 하는 차량범퍼구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하중감지유닛(32)은 상기 범퍼보강부재(30)의 차량 외측면의 하부에 대해 오프셋(offset)되고, 상기 하중전달부재(34)와 상기 범퍼충격흡수부재(28) 양자 모두는 상기 하중감지유닛(32)의 상단부 상방에서 연장되는 것을 특징으로 하는 차량범퍼구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하중감지유닛(32)은 상기 범퍼보강부재(30)의 차량 외측면의 중앙부에 배치되고, 상기 하중전달부재(34)와 상기 범퍼충격흡수부재(28) 양자 모두는 상기 하중감지유닛(32)의 상단부와 하단부 중 하나 이상의 상방 또는 하방에서 연장되는 것을 특징으로 하는 차량범퍼구조.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 갭(50)은 상기 하중전달부재(34)의 신장부와 상기 범퍼보강부재(30) 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량범퍼구조.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하중감지유닛(32)은 상기 범퍼보강부재(30)의 차량 외측면의 상부에 대하여 오프셋(offset)되고, 상기 하중전달부재(34) 및 상기 주본체부(62) 양자 모두는 상기 하중감지유닛(32)의 하단부 하방에서 연장되는 것을 특징으로 하는 차량범퍼구조.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하중감지유닛(32)은 상기 범퍼보강부재(30)의 차량 외측면의 하부에 대해 오프셋(offset)되고, 상기 하중전달부재(34) 및 상기 주본체부(62) 양자 모두는 상기 하중감지유닛(32)의 상단부 상방에서 연장되는 것을 특징으로 하는 차량범퍼구조.
  10. 제1항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안티토플링레그부(64)는, 상기 안티토플링레그부(64)의 압축방향으로 입력되는 하중이 사전설정된 값보다 작은 경우, 상기 범퍼충격흡수부재(60)의 상기 주본체부(62)를 지지하기 위하여 상기 범퍼보강부재(30)의 차량 외측면에 대항하여 가압된 상태를 유지하지만, 상기 압축방향으로 입력되는 하중이 사전설정된 값 이상인 경우에는 상기 범퍼충격흡수부재(60)의 상기 주본체부(62)를 지지하는 지지기능을 완화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량범퍼구조.
  11. 제1항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안티토플링레그부(64)는, 상기 압축방향으로 입력되는 하중이 사전설정된 값 이상인 경우, 상기 안티토플링레그부(64)가 버클링(buckles)되는 약화부(weakened portion; 70)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량범퍼구조.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 약화부는 상기 안티토플링레그부(64)의 길이방향 중간 영역 주위에 형 성된 노치부(70)인 것을 특징으로 하는 차량범퍼구조.
  13. 제1항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안티토플링레그부(64)는 상기 차량의 후방 측을 향해 아래쪽으로 기울어지고, 상기 압축방향으로 입력되는 하중이 사전설정된 값 이상인 경우에 상기 범퍼보강부재(30)의 차량 외측면과 접촉하지 않는 후단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량범퍼구조.
  14. 제1항 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하중감지유닛은 세장형 광섬유센서(32)인 것을 특징으로 하는 차량범퍼구조.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 광섬유센서(32)는 상기 범퍼보강부재(30)의 차량 외측면 상에 평행하게 배치된 두 개의 상부신장부 및 하부신장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량범퍼구조.
  16. 제1항 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 범퍼충격흡수부재(28)의 수직폭은 상기 하중전달부재(34)의 수직폭과 실질적으로 같은 것을 특징으로 하는 차량범퍼구조.
  17. 제1항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주본체부(62)의 수직폭은 상기 하중전달부재(34)의 수직폭과 실질적으로 같은 것을 특징으로 하는 차량범퍼구조.
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