KR101106330B1

KR101106330B1 - 자동차용 크래쉬 박스

Info

Publication number: KR101106330B1
Application number: KR1020100088364A
Authority: KR
Inventors: 이종욱; 김승창
Original assignee: 호남석유화학 주식회사
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2012-01-18
Also published as: US8820805B2; CN103124656B; WO2012033370A3; WO2012033370A2; EP2599668A4; CN103124656A; WO2012033370A9; EP2599668B1; EP2599668A2; US20130154287A1

Abstract

본 발명은 자동차 전방 또는 후방 범퍼빔 어셈블리에 있어, 저속 충돌 테스트 요구 성능을 만족시키기 위한 자동차용 크래쉬 박스에 관한 것으로, 범퍼빔에 연결되는 전방 판부재; 멤버에 연결되는 후방 판부재; 상기 전방 판부재 및 상기 후방 판부재를 연결하는 외측 지지부재; 및 상기 전방 판부재 및 상기 후방 판부재를 연결하고 상기 외측 지지부재에 인접하는 내측 지지부재; 를 포함하고, 상기 외측 지지부재 및 상기 내측 지지부재는, 수직벽 및 상·하부 수평벽을 구비한 자동차 크래쉬 박스에 있어서, 상기 외측 지지부재는, 수직벽이 외측부에 형성되고, 상기 내측 지지부재는, 수직벽이 외측부에 형성되고, 상·하부 수평벽은 내측 모서리부가 후방에서 전방 중앙부 방향으로 경사진 것을 특징으로 하는 자동차용 크래쉬 박스를 제공하여 오프셋 테스트와 배리어 테스트 요구 성능을 동시에 만족시킴은 물론, 범퍼빔 어셈블리의 중량을 절감하여 원가를 줄이고, 자동차의 성능 및 연비를 향상시키는 효과가 있다.

Description

자동차용 크래쉬 박스{CRASH BOX IN AUTOMOBILE BUMPER BEAM ASSEMBLY}

본 발명은 자동차 전방 또는 후방 범퍼빔 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저속 충돌 테스트 요구 성능을 만족시키기 위한 자동차용 크래쉬 박스에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 범퍼(bumper)는 차체의 전·후방 충돌시 충격을 흡수하여 승차자의 안전을 도모하는 동시에 차체 손상을 최소화 할 수 있는 성능이 요구된다. 이러한 범퍼의 구성품 중 범퍼빔 어셈블리(bumper beam assembly)가 가장 중요한 역할을 하는데, 범퍼빔 어셈블리는 범퍼빔(bumper beam)과 크래쉬 박스(crash box; stay)로 구성된다.

범퍼는 저속 충돌 법규와 준법규 항목인 세계 자동차 수리 기술위원회(Research Council for Automobile Repairs; RCAR) 테스트(이하 'RCAR 테스트'라 함) 만족을 요구하고 있는데, RCAR 테스트 요구 성능은 법규 항목보다 엄격하여 이를 만족한다면 법규 항목은 당연히 만족되는 것으로 보고 있다.

종래 RCAR 테스트는 15㎞/h의 속도 및 10°의 각도에서, 40% 오프셋(offset)된 벽에 저속 충돌 테스트(이하, '오프셋 테스트'라 함)(도 1a 및 도 1b 참조)를 실시하고 차체의 손상에 대한 수리비를 산정하여 보험등급을 결정하는 방식으로 범퍼의 성능을 측정하였다. 오프셋 테스트에서의 요구 성능은 범퍼만 교체하고 차체의 손상은 없어야 하는 것이다. 이러한 오프셋 테스트 요구 성능을 만족시키는 크래쉬 박스(200)는 일반적으로 도 2a에 나타낸 것과 같은 형상을 하고 있으며, 이를 이용한 범퍼빔 어셈블리(200') 구조는 도 2b에 나타낸 바와 같다. 즉, 차체의 손상을 줄이기 위해 충돌시 범퍼빔(150)이 견딜 수 있는 한도 내에서 압착 및 변형으로 최대한 충격에너지를 흡수하도록 하는 구조로서, 전방 판부재(210), 후방 판부재(220), 외측 지지부재(230) 및 내측 지지부재(240)로 이루어져 충돌시 도 3에 나타낸 바와 같이 외측 및 내측 지지부재(230, 240)의 압착 및 변형으로 인한 충격에너지 흡수로 차체 손상을 줄이게 된다.

그러나, 최근 변경된 RCAR 테스트는 종래 오프셋 테스트와 더불어, 범퍼 더미 배리어(bumper dummy barrier)를 18인치 높이로 하여 차량 전·후방에 10㎞/h 속도로 저속 충돌 테스트(이하, '배리어 테스트'라 함)(도 4a 및 도 4b 참조)를 실시한다. 배리어 테스트에서의 요구 성능은 차체 손상이 없고 언더라이드(underride)나 오버라이드(override)가 발생하지 않는 것이다. 즉, 배리어 테스트 요구 성능을 만족하기 위해서는 크래쉬 박스 및 범퍼빔이 충분한 강도를 유지해 변형을 작게 하여 차체의 손상을 막을 수 있어야 한다.

이와 같이 변경된 RCAR 테스트에 따른 오프셋 테스트와 배리어 테스트의 서로 상반된 요구 성능을 만족하기는 어려울 뿐 아니라, 원가 및 연비를 고려한 중량의 제약을 받는 현실에서는 더욱 그러하다.

이에, 도 2a의 크래쉬 박스(200) 구조의 강도를 높이기 위해 도 5a에 나타낸 바와 같은 크래쉬 박스(300) 형상이 개시되고 있다. 즉, 배리어 테스트 요구 성능 만족을 위해 내측 지지부재(340)의 전방부를 범퍼빔(150) 중앙부로 넓혀 강도를 증가시킴으로써 충돌시 차체(170) 손상을 막고자 하는 것이다.(도 5b 참조) 그러나, 도 17에 나타낸 바와 같이 오히려 오프셋 테스트를 실시하는 경우에 차체(170) 손상이 크게 발생하는 문제가 생긴다. 상기 상반된 테스트 요구 사항을 만족시키기 위해 내측 지지부재(340)를 넓혀 중량 증가라는 불리한 조건을 감수하고 크래쉬 박스(300) 형상을 변경하였으나 성능이 오히려 저하된 것이다.

따라서, 상기 상반된 테스트 요구 성능을 만족시키기 위한 크래쉬 박스의 형상이 필요하다.

본 발명은 자동차용 크래쉬 박스에 있어서, 변경된 RCAR 테스트에 따른 오프셋 테스트와 배리어 테스트의 상반된 요구 성능을 동시에 만족시킬 수 있는 새로운 형상의 크래쉬 박스를 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,

(1) 범퍼빔에 연결되는 전방 판부재; 멤버에 연결되는 후방 판부재; 상기 전방 판부재 및 상기 후방 판부재를 연결하는 외측 지지부재; 및 상기 전방 판부재 및 상기 후방 판부재를 연결하고 상기 외측 지지부재에 인접하는 내측 지지부재;를 포함하고, 상기 외측 지지부재 및 상기 내측 지지부재는, 수직벽 및 상·하부 수평벽을 구비한 자동차 크래쉬 박스에 있어서, 상기 외측 지지부재는, 수직벽이 외측부에 형성되고, 상기 내측 지지부재는, 수직벽이 외측부에 형성되고, 상·하부 수평벽은 내측 모서리부가 후방에서 전방 중앙부 방향으로 경사진 것을 특징으로 하는 자동차용 크래쉬 박스를 제공한다.

(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 멤버 및 상기 내·외측 지지부재는, 상기 후방 판부재에 연결되어 접하는 부위의 단면이 일치하는 것을 특징으로 하는 자동차용 크래쉬 박스를 제공한다.

(3) 상기 (1)에 있어서, 상기 내측 지지부재의 수직벽은, 상·하 방향으로 1 이상의 주름이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 크래쉬 박스를 제공한다.

(4) 상기 (1)에 있어서, 상기 내측 지지부재는, 상기 전방 판부재에 연결되는 수직벽 연결부와 수평벽 연결부 사이에 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 크래쉬 박스를 제공한다.

(5) 상기 (1)에 있어서, 상기 내측 지지부재는, 상기 상부 수평벽의 내측 모서리부는 상방으로, 상기 하부 수평벽의 내측 모서리부는 하방으로 플랜지(flange) 가공되어 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 크래쉬 박스를 제공한다.

(6) 상기 (1)에 있어서, 상기 경사는, 경사각이 전·후방 축을 기준으로 15~60°인 것을 특징으로 하는 자동차용 크래쉬 박스를 제공한다.

(7) 상기 (1)에 있어서, 상기 외측 지지부재의 수직벽은, 상·하 방향으로 1 이상의 주름이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 크래쉬 박스를 제공한다.

(8) 상기 (1)에 있어서, 상기 외측 지지부재는, 상기 전방 판부재에 연결되는 수직벽 연결부와 수평벽 연결부 사이에 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 크래쉬 박스를 제공한다.

(9) 상기 (1)에 있어서, 상기 전방 판부재는, 내측에 상·하 방향으로 1 이상의 주름이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 크래쉬 박스를 제공한다.

이러한 본 발명에 따른 자동차용 크래쉬 박스는, 특히 내측 지지부재의 형상을 개선하여 이상적인 충격 에너지 효율에 가깝게 하여 압착 및 변형이 양호하면서 종래보다 더 큰 충격력을 지지할 수 있게 됨으로써, 오프셋 테스트와 배리어 테스트 요구 성능을 동시에 만족시킴은 물론, 범퍼빔 어셈블리의 중량을 절감하여 원가를 줄이고, 자동차의 성능 및 연비를 향상시키는 효과가 있다.

도 1a 및 도 1b는 오프셋 테스트를 나타내는 사진 및 평면도,
도 2a 및 도 2b는 종래 크래쉬 박스를 나타낸 사시도 및 범퍼빔 어셈블리를 나타낸 평면도,
도 3은 도 2b를 적용하여 오프셋 테스트를 수행한 결과를 나타낸 평면도,
도 4a 및 도 4b는 배리어 테스트를 나타내는 사진 및 평면도,
도 5a 및 도 5b는 종래 또 다른 크래쉬 박스를 나타낸 사시도 및 범퍼빔 어셈블리를 나타낸 평면도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 크래쉬 박스를 나타낸 사시도 및 범퍼빔 어셈블리를 나타낸 평면도,
도 7은 종래 및 본 발명에 따른 자동차용 크래쉬 박스 구조의 비교 설명을 위한 모식도,
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 크래쉬 박스의 평면도,
도 8b는 도 8a의 A-A', B-B' 및 C-C'의 각 개략적 단면도,
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 실시예에 따른 내측 지지부재의 사시도, 평면도 및 좌측면도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 내측 지지부재의 또 다른 사시도,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 내측 지지부재를 적용하여 오프셋 테스트를 수행한 결과를 나타낸 사시도,
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 외측 지지부재의 평면도 및 좌측면도,
도 13a는 본 발명의 실시예에 따른 또 다른 크래쉬 박스의 사시도,
도 13b 및 도 13c는 도 13a에 따른 전방 판부재의 전면도 및 A-A'의 단면도,
도 14a 및 도 14b는 종래 크래쉬 박스의 멤버, 후방 판부재 및 내·외측 지지부재가 나사 체결된 모습을 나타낸 사시도 및 평면도,
도 15는 실시예 1을 적용하여 오프셋 테스트를 수행한 결과를 나타낸 평면도,
도 16a 내지 도 16d는 실시예 및 비교예를 적용하여 오프셋 테스트시 충격에너지 흡수량에 관한 F-D 곡선을 나타낸 그래프,
도 16e는 오프셋 테스트시 이상적인 충격에너지 흡수량에 관한 F-D 곡선을 나타낸 그래프,
도 17은 비교예를 적용하여 오프셋 테스트를 수행한 결과를 나타낸 평면도,
도 18은 범퍼빔의 침입 허용량을 나타낸 평면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도면에서 동일 또는 균등물에 대해서는 동일 또는 유사한 도면부호를 부여하였으며, 크래쉬 박스의 전·후, 상·하 및 내·외 방향은 도면을 기준으로 하여 설명하였다. 또한 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 크래쉬 박스의 사시도이고, 도 6b는 도 6a의 크래쉬 박스가 부착된 범퍼빔 어셈블리를 나타낸 평면도이며, 도 7은 종래 및 본 발명에 따른 자동차용 크래쉬 박스 구조의 비교 설명을 위한 모식도이다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 크래쉬 박스(100)는, 전방 판부재(110); 후방 판부재(120); 외측 지지부재(130); 및 내측 지지부재(140);를 포함하고 있고, 도 7을 참조하면, 종래 오프셋 테스트 요구 성능 만족을 위한 크래쉬 박스(200)(a), 종래 배리어 테스트 요구 성능 만족을 위한 크래쉬 박스(300)(b) 및 본 발명의 실시예에 따른 크래쉬 박스(100)(c)의 기본적인 형상을 나타내고 있다.

상기 전방 판부재(110)는 전방에 범퍼빔(150)이 나사 체결되어 연결될 수 있고, 후방에 외측 지지부재(130) 및 내측 지지부재(140)가 용접되어 연결될 수 있다. 또한, 상기 후방 판부재(120)는 후방에 멤버(160)가 나사 체결되어 연결될 수 있고, 전방에 외측 지지부재(130) 및 내측 지지부재(140)가 후방 판부재(120)에 형성된 대응되는 슬릿(121)에 끼워 맞춰 연결될 수 있다.

이때, 상기 외측 지지부재(130) 및 내측 지지부재(140)는 서로 인접하여 밀착될 수도 있고 약간 정도 이격되어 있는 것도 가능하나, 서로 밀착된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 외측 지지부재(130) 및 내측 지지부재(140)는 전·후방에서 보았을 때, 'ㄷ'자 형상을 나타낸다. 즉, 상·하 방향으로 면을 형성하여 전·후방 판부재를 지지하는 1개의 수직벽(131, 141)과, 내·외 방향으로 면을 형성하여 전·후방 판부재를 지지하는 2개의 수평벽(132, 142)이 'ㄷ'자 형상을 이루도록 일체로 형성되어 있다. 즉, 상기 외측 지지부재(130)의 수직벽(131)이 외측부에 위치하고, 상기 내측 지지부재(140)의 수직벽(141) 역시 외측부에 위치하게 된다.

여기서, 상기 내측 지지부재(140)의 수직벽(141)이 외측부에 위치하고 있는 것은 종래 내측 지지부재(340)의 수직벽(341)이 내측부에 위치하고 있던 것과는 다른 것으로, 상기 내측 지지부재(140)의 수직벽(141)을 멤버(160)와 전·후방 방향으로 일치시키고자 하는 것이다. 즉, 종래 배리어 테스트에서 충격물(180)의 침입을 최소화 하기 위해, 상·하부 수평벽(342)의 내측 모서리부(343)를 후방에서 전방 중앙부 방향으로 경사지게 하여 범퍼빔(350) 지지 범위를 넓혀 강도를 증가시킴으로써, 범퍼빔(350)의 강도가 증가하여 요구 성능을 만족시킬 수 있었으나, 크래쉬 박스(300) 중량이 증가하고, 중앙부로 가깝게 위치시킨 형상으로 인해 오프셋 테스트에서는 오히려 충격에너지 흡수 효율이 떨어지게 되어 차체(back panel)(370) 손상을 유발시키기 때문이다. 따라서, 상기 내측 지지부재(140)의 수직벽(141)을 외측부에 위치시킴으로써 충돌시 충격에너지 흡수 효율을 개선시켜 차체(170) 손상을 방지할 수 있게 되며, 충격에너지 흡수 효율 개선에 따라 크래쉬 박스(100)의 중량을 절감할 수 있게 된다.

이때, 후방에서 전방 중앙부 방향으로 경사진 상·하부 수평벽의 내측 모서리부(143)의 경사각은 전·후방 축을 기준으로 15~60°인 것이 바람직하고, 30~45°인 것이 더욱 바람직하다. 상기 경사각이 15° 미만인 경우는 배리어 테스트시 요구되는 범퍼빔(150) 강도를 만족시키기 어려우며, 60°를 초과하는 경우는 수평벽(142) 면적 증가로 인한 중량 및 원가 부담 문제가 있고, 오히려 충돌시 수평벽(142)의 압착 및 변형이 내측에서 외측 방향으로 일어나지 않아 차체 손상의 염려가 있다.(도 11 참조)

도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 크래쉬 박스의 평면도이고 도 8b는 도 8a의 A-A', B-B' 및 C-C'의 각 개략적 단면도이다.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 본 발명에 따른 자동차용 크래쉬 박스(100)는 멤버(160) 및 내·외측 지지부재(130, 140)의 후방 판부재(120)에 연결되어 접하는 부위의 단면이 일치하는 것이 바람직하다. 상기 단면이 일치하지 않는 경우 충돌시 범퍼빔(150)을 제대로 지지할 수 없게 되고, 크래쉬 박스(100)가 멤버(160)를 감싸고 뒤집어 지는 등으로 인한 차체(170) 손상 염려가 있어 바람직하지 않다.

도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 실시예에 따른 내측 지지부재의 사시도, 평면도 및 좌측면도이다.

도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 내측 지지부재(140)의 수직벽(141)은, 상·하 방향으로 1 이상의 주름(144)이 형성된 것이 바람직하다. 상기 주름(144)은 충돌시 크래쉬 박스(100)의 압착 및 변형이 균일하게 일어날 수 있도록 하여 이상적인 충격에너지 흡수 효율에 기여한다. 이러한 충격에너지 흡수 효율을 감안할 때, 상기 주름(144)은 외측으로 볼록하게 형성된 것이 더욱 바람직하다. 또한, 전방 판부재(110)에 연결되는 수직벽 연결부(145)와 수평벽 연결부(146) 사이에 홈(147)을 형성하는 것이 바람직하다. 상기 홈(147)은 충돌시 초기 변형을 유도하여 충돌 초기에 크래쉬 박스(100)의 변형이 시작되지 않아 멤버(160)에 허용 강도 이상의 충격이 전달되는 것을 방지할 수 있게 한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 내측 지지부재의 또 다른 사시도이다.

도 10을 참조하면, 내측 지지부재(140)의 상·하부 수평벽(142)은 각각 상부 수평벽(142a)의 내측 모서리부(143a)는 상방으로, 하부 수평벽(142b)의 내측 모서리부(143b)는 하방으로 플랜지(flange)(143')가 형성된 것이 바람직하다. 이러한 플랜지(143') 형상으로 충돌시 차체(back panel)(170)에 영향이 없는 변형을 유도할 수 있다. 즉, 충돌시 수평벽(142)의 변형이 내측에서 외측 방향으로 변형이 유도되어 차체(170)에 영향이 없도록 할 수 있는 것이다.(도 11 참조) 또한, 플랜지(143') 형상으로 인해 지지력이 증가하여 크래쉬 박스(100)의 중량 뿐 아니라 범퍼빔(150)의 중량 절감도 가능하게 된다.

도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 외측 지지부재의 평면도 및 좌측면도이다.

도 12a 및 도 12b를 참조하면, 외측 지지부재(130)의 수직벽(131)은, 상·하 방향으로 1 이상의 주름(134)이 형성된 것이 바람직하다. 상기 주름(134)은 충돌시 크래쉬 박스(100)의 압착 및 변형이 균일하게 일어날 수 있도록 하여 이상적인 충격에너지 흡수 효율에 기여한다. 이러한 충격에너지 흡수 효율을 감안할 때, 상기 주름(134)은 내측으로 볼록하게 형성된 것이 더욱 바람직하다. 또한, 전방 판부재(110)에 연결되는 수직벽 연결부(135)와 수평벽 연결부(136) 사이에 홈(137)을 형성하는 것이 바람직하고, 상기 수평벽 연결부(136)의 내측단에도 홈(137)이 형성된 것이 더욱 바람직하다. 상기 홈(137)은 충돌시 초기 변형을 유도하여 충돌 초기에 크래쉬 박스(100)의 변형이 시작되지 않아 멤버(160)에 허용 강도 이상의 충격이 전달되는 것을 방지할 수 있게 한다.

도 13a는 본 발명의 실시예에 따른 또 다른 크래쉬 박스의 사시도이고, 도 13b 및 도 13c는 도 13a에 따른 전방 판부재의 전면도 및 A-A'의 단면도이다.

도 13a 내지 도 13c를 참조하면, 전방 판부재(110)는 내측에 상·하 방향으로 1 이상의 주름(114)이 형성된 것이 바람직하다. 상기 주름(114)은 충돌시 크래쉬 박스(100)가 전·후방으로 균일하게 압착 및 변형이 일어나도록 하고, 내측 방향으로 접히는 것을 방지하기 위한 것이다.

도 14a 및 도 14b는 종래 크래쉬 박스의 멤버, 후방 판부재 및 내·외측 지지부재가 나사 체결된 모습을 나타낸 사시도 및 평면도이다.

도 14a 및 도 14b를 참조하면, 종래 크래쉬 박스(300)는 배리어 테스트 요구 성능을 만족하기 위해 내측 지지부재(340)를 범퍼빔(150)의 중앙부로 넓히는 것이 필요한데, 경사면(343)의 체결 나사(390)로 인한 간섭이 발생하여 그 한계가 있다. 또한, 충돌시 체결 나사(390)로 인해 압착 정도가 작아 충격에너지 흡수가 좋지 않게 되고, 내측 지지부재(340)의 변형으로 체결 나사(390)가 접촉되어 힘을 받게 되어 차체(170) 손상을 발생시키게 된다. 이에 반하여, 본 발명에 따른 크래쉬 박스(100)의 경우에는 내측 지지부재(140)의 수직벽(141)이 외측부에 형성되어 종래 크래쉬 박스(300)와 같은 경사면(343)이 형성되지 않아 체결 나사(190)로 인한 간섭이 발생하지 않고, 충돌시 압착 및 변형에 있어 체결 나사(190)로 인한 차체(170) 손상이 발생하지 않게 된다.

한편, 일반적으로 범퍼빔의 소재로는 스틸(steel), 유리섬유 강화 복합소재(Glass fiber Mat reinforced Thermoplastics; GMT), 다층 직물 강화 수지(이하, 'WLFT'라 함) 등이 사용된다. 상기 WLFT 범퍼빔의 경우 다른 소재의 범퍼빔과 유사한 성능을 보유하고 있으나, WLFT 범퍼빔에 적합한 크래쉬 박스는 개발이 미비하다. 본 발명에 따른 크래쉬 박스는 WLFT 범퍼빔에 사용되는 경우 특히 적합하다.

실시예 1

외측 지지부재(130) 및 내측 지지부재(140)를 전방 판부재(110)에 용접 연결시키고, 반대편 후방 판부재(120)의 슬릿(121)에 끼워 맞추어 크래쉬 박스(100)를 준비한다. 이때, 외측 지지부재(130)의 수직벽(131) 중간에 상·하 방향으로 내측으로 볼록한 형상의 주름(134)을 형성하고, 전방 판부재(110)에 연결되는 수직벽 연결부(135)와 수평벽 연결부(136) 사이 및 수평벽(132) 내측단에 홈(137)을 형성시킨다. 또한, 내측 지지부재(140)는, 중간에 상·하 방향으로 내측으로 볼록한 형상의 주름(144)이 구비된 수직벽(141)이 외측부에 형성되고, 전방 판부재(110)에 연결되는 수직벽 연결부(145)와 수평벽 연결부(146) 사이에 홈(147)을 형성시키며, 상·하부 수평벽(142)은 내측 모서리부(143)가 후방에서 전방 중앙부 방향으로 45° 경사진 상태로 상부 수평벽(142a)의 상방 및 하부 수평벽(142b)의 하방으로 플랜지(143')를 형성시킨다. 그리고, 전방 판부재(110)의 내측에 상·하 방향으로 2개의 주름(114)을 형성시킨다. 또한, 준비된 크래쉬 박스(100)의 내·외측 지지부재(130, 140)는 후방 판부재(120)에 연결되어 접하는 부위의 단면이 멤버(160)의 단면과 일치되도록 한다. 상기 준비된 크래쉬 박스(100)를 이용하여 WLFT 범퍼빔(150)에 전방 판부재(110)를, 멤버(160)에 후방 판부재(120)를 나사 결합하여 범퍼빔 어셈블리(100')를 완성한다.(도 6a 및 도 6b 참조)

이후, 오프셋 테스트를 실시하고 크래쉬 박스(100)의 압착 및 변형 상태를 도 15에 나타내었고, 충격에너지 흡수량에 관한 F-D 곡선을 도 16a에 나타내었다.

실시예 2

외측 지지부재(130) 및 내측 지지부재(140)의 각각의 홈(137, 147)들을 형성시키지 않은 것 이외에는 상기 실시예 1의 형상과 같도록 크래쉬 박스(100)를 준비하고, 범퍼빔 어셈블리(100')를 완성한다.

이후, 오프셋 테스트를 실시하고 크래쉬 박스(100)의 충격에너지 흡수량에 관한 F-D 곡선을 도 16b에 나타내었다.

실시예 3

외측 지지부재(130) 및 내측 지지부재(140)의 수직벽(131, 132)에 주름(134, 144)을 형성시키지 않은 것 이외에는 상기 실시예 1의 형상과 같도록 크래쉬 박스(100)를 준비하고, 범퍼빔 어셈블리(100')를 완성한다.

이후, 오프셋 테스트를 실시하고 크래쉬 박스(100)의 충격에너지 흡수량에 관한 F-D 곡선을 도 16c에 나타내었다.

비교예

종래 형상의 크래쉬 박스(300)를 준비하고, 범퍼빔 어셈블리(300')를 완성한다.(도 5a 및 도 5b 참조)

이후, 오프셋 테스트를 실시하고 크래쉬 박스(300)의 압착 및 변형 상태를 도 17에 나타내었고, 충격에너지 흡수량에 관한 F-D 곡선을 도 16d에 나타내었다.

도 16a 내지 도 16d의 F-D 곡선은 범퍼빔(150)의 침입 허용량에 따른 멤버 전달힘을 나타낸다. 상기 범퍼빔(150)의 침입 허용량(151)(도 18 참조)은 약 60㎜이고, 멤버(150)의 허용 강도는 약 100kN이다. 오프셋 테스트의 요구 성능을 만족하기 위해서는 크래쉬 박스(100)의 압착 및 변형 중에 멤버(160) 전달힘이 허용 강도(100kN)을 초과하지 않아야 하고, 침입 허용량(151)(60㎜) 초과시 차체(170) 손상을 최소화해야 하는 것이다. 따라서 차체(170) 손상 전에 충격에너지를 최대로 흡수할 수 있는, 즉, 충격에너지 흡수 효율이 극대화된 도 16e와 같은 F-D 곡선을 형성하는 것이 이상적이다.

도 16d 및 도 17을 참조하면, 종래 크래쉬 박스(300)의 경우 범퍼빔(150)의 침입 허용량(151) 이전에 충격에너지 흡수량이 떨어져 결국 차체(170)의 손상이 발생한 것을 알 수 있다.

한편, 도 16b를 참조하면, 실시예 2에 따라 외측 지지부재(130) 및 내측 지지부재(140)의 각각의 홈(137, 147)들을 형성시키지 않은 경우는 크래쉬 박스(100)가 충돌 초기에 변형이 일어나지 않아 멤버(160) 전달힘이 허용 강도를 초과하는 것을 알 수 있고, 도 16c를 참조하면, 실시예 3에 따라 외측 지지부재(130) 및 내측 지지부재(140)의 수직벽(131, 141)에 주름(134, 144)을 형성시키지 않은 경우는 균일한 압축 및 변형이 일어나지 않아 충격에너지 흡수량이 실시예 1에 비하여 떨어지는 것을 알 수 있다.

이에 반하여 도 15 및 도 16a를 참조하면, 실시예 1의 경우는 실시예 2 및 3과 달리 충돌 초기에 변형을 유도하는 홈(137, 147)과 균일한 압축 및 변형을 유도하는 주름(134, 144)이 모두 구비되어 충격에너지 흡수량이 이상적인 그래프에 가깝게 나타나며 이에 따라 차체(170) 손상도 발생하지 않은 것을 알 수 있다.

이상의 설명은, 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 본 발명에 따른 상기 실시예는 설명의 목적으로 개시된 사항이나 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되지는 않으며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질을 벗어나지 아니하고 다양한 변경 및 수정이 가능한 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 이러한 모든 수정과 변경은 특허청구범위에 개시된 발명의 범위 또는 이들의 균등물에 해당하는 것으로 이해될 수 있다.

100 : 크래쉬 박스 110 : 전방 판부재
120 : 후방 판부재 130 : 외측 지지부재
140 : 내측 지지부재 141 : 수직벽
142 : 수평벽 143 : 모서리부
144 : 주름 147 : 홈
150 : 범퍼빔 160 : 멤버
170 : 차체 180 : 충격물

Claims

범퍼빔에 연결되는 전방 판부재;
멤버에 연결되는 후방 판부재;
상기 전방 판부재 및 상기 후방 판부재를 연결하는 외측 지지부재; 및
상기 전방 판부재 및 상기 후방 판부재를 연결하고 상기 외측 지지부재에 인접하는 내측 지지부재;
를 포함하고,
상기 외측 지지부재 및 상기 내측 지지부재는, 수직벽 및 상·하부 수평벽을 구비한 자동차 크래쉬 박스에 있어서,
상기 외측 지지부재는, 수직벽이 외측부에 형성되고,
상기 내측 지지부재는, 수직벽이 외측부에 형성되고, 상·하부 수평벽은 내측 모서리부가 후방에서 전방 중앙부 방향으로 경사진 것을 특징으로 하는 자동차용 크래쉬 박스.
제1항에 있어서,
상기 멤버 및 상기 내·외측 지지부재는, 상기 후방 판부재에 연결되어 접하는 부위의 단면이 일치하는 것을 특징으로 하는 자동차용 크래쉬 박스.
제1항에 있어서,
상기 내측 지지부재의 수직벽은, 상·하 방향으로 1 이상의 주름이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 크래쉬 박스.
제1항에 있어서,
상기 내측 지지부재는, 상기 전방 판부재에 연결되는 수직벽 연결부와 수평벽 연결부 사이에 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 크래쉬 박스.
제1항에 있어서,
상기 내측 지지부재는, 상기 상부 수평벽의 내측 모서리부는 상방으로, 상기 하부 수평벽의 내측 모서리부는 하방으로 플랜지(flange)가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 크래쉬 박스.
제1항에 있어서,
상기 경사는, 경사각이 전·후방 축을 기준으로 15~60°인 것을 특징으로 하는 자동차용 크래쉬 박스.
제1항에 있어서,
상기 외측 지지부재의 수직벽은, 상·하 방향으로 1 이상의 주름이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 크래쉬 박스.
제1항에 있어서,
상기 외측 지지부재는, 상기 전방 판부재에 연결되는 수직벽 연결부와 수평벽 연결부 사이에 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 크래쉬 박스.
제1항에 있어서,
상기 전방 판부재는, 내측에 상·하 방향으로 1 이상의 주름이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 크래쉬 박스.