KR101118954B1 - 차량용 크래쉬 박스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일측에 비드돌기를 형성하는 인너 박스의 외측에 아웃터 박스를 끼우고, 상기 인너 박스의 내측에 용접되는 웰드 너트에 상기 아웃터 박스에 형성되는 길이방향 슬롯을 통하여 볼트 체결하여 조립함으로써, 전방 충돌 시, 충돌에너지를 상기 비드돌기에서 1차로 흡수하고, 상기 인너 박스와 아웃터 박스의 볼트 체결력에 의해 2차로 흡수하며, 자체 변형을 통하여 3차에 걸쳐 흡수하여 충돌 에너지의 흡수 및 고른 분산작동을 이루어 충돌흡수성능을 향상시키는 차량용 크래쉬 박스를 제공한다.

크래쉬 박스, 비드돌기, 체결력

Description

차량용 크래쉬 박스{CRASH BOX IN AUTOMOTIVE BUMPER SYSTEM}

본 발명은 차량용 크래쉬 박스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비드돌기를 갖는 인너 박스의 외측에 아웃터 박스를 끼워 볼트 체결함으로써, 전방 충돌에너지를 상기 3차에 걸쳐 흡수하여 충돌흡수성능을 향상시키는 차량용 크래쉬 박스에 관한 것이다.

일반적으로 차량에서의 범퍼는 자동차가 다른 자동차나 고정체와의 충돌시, 그 충격을 흡수하여 승차자의 안전을 도모하며, 동시에 차체의 변형을 최소화 할 수 있도록 자동차의 전,후 단부의 소정 부위에 배치되는 완충유닛이다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 상기한 범퍼(100)는 차량의 전,후방에서 차폭 방향으로 배치되는 범퍼빔(101)의 후방 양측에 스태이(103)가 장착되어 크래쉬 박스(111)를 통하여 차체측 사이드 멤버(113)에 고정되는 범퍼빔 유닛(105)과, 상기 범퍼빔(101)의 전방에 배치되어 충격력을 흡수하는 에너지 업소버(107), 그리고 상기 범퍼빔(101)과 에너지 업소버(107)를 감싸는 범퍼 커버(109)로 이루어진다.

여기서, 상기한 종래의 크래쉬 박스(111)는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 범퍼빔(101)의 후방 양측에 용접 고정되는 각 스태이(103)에 전방 플레이트(115)을 통하여 조립된다.

이러한 종래의 크래쉬 박스(111)는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 전방과 후방에 전방 및 후방 플레이트(115,117)가 구비되고, 상기 전,후방 플레이트(115,117) 사이에는 "ㄷ"자 형상으로 프레스 성형되는 내측 패널(119)과 외측 패널(121)이 상호 겹치기 용접되어 박스형으로 구성된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 크래쉬 박스(111)는 최근 범퍼의 안전성 및 경량화를 위한 개발과정에서, 저속 충돌 시, 충격을 흡수하면서 차체 구조의 손상을 최소화할 수 있도록 충격 에너지를 흡수하는 측면에서는 양호하나, 중속 이상의 충돌 시에는 과도한 밀림량으로 차체 손상의 우려가 있으며, 정면 충돌에 의한 붕괴 시에 그 붕괴방향이 불규칙적으로 일어나 충돌 에너지의 분산 흡수성이 떨어지며, 이로 인해 충돌흡수성능이 저하되는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 단점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 일측에 비드돌기를 형성하는 인너 박스의 외측에 아웃터 박스를 끼우고, 상기 인너 박스의 내측에 용접되는 웰드 너트에 상기 아웃터 박스에 형성되는 길이방향의 슬롯을 통하여 볼트 체결하여 조립함으로써, 전방 충돌 시, 충돌에너지를 상기 비드돌기에서 1차로 흡수하고, 상기 인너 박스와 아웃터 박스의 볼트 체결력에 의해 2차로 흡수하며, 자체 변형을 통하여 3차에 걸쳐 흡수하여 충돌 에너지의 흡수 및 고른 분산작동을 이루어 충돌흡수성능을 향상시키는 차량용 크래쉬 박스를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 차량용 크래쉬 박스는 전방과 후방에 전방 및 후방 플레이트가 구비되고, 상기 전, 후방 플레이트 사이에는 충격력을 흡수하기 위한 박스부가 구성되는 차량용 크래쉬 박스에 있어서,

상기 박스부는 2장의 절곡형상의 패널을 상호 겹치기 용접하여 4각 단면의 박스 형상으로 형성되어 전단이 상기 전방 플레이트에 고정되며, 양 측면 후단부 내측에는 복수의 웰드 너트가 구성되는 인너 박스; 상기 인너 박스의 외측에 삽입되도록 2장의 절곡형상의 패널을 상호 겹치기 용접하여 4각 단면의 박스 형상으로 형성되며, 양 측면에는 상기 각 웰드 너트에 대응하여 길이방향을 따라 슬롯을 형 성하며, 상기 각 슬롯을 통하여 상기 웰드 너트에 볼트로 체결되는 아웃터 박스로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 인너 박스는 그 양 측면 일측에 외측으로 돌출되는 비드돌기를 형성하여 상기 아웃터 박스의 선단을 지지하는 것을 특징으로 한다.

상기 비드돌기는 상기 인너 박스의 양 측면 중앙에 상하방향으로 돌출 성형되는 것을 특징으로 한다.

상기 슬롯은 그 전단에 원형 볼트 삽입구과 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 크래쉬 박스에 의하면, 일측에 비드돌기를 형성하는 인너 박스의 외측에 아웃터 박스를 끼우고, 상기 인너 박스의 내측에 용접되는 웰드 너트에 상기 아웃터 박스에 형성되는 길이방향 슬롯을 통하여 볼트 체결하여 조립함으로써, 전방 충돌 시, 충돌에너지를 상기 비드돌기가 아웃터 박스의 선단을 지지한 상태로 변형되면서 1차로 흡수하고, 이어서 상기 인너 박스와 아웃터 박스 사이의 볼트 체결력에 의해 2차로 흡수하며, 자체 변형을 통하여 3차에 걸쳐 흡수하여 충돌 에너지의 흡수 및 고른 분산작동을 이루며, 이로 인해 충돌흡수성능을 향상시키는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 크래쉬 박스가 적용된 범퍼빔 유닛의 사시도이고, 도 5와 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 크래쉬 박스의 사시도 및 분해 사시도이다.

본 실시예에 따른 차량용 크래쉬 박스(1)는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 차체측 프론트 사이드 멤버(미도시)와, 스태이(5)를 통하여 범퍼빔(3)을 연결한다.

즉, 상기 크래쉬 박스(1)는, 도 5와 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 범퍼빔(3) 상의 스태이(5)에 장착하기 위한 전방 플레이트(11)와 프론트 사이드 멤버(미도시)에 장착하기 위한 후방 플레이트(13)가 구성되고, 상기 전,후방 플레이트(11,13) 사이에는 박스부(10)를 형성한다.

상기 박스부(10)는, 도 6에서 도시한 바와 같이, 절곡형상의 인너패널(21)과 아웃터패널(23)을 상호 겹치기 용접하여 4각 단면의 박스 형상으로 인너 박스(20)를 형성한다.

상기 인너 박스(20)는 그 전단이 상기 전방 플레이트(11)에 고정되며, 양 측면 후단부 내측에는 상하로 웰드 너트(N)가 각각 구성된다.

이러한 인너 박스(20)는 그 양 측면 중앙에 상하방향으로 외측을 향하여 돌출 성형되는 비드돌기(25)를 형성하는데, 상기 비드돌기(25)는 상기 아웃터 박스(30)의 선단을 지지하게 된다.

그리고 상기 인너 박스(20)의 외측으로 아웃터 박스(30)가 삽입되는데, 상기 아웃터 박스(30)도 절곡형상의 인너패널(31)과 아웃터패널(33)을 상호 겹치기 용접하여 4각 단면의 박스 형상으로 형성된다.

상기 아웃터 박스(30)의 양 측면에는 상기 각 웰드 너트(N)에 대응하여 길이방향을 따라 상측과 하측에 슬롯(S)을 형성하는데, 상기 아웃터 박스(30)는 상기 인너 박스(20)에 끼워진 상태로 상기 상,하측 슬롯(S)을 통하여 상기 웰드 너트(N)에 볼트(B)로 체결된다.

여기서, 상기 슬롯(S)은 그 전단에 원형 볼트 삽입구(H)과 일체로 형성되어 상기 볼트(B)가 원형 볼트 삽입구(H)를 통하여 상기 웰드 너트(N)에 체결된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 차량용 크래쉬 박스(1)는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 범퍼빔(3) 상의 스태이(5)에 그 전방 플레이트(11)를 통하여 체결되고, 그 후방 플레이트(13)는 프론트 사이드 멤버(미도시)와 체결되어 차체와 범퍼빔(3)을 연결하게 된다.

이러한 상태로, 도 7에서 도시한 바와 같이, 차량의 충돌 및 추돌에 의하여 범퍼를 통하여 충격 에너지(E)가 박스부(10)로 입력되면, 상기 비드돌기(25)가 아웃터 박스(30)의 선단을 지지한 상태로 변형되면서 1차로 흡수되고(S1), 이어서 상기 인너 박스(20)와 아웃터 박스(30) 사이의 볼트 체결력에 의해 2차로 흡수하며(S2), 자체 변형을 통하여 3차에 걸쳐 흡수하는(S3) 충돌 변형 패턴을 나타내게 된다.

즉, 상기한 크래쉬 박스(1)는 전방 충돌에 의한 붕괴 시, 상기 인너 박스(20)가 아웃터 박스(30)에 대하여 순차적인 붕괴 및 붕괴 방향성을 안정적으로 유도하며, 이에 따라 충돌 에너지(E)의 흡수 및 고른 분산작동을 이루어 충돌흡수성능을 향상시키게 된다.

한편, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 차량용 크래쉬 박스(1)는 옵셋 충돌 시험을 통하여 다음과 같은 충돌 해석 결과를 가지며, 종래 기술의 차량용 크래쉬 박스(111)의 충돌 해석 결과치와 비교를 통하여 그 성능면에서 우수함을 알 수 있다.

즉, 충돌 해석은 시험조건으로 충돌속도를 15km/h로 하여 종래 차량용 크래쉬 박스(111)와 본 실시예에 따른 차량용 크래쉬 박스(1)의 응력 분포의 측면에서 해석하였다.

즉, 응력 분포의 경우, 상기한 도 7에서 도시한 바와 같이, 종래 기술과 본 발명의 차량용 크래쉬 박스에 대한 응력 분포 상, 본 발명의 실시예에 적용되는 크래쉬 박스(1)가 전체적으로 짙은 푸른색으로 표시되는 응력 흡수가 더 이루어진 영역이 많은 것을 확인할 수 있다.

이는 본 실시예의 크래쉬 박스(1)가 종래 기술의 크래쉬 박스(111)에 비하여 그 구조 강성의 증대에 따른 변형량이 적어 상대적으로 응력 집중 현상이 낮기 때문이며, 이는 더 많은 충돌에너지를 흡수할 수 있음을 의미한다.

도 1은 일반적인 차량용 범퍼의 분해 사시도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 차량용 크래쉬 박스가 적용된 차량용 범퍼빔 유닛의 사시도이다.

도 3은 종래 기술에 따른 차량용 크래쉬 박스의 분해 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 크래쉬 박스가 적용된 범퍼빔 유닛의 사시도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 크래쉬 박스의 사시도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 크래쉬 박스의 분해 사시도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 크래쉬 박스의 충돌 시험에 따른 응력 분포도이다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 전방과 후방에 전방 및 후방 플레이트가 구비되고, 상기 전, 후방 플레이트 사이에는 충격력을 흡수하기 위한 박스부가 구성되는 차량용 크래쉬 박스에 있어서,

   상기 박스부는

   2장의 절곡형상의 패널을 상호 겹치기 용접하여 4각 단면의 박스 형상으로 형성되어 전단이 상기 전방 플레이트에 고정되며, 양 측면 일측에는 외측으로 돌출되는 비드돌기를 형성하고, 양 측면 후단부 내측에는 복수의 웰드 너트가 구성되는 인너 박스;

   상기 인너 박스의 외측에 삽입되도록 2장의 절곡형상의 패널을 상호 겹치기 용접하여 4각 단면의 박스 형상으로 형성되며, 양 측면에는 상기 각 웰드 너트에 대응하여 길이방향을 따라 슬롯을 형성하며, 상기 각 슬롯을 통하여 상기 웰드 너트에 볼트로 체결되어 상기 인너 박스와 조립되는 아웃터 박스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 크래쉬 박스.
6. 제5항에서,

   상기 비드돌기는

   상기 인너 박스의 양측면 중앙에 상하방향으로 돌출 성형되어 상기 아웃터 박스의 선단을 지지하는 것을 특징으로 하는 차량용 크래쉬 박스.
7. 제5항에서,

   상기 슬롯은

   그 전단에 원형 볼트 삽입구과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 크래쉬 박스.

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