KR101157748B1 - 보행자 보호 기능이 향상된 범퍼 및 그것을 구비하는 자동차 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보행자 보호 기능이 향상된 범퍼 및 그것을 구비하는 자동차에 관한 것이다. 본 발명의 범퍼는, 자동차의 전면 외관을 이루는 범퍼 패시어(2), 상기 범퍼 패시어(2)의 안쪽에 배치되는 발포 성형 폼으로 이루어지는 에너지 업소버(40), 에너지 업소버(40)의 후방을 지지하는 임팩트 빔(6)을 포함하는 범퍼로서, 상기 에너지 업소버(40)의 우측 및 좌측 단부 모서리에 근접하여 에너지 업소버(40)와는 충격흡수기능이 상이한 플라스틱 완충부재(100)(200)가 삽입되어 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명은, 범퍼 가장 자리 부분의 에너지 업소버의 두께가 얇더라도 플라스틱 완충부재에 의해 충돌 초기에 가속도의 급격한 상승 없이 에너지 흡수 효과를 높일 수 있으며, 가속도 정점을 보행자 보호 기준보다 낮출 수 있게 되어, 보행자가 범퍼의 좌, 우측 가장자리에 부딪히더라도 보행자의 다리부가 받는 상해 정도를 최대한 낮출 있도록 한 것이다.

Description

보행자 보호 기능이 향상된 범퍼 및 그것을 구비하는 자동차{A BUMPER IMPROVED PEDESTRIAN PROTECTION FUNCTIONS AND AN AUTOMOBILE HAVING THEREOF}

본 발명은 보행자 보호 기능이 향상된 범퍼 및 그것을 구비하는 자동차에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 범퍼의 좌우 양측 가장자리 부분의 에너지 업소버를 충돌특성이 다른 이종의 재료를 조화시켜 기존의 충돌영역(crashable zone)을 벗어나는 좌우의 가장자리 부분까지 충격흡수성능을 증대함으로써, 보행자가 범퍼의 어떤 지점에 부딪히더라도 보행자의 다리부가 받는 상해 정도를 최대한 낮출 있도록 한 보행자 보호 기능이 향상된 범퍼 및 그것을 구비하는 자동차에 관한 것이다.

통상적으로 자동차의 전면 범퍼는, 도 1에 도시된 바와 같이, 자동차의 전면 외관을 이루는 범퍼 패시어(bumper fascia)(2), 범퍼 패시어(2)의 안쪽에 배치되어 실제로 충돌 시의 충격을 흡수하는 에너지 업소버(energy absorber)(4), 에너지 업소버(4)의 후방을 지지하는 강성체인 임팩트 빔(impact beam)(6), 그리고 임팩트 빔(6)을 차체 골격인 종단 레일('longitudinal member', 또는 'side rail', 또는 'lower rail'이라고 함)(8)에 장착하기 위한 크래시 박스(crash box)('임팩트 빔 브래킷'이라고도 함)(10)로 이루어지는 조합체를 말한다. 한편, 범퍼 내측에 견인 고리(towing eye)를 설치한 형태에서는, 임팩트 빔(6)에 견인 고리 체결용 체결공(6a)이 형성되고, 에너지 업소버(4)에는 견인 고리 수용을 위한 관통공(4a)이 형성되며, 범퍼 패시어(2)에 형성된 입구(2a)는 캡(2b)으로 막혀있다.

이러한 전면 범퍼는 차량간 충돌시의 충격을 흡수하여 탑승자를 안전하게 보호하는 역할을 하는 한편, 최근에는 저속에서 보행자와 충돌시 보행자의 상해를 줄여 주어, 저속 충돌임에도 불구하고 보행자가 과도한 상해를 입는 것을 방지하도록 하는 역할을 하고 있다.

보행자 보호 요구는, 예를 들어, 2009년 10월 갱신된 ENCAP(Euro New Car Assesment Program) 보행자 보호 V5.0(Pedestrian Protection Version 5.0)에 보행자 보호 성능에 대한 세부적 시험방법과 점수 계산방법을 확대하는 등으로 현실화하고 있다.

그 중 보행자의 하지 보호를 위한 하지 시험(lower leg test)을 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이, 기존에 차량 중심에서 좌우로 60도 각도의 선을 그어 접근시킬 때 그 선과 최초로 만나는 접점까지를 테스트 구간(test zone 또는 crashale zone)으로 하고, 해당 테스트 구간 내에서 충돌 시험을 행하였던 방식에서, 해당 테스트 구간의 바깥 부분의 범퍼 가장자리 부분까지도 확장하여 시험하도록 변경되었다.

도 2에 도시된 바와 같이, 통상적인 자동차의 범퍼는, 강체(鋼體) 또는 강성체(强性體)로 이루어지는 임팩트 빔(6)의 앞쪽에 발포 성형 폼(예; 발포 폴리프로필렌 폼)인 에너지 업소버(4)를 배치하여 차량간 충돌시 탑승자의 보호뿐만 아니라 보행자와의 충돌시 보행자 보호에 대비하고 있다.

그런데 자동차의 디자인 특성상, 범퍼는 자동차 중앙 부분에서 좌우 양측으로 벗어날수록 굴곡이 심해지는 유선형으로 설계되기 때문에 범퍼의 좌우 양측 가장자리 부분(즉, 끝단 부분)에서는 에너지 업소버(4)의 두께를 충격 에너지를 충분히 흡수할 만큼 확보하기가 어렵다.

요컨대, 에너지 업소버로서 일반적으로 많이 사용되는 발포 폴리프로필렌 폼(EPP foam)은, 그 충돌 특성이 압축시작 초기에는 압축에 대항하는 반력(즉, 시험용 다리 모형(dummy)이나 실제 보행자의 다리가 받는 힘)이 거의 없어 에너지 흡수효과가 미미하고, 약 30% ~ 70%의 압축 구간에서는 반력이 일정 수준이상으로 확보되어 에너지 흡수효과가 가장 크고, 압축률 약 70% 이상부터는 강체에 가까워져서 에너지 흡수기능이 대부분 상실되는 특성이 있다.

따라서, 에너지 업소버(발포 폴리프로필렌 폼)의 두께가 얇으면 강체화 되는 압축률 구간(예; 70% 압축 구간)에 너무 이른 시간에 도달하기 때문에, ENCAP 보행자 보호 시험에 임하여, 13.4kg의 하지 모형이 40km/h의 속도로 충돌할 때의 충돌 상해 측정 가속도가 기준치인 150G(G: 중력가속도)를 넘지 않으려면 에너지 업소버의 두께가 60 ~ 80mm는 확보되어야 한다. 여기서, 충돌상태 측정 가속도란, 다리 모형에 장착된 가속도센서에서 측정되는 값으로서, 다리 모형이 충돌한 후 범퍼에 침입하면서 줄어드는 속도이므로, 실제로는 다리 모형의 진행방향에 대한 감속도가 된다.

그런데 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 기존의 충돌 테스트 구간에서는 에너지 업소버(4)의 두께(D)를 충분히 두껍게 확보할 수 있지만, 확장된 충돌 테스트 구간인 범퍼의 좌우 양측 가장자리 부분에서는 범퍼의 형상적 특성에 기인하여 에너지 업소버(4)의 두께(d)를 기준 두께만큼 확보하기가 어렵다(보통은 약 40mm 이하로 얇게 확보된다).

더욱이, 도 3과 같이 범퍼에 견인고리를 구비하는 형태라면, 에너지 업소버(4)에 견인고리를 위한 관통공(4a)만큼 비어 있는 공간이 생기므로, 충격 흡수면적의 확보가 더욱 어렵게 된다.

따라서, 범퍼의 가장자리 부분에 보행자가 충돌한 때, 충돌 초기에 에너지의 흡수 효과가 미미할 뿐만 아니라, 그 후에는 다리 모형의 침입량의 증가에 비해 반력의 증가가 급격히 진행되어 금방 강체화 되기 때문에, 다리 모형의 많은 에너지가 에너지 업소버에서 줄어들지 못하고 강체인 종단 레일(8)까지 도달하게 된다. 이렇게 되면, 다리 모형의 초기 에너지 감소가 미미한 상태에서 강체인 종단 레일에 부딪히는 것과 마찬가지가 되므로, 결국에는 보행자의 하지에 가해지는 충격하중이 크게 상승하여 부상의 정도가 심해지는 좋지 않은 결과를 낳게 되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은, 범퍼의 좌우 양측 가장자리 부분의 에너지 업소버의 두께가 얇더라도 가속도의 급격한 상승 없이 충돌 초기에 에너지 흡수 효과를 높이는 한편, 가속도의 급격하고 과도한 상승은 억제하여 가속도 정점을 보행자 보호 기준보다 낮춤으로써, 보행자가 범퍼의 어떤 지점에 부딪히더라도 보행자의 다리부가 받는 상해 정도를 최대한 낮출 있도록 한 보행자 보호 기능이 향상된 범퍼 및 그것을 구비하는 자동차를 제공하는 것에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 범퍼는, 자동차의 전면 외관을 이루는 범퍼 패시어, 상기 범퍼 패시어의 안쪽에 배치되는 발포 성형 폼으로 이루어지는 에너지 업소버, 에너지 업소버의 후방을 지지하는 임팩트 빔을 포함하는 범퍼로서, 상기 에너지 업소버의 우측 및 좌측 단부 모서리에 근접하여 에너지 업소버와는 충격흡수기능이 상이한 플라스틱 완충부재가 삽입되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 범퍼에 있어서, 상기 플라스틱 완충부재는 자동차의 전후방 방향에 평행한 박판이 격자모양을 이루는 형태로 구성하는 것이 바람직하다.

다른 한편으로, 상기 플라스틱 완충부재는 자동차의 전후방 방향에 평행한 박판형의 가로판과 세로판들이 복수의 사각형 격자를 형성하는 형태로 구성하여도 좋다.

상기한 본 발명의 범퍼에 있어서, 우측 및 좌측 플라스틱 완충부재 중 어느 하나 이상의 완충부재에는, 중간 부분에 견인 고리용 관통공이 형성될 수 있다.

상기 견인 고리용 관통공은, 플라스틱 박판이 사각형의 관통공의 내벽 둘레를 형성하는 형태로 구성하는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 범퍼에 있어서, 플라스틱 완충부재는, 상기 에너지 업소버의 상, 하, 좌, 우 테두리로부터 10mm 이상 내측에 배치되도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 범퍼에 있어서, 플라스틱 완충부재의 격자 내부에는 에너지 업소버를 이루는 발포 성형 폼이 채워지도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 범퍼에 있어서, 플라스틱 완충부재는, 압축률 30% 이전에 파쇄가 일어나는 특성을 지니도록 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 자동차는 좌, 우 양측에 배치되는 종단 레일의 전방 후방, 또는 전후방 양측에 상기한 범퍼 중 어느 하나의 범퍼를 장착한 형태이다.

본 발명에 의하면, 충돌 초기에는 플라스틱 완충부재에 의해 매우 이른 시간 내에 많은 양의 에너지를 흡수할 수 있음과 더불어, 그것도 기준치보다 매우 낮은 가속도 수준에서 흡수되며, 그 이후에는 발포 성형 폼이 감당하여야 할 잔여 충돌 에너지가 적어 가속도 값을 작은 상태로 유지하면서 충격을 흡수할 수 있게 된다.

따라서, 범퍼의 좌, 우측 가장자리 부분에 발포 성형 폼의 두께를 충분히 확보하기 어려운 상황에서도 에너지 흡수 능력이 우수해지고, 그에 따라 보행자의 다리에 받는 충격 및 상해를 크게 줄일 수 있다.

도 1은 일반적인 범퍼를 나타내는 사시도이다.
도 2는 범퍼의 하지 충돌 테스트 구간을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은 일반적인 범퍼의 에너지 업소버의 구간별 두께를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 범퍼의 에너지 업소버의 구조를 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 4의 좌, 우측 플라스틱 완충부재의 정면도이다.
도 6은 도 4의 평단면도이다.
도 7은 도 4의 정면도이다.
도 8은 발포 폴리프로필렌 폼과 플라스틱 완충부재의 압축률에 따른 반력 측정 시험 결과를 나타내는 그래프(FD-선도)이다.
도 9는 본 발명에 따른 플라스틱 완충부재가 조합된 범퍼와 종래의 범퍼에 대한 끝단 부분의 충돌 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 범퍼의 충돌 시험시 하지 모형의 충돌 과정을 순차적으로 보여주는 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 구체적으로 설명한다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 범퍼의 에너지 업소버의 구조를 보여주는 것으로서, 도 4에는 사시도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 좌, 우측 플라스틱 완충부재의 정면도가 도시되어 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 범퍼(100a)는, 발포 성형 폼으로 이루어지는 에너지 업소버(40)의 우측 및 좌측 단부 모서리에 근접하여, 상기 에너지 업소버(40)와는 충격흡수기능이 상이한 플라스틱 완충부재(100)(200)가 삽입된 구성으로 이루어진다.

본 실시예에 있어서, 상기 플라스틱 완충부재(100)(200)는 자동차의 전후방 방향에 대해 평행한 박판(薄板)이 격자모양을 이루도록 한 형태로 구성하는 것이 바람직하다. 이렇게 플라스틱 완충부재(100)(200)가 자동차의 전후방 방향에 대해 평행한 박판을 격자모양으로 만들면, 충돌시 박판들이 찌그러지거나 파쇄되면서 충격 에너지를 흡수하게 된다.

앞에서 이미 설명한 바와 같이, 발포 성형 폼으로 이루어지는 에너지 업소버(40)는 약 50% 정도로 압축될 시점까지의 충돌 초기에는 반력이 작은(에너지 흡수능력이 저조한) 대신에 충돌 중반 정도부터는 점진적으로 반력이 증가하는(에너지 흡수능력이 증가하는) 특성을 보인다.

이에 비해, 플라스틱 완충부재(100)(200)는 초기의 충돌 반력이 높아 충돌 초기의 에너지 흡수 능력이 높은 대신에, 충격에 의해 플라스틱이 좌굴 또는 파쇄되면서 부터는 반력이 크게 하강하는 특성을 보인다.

따라서, 충돌 초기에는 플라스틱 완충부재(100)(200)에 의해 충돌 에너지를 흡수하고, 그 이후에는 발포 성형 폼으로 이루어지는 에너지 업소버(40)에 의해 잔여 충돌 에너지를 흡수할 수 있다.

위와 같이 본 발명은 충돌 특성이 다른 두 가지 부재를 조합하여 에너지 업소버를 구성함으로써, 충돌 초기에 에너지 흡수 능력을 높이고(충돌 반력을 증대시키고), 그 후에는 시간이 지나더라도 충돌 반력을 낮은 상태로 균일하게 유지함으로써 보행자의 다리 상해 기준 값인 가속도의 급상승을 방지하고자 한 것이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 플라스틱 완충부재(100)(200)는 자동차의 전후방 방향에 평행한 박판형의 가로판(102)(202)과 세로판(104)(204)들이 복수의 사각형 격자를 형성하는 형태로 이루어져 있다. 이것은 플라스틱 사출 성형에 의해 쉽게 제조할 수 있다.

플라스틱 완충부재(100)(200)는, 사각형의 격자 이외에, 삼각형의 격자, 오각형 이상의 격자, 또는 불규칙한 임의의 모양의 격자 모양 등, 에너지 업소버(40)의 발포 배율이나 차량의 배기량이 등의 조건에 따라 다양한 모양으로 구성할 수 있다. 또한, 격자의 크기나 두께도 다양하게 선택할 수 있다.

그리고 우측 플라스틱 완충부재(100)의 중간 부분에는 견인 고리용 관통공(110)이 형성되어 있다. 이는 견인 고리가 범퍼 내부에 배치되는 경우에 채용할 수 있는 형태이다. 만일, 견인 고리가 범퍼의 좌측에 구비된다면 좌측의 플라스틱 완충부재(200)에 견인 고리용 관통공이 형성된다. 또한, 견인 고리가 자동차의 좌측 및 우측 모두에 구비된다면 우측 및 좌측 플라스틱 완충부재(100)(200) 모두에 각각 견인 고리용 관통공이 형성된다. 에너지 업소버(40)에도 견인 고리를 위한 관통공(40a)이 형성되고, 임팩트 빔(6)에는 견인 고리 체결용 체결공(6a)이 형성된다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기한 견인 고리용 관통공(110)은 플라스틱 박판에 의해 사각형의 내벽 둘레를 형성한 형태로 구성하여도 좋다.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 범퍼(100a)의 평단면도와 정면도로서, 에너지 업소버(40)에 플라스틱 완충부재(100)(200)를 삽입하는 방법 및 배치 구조의 바람직한 예를 설명하기 위한 도면이다.

플라스틱 완충부재(100)(200)를 에너지 업소버(40) 내부에 설치하는 방법으로서는, 에너지 업소버(40)를 발포 성형할 때 플라스틱 완충부재(100)(200)를 이른바 '인서트(insert) 성형'에 의해 동시 성형하는 것이 바람직하다.

즉, 에너지 업소버(40)를 발포 성형하기 위한 금형의 캐비티 내부에 코어 등을 이용하여 플라스틱 완충부재(100)(200)를 고정한 상태에서, 캐비티 내부에 수지 원료를 넣고 에너지 업소버(40) 모양으로 발포 성형함으로써, 에너지 업소버(40)의 내부에 플라스틱 완충부재(100)(200)가 함입된(삽입된) 형태로 만들 수 있다.

이러한 인서트 발포 성형 방법에 따르면, 도 6에서 보듯이, 플라스틱 완충부재(100)(200)의 격자 내부에 발포 성형 폼이 채워지게 된다. 이와는 달리, 에너지 업소버(40)와 플라스틱 완충부재(100)(200)를 별도로 제조한 후, 에너지 업소버(40)의 일면(예; 뒷면)에 구멍을 내어 플라스틱 완충부재(100)(200)를 삽입할 수도 있다.

도 7에서 보듯이, 상기한 플라스틱 완충부재(100)(200)는, 에너지 업소버(40)의 상, 하, 좌, 우 테두리로부터 10mm 이상 내측에 배치하여, 에너지 업소버(40)의 테두리에 부분에 10mm 이상의 여유 살(肉) 두께(t1, t2, t3)를 확보함으로써, 에너지 업소버(40) 모서리 부분의 폼 형성에 이상이 없도록 한다.

도 8은 에너지 업소버(40) 재료 중에서 발포 폴리프로필렌 폼과 본 발명에 따른 격자형 플라스틱 완충부재의 압축률에 대한 반력을 측정한 시험 결과를 나타내는 FD-선도(Force-Displacement 선도)가 도시되어 있다.

발포 폴리프로필렌 폼 시편과 격자형 플라스틱 완충부재(100)를 각각 중앙에 하중 센서가 부착된 금속재의 누름판으로 힘을 증가시키면서 누르고, 그때의 압축률(가로축)에 따라 센서가 받는 하중, 즉 반력(세로축)을 측정하여 나타낸 것이다.

에너지는 힘과 거리의 곱이기 때문에, 도 8의 선도에서의 면적이 에너지가 된다. 만약 충격흡수거리(즉, 두께)가 무한하다면 보행자 다리 모형이 충돌해오는 것을 솜과 같이 매우 소프트한 재료로도 막을 수 있게 된다.

발포 폴리프로필렌 폼(EPP foam)은, 자연상태에서는 소프트하고, 압축이 진행될수록 반력이 높아지고 충돌 에너지를 점점 더 많이 흡수하게 된다. 이를 바꾸어 말하면, 선도에서 보이듯이, 폴리프로필렌 폼은 압축이 어느 정도 진행되어야 반력이 증가하는 특성을 보이므로 압축시작 초기(예; 약 30%까지의 압축 구간)에는 반력이 매우 미미하고 에너지를 흡수하는 능력이 매우 작으며, 약 30% ~ 70%의 압축 구간에 이르러야만 반력이 일정 수준이상 증가하여 에너지를 본격적으로 흡수하게 된다. 또한, 압축률 약 70% 이상부터는 강체에 가까워져서 반력이 급격히 상승하는 것을 알 수 있다.

즉, 발포 폴리프로필렌 폼은, 충돌 초기에는 일정 깊이 눌리기만 할 뿐 하중을 지탱해주지 못함으로써 초기의 에너지 흡수 능력이 매우 저조하다는 것을 알 수 있고, 어느 정도 압축된 이후에는 강체화 되어 반력이 급격히 상승한다는 것을 알 수 있다.

이에 비해, 격자형 플라스틱 완충부재는, 충돌 초기에 하중을 어느 정도 받아줄 정도로 반력이 높아 충돌 초기의 에너지 흡수 능력이 높다는 것을 알 수 있고, 이어서 플라스틱이 좌굴 또는 파쇄되면서 부터는 반력이 크게 하강함으로써 에너지 흡수 능력이 저하된다는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 발포 폴리프로필렌 폼과 플라스틱 완충부재는 충격을 유효하게 흡수할 수 있는 구간이 서로 다르기 때문에 상호 보완할 수 있는 특성을 나타낸다. 따라서, 본 발명과 같이 에너지 업소버에 플라스틱 완충부재를 삽입하면, 플라스틱 완충부재에 의해 충돌 초기에 에너지를 많이 흡수할 수 있게 된다. 요컨대, 본 발명에 따르면, 충돌 초기에 플라스틱 완충부재에 의해 충돌 에너지를 많이 흡수하고, 그에 의해 낮아진 에너지를 발포 폴리프로필렌 폼에 의해 흡수하면, 두께가 얇은 범퍼의 좌우 단부 모서리에서도 우수한 완충 효과를 발휘할 수 있게 된다.

이를 위해, 상기 플라스틱 완충부재(100)는, 도 8과 같이 압축률이 30%에 도달하기 이전에 좌굴 또는 파쇄가 일어나는 물성을 가지도록 구성하면, 충돌 초기에 매우 이른 시간 안에 많은 에너지를 흡수할 수 있다.

도 9에는 본 발명에 따른 플라스틱 충격흡수 부재가 조합된 범퍼와 종래의 범퍼에 대한 좌우 끝단 부분의 충돌 시험 결과를 나타내는 그래프가 도시되어 있다. ENCAP 보행자 보호 시험에 따라, 13.4kg의 하지 모형을 40km/h의 속도로 범퍼의 좌우 가장자리 부분에 충돌시키고, 그때의 시간과 가속도를 측정한 것이다.

도 9에서, 비교예 ①은 30배율(30배로 부풀린) 폴리프로필렌 폼으로 이루어진 에너지 업소버를 가지는 범퍼이고, 비교예 ②는 40배율 폴리프로필렌 폼으로 이루어진 에너지 업소버를 가지는 범퍼이고, 시험예 ③은 본 발명에 따라 플라스틱 완충부재를 삽입한 에너지 업소버를 가지는 범퍼이며, 비교예 ④는 고무를 삽입한 에너지 업소버를 가지는 범퍼이다.

도 9에서 반력, 즉 보행자 다리가 받는 충격력은 가속도에 비례한다. 따라서 가속도의 정점(頂點, peak point)이 높을수록 보행자가 받는 상해의 정도도 커진다.

비교예 ①②는 대략 9ms(9밀리 초)에서 가속도의 정점이 나타나고, 정점에서의 가속도 최고값은 230G ~ 300G로서, 기준치인 150G를 크게 상회 한다. 즉, 충돌 초기에는 발포 성형 폼이 눌리기만 할 뿐 에너지를 많이 흡수하지 못하고, 더욱이, 발포 성형 폼의 두께가 얇아 이른 시간에 강체화 될 정도의 압축률에 도달되기 때문에, 에너지 업소버에서 흡수하여야 할 충격력의 많은 부분이 그대로 남아 임팩트 빔까지 도달한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 그만큼 보행자의 다리에 받는 충격이 매우 크고 심각하다는 것을 알 수 있다.

비교예 ④는, 에너지 업소버에 플라스틱 완충부재 대신에 고무를 삽입한 경우로서, 고무는 60% 정도 압축이 진행된 이후에는 거의 압축되지 못하고 강체화 됨으로써 비교예 ①② 보다도 이른 시간에 가속도 정점에 도달하며, 그때의 가속도 값도 비교예 ①②보다 높으므로 보행자의 다리에 받는 충격력도 더 크다는 것을 알 수 있다.

이들에 비해, 본 발명에 의한 시험예 ③은 약 4ms라는 매우 이른 시간에 가속도 값이 상승하는 경향을 보이는데, 이때가 다리 모형이 플라스틱 완충부재에 닿는 순간이다. 이어서, 6 ~ 7ms라는 매우 이른 시간에 가속도의 정점이 나타나며, 정점에서의 가속도 값도 약 125G로서 비교예 ①②④에서의 가속도의 최고값의 절반 정도로 매우 낮으며, 한편으로는 규정치인 150G 보다도 낮게 나오므로 매우 안전하다는 것을 알 수 있다.

또한, 가속도 정점을 지나서는, 플라스틱 완충부재가 좌굴 또는 파손되어 충돌 에너지를 감당하지 못하지만, 이미 충돌 초기에 플라스틱 완충부재에 의해 약화된 에너지를 발포 성형 폼이 대신하여 흡수하게 된다. 시험예 ③의 그래프가 정점을 지나면서 옆으로 누워 진행하는 것은 충돌 시간에 대해 가속도의 급상승이 없다는 것을 의미하므로, 그만큼 충돌 에너지가 플라스틱 완충부재 및 발포 성형 폼에 의해 거의 모두 흡수된다는 것을 알 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 충돌 초기에는 주로 플라스틱 완충부재에 의해 이른 시간 내에 많은 양의 에너지가 흡수됨과 더불어, 그것도 기준치보다 매우 낮은 가속도 범위에서(낮은 반력 범위에서) 흡수된다. 또한 충돌 초기를 지나서는 발포 성형 폼이 감당하여야 할 잔여 충돌 에너지가 적기 때문에 가속도 수준을 낮은 상태로 지속적으로 유지할 수 있다. 따라서, 범퍼의 좌, 우측 가장자리 부분에 발포 성형 폼의 두께를 충분히 확보하기 어려운 상황 하에서도 에너지 흡수 능력이 우수해지고, 그에 따라 보행자의 다리에 받는 충격 및 상해를 크게 줄일 수 있다.

도 10에는 본 발명에 따른 범퍼의 충돌 시험시 하지 모형의 충돌 과정을 순차적으로 보여주는 도면이 도시되어 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 앞에서 설명한 바와 같이 하지 모형(TL)이 범퍼 모서리에 충돌할 때 플라스틱 완충부재(100)에 의해 충돌 에너지가 미리 흡수되는 것에 더하여, 플라스틱 완충부재(100)가 도 10의 (다) 시점에서 다리 모형(TL)을 옆으로 튕겨내는 효과도 있으므로, 보행자의 상해 정도를 줄이는데 도움을 줄 수 있다. 발포 성형 폼만으로 이루어진 경우에는, 재질이 소프트하여 다리 모형(TL)이 전진하려는 힘이 더 세기 때문에 본 발명과 같은 효과를 보기 어렵다.

이상에서는 첨부도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명의 바람직한 형태에 대한 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예들은 당연히 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속한다.

2 : 범퍼 패시어 2a : 입구
2b : 캡 6 : 임팩트 빔
6a : 체결공 8 : 종단 레일
10 : 크래시 박스 40 : 에너지 업소버
40a : 관통공 100 : 플라스틱 완충부재
102, 202 : 가로판 104, 204 : 세로판
110 : 관통공

Claims (9)

1. 자동차의 전면 외관을 이루는 범퍼 패시어(2)와,
   상기 범퍼 패시어(2)의 안쪽에 배치되는 발포 성형 폼으로 이루어지는 에너지 업소버(40)와,
   에너지 업소버(40)의 후방을 지지하는 임팩트 빔(6)을 포함하며,
   상기 에너지 업소버(40)의 우측 및 좌측 단부 모서리에 근접하여 에너지 업소버(40)에 비해 충격흡수기능이 상이한 플라스틱 완충부재(100)(200)가 에너지 업소버(40)의 테두리로부터 여유 살 두께(t1, t2, t3)만큼 들어간 위치에서 발포 성형 폼의 내부에 매립되며,
   상기 플라스틱 완충부재(100)(200)는, 자동차의 전후방 방향에 평행한 박판형의 가로판과 세로판들이 복수의 사각형 격자를 형성하는 형태로 이루어지며,
   플라스틱 완충부재(100)(200)는 상기 에너지 업소버(40)를 발포 성형하기 위한 금형 내부에 인서트 하여 에너지 업소버(40)를 발포 성형하는 것에 의해 플라스틱 완충부재(100)(200)가 에너지 업소버(40)에 매립됨과 함께 완충부재(100)(200)의 사각형의 격자 내부에 발포 성형 폼이 채워지도록 한 것을 특징으로 하는 범퍼.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 우측 및 좌측 플라스틱 완충부재(100)(200) 중 어느 하나 이상의 완충부재의 중간 부분에는, 사각형의 플라스틱 박판에 의해 구멍의 테두리를 형성한 견인 고리용 관통공(110)이 형성되는 것을 특징으로 하는 범퍼.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 플라스틱 완충부재(100)(200)는, 상기 에너지 업소버(40)의 상, 하, 좌, 우 테두리로부터 10mm 이상 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 범퍼.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 플라스틱 완충부재(100)는, 압축률 30% 이전에 파쇄가 일어나는 것을 특징으로 하는 범퍼.
9. 삭제

Images