KR101198603B1

KR101198603B1 - 차량용 크래쉬 박스

Info

Publication number: KR101198603B1
Application number: KR1020110020007A
Authority: KR
Inventors: 구도회; 김도현
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2011-03-07
Filing date: 2011-03-07
Publication date: 2012-11-07
Also published as: KR20120101901A

Abstract

차량용 크래쉬 박스가 개시된다. 본 발명의 차량용 크래쉬 박스는 전,후측 외벽과 상,하측 외벽으로 구성되는 사각의 외벽체를 포함하는 차량용 크래쉬 박스에 있어서, 상기 상,하측 외벽에 전방에서 후방으로 깊이가 서로 다르게 형성되는 다단 요입부; 및 상기 외벽체의 내부 공간부에서, 상기 전,후측 외벽을 연결하여 상기 내부 공간부를 상부, 중앙 및 하부 공간부로 구획하는 상,하측 격벽을 포함한다.

Description

차량용 크래쉬 박스{CRASH BOX IN AUTOMOTIVE BUMPER SYSTEM}

본 발명은 차량용 크래쉬 박스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량용 범퍼 빔과 사이드 멤버 사이에 설치되어 전방으로부터 입력되는 충돌 에너지를 순차적으로 흡수하여 차체에 최소한의 충돌 에너지가 전달되도록 하는 차량용 크래쉬 박스에 관한 것이다.

일반적으로 차량에서의 범퍼는 자동차가 다른 자동차나 고정체와의 충돌 시, 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 구성된다.

상기한 종래의 범퍼빔 유닛(105)은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 롤 포밍 성형되는 2장의 범퍼 레일(121,123)이 상호 용접되어 범퍼빔(101)을 형성하고, 상기 범퍼빔(101)의 전면 중앙에는 일정길이의 보강 플레이트(125)가 용접된다.

또한, 상기 범퍼빔(101)의 후면 양단부에는 각각 스태이(103)가 용접되며, 상기 각 스태이(103)는 플랜지(127)을 통하여 각 크래쉬 박스(111)에 조립되어 사이드 멤버(113)에 설치된다.

여기서, 상기한 종래의 크래쉬 박스(111)는, 도 3과 도 4에서 도시한 바와 같이, 전방과 후방에 각각 플랜지(201,203)가 구비되고, 상기 전,후방 플랜지(201,203) 사이에는 "??"자 형상의 내측 패널(205)과 외측 패널(207)이 상호 겹치기 용접되어 박스형으로 구성된다.

그런데, 상기한 바와 같은 종래의 크래쉬 박스(111)는 최근 범퍼의 안전성 및 경량화를 위한 개발과정에서, 스틸재로 제작되어 중량면에서 불리한 단점이 있다.

또한, 종래의 크래쉬 박스(111)는 저속 충돌 시, 충격을 흡수하면서 차체 구조의 손상을 최소화할 수 있도록 충돌 에너지를 흡수하는 측면에서는 다소 효과가 있으나, 중속 이상의 충돌 시에는 단순 박스형으로 제작되어 충돌 변형 시의 방향성이 불규칙적이고, 자체 변형에 의한 충돌 에너지의 흡수 이외에는 충격력을 그대로 차체로 전달하여 충격흡수성능이 낮다는 단점이 있다.

또한, 종래의 크래쉬 박스(111)는 범퍼빔(101) 상의 스태이(103)와 사이드 멤버(113) 사이에 그 전단과 후단이 장착되도록 전,후방 플랜지(201,203)를 별도로 구성하는 등, 조립을 위한 용접공정 등이 추가되어야 하는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 최근 범퍼의 경량화 개발 추세에 따르고 상기한 바와 같은 단점들을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하려는 과제는 알루미늄 압출재를 이용하여 제작함으로써 중량면에서 유리하고, 전단부와 후단부에 각각 플랜지의 기능을 하는 전,후측 외벽을 일체로 압출 성형함으로써 제작공정을 최소화하는 차량용 크래쉬 박스를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는 상,하측 외벽에 다단 요입부를 형성하고, 내부 양측에 전후방향으로 두께가 다른 격벽구조를 적용하여 충돌 에너지에 의한 붕괴 시, 그 방향성을 안정적으로 유도함과 동시에 전방에서 후방으로 순차적인 붕괴를 유도하며, 고속 충돌 시에도 효과적인 충돌 에너지의 흡수 및 분산작동을 이루어 충격흡수성능을 향상시키는 차량용 크래쉬 박스를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 차량용 크래쉬 박스는 전,후측 외벽과 상,하측 외벽으로 구성되는 사각의 외벽체를 포함하는 차량용 크래쉬 박스에 있어서, 상기 상,하측 외벽에 전방에서 후방으로 깊이가 서로 다르게 형성되는 다단 요입부; 및 상기 외벽체의 내부 공간부에서, 상기 전,후측 외벽을 연결하여 상기 내부 공간부를 상부, 중앙 및 하부 공간부로 구획하는 상,하측 격벽을 포함한다.

상기 외벽체는 상기 상,하측 격벽과 함께 일체로 압출 성형될 수 있다.

상기 외벽체 및 상,하측 격벽은 알루미늄 합금소재로 형성될 수 있다.

또한, 상기 외벽체는 상기 다단 요입부를 포함하여 중앙부를 기준으로 전방부에 비하여 후방부의 두께가 더 두껍게 형성될 수 있다.

상기 다단 요입부는 상기 상,하측 외벽에 각 전단으로부터 일정간격 이격되어 일정폭 내측으로 절곡되어 형성되는 전측 요입단; 상기 상,하측 외벽에 상기 각 전측 요입단으로부터 일정간격 이격되어 일정폭 내측으로 절곡되어 형성되는 중앙 요입단; 및 상기 상,하측 외벽에 상기 각 중앙 요입단으로부터 일정간격 이격되어 내측으로 절곡되며 절곡내면이 상기 후측 외벽에 바로 연결되는 후측 요입단으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 다단 요입부는 상기 후측 요입단에 비하여 상기 중앙 요입단의 깊이가 더 깊게 형성되고, 상기 중앙 요입단에 비하여 상기 전측 요입단의 깊이가 더 깊게 형성될 수 있다.

상기 상,하측 외벽은 각 중앙 요입단의 절곡내면의 전측을 기준으로 전방부에 비하여 후방부의 두께가 더 두껍게 형성될 수 있다.

상기 후측 요입단은 상기 상,하측 외벽의 각 후단을 상기 후측 외벽의 각 선단에 연결하도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 상,하측 격벽은 상기 전측 외벽에 연결되는 전단으로부터 상기 후측 외벽에 연결되는 후단 측으로 그 두께가 점점 두껍게 형성될 수 있다.

상기 상,하측 격벽은 두께가 각 중심선을 기준으로 상하 대칭되게 형성될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 크래쉬 박스에 의하면, 외벽체와 격벽을 알루미늄 압출재를 이용하여 일체로 제작함으로써 중량면에서 유리하다.

또한, 외벽체의 전단부와 후단부에 각각 플랜지의 기능을 하는 전,후측 외벽을 일체로 압출 성형함으로써 제작공정을 최소화할 수 있다.

또한, 외벽체의 상,하측 외벽에 다단의 요입부를 형성하고, 내부 양측에는 전후방향으로 두께가 다른 격벽구조를 적용함으로써 충돌 에너지에 의한 붕괴 시, 그 방향성을 안정적으로 유도함과 동시에, 전방에서 후방으로 순차적인 붕괴를 유도하며, 고속 충돌 시에도 효과적인 충돌 에너지의 흡수 및 분산작동을 이루어 충격흡수성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 차량용 범퍼 시스템의 분해 사시도이다.
도 2는 일반적인 차량용 범퍼빔 유닛의 조립 사시도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 차량용 크래쉬 박스의 분해 사시도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 차량용 크래쉬 박스의 조립 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 크래쉬 박스의 장착 상태도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 크래쉬 박스의 압출 방향을 도시한 압출재의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 크래쉬 박스의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 크래쉬 박스의 전후방향 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 크래쉬 박스의 단계별 변형 패턴도이다.

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

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 크래쉬 박스의 장착 상태도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 크래쉬 박스의 압출 방향을 도시한 압출재의 사시도이며, 도 7과 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 크래쉬 박스의 사시도 및 전후방향 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 차량용 크래쉬 박스(1)는 차체의 프론트 사이드 멤버(3)와 범퍼빔(5)을 연결한다.

즉, 상기 크래쉬 박스(1)는 전방이 범퍼빔(5)의 양측 후면에 조립된 스테이(7)에 체결되고, 그 후방이 프론트 사이드 멤버(3)에 조립된다.

이러한 크래쉬 박스(1)는, 도 6에서 도시한 바와 같이, 압출재(10)를 일정한 폭(W)으로 컷팅라인(CL)을 따라 절단하여 사용한다.

상기 압출재(10)의 소재는 경량화를 목적으로 알루미늄 합금소재를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기한 크래쉬 박스(1)의 구체적인 구조에 대해서는 이하, 도 7과 도 8을 통하여 상세하게 설명한다.

도 7과 도 8을 참조하면, 상기 크래쉬 박스(1)는 기본적으로 외형을 이루는 사각의 외벽체(20)와, 상기 외벽체(20)의 내부에 전후방향으로 구성되는 상측 격벽(31) 및 하측 격벽(33)으로 구성된다.

여기서, 상기 외벽체(20)와 상측 외벽(31) 및 하측 격벽(33)은 동일한 알루미늄 합금소재로 한번에 압출 성형되어 일체형으로 성형된다.

먼저, 상기 외벽체(20)는 서로 평행하게 대응하는 상측 외벽(21)과 하측 외벽(23)이 구성되고, 상기 상측 외벽(21)과 하측 외벽(23)의 양단에 평판 형상의 전측 외벽(25)과 후측 외벽(27)이 일체로 연결된다.

이러한 외벽체(20)는 별도의 플랜지 없이 그 전측 외벽(25)과 후측 외벽(27)을 통하여 상기 스테이(7)와 프론트 사이드 멤버(3)에 각각 볼팅 등에 의해 조립된다.

여기서, 상기 상측 외벽(21) 및 하측 외벽(23)에는 전방에서 후방으로 내측을 향하여 깊이가 서로 다르게 다단 요입부(40)가 형성된다.

즉, 상기 다단 요입부(40)는 전측 요입단(41), 중앙 요입단(43), 및 후측 요입단(45)으로 구성된다.

상기 전측 요입단(41)은 외벽체(20)의 상측 외벽(21) 및 하측 외벽(23)에 각 전단으로부터 일정간격 이격되어 일정폭 내측으로 절곡되어 형성된다.

상기 중앙 요입단(43)은 외벽체(20)의 상측 외벽(21) 및 하측 외벽(23)에 상기 각 전측 요입단(41)으로부터 일정간격 이격되어 일정폭 내측으로 절곡되어 형성된다.

또한, 상기 후측 요입단(45)은 외벽체(20)의 상측 외벽(21) 및 하측 외벽(23)에 상기 각 중앙 요입단(43)으로부터 일정간격 이격되어 내측으로 절곡되며, 그 절곡내면(45a)이 상기 후측 외벽(27)에 바로 연결되어 형성된다.

즉, 상기 후측 요입단(45)은 절곡구조 자체로 상기 상측 외벽(21) 및 하측 외벽(23)의 각 후단을 상기 후측 외벽(27)의 각 선단에 바로 연결하여 형성된다.

이때, 상기한 다단 요입부(40)는 상기 후측 요입단(45)의 깊이(D3)에 비하여 중앙 요입단(43)의 깊이(D2)가 더 깊게 형성되고, 상기 중앙 요입단(43)의 깊이(D2)에 비하여 상기 전측 요입단(41)의 깊이(D1)가 더 깊게 형성된다.

여기서, 상기 다단 요입부(40)의 각 요입단(41,43,45)별 깊이(D1,D2,D3) 차이는 충돌 흡수 성능의 제어와 붕괴 시의 방향성 제어를 고려하여 설정하는 것이 바람직하다.

한편, 도 7에서와 같이, 상기 외벽체(20)는 중앙부(SP)를 기준으로 상기 다단 요입부(40)를 포함하여 전방부(F)의 두께(t1)에 비하여 후방부(R)의 두께(t2)가 더 두껍게 형성되어 충돌 에너지에 의해 전방으로부터 후방으로 순차적인 붕괴를 유도하도록 구성된다.

즉, 상기 외벽체(20)에서 두께가 다른 전방부(F)와 후방부(R)의 기준이 되는 중앙부(SP)는 상기 상측 외벽(21) 및 하측 외벽(23) 상의 각 중앙 요입단(43)의 절곡내면(43a)의 전측 위치(P)가 기준이 된다.

여기서, 상기 전방부(F)와 후방부(R)의 두께 차이(t2-t1)도 충돌 흡수 성능의 제어와 붕괴 시의 방향성 제어를 고려하여 설정하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 상측 격벽(31) 및 하측 격벽(33)은 외벽체(20)의 내부 공간부(S)에서, 상기 전측 외벽(25)과 후측 외벽(27)을 연결하여 상기 내부 공간부(S)를 상부 공간부(S1), 중앙 공간부(S2) 및 하부 공간부(S3)로 구획한다.

또한, 상기 상측 격벽(31) 및 하측 격벽(33)은 전측 외벽(25)에 연결되는 전단으로부터 후측 외벽(27)에 연결되는 후단 측으로 그 두께(T)가 점점 두껍게 형성된다.

이때, 상기 상측 격벽(31) 및 하측 격벽(33)은 그 두께(T)가 각 중심선(SL)을 기준으로 상하 대칭되도록 형성되어 폭이 좁은 사다리꼴의 형상을 갖는다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 차량용 크래쉬 박스는(1) 전방 충돌에 의한 충격력(F)이 범퍼빔(5)을 통하여 전달되면, 도 9에서 도시한 바와 같이, 전방에서부터 먼저 붕괴되면서, 충돌 에너지를 흡수하게 된다.

즉, 상기 충돌 에너지에 의해 상측 및 하측 격벽(31,33)은 두께가 얇은 전방구간(B1)이 상호 외향하여 휘어지면서 중앙구간(B2)이 상호 접촉되는 변형패턴으로 변형이 이루어진다.

이와 동시에, 상기 다단 요입부(40)는 전방구간(B1)에 위치하는 각 전측 요입단(41)이 상호 변형되면서 각 전방 요입단(41)의 절곡내면(41a)이 변형되어 상측 및 하측 격벽(31,33)과 접촉되면서 충격 에너지를 분산하여 흡수하게 된다.(P1)

이어서, 상기 충돌 에너지에 의해 상기 상측 및 하측 격벽(31,33)은 전방구간(B1)이 상호 접촉 변형되는 중앙구간(B2)의 외측으로 휘어지는 변형패턴으로 변형이 이루어진다.

이와 동시에, 상기 다단 요입부(40)는 각 전측, 중앙 및 후측 요입단(41,43,45)이 상호 변형되면서 각 전측, 중앙 및 후측 요입단(41,43,45)의 모서리부분이 서로 접촉되는 정도로 변형되어 상측 및 하측 격벽(31.33)과 함께 충격 에너지를 흡수하게 된다.(P2)

마지막으로, 상기 충돌 에너지에 의해 상측 및 하측 격벽(31,33)은 전방구간(B1)이 상호 접촉 변형된 중앙구간(B2)의 외측으로 완전히 휘어지면서 후방구간(B3)의 일측과 접촉되는 변형패턴으로 변형이 이루어진다.

이와 동시에, 상기 다단 요입부(40)는 각 전측, 중앙 및 후측 요입단(41,43,45)이 상호 변형되면서 각 전측, 중앙 및 후측 요입단(41,43,45)이 상측 및 하측 외벽(31,33)과 상호 겹쳐지도록 변형이 이루어져 상측 및 하측 격벽(31,33)과 함께 충격 에너지를 분산하여 흡수하게 된다.(P3)

이러한 크래쉬 박스(1)는 충돌 에너지에 의해 상측 및 하측이 종전에 비하여 규칙적인 변형패턴의 양상을 보이며, 전체적으로도 그 붕괴의 방향성이 전방에서 후방으로 안정적으로 유도된다.

즉, 본 실시예에 따른 차량용 크래쉬 박스(1)는 전후방향으로 깊이(D1,D2,D3) 및 두께(t1,t2)가 다른 다단 요입부(40)를 적용하고, 내부에는 전후방향으로 두께(T)가 두꺼워지는 2개의 격벽(31,33)을 적용하여 압출 성형한 알루미늄 압출재(10)를 일정폭(W)으로 절단하여 사용함으로, 충격력(F)에 대한 각 구간(B1,B2,B3)별 버팀력이 다르게 적용되고, 이에 따라 안정적인 붕괴 패턴을 유도하게 된다.

동시에, 전방에서 후방으로의 순차적인 붕괴를 유도하여 효율적인 충돌 에너지의 흡수 및 분산작동을 이루게 된다.

또한, 알루미늄 소재의 압출재(10)를 이용하여 제작함으로써 중량면에서 유리하고, 전단부와 후단부에 각각 플랜지의 기능을 하는 전측 및 후측 외벽(25,27)을 일체로 압출 성형함으로써 종전의 플랜지 조립을 위한 조립공정이 따로 필요 없으며, 상기 전측 및 후측 외벽(25,27)에 볼트홀(H) 등을 가공하는 정도로 제작공정이 최소화되는 이점이 있다.

이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

1: 크래쉬 박스 3: 프론트 사이드 멤버
5: 범퍼빔 7: 스테이
10: 압출재 CL: 컷팅라인
20: 외벽체 31,33: 격벽
21,23,25,27; 외벽 40: 다단 요입부
41,43,45: 요입단 41a,43a,45a: 절곡내면
F: 전방부 R: 후방부

Claims

전,후측 외벽과 상,하측 외벽으로 구성되는 사각의 외벽체를 포함하는 차량용 크래쉬 박스에 있어서,
상기 상,하측 외벽에 전방에서 후방으로 깊이가 서로 다르게 형성되는 다단 요입부; 및
상기 외벽체의 내부 공간부에서, 상기 전,후측 외벽을 연결하여 상기 내부 공간부를 상부, 중앙 및 하부 공간부로 구획하는 상,하측 격벽을 포함하는 차량용 크래쉬 박스.
제1항에 있어서,
상기 외벽체는
상기 상,하측 격벽과 함께 일체로 압출 성형되는 차량용 크래쉬 박스.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 외벽체 및 상,하측 격벽은
알루미늄 합금소재로 형성되는 차량용 크래쉬 박스.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 외벽체는
상기 다단 요입부를 포함하여 중앙부를 기준으로 전방부에 비하여 후방부의 두께가 더 두껍게 형성되는 차량용 크래쉬 박스.
제1항에 있어서,
상기 다단 요입부는
상기 상,하측 외벽에 각 전단으로부터 일정간격 이격되어 일정폭 내측으로 절곡되어 형성되는 전측 요입단;
상기 상,하측 외벽에 상기 각 전측 요입단으로부터 일정간격 이격되어 일정폭 내측으로 절곡되어 형성되는 중앙 요입단; 및
상기 상,하측 외벽에 상기 각 중앙 요입단으로부터 일정간격 이격되어 내측으로 절곡되며 절곡내면이 상기 후측 외벽에 바로 연결되는 후측 요입단으로 형성되는 차량용 크래쉬 박스.
제5항에 있어서,
상기 다단 요입부는
상기 후측 요입단에 비하여 상기 중앙 요입단의 깊이가 더 깊게 형성되고, 상기 중앙 요입단에 비하여 상기 전측 요입단의 깊이가 더 깊게 형성되는 차량용 크래쉬 박스.
제5항에 있어서,
상기 상,하측 외벽은
각 중앙 요입단의 절곡내면의 전측을 기준으로 전방부에 비하여 후방부의 두께가 더 두껍게 형성되는 차량용 크래쉬 박스.
제5항에 있어서,
상기 후측 요입단은
상기 상,하측 외벽의 각 후단을 상기 후측 외벽의 각 선단에 연결하도록 형성되는 차량용 크래쉬 박스.
제5항에 있어서,
상기 상,하측 격벽은
상기 전측 외벽에 연결되는 전단으로부터 상기 후측 외벽에 연결되는 후단 측으로 그 두께가 점점 두껍게 형성되는 차량용 크래쉬 박스.
제9항에 있어서,
상기 상,하측 격벽은 두께가 각 중심선을 기준으로 상하 대칭되게 형성되는 차량용 크래쉬 박스.