KR101198840B1

KR101198840B1 - 차량용 니볼스터

Info

Publication number: KR101198840B1
Application number: KR1020100091706A
Authority: KR
Inventors: 안재헌
Original assignee: 기아자동차주식회사; 현대자동차주식회사
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2012-11-07
Also published as: CN102407821A; DE102010061027A1; KR20120029714A; US20120068447A1; CN102407821B; US8333407B2

Abstract

차량용 니볼스터에 U형 브라켓(100)과 충격 흡수 폼(200)이 결합된 구조를 적용하여 차량 충돌시 탑승자의 무릎 하중이 U형 브라켓(100)의 변형 및 충격 흡수 폼(200)의 변형을 통해 이중적으로 흡수되도록 함으로써, 강화된 북미-NCAP의 보행자보호 법규를 만족시킬 수 있는 차량용 니볼스터가 소개된다. 이러한 차량용 니볼스터는 차량의 로어패널의 내측에 위치되고 차체의 카울 크로스 바(1)에 설치되어 차량 충돌시 차량 탑승자의 무릎에 가해지는 충격을 완화하는 니볼스터에 있어서, 상기 카울 크로스 바(1)에 설치되며, 'U'자 형상으로 절곡 형성되어 차량 충돌시 변형을 통해 탑승자의 무릎 하중을 1차적으로 흡수하는 U형 브라켓(100)과, 상기 U형 브라켓(100)에 결합되어 차량 충돌시 변형과 동시에 상기 U형 브라켓(100)을 따라 상방으로 슬라이딩 이동하여 탑승자의 무릎 하중을 2차적으로 흡수하는 충격 흡수 폼(200)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 니볼스터{KNEE BOLSTER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 니볼스터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 충돌 테스트시 강화된 북미-NCAP의 보행자보호 법규를 만족시킬 수 있고, 제조 원가 및 작업 공정을 최소화할 수 있는 차량용 니볼스터에 관한 것이다.

차량의 충돌 사고시, 운전석에 탑승한 운전자와 조수석에 탑승한 탑승자가 전방으로 이동하여 전방에 배치된 로어패널에 접속하게 된다. 이때 로어패널이 쉽게 변형되면 무릎이 많이 이동하게 되어 머리와 가슴이 뒤로 젖혀지는 현상이 발생하여 에어백이 승객을 제대로 보호하지 못하게 된다. 이를 예방하기 위하여 차량의 충돌 사고시 무릎이 로어패널의 안쪽으로 깊숙이 이동하지 못하게 하는 한편 충돌시의 충격을 흡수하는 니볼스터(knee bolster)가 운전석과 조수석 앞쪽에 위치한 로어패널의 내측에 설치된다.

이러한 니볼스터는 차량 충돌시 탑승자의 무릎 운동을 구속하여 충돌에너지가 승객의 상체 및 하체에 균형있게 배분되도록 자세를 제어하는 구속 장치라고 말할 수 있으며, 탑승자의 무릎 상해가 일정 한도를 넘지 않도록 유지하면서, 무릎이 로어패널의 안쪽으로 과다하게 침투하는 것을 방지하여 에어백의 구속 성능을 향상시키는 역할을 하는데, 차량 충돌시의 무릎 하중과 가슴 하중 및 가슴 변위의 한계치는 법규로 규정된다. 따라서 차량의 생산시 각 지역의 법규를 만족하도록 생산하는 것이 중요하며, 나아가 각 지역의 상품성 시험에 대비하여 상품성이 극대화될 수 있도록 성능을 향상시키는 것 또한 중요한 과제이다.

한편, 도 1은 종래의 차량용 니볼스터 구조의 일 예를 도시한 사시도이며, 도시된 바와 같이, 종래의 니볼스터의 구조는 카울 크로스 바(1) 상의 일측에 'ㄱ'자 형상의 니볼스터 브라켓(2)이 결착되고, 이 니볼스터 브라켓(2)의 후방에 보강 브라켓(3)이 지지되며, 니볼스터 브라켓(2)의 전방에 니볼스터 플레이트(미도시)가 설치되는 구조이다.

이와 같은, 종래의 차량용 니볼스터는 차량의 충돌시 탑승자의 무릎 하중이 니볼스터에 가해질 때 니볼스터 브라켓(2)에서 대하중을 받고, 보강 브라켓(3)에서 변형량 및 침투량이 컨트롤되는 구조이다.

하지만, 이러한 구조는 차량의 충돌시 탑승자의 무릎 하중을 흡수함에 있어서 니볼스터 브라켓(2)의 변형에 의존하였기에 탑승자의 무릎에 가해지는 하중을 효과적으로 흡수하지 못하여 강화된 북미-NCAP의 보행자보호 법규를 만족시킬 수 없는 구조이다. 즉, 종래의 북미-NCAP의 보행자보호 법규는 10kN 이하의 무릎 하중을 허용 기준으로 정하고 있으나, 강화된 북미-NCAP의 보행자보호 법규에서는 2.8kN 이하의 무릎 하중을 요구하고 있어 종래의 기술로서는 강화된 북미-NCAP의 보행자보호 법규를 만족시키지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 차량용 니볼스터에 U형 브라켓과 충격 흡수 폼이 결합된 구조를 적용하여 차량 충돌시 탑승자의 무릎 하중이 U형 브라켓의 변형 및 충격 흡수 폼의 변형을 통해 이중적으로 흡수되도록 함으로써, 강화된 북미-NCAP의 보행자보호 법규를 만족시킬 수 있는 차량용 니볼스터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 니볼스터는, 차량의 로어패널의 내측에 위치되고 차체의 카울 크로스 바에 설치되어 차량 충돌시 차량 탑승자의 무릎에 가해지는 충격을 완화하는 니볼스터에 있어서, 상기 카울 크로스 바)에 설치되며, 'U'자 형상으로 절곡 형성되어 차량 충돌시 변형을 통해 탑승자의 무릎 하중을 1차적으로 흡수하는 U형 브라켓과, 상기 U형 브라켓에 결합되어 차량 충돌시 변형과 동시에 상기 U형 브라켓을 따라 상방으로 슬라이딩 이동하여 탑승자의 무릎 하중을 2차적으로 흡수하는 충격 흡수 폼을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 U형 브라켓은 상기 카울 크로스 바에 고정되어 하 방향으로 연장 형성된 후방 부재와, 이 후방 부재의 하측에 연결된 'U'자 형상의 전방 부재와, 상기 후방 부재의 상단과 하단을 가로질러 연결되어 후방 강성을 보강하는 보강 부재를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 전방 부재는 'U'자 형상의 몸체부와 이 몸체부로부터 상 방향으로 연장 형성된 연장부로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 충격 흡수 폼의 전방에는 슬라이딩 돌기가 형성되고, 후방에는 슬라이딩 홈이 형성되고, 상기 슬라이딩 홈에는 돌출된 고정 돌기가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 U형 브라켓의 전방 부재의 연장부에는 상기 충격 흡수 폼의 슬라이딩 이동을 가이드 하는 가이드 홈이 형성되고, 상기 U형 브라켓의 후방 부재에는 상기 충격 흡수 폼을 고정하기 위한 고정 홀이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 전방 부재의 몸체부에는 5% 단신 무릎 충돌시 상기 U형 브라켓의 변형을 유도하는 변형 유도 홀이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 전방 부재의 연장부와 몸체부 사이에는 50% 장신 무릎 충돌시 상기 U형 브라켓의 변형을 유도하는 제 1 변형 유도 노치가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 후방 부재의 상단부는 두 번 절곡된 형상으로 이루어지고, 이 두 번 절곡된 부분에는 5% 단신 무릎 또는 50% 장신 무릎 충돌시 상기 U형 브라켓의 후방 변형을 유도하는 제 2, 제 3 변형 유도 노치가 각각 형성되는 것이 바람직하다.

상기 U형 브라켓에는 상기 후방 부재와, 전방 부재의 몸체부와, 보강 부재가 중첩적으로 연결되어 차량 충돌시 상기 U형 브라켓의 후방 강성을 보강하는 중첩 보강부가 형성되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 차량용 니볼스터에 따르면, 차량용 니볼스터에 U형 브라켓과 충격 흡수 폼이 결합된 구조를 적용하여 차량 충돌시 탑승자의 무릎 하중이 U형 브라켓의 변형 및 충격 흡수 폼의 변형을 통해 이중적으로 흡수되도록 함으로써, 강화된 북미-NCAP의 보행자보호 법규를 만족시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 차량용 니볼스터 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터를 나타낸 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터에 적용된 충격 흡수 폼을 나타낸 도면.
도 5는 차량 충돌시 충격 흡수 폼의 슬라이딩 이동을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터에 적용된 U형 브라켓을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터에 적용된 U형 브라켓의 후방 부재와 보강 부재를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터에 5% 단신 무릎이 충돌된 상태를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터에 50% 장신 무릎이 충돌된 상태를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터와 종래의 차량용 니볼스터에 있어서 50% 장신 무릎 충돌시의 무릎 하중을 비교한 그래프.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터와 종래의 차량용 니볼스터에 있어서 5% 단신 무릎 충돌시의 무릎 하중을 비교한 그래프.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터는 차량의 로어패널의 내측에 위치되고 차체의 카울 크로스 바(1)에 설치되어 차량 충돌시 차량 탑승자의 무릎에 가해지는 충격을 완화하고자 하는 장치이다.

이러한 본 발명에 따른 차량용 니볼스터는 상기 카울 크로스 바(1)에 설치되는 U형 브라켓(100)과, 이 U형 브라켓(100)에 결합되는 충격 흡수 폼(200)을 포함한다.

상기 U형 브라켓(100)은 차량의 카울 크로스 바(1)에 설치되며, 'U'자 형상으로 절곡 형성되어 차량 충돌시 변형을 통해 탑승자의 무릎 하중을 1차적으로 흡수한다.

이러한 상기 U형 브라켓(100)은 상기 카울 크로스 바(1)에 고정되어 하 방향으로 연장 형성된 후방 부재(130)와, 이 후방 부재(130)의 하측에 연결된 'U'자 형상의 전방 부재와, 상기 후방 부재(130)의 상단과 하단을 가로질러 연결되어 후방 강성을 보강하는 보강 부재(140)를 포함한다.

상기 전방 부재는 'U'자 형상의 몸체부(120)와 이 몸체부(120)로부터 상 방향으로 연장 형성된 연장부(110)로 이루어진다.

상기 충격 흡수 폼(200)은 상기 U형 브라켓(100)에 결합되며, 차량 충돌시 변형과 동시에 상기 U형 브라켓(100)을 따라 상방으로 슬라이딩 이동하여 탑승자의 무릎 하중을 2차적으로 흡수한다.

이러한 상기 충격 흡수 폼(200)은 그 전방에 슬라이딩 돌기(210)가 형성되고, 그 후방에는 슬라이딩 홈(220)이 형성된다.

한편, 상기 U형 브라켓(100)의 전방 부재의 몸체부(110)에는 상기 슬라이딩 돌기(210)의 슬라이딩 이동을 가이드 하는 가이드 홈(111)이 형성된다.

한편, 상기 충격 흡수 폼(200)의 후방에 형성된 슬라이딩 홈(220)은 상기 후방 부재(130)를 따라 슬라이딩 이동한다.

한편, 도 4에 도시된 것처럼 상기 충격 흡수 폼(200)의 슬라이딩 홈(220)에는 충격 흡수 폼(200)의 고정을 위한 고정 돌기(230)가 돌출 형성되고, 이에 따라 상기 후방 부재(130)에는 도 3에 도시된 것처럼 상기 고정 돌기(230)가 삽입되어 고정되는 고정 홀(131)이 형성된다.

이처럼 상기 충격 흡수 폼(200)은 그 후방만이 상기 U형 브라켓(100)에 고정되고, 그 전방은 상기 U형 브라켓(100)의 전방 부재의 몸체부(110)를 따라 슬라이딩 이동할 수 있도록 고정되지 않는다. 따라서, 도 5에 도시된 것처럼 하 방향(I)으로부터 의 충격이 가해질 경우 상기 충격 흡수 폼(200)은 상기 전방 부재의 몸체부(110)를 따라 화살표(E) 방향으로 슬라이딩 이동되면서 탑승자의 무릎 하중을 흡수한다. 이러한 상기 충격 흡수 폼(200)의 슬라이딩 작용은 상기 충격 흡수 폼(200)이 변형되면서 탑승자의 무릎 하중을 흡수하는 충격 흡수 메카니즘에 더해지는 추가적인 충격 흡수 메카니즘으로서 차량용 니볼스터의 보행자보호 성능이 더욱 향상될 수 있도록 해준다.

한편, 도 6을 참조하면, 상기 U형 브라켓(100)의 전방 부재의 몸체부(120)에는 5% 단신 무릎(S) 충돌시 상기 U형 브라켓(100)의 변형을 유도하는 변형 유도 홀(121)이 형성되고, 상기 U형 브라켓(100)의 전방 부재의 연장부(110)와 몸체부(120) 사이에는 50% 장신 무릎(L) 충돌시 상기 U형 브라켓(100)의 변형을 유도하는 제 1 변형 유도 노치(N1)가 형성된다.

또한, 상기 U형 브라켓(100)에는 상기 후방 부재(130)와, 전방 부재의 몸체부(120)와, 보강 부재(140)가 중첩적으로 연결되어 차량 충돌시 상기 U형 브라켓(100)의 후방 강성을 보강하는 중첩 보강부(M)가 형성된다.

또한, 상기 후방 부재(130)의 상단부는 도 7에 도시된 것처럼 두 번 절곡된 형상으로 이루어지고, 이 두 번 절곡된 부분에는 5% 단신 무릎 또는 50% 장신 무릎 충돌시 상기 U형 브라켓(100)의 후방 변형을 유도하는 제 2 변형 유도 노치(N2)와 제 3 변형 유도 노치(N3)가 각각 형성된다.

상술한 변형 유도 홀(121)과, 제 1 변형 유도 노치(N1)를 상기 U형 브라켓(100)의 일정 부분에 각각 형성한 것은 차량 충돌시 탑승자의 무릎이 단신 무릎(S)일 경우 도 8에 도시된 것처럼 상기 U형 브라켓(100)이 상기 변형 유도 홀(121)을 중심으로 변형되도록 유도하고, 탑승자의 무릎이 장신 무릎(L)일 경우 에는 도 9에 도시된 것처럼 상기 U형 브라켓(100)이 상기 제 1 변형 유도 노치(N1)를 중심으로 변형되도록 유도하여 단신 무릎 및 장신 무릎 모두에 대한 하중 흡수 효율이 향상될 수 있도록 하기 위함이다.

한편, 도 8 및 도 9를 참조하면, 5% 단신 무릎(S) 충돌시 충격 흡수 폼(200)은 주로 그 하부(200a)가 변형되면서 무릎 하중을 흡수하고, 50% 장신 무릎(L) 충돌시 충격 흡수 폼(200)은 주로 그 상부(200b)가 변형되면서 무릎 하중을 흡수한다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터를 차량에 적용한 효과는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터의 무릎 하중 선도를 도 1에 도시된 종래의 차량용 니볼스터의 무릎 하중 선도와 비교 도시한 도 10 및 도 11을 통해 확인할 수 있다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터를 적용할 경우 50% 장신 무릎(L)이 충돌한 경우의 하중 그래프(20)는 종래의 하중 그래프(10)와 비교하여 충돌 초반의 하중값이 낮아졌음을 확인할 수 있고, 5% 단신 무릎(S)이 충돌한 경우의 하중 그래프(40)는 종래의 하중 그래프(30)와 비교하여 전체적으로 하중값이 낮아졌음을 확인할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터에 따르면, 차량용 니볼스터에 U형 브라켓(100)과 충격 흡수 폼(200)이 결합된 구조를 적용하여 차량 충돌시 탑승자의 무릎 하중이 U형 브라켓(100)의 변형 및 충격 흡수 폼의 변형을 통해 이중적으로 흡수되도록 함으로써, 강화된 북미-NCAP의 보행자보호 법규를 만족시킬 수 있게 된다

또한, 차량용 니볼스터의 크기가 작아질 수 있게 되어 차량 설계시 레이아웃(LAYOUT)이 불리한 승용 차량에도 용이하게 적용할 수 있는 효과 및 차량의 중량이 감소되는 효과을 얻을 수 있으며, 충격 흡수 폼(200)이 U형 브라켓(100)에 결합됨에 있어서 별도의 하드웨어 없이 결합될 수 있도록 구성됨으로써 투자비 절감 및 작업공수가 축소되는 효과를 얻을 수 있게 된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 차량용 자전거 캐리어는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100 : U형 브라켓 200 : 충격 흡수 폼
110 : 전방 부재의 연장부 120 : 전방 부재의 몸체부
121 : 변형 유도 홀 130 : 후방 부재
140 : 보강 부재 210 : 슬라이딩 돌기
220 : 슬라이딩 홈 N1 : 제 1 변형 유도 노치
N2 : 제2 변형 유도 노치 N3 : 제3 변형 유도 노치

Claims

차량의 로어패널의 내측에 위치되고 차체의 카울 크로스 바(1)에 설치되어 차량 충돌시 차량 탑승자의 무릎에 가해지는 충격을 완화하는 니볼스터에 있어서,
상기 카울 크로스 바(1)에 설치되며, 'U'자 형상으로 절곡 형성되어 차량 충돌시 변형을 통해 탑승자의 무릎 하중을 1차적으로 흡수하는 U형 브라켓(100); 및
상기 U형 브라켓(100)에 결합되어 차량 충돌시 변형과 동시에 상기 U형 브라켓(100)을 따라 상방으로 슬라이딩 이동하여 탑승자의 무릎 하중을 2차적으로 흡수하는 충격 흡수 폼(200)을 포함하고;
상기 충격 흡수 폼(200)의 전방과 후방에는 각각 슬라이딩 돌기(210)와 슬라이딩 홈(220)이 형성되고;
상기 슬라이딩 홈(220)에는 돌출된 고정 돌기(230)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 니볼스터.
청구항 1에 있어서,
상기 U형 브라켓(100)은 상기 카울 크로스 바(1)에 고정되어 하 방향으로 연장 형성된 후방 부재(130)와, 이 후방 부재(130)의 하측에 연결된 'U'자 형상의 전방 부재와, 상기 후방 부재(130)의 상단과 하단을 가로질러 연결되어 후방 강성을 보강하는 보강 부재(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 니볼스터.
청구항 2에 있어서,
상기 전방 부재는 'U'자 형상의 몸체부(120)와 이 몸체부(120)로부터 상 방향으로 연장 형성된 연장부(110)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 니볼스터.
삭제
청구항 3에 있어서,
상기 U형 브라켓(100)의 전방 부재의 연장부(110)에는 상기 충격 흡수 폼(200)의 슬라이딩 이동을 가이드 하는 가이드 홈(111)이 형성되고, 상기 U형 브라켓(100)의 후방 부재(130)에는 상기 충격 흡수 폼(200)을 고정하기 위한 고정 홀(131)이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 니볼스터.
청구항 3에 있어서,
상기 전방 부재의 몸체부(120)에는 5% 단신 무릎(S) 충돌시 상기 U형 브라켓(100)의 변형을 유도하는 변형 유도 홀(121)이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 니볼스터.
청구항 3에 있어서,
상기 전방 부재의 연장부(110)와 몸체부(120) 사이에는 50% 장신 무릎(L) 충돌시 상기 U형 브라켓(100)의 변형을 유도하는 제 1 변형 유도 노치(N1)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 니볼스터.
청구항 2에 있어서,
상기 후방 부재(130)의 상단부는 두 번 절곡된 형상으로 이루어지고, 이 두 번 절곡된 부분에는 5% 단신 무릎(S) 또는 50% 장신 무릎(L) 충돌시 상기 U형 브라켓(100)의 후방 변형을 유도하는 제 2, 제 3 변형 유도 노치(N2,N3)가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 니볼스터.
청구항 3에 있어서,
상기 U형 브라켓(100)에는 상기 후방 부재(130)와, 전방 부재의 몸체부(120)와, 보강 부재(140)가 중첩적으로 연결되어 차량 충돌시 상기 U형 브라켓(100)의 후방 강성을 보강하는 중첩 보강부(M)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 니볼스터.