KR101215113B1 - 자동차용 범퍼 백빔 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차용 범퍼 시스템에 관한 것으로, 자동차용 범퍼 백빔 전면에 일방향 보강재를 설치함으로써 자동차용 범퍼 백빔의 구조를 최적화하여 다양한 충돌 조건을 만족시킬 수 있으며, 자동차용 범퍼 백빔 내측면에 보강 리브를 일체로 성형함으로써 충격 성능 및 완충력을 향상시킬 수 있으며, 요구되는 성능 사양에 따라 일방향 보강재와 보강 리브의 개별적 또는 동시에 적용 및 성형가능하고, LFT-D 공정에 의해 자동차용 범퍼 백빔을 제작함으로써 기존의 GMT 공정에 의해 자동차용 범퍼 백빔을 제작할 경우보다 우수한 성형 자유도를 갖으며, 이로 인해 보강 리브(Rib)의 성형 및 보강이 용이할 뿐만 아니라, 스테이(Stay) 일체 구조의 성형이 가능하고, 원가 절감이 가능한 자동차용 범퍼 백빔을 제공하기 위한 것으로서, 그 기술적 구성은 자동차의 전, 후면에 구비되어 외관을 장식하는 범퍼 커버와, 상기 범퍼 커버를 통하여 외부로부터 인가되는 충격 에너지를 흡수하는 에너지 업소버와, 상기 에너지 업소버를 지지하는 백빔과, 상기 백빔을 차체에 연결하는 스테이 및 사이드 멤버를 포함하여 구성되는 자동차용 범퍼 시스템에 있어서, 상기 백빔의 길이방향에 일방향 보강재가 설치되는 것을 특징으로 한다.
LFT-D 공정, GMT 공정, 일방향 보강재, 보강 리브, 장섬유, 일체, 개별

Description

자동차용 범퍼 백빔{Back beam of bumper for vehicles}
본 발명은 자동차용 범퍼 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차용 범퍼 백빔 전면에 일방향 보강재를 설치함으로써 자동차용 범퍼 백빔의 구조를 최적화하여 다양한 충돌 조건을 만족시킬 수 있으며, 자동차용 범퍼 백빔 내측면에 보강 리브를 일체로 성형함으로써 충격 성능 및 완충력을 향상시킬 수 있는 자동차용 범퍼 백빔에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차용 범퍼 시스템은 자동차의 전면 및 후면에 장착되어 자동차의 충돌 시 그 충격을 흡수함으로써 자동차 및 자동차의 내부에 탑승하고 있는 운전자, 승차자를 보호하는 역할을 수행한다.
상술한 바와 같은, 자동차용 범퍼 시스템은 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이, 외관을 장식하는 범퍼 커버(Fascia, 101)와 폴리프로필렌 발포체나 우레탄 발포체 등의 탄성체로 형성되어 외부로부터 인가되는 충격 에너지를 흡수하는 에너지 업소버(Energy Absorber, 102)와 상기 에너지 업소버(102)를 지지하되, 스틸(Steel), 알루미늄, 장섬유 강화 플라스틱 등의 소재로 제작되는 백빔(Back Beam, 103)과 상기 백빔(103)을 차체에 연결하는 스테이(Stay, 104) 및 사이드 멤 버(Side Member, 105)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 백빔은 에너지 업소버가 충분히 압축되면서 외부에서 인가되는 충격 에너지를 흡수할 수 있도록 에너지 업소버를 지지해주는 역할을 수행함과 동시에 백빔 자체가 변형(Deflection)되면서 외부에서 인가되는 충격 에너지를 흡수하는 역할을 수행한하며, 상기 에너지 업소버는 최근 들어 EPP 폼(Foam)이 널리 사용된다.
이때, 상기 백빔이 플라스틱 재질로 이루어질 경우, 일방향의 연속 유리섬유를 갖게 만들어진 글래스 피버 매트(Glass Fiber Mat)를 갖는 GMT(Glass Mat Thermoplastic) UD grade가 성능이 우수한 것으로 인정되어 연비 향상을 위한 차량의 경량화 및 법규가 엄격한 북미 수출용 자동차에 많이 채용되고 있으나, 상술한 바와 같은 GMT의 경우, 유리섬유 매트로 보강되어 있기 때문에 성형 시에 유리섬유를 포함하고 있는 리브(Rib)를 성형하는데 한계가 있으며, 이로 인해 성형 및 형상의 자유도가 낮을 뿐만 아니라, 제작 비용 및 제품 단가가 상승한다는 문제점이 있었다.
또한, GMT 소재의 백빔은 필요로 하는 강성 및 강도를 부여하기 위하여 전체적으로 그 두께를 두껍게 성형해야 했으므로, 강재 빔과 비교할 때 장착 공간이나 중량 감소 효과가 그다지 크지 않고, 성능 향상을 위해 상, 하단에 Tip을 만든 경우, 장착 공간이 적으면 Tip에 의한 범퍼 커버 및 에너지 업소버가 손상되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 자동차용 범퍼 백빔 전면에 일방향 보강재를 설치함으로써 자동차용 범퍼 백빔의 구조를 최적화하여 다양한 충돌 조건을 만족시킬 수 있으며, 자동차용 범퍼 백빔 내측면에 보강 리브를 일체로 성형함으로써 충격 성능 및 완충력을 향상시킬 수 있으며, LFT-D 공정에 의해 자동차용 범퍼 백빔을 제작함으로써 우수한 성형 자유도를 갖을 뿐만 아니라, 이로 인해 보강 및 성형이 용이한 자동차용 범퍼 백빔을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 자동차의 전, 후면에 구비되어 외관을 장식하는 범퍼 커버와, 상기 범퍼 커버를 통하여 외부로부터 인가되는 충격 에너지를 흡수하는 에너지 업소버와, 상기 에너지 업소버를 지지하는 백빔과, 상기 백빔을 차체에 연결하는 스테이 및 사이드 멤버를 포함하여 구성되는 자동차용 범퍼 시스템에 있어서, 상기 백빔의 길이방향에 일방향 보강재가 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차요 범퍼 백빔.
여기서, 상기 일방향 보강재는 판체에 적어도 하나 이상의 보강편이 너비방향으로 설치되어 시트(Sheet) 형태로 이루어져 백빔에 설치된다.
이때, 상기 일방향 보강재가 상기 백빔에 LFT-D 공정을 통하여 개별적으로 설치되거나, 상기 백빔에 LFT-D 공정을 통하여 일체로 성형된다.
한편, 자동차의 전, 후면에 구비되어 외관을 장식하는 범퍼 커버와, 상기 범퍼 커버를 통하여 외부로부터 인가되는 충격 에너지를 흡수하는 에너지 업소버와, 상기 에너지 업소버를 지지하는 백빔과, 상기 백빔을 차체에 연결하는 스테이 및 사이드 멤버를 포함하여 구성되는 자동차용 범퍼 시스템에 있어서, 상기 백빔의 내측에 수직방향으로 적어도 하나 이상의 보강 리브(Rib)가 설치되되, 상기 보강 리브가 LFT-D 공정을 통하여 상기 스테이에 일체로 성형된다.
대안적으로는, 자동차의 전, 후면에 구비되어 외관을 장식하는 범퍼 커버와, 상기 범퍼 커버를 통하여 외부로부터 인가되는 충격 에너지를 흡수하는 에너지 업소버와, 상기 에너지 업소버를 지지하는 백빔과, 상기 백빔을 차체에 연결하는 스테이 및 사이드 멤버를 포함하여 구성되는 자동차용 범퍼 시스템에 있어서, 상기 백빔의 길이방향에 일방향 보강재가 설치되고, 상기 백빔의 내측에 수직방향으로 적어도 하나 이상의 보강 리브(Rib)가 설치되며, 상기 일방향 보강재 및 보강 리브가 LFT-D 공정을 통하여 개별적으로 설치되거나, 일체로 성형된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 자동차용 범퍼 백빔 전면에 일방향 보강재를 설치함으로써 자동차용 범퍼 백빔의 구조를 최적화하여 다양한 충돌 조건을 만족시킬 수 있으며, 자동차용 범퍼 백빔 내측면에 보강 리브를 일체로 성형함으로써 충격 성능 및 완충력을 향상시킬 수 있으며, 요구되는 성능 사양에 따라 일방향 보강재와 보강 리브의 개별적 또는 동시에 적용 및 성형가능하고, LFT-D 공정에 의해 자동차용 범퍼 백빔을 제작함으로써 기존의 GMT 공정 에 의해 자동차용 범퍼 백빔을 제작할 경우보다 우수한 성형 자유도를 갖으며, 이로 인해 보강 리브(Rib)의 성형 및 보강이 용이할 뿐만 아니라, 스테이(Stay) 일체 구조의 성형이 가능하고, 기존의 GMT 공정에 의해 제작되는 자동차용 범퍼 백빔에 비하여 제작 시 원가 절감이 가능하다는 등의 효과를 거둘 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고 단지 예시로 제시된 것이며, 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.
도 2는 본 발명에 의한 자동차용 범퍼 백빔을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 자동차용 범퍼 백빔은 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이, 자동차의 전, 후면에 각각 설치되어 외관을 장식하는 범퍼 커버(Fascia, 101)와 상기 범퍼 커버(101)에 외부로부터 인가되는 충격 에너지를 흡수하기 위한 에너지 업소버(Energy Absorber, 102)와 상기 에너지 업소버(102)를 지지하는 백빔(Back Beam, 103)과 상기 백빔(103)을 자동차의 차체에 연결하는 스테이(Stay, 104) 및 사이드 멤버(Side Member, 105)를 포함하는 일반적인 자동차용 범퍼 시스템에 적용된다.
여기서, 본 발명에 의한 자동차용 범퍼 백빔(30)의 길이방향에 일방향 보강재(31)가 설치된다. 즉, 상기 백빔(30)의 전면과 상부면 및 하부면 길이방향에 일 방향 보강재(31)가 설치된다.
이때, 상기 일방향 보강재(31)는 상기 백빔(30)의 전면과 상, 하부면 중심부에 설치되는 것이 바람직하나, 상기 백빔(30)의 길이방향 전체에 설치되는 것도 가능하다.
한편, 상기 백빔(30)에 설치되는 일방향 보강재(31)는 판체(34)에 적어도 하나 이상의 보강편(33)이 너비방향으로 설치되어 시트(Sheet) 형태로 이루어진다. 즉, 상기 일방향 보강재(31)는 합성수지 재질 또는 기타 다양한 재질로 이루어지는 판체(34)에 다수개의 보강편(33)을 순차적으로 배열하는 구조의 시트 형태로 이루어진다.
여기서, 상기 일방향 보강재(31)가 판체(34)에 적어도 하나 이상으로 설치되어 시트 형태를 이루는 보강편(33)은 장섬유로 이루어지는 것이 바람직하나, 상기 보강편(33)이 알루미늄 또는 강화 플라스틱 등으로 이루어지는 것도 가능하다.
상기한 바와 같이, 시트 형태로 이루어지는 일방향 보강재(31)를 상기 백빔(30)의 전면과 상, 하부면에 일체로 설치하거나, 상기 전면과 상, 하부면에 단품으로 각각 개별적으로 설치하도록 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에서는 판체(34)에 적어도 하나 이상의 보강편(33)이 너비방향으로 설치되어 시트 형태를 이루는 일방향 보강재(31)가 백빔(30)에 설치되도록 이루어져 있으나, 상기 백빔(30)에 보강편(33)만을 다수개 설치하여 백빔(30)을 보강하도록 이루어지는 것도 가능하다.
여기서, 상기 백빔(30)의 전면과 상, 하부면에 일방향 보강재(31)를 설치할 경우, 상기 일방향 보강재(31)가 접착부재 등에 의하여 접착되는 것이 바람직하나, 별도의 체결부재에 의하여 상기 일방향 보강재(31)가 백빔(30)의 전면과 상, 하부면에 설치되는 것도 가능하다.
이때, 상기 백빔(30)의 전면과 상, 하부면에 설치되는 일방향 보강재(31)는 백빔(30)의 중심부에 700mm 이상 또는 이하의 길이로 이루어지는 것이 바람직하나, 적용되는 법규 및 요구 성능에 따라 상기 일방향 보강재(31)의 길이는 다양하게 적용되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 일방향 보강재(31)는 상기 백빔(30)에 LFT-D 공정을 통하여 개별적으로 설치되거나, 상기 백빔(30)에 LFT-D 공정을 통하여 일체로 성형된다. 즉, 압출기에 연속 유리를 삽입한 후 함께 압출하여 장섬유가 보강되게 하는 LFT-D(Direct Long Glass Fiber Reinforced thermoplastic, 장섬유강화플라스틱) 공정을 통하여 일체로 성형되거나, 이를 통하여 제작된 백빔(30)에 개별적으로 설치된다.
여기서, LFT-D 공정은 압출기에 연속 유리 섬유를 삽입한 후 함께 압출하여 장섬유가 보강시키는 공정으로서, 유럽을 중심으로 PP 등의 열가소성 플라스틱의 압출 시에 널리 사용되고 있다.
도 3은 본 발명에 의한 자동차용 범퍼 백빔의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도로서, 백빔의 내측 구조를 일부 달리 구성한 것이다.
도 1 내지 도 2를 참조하여 설명하면, 도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 자동차용 범퍼 백빔(30)의 내측에 수직방향으로 적어도 하나 이상의 보강 리 브(35)(Rib)가 설치되되, 상기 보강 리브(35)가 LFT-D 공정을 통하여 상기 스테이(40)에 일체로 성형된다.
즉, 상기 백빔(30)의 내측에 수직방향으로 보강 리브(35)가 설치되되, 상기 보강 리브(35)는 상기 백빔(30)을 자동차의 전, 후면 차체에 연결하기 위한 스테이(40)에 일체로 성형된다.
상기한 바와 같이, 상기 백빔(30)의 내측에 보강 리브(35) 설치 시 LFT-D 공정을 통하여 이루어짐으로써 유리섬유 매트로 보강되기 때문에 성형 시 유리섬유를 포함하는 보강 리브(35)의 성형이 어려운 기존의 GMT 공정의 한계를 극복할 수 있다.
여기서, LFT-D 공정을 적용한 제품의 경우, 유리섬유가 매트로 짜여져 있지 않기 때문에 높은 유리섬유 함량을 가진 리브(Rib) 성형이 가능하고, 상기 보강 리브(35)의 성형 시 범퍼의 중앙부, 측면 부재의 정면부 등 필요한 위치에 보강할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 보강 리브(35)가 상기 자동차용 범퍼 백빔(30)의 내측면 수직방향에 일체로 성형되도록 이루어지나, 상기 보강 리브(35)가 상기 자동차용 범퍼 백빔(30)의 내측면 수직방향에 개별적으로 각각 설치되도록 이루어지는 것도 가능하다.
여기서, 상기 보강 리브(35)는 상기 백빔(30)의 내측면 양 측에 각각 2개씩 구비되어 있으나, 적용되는 법규 및 요구 성능에 따라 상기 보강 리브(35)가 그 이상 또는 이하의 갯수로 구비되는 것도 가능하며, 상기 보강 리브(35)가 상기 백 빔(30)의 내측면 중심부에 각각 구비되는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 자동차용 범퍼 백빔(30)의 전면과 상, 하부면에 일방향 보강재(31)가 설치되거나, 상기 자동차용 범퍼 백빔(30)의 내측면에 수직방향으로 보강 리브(35)가 설치되는 구조 및 형태로 이루어져 있으나, 적용되는 법규 및 요구 성능에 따라 도 4에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 자동차용 범퍼 백빔(30)에 일방향 보강재(31) 및 보강 리브(35)가 LFT-D 공정을 통하여 개별적으로 설치되거나, 일체로 성형되는 것도 가능하다.
상기한 바와 같이, 상기 자동차용 범퍼 백빔(30)에 일방향 보강재(31) 및 보강 리브(35)를 설치 또는 일체로 성형함으로써 자동차의 안전을 위한 충돌 테스트 시 외부에서 자동차의 범퍼에 인가되는 충격 에너지를 흡수할 경우, 일방향 보강재(31)가 설치되는 자동차용 범퍼 백빔(30)의 중심부는 변형에 의한 에너지를 흡수하고, 보강 리브(35)가 설치되는 자동차용 범퍼 백빔(30)의 양 측은 충돌에 대하여 크래쉬 박스(Crash Box) 역할을 수행하므로써 다양한 충돌 법규에 대하여 효과적으로 대응할 수 있다.
본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부 특허청구의 범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 자동차용 범퍼 시스템을 개략적으로 나타내는 분해사시도,
도 2는 본 발명에 의한 자동차용 범퍼 백빔을 개략적으로 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명에 의한 자동차용 범퍼 백빔의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명에 의한 자동차용 범퍼 백빔의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
30 : 백빔, 31 : 일방향 보강재,
33 : 보강편, 34 : 판체,
35 : 보강 리브, 40 : 스테이.

Claims (5)

  1. 자동차의 전, 후면에 구비되어 외관을 장식하는 범퍼 커버와, 상기 범퍼 커버를 통하여 외부로부터 인가되는 충격 에너지를 흡수하는 에너지 업소버와, 상기 에너지 업소버를 지지하는 백빔과, 상기 백빔을 차체에 연결하는 스테이 및 사이드 멤버를 포함하여 구성되는 자동차용 범퍼 시스템에 있어서,
    상기 백빔의 양측 가장자리에 수직으로 판체를 구비하고, 이 판체 사이에 너비 방향으로 설치되는 시트 형태의 보강편을 설치하되, 상기 판체와 보강편은 장섬유강화플라스틱 공정으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 범퍼 백빔
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 자동차의 전, 후면에 구비되어 외관을 장식하는 범퍼 커버와, 상기 범퍼 커버를 통하여 외부로부터 인가되는 충격 에너지를 흡수하는 에너지 업소버와, 상기 에너지 업소버를 지지하는 백빔과, 상기 백빔을 차체에 연결하는 스테이 및 사이드 멤버를 포함하여 구성되는 자동차용 범퍼 시스템에 있어서,
    상기 백빔의 내측에 수직방향으로 적어도 하나 이상의 보강 리브(Rib)가 설치되되, 상기 보강 리브가 장섬유강화플라스틱 공정으로 구성되어 상기 스테이에 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 자동차용 범퍼 백빔.
  5. 자동차의 전, 후면에 구비되어 외관을 장식하는 범퍼 커버와, 상기 범퍼 커버를 통하여 외부로부터 인가되는 충격 에너지를 흡수하는 에너지 업소버와, 상기 에너지 업소버를 지지하는 백빔과, 상기 백빔을 차체에 연결하는 스테이 및 사이드 멤버를 포함하여 구성되는 자동차용 범퍼 시스템에 있어서,
    상기 백빔의 길이방향에 일방향 보강재가 설치되고, 상기 백빔의 내측에 수직방향으로 적어도 하나 이상의 보강 리브(Rib)가 설치되며, 상기 일방향 보강재 및 보강 리브가 장섬유강화플라스틱 공정으로 성형되도록 하되, 상기 백빔에 개별적으로 설치되거나, 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 자동차용 범퍼 백빔.
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