KR101286998B1 - 이중 스테이지 에너지 흡수장치 - Google Patents

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서브란수 모하파트라
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스리람 티루넬라이 라마니
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사빅 이노베이티브 플라스틱스 아이피 비.브이.
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Abstract

자동차 범퍼는 향상된 에너지 흡수특성을 가지고, 시스템에서 전방으로 "부드러운(softer)" 에너지 흡수 표면이 연장되는 반면에, 큰 에너지 충격이 관찰되는 경우에만 효과가 발휘되도록 좀더 후방에 위치하는 조금 더 "강성(rigid)"인 에너지 흡수표면을 내포하는 하나 이상의 독특한 기하학적 배열을 포함한다.
이중 에너지 흡수는 많은 구조 및/또는 방법 또는 몇가지 조합을 이용하여 달성될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 해당 구성요소 또는 여러 구성요소들에 사용되는 재료의 벽두께는 가변될 수 있고, 상이한 강도 특성을 가지는 재료들이 사용될 수 있으며, 그리고/또는 깊이와 단면 강도가 상이한 기하학적 형상이 범퍼 시스템에 걸쳐서 교체될 수 있다.
자동차, 범퍼, 충격, 흡수, 스테이지, 이중

Description

이중 스테이지 에너지 흡수장치{Dual Stage Energy Absorber}
본 발명은 자동차 구성요소에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 충격 에너지를 흡수할 수 있는 자동차 범퍼에 관한 것이다.
현재의 자동차 환경에서, 다른 전세계 지역으로 수출되는 차량은 다양한 차량 시스템에 대한 상이한 규정 요건을 충족시키기 위해 적절히 설계되어야 한다. 결과적으로 대부분의 수출용 차량에는 수출되는 지역의 특정한 요건을 충족하기 위한 상이한 범퍼 시스템이 요구된다. 이러한 점은 대개 상이한 범퍼 시스템이 특정지역 현지에서 조립될 수 있도록, 동일 차량에 대해 복수의 범퍼 구성요소를 요구한다. 이러한 점은 툴링(tooling), 장비, 노동, 조립공간 등을 위해 추가적인 투자를 요한다. 다양한 지역의 몇 가지 요건이 서로 상충되기 때문에, 단일 범퍼 시스템으로서 전 세계의 요건을 충족할 수 있도록 설계된 시스템은 없었다.
이전의 종래기술로서 동일 범퍼 시스템에 대한 다양하고 상충되는 요구를 만족시키도록 설계된 범퍼 시스템이 시도되었다. 이러한 종래기술의 범퍼 시스템은 차량의 범퍼영역에 에너지를 흡수하기 위한 넓은 영역을 포함하도록 설계되었다. 그러나, 이러한 접근은 현재의 자동차에 대한 스타일의 요구(styling requirement)로 인해, 매우 비현실적이거나 종종 불가능하다.
또한, 많은 자동차들은 예를 들어, 충격 흡수대(crumple zone)와 같이 충돌과 관련이 있는 힘과 에너지를 흡수하기 위해서 고유 디자인을 가지지만, 많은 디자인이 여러 나라들에서 규정하는 요건을 만족시키지 못한다. 이러한 디자인들은 종종 큰 충격의 충돌로부터 차량 탑승자를 보호하려는 목적을 가진다. 그럼에도 불구하고, 적은 충격의 충돌에서도 손상이 생길 수 있다. 많은 자동차들이 작은 충격으로 충돌하는 때에, 차량을 보호하는데 도움을 주도록 선택된 디자인을 포함하지만, 이러한 디자인은 충돌된 물체에 대해 발생할 수 있는 손상을 고려하지 않는다. 예를 들어, 보행자에게 작은 충격의 충돌이 있는 경우에 시민들을 보호하기 위한 어떠한 규정도(비록 이러한 규정들이 현재 어떤 국가에서 요구되더라도) 범퍼디자인에 관해서 규정되어 있지 않다.
본 발명은, 범퍼 시스템에서 전방으로 "부드러운(softer)" 에너지 흡수 표면이 연장되는 반면에, 큰 에너지 충격이 관찰되는 경우에만 효과가 발휘되도록 더 후방에 위치하는 더 "강성(rigid)"인 에너지 흡수표면을 내포(nesting)하는 하나 이상의 독특한 기하학적 배열을 포함하는 이중 스테이지로 에너지를 흡수하는 범퍼시스템을 사용함으로써 범퍼 시스템의 종래기술과 관련된 문제를 해결하는 것이다.
이중 에너지 흡수는 많은 구조 및/또는 방법 또는 몇가지 조합을 이용하여 달성될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 해당 구성요소 또는 여러 구성요소들에 사용되는 재료의 벽두께는 가변될 수 있고, 상이한 강도 특성을 가지는 재료들이 사용될 수 있으며, 그리고/또는 깊이와 단면 강도가 상이한 기하학적 형상이 범퍼 시스템에 걸쳐서 교체될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 자동차 범퍼가 제공된다. 자동차 범퍼는 제 1내충격성을 가지는 하나 이상의 제 1스테이지 부재를 가지는 제 1에너지 흡수 스테이지와; 제 2내충격성을 가지는 제 2에너지 흡수 스테이지를 포함하며, 여기서, 상기 제 1내충격성은 제 2내충격성보다 작다. 하나 이상의 제 1스테이지 부재는 복수의 제 1스테이지부재를 포함할 수 있다. 각각의 제 1스테이지 부재는 "C"자 형태의 루프를 구성할 수 있으며, 상기 "C"자 형태의 루프의 각 단부에서 제 2에너지 흡수 스테이지와 연결된다. 각각의 "C"자 형태의 루프는 거의 직사각형으로 형성될 수 있다. 또한, 제 1에너지 흡수 스테이지는 하나 이상의 제 1스테이지 부재와 제 2에너지 흡수 스테이지 사이에 위치하는 하나 이상의 중간부재를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 스테이지 범퍼를 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 스테이지 범퍼를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 스테이지 범퍼를 도시한 측면도이 다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 스테이지 범퍼를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 스테이지 범퍼를 도시한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 스테이지 범퍼를 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 스테이지 범퍼를 도시한 측면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 스테이지 범퍼를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중 스테이지 범퍼를 도시한 정면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중 스테이지 범퍼를 도시한 평면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중 스테이지 범퍼를 도시한 측면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중 스테이지 범퍼를 도시한 사시도이다.
본 발명은 다양한 수정 및 변경이 당업자에게 명확할 수 있기 때문에, 이하에서 설명되는 예시들로 더욱 상세하게 기술된다.
본 명세서와 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태로 표시된 것은 내용 중에 달리 명백하게 나타내지 않으면, 복수 대상(referent)을 포함할 수 있다. 또한, 명세서와 청구범위에 사용된 바와 같이, 용어 "구비하는(comprising)"은, "이루어지는(consisting of)"과 "필수적으로 이루어지는(consisting essentially of)" 실시예를 포함할 수도 있다. 또한, 여기에 개시된 모든 범위는 적정한 종점(endpoint)을 포함하고 독립적으로 조합될 수도 있다.
여기서 사용된 바와 같이, 관련된 기본적인 기능이 변경되지 않으면서 다양화될 수 있는 임의의 정량적 표현에 한정되도록 근사적인 용어(approximating language)가 적용될 수 있다. 따라서, 예를 들어 "약(about)", "실질적으로(substantially)"와 같은 용어 또는 여러 용어들에 의해 한정되는 값은, 일부의 경우에 특정되는 정확한 값으로 한정되지 않는다. 적어도 일부의 경우에 근사적인 용어는 값을 측정하기 위한 계기의 정밀도에 대응될 수 있다.
본 발명은 개선된 자동차 범퍼와 이러한 범퍼를 제조하는 방법을 제공한다. 범퍼 시스템은, 범퍼에 상이한 에너지 흡수특성을 제공하는 2개 이상의 에너지흡수스테이지를 포함하는 단일 범퍼 시스템을 제공한다. 제 1에너지 흡수 스테이지는, 일반적으로 작은 충격 및/또는 저속 충돌에 대해 유용한 에너지 흡수특성을 제공한다. 제 2에너지 흡수 스테이지는 일반적으로 큰 충격 및/또는 고속 충돌에 대해 유 용한 에너지 흡수특성을 제공한다.
첫 번째 측면에 따르면, 본 발명은 제 1 에너지 흡수 레벨을 제공하도록 설계된 제 1에너지 흡수 스테이지를 가지는 범퍼시스템을 제공한다. 상기 제 1에너지 흡수 스테이지는 작은 충격 및/또는 저속 충돌이 가해지는 동안에 요구되는 대부분의 에너지 흡수가 이루어지도록 설계된다. 그리하여, 제 1에너지 흡수스테이지는 제 2스테이지보다 작은 내충격성 또는 강도를 가지도록 설계되어서, 충격이 가해지는 동안에 제 1스테이지의 형상 및/또는 치수가 변형되기 위해 더 적은 힘이 필요하도록 한다. 충격이 가해지는 동안에 제 1에너지 흡수스테이지가 더 적은 내충격성을 가지도록 설계됨으로써, 제 1에너지 흡수 스테이지는 더 큰 에너지를 흡수할 것이고, 더욱 용이하게 항복 또는 굽힘이 이루어져서 제 1스테이지의 결과로서 범퍼 시스템에 부딪히는 물체가 범퍼 시스템으로부터 더 작은 대항력을 받게된다. 그리하여 작은 충격의 충돌이 있는 동안에, 충돌된 물체는, 전부는 아니더라도 남은 힘을 최대한 흡수하도록 설계되는 제 1에너지 흡수스테이지를 통해 충돌로 인한 힘을 더 적게 받게 될 것이다.
제 1에너지 흡수 스테이지는 하나 이상의 제 1스테이지부재를 통해 적은 내충격성을 가지도록 설계될 수 있다. 이러한 상기 부재들은 제 1스테이지부재의 형상, 제 1스테이지부재를 구성하도록 사용되는 재질, 상이한 내충격성을 가지는 제 1스테이지부재의 용도 및/또는 상이한 재질로 구성되는 제 1스테이지부재의 용도를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는 하나 이상의 인자(factor)에 따라 설계될 수 있다.
한 측면에 따르면, 제 1스테이지부재는 상기 부재 형상에 의한 결과로서, 보다 적은 내충격성을 가지도록 설계될 수 있다. 일 실시예에서, 제 1스테이지 부재는 범퍼 시스템으로부터 돌출되는 루프구조(looped structure)를 포함하고, 상기 루프의 폐쇄부는 범퍼 시스템이 장착된 자동차으로부터 가장 멀리 연장된다. 다른 실시예로서, 제 1스테이지부재는 자동차으로부터 가장 멀리 있는 제 2스테이지를 구비하는 차량에 가장 근접될 수도 있다.
본 발명에서, 루프가 제 1스테이지부재로서 이용될 때, 측면에서 보면 루프는 문자 "C"와 비슷하게 될 수 있다. 루프는 더 적은 내충격성을 제공할 수 있는 어떠한 형태를 가질 수도 있다. 따라서, 일 실시예에서, 루프는 둥근(rounded) 형상이 될 수 있다. 다른 실시예에서, 루프는 직사각형 형상일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 루프는 정사각형 형상 또는 제 1스테이지부재가 범퍼 시스템의 나머지 부분보다 적은 내충격성을 가지도록 해주는 다른 기하학적 형상이 될 수 있다. 또한, 루프의 횡단면은 일부 실시예에서 실질적으로 평평할 수도 있고, 다른 실시예에서, 추가적인 강도가 제공되도록 주름지게 형성될 수 있다.
범퍼에서의 제 1스테이지부재의 개수 또한 변경될 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 스테이지부재는 단일 루프를 포함하고, 상기 단일 루프는 범퍼의 전체 길이의 전부 또는 실질적으로 전부를 따라 연장된다. 본 실시예에서, 제 1스테이지부재를 범퍼의 나머지 부분에 연결하는 루프의 부분이 견고하게 되도록 루프가 연결될 수도 있고, 또는 다른 실시예에서, 이러한 부분에 슬롯이 형성될 수도 있다.
다른 실시예에서, 범퍼 시스템은 복수의 제 1스테이지부재를 포함할 수 있 다. 이러한 제 1스테이지부재는 범퍼의 길이를 따라 동일하거나 또는 거의 동일하게 간격을 두고 위치될 수도 있다. 다른 실시예로서, 제 1스테이지부재는 범퍼의 길이를 따라 불규칙하게 배치될 수 있다.
제 1스테이지부재는 루프의 개구단부(open ends)를 이용하여 범퍼 시스템의 나머지 부분에 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 루프는, 루프의 상단 및 하단의 두 위치에서 연결된다. 여기에 사용된 바와 같이, 용어 "연결된(connected)"은 다른 구조와 접촉하는 임의의 구조를 나타내는 것을 의도한다. 용어 "연결된(connected)"은 다른 부재와 화학적 또는 기계적으로 연결되는 별도의 부재를 나타낼 수도 있는 반면에, 상기 용어는 또한, 성형과정과 같은 과정을 통해 다른 부재와 일체로 형성되어 하나의 부재를 다른 부재에 결합하는데 별도의 분리 과정이 필요하지 않은 부재를 나타내는데 사용될 수도 있다.
다른 실시예에서, 단일 스테이지부재는 범퍼시스템의 나머지 부분에 하나 이상의 추가 연결부를 포함할 수도 있다. 이러한 실시예에서, 추가 커넥터(connector) 또는 측면 스트랩(strap)이 각 루프의 측면에 사용될 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 이러한 측면 스트랩은 화학적 또는 기계적으로 연결될 수 있거나, 또는 범퍼 시스템의 나머지 부분과 일체로 형성될 수 있다. 측면 스트랩은 충돌시 범퍼의 점진적인 찌그러짐을 제어하는데 도움을 주도록 사용될 수 있다. 측면 스트랩의 크기 및/또는 위치는 변경될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제 1스테이지부재에 대해서, 측면스트랩은 루프의 상단, 하부 또는 중간 부분을 따라 부재의 한 측면에 위치될 수 있다. 다른 실시예에서, 제 2측면 스트랩은 부재의 다 른 측면에 사용되는데, 이 스트랩은 또한 루프의 상부, 하부 또는 중간 부분을 따라 위치될 수도 있다. 일부 실시예에서, 상기 두 측면 스트랩이 사용되고, 상기 스트랩은 상기 루프의 동일 부분을 따라 위치될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 두 측면 스트랩이 사용되고, 상기 스트랩은 루프의 다른 부분을 따라 위치될 수 있다. 하나 이상의 측면 스트랩이 각각의 제 1스테이지부재에 한쪽 또는 양쪽 측면에 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 일부 실시예에서, 만일 복수의 제 1스테이지부재들이 사용된다면, 각각의 부재는 모든 다른 부재와 동일한 개수 및/또는 위치의 측면 스트랩을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 다른 실시예에서, 복수의 제 1스테이지부재가 사용되는 경우, 각각의 부재는 다른 부재와 비교하여 상기한 개수 및/또는 위치의 측면 스트랩을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
또 다른 실시예에서, 연장된 스트립(strip)은 제 1스테이지부재에 추가적인 안정성을 제공하기 위해서 각각의 제 1스테이지부재를 연결하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 연장된 스트립은 범퍼 시스템의 나머지 부분과 각각의 제 1스테이지부재의 연결부 또는 그 근처에서 각각의 제 1스테이지부재에 연결되어서, 연장된 스트립은 실질적으로 범퍼의 세로축과 평행한 방향으로 연장된다. 다른 실시예에서, 연장된 스트립은 제 1스테이지부재의 단부에 위치되어서, 범퍼에 의해 충돌되는 임의의 물체가 범퍼 시스템에 처음으로 접촉되는 부분이 되도록 설계되는 연장된 지지 플레이트를 형성할 수도 있다. 일부 실시예에서, 연장된 스트립은 평평하거나 또는 실질적으로 평평하게 될 수 있다. 다른 실시예에서, 연장된 스트립은 물결모양이 되거나 또는 주름지게 형성될 수 있다. 연장된 스트립은 제 1스테이지 부재와 동일한 재질로 구성되거나 또는 다른 실시예에서, 연장된 스트립 또는 플레이트(plate)에 의해 주어지는 선택된 지지도(selected degree of support)를 토대로 제 1스테이지부재와는 다른 강도를 가지는 재질로 구성될 수 있다. 범퍼 시스템의 다른 부재와 마찬가지로, 연장된 스트립은 화학적 또는 기계적으로 연결되거나 또는 범퍼 시스템의 나머지 부분과 일체로 형성될 수 있다.
제 1스테이지부재는 표준 범퍼 시스템보다 적은 내충격성을 제공할 수 있는 임의의 재질로 구성될 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 재질의 일례는 플라스틱재질, 금속재질, 폼(foam)재질 또는 이것의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 제 1스테이지부재는 저속 충격에서 파괴되거나 또는 찌그러지지 않지만, 충돌력이 제거된 후, 원래 형상으로 복귀해 나갈 수 있도록 어느 정도의 탄성을 가지는 재질이 선택되는 것이 유리할 수 있다. 그리하여, 매우 낮은 속도의 충돌에서, 범퍼는 충돌된 물체나 범퍼 자체에 손상이 가지 않도록 할 수 있다.
본 발명에 선택된 실시예에서, 제 1스테이지부재는 예를 들어 열가소성 재질과 같은 플라스틱재질로 구성될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 플라스틱 재질은 약 100℃ 내지 약 -40℃의 온도에서 유연성이 있는 열가소성 재질이다. 본 발명에서 사용될 수 있는 열가소성 재질의 일례는, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 폴리카보네이트(제너럴 일렉트릭사에서 상업적으로 이용될 수 있는 렉산(LEXAN®) 및 렉산 이엑스엘(LEXAN® EXL) 수지), 폴리카보네이트/ABS 혼합물, 코폴리카보네이트-폴리에스테르, 아크릴릭-스티렌-아크릴로니트릴(ASA), 아크릴로니트릴-(개질된(modified) 에틸렌-폴리프로필렌 디아민)-스티렌(AES), 페닐렌 에테 르 수지, 폴리페닐렌 옥사이드와 폴리스틸렌의 글라스 충전 혼합물, 폴리페닐렌 에테르/폴리아미드의 혼합물(제너럴 일렉트릭사에서의 노릴 지티엑스(NORYL GTX®) 수지), 폴리카보네이트/폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)/폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)의 혼합물, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 충격보강재(impact modifier)(제너럴 일렉트릭사에서 상업적으로 이용될 수 있는 제노이(XENOY®)수지), 폴리아미드, 페닐렌 설파이드 수지(resin), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 고충격 폴리스틸렌 (HIPS), 저/고 밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 열가소성 올레핀 (TPO), 폴리에틸렌 및 섬유 복합체, AZDEL 사에서 상업적으로 활용되는 AZDEL Superlite™ 시트와 같은 폴리프로필렌과 섬유 복합체 또는 이것의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에서, 동일한 재질이 각각의 제 1스테이지부재, 임의의 측면 스트랩 및/또는 연장된 스트립을 제조하는데 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 그러나, 다른 실시예에서, 제 1스테이지부재는, 상이한 재질이 각각의 제 1스테이지부재를 제조하는데 사용되도록 어떠한 사양으로 설계될 수도 있다. 또한, 다른 실시예에서, 만약 응용가능하다면, 상이한 재질들이 제 1스테이지부재의 상이한 부분들을 제조하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 1재질은 루프를 형성하도록 사용될 수 있고, 제 2재질은 어떤 측면 스트랩을 형성하도록 사용될 수 있으며, 제 3재질은 어떤 연장된 스트립을 형성하도록 사용될 수도 있다.
제 1스테이지부재를 형성하도록 사용되는 재질은 각각의 제 1스테이지부재를 만드는데 사용되는 방법에 기초해서 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 제 1스테이지 부재는 보다 적은 내충격성을 가지는 제 1스테이지부재를 형성할 수 있는 어떤 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 이용된 방법은, 제 1스테이지부재를 형성하도록 이용되는 재질, 자동차 범퍼가 이용되는 자동차 타입 및/또는 형성되는 자동차 범퍼의 크기를 포함하는 하나 이상의 인자를 이용하여 선택될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서 이용될 수 있는 방법의 일례는 압출성형, 블로우 성형(blow molding), 사출성형, 열성형(thermoforming), 용융성형(melt molding)(예를 들어 공압출성형, 티-다이(T-die)압출, 인플레이션 압출(inflation extrusion), 프로파일 압출(profile extrusion), 압출코팅 및 다층 사출성형) 또는 이것의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
이중 스테이지 범퍼 시스템의 제 1에너지 흡수스테이지의 형성에 이용되는 제 1스테이지부재 외에, 다른 실시예에서, 제 1에너지 흡수스테이지는 또한 범퍼 시스템의 제 2스테이지와 제 1스테이지 부재 사이에 위치되는 복수의 중간부재(intermediate elements)를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 제 1스테이지부재는 중간부재와 연결되는데, 제 2스테이지에 직접 연결되는 제 1스테이지부재를 구비하는 것과는 달리 중간 부재가 범퍼 시스템의 제 2에너지 흡수스테이지와 연결된다. 범퍼 시스템의 다른 부재와 마찬가지로, 중간부재는 제 1스테이지부재와 제 2스테이지에 화학적 또는 기계적으로 연결되거나 또는 범퍼 시스템의 나머지 부분과 일체로 형성될 수 있다.
이러한 실시예에서, 중간부재는 제 1스테이지 부재보다 높은 내충격성을 가지지만, 범퍼의 제 2스테이지보다 적은 내충격성을 가지도록 설계될 수 있다. 다른 실시예로서, 중간부재는 제 1스테이지 부재와 같거나 또는 더 적은 내충격성을 가질 수 있다.
제 1스테이지 부재와 마찬가지로, 중간부재는 하나 이상의 "C"자 형태의 루프 또는, 동일 또는 가변적인 크기의 직선형이거나 또는 주름형으로 될 수 있는 선택적인 측면 스트랩과 선택적인 연장된 스트립을 포함할 수 있다. 중간부재는 또한 플라스틱, 폼, 금속, 또는 그것의 조합으로부터 선택된 재질로부터 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 중간부재는 각각의 제 1스테이지부재에 이용된 것과 동일 또는 다른 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 선택되는 실시예에서, 제 1스테이지부재, 중간부재 및 제 2스테이지는 단일 구성부재에 일체로 형성된다.
제 1스테이지부재와 선택적인 중간부재를 포함할 수도 있는 제 1에너지 흡수스테이지 외에, 본 발명의 범퍼 시스템은 제 2에너지 흡수스테이지를 포함한다. 일부 실시예에서, 범퍼 시스템의 제 2에너지 흡수스테이지는 자동차에 가장 근접한 부분이고, 큰 충격/고속 충돌이 가해질 때 관계되는 같은 높은 내충격성을 제공하도록 설계된다. 다른 실시예에서, 제 2스테이지는, 제 2스테이지와 자동차 사이에 위치되는 제 1스테이지를 구비하는 자동차으로부터 가장 멀리 위치하게 된다. 따라서, 제 2에너지 흡수스테이지는 충돌 사고시에 자동차가 최대한 보호되도록 설계되기 때문에, 범퍼 시스템의 제 2에너지 흡수스테이지는 제 1스테이지보다 더 높은 내충격성을 가진다.
상기 제 2에너지 흡수스테이지는 제 1스테이지 부재 및/또는 중간부재가 연결될 수 있으며 동시에 자동차에 내충격성을 제공할 수 있는 어떠한 형상도 가질 수 있다. 선택되는 실시예에서, 제 2에너지 흡수스테이지는 표준 범퍼 형상을 가진다. 일부 실시예에서, 제 2에너지 흡수스테이지는 고형부재(solid member)를 포함하는 반면에, 다른 실시예에서, 제 2에너지 흡수스테이지는 개구부(opening)를 가진다.
제 2에너지 흡수스테이지는 고속 및/또는 고충격 충돌에서, 자동차에 증가된 내충격성을 제공할 수 있는 임의의 재질로 제조될 수 있다. 제 2에너지 흡수스테이지를 형성하는데 유용한 재질의 일례는 금속, 플라스틱 또는 이것의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 제 2에너지 흡수스테이지는 열가소성 재질과 같은 플라스틱재질로 형성된다. 제 2에너지 흡수스테이지를 형성하도록 이용될 수 있는 열가소성 재질의 일례는, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 폴리카보네이트, 폴리카보네이트/ABS 혼합물, 코폴리카보네이트-폴리에스테르, 아크릴릭-스티렌-아크릴로니트릴, 아크릴로니트릴-(개질된 에틸렌-폴리프로필렌 디아민)-스티렌, 페닐렌 에테르 수지, 폴리페닐렌 옥사이드와 폴리스티렌의 글라스 충전 혼합물, 폴리페닐렌 에테르/폴리아미드의 혼합물, 폴리카보네이트/PET/PBT의 혼합물, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 충격보강재, 폴리아미드, 페닐렌 설파이드 수지, 폴리비닐 클로라이드, 고충격 폴리스틸렌, 저/고 밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 열가소성 올레핀, 폴리에틸렌 및 섬유 복합체, 폴리프로필렌 및 섬유 복합체, 글라스 및/또는 카본 장섬유 강화수지 또는 이것의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
제 1스테이지 부재 및 임의의 중간부재와 마찬가지로, 제 2에너지 흡수스테 이지를 형성하도록 이용된 방법에서, 증가된 내충격성을 가지는 제 2에너지 흡수스테이지를 형성할 수 있는 방법을 포함한다. 본 발명에 이용될 수 있는 방법의 일례는, 압출성형, 블로우 성형, 압축성형, 사출성형, 열성형, 용융성형(예를 들어 공압출성형, 티-다이 압출, 인플레이션 압출, 프로파일 압출, 압출코팅과 다층 사출성형) 또는 이것의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 앞서 설명된 바와 같이, 선택되는 실시예에서, 제 2스테이지를 형성하는 방법은 또한 제 1스테이지부재 및 어떠한 중간부재를 형성하는데 이용되어서, 이러한 부재들이 단일부재로 구성되는 범퍼 시스템이 제공되도록 서로 일체로 형성될 수 있을 것이다.
본 발명의 상술한 내용과 다른 특징은 다음의 상세한 설명과 본 발명의 실시예를 설명하는 도면으로부터 더욱 용이하게 명확해질 것이고, 여기서 유사한 인용부호는 유사한 부재를 나타낸다.
도면을 참조하면, 도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 이중-스테이지 에너지 흡수 범퍼 시스템의 일 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 범퍼 시스템(100)은 제 2에너지 흡수스테이지(제 2에너지 흡수스테이지 부재)(110)에 연결되는 복수의 제 1스테이지 부재(105)를 포함한다. 지지 스트립(115)은 제 1스테이지 부재(105)와 제 2 에너지 흡수 스테이지(110) 사이가 연결되도록 지지하는데 이용된다. 또한, 제 1스테이지 부재(105) 사이의 강도가 보강되도록 제 1스테이지 부재의 상부와 하부를 따라 2개의 연장된 스트립(120)이 제공된다.
도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1스테이지 부재(105)는 "C"자 형태이다. 또한, 각각의 제 1스테이지 부재(105)는, 각각의 제 1스테이지 부재(105)의 측 면을 따라 하나 또는 2개의 측면 스트랩(125)을 구비한다. 도 1 및 도 4에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 일부 측면 스트랩(125)은 제 1스테이지 부재(105)의 상부에 위치되거나, 제 1스테이지 부재(105)의 하부를 따라 위치되거나 또는 상기 제 1스테이지 부재(105)의 중간에 위치된다. 또한, 도 1 및 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 연장된 스트립(120)과 지지 스트립(115)은 주름형으로 형성될 수 있다. 마지막으로, 제 1스테이지 부재(105)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 대략적으로 동일한 크기이지만, 상이한 크기를 가지는 제 1스테이지 부재(105)가 또한 이용될 수 있다.
도 5 ~ 8은 본 발명에 따른 이중 스테이지 에너지 흡수 범퍼 시스템의 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 범퍼 시스템(200)은 제 2에너지 흡수 스테이지 (215)에 연결되는 복수의 중간부재(210)에 연결되는 복수의 제 1스테이지 부재(205)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 지지 스트립 또는 연장된 스트립은 사용되지 않는다. 알 수 있는 바와 같이, 중간부재(210)는 제 2에너지 흡수 스테이지(215)를 따라 2열로 배치된다. 그러나, 중간부재(210)는 1열 또는 3열 이상으로 될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 도 6과 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 제 1스테이지 부재(205)는 중간부재(210)와 마찬가지로 "C"자 형태이다. 더욱이, 중간부재(210)의 일부는 중간부재(210)의 측면을 따라 하나 또는 2개의 측면 스트랩(220)을 포함한다. 최종적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 중간부재(210)는 최종적인 범퍼 시스템의 선택된 특성에 좌우되는 1개 또는 2개의 제 1스테이지 부재(205)를 지지하도록 설계될 수 있다.
도 9 ~ 도 12는 본 발명에 따른 이중 스테이지 에너지 흡수 범퍼 시스템의 또 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 범퍼 시스템(300)은 제 2에너지 흡수 스테이지(310)에 연결되는 복수의 제 1스테이지 부재(305)를 포함한다. 지지 스트립(315)은 제 1스테이지 부재(305)와 제 2에너지 흡수 스테이지(310) 사이의 연결부분을 지지하도록 이용된다. 본 실시예에서, 각각의 제 1스테이지 부재(305)는 이전 실시예에서 설명된 제 1스테이지 부재보다 길다. 그리하여, 각각의 제 1스테이지 부재 (305)는, 각각의 제 1스테이지 부재(305)의 상부,하부 및/또는 측면을 따라 복수의 슬롯(320)을 포함한다. 또한, 본 실시예는 이전 실시예에서 설명된 것과 유사한 크기를 가지는 제 1스테이지 부재를 이용하여 달성될 수 있지만, 여기에서는 연장된 지지 플레이트(325)가 이용된다.
도 10 및 도 12에서 알 수 있는 바와 같이, 제 1스테이지 부재(305)는 "C"자 형태이다. 또한, 각각의 제 1스테이지 부재(305)는, 각각의 제 1스테이지부재(305)의 측면을 따라 측면 스트랩(330)을 구비한다. 도 9와 도 12에서 알 수 있는 바와 같이, 지지 스트립(315)은 주름형으로 형성될 수 있다.
마지막으로, 도면에서 설명된 상기 실시예들이 모두 제 1스테이지 부재를 개방하여 보여준 것인 반면, 다른 실시예에서 제 1스테이지 부재 및/또는 어느 중간부재가 폐쇄되어서 제 1스테이지 부재 및/또는 중간부재의 전체를 따라 연장되어, 제 1스테이지 부재 및/또는 중간부재가 제 2에너지 흡수 스테이지에 연결될 때, 중공부재를 형성할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.
다른 실시예에서, 스테이지 부재들 및/또는 어느 중간부재는 고형체이거나 또는 실질적으로 고형체로 형성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 제 1스테이지 부재 및/또는 어느 중간부재는 폐쇄되어서 제 1스테이지 부재 및/또는 중간부재의 전체를 따라 연장되어, 제 1스테이지 부재 및/또는 중간부재가 제 2에너지 흡수 스테이지에 연결될 때, 중공부재를 형성할 수도 있다. 이러한 실시예에서, 폼 또는 다른 쿠션재질과 같은 또 다른 재질은, 범퍼 시스템에 추가적인 쿠션(cushioning) 및/또는 내충격성을 제공하도록 각각의 제 1스테이지 부재 및/또는 중간부재의 중공부분에 이용될 수 있다.
마지막으로, 제 1스테이지 부재 및/또는 중간부재는 범퍼 시스템의 세로축에 실질적으로 수직한 축을 따라 위치되는 것이 보여지더라도, 다른 실시예에서 제 1 스테이지 및/또는 중간부재가 범퍼 시스템의 세로축과 거의 평행한 축을 따라 위치될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
여기 기재된 설명은 가장 바람직한 형태를 포함하여 본 발명을 개시하는 예들을 사용하고, 또한 당업자가 본 발명을 구현하고 사용할 수 있도록 하는 예들을 사용하고 있다. 본 발명의 특허범위는 청구범위에 의해 한정되고, 당업자가 알 수 있는 다른 예들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 예들은, 만일 이것들이 청구범위의 문자 언어(literal language)와 다르지 않은 구조적 요소를 구비하거나 또는 청구범위의 문자 언어와 크게 다르지 않은 등가의 구조적 요소를 구비하는 경우, 청구범위에 속하는 것으로 의도된다. 본 명세서에 참조되는 모든 인용문헌은 본 명세서에 원용된다.

Claims (14)

  1. 범퍼 시스템으로서,
    a) 루프 구조를 포함하는 하나 이상의 제 1스테이지 부재를 포함하고, 상기 루프 구조가 상기 범퍼 시스템으로부터 가장 멀리 연장되는 루프의 폐쇄부를 포함하는 제 1에너지 흡수 스테이지와;
    b) 제 2에너지 흡수 스테이지를 포함하고,
    제 2에너지 흡수 스테이지가 상기 범퍼 시스템에서 더 후방으로 위치함과 동시에 상기 제 1에너지 흡수 스테이지가 상기 범퍼 시스템에서 더 멀리 연장되어, 충돌시 충격력이 제 2에너지 흡수 스테이지에 가해지기 전에 제 1에너지 흡수 스테이지에 가해지고,
    상기 제 1에너지 흡수 스테이지는 하나 이상의 중간부재를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 중간부재는 상기 하나 이상의 제 1스테이지 부재와 상기 제 2에너지 흡수 스테이지 사이에 위치하거나, 복수의 제 1스테이지 부재 사이에 위치하며,
    상기 제 1에너지 흡수 스테이지는 제1 내충격성을 가지며, 상기 제 2에너지 흡수 스테이지는 제2 내충격성을 가지며, 상기 제1 내충격성이 상기 제2 내충격성보다 작으며, 상기 제 1에너지 흡수 스테이지와 상기 제 2에너지 흡수 스테이지가 플라스틱 재료를 각각 포함하며,
    상기 하나 이상의 중간부재는 상기 제 2에너지 흡수 스테이지보다 낮은 내충격성을 갖는 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하나 이상의 제 1스테이지 부재는 "C"자 형태의 루프를 구비하고, 상기 "C"자 형태의 루프의 각 단부에서 제 2에너지 흡수 스테이지와 연결되는 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 "C"자 형태의 루프는 직사각형 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 하나 이상의 제 1스테이지 부재는 상기 제 2에너지 흡수 스테이지와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 하나 이상의 제 1스테이지 부재는, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 폴리카보네이트, 폴리카보네이트/ 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 혼합물, 코폴리카보네이트-폴리에스테르, 아크릴릭-스티렌-아크릴로니트릴, 아크릴로니트릴-(개질된 에틸렌-폴리프로필렌 디아민)-스티렌, 페닐렌 에테르 수지, 폴리페닐렌 옥사이드와 폴리스티렌의 글라스 충전 혼합물, 폴리페닐렌 에테르/폴리아미드의 혼합물, 폴리카보네이트/폴리에틸렌 테레프탈레이트/폴리부틸렌 테레프탈레이트의 혼합물, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 충격보강재, 폴리아미드, 페닐렌 설파이드 수지, 폴리비닐 클로라이드, 고충격 폴리스티렌, 저/고 밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 열가소성 올레핀, 폴리에틸렌과 섬유 복합체, 폴리프로필렌 및 섬유 복합체, 또는 이의 조합으로부터 선택된 플라스틱 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 하나 이상의 제 1스테이지 부재, 상기 하나 이상의 중간부재 및 상기 제 2에너지 흡수 스테이지는, 서로 일체로 형성되어서 범퍼가 단일부재로 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 하나 이상의 중간부재는, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 폴리카보네이트, 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 혼합물, 코폴리카보네이트-폴리에스테르, 아크릴릭-스티렌-아크릴로니트릴, 아크릴로니트릴-(개질된 에틸렌-폴리프로필렌 디아민)-스티렌, 페닐렌 에테르 수지, 폴리페닐렌 옥사이드와 폴리스티렌의 글라스 충전 혼합물, 폴리페닐렌 에테르/폴리아미드의 혼합물, 폴리카보네이트/폴리에틸렌 테레프탈레이트/폴리부틸렌 테레프탈레이트의 혼합물, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 충격보강재, 폴리아미드, 페닐렌 설파이드 수지, 폴리비닐 클로라이드, 고충격 폴리스티렌, 저/고 밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 열가소성 올레핀, 폴리에틸렌과 섬유 복합체, 폴리프로필렌 및 섬유 복합체, 또는 이의 조합으로부터 선택된 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1에너지 흡수 스테이지는 복수의 제 1스테이지 부재를 포함하고, 적어도 상기 제 1스테이지 부재의 일부를 서로 연결하는 연장된 스트립을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 연장된 스트립은 주름형으로 형성되는 것읕 특징으로 하는 범퍼 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1에너지 흡수 스테이지는 복수의 제 1스테이지 부재를 포함하고, 적어도 상기 제 1스테이지 부재의 일부를 상기 제 2에너지 흡수 스테이지에 연결하는 지지 스트립을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 지지 스트립은 주름형으로 형성되는 것읕 특징으로 하는 범퍼 시스템.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2에너지 흡수 스테이지는, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 폴리카보네이트, 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 혼합물, 코폴리카보네이트-폴리에스테르, 아크릴릭-스티렌-아크릴로니트릴, 아크릴로니트릴-(개질된 에틸렌-폴리프로필렌 디아민)-스티렌, 페닐렌 에테르 수지, 폴리페닐렌 옥사이드와 폴리스티렌의 글라스 충전 혼합물, 폴리페닐렌 에테르/폴리아미드의 혼합물, 폴리카보네이트/폴리에틸렌 테레프탈레이트/폴리부틸렌 테레프탈레이트의 혼합물, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 충격보강재, 폴리아미드, 페닐렌 설파이드 수지, 폴리비닐 클로라이드, 고충격 폴리스티렌, 저/고 밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 열가소성 올레핀, 폴리에틸렌 및 섬유 복합체, 폴리프로필렌 및 섬유 복합체, 글라스 장섬유 강화수지, 카본 장섬유 강화수지 또는 이의 조합으로부터 선택된 플라스틱 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 하나 이상의 중간부재는 상기 하나 이상의 제 1스테이지 부재보다 높은 내충격성을 갖는 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 하나 이상의 중간부재는 상기 하나 이상의 제 1스테이지 부재보다 낮은 내충격성을 갖는 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
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