KR101372231B1 - 자동차용 범퍼 백빔 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 범퍼 백빔에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사이드 멤버를 연결하는 합성수지재 백빔의 내부로 보강재를 삽입하되 백빔과 보강재를 서로 다른 곡률로 성형하여 내충격성을 향상시킴과 아울러 충격이 가해진 경우에 적정 변형을 유지하면서, 특히 사이드 멤버가 손상되는 것을 방지하도록 발명된 것이다.
본 발명의 구성은, 중앙부에 위치되는 임펙트부(50)의 양측에 형성되어 차체의 사이드 멤버(90) 선단에 취부된 크래쉬박스(91)에 마운팅 고정되는 타워부(60)로 이루어지는 자동차 백빔(100)과,
이 자동차 백빔(100)의 내측으로 설치되며 백빔(100)보다 작은곡률(R1)로 성형된 보강재(80)로 구성된 것에 있어서,
상기 백빔(100)은 단면 형상이 상하로 폐단면부(56)(57)를 형성하여 그 사이에 설치공간(55)이 마련되게 하고,
이 설치공간(55)에 백빔(100)에 비하여 상대적으로 작은곡률(R1)로 성형된 보강재(80)를 설치하고, 양측으로 여유공간(S)이 형성되도록 하는 것이다.

Description

자동차용 범퍼 백빔 {a Bumper back beam for vehicle}

본 발명은 자동차용 범퍼 백빔에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사이드 멤버를 연결하는 합성수지재 백빔의 내부로 보강재를 삽입하되 백빔과 보강재를 서로 다른 곡률로 성형하여 내충격성을 향상시킴과 아울러 충격이 가해진 경우에 적정 변형을 유지하면서, 특히 사이드 멤버가 손상되는 것을 방지하도록 발명된 것이다.

일반적으로, 차량용 범퍼 보강부재는 차량의 범퍼 후방에 설치되어 충돌시 충격을 완화시켜 준다.

도 1은 일반적인 차량용 범퍼(1) 및 차량용 범퍼 보강부재(10)의 분해 사시도 이다. 도시한 바와 같이, 차량용 범퍼 보강부재(10)는 차량의 범퍼(1) 후방에 설치되어 충돌시 충격을 완화시켜 준다.

도 2는 도 1에 도시한 차량용 범퍼 보강부재의 일부 단면도이다.

이 보강 부재(10)는 범퍼(1)의 형상을 따라 디귿자 형으로 중앙에 위치되는 본체(12)와, 상기 본체(12)의 양 단부쪽으로 치우치게 설치되며 수직의 측면(16)을 갖는 하나 이상의 타워(14)를 포함하여 구성된다.

상기 타워(14)는 베이스 플레이트에서 차체(미도시)에 마운팅 되는데, 충돌시 범퍼 자체에서 발생되는 압축 또는 인장력이 차체에 직접 전달되지 않고 완화되어 전달되도록 하는 기능을 한다. 따라서, 충돌 발생시 가장 안쪽에 위치한 타워의 내측면과 본체에서 상기 타워의 내측면과 연결된 부분에서 변형이 가장 많이 발생한다.

이와 같은 수직측면의 타워(14)를 구비한 범퍼는 정면 또는 측면에서 충돌이 일어나는 경우 도 3의 A부분과 같이 전달되는 힘에 의하여 타워 및 보강 구조체의 변형이 심하고, 또한 이러한 변형이 영구적인 것이어서 약한 충돌에도 범퍼전체를 갈아야 하는 경우가 발생하게 되었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 도 4 및 도 5에 도시한 대한민국 특허등록 0340464호와 같은 보강 부재의 몸체와 타워의 결합부를 경사지게 형성하여 충돌시 변형을 최소화함과 동시에 영구 변형을 줄여 범퍼의 수명을 연장시키는 범퍼가 고안되었다.

그러나, 도시한 바와 같이, 이 종래 범퍼는 보강 부재의 몸체와 타워의 결합부를 경사지게 형성하여, 도 5의 단면도에서 도시한 바와 같이 경사면(20)이 상부 플레이트(18)와 하부 플레이트(19)의 중단을 지지함으로써, 연결부를 강하게 하여 발생하중을 증대시켰으나, 강화된 연결부로 인하여 발생 변형을 적절히 흡수할 수가 없기 때문에, 소정이상의 충격이 가해지는 경우에는 본체의 일부(C)가 파단되어, 이 범퍼가 흡수하는 충돌에너지는 상기 파단으로 인하여 그리 높지 않게 형성된다는 문제점이 발생하였다.

또한 이 종래의 범퍼는 충돌 때 상부플레이트와 하부플레이트의 끝단이 범퍼 커버를 짓누르게 되어 범퍼 커버에 손상을 줄 수 있으며, 범퍼 커버와 선접촉을 하고 있는 상부플레이트와 하부플레이트 끝단이 꺽여서 보강부재의 일부가 파손된다는 문제점이 있었다.

한편, 본원 출원인이 국내 특허출원 제 2007-49151호에서 선출원한 바와 같이 전방에 위치되는 임팩트부와 차체에 고정되는 타워부의 사이를 연결하는 연결부의 형상구조를 변경함으로써, 허용 강도를 증대시켜 큰 충격이 가해지는 경우에도 이에 대응하여 범퍼 보강부재의 일부가 적정하게 변형하도록 한 범퍼 보강부재도 제안된바 있었다.

또한, 도 8 및 도 9에서 도시한 바와 같이 스틸재로 단면이 "B"형상으로 중앙 임펙트부가 돌출되도록 완만한 곡면으로 성형되는 구조의 보강부재도 알려진바 있었다.

그러나, 범퍼 보강부재에 대한 다양한 형상 및 구조 변화로 자체 강성은 향상시킬 수 있었는데 반하여 설치 상태에서 추돌에 의해 전방 임팩트부를 통해 강한 충격이 전달해질 경우 타워부와 이 타워부가 마운팅되는 사이드 멤버가 크게 손상된다.

즉, 중앙 임팩트부를 통해 강한 충격이 전달될 경우 도 7에서와 같이 양측 사이드 멤버가 벌어지는 방향으로 충격 방향이 변화되어 사이드 멥버가 벌어지면서 크게 손상된다.

또, 이 사이드 멤버에 마운팅되는 임펙트부도 크게 파손되거나 벌어짐 방향으로 변형된다.

본 발명의 목적은 특히 임펙트부와 사이드 멤버가 벌어짐 방향으로 변형되거나 크게 손상되는 것을 방지할 수 있도록 한 범퍼 백빔을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 내구성과 최종 충격 허용량을 증가시키는 범퍼 백빔을 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 중앙부에 위치되는 임펙트부(50)의 양측에 형성되어 차체의 사이드 멤버(90) 선단에 취부된 크래쉬박스(91)에 마운팅 고정되는 타워부(60)로 이루어지는 자동차 백빔(100)과,
이 자동차 백빔(100)의 내측으로 설치되며 백빔(100)보다 작은곡률(R1)로 성형된 보강재(80)로 구성된 것에 있어서,
상기 백빔(100)은 단면 형상이 상하로 폐단면부(56)(57)를 형성하여 그 사이에 설치공간(55)이 마련되게 하고,
이 설치공간(55)에 백빔(100)에 비하여 상대적으로 작은곡률(R1)로 성형된 보강재(80)를 설치하고, 양측으로 여유공간(S)이 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

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여기서 보강재(80)에는 여유공간(S)을 채워지게 하는 리브(81)들이 돌출 성형되어 허용강도를 더 보강하게 된다.

또, 보강재(80)의 양단부는 자동차 백빔(100)의 타워부(60) 위치까지 연장되어 크래쉬박스(91)에 함께 마운팅 고정된다.

그리고, 이 보강재(80)는 폐단면부를 갖도록 성형하여 허용강도를 증대시키도록 한다.

이러한 본 발명의 구성에 의하면, 백빔(100)의 내측으로 백빔(100)보다 작은곡률(R1)로 성형된 보강재(80)를 설치하여 백빔(100)과 보강재(80) 사이에 양측으로 여유공간(S)이 형성된다.

따라서, 최종 충격 허용량을 증가시킬 수 있다.

또, 충격이 가해진 경우에 적정 변형을 유지할 수 있고, 임펙트부와 사이드 멤버가 벌어짐 방향으로 변형되거나 크게 손상되는 것을 방지할 수도 있어, 제품의 내구성과 최종 충격 허용량을 증가시킬 수 있는 것이다.

도 1은 일반적인 차량 범퍼와 차량범퍼 보강부재의 분해 사시도이다.
도 2는 종래 차량 범퍼 보강부재의 단면도이다.
도 3은 종래 범퍼 보강부재가 충돌에 의해 사이드 멤버와 함께 변형되는 상태를 보인 이해도.
도 4는 종래 다른 차량 범퍼의 사시도이다.
도 5는 도 4의 A-A'부의 단면도이다.
도 6은 종래 범퍼 보강부재의 일측 단부를 확대하여 도시한 횡단면도이다.
도 7은 내지 도 9는 종래 스틸빔 구조를 보인 사시도.
도 10은 본 발명의 백빔에 보강재가 조립된 상태를 보인 사시도.
도 11은 본 발명의 백빔의 내부로 설치된 보강재의 곡률 차이를 보인 설치상태 평면도.
도 12은 본 발명에 의한 보강재를 보인 사시도.
도 13는 돌 발명의 백빔이 상하 폐단면부로 분할되어 그 사이에 형성된 설치공간으로 보강재가 설치된 구조를 보인 도 10의 종단면도.
도 14는 직사각 형태의 폐단면으로 된 백빔의 내측으로 보강재가 설치된 구조를 보인 사시도.
도 15는 도 14 실시예의 평면도.
도 16a 내지 도 16c는 보강재의 형상 변화를 보인 실시예의 단면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명인 자동차 백빔(100)은 주로 스틸이나 알루미늄과 같은 금속재로 성형되며 차체의 전방에 위치되어 실질적으로 충격을 전달받아 흡수하는 것으로, 임펙트부(50)와, 상기 임펙트부(50)의 양측에서 각각 차체의 사이드 멤버(90)의 스테이에 취부되는 타워부(60)로 크게 이루어진다.

이때, 사이드 멤버(90)와 타워부(60) 사이에는 크래쉬박스(91)가 설치되기도 한다.

본 발명의 자동차 백빔(100)은 도 16에서와 같이 상하로 길이가 긴 직사각 형태로 폐단면을 형성하게 된다.

그리고 백빔(100)의 내측으로는 백빔(100)보다 작은곡률(R1)로 성형된 보강재(80)를 설치하여 백빔(100)과 보강재(80) 사이에 양측으로 여유공간(S)이 형성된다.

한편, 도 13에서와 같이 백빔(100)은 길이 방향을 따라 전체적으로 완만한 호 형상으로 성형되는데, 그 단면 형상은 상하로 폐단면부(56)(57)를 갖도록 하고 그 사이에 설치공간(55)이 마련되게 성형하게 된다

그리고, 이 설치공간(55)에 금속재질 또는 강도가 우수한 합성수지재로 된 보강재(80)를 수납하게 된다.
이때, 설치공간(55)에 위치되는 보강재(80)의 중앙부는 설치공간(55)의 내측 중심부와 접촉되고, 그 양측으로는 곡률 차이로 인해 여유공간(S)이 형성되는 것이다.

즉, 상기 보강재(80)는 도 11에서 도시한 바와 같이 백빔(100)의 설치공간(55) 내측으로 위치된 상태에서 곡률이 큰 백빔(100)에 상대적으로 작은곡률(R1)로 이루어져 있으므로, 보강재(80)의 중앙은 설치공간(55)의 중심부에 접촉된 상태에서 그 양측에는 설치공간(55)과 보강재(80)의 사이에 여유공간(S)이 형성되는 것이다.

이때, 이 보강재(80)에는 여유공간(S)을 채워지게 하는 리브(81)들이 다수개 돌출되도록 성형하여 허용강도를 더 보강하게 된다.

보강재(80)의 양단부는 자동차 백빔(100)의 타워부(60) 위치까지 연장되어 크래쉬박스(91)에 함께 마운팅 고정된다.

이때 보강재(80)를 마운팅 시키기 위하여 도 11 및 도 15에서 도시한 바와 같이 보강재(80)가 타워부(60) 까지 연장된 그 단부를 스테이(61)로 감싼 상태에서 크래쉬박스(91)에 함께 마운팅 된다.

스테이(61)도 용접이 가능한 금속재로 대략 "ㄷ" 형상으로 절곡 성형된 상태에서 보강재(80)와 자동차 백빔(100)을 용접의 방법으로 각각 고정시키는 방법으로 일체화 시킨다.

그리고, 본 발명의 보강재(80)는 도 13에서 도시한 바와 같이 상하로 거리를 두고 "B"형상의 폐단면부를 갖도록 성형하는 경우 허용강도가 더 증대된다.

또, 도 16a 내지 도 16c에서 도시한 바와 같이 폐단면 내부로 강도 보강을 위해 다양한 형상으로 보강살들이 구비되도록 제작될 수 있음을 밝혀둔다.

또, 도 11 및 도 15에서와 같이 상기 보강재(80)의 양단부를 가로 질러서 연결하는 보강바(88)가 하나 또는 하나 이상 복수로 고정 부착할 수 있다.

따라서, 충격 흡수량이 향상되고 강도를 더 커지게 되므로, 동일 허용 강도에 대해 제품의 무게를 더 줄일 수 있고, 변형을 줄일 수 있는 것이다.

그리고, 보강재(80)의 작은곡률(R1) 크기는 범퍼보강부재가 필요로 하는 강도에 따라 변화할 수 있는데, 필요강도가 증가하는 경우에는 반경을 감소시키고, 필요강도가 감소하는 경우에는 반경을 증대시킨다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

범퍼의 전방부에 충격이 가해지면, 그 충격은 임펙트부(50)의 중앙부를 통해 타워부(60)에 전해져 변형시킨다.

본 발명에서는 충격이 임펙트부(50)와 보강재(80)에 의해 분할되어 타워부(60)와 이를 취부하고 있는 사이드 멤버(90) 또는 크래쉬박스(91)에 전달된다.

이때 보강재(80)가 전면을 향해 완만하게 곡면을 이루는 작은곡률(R1)로 성형하여 중심 양측으로 여유공간(S)이 형성되도록 하는 것에 의해 충격량을 분산시켜 타워부(60)와 이를 취부하고 있는 사이드 멤버(90)의 변형과 파손 정도를 줄일 수 있는 것이다.
즉, 자동차 추돌시 1차 자동차 백빔이 충격을 흡수하게 되고, 여유공간(S)에 의해 시간차를 두고 2차 보강재(80)에 의해 충격량이 전달되는 것에 의해 분산 효과를 유도할 수가 있는 것이다.

따라서, 범퍼에 큰 충격이 가해지는 경우에도 백빔은 물론 사이드 멤버(90)의 파단을 방지함은 물론, 최종 충격 허용량을 증가시킬 수 있고, 충격이 가해진 경우에 적정 변형을 유지할 수 있는 것이다.

50 - 임펙트부 55 - 설치공간
60 - 타워부 80 - 보강재
81 - 리브 90 - 사이드멤버
91 - 크래쉬박스 100 - 자동차 백빔
R1 - 작은곡률

Claims (6)

1. 중앙부에 위치되는 임펙트부(50)의 양측에 형성되어 차체의 사이드 멤버(90) 선단에 취부된 크래쉬박스(91)에 마운팅 고정되는 타워부(60)로 이루어지는 자동차 백빔(100)과,
   이 자동차 백빔(100)의 내측으로 설치되며 백빔(100)보다 작은곡률(R1)로 성형된 보강재(80)로 구성된 것에 있어서,
   상기 백빔(100)은 단면 형상이 상하로 폐단면부(56)(57)를 형성하여 그 사이에 설치공간(55)이 마련되게 하고,
   상기 설치공간(55)에 백빔(100)에 비하여 상대적으로 작은곡률(R1)로 성형된 보강재(80)를 백빔의 길이방향으로 안착하도록 함으로써 상기 보강재(80)가 안착된 영역에서 상기 백빔(100)과 서로 겹쳐지는 영역이 형성되고, 상기 설치공간(55)과 상기 보강재(80)의 사이에 양측으로 여유공간(S)이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차용 범퍼 백빔.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 보강재(80)에는 여유공간(S)을 채워지게 하는 리브(81)들이 다수개 설치되어 허용강도를 더 보강하게 되는 것을 특징으로 하는 자동차용 범퍼 백빔.
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 보강재(80)의 양단부는 자동차 백빔(100)의 타워부(60) 위치까지 연장되어 크래쉬박스(91)에 함께 마운팅 고정되는 것을 특징으로 하는 자동차용 범퍼 백빔.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 보강재(80)는 타워부(60) 까지 연장하여 그 단부를 스테이(61)로 감싸게 하고, 이 스테이(61)를 백빔(100)에 용접으로 고정시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 범퍼 백빔.
   
6. 청구항 1에 있어서, 상기 보강재(80)에는 양단부를 가로 질러서 연결하는 보강바(88)가 적어도 하나 이상 고정 부착됨을 특징으로 하는 자동차용 범퍼 백빔.

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