KR101396816B1 - 인너스테이와 토잉브라켓이 일체화된 하이브리드 범퍼빔 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인너스테이와 토잉브라켓이 일체화된 하이브리드 범퍼빔 조립체에 관한 것으로, 인너스테이(INNER STAY)와 토잉파이프(TOWING PIPE) 및 상기 인너스테이의 하부에 접속된 크래쉬박스를 포함하고, 유리섬유 강화 열가소성수지를 범퍼빔으로 사용하는 하이브리드 범퍼빔 조립체에 있어서; 상기 토잉파이프는 상기 인너스테이를 관통하여 범퍼빔에 끼워지고; 상기 토잉파이프와 인너스테이는 용접되며; 상기 인너스테이와 범퍼빔 사이에는 상기 토잉파이프가 끼워진 채 용접고정된 토잉강화브라켓을 구비하되, 상기 토잉강화브라켓의 일부는 상기 범퍼빔과 인너스테이 사이에 맞물리게 배치되고; 상기 인너스테이와 크래쉬박스 사이에는 상기 인너스테이에 고정된 인너스테이강화브라켓을 더 구비하되, 상기 인너스테이강화브라켓은 상기 크래쉬박스 상단에 끼워진 것을 특징으로 하는 인너스테이와 토잉브라켓이 일체화된 하이브리드 범퍼빔 조립체를 제공한다.
본 발명에 따르면, 인너스테이와 토잉파이프 고정용 브라켓을 일체화시켜 강성을 확보하고 직선 구간의 떨림 현상을 방지하며, 고속충돌시 범퍼빔의 충격을 신속 정확하게 사이드멤버 쪽으로 전달할 수 있어 충격 흡수력이 우수할 뿐만 아니라 배수 기능이 있어 브라켓의 부식을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

인너스테이와 토잉브라켓이 일체화된 하이브리드 범퍼빔 조립체{HYBRID BUMPER BEAM ASSEMBLY WITH INNER STAY AND TOWING BRAKET UNIFIED}

본 발명은 인너스테이와 토잉브라켓이 일체화된 하이브리드 범퍼빔 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인너스테이와 토잉파이프 고정용 브라켓을 일체화시켜 강성을 확보하고 직선/수직 구간의 떨림 현상을 방지하며 고속 충돌시 범퍼빔의 충격이 원활하고 신속하게 분산 전달될 수 있도록 하면서 배수성도 향상시킬 수 있도록 인너스테이와 토잉브라켓이 일체화된 하이브리드 범퍼빔 조립체에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 범퍼 시스템은 차량의 저속 충돌시 탄성적으로 변형하여 차량의 물리적인 손상을 최초화하기 위한 것으로서, 다른 자동차나 고정체와의 충돌시 그 충격을 흡수하여 탑승자의 안전을 도모하게 되며, 동시에 차체의 변형을 최소화 할 수 있도록 자동차 전,후방에 배치되는 완충수단이다.

이러한 범퍼 시스템은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 기본적으로 차량의 전,후방에서 차폭방향으로 장착되되 2개의 범퍼레일(3a,3b)을 포함하는 범퍼빔(3)과, 상기 범퍼빔(3)의 전방에 배치되어 충격력을 흡수하는 에너지 업소버(2)와, 그리고 상기 범퍼빔(3)과 에너지 업소버(2)를 감싸는 범퍼커버(1) 및 상기 범퍼빔(3)과 사이드 멤버(side member)(5)를 상호 연결하기 위한 스테이(Stay)(4)를 포함하여 구성된다.

그리하여, 차량 충돌시 충돌에너지를 최대한 흡수시켜 차체의 변형을 최소화시킴으로써 탑승자의 안전을 확보하게 된다.

따라서, 범퍼 시스템에 대한 법규는 매우 엄격하며, 특히 유럽 시장의 경우에는 요구사항이 매우 까다롭고 더 엄격하다.

일 예로, 40% 오프셋 테스트에서 차체의 손상을 줄이기 위해 충돌시 범퍼빔이 견딜 수 있는 한도 내에서의 압착, 변형 또는 파괴 등으로 최대한 충돌에너지를 흡수 할 수 있는 구조여야 하고, 반면에 범퍼 배리어 테스트에서는 차체 손상을 막기 위해 범퍼빔의 변형이 최소화되어야 하고 쉽게 파손되지 않아야 하는 등 서로 상반된 성능을 만족할만한 형태의 것 등을 들 수 있다.

이러한 성능을 만족시키기 위해서는 범퍼 시스템을 구성하는 여러 부재들이 최적화 설계되어야 하겠지만, 그 중에서도 충돌에너지 흡수와 직접 관련된 스테이(Stay)(4)의 구조는 매우 중요하다.

더구나, 차량의 경량화 이슈까지 만족시켜야 하기 때문에 더욱 그러하다.

이와 관련하여 초창기 개시된 스테이들은 공개실용 제1998-036681호, 등록특허 제0240026호에 나타나 있는 것처럼 스틸 소재를 'ㄷ'형, 'W'형 등과 같이 판재를 절곡시키고, 일부에 포밍을 형성하여 충돌흡수력을 높이려는 노력들이 있었다.

하지만, 범퍼빔을 포함한 스테이, 이를 고정하기 위한 브라켓이 모두 스틸로 된 것이기 때문에 접합고정성은 뛰어나지만 중량이 많이 나가 연비 측면에 매우 불리하였고, 뿐만 아니라 강성은 강하지만 충격 흡수측면에서는 불리하였다.

이에, 많은 특허 기술들이 출원되면서 최근에는 유리섬유 강화 열가소성수지 등과 같이 일정 이상의 강성을 가지면서 중량도 줄이고 비용도 줄일 수 있는 범퍼빔 시스템들이 출시되고 있다.

또한, 최근에는 스틸과 유리섬유 강화 열가소성수지(예. GMT)의 장점들만을 살릴 수 있도록 스틸이 인서트된 하이브리드 범퍼빔 시스템을 개발하기 위한 노력들이 경주되고 있지만, 프레스 성형에서 스틸을 인서트하여 성형하는 것은 많은 난점들이 있기 때문에 쉽지 않다. 이와 같은 이유로, 하이브리드 범퍼빔 사용시 정면충돌에 대항하여 최적화된 범퍼빔 브라켓 구조 혹은 범퍼빔 시스템에 대한 개발이 시급히 요청되고 있다.

더구나, 스틸을 인서트하여 하이브리드 범퍼빔 형태로 제조한다고 하더라도 브라켓은 스틸임에 반해, 브라켓이 용접 고정될 범퍼빔은 유리섬유 강화 열가소성수지이기 때문에 상호 용접 고정할 수 없다는 단점이 파생된다.

특히, 스틸 인서트를 통해 POLE, 고속, 고속(옵셋)의 경우 유리섬유 강화 열가소성수지로 성형된 범퍼빔의 형상이 파단되어서는 안된다.

그리고, 경우에 따라서는 브라켓도 유리섬유 강화 열가소성수지로 만들 수 있지만, 그럴 경우 스틸과 동등 이상의 강도를 유지하기 위해서는 스틸 보다 훨씬 두꺼워져야 하므로 중량이 증대됨은 물론 두꺼워진 만큼 강성이 강해 범퍼빔의 충격을 흡수하지 못하고 그대로 사이드 멤버로 전달하게 되어 충격흡수기능이 유명무실화되는 한계를 갖기 때문에 브라켓은 주로 스틸로 제작되는 것이 바람직하다.

따라서, 재질이 다른 브라켓을 어떻게 효과적으로 고정할 것인지는 당해 분야의 주요 과제 중 하나이며, 더블어 IIHS, RCAR, 보행자 평가 등 법규나 상품성 항목도 모두 만족해야 한다.

뿐만 아니라, 고속 충돌시 범퍼빔의 충격이 제대로 전달되지 못하여 분산흡수력이 떨어지고, 빗물 등이 범퍼빔 내부로 스며들 경우 스틸재인 브라켓이 부식되는 단점도 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 유리섬유 강화 열가소성수지에 스틸이 인서트된 형태를 갖는 하이브리드 범퍼빔에서 스틸 소재로 된 브라켓을 구조적으로 안정하면서 조립 설치가 쉽고, 고속충돌시 범퍼빔의 충격을 신속 정확하게 사이드멤버 쪽으로 전달하여 충격 흡수능력을 높이며, 설치를 용이하게 하면서 직선 구간에서의 떨림을 방지하고, 일정 이상 강성은 유지하도록 한 인너스테이와 토잉브라켓이 일체화된 하이브리드 범퍼빔 조립체를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 인너스테이(INNER STAY)와 토잉파이프(TOWING PIPE) 및 상기 인너스테이의 하부에 접속된 크래쉬박스를 포함하고, 유리섬유 강화 열가소성수지를 범퍼빔으로 사용하는 하이브리드 범퍼빔 조립체에 있어서; 상기 토잉파이프는 상기 인너스테이를 관통하여 범퍼빔에 끼워지고; 상기 토잉파이프와 인너스테이는 용접되며; 상기 인너스테이와 범퍼빔 사이에는 상기 토잉파이프가 끼워진 채 용접고정된 토잉강화브라켓을 구비하되, 상기 토잉강화브라켓의 일부는 상기 범퍼빔과 인너스테이 사이에 맞물리게 배치되고; 상기 인너스테이와 크래쉬박스 사이에는 상기 인너스테이에 고정된 인너스테이강화브라켓을 더 구비하되, 상기 인너스테이강화브라켓은 상기 크래쉬박스 상단에 끼워진 것을 특징으로 하는 인너스테이와 토잉브라켓이 일체화된 하이브리드 범퍼빔 조립체를 제공한다.

이때, 상기 토잉강화브라켓 및 인너스테이가 설치되는 범퍼빔의 대응위치에는 설치홈이 형성되고, 상기 설치홈 내부에는 상기 토잉강화브라켓과 걸림되는 충격전달돌기가 더 형성된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 설치홈의 일부에는 침투된 우수를 배출하기 위해 배수구가 더 형성된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 인너스테이와 토잉파이프 고정용 브라켓을 일체화시켜 강성을 확보하고 직선 구간의 떨림 현상을 방지하며, 고속충돌시 범퍼빔의 충격을 신속 정확하게 사이드멤버 쪽으로 전달할 수 있어 충격 흡수력이 우수할 뿐만 아니라 배수 기능이 있어 브라켓의 부식을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 일반적인 자동차용 범퍼빔 시스템을 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 범퍼빔 조립체를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 범퍼빔 조립체를 구성하는 브라켓의 예시적인 분해도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 범퍼빔 조립체를 구성하는 브라켓의 조립예를 보인 예시도이다.
도 6은 도 5의 A-A선 절취 단면도이다.
도 7은 도 5의 B-B선 절취 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 하이브리드 범퍼빔 조립체를 구성하는 브라켓이 설치되는 위치의 범퍼빔 형상을 보인 부분 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 범퍼빔 조립체는 범퍼빔(100)이 스틸로 제작되던 기존과 달리 유리섬유 강화 열가소성수지에 스틸이 인서트된 하이브리드 형태로 제작됨으로 인해 스틸로 제작된 브라켓(200)을 용접할 수 없었던 문제를 해소하면서 차량 충돌시 범퍼빔(100)에 가해진 충격이 사이드 멤버 쪽으로 잘 전달되지 않도록 하여 탑승자의 안전을 최대한 확보할 수 있도록 설계된 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 범퍼빔은 RTE(Restraint Energy)를 갖기 때문에 해당 부분에 대한 감소효과도 얻을 수 있다.

이를 위해, 본 발명에서는 인너스테이(INNER STAY)(110)와 토잉파이프(=토잉바)(120)를 선단 용접하고, 범퍼빔(100) 내측에서 범퍼빔(100)과 크래쉬박스(130) 사이에 인너스테이(110)가 개재되게 하며, 그 상태에서 인너스테이(110)의 외측에는 토잉강화브라켓(210)을 설치하고, 인너스테이(110)의 내측에는 인너스테이강화브라켓(220)을 구비시킴과 동시에 토잉강화브라켓(210)이 토잉파이프(120)에 용접되게 함으로써 범퍼빔(100)의 직선구간 떨림 및 받는 충격을 직선방향으로 그대로 받아 완충시키도록 함으로써 사이드 멤버 쪽의 파손을 극소화시키도록 구성된다.

특히, 도 8과 같이 본 발명 범버빔 조립체를 구성하는 토잉강화브라켓(210)이 내장되는 범퍼빔(100)의 내부 설치홈(G) 상에 상기 토잉강화브라켓(210)과 밀착되어 걸림되는 충격전달돌기(102)를 더 구성함으로써 고속 충돌시 범퍼빔(100) ? 인너스테이(110) ? 크래쉬박스(130) ? 사이드 멤버(미도시)로 순차적인 힘의 분산 전달이 원활하고 신속하게 이루어지도록 유도하여 충격 흡수율을 높일 수 있게 된다.

뿐만 아니라, 본 발명은 범퍼빔(100)이 세워 설치되었을 때 자연배수가 이루어지도록 도 8과 같이 범퍼빔(100)의 하측벽에 배수구(D)를 더 형성함으로써 우수 침투 및 고임에 따른 브라켓류 등의 스틸재 부식 문제도 해소시킬 수 있게 된다.

보다 구체적인 설명을 위해, 도 5 내지 도 7을 참고한다.

설명에 앞서, 본 발명에 따른 범퍼빔 조립체를 구성하는 브라켓 설치구조는 범퍼빔(100)의 양단부에 각각 대응되게 한 쌍이 구비되는 것이지만, 설명의 편의상 도 5 내지 도 7에 예시된 바와 같이 하나만 떼어내어 설명하기로 한다.

먼저, 인너스테이(110)는 스틸 소재로 형성되고, 범퍼빔(100)의 설치홈(G) 상에 설치된다.

즉, 상기 설치홈(G)이 형성된 부분의 범퍼빔(100) 중앙은 구멍이 뚫려 있어 토잉파이프(120)을 끼울 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 토잉파이프(120)에는 토잉강화브라켓(210), 인너스테이(110), 인너스테이강화브라켓(220)이 차례로 끼워지며, 토잉강화브라켓(210)과 인너스테이(110)는 상기 토잉파이프(120)에 용접 고정된다.

그리고, 상기 인너스테이(110)의 하단면은 상기 범퍼빔(100)의 내측면에 접촉 지지된다.

뿐만 아니라, 상기 인너스테이(110)에는 상기 토잉강화브라켓(210)이 볼트고정되기 때문에 결국, 상기 상기 토잉강화브라켓(210)은 인너스테이(110)와 범퍼빔(100) 사이에 개재되는 형태로 배치되게 되어 토잉파이프(120)를 완벽하게 고정 지지하게 된다.

더구나, 도 8을 참조하여 앞서 설명하였듯이, 상기 범퍼빔(100)의 설치홈(G)에 형성된 충격전달돌기(102)가 상기 토잉강화브라켓(210)과 걸림되게 조립되어 있기 때문에 범퍼빔(100)이 고속충돌시 즉시로 그 충격량은 상기 충격전달돌기(102)를 거쳐 상기 토잉강화브라켓(210) 쪽으로 전달되게 되므로 충격량 분산 효과가 뛰어나게 된다.

아울러, 상기와 같이 토잉강화브라켓(210)과 인너스테이(110)가 배치 조립된 상태에서 상기 인너스테이(110)의 하단면에 대략 'ㄱ' 형상을 갖는 인너스테이강화브라켓(220)이 볼트 고정되고, 상기 인너스테이강화브라켓(220)의 하부가 크래쉬박스(130)의 상단 내부로 삽입되는 형태로 크래쉬박스(130)가 인너스테이강화브라켓(220)에 밀착 설치된다.

그러면, 상기 인너스테이(110)는 상기 범퍼빔(100)을 사이에 두고 완벽하게 고정되게 되며, 토잉파이프(120)가 이와 용접되어 접합됨으로써 상호 고정되는 구조를 갖게 되는 것이다.

따라서, 상기 토잉파이프(120)는 상기 인너스테이(110)와 토잉강화브라켓(210)을 통해 이중 용접 지지고정되는 구조를 갖추게 되어 지지 강성이 증대되고, 충돌시 충격에너지가 사이드 멤버 쪽으로 순차로 다단 전달되게 하여 충격흡수력을 높이고, 범퍼빔(100)의 직선부에서의 떨림도 방지하게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 브라켓 설치구조는 토잉파이프(120)가 인너스테이(110)와 토잉강화브라켓(210)에 의해 이중 용접 지지되도록 설계됨으로써 강성이 증대되고, 무엇보다도 범퍼빔(100)의 재질이 스틸에서 유리섬유 강화 열가소성수지와 같은 재질로 바뀜으로 인해 인너스테이 설치상 용접의 어려움으로 인해 브라켓을 범퍼빔(100)에 직접 고정할 수 없었던 문제까지 완벽하게 일소시킬 수 있어 그 활용도가 지대할 것으로 예상된다.

100: 범퍼빔 110: 인너스테이
120: 토잉파이프 130: 크래쉬박스
210: 토잉강화브라켓 220: 인너스테이강화브라켓

Claims (3)

1. 인너스테이(INNER STAY)와 토잉파이프(TOWING PIPE) 및 상기 인너스테이의 하부에 접속된 크래쉬박스를 포함하고, 유리섬유 강화 열가소성수지를 범퍼빔으로 사용하는 하이브리드 범퍼빔 조립체에 있어서;
   상기 토잉파이프는 상기 인너스테이를 관통하여 범퍼빔에 끼워지고;
   상기 토잉파이프와 인너스테이는 용접되며;
   상기 인너스테이와 범퍼빔 사이에는 상기 토잉파이프가 끼워진 채 용접고정된 토잉강화브라켓을 구비하되, 상기 토잉강화브라켓의 일부는 상기 범퍼빔과 인너스테이 사이에 맞물리게 배치되고;
   상기 인너스테이와 크래쉬박스 사이에는 상기 인너스테이에 고정된 인너스테이강화브라켓을 더 구비하되, 상기 인너스테이강화브라켓은 상기 크래쉬박스 상단에 끼워진 것을 특징으로 하는 인너스테이와 토잉브라켓이 일체화된 하이브리드 범퍼빔 조립체.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 토잉강화브라켓 및 인너스테이가 설치되는 범퍼빔의 대응위치에는 설치홈이 형성되고, 상기 설치홈 내부에는 상기 토잉강화브라켓과 걸림되는 충격전달돌기가 더 형성된 것을 특징으로 하는 인너스테이와 토잉브라켓이 일체화된 하이브리드 범퍼빔 조립체.
   
3. 청구항 2에 있어서;
   상기 설치홈의 일부에는 침투된 우수를 배출하기 위해 배수구가 더 형성된 것을 특징으로 하는 인너스테이와 토잉브라켓이 일체화된 하이브리드 범퍼빔 조립체.

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