KR101475358B1 - 컴포짓 로드를 이용한 경량화 범퍼빔 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컴포짓 로드를 이용한 경량화 범퍼빔에 관한 것으로, 상부플랜지, 하부플랜지 및 상부플랜지와 하부플랜지를 연결하여 차량 앞면이 폐쇄되고 차체 쪽으로 개방된 'C'형상을 갖도록 하는 빔본체를 포함하는 차량용 범퍼빔에 있어서; 상기 상부플랜지와 하부플랜지의 각 외측면에는 상기 빔본체와 서로 다른 재질로 이루어진 상부컴포짓로드와 하부컴포짓로드가 매립되는 형태로 일체화되어, 빔본체의 두께를 낮추어도 스펙을 만족시키는 동등이상의 특성을 갖도록 한 것을 특징으로 하는 컴포짓 로드를 이용한 경량화 범퍼빔을 제공한다.
본 발명에 따르면, 범퍼빔의 구조를 개량함으로써 차량에 장착되는 범퍼빔이 갖추어야 할 규정과 법규를 모두 만족시키면서 총 중량을 낮추어 경량화 가능하게 하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

컴포짓 로드를 이용한 경량화 범퍼빔{WEIGHT LIGHTENING BUMPER BEAM USING COMPOSITE ROD}

본 발명은 경량화 범퍼빔에 관한 것으로, 특히 차량 중량 1.6톤 기준 성능을 만족시키도록 개선된 컴포짓 로드를 이용한 경량화 범퍼빔에 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 프론트 사이드 멤버(front 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 하며, 차량의 경량화 이슈까지 만족시켜야 하기 때문에 더욱 그러하다.

이와 관련하여 초창기에는 스테이의 충격흡수력을 높이기 위한 노력들이 집중되었으며, 일 예로 공개실용 제1998-036681호, 등록특허 제0240026호에 나타나 있는 것처럼 스틸 소재를 'ㄷ'형, 'W'형 등과 같이 판재를 절곡시키고, 일부에 포밍을 형성하여 충돌흡수력을 높이려는 것들을 중심으로 이루어졌다.

하지만, 충격흡수와 달리 중량 측면에서는 연비와 관련하여 감소시킬 수 있는 대안이 기존 스틸에서 유리섬유 강화 열가소성수지(이하 GMT라 함)로 범퍼빔으로 바꾸는 것 외에 특별한 대응책이 없었다.

GMT의 범퍼빔 전환은 기존 스틸 대비 전체 중량은 줄였지만, 북미사양이나 내수사양 모두 규정치 혹은 법규를 만족시키기 위해서는 일정 두께 이상을 가져야 하기 때문에 중량을 줄이는데에도 한계가 있다.

특히, 차량 중량 1.6톤 기준의 경우 차량 전체를 고려할 때 범버빔 관련 부분은 총 중량이 4.0kg 이하로 유지될 때 가장 효율적인 연비를 제공하지만, 현재로서는 북미 사양의 경우 크랙없이 풀 베리어 테스트, 오프셋 테스트 등을 만족시키기 위해서는 5.6kg을 유지해야 하고, 내수 사양의 경우는 알 카(RCAR) 테스트, 센터 팬들럼 테스트, 오프셋 팬들럼 테스트, 코너 팬들럼 테스트 등을 만족시키기 위해 5.0kg을 유지해야 한다.

때문에, 현재 개시되고 있는 차량 중량 1.6톤에 적용되고 있는 'C'형 범퍼빔의 경우 규정 혹은 법규 만족을 위해 총 중량을 4.0kg 이하로 줄이는 것은 극히 어려운 상황이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 차량의 범퍼빔이 갖추어야 할 사양을 모두 갖추면서 총 중량은 낮출 수 있도록 하여 차량의 경량화에 일조할 수 있도록 한 컴포짓 로드를 이용한 경량화 범퍼빔을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 상부플랜지, 하부플랜지 및 상부플랜지와 하부플랜지를 연결하여 차량 앞면이 폐쇄되고 차체 쪽으로 개방된 'C'형상을 갖도록 하는 빔본체를 포함하는 차량용 범퍼빔에 있어서; 상기 상부플랜지와 하부플랜지의 각 외측면에는 상기 빔본체와 서로 다른 재질로 이루어진 상부컴포짓로드와 하부컴포짓로드가 매립되는 형태로 일체화되어, 빔본체의 두께를 낮추어도 스펙을 만족시키는 동등이상의 특성을 갖도록 한 것을 특징으로 하는 컴포짓 로드를 이용한 경량화 범퍼빔을 제공한다.

이때, 상기 빔본체는 유리섬유 강화 열가소성수지이고, 상기 상부컴포짓로드와 하부컴포짓로드는 스틸인 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 상부컴포짓로드와 하부컴포짓로드에는 상기 빔본체와의 결속력 강화용 매립앵커가 각각 다수 형성된 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 빔본체의 전면에는 전면컴포짓로드가 더 매립되는 형태로 빔본체와 일체화 된 것에도 그 특징이 있다.

아울러, 상기 전면컴포짓로드에도 다수의 매립앵커가 더 형성된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 범퍼빔의 구조를 개량함으로써 차량에 장착되는 범퍼빔이 갖추어야 할 규정과 법규를 모두 만족시키면서 총 중량을 낮추어 경량화 가능하게 하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 일반적인 차량의 범퍼빔 시스템을 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 컴포짓 로드를 이용한 경량화 범퍼빔의 예시적인 측단면도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명에 다른 경량화 범퍼빔의 테스트 예를 보인 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 경량화 범퍼빔의 테스트 결과를 보인 도면이다.

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 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 컴포짓 로드를 이용한 경량화 범퍼빔은 빔본체(100)를 포함한다.

상기 빔본체(100)는 주로 유리섬유 강화 열가소성수지(GMT)와 같은 복합소재가 사용된다.

그리고, 상기 빔본체(100)는 포밍되어 차량의 전면쪽이 폐쇄된 대략 'C' 형상을 갖는다.

즉, 상기 빔본체(100)는 포밍되면서 요홈부(110)를 가짐으로써 대략 'C' 형을 이루게 된다.

한편, 상기 빔본체(100)의 상하 양단인 상부플랜지(120)와 하부플랜지(130)에는 각각 상부컴포짓로드(220) 및 하부컴포짓로드(230)가 매립되어 일체로 성형된다.

이때, 상기 상부컴포짓로드(220)와 하부컴포짓로드(230)가 빔본체(100)와의 일체성을 높이기 위해 이들 각각에는 매립앵커(222,232)가 돌출 형성됨이 바람직하다.

특히, 상기 상부컴포짓로드(220)와 하부컴포짓로드(230)는 프레스 성형될 때 인서트되는 형태로 구비되면 더욱 좋다.

더구나, 상부플랜지(120)와 하부플랜지(130)의 강도 향상 및 일정 충격 이상시에만 변형되도록 하기 위해 이들 모두에 상기 상부컴포짓로드(220) 및 하부컴포짓로드(230)가 각각 구비되어야 한다.

이에 따라, 빔본체(100)를 구성하는 GMT의 두께를 낮출 수 있어 그 만큼 중량을 줄일 수 있게 되는데, 이 경우 상기 상부컴포짓로드(220)와 하부컴포짓로드(230)는 스틸재로 구비될 수 있다.

스틸재로 구성하더라도 일부분에 해당되고, 또한 그 중량 이상으로 GMT의 두께를 낮출 수 있으므로 범퍼빔 전체적으로는 차량 중량 1.6톤 짜리 기준 총 중량은 4.0kg 이하로 낮출 수 있다.

또한, 범퍼빔의 전면(140)에도 빔본체(100)의 길이방향으로 전면컴포짓로드(240)를 매립하는 형태로 일체화시킴으로써 전면 충격시 충분한 강성과 내구성을 갖출 수 있도록 구성할 수 있다.

이 경우, 상기 전면컴포짓로드(240)에는 매립 고정성, 즉 인서트 성형에 의한 빔본체(100)와의 일체화 정도를 높이도록 다수의 매립앵커(242)를 구비할 수 있다.

이와 같은 구조의 경량화 범퍼빔을 실현할 수 있는지를 테스트하기 위해, 도 3 내지 도 6과 같이 차량 중량 1.6톤 짜리 기준으로 북미 사양과 내수 사양에 맞는 테스트를 시행하였고, 그 결과 도 7과 같이 만족스런 결과를 얻을 수 있었다.

즉, 도 3에서는 본 발명에 따른 경량화 범퍼빔을 사용하여 북미 사양에서 규정하고 있는 IIHS FULL BARRIER 테스트를 수행하였고, 그 결과 침입량(Intrusion)과 꺽임(Deflection)에 관한 스펙(Spec.)이 요구하는 사항을 모두 만족함을 도 7과 같이 확인하였다.

또한, 도 4에서는 북미 사양에서 규정하고 있는 IIHS 15% OFFESET BARRIER 테스트를 수행하였고, 마찬가지로 도 7과 같이 모두 스펙을 만족하는 것으로 나타났다.

뿐만 아니라, 도 5에서는 내수 사양에 대해 알 카(RCAR) 테스트 결과, 스펙을 만족하였고, 도 6에서는 팬들럼(CENTER PENDULUM, OFFSET PENDULUM, CORNER PENDULUM) 테스트 결과, 도 7과 같이 모두 스펙을 만족하였다.

이로써, 본 발명에 따른 경량화 범퍼빔을 통해 총 중량을 줄이되, 북미 사양 및 내수 사양 모두 스펙을 만족시킴으로써 연비 향상에 일조할 것으로 예측되었다.

100: 빔본체 110: 요홈부
120: 상부플랜지 130: 하부플랜지
140: 전면 220: 상부컴포짓로드
230: 하부컴포짓로드 240: 전면컴포짓로드

Claims (5)

1. 상부플랜지, 하부플랜지 및 상부플랜지와 하부플랜지를 연결하여 차량 앞면이 폐쇄되고 차체 쪽으로 개방된 'C'형상을 갖도록 하는 빔본체를 포함하는 차량용 범퍼빔에 있어서;
   상기 상부플랜지와 하부플랜지의 각 외측면에는 상기 빔본체와 서로 다른 재질로 이루어진 상부컴포짓로드와 하부컴포짓로드가 매립되는 형태로 일체화되되,
   상기 빔본체는 유리섬유 강화 열가소성수지이고, 상기 상부컴포짓로드와 하부컴포짓로드는 스틸이고;
   상기 상부컴포짓로드와 하부컴포짓로드에는 상기 빔본체와의 결속력 강화용 매립앵커가 각각 다수 형성되며;
   상기 빔본체의 전면에는 전면컴포짓로드가 더 매립되는 형태로 빔본체와 일체화 되되, 상기 전면컴포짓로드에도 다수의 매립앵커가 더 형성된 것을 특징으로 하는 컴포짓 로드를 이용한 경량화 범퍼빔.
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