KR101689573B1 - 차량용 범퍼 빔 유닛 - Google Patents

Abstract

차량용 범퍼 빔 유닛이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛은 범퍼 빔의 후방 양측에 스태이가 체결된 상태로, 상기 스태이를 통해 차체 측의 사이드 멤버에 조립되는 차량용 범퍼 빔 유닛에 있어서, 상기 범퍼 빔은 후방 측이 개방된 개단면으로 이루어져 일정 곡률로 성형된 전방 빔재와, 후방 측이 개방된 개단면으로 이루어져 상기 전방 빔재의 곡률보다 작은 곡률로 성형되어 상기 전방 빔재의 개방된 후방을 통하여 삽입되어 중앙부에서 상기 전방 빔재의 배면에 전면이 접촉되도록 배치되는 후방 빔재로 구성되고, 상기 스태이는 상기 후방 빔재의 길이방향 양 단부를 각각 관통하여 선단이 상기 전방 빔재의 배면에 접합되고, 일측에서 상기 후방 빔재와 접합된다.

Description

차량용 범퍼 빔 유닛{BUMPER BEAM UNIT FOR VEHICLES}

본 발명은 차량용 범퍼 빔 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 곡률을 갖는 2개의 빔재로 범퍼 빔을 구성하여 정면 충돌 성능 및 옵셋 충돌 성능을 향상시키는 차량용 범퍼 빔 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 차량에서의 범퍼는 차량이 다른 차량이나 고정체와의 충돌 시, 그 충격을 흡수하여 승객의 안전을 도모하며, 동시에 차체의 변형을 최소화할 수 있도록 차체 전,후방에 설치되는 완충유닛이다.

이러한 범퍼는 차량의 전,후방에 차폭 방향으로 배치되는 범퍼 빔이 스태이와 연결되어 범퍼 빔 유닛을 구성하고, 이 범퍼 빔 유닛은 상기 스태이를 통하여 차체측 사이드 멤버에 장착된다.

또한, 범퍼 빔의 전방에는 충격력을 흡수하는 에너지 업소버가 배치되며, 범퍼커버가 상기 범퍼 빔과 에너지 업소버를 감싸면서 설치된다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛의 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛에 적용되는 범퍼 빔의 단면도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 상기 범퍼 빔 유닛(100)은 범퍼 빔(101; 프론트 범퍼의 경우)의 후방 양측에 스태이(103; 또는 크래쉬 박스)가 체결된 상태로, 차체 측의 사이드 멤버(미도시)에 조립된다.

이러한 범퍼 빔 유닛(100)은 범퍼 빔(101)의 중앙부 상측에 충돌성능의 확보 및 강성 보강과 충돌 시의 언더 라이딩 현상 등을 방지하기 위한 보강부재(미도시)가 설치될 수 있다.

그러나 종래의 범퍼 빔 유닛(100)은 하나의 빔재에 의해 하나의 곡률(R)로 제작되어 차량의 정면 충돌 시, 중앙부로 가해지는 충격력이 범퍼 빔(101)의 양 방향으로 전달되는 바, 큰 충격력이 가해지면, 범퍼 빔(101)의 중앙부(C)에 집중되는 충격력에 의해 중앙부(C)의 꺽임 또는 변형 등이 크게 발생하여 정면 충돌 성능을 악화시킨다.

또한, 도 2와 같이, 범퍼 빔(101)의 단면이 폐단면으로 이루어지는 경우, 범퍼 빔(101)에 스태이(103)가 접촉되는 연결 구간이 작아 옵셋 충돌과 같은 상황에서, 특히 충돌 성능이 불리한 단점이 있다.

본 발명의 실시 예는 서로 다른 곡률을 갖는 2개의 빔재를 중앙부에서 접촉되도록 전후측으로 배치하여 양 단부 후방에서 스태이로 고정하여 구성함으로써, 정면 충돌 시에는 충격력을 두 방향으로 분산하고, 옵셋 충돌시에는 스태이를 통해 충격력을 흡수하는 연결 구간을 증대하여 차체로 전달되는 충격력을 최소화하는 차량용 범퍼 빔 유닛을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 범퍼 빔의 후방 양측에 스태이가 체결된 상태로, 상기 스태이를 통해 차체 측의 사이드 멤버에 조립되는 차량용 범퍼 빔 유닛에 있어서, 상기 범퍼 빔은 후방 측이 개방된 개단면으로 이루어져 일정 곡률로 성형된 전방 빔재와, 후방 측이 개방된 개단면으로 이루어져 상기 전방 빔재의 곡률보다 작은 곡률로 성형되어 상기 전방 빔재의 개방된 후방을 통하여 삽입되어 중앙부에서 상기 전방 빔재의 배면에 전면이 접촉되도록 배치되는 후방 빔재로 구성되고, 상기 스태이는 상기 후방 빔재의 길이방향 양 단부를 각각 관통하여 선단이 상기 전방 빔재의 배면에 접합되고, 일측에서 상기 후방 빔재와 접합되는 차량용 범퍼 빔 유닛이 제공될 수 있다.

또한, 상기 후방 빔재는 길이방향 양 단부에 상기 스태이가 관통 설치되는 관통홀이 형성될 수 있다.

또한, 상기 후방 빔재는 상기 관통홀을 통해 상기 스태이가 삽입된 상태로, 상기 관통홀의 둘레와 상기 스태이의 일측 외면이 상호 접합될 수 있다.

또한, 상기 후방 관재는 전면 길이방향을 따라 후방으로 돌출되는 포밍부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 후방 빔재는 일정 곡률의 상기 전방 빔재의 개방된 후방을 통하여 삽입된 상태로, 길이방향 전구간에 걸쳐 오버랩되도록 곡률이 형성될 수 있다.

또한, 상기 전방 빔재는 상하방향 양 단부에 각각 상하방향으로 절곡단이 형성될 수 있다.

또한, 상기 후방 빔재는 상하방향 양 단부에 각각 상하방향으로 절곡단이 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 서로 다른 곡률을 갖는 전,후방 빔재를 중앙부에서 접촉되도록 전후측으로 배치하여 양 단부 후방에서 스태이로 고정하여 차체에 연결함으로써, 정면 충돌 성능 및 옵셋 충돌 성능을 향상시킬 수 있다.

즉, 정면 충돌 시에는 충격력을 두 방향으로 분산하여 중앙부에 집중되는 것을 완화함으로써, 중앙부의 꺾임 및 변형량을 작게 하여 충돌 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 옵셋 충돌 시에는 전,후방 빔재에 모두 연결된 스태이를 통해 충격력을 흡수하는 연결 구간을 증대함으로써 차체로 전달되는 충격력을 최소화하여 차체의 변형을 방지할 수 있도록 한다.

또한, 이러한 충돌 성능의 향상으로 전,후방 빔재의 두께를 다양하게 변경 가능하여 중량 감소를 유도할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛의 평면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛에 적용되는 범퍼 빔의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛의 평면 투영도이다.
도 4는 도 3의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 3의 B-B 선에 따른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛의 분해 사시도이다.
도 7은 종래 기술과 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛의 전방 충돌 시험(RCAR CENTER BARRIER TEST)에 따른 응력 분포도이다.
도 8은 종래 기술과 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛의 전방 충돌 시험에 따른 범퍼 빔 밀림량 및 영구 변형량을 나타내는 표이다.
도 9는 종래 기술과 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛의 옵셋 충돌 시험(RCAR 40% OFFSET BARRIER TEST)에 따른 응력 분포도이다.
도 10은 종래 기술과 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛의 옵셋 충돌 시험에 따른 베리어 침입량 및 사이드 멤버 변형량을 나타내는 표이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

또한, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛의 평면 투영도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛의 분해 사시도이다.

도 3과 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛(10)은 기본적으로 범퍼 빔(1)의 후방 양측에 스태이(3)가 체결된 상태로, 상기 스태이(3)를 통해 차체 측의 사이드 멤버(미도시)에 조립된다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 범퍼 빔 유닛(10)에서, 먼저, 상기 범퍼 빔(1)은 서로 다른 곡률(R1,R2)을 갖는 전방 빔재(5)와 후방 빔재(7)로 구성된다.

즉, 상기 전방 빔재(5)는 후방 측이 개방된 개단면으로 이루어지며, 일정 곡률의 제1 곡률(R1)을 갖도록 성형된다.

이때, 상기 전방 빔재(5)는 상하방향 양 단부에 각각 상하방향으로 절곡단(5a)이 형성되어 길이방향의 자체 강성을 보강하는 구조로 이루어진다.

그리고 상기 후방 빔재(7)는 역시 상기 전방 빔재(5)와 마찬가지로 후방 측이 개방된 개단면으로 이루어지며, 상기 전방 빔재(5)의 제1 곡률(R1)보다 작은 제2 곡률(R2)을 갖도록 성형된다.

또한, 상기 후방 관재(7)도 상기 전방 빔재(5)와 마찬가지로 상하방향 양 단부에 각각 상하방향으로 절곡단(7a)이 형성되어 길이방향의 자체 강성을 보강하는 구조로 이루어진다.

또한, 상기 후방 빔재(7)는 전면 길이방향을 따라 후방으로 돌출되는 포밍부(9)가 형성되는데, 상기 포밍부(9) 역시, 상기 후방 빔재(7)의 자체 강성을 보강하는 기능을 갖는다.

이와 같이 구성되는 상기 후방 빔재(7)는 상기 전방 빔재(5)의 개방된 후방을 통하여 삽입되어 중앙부(C)에서 상기 전방 빔재(5)의 배면(F1)에 상기 후방 빔재(7)의 전면(F2)이 접촉되도록 배치되어 상기 스태이(3)에 의해 상기 전방 빔재(5)와 후방 빔재(7)가 서로 고정된다.

이때, 상기 후방 빔재(7)는 상기 전방 빔재(5)의 후방 내측으로 삽입될 수 있도록, 상하방향 폭(W2)이 상기 전방 빔재(5) 내부의 상하방향 폭(W1)보다 작거나 같게 형성된다.

또한, 상기 전방 빔재(5)와 후방 빔재(7)는 상기 전방 빔재(5)의 개방된 후방을 통하여 후방 빔재(7)가 삽입된 상태로, 길이방향 전구간에 걸쳐 상호 오버랩되도록 제1 곡률(R1) 및 제2 곡률(R2)이 형성된다.

즉, 도 4와 도 5를 참조하면, 상기한 전방 빔재(5)의 제1 곡률(R1)과 후방 빔재(7)의 제2 곡률(R2)에 의해, 도 4에서와 같이, 상기 범퍼 빔(1)의 중앙부(C)에서는 상기 전방 빔재(5)의 배면(F1)과 후방 빔재(7)의 전면(F2)이 서로 접촉한 상태를 유지한다.

그리고 도 5에서와 같이, 상기 범퍼 빔(1)의 양 단부 일측에서는 상기 전방 빔재(5)의 배면(F1)과 후방 빔재(7)의 전면(F2)이 서로 일정 간격(G) 이격된 상태를 유지한다.

또한, 상기 후방 빔재(7)는 길이방향 양 단부에 상기 스태이(3)가 관통 설치되는 관통홀(H)이 형성된다.

그리고 상기 스태이(3)는 상기 후방 빔재(7)의 길이방향 양 단부에 형성된 상기 관통홀(H)를 통하여 삽입되어 선단이 상기 전방 빔재(5)의 배면(F2)에 접합된다.

또한, 상기 스태이(3)는 일측에서 상기 후방 빔재(7)와 접합되어 전후측으로 접합부를 형성하게 된다.

즉, 상기 후방 빔재(7)는 상기 관통홀(H)을 통해 상기 스태이(3)가 삽입된 상태로, 상기 관통홀(H)의 둘레와 상기 스태이(3)의 일측 외면이 상호 접합된다.

여기서, 상기 전방 빔재(5)와 후방 빔재(7)에 대한 스태이(3)의 접합은 모두 용접법으로 이루어질 수 있으며, 특히, 스폿 용접, 레이저 용접, CO₂ 아크 용접 등으로 이루어질 수 있으나, 본 발명의 실시 예에서는 CO₂ 아크 용접이 이상적일 수 있다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛(10)은 서로 다른 곡률(R1〉R2)을 갖는 전방 빔재(5)와 후방 빔재(7)를 중앙부(C)에서 접촉되도록 전후측으로 배치하여 양 단부 후방에서 스태이(3)로 고정하여 차체에 연결함으로써, 정면 충돌 성능 및 옵셋 충돌 성능을 향상시킨다.

도 7은 종래 기술과 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛의 전방 충돌 시험(RCAR CENTER BARRIER TEST)에 따른 응력 분포도이고, 도 8은 종래 기술과 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛의 전방 충돌 시험에 따른 범퍼 빔 밀림량 및 영구 변형량을 나타내는 표이다.

도 7을 참조하면, 정면 충돌 시에는 중앙부(C)에 가해지는 충격력이 전방 빔재(5)와 후방 빔재(7)의 중앙부(C)를 기준으로 양 방향으로 분산되어 중앙부(C)에 충격력이 집중되는 것을 완화하여 중앙부(C)의 꺾임 및 변형량을 작게 하며, 이에 따라 전방 충돌 성능을 향상시킨다.

즉, 차량의 정면 충돌 시험에서, 범퍼 빔(101)(1)의 중앙부(C)에서의 응력 분포가 종래 기술의 범퍼 빔(101)에 비하여 본 발명의 범퍼 빔(1)에서 고르게 나타나는 결과로부터 개선된 충돌 성능을 확인할 수 있다.

이는 종래 기술과 본 발명의 범퍼빔(101)(1)에 대한 응력 분포 상, 종래 기술의 범퍼 빔(101)은 중앙부(C)에 응력이 집중되는 반면, 본 발명의 범퍼 빔(1)은 응력이 중앙부(C)의 주변으로 넓게 분포되어 전달되는 양상으로부터 기인한다.

한편, 도 8을 참조하면, 본 발명의 범퍼 빔(1)은 종래 기술의 범퍼빔(101)에 비하여 중량이 오히려 작음에도 불구하고, 변형량의 경우, 본 발명의 범퍼빔(1)이 종래 기술의 범퍼빔(101)에 비하여, 범퍼 빔의 밀림량과 영구 변형량이 현저히 작게 나타남을 알 수 있다.

도 9는 종래 기술과 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛의 옵셋 충돌 시험(RCAR 40% OFFSET BARRIER TEST)에 따른 응력 분포도이고, 도 10은 종래 기술과 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛의 옵셋 충돌 시험에 따른 베리어 침입량 및 사이드 멤버 변형량을 나타내는 표이다.

도 9를 참조하면, 옵셋 충돌 시에는 전방 빔재(5)와 후방 빔재(7)에 모두 연결된 스태이(3)를 통해 충격력을 흡수하는 연결 구간을 증대함으로써 차체로 전달되는 충격력을 최소화하며, 이에 따라 차체의 변형을 최대한 방지한다.

즉, 차량의 40% 옵셋 충돌 시험에서, 범퍼 빔(101)(1)의 일단부에서의 응력 분포가 종래 기술의 범퍼 빔(101)에 비하여 본 발명의 범퍼 빔(1)에서 고르게 나타나는 결과로부터 개선된 옵셋 충돌 성능을 확인할 수 있다.

이는 종래 기술과 본 발명의 범퍼빔(101)(1)에 대한 응력 분포 상, 종래 기술의 범퍼 빔(101)은 일단부의 특정 지점에서 응력이 집중되는 반면, 본 발명의 범퍼 빔(1)은 응력이 일단부의 주변으로 넓고 고르게 분포되어 전달되는 양상으로부터 기인한다.

한편, 도 10을 참조하면, 본 발명의 범퍼 빔(1)은 종래 기술의 범퍼빔(101)에 비하여 중량이 오히려 작음에도 불구하고, 변형량의 경우, 본 발명의 범퍼빔(1)이 종래 기술의 범퍼빔(101)에 비하여, 베리어 침입량과 사이드 멤버 변형량이 현저히 작게 나타남을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛(10)은 종래 기술에 비하여 중량이 작음에도 정면 및 옵셋 충돌 성능이 향상되는 결과를 나타내는 바, 전방 빔재(5)와 후방 빔재(7)의 두께를 다양하게 변경 가능하여 충돌 성능을 더욱 개선할 수 있으며, 동일한 성능 범위에서 중량 감소가 가능하다는 이점이 있다.

이상으로 본 발명의 하나의 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

1: 범퍼 빔
3: 스태이
5: 전방 부재
7: 후방 부재
5a, 7a: 절곡단
9: 포밍부
R1: 제1 곡률
R2: 제2 곡률(R1 〉R2)
F1: 전방 빔재의 배면
F2: 후방 빔재의 전면
H: 관통홀
C: 중앙부

Claims (13)

1. 범퍼 빔의 후방 양측에 스태이가 체결된 상태 로, 상기 스태이를 통해 차체 측의 사이드 멤버에 조립되는 차량용 범퍼 빔 유닛에 있어서,
   상기 범퍼 빔은
   후방 측이 개방된 개단면으로 이루어져 일정 곡률로 성형된 전방 빔재와, 후방 측이 개방된 개단면으로 이루어져 상기 전방 빔재의 곡률보다 작은 곡률로 성형되어 상기 전방 빔재의 개방된 후방을 통하여 삽입되어 중앙부에서 상기 전방 빔재의 배면에 전면이 접촉되도록 배치되는 후방 빔재로 구성되고,
   상기 스태이는
   상기 후방 빔재의 길이방향 양 단부를 각각 관통하여 선단이 상기 전방 빔재의 배면에 접합되고, 일측에서 상기 후방 빔재와 접합되는 차량용 범퍼 빔 유닛.
2. 제1항에 있어서,
   상기 후방 빔재는
   길이방향 양 단부에 상기 스태이가 관통 설치되는 관통홀이 형성되는 차량용 범퍼 빔 유닛.
3. 제2항에 있어서,
   상기 후방 빔재는
   상기 관통홀을 통해 상기 스태이가 삽입된 상태로, 상기 관통홀의 둘레와 상기 스태이의 일측 외면이 상호 접합되는 차량용 범퍼 빔 유닛.
4. 제1항 또는 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 후방 빔재는
   전면 길이방향을 따라 후방으로 돌출되는 포밍부를 형성하는 차량용 범퍼 빔 유닛.
5. 제1항에 있어서,
   상기 후방 빔재는
   일정 곡률의 상기 전방 빔재의 개방된 후방을 통하여 삽입된 상태로, 길이방향 전구간에 걸쳐 오버랩되도록 곡률이 형성되는 차량용 범퍼 빔 유닛.
6. 제1항에 있어서,
   상기 전방 빔재는
   상하방향 양 단부에 각각 상하방향으로 절곡단이 형성되는 차량용 범퍼 빔 유닛.
7. 제1항에 있어서,
   상기 후방 빔재는
   상하방향 양 단부에 각각 상하방향으로 절곡단이 형성되는 차량용 범퍼 빔 유닛.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제

Images