KR101728766B1 - 에너지 흡수 장치 및 이의 제조 방법과 사용 방법 - Google Patents

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Abstract

일 실시 양태에서, 에너지 흡수 장치는, 금속 컴포넌트 채널을 형성하는 3개 이상의 벽을 포함하는 금속 컴포넌트; 및 콤 (comb) 채널을 규정하는 복수 개의 벽들을 가진 벌집 구조를 가지는 플라스틱 컴포넌트를 포함한다. 상기 플라스틱 컴포넌트는 크래시 캔을 형성하는 금속 컴포넌트 채널에 위치한다. 상기 플라스틱 컴포넌트는 금속 컴포넌트 및/또는 플라스틱 컴포넌트의 손상 없이 상기 금속 컴포넌트로부터 분리될 수 없다. 일 실시 양태에서, 에너지 흡수 장치의 제조 방법은, 금속 컴포넌트 및 플라스틱 컴포넌트를 공-성형하여, 크래시 캔을 형성하는 단계를 포함한다. 에너지 흡수 장치는 차량 컴포넌트에 인접해서, 차량에 사용될 수 있다.

Description

에너지 흡수 장치 및 이의 제조 방법과 사용 방법{ENERGY ABSORBING DEVICE AND METHODS OF MAKING AND USING THE SAME}
본 개시내용은 일반적으로, 예를 들어, 차량 손상을 줄이기 위해, 차량에 사용될 에너지 흡수 장치에 관한 것이다.
범퍼 시스템은 일반적으로, 차량 전방과 후방에 걸쳐, 가로 방향 또는 횡행으로 연장되어 있으며, 길이 방향으로 연장되는 레일 (rail)에 장착되어 있다. 자동차용의 여러 범퍼 조립체는, 범퍼 비임 (bumper beam)과, 상기 범퍼 비임에 고정되는 사출 성형된 에너지 흡수장치를, 상기 에너지 흡수장치를 덮는 페이셔 (fascia)와 함께 포함한다.
유익한 에너지 흡수 범퍼 시스템은, 레일의 하중 한계 (load limit) 바로 아래까지 하중을 신속하게 형성함으로써 고 효율을 달성하고, 충격 에너지가 소멸할 때까지 상기 하중을 일정하게 유지한다. 에너지 흡수 시스템은, 충격 에너지 흡수를 제어함으로써, 충돌 결과 생기는 차량 손상을 감소시킬 것이다. 범퍼 시스템 충격 요건은, 미연방 자동차 안전 기준 (US FMVSS), 캐나다 자동차 안전 기준 (CMVSS), 유럽 EC E42 소비자 법령, EuroNCAP 보행자 보호 규정, Allianz 충격 규정, 및 하지 (lower leg) 및 상지 (upper leg)에 대한 아시아 보행자 보호규정에 기재되어 있다. 또한, 고속도로 안전 보험협회 (IIHS)는 전방 및 후방 범퍼 시스템 모두에 적용되는 여러 가지 배리어 테스트 프로토콜 (barrier test protocol)을 개발하였다. 이들 요건들은, 다양한 자동차 플랫폼과 차량 모델 각각에 대해 제시된 다양한 디자인 기준을 충족시켜야 한다. 차량 프레임 컴포넌트 중 어느 곳에 극히 한정된 손상이 있더라도, 차량 수리 비용은 크게 증가할 수 있다.
이로 인해, 충격 에너지를 변형 및 흡수하여 양호한 차량 안전 등급을 취득하고, 저속 충돌 시 차량 손상을 감소시킬, 저비용, 경량, 및 고성능 에너지 흡수 시스템의 개발에 대한 필요성이 존재한다. 이들 고유의 기하학적 구조와 조립 요건으로 인해, 서로 상이한 컴포넌트는 충격 기준을 만족시키기 위해, 서로 상이한 에너지 흡수장치 설계를 필요로 한다. 따라서, 자동차 산업은 차량의 전체 안전 등급을 향상시키기 위한 경제적인 해결방안을 계속해서 찾고 있다. 이런 이유로, 차량 손상을 감소시키고, 및/또는 차량 안전 등급을 증대시킬 해결방안을 제공할 필요성이 여전히 존재한다.
다양한 차량 컴포넌트와 연계해 사용될 수 있는 에너지 흡수 장치가 여러 실시 양태에 개시되어 있다.
일 실시 양태에서, 에너지 흡수 장치는, 금속 컴포넌트 채널을 형성하는 3개 이상의 벽을 포함하는 금속 컴포넌트; 및 콤 (comb) 채널을 규정하는 복수 개의 벽들을 가진 벌집 구조를 가지는 플라스틱 컴포넌트를 포함한다. 플라스틱 컴포넌트는 금속 컴포넌트 채널에 위치하고, 금속 컴포넌트 및/또는 플라스틱 컴포넌트의 손상 없이 상기 금속 컴포넌트로부터 분리될 수 없다.
일 실시 양태에서, 에너지 흡수 장치의 제조 방법은, 금속 컴포넌트 및 플라스틱 컴포넌트를 공-성형하는 단계를 포함할 수 있다. 금속 컴포넌트는 금속 컴포넌트 채널을 형성하는 3개 이상의 벽을 포함할 수 있으며, 플라스틱 컴포넌트는 콤 채널을 규정하는 복수 개의 벽들을 가진 벌집 구조를 가질 수 있다.
일 실시 양태에서, 차량은, 차량 컴포넌트; 및 상기 차량 컴포넌트에 인접해서 위치하는 에너지 흡수 장치를 포함할 수 있다. 에너지 흡수 장치는, 금속 컴포넌트 채널을 형성하는 3개 이상의 벽을 포함하는 금속 컴포넌트; 및 콤 채널을 규정하는 복수 개의 벽들을 가진 벌집 구조를 가진 플라스틱 컴포넌트를 포함할 수 있다. 플라스틱 컴포넌트는 금속 컴포넌트 채널에 위치할 수 있고, 금속 컴포넌트 및/또는 플라스틱 컴포넌트의 손상 없이 상기 금속 컴포넌트로부터 분리될 수 없다.
이들 및 다른 비-제한적인 특징들을 더욱 구체적으로 후술하기로 한다.
다음은, 동일 요소들은 동일한 번호로 표시되어 있으며, 본원에서 개시된 예시적인 실시 양태를 설명하기 위한 것이며, 이를 한정하기 위한 목적으로 제시된 것이 아니다.
도 1은 에너지 흡수 장치의 금속 컴포넌트의 전면도이다.
도 2는 금속 컴포넌트 및 플라스틱 컴포넌트를 포함하는 에너지 흡수 장치의 전면도이다.
도 3은 금속 컴포넌트 및 플라스틱 컴포넌트를 포함하는 에너지 흡수 장치의 전면도이다.
도 4는 에너지 흡수 장치의 금속 컴포넌트의 전면도이다.
도 5는 에너지 흡수 장치의 플라스틱 컴포넌트의 전면도이다.
도 6은 금속 컴포넌트 및 플라스틱 컴포넌트를 포함하는 에너지 흡수 장치의 전면도이다.
도 7은 에너지 흡수 장치의 플라스틱 컴포넌트의 전면도이다.
도 8은 에너지 흡수 장치의 플라스틱 컴포넌트의 전면도이다.
도 9는 금속 컴포넌트 및 플라스틱 컴포넌트를 포함하는 에너지 흡수 장치의 전면도이다.
도 10은 금속 컴포넌트 및 플라스틱 컴포넌트를 포함하는 에너지 흡수 장치의 투시도이다.
도 11은 금속 컴포넌트 및 플라스틱 컴포넌트를 포함하는 에너지 흡수 장치의 전면도이다.
도 12는 금속 컴포넌트 및 플라스틱 컴포넌트를 포함하는 에너지 흡수 장치를 도 11의 D-D 선을 따라 취한 측면 프로파일이다.
본원의 다양한 실시 양태에서, 예를 들어, 충격 동안에 입게 될 손상을 최소화하기 위해, 차량 컴포넌트와 연계해 사용될 수 있는 에너지 흡수 장치가 개시되어 있다. 에너지 흡수 장치는 금속 컴포넌트 및 플라스틱 컴포넌트 (예를 들어, 열가소성)를 포함할 수 있으며, 이는 여러 공-성형 공정을 이용해 제작되어 일체 성형 조립 유닛 (single piece assembled unit) (예를 들어, 플라스틱 컴포넌트를 둘러싼 통합형으로 형성된 금속 컴포넌트)을 제공할 수 있다.
충돌 시 충격 에너지 중 상당량을 흡수할 수 있는 자동차용 범퍼를 제공하기 위한 시도가 이루어져 왔으며, 이 범퍼는 더 흔하게는 "벌집 구조"라고 지칭되는 알베올라 (alveolar) 구조로 이루어진 충격 에너지 흡수 장치를 포함한다. 상기 구조의 콤 (comb)은 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 다이아몬드형, 오각형, 육각형, 칠각형, 및 팔각형의 기하학적 모양, 뿐만 아니라 전술한 기하학적 모양 중 하나 이상을 포함하는 조합형과 같이, 임의의 다각형 또는 원형 모양일 수 있다.
그러나, 금속 벌집은 양호한 에너지 흡수 특징 및 양호한 크리프 성능 (creep performance)을 가지지만, 제작 비용이 매우 많이 들고, 일반적으로 플라스틱 벌집보다 중량이 더 크다. 플라스틱 벌집은, 압출된 플라스틱 관을 함께 붙이거나, 플라스틱 벌집을 사출 성형함으로써 제작될 수 있다. 압출된 플라스틱 벌집은 비용이 많이 들고, 상대적으로 얇은 벽으로 인해 적용 분야의 한계가 있다. 예를 들어, 압출 공정을 이용할 경우, 약 2 mm보다 더 두꺼운 플라스틱 벽은 새깅 (sagging)될 수 있으며, 이 새깅은 프로파일에 영향을 미치고 벌집 피치 (pitch)를 변형시킬 수 있기 때문에, (예를 들어, 약 2 밀리미터 (mm)가 넘는) 더 두꺼운 벽은 제조하는 것을 어려울 수 있으며, 한편, 사출 성형된 플라스틱 벌집은 상대적으로 비용이 덜 들지만 이들의 충격 에너지 흡수 성능은 불량하다. 압출된 벌집 및 사출 성형된 벌집 모두 금속 벌집에 비해 불량한 크리프 성능을 가지며, 상대적으로 더 무거운 컴포넌트 (예를 들어, 범퍼 비임)을 지지하는 데 사용되는 동안 횡방향으로의 변형이 크게 일어난다 (예를 들어, 중력 부하 (gravitational load)). 일반적으로, 에너지 흡수 장치는 금속성 범퍼 비임을 지지한다. 비임 중량의 중력 부하로 인해, 에너지 흡수 장치는 일정 기간 동안 및/또는 고열에 노출될 경우, 변형되는 경향이 있다. 약 4 mm 이상의 비임 처짐 (Beam deflection) (즉, 크리프)은 주문자 상표 부착 생산자 (original equipment manufacturer; OEM)에 의해 허용될 수 없다.
본 출원은, 에너지 흡수 장치, 예를 들어, 크래시 캔 (크래시 기어 박스 (crash box)로도 알려짐)을 제조하기 위해, 플라스틱 벌집 구조물과, 이의 3 면 이상을 둘러싸서 배치된 금속 지지물을 조합한다. 상기 벌집은, 예를 들어, 금속 지지물 벽 중 하나 이상과 평행 또는 수직으로 배향될 수 있는 채널을 형성한다.
금속 컴포넌트는 3개 이상의 벽을 포함할 수 있다 (예를 들어, 개방형 또는 밀봉형 구조). 개방형 구조는, 3개 이상의 개방형 일면과 함께 채널을 형성하는 3개의 벽 (예를 들어, 2개의 마주보는 벽과, 연결 벽)을 가지며, 한편, 밀봉형 구조는 4개 이상의 벽 (2 세트의 마주보는 벽을 포함하며, 이 벽들은 연결되어, 2개 이하의 개방형 벽을 형성함)을 가진다. 일반적으로, 밀봉형 구조는 개방형 구조와 비교해 중량에 대한 강성 비를 증가시키고, 크리프 성능을 더 양호하게 한다 (즉, 처짐 또는 변형이 덜함). 그러나, 개방형 구조는 용이한 툴링을 가능하게 할 수 있다.
금속 컴포넌트는 선택적으로 크러시 이니시에이터를 포함할 수 있다. 크러시 이니시에이터 (예를 들어, 응력 지점 (stress point))는, 금속 컴포넌트의 다른 영역보다 더 손쉽게 크러싱될, 상기 금속 컴포넌트의 취약 지점으로 작용할 수 있어서, 크러싱 방식뿐만 아니라 최대 에너지 흡수 각 (angle)이 제어되게 (예를 들어, 에너지 흡수 장치에 맞게 선택 및 제작되게) 할 수 있다. 크러시 이니시에이터(들)는 금속 컴포넌트의 어느 곳에나 위치할 수 있다. 일부 실시 양태에서, 크러시 이니시에이터(들)는 연결되는 벽들의 접합부에 (예를 들어, 금속 컴포넌트의 코너(들)에) 위치한다. 크러시 이니시에이터는 개구부(들) (예를 들어, 구멍(들), 슬릿(들), 또는 다른 개구부) 및/또는 함몰부(들)일 수 있다. 크러시 이니시에이터의 크기 및 모양은 필요한 크러시 특징에 따라 다르다. 크러시 이니시에이터(들)는 에너지 흡수 장치를 손쉽게 조율할 수 있게 한다. 크러시 이니시에이터는 또한, 가공 동안에 (예를 들어, 금속 컴포넌트 및 플라스틱 컴포넌트의 공-성형 공정 동안에) 금속 컴포넌트 및 플라스틱 컴포넌트 사이를 교합하기 위한 대책 (provision)을 제공할 수 있다. 금속 컴포넌트에 위치한 크러시-이니시에이터의 수는 한정되지 않으며, 에너지 흡수 장치의 길이에 따라 다양하다. 바람직하게는, 에너지 흡수 장치의 길이가 더 길면, 크러시 이니시에이터의 수가 더 많아질 것이며, 한편, 에너지 흡수 장치의 길이가 더 짧으면, 크러시 이니시에이터의 수는 더 적어질 것이다. 금속 컴포넌트에 위치한 구멍 (예를 들어, 마운팅 홀 (mounting hole)) 역시 크러시 이니시에이터로 작용할 수 있다. 그러나, 마운팅 홀과 같은 구멍을 크러시 이니시에이터로 사용할 경우, 크래시 캔의 강성이 크게 감소할 수 있다. 금속 컴포넌트에 있는, 조작된 함몰부 (engineered depression) 또는 비드와 같은 크러시 이니시에이터는 컴포넌트 강성을 최소한 감소시키면서 크러싱의 개시에 일조할 수 있다.
예정된 크러싱을 가능하게 하는 것, 예를 들어, 에너지 흡수 장치를 조율하는 것 외에도, 크러시 이니시에이터(들)가 개구부를 포함하는 경우, 상기 이니시에이터는 금속 컴포넌트에서 플라스틱 컴포넌트용 앵커 (anchor)로서 작용할 수도 있다. 플라스틱 컴포넌트가 금속 컴포넌트에 부착되는 경우, 컴포넌트들은 개구부(들)를 통해 예를 들어, 플라스틱 재료 (plastic), 결합제 등을 이용해 함께 부착될 수 있다. 바람직하게는, 플라스틱 컴포넌트는, 일부 플라스틱 재료가 개구부를 통과하고, 굳어져서, 컴포넌트들을 함께 결합하는 식으로, 금속 컴포넌트에 공-성형된다. 대안적으로, 또는 크러시 이니시에이터 개구부(들) 외에도, 금속 컴포넌트는, 금속 컴포넌트의 캐비티에 위치할 수 있는 부착 개구부(들)를 포함할 수 있다 (예를 들어, 상기 캐비티는 금속 컴포넌트 채널 안에 생긴 돌출부로서, 플라스틱 컴포넌트로 향해 있음). 부착 개구부(들)는, 예를 들어, 조립 동안에, 플라스틱 부분의 열가소성 재료가 구멍을 통해 캐비티로 이동하여 굳어져서, 상기 구멍(들)을 통해 금속 컴포넌트를 플라스틱 컴포넌트에 결합하는 방식으로, 플라스틱 컴포넌트 표면 위의 열가소성 조각(들)과 맞춰서 위치할 수 있다.
에너지 흡수 장치의 예시적인 특징에는, 무엇보다도, 고 인성/연성, 열적 안정성, 고 에너지 흡수력, 양호한 신장 계수 비, 및 재생력이 포함되며, "고" 및 "양호한"이란 표현은, 상기 특징이 소정의 컴포넌트/요소에 대한 차량 안전 법규 및 요건을 적어도 충족시킴을 의미하고자 한다. 금속 컴포넌트는 요구되는 특징, 예를 들어, 구조 건전성, 강성 등을 가진 임의의 금속(들) 또는 금속 합금(들)을 포함할 수 있다. 일부 가능한 금속 컴포넌트 재료(들)에는, 알루미늄, 강철, 티타늄, 크롬, 마그네슘, 아연뿐만 아니라, 전술한 재료 중 하나 이상을 포함하는 조합물이 포함된다.
플라스틱 컴포넌트는, 요구되는 모양으로 형성되고 필요한 특성을 제공할 수 있는 임의의 열가소성 재료, 또는 열가소성 재료들의 조합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 열가소성 재료는 하기 특성 중 하나 이상을 가져야 한다: 크러싱 동안 약 10,000 줄 (J) 이상의 지속적인 에너지 흡수를 제공할 수 있고, 1.5 기가파스칼 (GPa) 이상의 계수를 가지며, 약 60% 이상의 파괴 변형율을 가지고, 양호한 내화학성을 가지며, 및/또는 승온에서도, 즉 90℃ 이하에서도 기계적 특성을 유지하는 것. 예시적인 플라스틱 재료에는, 열가소성 재료뿐만 아니라, 열가소성 재료와 금속, 탄성 재료, 및/또는 열경화성 재료의 조합물이 포함된다. 가능한 열가소성 재료는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT); 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS); 폴리카르보네이트; 폴리카르보네이트/PBT 블렌드; 폴리카르보네이트/ABS 블렌드; 코폴리카르보네이트-폴리에스테르; 아크릴-스티렌-아크릴로니트릴 (ASA); 아크릴로니트릴-(에틸렌-폴리프로필렌 디아민 개질화된)-스티렌 (AES); 페닐렌 에테르 수지; 폴리페닐렌 에테르/폴리아미드의 블렌드; 폴리아미드; 페닐렌 설파이드 수지; 폴리비닐 클로라이드 PVC; 고 충격 폴리스티렌 (HIPS); 저/고 밀도 폴리에틸렌 (L/HDPE); 폴리프로필렌 (PP); 발포 폴리프로필렌 (EPP); 및 열가소성 올레핀 (TPO)을 포함한다. 예를 들어, 플라스틱 컴포넌트는 Xenoy®을 포함할 수 있으며, 이는 SABIC Innovative Plasstics IP B.V 사에서 입수가능하다. 플라스틱 컴포넌트는 또한, 전술한 재료 중 적어도 하나를 포함하는 조합물로 형성될 수 있다.
에너지 흡수 장치의 총 크기, 예를 들어, 구체적인 치수는, 차량 내 이것의 위치와 이것의 기능에 따라 다를 것이다. 예를 들어, 에너지 흡수 조립체의 길이 (l), 높이 (h), 및 폭 (w)은, 필요한 사용 위치의 이용가능한 공간 크기와, 필요한 에너지 흡수량에 따라 다를 것이다 (도 2 참고). 에너지 흡수 장치의 금속 컴포넌트 및 플라스틱 컴포넌트의 깊이와 벽 두께는 또한, 이용가능한 공간, 필요한 강성, 및 적용되는 재료 (또는 재료들의 조합)에 따라 다를 것이다. 예를 들어, 에너지 흡수 장치의 길이 l은 500 mm 이하, 구체적으로는 50 mm 내지 250 mm, 더 구체적으로는 100 mm 내지 200 mm일 수 있다. 에너지 흡수 장치의 폭 w는 200 밀리미터 (mm) 이하, 구체적으로는 20 mm 내지 150 mm, 더 구체적으로는 40 mm 내지 100 mm일 수 있다. 지지 구조물의 높이 h는 300 mm 이하, 구체적으로는 60 mm 내지 200 mm, 더 구체적으로는 80 mm 내지 150 mm일 수 있다. 상기 길이는 높이와 같거나 그보다 더 길며, 상기 높이는 폭과 같거나 폭보다 더 높다.
금속 컴포넌트 벽의 두께는 모두 동일할 수 있거나, 또는 필요한 방향으로 강성을 증대시키기 위해 상이할 수 있다. 예를 들어, 벽들 중 하나, 예를 들어, 2개의 마주보는 벽을 연결하는 벽은 상기 마주보는 벽들보다 더 큰/더 작은 두께를 가질 수 있다. 일부 실시 양태에서, 금속 벽의 두께는 5 mm 이하, 구체적으로는 0.4 mm 내지 3 mm, 더 구체적으로는 0.5 mm 내지 1.5 mm이다. 플라스틱 컴포넌트는 금속 컴포넌트 길이에 비례하는 길이를 가질 수 있다. 플라스틱 컴포넌트 벽의 두께는 0.5 mm 내지 10 mm, 구체적으로는 2 mm 내지 5 mm, 더 구체적으로는 2.5 mm 내지 4 mm일 수 있다.
컴포넌트의 치수와 마찬가지로, 콤의 밀도는 필요한 강성, 크러시 특징, 및 적용되는 재료에 따라 다르다. 상기 밀도는 100 ㎟ 당 1 내지 20 콤, 구체적으로는 100 ㎟ 당 1 내지 10 콤, 더 구체적으로는 100 ㎟ 당 1 내지 5 콤일 수 있다.
본원에서 개시된 에너지 흡수 장치는, 허용가능한 크리프 성능 (즉, 충격 시, 적은 변형)을 가지기도 하면서, 축방향으로 하중을 받는 경우, 충격 에너지 중 상당량을 흡수하도록 배치된다. 이로써, 이들 장치는 다른 차량 컴포넌트에 대한 지지 부재로서 유용하게 된다. 본원에서 개시된 에너지 흡수 장치는 공-성형될 수 있으며, 통합 에너지 흡수 장치 (예를 들어, 크러시 캔)를 제공하여, 충격 시, 차량 손상 (예를 들어, 차체 (BIW) 또는 차량 프레임에 가해지는 손상)을 방지한다. 본원에서 개시된 에너지 흡수 장치는, 충격 시, 에너지를 흡수하도록, 다양한 설계의, 공-성형된 금속 컴포넌트 및 플라스틱 컴포넌트를 이용하며, 전체 플라스틱 컴포넌트와 비교해 크리프는 감소되고, 저비용이면서 경량으로 설계된다. 에너지 흡수 장치는 충격 후의 차량 수리 비용을 줄일 수 있다. 예를 들어, 에너지 흡수 장치는 충격 시, 에너지를 흡수함으로써, BIW가 손상되지 않거나 또는 거의 손상되지 않는 식으로, 손상을 감소시킬 수 있다.
에너지 흡수 장치는 차량 내 여러 위치에 사용될 수 있다. 일반적으로, 에너지 흡수 장치는 범퍼 비임과, 범퍼 비임이 부착되는 스틸 구조물 뒤쪽에 위치할 수 있지만, 충격으로 인한 힘이 적용될 경우, BIW가 손상되지 않게 보호하기 위해 BIW 앞쪽에 위치할 수 있다. 즉, BIW와, 범퍼 비임이 부착되는 구조물 사이에 위치할 수 있다. 에너지 흡수 장치가 사용되어 보호할 수 있는 다른 컴포넌트에는, 차량 전면 범퍼 앞이나 뒤에 사용될 헤드램프(들), 후드, 라디에이터, 및 차량 레일; 및 차량 후면 범퍼 앞이나 뒤에 사용될 뒷문 (tailgate), 뒷 트렁크 덮개 (deck-lid), 및 후미등, 뿐만 아니라 기타 컴포넌트, 및 이들 컴포넌트 중 하나 이상을 포함하는 조합이 포함된다.
에너지 흡수 장치는, 통합 구조물을 포함하는 에너지 흡수 장치를 형성하기 위해, 인서트 성형 (예를 들어, 오버-몰딩)을 비롯한 여러 공-성형 공정으로 제조될 수 있다. 금속 컴포넌트는 압출에 의해 필요한 모양 (예를 들어, 직사각형 박스형 모양)으로 형성될 수 있으며, 그런 다음, 플라스틱 컴포넌트가 예를 들어, 인서트 사출 성형 공정을 이용해, 상기 금속 컴포넌트로 인서트 성형될 수 있다. 금속 컴포넌트, 플라스틱 컴포넌트, 및 금속 컴포넌트와 플라스틱 컴포넌트의 조립체에 대한 여러 공정 및 구체적인 상세한 설명은 도면을 참고로 더 자세하게 기술될 것이다.
첨부된 도면을 참고로 하여, 본원에서 개시된 컴포넌트, 공정, 및 장치를 더 잘 이해할 수 있다. 이들 도면들은 (본원에서 "도"라고도 지칭됨), 본 개시문헌을 용이하고 편리하게 나타낸 도식적인 표시일 뿐이라서, 장치 또는 이의 컴포넌트의 상대적인 크기와 치수를 나타내고, 및/또는 예시적인 실시 양태의 범위를 한정 또는 제한하려는 것이 아니다. 명료한 표현을 위해 구체적인 용어들이 하기 설명에 사용되지만, 이들 용어는 도면 예시를 위해 선택된 실시 양태의 특정 구조들을 지칭만 할 뿐, 개시문헌의 범위를 한정 또는 제한하려는 의도가 아니다. 도면과 하기 상세한 설명에서, 동일한 숫자로 표시한 것은 유사한 기능을 하는 컴포넌트를 지칭하는 것으로 이해하면 될 것이다.
도 2, 도 3, 도 5, 도 7, 및 도 8은, 에너지 흡수 장치의 플라스틱 컴포넌트에 대한 예시적인 모양을 나타낸 것이다. 플라스틱 컴포넌트를 위한 일부 예시적인 설계는, 평면형 구조에 의해 연결된 삼각형 구조 (예를 들어, 도 2), 육각형 벌집 구조 (예를 들어, 도 3), 타원형 벌집 구조 (예를 들어, 도 5), 다이아몬드형 모양의 벌집 구조 (예를 들어, 도 7 및 8) 등, 뿐만 아니라 전술한 것들 중 하나 이상을 포함하는 조합의 층을 복수 개로 포함하는 층형 구조를 포함한다. 도 1, 도 4, 및 도 9는 에너지 흡수 장치의 금속 컴포넌트의 예시적인 모양을 나타낸 것이다. 금속 컴포넌트의 일부 예시적인 설계는, 플라스틱 컴포넌트가 금속 컴포넌트의 벽들에 의해 형성된 캐비티에 성형되는, 3개 이상의 벽을 포함하는 개방형 구조 (예를 들어, 도 1), 또는 플라스틱 컴포넌트가 금속 컴포넌트의 벽들에 의해 형성된 캐비티에 성형되는, 4개 이상의 벽을 포함하는 밀봉형 구조 (예를 들어, 도 4 및 도 9)를 포함한다.
이제 도 1 내지 도 3을 살펴보면, 에너지 흡수 장치의 여러 실시 양태가 예시되어 있다. 도 1은 금속 컴포넌트(10)를 예시한다. 금속 컴포넌트(10)는 캐비티(20), 예를 들어, 베이스(14)가 있고 이 베이스로부터 연장되는 마주보는 벽(12, 16)으로 이루어진 채널을 형성하는 3개 이상의 벽(12, 14, 16) (예를 들어, 제1 벽, 제2 벽, 및 제3 벽)을 포함할 수 있다. 도 2는 금속 컴포넌트(10)와 공-성형된 플라스틱 컴포넌트(22)를 보여주는데, 상기 플라스틱 컴포넌트(22)는 금속 컴포넌트(10)의 벽들(12, 14, 16)에 의해 형성된 캐비티(20)에 위치한다. 플라스틱 컴포넌트(22)는, 상기 플라스틱 컴포넌트(22) 전반에 걸쳐 채널을 형성하는, 복수 개의 벽들(24)을 포함할 수 있다. 도 3은 또한, 금속 컴포넌트(10)로 공-성형된 플라스틱 컴포넌트(28)를 예시한다. 플라스틱 컴포넌트는 요구되는 특성을 제공할 임의의 모양을 포함할 수 있다. 도 3에서, 플라스틱 컴포넌트(28)는 육각형 벌집 모양을 형성하는 벽들(34)을 포함한다. 플라스틱 컴포넌트(22, 28)의 벽들(24, 34)은 복수 개의 채널(26, 30)을 규정할 수 있다.
채널(26, 30)은, 금속 컴포넌트(10)의 벽들(12, 14, 16) 또는 전술한 벽들(12, 14, 16) 중 하나 이상을 포함하는 임의의 조합 중 하나 또는 모두와 평행 또는 수직인 방향으로, 플라스틱 컴포넌트(22, 28)를 통해 연장될 수 있다. 채널(26)은, 상기 채널을 통해 연장되는 "A" 축 (도 2 및 7에서 예시됨)을 가진다. 여러 실시 양태에서, 벽들 중 일부 (도 2 및 3) 또는 모두 (예를 들어, 도 6 및 9)는 "A" 축에 평행으로 배향될 수 있다. 도 2 및 도 3에서, 마주보는 벽들(12, 16)을 연결하는 벽인 베이스(14)는 A 축에 수직으로 배향된다. 베이스 벽(14)이 A 축에 수직으로 배향되면, 툴링이 용이해진다. 예를 들어, 에너지 흡수 장치의 사출 성형 동안, 사출 성형 툴의 코어는 베이스 벽(14)에 수직인 방향으로 이동해서, 용이한 툴링을 가능하게 할 수 있다.
금속 컴포넌트(10)는 선택적으로 개구부(들)(18)를 포함할 수 있으며, 금속 컴포넌트(10) 및 플라스틱 컴포넌트(22, 28)를 연결해서 통합 에너지 흡수 장치(32) (예를 들어, 금속 컴포넌트 및 플라스틱 컴포넌트가, 컴포넌트 중 하나 또는 모두의 손상 없이 분리되지 못하는 장치)를 형성하는 성형 공정 동안, 플라스틱 컴포넌트가 상기 개구부를 통해 흐르게 된다. 즉, 플라스틱 컴포넌트는 금속 컴포넌트에서 (예를 들어, 컴포넌트 중 하나 또는 모두에 손상을 입히지 않으면서) 분리될 수 없다. 금속 및 플라스틱 컴포넌트는 단일 컴포넌트로서 형성된다. 개구부(들)(18)는 금속 컴포넌트(10)의 임의의 표면 (예를 들어, 벽들(12, 14, 16) 중 하나) 위에, 또는 표면들의 조합 (예를 들어, 전술한 것들 중 하나 이상을 포함하는 벽들(12, 14, 16)의 임의의 조합) 위에 위치할 수 있다. 일 실시 양태에서, 개구부(들)(18)는 도 1에 예시된 바와 같이, 금속 컴포넌트(10)의 벽들 중 어느 두 벽 사이의 접합부에 위치할 수 있다.
개구부(들)(18)는, 국소적인 크러싱을 제공하는 작용을 하는 크러시 이니시에이터로서 선택적으로 기능하여 (예를 들어, 크러시 이니시에이터 지점에서 에너지 흡수 장치(30)의 크러싱), 충격 시 받는 힘으로 인해 차량 구조물의 다른 부분들이 고장나지 않게 될 것이다. 크러시 이니시에이터는, 축 방향의 하중을 받을 경우 (예를 들어, 충돌 동안 힘이 적용될 경우), 에너지 흡수 장치(32)가 충격 에너지 중 상당량을 흡수할 수 있게 한다. 다른 차량 컴포넌트에 대한 지지 부재로서 사용되고 횡방향의 하중을 받을 경우, 에너지 흡수 장치(32)는 적게 변형된다. 에너지 흡수 장치는, 차량 범퍼가 범퍼용 RCAR, Allianz, 및 Thatcham 구조 테스트 프로토콜을 달성할 수 있게 일조한다. 부가적으로는, 에너지 흡수 장치는, 차량 범퍼 및 차체 구조물이 FMVSS, IIHS, 및 EuroNCAP와 같은 고속 (예를 들어, 시간 당 20 마일 이상) 전면부 충돌 안전성 프로토콜을 만족시키는 데 일조할 수 있다. 에너지 흡수 장치 및 범퍼 비임의 크리프는, 에너지 흡수 장치와 범퍼 비임을 고온 하중 처리, 즉, 90℃ 이하에 600 내지 1,000 시간 동안 또는 그 이상 동안 처리하여 측정된다. 에너지 흡수 장치의 범퍼 비임의 중력 부하로 인한 아래방향 처짐이 측정된다. 플라스틱 컴포넌트의 크리프 테스트용 재료는 ASTM D2990-09 및 ISO 899를 따를 수 있으며, 금속 컴포넌트의 크리프 테스트용 재료는 ASTM E139-06을 따를 수 있다.
금속 컴포넌트(10)는 선택적으로, 캐비티를 밀봉하고 전술한 밀봉형 박스 모양의 구조를 만드는 부가적인 벽 (예를 들어, 제4 벽, 제5 벽 및/또는 제6 벽 (예시되지 않음))을 포함할 수도 있다.
이제 도 4 내지 도 7을 살펴보면, 에너지 흡수 장치(50)의 부가적인 실시 양태가 예시된다. 도 4는, 캐비티(54)를 형성하는 벽들(예를 들어, 제1 벽(42), 제2 벽(44), 제3 벽(46), 및 제4 벽(48))을 포함하는 금속 컴포넌트(40)를 예시한 것이다. 금속 컴포넌트(40)는 전술한 바와 같은 밀봉형 박스 모양 구조를 포함한다. 금속 컴포넌트(40)는, 하나 이상의 벽 위에 구멍(들)(52)을 포함할 수 있으며, 에너지 흡수 장치(50)가 형성되는 동안, 플라스틱 컴포넌트(56), 예를 들어, 조각(60)으로부터의 재료가 상기 구멍들을 통해 흘러서, 금속 컴포넌트(40) 중 하나 이상의 벽에 플라스틱 요소(들)(62) (플라스틱 컴포넌트와 동일 또는 상이한 재료일 수 있음)를 만들게 한다. 요소(들)(62)는 플라스틱 컴포넌트를 금속 컴포넌트에 고정시켜, (플라스틱 컴포넌트의 요소를 파괴하지 않으면서) 플라스틱 컴포넌트가 제거되는 것을 방지한다. 3개의 열가소성 조각(62)은 도 6에 예시된다.
금속 컴포넌트(40)의 벽들 (예를 들어, 벽(42, 44, 46, 및/또는 48)) 중 임의의 벽, 또는 금속 컴포넌트(40)의 벽들 중 임의의 조합은 선택적으로 크러시 이니시에이터(들)(64)를 추가로 포함하여, 충격 시 받는 힘으로 인해 차량 구조물의 다른 부분들 (예를 들어, BIW)이 고장나지 않도록, 그 지점에 국소적인 크러싱을 제공할 수 있다. 예를 들어, 크러시 이니시에이터(들)(64)는 벽들(42 및 46, 46 및 44, 44 및 48, 또는 42 및 48) 사이의 접합부에 위치할 수 있다. 많은 크러시 이니시에이터(18)가 존재할 수 있되, 크러시 이니시에이터(18)의 수는 이들 지점에 국소적인 크러싱을 제공하기에 충분할 정도면 된다.
도 5는, 금속 컴포넌트(40)와 함께 공-성형되고, 금속 컴포넌트(40)의 벽들에 의해 만들어진 캐비티(54)에 위치할 수 있는 플라스틱 컴포넌트(56)를 예시한다. 플라스틱 컴포넌트(56)는 복수 개의 부재(58)를 포함할 수 있으며, 이 부재 안에 채널(26)이 포함된다. 도 5는, 복수 개의, 타원형 모양의 부재를 예시하며, 한편, 도 7은 복수 개의, 다이아몬드형 모양의 부재를 예시하고 있다.
조립된 에너지 흡수 장치(50)는 도 6에 예시되어 있다. 플라스틱 조각(들)(62)은, 제조 후에, 금속 컴포넌트(40)의 벽이 플라스틱 컴포넌트(56)의 채널(26) 축에 수직인 방식으로, 배향될 수 있다. 다른 실시 양태에서, 열가소성 조각(들)(62)은, 금속 컴포넌트(40)의 벽이 플라스틱 컴포넌트(56)의 채널(26) 축에 평행인 방식으로, 배향될 수 있다.
도 7에 의해 예시된 대안적인 실시 양태에서, 다이아몬드형 모양의 플라스틱 컴포넌트(66)가 예시된다. 플라스틱 컴포넌트(66)는 부재(67)를 포함하며, 이 부재 안에서 채널(26)이 규정된다. 플라스틱 컴포넌트(66)는 금속 컴포넌트(40)와 함께 공-성형되어, 단일 유닛 조립형 에너지 흡수 장치 (예시되지 않음)를 제공할 수 있다.
도 8 및 도 9는, 플라스틱 컴포넌트(70), 금속 컴포넌트(72), 및 에너지 흡수 장치(74)의 조립에 대한 추가의 실시 양태를 예시한 것이다. 플라스틱 컴포넌트(70)는 복수 개의 부재(76)를 포함하며, 이 부재 안에서 채널(26)이 규정된다. 도 8에, 복수 개의, 다이아몬드형 모양의 부재가 예시되어 있지만, 어떤 모양의 부재(76)든 이용가능하다. 예를 들어, 부재(76)는, 계란형, 원형, 다이아몬드형, 삼각형, 정사각형, 직사각형, 육각형, 벌집형, 오각형, 타원형 등뿐만 아니라, 전술한 형태들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하나 이에 한정되지 않는 임의의 모양을 포함할 수 있다.
에너지 흡수 장치(74)는 도 9에 예시되어 있다. 플라스틱 컴포넌트(70)의 채널(26)은 도 8에서 C-C 선으로 그려진 축을 포함한다. 금속 컴포넌트(72)는, 금속 컴포넌트(72)의 벽이 채널(26) 축에 평행인 방식으로, 4개 이상의 벽을 포함한다. 금속 컴포넌트(72)는, 하나 이상의 벽 위에 구멍(들)(52) (예시되지 않음)을 포함할 수 있으며, 에너지 흡수 장치(74)가 형성되는 동안, 도 7 및 도 8에 예시된 플라스틱 컴포넌트(70), 예를 들어, 조각(60)으로부터의 재료가 상기 구멍들을 통해 흘러서, 금속 컴포넌트(72) 중 하나 이상의 벽 위에 플라스틱 요소(들)(62) (플라스틱 컴포넌트와 동일 또는 상이한 재료일 수 있음)를 만들게 한다. 요소(들)(62)는 플라스틱 컴포넌트를 금속 컴포넌트에 고정시켜, (플라스틱 컴포넌트의 요소를 파괴하지 않으면서) 플라스틱 컴포넌트가 제거되는 것을 방지한다. 3개의 열가소성 조각(62)은 도 9에 예시되어 있다.
에너지 흡수 장치(74)는, 전술한 바와 같이, 플라스틱 컴포넌트(70) 및 금속 컴포넌트(72)의 공-성형으로 형성될 수 있다. 금속 컴포넌트(72)의 벽들 중 임의의 벽, 또는 금속 컴포넌트(72)의 벽들 중 임의의 조합은 선택적으로 크러시 이니시에이터(들)(64) (예시되지 않음)를 추가로 포함하여, 충격 시 받는 힘으로 인해, 차량 구조물의 다른 부분들 (예를 들어, BIW)이 고장나지 않도록, 그 지점에 국소적인 크러싱을 제공할 수 있다.
플라스틱 컴포넌트(82) 및 금속 컴포넌트(84)를 포함하는 에너지 흡수 장치(80)의 제조 방법은 도 10, 11, 및 12에 예시되어 있다. 도 10은, 성형 공정 동안에, 플라스틱 컴포넌트(82)로부터의 플라스틱 재료가 금속 컴포넌트(84)의 구멍(들)(86)을 통해 흘러, 일체 성형 조립된 에너지 흡수 장치(80)를 형성하게 되는, 조립된 에너지 흡수 장치(80)를 예시한다. 도 12는, 도 11의 D-D 선을 따라 본 것을 나타내며, 플라스틱 컴포넌트(82)의 플라스틱 재료가 금속 컴포넌트(84)의 구멍(들)(86)을 통해 흘러가는 방식을 이 도면에서 볼 수 있다. 플라스틱 컴포넌트(82)는 벽들을 추가로 포함하며, 이 벽들 안에서 채널(26)이 규정되어 있다.
일 실시 양태에서, 에너지 흡수 장치는, 금속 컴포넌트 채널을 형성하는 3개 이상의 벽을 포함하는 금속 컴포넌트; 및 콤 채널을 규정하는 복수 개의 벽들을 가진 벌집 구조를 가진 플라스틱 컴포넌트를 포함한다. 플라스틱 컴포넌트는 크래시 캔을 형성하는 금속 컴포넌트 채널에 위치한다. 플라스틱 컴포넌트는, 금속 컴포넌트 및/또는 플라스틱 컴포넌트의 손상 없이 금속 컴포넌트로부터 분리될 수 없다. 에너지 흡수 장치는 차량에서 충격 에너지를 흡수하도록 배치될 수 있다.
일 실시 양태에서, 에너지 흡수 장치의 제조 방법은, 금속 컴포넌트 및 플라스틱 컴포넌트를 공-성형해서 크래시 캔을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 금속 컴포넌트는 금속 컴포넌트 채널을 형성하는 3개 이상의 벽을 포함할 수 있으며, 플라스틱 컴포넌트는 콤 채널을 규정하는 복수 개의 벽들을 가진 벌집 구조를 포함할 수 있다.
일 실시 양태에서, 차량은, 차량 컴포넌트; 및 차량 컴포넌트에 인접해서 위치하는 에너지 흡수 장치를 포함할 수 있다. 상기 에너지 흡수 장치는, 금속 컴포넌트 채널을 형성하는 3개 이상의 벽을 포함하는 금속 컴포넌트; 및 콤 채널을 규정하는 복수 개의 벽들을 가진 벌집 구조를 가진 플라스틱 컴포넌트를 포함할 수 있다. 상기 플라스틱 컴포넌트는 금속 컴포넌트 채널에 위치할 수 있으며, 금속 컴포넌트 및/또는 플라스틱 컴포넌트의 손상 없이 금속 컴포넌트로부터 분리될 수 없다.
여러 실시 양태에서, (i) 금속 컴포넌트는, 채널을 밀봉하는 제4 벽을 포함할 수 있으며; 및/또는 (ii) 금속 컴포넌트의 벽은 구멍을 포함할 수 있고, 플라스틱 컴포넌트로부터의 플라스틱 재료는 상기 구멍에 위치할 수 있으며; 및/또는 (iii) 금속 컴포넌트의 벽은 크러시 이니시에이터를 추가로 포함할 수 있으며; 및/또는 (iv) 크러시 이니시에이터는 2개의 벽들의 교차 지점에서, 금속 컴포넌트의 코너에 위치할 수 있으며; 및/또는 (v) 콤 채널은 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 다이아몬드형, 오각형, 육각형, 칠각형, 및 팔각형, 및 전술한 형태들 중 하나 이상을 포함하는 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 모양을 가질 수 있으며; 및/또는 (vi) 금속 컴포넌트의 벽들 모두는 상기 채널의 축에 평행일 수 있으며; 및/또는 (vii) 2개의 마주보는 벽들은 상기 채널의 축에 평행일 수 있고, 2개의 마주보는 벽들을 연결하는 벽은 상기 축에 수직일 수 있으며; 및/또는 (viii) 금속 컴포넌트는 마주보는 벽들을 2 세트 이상 포함할 수 있으며, 마주보는 벽들 세트 각각은 다른 마주보는 벽 세트와 함께 연결되며; 및/또는 (ix) 에너지 흡수 장치는 높이와 같거나 이보다 더 긴 길이를 추가로 가질 수 있으며, 상기 높이는 폭과 같거나 폭보다 더 높으며, 상기 길이는 500 mm 이하이며; 및/또는 (x) 상기 높이는 300 mm 이하일 수 있으며, 상기 폭은 200 mm 이하일 수 있으며; 및/또는 (xi) 금속 컴포넌트는 플라스틱 컴포넌트의 마주보는 쪽에 있는 벽의 면에 캐비티를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 캐비티는 벽을 관통하는 구멍을 가지며, 상기 캐비티에 있는 플라스틱 요소는 상기 구멍을 통해 플라스틱 컴포넌트에 연결되며; 및/또는 (xii) 플라스틱 컴포넌트로부터의 플라스틱 재료는 금속 컴포넌트의 구멍을 통해 연장될 수 있으며; 및/또는 (xiii) 플라스틱 컴포넌트는 금속 컴포넌트 채널에 위치할 수 있고, 금속 컴포넌트 및/또는 플라스틱 컴포넌트의 손상 없이 금속 컴포넌트로부터 분리될 수 없으며; 및/또는 (xiv) 공-성형법은 사출 성형, 인서트 성형, 및 전술한 공정들 중 하나 이상을 포함하는 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 공정을 포함할 수 있으며; 상기 방법은 금속 컴포넌트의 구멍을 통해 플라스틱 재료를 흐르게 하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며; 및/또는 (xv) 상기 플라스틱 재료는, 플라스틱 컴포넌트의 마주보는 쪽에 있는 금속 컴포넌트 벽의 일면에 있는 캐비티로 흘러, 금속 컴포넌트와 플라스틱 컴포넌트를 함께 결합할 수 있으며; 및/또는 (xvi) 상기 방법은 플라스틱 재료를 압출하여 플라스틱 컴포넌트를 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며; 및/또는 (xvii) 차량 컴포넌트는 차체 (body in white), 및 차체외 골격 (body in black)으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 에너지 흡수 장치는 차량 컴포넌트와, 범퍼 비임이 부착되는 곳 사이에 위치한다.
본원에서 개시된 에너지 흡수 장치는, 다른 모든 금속 구조물보다 경량이며 비용이 덜 들면서, 효율적인 에너지 흡수 특징을 제공한다. 본원에서 개시된 에너지 흡수 장치는 또한, 모든 플라스틱 압출 구조물보다 비용이 덜 드는 에너지 흡수 장치를 제조하기 위해, 사출 성형과 같은 공정으로 형성될 수 있는, 일체 성형 조립된 에너지 흡수 장치를 제공한다. 부가적으로는, 금속 컴포넌트 및 플라스틱 컴포넌트의 통합으로, 모든 플라스틱 사출 성형된 구조물과 비교해 효율적인 에너지 흡수 특징을 제공하면서도, 모든 플라스틱 압출된 구조물 또는 사출 성형된 구조물보다 변형에 대한 저항성은 더 크게 한다.
본원에서 개시된 모든 범위는 종점을 포함하는 것이며, 상기 종점은 서로 독립적으로 조합가능하다 (예를 들어, "25 중량% 이하"의 범위, 또는 더 구체적으로는, 5 중량% 내지 20 중량%는 종점과, 5 중량% 내지 20 중량%의 범위 내의 모든 중간 값들을 포함하는 것임). "조합물"은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 산물 등을 포함한다. 아울러, 본원에서 "제1", "제2" 등의 용어는 임의의 순서, 양, 또는 중요도를 나타내는 것이 아니며, 그보다는 하나의 요소를 또 다른 요소와 구별하는 데 사용된다. 본원에서 "단수형" 용어는 양을 한정하는 것이 아니며, 본원에서 다르게 표현되거나 문맥상 명확하게 대조되지 않는 한, 단수형과 복수형 모두를 포함하고자 하는 것이다. 본원에서 사용되는 접미사 "(들)"는, 이 접미사를 포함하는 용어의 단수형과 복수형 모두를 포함하여, 그 용어의 하나 이상을 포함하고자 하는 것이다 (예를 들어, 필름(들)은 하나 이상의 필름을 포함함). 명세서 전반에 걸쳐, "한 실시 양태", "다른 실시 양태", "일 실시 양태" 등은, 실시 양태와 관련되어 기술된 특정 요소 (예를 들어, 특성, 구조, 및/또는 특징)가 본원에서 기술된 하나 이상의 실시 양태에 포함되는 것이며, 다른 실시 양태에 존재할 수 있거나 또는 존재할 수 없음을 의미한다. 또한, 기술된 요소들이 다양한 실시 양태에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있는 것으로 이해해야 할 것이다.
구체적인 실시 양태가 기술되어 있지만, 당해 분야의 당업자나 출원인은, 현재 예상하지 않거나 예상할 수 없는 대체방안, 변형, 변화, 개선안, 및 실질적인 대응안을 찾게 될 수 있다. 따라서, 출원 시의, 그리고 이후 보정이 가능한, 첨부된 청구항은 이러한 대체방안, 변형, 변화, 개선 및 실질적인 대응안 모두를 포함하고자 한다.

Claims (21)

  1. 차량에서 충격 에너지를 흡수하도록 형성된 에너지 흡수 장치(32, 50, 74, 80)로서,
    금속 컴포넌트 채널(20)을 형성하는 3개 이상의 벽(12, 14, 16; 42, 44, 46, 48)을 포함하는 금속 컴포넌트(10, 40, 72, 84); 및
    상기 금속 컴포넌트 채널에 위치한 플라스틱 컴포넌트(22, 28, 56, 70, 82)
    를 포함하고,
    상기 플라스틱 컴포넌트는 콤 (comb) 채널(26, 30)을 규정하는 복수 개의 벽(24, 34)을 가진 벌집 구조를 가지고,
    상기 플라스틱 컴포넌트는 금속 컴포넌트 채널에 위치하고, 상기 플라스틱 컴포넌트 및 상기 금속 컴포넌트 채널은 크래시 캔 (crash can)을 형성하고, 상기 플라스틱 컴포넌트는 금속 컴포넌트 및 플라스틱 컴포넌트 중 하나 이상의 손상 없이 상기 금속 컴포넌트로부터 분리될 수 없는, 에너지 흡수 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    에너지 흡수 장치(32, 50, 74)로서, 상기 금속 컴포넌트(10, 40, 72)의 벽이 구멍(aperture) (18, 52)을 포함하며,
    상기 플라스틱 컴포넌트로부터의 플라스틱 재료가 상기 구멍에 위치하는, 에너지 흡수 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    에너지 흡수 장치(32, 50, 74)로서, 상기 금속 컴포넌트(10, 40, 72)의 벽이 크러시 이니시에이터(crush initiator) (18)를 추가로 포함하고,
    상기 크러시 이니시에이터(18)가 2개의 벽의 교차지점에서, 금속 컴포넌트의 코너에 위치하는, 에너지 흡수 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    에너지 흡수 장치(32, 50, 74)로서, 상기 콤 채널이 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 다이아몬드형, 오각형, 육각형, 칠각형, 및 팔각형, 및 전술한 형태들 중 하나 이상을 포함하는 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 모양을 포함하는, 에너지 흡수 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    에너지 흡수 장치(32, 50, 74)로서, 상기 금속 컴포넌트의 벽들이 모두 상기 콤 채널의 축에 평행인, 에너지 흡수 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    에너지 흡수 장치(32, 50, 74)로서, 2개의 마주보는 벽들이 상기 콤 채널의 축과 평행이며,
    상기 2개의 마주보는 벽들을 연결하는 벽이 상기 축에 수직인, 에너지 흡수 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    에너지 흡수 장치(50, 74)로서, 상기 금속 컴포넌트(40)가 마주보는 벽을 2 세트 이상 포함하며,
    상기 마주보는 벽들 세트 각각이 다른 세트의 마주보는 벽들과 함께 연결되는, 에너지 흡수 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    에너지 흡수 장치(32, 50, 74)로서, 상기 금속 컴포넌트(40)가 상기 플라스틱 컴포넌트(56)의 마주보는 벽의 일면에 캐비티(cavity) (54)를 추가로 포함하며,
    상기 캐비티는 벽을 관통하는 구멍(52)을 가지며,
    상기 캐비티 내 플라스틱 요소(62)는 상기 구멍을 통해 상기 플라스틱 컴포넌트와 연결되는, 에너지 흡수 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    에너지 흡수 장치(32, 50, 74)로서, 상기 플라스틱 컴포넌트로부터의 플라스틱 재료가 상기 금속 컴포넌트 내 구멍을 통해 연장되는, 에너지 흡수 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 에너지 흡수 장치(80)의 제조 방법으로서,
    금속 컴포넌트(84) 및 플라스틱 컴포넌트(82)를 공-성형 (co-molding)하여, 크래시 캔을 형성하는 단계; 및
    상기 금속 컴포넌트(84) 내 구멍(86)을 통해 플라스틱 재료를 흘려 보내는 단계
    를 포함하고,
    상기 금속 컴포넌트(84)는 금속 컴포넌트 채널을 형성하는 3개 이상의 벽을 포함하며;
    상기 플라스틱 컴포넌트(82)는 콤 채널을 규정하는 복수 개의 벽들을 가진 벌집 구조를 가지며, 상기 플라스틱 컴포넌트가 상기 금속 컴포넌트 채널에 위치하고, 상기 플라스틱 컴포넌트가 금속 컴포넌트 및 플라스틱 컴포넌트 중 하나 이상의 손상 없이 상기 금속 컴포넌트로부터 분리될 수 없는, 에너지 흡수 장치의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 공-성형 단계가 사출 성형, 인서트 성형 (insert molding), 및 전술한 공정들 중 하나 이상을 포함하는 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 공정을 포함하는, 에너지 흡수 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 플라스틱 재료가 플라스틱 컴포넌트의 마주보는 쪽의 금속 컴포넌트 벽의 일면에 있는 캐비티로 흘러 들어가서, 금속 컴포넌트와 플라스틱 컴포넌트를 함께 결합시키는, 에너지 흡수 장치의 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 플라스틱 재료를 압출하여, 플라스틱 컴포넌트를 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 에너지 흡수 장치의 제조 방법.
  14. 차량 컴포넌트; 및
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 에너지 흡수 장치
    를 포함하는, 차량.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 차량 컴포넌트가 차체 (body in white), 및 차체외 골격 (body in black)으로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    상기 에너지 흡수 장치가 차량 컴포넌트와, 범퍼 비임이 부착되는 곳 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는, 차량.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 에너지 흡수 장치는 축방향으로 하중을 받는 경우 충격 에너지를 흡수하도록 형성되고, 위치하는, 차량.
  17. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 흡수 장치는 축방향으로 하중을 받는 경우 충격 에너지를 흡수하기 위해 차량에서 사용되는, 에너지 흡수 장치.
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