KR101780567B1 - 자동차용 범퍼빔 및 이의 제조방법 - Google Patents

자동차용 범퍼빔 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 자동차용 범퍼빔은 후면이 'ㄷ' 형상으로 개방되고, 곡률을 가지는 빔본체; 상기 빔본체 양측에 형성된 스테이; 상기 빔본체의 길이방향으로 형성된 1 이상의 보강빔; 및 상기 빔본체에 형성되어 상기 보강빔를 상기 빔본체에 고정시키는 복수의 본체리브;를 포함하고, 상기 보강빔은 글라스 로드, 카본 로드 및 아라미드 로드 중 하나 이상을 포함한다.

Description

자동차용 범퍼빔 및 이의 제조방법{UMPER BEAM FOR VEHICLE AND THE METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 자동차용 범퍼빔 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
자동차용 범퍼 시스템은 자동차의 저속 충돌 시 탄성적으로 변형하여 자동차의 물리적인 손상을 최소화하기 위한 것으로서, 다른 자동차나 고정체와의 충돌 시 그 충격을 흡수하여 탑승자의 안전을 도모하고, 동시에 차체의 변형을 최소화 할 수 있도록 자동차 전, 후방에 배치되는 완충수단이다.
차량 연비 개선을 위한 노력으로 범퍼빔을 경량화하는 연구가 활발하다. 다만, 플라스틱으로만 이루어진 범퍼빔은 충격 흡수율에 한계가 있다. 따라서, 가벼우면서도, 충격을 충분히 흡수하여 차량의 물리적인 손상을 최소화할 수 있는 범퍼빔의 개발이 필요하다.
한편, 범퍼빔의 성형 중에 생기는 웰드라인(weld line)은 충격에 취약하기 때문에, 웰드라인(weld line)을 최소화할 수 있는 범퍼빔의 제조방법도 필요한 실정이다.
이와 관련한 선행기술은 한국 공개특허 제2007-0111812호에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 충격 흡수력이 우수하여, 침입량 및 꺾임이 적은 차량용 범퍼빔 및 이의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 자동차용 범퍼빔에 관한 것이다.
일 구체예에서, 상기 자동차용 범퍼빔은 후면이 'ㄷ' 형상으로 개방되고, 곡률을 가지는 빔본체, 상기 빔본체 양측에 형성된 스테이, 상기 빔본체의 길이방향으로 형성된 1 이상의 보강빔 및 상기 보강빔을 상기 빔본체에 고정시키는 복수의 본체리브를 포함하고, 상기 보강빔은 글라스 로드, 카본 로드 및 아라미드 로드 중 하나 이상을 포함한다.
상기 스테이는 빔본체의 전면방향으로 돌출된 코너 흡수부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 본체리브는 반복되는 'X' 형상으로 형성된 것일 수 있다.
다른 구체예에서, 상기 빔본체는 상부 및 하부가 역'ㄷ' 형상으로 연장된 상부연장부 및 하부연장부가 형성되고, 상기 상부연장부 및 하부연장부 각각은, 빔본체의 길이방향으로 형성되고 2 이상의 고정부로 고정된 보강빔을 더 포함할 수 있다.
상기 스테이는 1 이상의 너트를 포함할 수 있다.
상기 스테이는 내부에 복수의 스테이리브가 형성된 것일 수 있다.
상기 빔본체, 스테이 또는 본체리브는 장섬유가 보강된 팰릿을 이용한 사출 형식의 복합재 (G-LFT), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 열가소성 올레핀(TPO), 폴리아미드(PA) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 범퍼빔의 제조방법에 관한 것이다.
일 구체예에서, 상기 범퍼빔의 제조방법은 수지가 주입되는 복수의 게이트 밸브가 일 단에서 타 단까지 간격을 두고 형성된 사출금형에 보강빔을 배치하는 단계 및 상기 사출금형에 원료수지를 주입하는 단계를 포함하며, 상기 복수의 게이트 밸브를 순차적으로 개방하여 원료수지를 주입하는 것을 특징으로 하는 상기의 자동차용 범퍼빔을 제조방법일 수 있다.
상기 제조방법은 상기 원료수지가 빔본체 및 복수의 본체리브를 형성하고, 상기 보강빔은 상기 복수의 본체리브에 의해 빔본체에 고정될 수 있다.
상기 제조방법은 일 단에서 타 단까지 게이트 밸브를 순차적으로 개방하여 원료수지를 사출금형에 주입할 수 있다.
상기 제조방법은 중앙에서 양 단까지 게이트 밸브를 순차적으로 개방하여 원료수지를 사출금형에 주입할 수 있다.
상기 일 단 및 타 단의 게이트 밸브는 상기 스테이에 형성된 코너 흡수부에 형성된 것일 수 있다.
본 발명은 충격 흡수력이 우수하여, 침입량 및 꺾임이 적은 차량용 범퍼빔 및 이의 제조방법을 제공하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 구체예의 범퍼빔의 사시도를 간단히 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예의 범퍼빔을 후면에서 바라보는 평면도를 간단히 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 A-A'를 절단한 단면도를 간단히 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 구체예의 자동용 범퍼빔의 사시도를 간단히 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 구체예의 범퍼빔을 후면에서 바라보는 평면도를 간단히 도시한 것이다.
도 6은 도 5의 B-B'를 절단한 단면도를 간단히 도시한 것이다.
도 7은 도 5의 C-C'를 절단한 단면도를 간단히 도시한 것이다.
도 8은 본 발명 구체예의 스테이를 전면에서 바라보는 평면도를 간단히 도시한 것이다.
도 9는 도 8의 D-D'를 절단한 단면도를 간단히 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 일 구체예의 범퍼빔의 제조방법을 간단히 도시한 것이다.
도 11은 범퍼빔의 제조방법에 따라 웰드라인 형성 여부를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 실시예 및 비교예의 실험방법을 간단히 도시한 것이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 구체예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
단지, 여기서 소개되는 구체예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 또한, 설명의 편의를 위하여 구성요소의 일부만을 도시하기도 하였으나, 당업자라면 구성요소의 나머지 부분에 대하여도 용이하게 파악할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 "상부"와 "하부"는 도면을 기준으로 정의한 것으로서, 시관점에 따라 "상부"가 "하부"로, "하부"가 "상부"로 변경될 수 있고, "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구조를 개재한 경우도 포함할 수 있다. 반면, "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구조를 개재하지 않은 것을 의미한다.
본 명세서에서 "'ㄷ' 형상"은 일 면이 개방되어, 단면이 'ㄷ' 형태인 것을 의미한다. "역 ㄷ 형상"은 "ㄷ 형상"의 개방 방향과 반대 방향으로 개방된 형태를 의미한다.
본 명세서에서 "길이방향"은 범퍼빔의 본체빔이 가장 긴 방향을 의미하며, 구체적으로 차량의 차폭 방향을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 "전면"은 충격이 예정된 면으로써, 구체적으로 정면 범퍼인 경우에는 차량 정면방향의 면을, 후면 범퍼인 경우에는 차량 후면방향의 면을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 "후면"은 상기 전면과 반대 쪽의 면을 의미한다.
또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, '포함하다' 또는 '가지다'등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 방법 또는 제조방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
자동차용 범퍼빔
도 1, 도 2 및 도 3을 참고하여 본 발명의 일 구체예에 따른 자동차용 범퍼빔을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 구체예의 범퍼빔의 사시도를 간단히 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일 구체예의 범퍼빔을 후면에서 바라보는 평면도를 간단히 도시한 것이고, 도 3은 도 2의 A-A'를 절단한 단면도를 간단히 도시한 것이다.
본 발명의 일 구체예의 자동차용 범퍼빔(10)은 후면이 'ㄷ' 형상으로 개방되고, 곡률을 가지는 빔본체(100), 빔본체(100) 양측에 형성되며, 상기 빔본체(100)를 차량에 고정하기 위한 스테이(200), 빔본체(100)의 길이방향으로 형성된 1 이상의 보강빔(300) 및 보강빔(300)을 빔본체(100)에 고정시키는 복수의 본체리브(400)를 포함하고, 상기 보강빔(300)은 글라스 로드, 카본 로드 및 아라미드 로드 중 하나 이상을 포함한다.
빔본체(100)는 차량의 충돌 시, 그 충격을 흡수하고 탑승자의 안전을 도모하며, 차체의 변형을 최소화하는 범퍼빔의 기본 골격이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 범퍼빔(10)의 빔본체(100)는 곡률을 가지고 있어, 충격을 흡수하기 유리하다. 구체적으로, 빔본체(100)는 전면방향으로 볼록한 곡선을 형성하도록 곡률을 가짐으로써, 차량 정면에서 발생하는 충격을 효율적으로 흡수할 수 있다. 예를 들어, 상기 곡률은 빔본체(100) 전체가 일정한 곡률을 가지도록 형성될 수 있고, 빔본체(100) 중앙부터 양 끝으로 갈수록 곡률이 커질 수도 있다. 빔본체(100)의 곡률이 중앙부터 양 끝으로 갈수록 곡률이 커지는 경우, 범퍼빔은 아치형으로 형성될 수 있어, 충격흡수에 더욱 유리하다.
구체적으로 빔본체(100)는 높이(AH)가 50 내지 200 mm, 구체적으로 50 내지 100 mm, 너비(AD)가 20 내지 150 mm, 구체적으로 30 내지 60 mm일 수 있다. 상기의 범위에서, 범퍼빔의 강성이 우수하고, 침입량 및 꺾임을 최소화할 수 있다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 범퍼빔(10)의 빔본체(100)는 후면이 'ㄷ' 형상으로 개방되어 있어, 범퍼빔의 경량화를 향상시킬 수 있고, 범퍼빔이 보강빔(300)및 너트를 포함함에도 불구하고 제조 방법이 간단한 장점이 있다. 예를 들어, 본 발명의 범퍼빔(10)은 사출성형에 의할 수 있다.
도 1을 참고하면, 스테이(200)는 범퍼빔(10)의 빔본체(100)를 차량에 고정시키는 부재로써, 빔본체(100)의 양측에 형성된다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 구체예의 스테이(200)는 빔본체(100)를 차량에 고정시키기 위해, 적어도 하나 이상의 너트(250)를 포함할 수 있으며, 충격 흡수를 위해 적어도 하나 이상의 스테이리브(210, 220)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 너트(250)는 제조 시, 스테이(200)와 일체로 형성될 수 있다. 너트(250)는 볼트와 체결될 수 있는 것이면, 제한되지 않으나 회전방지를 위해 각형 너트를 사용할 수 있다. 예를 들어, 너트(250)는 사각너트 또는 육각너트를 사용할 수 있다. 도 8 및 도 9는 너트(250)가 스테이 당 3개가 개재된 것을 도시하고 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한편, 상기 스테이리브(210, 220)는 스테이(200)의 강성을 증가시킬 수 있도록 하는 것이면 되고, 그 형태 및/또는 개수는 제한되지 않는다. 상기 스테이리브(210, 220)는 범퍼빔의 길이방향으로 형성된 수평 스테이리브(210) 및/또는 범퍼빔의 길이방향과 수직인 수직 스테이리브(220)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 8 및 도 9에 도시된 것과 같이, 복수의 수평 스테이리브(210) 및 복수의 수직 스테이리브(220)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 필요에 따라, 상기 수평 스테이리브(210)와 수직 스테이리브(220)는 그 너비 및/또는 높이가 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 복수개의 수평 스테이리브 또는 복수개의 수직 스테이리브를 포함할 경우에는, 각각의 수평 또는 수직 스테이리브의 너비 및/또는 높이는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
다시 도 1, 도 2 및 도 3을 참고하면, 스테이(200)는 빔본체의 전면방향으로 돌출된 코너 흡수부(270)를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 코너 흡수부(270)가 포함될 경우, 상대적으로 취약한 측면의 충격을 흡수하는 데 효과적이다. 측면에서의 충격이 스테이(200)에 직접 가해지는 경우에는 범퍼빔은 충격 흡수에 취약할 수 있으나, 코너 흡수부(270)에서 1차로 충격을 흡수하는 과정이 더해져 충격 흡수량을 개선시킬 수 있다. 코너 흡수부(270)는 범퍼빔의 공간 효율을 고려하여, 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 코너 흡수부(270)를 포함함으로써, 범퍼빔(10)의 제조가 간단할 뿐만 아니라, 웰드라인(weld line)의 형성을 최소화 할 수 있는 장점이 있다. 구체적으로, 코너 흡수부(270) 상에 사출 밸브 게이트가 형성될 수 있고, 복수의 게이트 밸브를 순차적으로 개방하여 사출하는 경우 웰드라인(weld line)의 형성을 최소화 할 수 있다. 도 11은 범퍼빔의 제조 시, 복수의 게이트 밸브를 동시에 개방하는 경우(a), 일 단에서 타 단까지 순차적으로 개방하는 경우(b) 및 중앙에서 양 단까지 순차적으로 개방하는 제조방법에 따라 웰드라인(w) 형성 여부를 도시한 것이다. 구체적으로, 게이트 밸브를 순차적으로 개방하여 사출하여 제조한 범퍼빔 (b) 및 (c)는 웰드라인(weld line)이 감소된다.
보강빔(300)은 범퍼빔의 충격 흡수 한계를 개선하기 위한 것으로, 빔본체(100)와 다른 소재로 형성된다. 구체적으로, 보강빔은 글라스 로드(glass rod) 및 카본로드(carbon rod), 아라미드 로드(aramid rod) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 글라스 로드(glass rod)는 글라스 파이버(glass fiber)를 포함하는 연속섬유 강화 열가소성플라스틱(CFRTPC)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 글라스 로드는 글라스 파이버 및 열가소성 플라스틱으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 글라스 로드는 글라스 파이버 20 내지 80 중량%, 구체적으로 55 내지 65 중량% 및 폴리프로필렌(PP) 20 내지 80 중량%, 구체적으로 35 내지 45 중량%를 포함할 수 있다. 상기의 범위에서, 글라스 로드는 탄성 및 강도가 우수한 장점이 있다.
상기 카본 로드(carbon rod)는 카본 파이버(carbon fiber)를 포함하는 연속섬유 강화 열가소성플라스틱(CFRTPC)를 포함할 수 있고, 상기 아라미드 로드(aramid rod)는 아라미드 파이버(aramid fiber)를 포함하는 연속섬유 강화 열가소성플라스틱(CFRTPC)를 포함할 수 있다. 상기 카본 로드(carbon rod) 및 아라미드 로드(aramid rod)는 글라스 파이버(glass fiber) 대신 카본 파이버(carbon fiber) 또는 아라미드 파이버(aramid fiber)를 포함하는 것을 제외하고는 글라스 로드(glass rod)와 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 보강빔은 글라스 파이버(glass fiber), 카본 파이버(carbon fiber) 및 아라미드 파이버(aramid fiber)를 각각 포함하거나, 또는 2 이상 포함할 수 있다. 구체적으로, 글라스 파이버(glass fiber) 5 내지 50 중량%, 카본 파이버(carbon fiber) 5 내지 50 중량%, 아라미드 파이버(aramid fiber) 5 내지 50 중량% 및 폴리프로필렌(PP) 30 내지 85 중량%로 포함될 수 있다. 상기의 범위에서, 보강빔은 탄성력과 경량화의 밸런스가 우수하다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 보강빔(300)은 빔본체(100)의 길이방향으로 형성되고, 1 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 보강빔(300)은 본체리브로 고정이 용이하도록 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이 'ㄷ'형상의 내부에 형성될 수 있다. 도 2 및 도 3에서는 보강빔(300)이 2 개 형성된 것을 도시하고 있으나 이에 제한되지 않는다.
도 3을 참고하면, 상기 보강빔(300)은 빔본체(100)와의 밀착성을 위해 적어도 일면 이상이 평평한 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로 보강빔(300)은 도 3과 같이 단면이 직사각형일 수 있고, 두께(B1H)가 3 내지 15 mm, 너비(B1D)가 5 내지 15 mm일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 보강빔(300)은 삼각형, 사각형, 오각형, 반원 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
본체리브(400)는 'ㄷ' 형상으로 개방된 보강빔의 강성을 개선하는 효과를 가질 뿐만 아니라, 보강빔(300)을 빔본체(100)에 고정시키는 역할을 한다. 강성 개선 및 효과적인 고정을 위해 본체리브는 복수로 형성될 수 있고, 구체적으로 반복되는 'X' 형상으로 형성될 수 있다.
구체적으로 도 2를 참고하면, 본체리브(400)는 빔본체(100)의 길이방향에 대하여 20° 내지 85°, 구체적으로 30° 내지 60°의 각(θ)을 이루도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 본체리브 간의 간격(RD)은 0 mm 내지 500 mm, 구체적으로 10 mm 내지 100 mm, 더욱 구체적으로 20 mm 내지 40 mm일 수 있다. 상기의 범위에서, 범퍼빔의 강성이 우수하고, 보강빔이 빔본체에 효율적으로 고정되는 장점이 있다.
이하, 도 4 내지 도 7을 참고하여, 본 발명의 다른 구체예의 범퍼빔(20)을 설명한다. 도 4는 본 발명의 다른 구체예의 자동용 범퍼빔의 사시도를 간단히 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 일 구체예의 범퍼빔을 후면에서 바라보는 평면도를 간단히 도시한 것이다. 도 6은 도 5의 B-B'를 절단한 단면도를 간단히 도시한 것이고, 도 7은 도 5의 C-C'를 절단한 단면도를 간단히 도시한 것이다.
본 발명의 다른 구체예의 범퍼빔(20)은 빔본체(100)의 상부 및 하부에 상부연장부(110)와 하부연장부(120)가 더 포함된다는 점을 제외하고는, 본 발명의 일 구체예의 범퍼빔(10)에 기재된 것과 실질적으로 동일하다.
구체적으로는, 본 발명의 다른 구체예에 따른 범퍼빔(20)은 빔본체(100)의 상부 및 하부에 상부연장부(110) 및 하부연장부(120)를 더 포함한다. 이 때, 상기 상부연장부(110) 및 하부연장부(120) 각각은, 빔본체의 개방 방향과 반대 방향으로 개방된 역 'ㄷ'자 형태의 개방부를 갖는다. 또한, 상기 상부연장부(110) 및 하부연장부(120) 각각은, 빔본체(100)의 길이방향을 따라 형성되며, 상부연장부(110) 및 하부연장부(120) 상에 보강빔(300)이 추가로 포함될 수 있다. 이 때, 상기 보강빔(300)은 고정부(500)를 통해 상부연장부(110) 및 하부연장부(120)에 고정될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 상부연장부(110) 및 하부연장부(120)는 빔본체(100)가 'ㄷ' 형상으로 형성된 것과 달리, 역'ㄷ' 형상으로 형성됨으로써, 범퍼빔(20)의 강성을 더욱 증가시킬 수 있다. 상부연장부(110)의 높이(E1H) 또는 하부연장부(120)의 높이(E2H)는 5 내지 30 mm, 구체적으로 10 내지 20 mm가 될 수 있다. 또한, 상부연장부(110)의 너비(E1D) 또는 하부연장부(120)의 너비(E2D)는 5 내지 30 mm, 구체적으로 10 내지 20 mm가 될 수 있다. 상기의 범위에서 범퍼빔의 강성 및 범퍼빔의 부피감소의 밸런스가 우수하다.
한편, 상기 보강빔(300)은 상기 본 발명의 일 구체예에 따른 보강빔과 동일할 수도 있고, 필요에 따라 그 규격 또는 형태가 다를 수도 있다. 구제척으로, 보강빔(300)은 도 6과 같이 단면이 직사각형일 수 있고, 두께(B2H)가 5 내지 15 mm, 너비(B2D)가 5 내지 15 mm일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 보강빔(300)은 강성 향상을 고려하여 상부연장부(110) 및 하부연장부(120)의 후면에 형성될 수 있다.
상부연장부(110) 및 하부연장부(120)의 후면에 형성되는 보강빔(300)은 고정부(500)에 의해 고정된다. 상부연장부(110), 하부연장부(120), 보강빔(300) 및 고정부(500)는 범퍼빔의 제조 시 일체로 형성될 수 있다.
도 5 및 도 7을 참고하면, 고정부(500)는 보강빔(300)을 상부연장부(110) 및 하부연장부(120)의 후면에 고정시킨다. 구체적으로, 고정부(500)는 두께가 1 내지 10 mm, 구체적으로 3 내지 5 mm로 형성될 수 있다. 또한 고정부(500)의 너비(SD)는 5 내지 50 mm, 구체적으로 5 내지 20 mm일 수 있고, 고정부(500)의 높이(SH)는 6 내지 20 mm, 구체적으로 10 내지 20 mm일 수 있다. 또한, 고정부(500)는 1 m 당 10 개 내지 50 개, 구체적으로 20 개 내지 30 개가 형성될 수 있다. 상기의 범위에서, 범퍼빔을 효율적으로 고정시킬 수 있을 뿐만 아니라, 고정부가 범퍼빔 전체에 형성되는 것에 비해 부피 및 중량 감소의 효과도 있다.
상기 빔본체, 스테이 또는 본체리브는 장섬유가 보강된 팰릿을 이용한 사출 형식의 복합재 (G-LFT), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 열가소성 올레핀(TPO), 폴리아미드(PA) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 원가절감 및 생산성 개선을 위해 장섬유가 보강된 팰릿을 이용한 사출 형식의 복합재 (G-LFT)를 사용할 수 있다.
범퍼빔 제조방법
이하, 도 10을 참고하여 본 발명의 다른 관점인 범퍼빔의 제조방법에 관해 설명한다. 도 10은 본 발명의 일 구체예의 범퍼빔의 제조방법을 간단히 도시한 것이다.
본 발명의 범퍼빔 제조방법은 수지가 주입되는 복수의 게이트 밸브가 일 단에서 타 단까지 간격을 두고 형성된 사출금형에 보강빔을 배치하는 단계 및 상기 사출금형에 원료수지를 주입하는 단계를 포함하며, 상기 복수의 게이트 밸브를 순차적으로 개방하여 원료수지를 주입하는 것을 특징으로 하는 상기의 자동차용 범퍼빔을 제조방법일 수 있다.
기존의 복수의 게이트 밸브를 적용하는 사출성형 방법은 사출금형에 원료수지를 주입할 때, 복수의 게이트 밸브를 동시에 개방하여 원료수지를 각 게이트 밸브에 동시에 주입(injection)하는 방법을 사용한다. 이 경우, 서로 다른 게이트 밸브로부터 주입된 원료수지의 흐름이 만나는 곳에는 웰드라인(weld line)이 형성되고, 웰드라인(weld line)은 충격에 약하고 강성이 저하되는 단점이 있다. (도 11 (a) 참고)
본 발명의 자동차용 범퍼빔 제조방법은 기존과 달리 복수의 게이트 밸브를 동시에 개방하는 것이 아니라, 순차적으로 개방하여 상기 웰드라인(weld line)을 최소화할 수 있다. 웰드라인(weld line)이 최소화되는 것은 제조된 범퍼빔의 강성이 증가하여, 침입량 및 꺽임을 최소화할 수 있다는 것을 의미한다.
구체적으로, 도 10을 참고하면 사출금형에는 복수의 게이트 밸브(제1 게이트 밸브(610), 제2 게이트 밸브(620), 제3 게이트 밸브(630), 제4 게이트 밸브(640), 제5 게이트 밸브(650))가 형성되어 있다. 도 10에서는 5 개의 게이트 밸브가 형성된 것을 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다.
일 구체예에 따르면, 본 발명의 자동차용 범퍼빔 제조방법은 일 단의 게이트 밸브(예를 들어, 제1 게이트 밸브)에서 타 단의 게이트 밸브(예를 들어, 제5 게이트 밸브)까지 순차적으로 개방하여 원료수지를 사출금형에 주입할 수 있다. 이 경우, 제조된 범퍼빔의 웰드라인(weld line)이 감소하는 장점이 있다. (도 11 (b) 참고)
다른 구체예에 따르면, 본 발명의 자동차용 범퍼빔 제조방법은 중앙 게이트 밸브(예를 들어 제3 게이트 밸브)에서 양 단의 게이트 밸브(예를 들어 제1 및 제5 게이트 밸브)까지 순차적으로 개방하여 원료수지를 사출금형에 주입할 수 있다. 이 경우, 제조된 범퍼빔의 웰드라인(weld line)이 더욱 감소하는 장점이 있다. 상기 중앙 게이트 밸브는 게이트 밸브 개수가 짝수 인 경우에는 중앙의 두 개의 게이트 밸브를 의미할 수 있다. (도 11 (c) 참고)
상기와 같이 밸브 게이트를 순차적으로 개방하는 경우, 그 시간 간격은 원료수지의 주입(injection) 속도에 따라 달리 할 수 있다. 예를 들어, 원료수지의 주입 속도가 400 cm2/sec 인 경우, 상기 개방 간격은 1 초 내지 5 초, 구체적으로 2 초 내지 3 초일 수 있다. 상기의 범위에서, 범퍼빔의 웰드라인(weld line)이 최소화 되는 장점이 있다. 복수의 게이트 밸브를 순차적으로 개방하여 제조된 범퍼빔은 웰드라인(weld line)이 감소한다.
상기 일 단 및 타 단의 게이트 밸브는 상기 스테이에 형성된 코너 흡수부에 형성된 것일 수 있다. 이 경우, 스테이 및 코너 흡수부에 사출물이 치밀하게 주입될 수 있을 뿐만 아니라, 웰드라인(weld line)이 감소하는 장점이 있다.
상기 자동차용 범퍼빔 제조방법은 원료수지를 사출금형에 주입하는 단계 이전에 보강빔을 사출금형에 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 보강빔은 본 발명의 하나의 관점인 자동차용 범퍼빔에 기재된 것과 실질적으로 동일하다. 상기 보강빔을 사출금형에 미리 배치한 후, 원료수지를 주입(injection)함으로써, 보강빔에 빔본체, 상부연장부 및 하부연장부 등에 효과적으로 고정된 범퍼빔을 일체로 성형할 수 있는 장점이 있다. 구체적으로, 보강빔에 배치된 사출금형에 주입된 원료수지는 빔본체, 스테이, 본체리브, 및/또는 빔본체, 스테이, 본체리브 및/또는 상부연장부 및/또는 하부연장부 및/또는 고정부가 일체로 형성되어 보강빔은 본체리브 또는 고정부에 의해 빔본체에 고정된 범퍼빔을 형성할 수 있다.
또한, 상기 자동차용 범퍼빔 제조방법은 사출성형된 범퍼빔을 사출금형에서 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 도 10에 도시하지 않았으나, 사출금형은 사출성형된 범퍼빔을 분리할 수 있도록, 상하로 개방될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예
실시예 1
본체리브면이 빔본체(높이(AH) 70 mm, 너비(AD) 45 mm)와 45°의 각을 이루고, 간격(RD)이 30 mm인 본체리브가 형성되고, 빔본체의 보강빔의 두께(B1H) 및 너비(B1D)는 각각 5 mm, 10 mm이고, 상부연장부(높이(E1H) 15 mm, 너비(E1D) 15 mm) 및 하부연장부(높이(E2H) 15 mm, 너비(E2D) 15 mm) 후면에 형성된 보강빔은 두께(B2H) 및 너비(B2D)가 각각 6 mm, 10 mm이고, 고정부(너비(SD) 10 mm, 높이(SH) 15 mm, 20 개/1m)로 고정된 범퍼빔을 제조하였다. 상기 빔본체의 보강빔 및 후면에 형성된 보강빔은 오웬스코닝社의 유리섬유(glass fiber) 60 중량% 및 한화토탈社의 폴리프로필렌(PP) 40 중량%로 형성된 글라스 로드를 사용하였다.
비교예 1
빔본체, 상부연장부 및 하부연장부에 보강빔이 형성되지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 범퍼빔을 제조하였다.
평가방법
(1) 침입량(intrusion, 단위: mm): 실시예 및 비교예에서 제조된 범퍼빔에 대해 승객(225kg) 탑승을 가상한 경우와 아닌 경우 각각의 정면충돌 1, 정면충돌 2 및 코너충돌의 경우 한화첨단소재社의 팬듈럼 테스트(Pendulum test) 시험 장비를 사용하여 침입량을 측정하고 하기 표 1에 나타내었다. 여기서 정면충돌 1은 1455kg의 충격체로 차량(1455kg, 승객 탑승 경우 1680kg) 중심을 2.7 m/h의 속도로 정면으로(차량 진행방향과 평행) 충돌시키는 것이고(도 12(a) 참조), 정면충돌 2는 충격체가 차량 중심에서 300 mm (300 BL) 치우친 곳을 정면으로(차량 진행방향과 평행) 충돌시키는 것을 제외하고는 정면충돌 1과 동일한 조건으로 충돌시키는 것이고(도 12(b) 참조), 코너충돌은 차량 진행방향과 60° 각도를 이루면서, 1.6 m/h의 속도로 차량의 모서리를 충돌시키는 것을 제외하고는 정면충돌 1과 동일한 조건으로 충돌(도 12(c) 참조)시키는 실험을 의미(이하, 동일)한다.
(2) 꺾임(deflection, 단위: mm): 실시예 및 비교예에서 제조된 범퍼빔에 대해 승객(225kg) 탑승의 경우와 아닌 경우 각각의 정면충돌 1, 정면충돌 2 및 코너충돌의 경우 한화첨단소재社의 팬듈럼 테스트(Pendulum test) 시험 장비를 사용하여 꺾임을 측정하고 하기 표 1에 나타내었다.
승객 탑승 가상 충돌 방식 Spec. 결과
침임량
(mm)		 꺾임
(mm)		 침임량
(mm)		 꺾임
(mm)
실시예 1 ○ a 150 60 77 41
b 150 60 80 38
c - - 58 -
× a 150 60 74 34
b 150 60 77 32
c - - 58 -
비교예 1 ○ a 150 60 99 70
b 150 60 104 58
c - - 59 -
× a 150 60 100 67
b 150 60 102 66
c - - 59 -
상기 표 1에서 a는 정면충돌 1, b는 정면충돌 2, c는 코너충돌 조건을 의미하고, 스펙(Spec.)은 범퍼빔에 요구되는 사양을 의미한다.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 글라스 로드로 형성된 보강빔을 포함하는 범퍼빔은 침입량, 꺾임을 최소화하여, 탑승자의 안전을 도모하고 차량의 물리적인 손상을 최소화할 수 있다. 반면에, 보강빔을 포함하지 않는 비교예 1은 침입량 및 꺽임이 크다.
이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
10, 20: 자동차용 범퍼빔, 100: 빔본체, 110: 상부연장부, 120: 하부연장부, 200: 스테이, 210: 수평 스테이리브, 220: 수직 스테이리브, 250: 너트, 270: 코너 흡수부, 300: 보강빔, 400: 본체리브, 500: 고정부, 610~650: 밸브 게이트, 700: 사출금형

Claims (12)

  1. 후면이 'ㄷ' 형상으로 개방되고, 곡률을 가지는 빔본체;
    상기 빔본체 양측에 형성된 스테이;
    상기 빔본체의 길이방향으로 형성된 1 이상의 보강빔; 및
    상기 보강빔을 상기 빔본체에 고정시키는 복수의 본체리브;
    를 포함하고,
    상기 빔본체는 상부 및 하부가 역'ㄷ' 형상으로 연장된 상부연장부 및 하부연장부가 형성되고, 상기 상부연장부 및 하부연장부 각각은, 빔본체의 길이방향으로 형성되고 2 이상의 고정부로 고정된 보강빔을 포함하고,
    상기 보강빔은 글라스 파이버 5 내지 50 중량%, 카본 파이버 5 내지 50 중량%, 아라미드 파이버 5 내지 50 중량% 및 폴리프로필렌(PP) 30 내지 85 중량%를 포함하며,
    상기 스테이는 빔본체의 전면방향으로 돌출된 코너 흡수부를 포함하는 자동차용 범퍼빔.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 본체리브는 반복되는 'X' 형상으로 형성된 것인 자동차용 범퍼빔.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 스테이는 1 이상의 너트를 포함하는 자동차용 범퍼빔.
  6. 제1항에 있어서, 상기 스테이는 내부에 복수의 스테이리브가 형성된 것인 자동차용 범퍼빔.
  7. 제1항에 있어서, 상기 빔본체, 스테이 또는 본체리브는 장섬유가 보강된 팰릿을 이용한 사출 형식의 복합재 (G-LFT), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 열가소성 올레핀(TPO), 폴리아미드(PA) 중 하나 이상을 포함하는 자동차용 범퍼빔.
  8. 수지가 주입되는 복수의 게이트 밸브가 일 단에서 타 단까지 간격을 두고 형성된 사출금형에 보강빔을 배치하는 단계; 및
    상기 사출금형에 원료수지를 주입하는 단계;를 포함하며,
    상기 복수의 게이트 밸브를 순차적으로 개방하여 원료수지를 주입하는 것을 특징으로 하는 제1항의 자동차용 범퍼빔의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 원료수지는 빔본체 및 복수의 본체리브를 형성하고,
    상기 보강빔은 상기 복수의 본체리브에 의해 빔본체에 고정되는 자동차용 범퍼빔의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제조방법은 일 단에서 타 단까지 게이트 밸브를 순차적으로 개방하여 원료수지를 사출금형에 주입하는 것을 특징으로 하는 자동차용 범퍼빔의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제조방법은 중앙에서 양 단까지 게이트 밸브를 순차적으로 개방하여 원료수지를 사출금형에 주입하는 것을 특징으로 하는 자동차용 범퍼빔의 제조방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 일 단 및 타 단의 게이트 밸브는 상기 스테이에 형성된 코너 흡수부에 형성된 것인 자동차용 범퍼빔의 제조방법.


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