KR101855303B1 - 에너지 흡수 조립체 - Google Patents

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김태훈
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Abstract

충격 에너지 흡수를 위한 에너지 흡수 조립체(10)는 주축, 제1 측면 및 제2 측면을 갖고, 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치된 중앙부를 구비하며, 상기 제1 측면은 상기 제1 단부로부터 제2 단부로 연장되는 채널(210)을 한정하는 연장된 플라스틱 부재(20); 및 정면, 가장자리들, 첨단들, 및 배면을 갖는 연장된 삽입체(30)를 포함하고, 상기 삽입체는 충격 하에서 가요성을 갖도록 구성되며, 상기 플라스틱 부재가 정면과 상기 가장자리들과 첨단들의 50% 이상을 둘러싸도록 상기 채널에 제거 가능하게 마찰결합된다. 상기 에너지 흡수 조립체는 충돌 에너지를 흡수하기 위하여 차량에 부착되도록 구성된다. 차량은 차량 레일과 상기 차량 레일에 부착된 에너지 흡수 조립체를 포함한다.

Description

에너지 흡수 조립체{ENERGY ABSORBING ASSEMBLY}
본 발명은, 예를 들면 (탑승자(들), 보행자(들) 등에 대한) 상해를 감소시킬 뿐만 아니라, 차량의 손상을 감소시키기 위해, 주로 차량에 사용되는 에너지 흡수체들에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 저속 및 보통의 속도에서 충격 에너지를 흡수할 수 있는 금속-플라스틱 하이브리드 에너지 흡수 빔 장치에 관한 것이다.
전 세계적으로 자동차에 대해 저속 손상률 요구사항들을 지배하는 규정들은 다르다. 이러한 규정들은, 일반적으로 2개의 카테고리로 분류될 수 있다. 첫 번째는 유럽 대륙에 대한 것과 두 번째는 미국에 대한 것이다. 비록, 사용된 전문용어들은 다를 지라도, 환 태평양은 또한 충격에 대한 약간 더 복잡한 요구 사항들이 있으며 유럽 대륙의 기준에 따른다. 이것은, 유럽과 환 태평양에서의 요구사항들을 충족시키기 위하여 설계된 에너지 흡수 장치는 미국 시장에서 사용되는 것과 다르다는 것을 의미한다.
유럽과 환태평양 지역에서는, 유럽 경제 위원회(ECE: Economic Commission for Europe) 42(1980년 6월 1일)와 자동차 수리 연구소 (즉, 15 시간당 킬로미터(kph)의 저속), 1999년 1월의 자동차의 손상률과 수리 용이성의 특징들을 결정하기 위한 오프셋 보험 충돌 테스트(이하, "RCAR"이라고 함)는 정면 측과 배면 측 모두에서 차량이 이러한 수준들에서 구체화된 충격에 견디는 것을 요구한다. 미국에서, 차량은 연방 자동차 안전 기준(FMVSS; Federal Motor Vehicle Safety Standards)(즉, 1990년, 4월 25일자 연방 규정 법규(CFR: Code of Federal Regulation) 제49조 파트 581(이하, "FMVSS 파트 581"라고 함) 및 RCAR, 2006년 5월의 미 고속도로 안전 보험 협회(IIHS: Insurance Institute for Highway Safety)의 10kph 저속 정면 및 배면 테스트(이하, "IIHS 10 kph 테스트"라고 함)를 충족시켜야 한다. RCAR 테스트 프로그램은 유럽, 아시아 및 남아메리카에서 제공하는 몇가지 테스트에 의해 사용된다. FMWSS 파트 581은 1980년 11월 21일자의 유럽 연합 경제 위원회(ECE; United Nations Economic Commission for Europe) 규정 넘버 42(ECE-42)와 비슷하나, 약간 덜 엄격하고, 저속 정면 및 배면 충돌에서 탑승자에 대한 성능 요구 사항을 구체화하고 있다. FMVSS 파트 581은 차량 본체에 대한 손상을 방지하기 위한 탑승자의 정면 및 배면 범퍼들과 코너에서 2.5 kph(1.5 시간당 마일(mph))와 전체 폭에 걸쳐서 4.0 kph(2.5 mph)의 충돌벽 충격 속도에서 안전 관련 장치에 적용된다. 유럽 경제 연합(ECE) 규정 넘버 42는 자동차의 안전 장치가 차량이 펜듈럼에 의해 충격받은 후에 또는 지상에서 부하 및 무부하 조건 하에서 정면 또는 배면에서 길이방향으로 4kph (~2.5 mph)로 그리고 정면, 배면 및 코너에서 2.5 kph(~1.5 mph)로 455 mm (약 18 인치)의 이동식 충돌벽 후에 일반적으로 연속적으로 작동할 것을 요구한다. 미국은 IIHS 변형 가능성 충돌벽의 추가적인 규제 사항들을 요구하고, 이것은 주로 차량의 중심에서 10 kph의 속도에 관한 것이다. 따라서, 범지구적인 자동차 제조자들에게, 다양한 규정 플랫폼들에서 규제들을 충족시키기 위해 쉽게 최적화될 수 있는, 비용 효율적 세계적 장치를 계발하는 것인 매우 중요한 것이다. 따라서, 유럽의 저속 손상률을 충족시키기 위해 설계된 자동차는 미국의 손상률 요구사항들을 충족시키지 못할 것이다. 한편으로는, 미국 요구사항들을 충족시키기 위해 설계된 자동차는 유럽 기준에는 대해서는 지나치게 복잡하게 설계된 것일 것이다. 따라서, 다양한 정부의 규정에 걸친 충돌하는 설계 제한 조건들을 동시에 엄격하게 충족시킬 수 있는 다용도의 저 비용의 에너지 흡수 장치를 제공할 필요가 있다.
다양한 실시예서는 다양한 차량 부품들과 함께 사용될 수 있는 하이브리드 에너지 흡수 장치가 개시된다.
일 실시예에서, 충격 에너지 흡수를 위한 에너지 흡수 조립체는, 주축, 제1 측면 및 제2 측면을 갖고, 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치된 중앙부를 포함하며, 상기 제2 측면은 상기 제1 단부로부터 제2 단부로 연장되는 채널을 한정하는 연장된 플라스틱 부재; 및 정면, 가장자리들, 첨단들 및 배면을 갖는 연장된 삽입체를 포함하며, 상기 삽입체는 충격 하에서 가요성을 갖도록 (구부러지도록) 구성되며, 상기 플라스틱 부재가 정면과 상기 가장자리들과 첨단들의 50% 이상을 둘러싸도록 상기 채널에 제거 가능하게 마찰 결합(friction fit)된다. 상기 에너지 흡수 조립체는 충격 하에서 에너지를 흡수하도록 차량에 부착되도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 차량은 차량 레일과 상기 차량 레일에 부착되는 에너지 흡수 조립체를 포함한다. 상기 에너지 흡수 조립체는 주축, 제1 측면 및 제2 측면을 갖고, 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치된 중앙부를 포함하며, 상기 제2 측면은 상기 제1 단부로부터 제2 단부로 연장되는 채널을 한정하는 연장된 플라스틱 부재; 및 및 정면, 가장자리들, 첨단들 및 배면을 갖는 연장된 삽입체를 포함하며, 상기 삽입체는 충격 하에서 가요성을 갖도록 구성되며, 상기 플라스틱 부재가 정면과 상기 가장자리들과 첨단들의 50% 이상을 둘러싸도록 상기 채널에 제거 가능하게 마찰 결합(friction fit)된다. 상기 에너지 흡수 조립체는 충격 하에서 에너지를 흡수하도록 차량에 부착되도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 차량은 차량 레일과 상기 차량 레일에 부착된 에너지 흡수 조립체를 포함할 수 있다. 상기 에너지 흡수 조립체는 주축, 제1 측면 및 제2 측면을 갖고, 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치된 중앙부를 포함하며, 상기 제2 측면은 상기 제1 단부로부터 제2 단부로 연장되는 채널을 한정하는 연장된 플라스틱 부재를 포함한다. 상기 차량은 ECE 42를 통과한다.
일 실시예에서, 차량은 차량 레일과 상기 차량 레일에 부착된 에너지 흡수 조립체를 포함할 수 있다. 상기 에너지 흡수 조립체는 연장된 플라스틱 부재로 구성될 수 있다. 상기 플라스틱 부재는 주축, 제1 측면 및 제2 측면으로 갖고, 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치된 중앙부를 포함하며, 상기 제2 측면은 상기 제1 단부로부터 제2 단부까지 연장되는 채널을 한정한다. 상기 차량은 ECE 42를 통과한다.
상술한 및 다른 특징들은 다음의 상세한 설명들과 실시예들을 도시한 도면들로부터 더욱 명확해질 것이다.
에너지 흡수 장치에의 특징들이 첨부된 도면과 함께 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이다. 첨부된 도면들은 예시적인 것이며, 몇 개의 도면들에서 동일한 구성은 동일한 도면부호로 표시된다.
도 1은 일 실시예의 하이브리드형 에너지 흡수(EA: energy absorber) 장치의 전방 사시도이다.
도 2는 도 1의 에너지 흡수 조립체의 후방 사시도이다.
도 3은 도 1의 에너지 흡수 조립체용 삽입체의 측면 사시도이다.
도 4는 플라스틱 부재와 삽입체를 나타내는 도 1의 선 A-A를 따라 절단된 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 도 4의 플라스틱 부재와 삽입체들의 다양한 실시예들을 나타내는 단면도들이다.
도 8은 도 1의 에너지 흡수 조립체의 단부를 부분적으로 분해하여 나타낸 우측 전방 사시도이다.
도 9는 도 1의 에너지 흡수 조립체의 단부를 부분적으로 분해하여 나타낸 우측 후방 사시도이다.
도 10은 차량(즉, 레일 지지체)과 파시아(fascia) 사이의 일 실시예의 에너지 흡수 조립체의 등축(isometric) 확대도이다.
도 11 내지 도 13은 실시예들의 삽입체의 단면을 나타내는 부분 정면도이다.
도 14는 도 1의 에너지 흡수 조립체의 플라스틱 부재의 후방 사시도이다.
도 15 내지 도 25는 실시예들의 삽입체 형상을 나타내는 단면도이다.
순수한 플라스틱 부재가 모든 기준들을 만족할 수 없다는 것이 결정되었다. (ECE 42, RCAR, FMVSS 파트 581, IIHS 10 kph 테스트, 변형 가능한 충돌벽 충격 테스트) 따라서, 최근 경향은 금속 장치를 사용하는 것이다. 그러나 금속 장치는 유럽 기준에 대하여 과도하게 복잡하게 설계된다. 경량 에너지 흡수 조립체(예를 들면, 하이브리드 플라스틱-메탈 에너지 흡수 장치)들이 설명되며, 전 세계의 요구 사항들 각각을 충족시키도록 몇 개의 조합으로 사용될 수 있다. 다시 말해, 여기에 설명된 에너지 흡수 조립체는 원하는 기준을 충족하도록 맞추어질 수 있다. 다른 구성이 필요하지 않다. 본 발명의 장치는 하나의 구성이 각각의 기준을 충족시키는 데에 적용될 수 있기 때문에 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 다시 말해, 에너지 흡수 조립체는, 다양한 세계적인 플랫폼들에 걸친 세계적인 손상성 요구사항과 규제 기준들을 충족하도록, 조정될 수 있고 몇 개의 조합으로 사용될 수 있다.
다양한 실시예들로서, 예를 들면 충격이 가해지는 차량 손상 및 상해 악화를 최소화하도록 동안 차량 부품과 함께 사용될 수 있는 에너지 흡수 조립체가 여기서 설명된다. 에너지 흡수 조립체들은 범퍼 빔을 교체할 수 있으며, 예를 들면 상기 조립체들은 범퍼 빔을 사용하지 않고 차량에 직접 부착된다. 여기에 설명된 에너지 흡수 조립체는 차량의 전방 및/또는 후방에 차량에 직접 (예를 들면 레일에) 부착되어 사용될 수 있다. 에너지 흡수 조립체가 사용되는 경우, 차량은 범퍼 빔이 없을 수 있다(즉, 이 에너지 흡수 조립체를 포함하는 차량의 측면에는 범퍼 빔이 존재하지 않는다.).
에너지 흡수 조립체는 예를 들면 연장된 플라스틱 에너지 흡수 부재인, 플라스틱 부재와 상기 플라스틱 부재의 채널에 제거 가능하게 삽입된 삽입체를 포함할 수 있다. 상기 삽입체는 장치에 구조적인 무결성(integrity)을 제공하고, 상기 장치가 IIHS 10 kph 충격과 같은 엄격한 테스트 기준들을 통과할 수 있게 한다. 다양한 성형 공정(예를 들면, 사출 성형, 열 성형, 압출 등)을 사용하여 제조될 수 있는 플라스틱 부재는, 예를 들면 플라스틱 부재가 차량 부품에 직접 부착될 수 있도록 적어도 레일에서 레일까지 연장된 차량의 전방 및 후방을 가로질러 연장되는 충분한 길이를 갖는 연장된 부재이다.
차량에 부착될 수 있는 플라스틱 부재의 단부에서, 예를 들면 상기 부재의 부분에, (즉, 연장된 플라스틱 부재의 2개의 마주하는 단부들을 형성하는) 코너 크러시 박스들이 있을 수 있다. (예를 들면, 중앙부에) 크러시 캔(crush cans)들을 선택적으로 포함하는 단부 부분들 사이에는, (예를 들면 리브(들)과 수평 돌출부(들)인) 강화 부재가 형성될 수 있다. 대응하게 구성된 플라스틱 부재의 반대 측면에 수평 돌출부(들)의 공동은 삽입체를 수용하고, 이를 보유한다. 삽입체는 마찰 결합으로 유지될 수 있다. 다시 말해, 삽입체는 (예를 들면, 본드, 접착제, 기계적인 수단 등과 같은) 기계적인 또는 화학적인 부착 수단이 없이도 채널에 마찰 결합(friction fit)된다.
플라스틱 부재는 모든 플라스틱 물질 또는 원하는 형상과 원하는 성질을 갖도록 형성된 플라스틱 물질들의 조합을 포함할 수 있다. 몇 가지 플라스틱 부재의 특징들로 높은 인성/연성, 열 안정성, 높은 에너지 흡수 효율성, 우수한 모듈러스(modulus)-연신 비 및 재활용성을 포함한다. 이들 중에서, "높은" 및 "우수한"은 최소한 주어진 부품/요소에 대한 차량 안전 규정 및 요구사항들을 만족시키는 특징을 의미하고자 한 것이다. 플라스틱 부재로서 사용하기 위한 물질들의 예로서 열 가소성 물질들뿐만 아니라, 열가소성 물질과 엘라스토머 물질 및/또는 열경화성 물질의 조합을 포함한다. 가능한 열 가소성 물질들은 폴리부티렌 테레프탈레이트(PBT: polybutylene terephthalate), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS; acrylonitrile-butadiene-styrene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴라카보네이트/폴리부티렌 테레프탈레이트(PBT) 혼합물, 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 혼합물, 코폴리카보네이트-폴리에스테르(copolycarbonate-polyesters), 아크릴-스티렌-아크릴로니트릴(ASA: acrylic-styrene-acrylonitrile), 아크릴로니트릴-(에틸렌-폴리프로필렌 디아민 개질)-스티렌(AES: acrylonitrile-(ethylene-polypropylene diamine modified)-styrene), 페닐렌 에테르 수지(phenylene ether resins), 폴리페닐렌 에테르/폴리아미드 혼합물(blends of polyphenylene ether/polyamide), 폴리아미드, 페닐렌 설파이드 수지(phenylene sulfide resins), 폴리염화비닐(PVC: polyvinyl chloride), 내충격성 폴리스티렌(HIPS: high impact polystyrene), 저/고 밀도 폴리에틸렌(L/HDPE: low/high density polyethylene), 폴리프로필렌(PP: polypropylene), 발포 폴리프로필렌(EPP: expanded polypropylene), 및 열가소성 올레핀(TPO: thermoplastic olefins) 중 하나 이상을 포함한다. 예를 들면, 플라스틱 부품은 사빅 이노베이티브 플라스틱 아피 비.브이.에서 상업적으로 판매되는 제노이(Xenoy) 및 사우디 베이직 인더스트리스사에서 상업적으로 판매하는 스타맥스(STAMAX)를 포함할 수 있다. 플라스틱 부재는 또한 상술한 물질들 중 하나 이상을 포함하는 조합으로부터 형성될 수 있다. 플라스틱 부재는 금속이 없을 수 있다. "탄성중합체(elastomeric)" 또는 "탄성중합체 물질"이란 용어는 플라스틱보다 더욱 쉽게 변형될 수 있는 일 예로 가교화 열경화성 고무상 중합체(cross-linked thermosetting rubbery polymer)를 지칭한다. 플라스틱 부재의 중앙부와 사지(extremities)들(즉 단부들)은 동일한 플라스틱 물질을 포함할 수 있고, 또는 중앙부와 (선택적으로 여기서 크러시 박스들로 일컬어지는) 사지들은 각각 독립적으로 서로 다른 (예를 들면 열경화성 물질인) 플라스틱 물질을 포함할 수 있다.
플라스틱 부재는 (예를 들면 일체로 형성된 에너지 흡수체인) 단일 부품 조립체를 제공하기 위하여 (예를 들면, 사출 성형, 열성형, 압출 등) 다양한 성형 공정을 사용하여 제조될 수 있다.
상술한 바와 같이, 수평 돌출부(들)는 삽입체를 수용하도록 구성된 공동을 형성한다. 에너지 흡수 조립체가 충족하고자 하는 구체적인 기준에 따라서, 장치는 삽입체를 구비하여 또는 구비하지 않고 차량에 사용될 수 있다. 삽입체가 적용되는 경우, 삽입체의 뒷면을 제외한 모든 측면들이 플라스틱 부재에 의해 덮이도록, 가장자리들의 30% 미만이, 구체적으로 가장자리들의 15% 미만이, 보다 구체적으로 플라스틱 부재가 삽입체의 앞면뿐만 아니라 가장자리를 덮도록 (즉, 삽입체의 뒷면만 플라스틱 부재에 의해 덮이지 않도록 (뒷면만 덮이지 않은 채로 남도록), 플라스틱 부재의 채널에 배치된다. 삽입체는 삽입체를 채널로 누르면서 플라스틱 부재의 뒤로부터 플라스틱 부재로 제거 가능하게 설치될 수 있다. 상기 삽입체는 상기 채널의 형상과 상보적인 형상을 가질 수 있고, 삽입체의 단부들이 사용 중에 (예를 들면 레일 지지체인) 차량 부착 부품에 직접 접촉할 수 있도록, 길이 방향으로 연장될 수 있다.
예를 들면, 삽입체는 뒤로 휜 활 형상의 제거 가능한 탄성 부분일 수 있다. 여기서 사용된, "탄성(resilient)"이란 용어는 5 킬로뉴턴(kN) 이상의 탄력을 갖고 유연한(compliant) 또는 신축성을 갖는 또는 그렇지 않으면 탄성 변형이 가능한 물질을 일컫는다. 삽입체가 (즉, 구부러짐이 없이) 평평할지라도, (차량 연결 영역들 사이에 연장된) 구부러진 삽입체는 특히 단부들 사이의 영역에서 에너지 흡수성을 강화하는 것이 바람직하다. 삽입체는 500 mm 이상, 구체적으로 500 mm 내지 3,500 mm, 보다 구체적으로 1,000 mm 내지 3,000 mm, 더욱 구체적으로 1,800 mm 내지 2,200 mm의 곡률 반경을 가질 수 있다. 일부 자동차 구조에서, 삽입체의 곡률 반경은 500 mm 내지 1,500 mm일 수 있고, 구체적으로 500 mm 내지 1,000 mm일 수 있다.
삽입체는 충격 기준들을 충족시키도록 원하는 구조적 무결성을 보유할 수 있는 모든 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 삽입체는 금속, 또는 (예를 들면, 스타멕스(STAMAX)와 같은 장 섬유강화 플라스틱, 사우디 베이직 인더스트리즈사에서 상업적으로 판매하고 있는 장 유리섬유보강 폴리프로필렌(long glass fiber reinforced polypropylene))강화 플라스틱, 슈퍼릿(SUPERLIT) 유리섬유보강 폴리에스테르, 등) 보강 플라스틱 일 수 있고, 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합일 수 있다. 일부 가능한 금속들로, 강철, 철, 알루미늄 및 경화 강판, 알루미늄 합금 등과 같이 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합일 수 있다. 금속 삽입체들은 특히 유용하다. 삽입체가 플라스틱인 경우, 에너지 흡수체보다 다양한 물질들을 포함할 것이다.
상술하였듯이, 삽입체는 채널의 형상과 상보적인 형상을 가질 수 있다. 삽입체의 예시적인 형상들로 (즉, (도 1의 선 A-A를 따라서) 길이방향 축에 대하여 수직하게 절단된 단면 형상들인) "W형", "I형", "E형", "U형" 뿐만 아니라 다른 형상들을 포함한다. 삽입체는 롤링, 단조, 굽힘, 액압성형 등 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합 공정과 같은 다양한 방법을 통하여 형성될 수 있다.
전체적인 크기, 예를 들면 여기서 설명된 에너지 흡수 조립체의 구체적인 치수는, 차량의 그 위치 (전방 및/또는 후방) 및 그 기능뿐만 아니라, 의도하는 구체적인 차량에 의존할 것이다. 예를 들면, 에너지 흡수 조립체의 길이(l), 높이(h) 및 폭(w)은 (예를 들면 "패키징"인) 원하는 사용 위치에 허용 가능한 공간의 크기뿐만 아니라 필요한 에너지 흡수 프로파일에 의존할 것이다. 플라스틱 부재 및/또는 크러시 박스들(단부들)의 구체적인 채널 깊이 및 두께는 허용 가능한 공간, 원하는 강도, 및 사용된 재료 (또는 재료들의 조합)에 또한 의존할 것이다.
여기 설명된 부품들, 공정들 및 장치들의 보다 완벽한 이해가 첨부된 도면을 참조하면 이루어질 수 있다. 이러한 (또한 여기서 "도"로 일컬어지는) 도면들은 단지 제시된 설명을 이해하기 쉽게 용이하게 표현하기 위해 기초한 개략적인 표상일 뿐이며, 따라서 그 부품 또는 장치의 상대적인 크기와 치수를 나타내고자 한 것이 아니며, 그리고/또는 예시적인 실시예의 범위를 제한하거나 한정하고자 한 것이 아니다. 비록 구체적인 용어들이 명확성을 추구하기 위하여 다음의 설명들에서 사용되었을 지라도, 이러한 용어들은 도면들을 설명하기 위해 선택된 실시예들의 구체적인 구조를 가리키기 위한 것일 뿐, 설명의 범위를 제한하거나 한정하기 위한 것이 아니다. 도면들과 후술하는 설명들에서, 동일한 도면 부호는 가능이 동일한 요소를 지칭하는 것이라는 것이 이해되어야 한다.
도 1은 에너지 흡수 조립체(10)의 일 실시예의 정면 사시도이고, 도 2는 도 1의 에너지 흡수 조립체(10)의 배면 사시도이다. 도 1에 도시되어 있듯이, 연장된 플라스틱 부재(20)는 플라스틱 부재의 주축으로 길이방향으로 걸쳐있는 복수의 수평 돌출부(212)들을 포함하는 다중성분 부품이다. 플라스틱 부재(20)는, 삽입체(30)의 높이와 같거나 큰 높이를 갖도록, 외측으로 (즉, 에너지 흡수 조립체가 차량에 부착되는 경우 차량으로부터 멀리) 휠 수 있다.
플라스틱 부재(20)는 삽입체(30)를 수용하도록 구성된 채널(210)을 포함한다. (또한, 도 14 참조) 따라서, 상기 채널(210)은, 삽입체(30)가 삽입체(30)의 단부들이 플라스틱 부재(20)의 단부에 의해 3 개와 같거나 많은 측면들(예를 들면 4개의 측면들)로 둘러싸이도록 채널(210)에 배향될 수 있도록 상보적인 형상을 가질 수 있다. 다시 말해, 삽입체(30)의 단부(32), 정면(34), 첨단(36) 및 가장자리들(38)이 플라스틱 부재(20)에 배치된다(또한, 도 3 참조). 오로지 삽입체 단부(32)의 배면(40)만이 노출된 상태로 남는다. 채널(210)은 삽입체(30)가 제거 가능하도록(즉, 삽입체의 플라스틱 부분을 손상시키지 않고, 플라스틱 부분으로부터 제거될 수 있도록) 마찰 결합하여 삽입체(30)에 수용되도록 구성된다. 삽입체(30)는 부주의로 제거되거나 사용 중에 제거되지 않도록 채널(210) 안에 결합된다.
플라스틱 부재의 채널(210)은 삽입체(30)를 수용하도록 구성되며, 따라서 상보적인 형상을 갖는다. 채널의 일부 실시예의 형상들이 도 4 내지 도 7 및 도 14에 도시되어 있다. 도 4 내지 도 7은 플라스틱 부재(20), 삽입체(30) 및 채널(210)의 단면도들이다. 도 4에서, 단면은 도 1의 선 A-A를 따라서 취하여 진다. 다른 도면들은 (예를 들면 도 1의 같은 위치에서 취해진 단면이나, 다른 에너지 흡수 조립체 구조를 갖는) 다른 가능한 단면 구조를 나타낸다. 도 4, 도 5 및 도 7에 도시되었듯이, 채널은 도 6에 도시된 바와 같은 돌출부(들)(212), 또는 단일 돌출부(212)를 형성할 수 있다. 설명하였듯이, 채널(210) 내에 배치된 삽입체(30)는 2개의 부품의 결합이 가능하도록 채널(210)에 상보적인 형상을 갖는다. 일부 실시예들의 삽입체의 단면 형상으로 (예를 들면 도 4, 도 5, 도 17 및 도 19에 도시된 것과 같은 폐쇄된 "W형" 및 도 21에 도시된 것과 같은 개방된 "W형"인) "W형", 도 6, 도 7, 도 22 및 도 23에 도시되었듯이 "I형", 도 24에 도시되었듯이 "T형", "E형" , "U형" 등뿐만 아니라, 직사각형(도 15 참조), 사각형, 원형, 삼각형, 계란형(도 16 참조), (예를 들면, 개방된 직사각형인, 도 20 참조) 부분 직사각형, 불규칙한 형상(예를 들면, 하나 이상의 면(예를 들면 마주보는 면들)에 돌출부들을 갖는 폐쇄된 직사각형 형상(도 18 참조), 또는 상부벽들로부터 멀리 연장되는 연장된 측면에 돌출부를 갖는 개방된 직사각형(도 25 참조)인)과 같은 다각형 및 둥근 형상을 포함한다. 선택적으로, 삽입체들이 적용될 수 있고, 예를 들면 한 삽입체의 제2 측면과 인접한 삽입체의 제1 측면이 상보적인 형상을 갖고 서로 적층될 수 있다.
도 1로부터 볼 수 있듯이, (그리고 도 4 내지 도 7에 제시된 도면들에서 고려하면) 삽입체(30)는, 적용되는 경우, 플라스틱 부재(20)의 돌출부(들)(212)의 구조적 무결성을 제공한다. 돌출부(들)는 플라스틱 부재(20)를 지나 길이방향으로 연장된다. 금속 삽입체(30)는 (예를 들면, 차량으로부터 멀리 연장되며 또한 볼록한 것으로 일컬어지는 왕관 형상으로) 휘어질 수 있으므로, 돌출부(들)(212)는 플라스틱 부재(20)를 길이 방향으로 가로질러 연장되는 경우 그 측면들(214)을 따라서 일정하거나 가변적인 (예를 들면, 정면 벽으로부터 측면(214)의 기부까지의 깊이의) 길이를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 길이는 중심(216)을 향하여 증가할 수 있고, 중심(216)으로부터 멀리 감소할 수 있다. 선택적으로, 길이는 일정할 수 있다. 돌출부(들)(212)의 높이(236)는 삽입체(30)를 수용하기에 충분하다(도 5 및 도 6 참조). 예를 들면, 돌출 높이(236)는 10 mm 내지 40 mm일 수 있고, 구체적으로 15 mm 내지 30 mm일 수 있다.
다양한 실시예에서, 측면(214)의 길이는 20 mm 내지 80 mm이며, 구체적으로 30 mm 내지 60 mm이고, 보다 구체적으로 35 mm 내지 50 mm 이다. 삽입체의 가장자리(38)에 대하여, 측면(214)의 길이는 가장자리(38)의 폭(44)의 50%와 같거나 클 수 있고, 구체적으로 70%와 같거나 클 수 있다(도 7을 참조). 충격이 가해지는 동안 삽입체(30)의 토크를 방지하기 위하여, 바람직하게는 측면(214)의 길이는 폭(44)의 90%와 같거나 클 수 있고, 구체적으로 95%와 같거나 클 수 있으며, 보다 구체적으로 100%와 같거나 크고, 더욱더 구체적으로 폭(44)의 110%와 같거나 클 수 있다. 다시 말해, 측면(214)은 단지 삽입체의 정면 가장자리에 접촉하는 덮개가 아니나, 예를 들면 토크를 방지하도록 삽입체를 지지하는, 구조적 부재로서의 기능을 한다.
돌출부(들)(212)에 더하여, 플라스틱 부재는 강화 부품들을 포함할 수 있다. 강화 부품(들)의 양과 구체적인 구조는 플라스틱 부재(20)의 위치에 의존하고 그 위치의 원하는 구조적 무결성에 의존한다. 예를 들면, 리브(들)은 기부(200)로부터 (예를 들면, 배면 벽, 즉 차량과 인접하게 되는 벽으로부터) 연장될 수 있다. 리브(들)는 (돌출부(들)(212)과 함께) 길이방향으로 연장되는 수평 리브(들)(204) 및/또는 상기 수평 리브(들)(204)를 가로질러 측 방향으로 (예를 들면 수평 리브(들)(204)에 수직한) 연장되는 수직 리브(들)(206)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 단부(202)들의 수직 리브들(206)은 서로 가깝게 배치될 수 있고, 중앙(216) 부근에서 수직 리브들(206)보다 단단한 물질로 만들어질 수 있다(도 8을 참조). 다시 말해, 크러시 캔들이 중심에서 벗어난 충격에 대한 에너지 흡수를 강화하기 위하여 플라스틱 부재(20)의 단부들에 형성될 수 있다. 상기 단부(202)들은 차량의 레일 지지부와 동일 평면에 있도록 구성된 평면을 한정할 수 있다. 선택적으로, 상기 단부(202)들의 수직 리브(206)들은, 예를 들면 크러시 캔을 형성하도록, 플라스틱 부재(20)의 상부로부터 하부까지 연장된다(도 1, 도 5 및 도 8을 참조). 플라스틱 부재(20)의 나머지 부분을 가로질러서, 수직 리브(206)들은 상부 벽(220)과 돌출부(212)들 사이, 인접한 돌출부(들)(212) 사이, 및/또는 돌출부(212)와 하부 벽(222) 사이에서 연장된다(도 1 및 도 5 참조).
돌출부들(212)과 단부의 강화부(228)(즉, 강화 벽(232))들 옆에, 플라스틱 부재(20)는 정면(224)이 개방될 수 있고(도 1 참조), 강화 공동(234)과 채널(210)의 옆에서 플라스틱 부재(20)는 뒷면이 폐쇄될 수 있다(도 2 참조). 대부분의 상부 벽과 대부분의 하부 벽들은 개구를 갖지 않은 강성 벽일 수 있고, 예를 들면 플라스틱 부재는 정면 및 배면으로부터 추출되는 몰드 절반들을 갖고 사출 성형될 수 있다.
예를 들면, 수직 리브(206)들과 수평 리브(204)들은 1 mm 내지 6 mm의 두께를 가질 수 있고, 10 mm 내지 200 mm의 간격을 가질 수 있다. 크러시 박스들이 플라스틱 부재(20)의 단부들에 형성되는 곳에, 크러시 박스들의 수직 리브(206)들과 수평 리브(204)들은 서로 가깝게 배치되며, 그리고/또는 크러시 박스들 사이에서 수직 리브(206)들 및 수평 리브(204)들보다 두꺼운 두께를 갖는다. 예를 들면, 크러시 박스들의 수직 리브들(206)은 10 mm 내지 80 mm의 간격을 가질 수 있고, 크러시 박스들의 수평 리브들(204)들은 10 mm 내지 80 mm의 간격을 가질 수 있으며, 동시에 크러시 박스들 사이의 수직 리브들(206)들은 10 mm 내지 200 mm의 간격을 갖고, 크러시 박스들 사이의 수평 리브들(204)은 10 mm 내지 200 mm의 간격을 가질 수 있다. 예를 들면, 크러시 박스들의 수직 리브들(206)은 40 mm 내지 70 mm의 간격을 가질 수 있고, 크러시 박스들의 수평 리브(204)들은 40 mm 내지 70 mm의 간격을 가질 수 있으며, 동시에 크러시 박스들 사이의 수직 리브(206)들은 70 mm 내지 100 mm의 간격을 가질 수 있고, 크러시 박스들 사이의 수평 리브(204)들은 70 mm 내지 100 mm의 간격을 가질 수 있다. 일반적으로, 크러시 박스들이 적용되는 경우, 크러시 박스들 사이의 수직 리브(206)들은 크러시 박스들의 수직 리브(206)들의 간격보다 10% 큰 간격 또는 이보다 큰(greater than or equal to 10% less than) 간격을 가질 수 있고(즉, 크러시 박스들의 수직 리브들이 60mm의 간격을 갖는다면, 크러시 박스들 사이의 수직 리브들은 66 mm 와 같거나 큰 간격을 가질 것이다.), 구체적으로 크러시 박스들의 수직 리브(206)들의 간격보다 20% 큰 간격 또는 이보다 큰 간격을 가질 수 있고, 보다 구체적으로 크러시 박스들의 수직 리브(206)들의 간격보다 30% 큰 간격 또는 이보다 큰 간격을 가질 수 있다. 선택적으로, 또한 크러시 박스들이 적용되는 경우, 크러시 박스들 사이의 수평 리브(204)들은 크러시 박스들의 수평 리브(204)들의 간격보다 10% 큰 간격 또는 이보다 큰 간격을 가질 것이며, 구체적으로 크러시 박스들의 수평 리브(204)들의 간격보다 20% 큰 간격 또는 이보다 큰 간격을 가질 것이며, 보다 구체적으로 크러시 박스들의 수평 리브(204)들의 간격보다 30% 큰 간격 또는 이보다 큰 간격을 가질 것이다.
에너지 흡수 조립체(10)가 파시아(102)와 지지부(100) 사이에 위치하도록, 플라스틱 부재(20)의 단부(202)들에 인접한 베이스(200)는 차량에, 예를 들면 차량 지지부(100)에, 에너지 흡수 조립체(10)를 부착하기 위한 체결 영역을 구비한다(도 10 참조). 예를 들면, 도 9는 단부(202)의 끝 부분에 위치하고, 차량에, 예를 들면 레일 지지부에, (예를 들면 볼트, 스크류, 핀 등인) 다양한 부착 부품들로, 플라스틱 부재(20)를 작동가능하게 결합시키기 위한 구멍(208)들을 나타낸다. 비록 삽입체(30)가 차량에 직접 결합될 수 있지만, 주로 삽입체(30)의 단부들이 플라스틱 부재(20)와 차량(예를 들면, 레일 지지부(100)) 사이에 위치하도록, 오직 플라스틱 부재(20)만 차량에 결합되도록 구성된다. 그에 따라 플라스틱 부재(20) 내에서 삽입체를 더욱 고정시키며, 에너지 흡수 조립체(10)에 걸쳐서 구조적 무결성을 제공한다. 이러한 배치는 또한 플라스틱 부재(20)가 삽입체(30)에 독립적으로 사용되는 것을 가능하게 한다. 다시 말해, 플라스틱 부재(20)는 채널에 배치되는 금속 삽입체(30)가 없이 차량에 부착될 수 있다(즉, 플라스틱 부재(20)는 범퍼 빔이 없이 그리고 삽입체가 없이 차량에 사용될 수 있다.).
다양한 도면들에서 도시되었듯이, 삽입체(30)는 플라스틱 부재(20)의 단부(202)들의 부근에 체결 영역으로 확장되는 단부(32)들을 구비할 수 있다. 삽입체 단부(32)들은 삽입체와 차량 부착부(예를 들면, 레일 지지부) 사이의 접촉을 가능하게 하기 위하여, 예를 들면 뒤로 휜 활 형상을 형성하도록 납작해질 수 있다(도 3 및 도 12 참조). 선택적으로, 삽입체는 (예를 들면, 완전히 휜 형상, 및/또는 평평한 단부를 갖지 않은 형상 또는 뒤로 휜 활 구조의) 각진 단부를 가질 수 있고, 각진 차량 부착부에 접촉할 수 있다(도 11 참조). 또 다른 실시예에서, 교정기(42)가 삽입체와 차량 부착부 사이의 원하는 접촉을 가능하게 하도록 삽입체의 단부(32)에 부착될 수 있다. 예를 들면, 도 13은 삽입체(30)의 단부(32)에 부착된(예를 들면, 용접된) 쐐기와 같은 교정기(42)를 도시한다.
범퍼 조립체의 효율은 거리에 대한 에너지 흡수량, 또는 부하에 대한 에너지 흡수량이 된다. 고효율 범퍼 장치는 저 에너지 흡수체보다 짧은 간격에 대하여 보다 많은 에너지를 흡수한다. 고효율은 (예를 들면, 차량 레일 등인) 보호하고자 하는 물체의 부하 한계의 바로 이하에서 빠르게 부하를 만들어 내고, 충격 에너지가 소멸 될 때까지 부하를 유지함으로써 달성된다.
보통의 충격에서 에너지를 흡수하는 (도 1 및 도 2에 도시된) 하이브리드 빔의 유효성을 정량화하기 위하여, 가장 엄격한 IIHS의 변형 가능성 충돌벽 충격 테스트가 실행되었다. 시뮬레이션 테스트들은 또한 플라스틱 부재가 홀로 (ECE-42 규격 중에서 가장 엄격한) 4kph의 중앙 펜듈럼 충격 중에 요구되는 에너지 흡수량을 흡수할 수 있는 지를 확인하기 위하여 수행되었다. 1,600 킬로그램(Kg)의 질량을 갖는 일반적인 차량에는 3Kg의 플라스틱 부재와 3Kg의 강철 삽입체의 대략 6 Kg의 중량의 에너지 흡수 조립체가 탑재된다. 결과 차량은 테스트에 의해 요구되는 성능이 평가된다. 3Kg의 중량의 플라스틱 부재 홀로 80 mm 미만의 침입(intrusion) 레벨을 갖고 중앙 펜듈럼 충격을 만족시키기에 충분한 것이 관찰되었다. 또한, IIHS의 10 kph 충격에 대하여, 에너지 흡수 조립체는 140 mm 미만의 침입 레벨을 유지하면서 6,200 주울(J)에 가까운 에너지를 흡수하는 데에 충분함이 관찰되었다. 이 에너지 흡수 조립체는 8Kg 중량의 통상적인 강철 빔과 비교할 만한 성능을 나타내는 것으로 관찰되었다. 따라서, 에너지 흡수 조립체 구조로 질량과 비용의 충분한 정도의 감소가 달성되며, 또한 주문자 상표 부착 생산자들(OEMs; original equipment manufacturers)이 유럽 및 환태평양 버전의 불필요한 강철 삽입체를 제거하는 것을 가능하게 한다.
상기 질량은 특정 차량에 관한 단지 예시적인 것이다. 에너지 흡수 조립체의 질량은, 다양한 범지구적 요구사항들을 충족하기 위하여, 차량 질량에 의존하며, 더 큰 질량을 갖는 차량에 대하여, 에너지 흡수 조립체의 질량은 적절하게 증가될 수 있다. 예를 들면, 에너지 흡수 조립체는 대략 2,400Kg의 질량의 차량에 대하여 대략 8 Kg의 중량을 가질 수 있다.
상술하였듯이, 최근 에너지 흡수 조립체는 저속 차량 손상률에 대한 구조에 초점을 맞추고 있다. 이러한 에너지 흡수 조립체들은 질량, 가공 시간, 및 조립 시간에 있어서 충분한 절약이 가능하다. 예를 들면, (같은 차량에 대하여) 본 에너지 흡수 조립체와 범퍼 빔의 앞에 배치된 표준 C-형 에너지 흡수체를 사용한 범퍼 빔 장치를 비교하면, 두 장치가 ECE 42 및 FWVSS 파트 581을 만족하는 경우, 에너지 흡수 조립체는 범퍼 장치의 중량보다 25%보다 큰 중량이 감소되고, 구체적으로 40%와 같거나 큰 질량 감소를 갖고, 보다 구체적으로 50%와 같거나 큰 중량 감소를 갖는다. 비록, 질량 감소와 공정 시간의 효율과 장점을 잃을지라도, 에너지 흡수 조립체가 범퍼 빔에 추가로 사용되는 것이 고려될 수 있다.
여기서 설명된 에너지 흡수 조립체들의 다양한 부품들의 크기와 형상이 특정 도면들과 관련하여 설명될 수 있으나, 단지 편의와 명확함을 위한 것이다(예를 들면, 어떤 차원이 논의되고 있는지를 확인하기 위한 것이다). 그러나, 크기는, 단지 논의되고 있는 구체적인 도면들에 대해서가 아니라, 다양한 부품들의 모든 가능한 실시예들에 적용하고자 하기 위한 것이다.
실시예에서, 충격 에너지 흡수를 위한 에너지 흡수 조립체는 주축, 제1 측면, 및 제2 측면을 갖고 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치된 중앙부를 포함하는 연장된 플라스틱 부재 및 정면, 가장자리, 첨단 및 배면을 구비하고 연장된 삽입체를 포함할 수 있고, 상기 제2 측면은 상기 제1 단부에서 제2 단부까지로 연장되는 채널을 한정하며, 상기 삽입체는 충격 하에서 가요성을 갖도록 구성되며, 상기 플라스틱 부재가 정면 및 가장자리들와 첨단들의 50% 이상을 둘러싸도록 상기 채널 내에 제거 가능하게 마찰결합된다. 상기 에너지 흡수 조립체는 에너지 흡수 충격을 흡수하도록 차량에 부착되도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 차량은 차량 레일과 상기 차량 레일에 부착된 에너지 흡수 조립체를 포함한다. 상기 에너지 흡수 조립체는 주축, 제1 측면 및 제2 측면을 포함하며 제1 단부 및 제2 단부 사이에 배치된 중앙부를 포함하는 연장된 플라스틱 부재 및 정면, 가장자리, 첨단 및 배면을 포함하는 연장된 삽입체를 포함하고, 제2 측면은 상기 제1 단부에서 제2 단부로 연장되는 채널을 한정하고, 상기 삽입체는 충격 하에서 가요성을 갖도록 구성되며, 상기 플라스틱 부재가 정면 및 가장자리들과 첨단들의 50% 이상을 둘러싸도록 채널 내에 제거 가능하게 마찰 결합하게 된다. 상기 에너지 흡수 조립체는 에너지 흡수 충격을 흡수하도록 차량에 부착되도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 차량은 차량 레일 및 상기 차량 레일에 부착된 에너지 흡수 조립체를 포함한다. 에너지 흡수 조립체는 주축, 제1 측면 및 제2 측면을 구비하고 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치된 중앙부를 포함하는 연장된 플라스틱 부재를 포함하고, 상기 제2 측면은 제1 단부에서 제2 단부로 연장되는 채널을 한정한다. 차량은 ECE 42를 만족한다.
일 실시예에서, 충격 에너지 흡수를 위한 장치는 주축, 제1 측면 및 제2 측면을 갖고, 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치된 중앙부를 구비한 연장된 플라스틱을 포함하고, 상기 제2 측면은 상기 제1 단부로부터 제2 단부까지 연장되는 채널을 한정한다. 상기 중앙부는 제1 측면을 따르고 채널에 의해 한정되는 수평 돌출부, 상부 벽과 상기 돌출부 사이, 상기 돌출부와 또 다른 돌출부 사이, 그리고/또는 상기 돌출부와 하부 벽 사이에서 연장되는 복수의 중앙 수직 리브들을 포함한다. 상기 플라스틱 부재는 제1 단부에 그리고 제2 단부에 크러시 박스들을 포함할 수 있고, 상기 크러시 박스는 복수의 추가의 수직 리브들을 포함하며, 상기 추가의 수직 리브들은 상기 중앙 수직 리브들의 간격보다 작은 간격을 갖는다. 상기 장치는 차량이 ECE 42를 만족하도록 충격 하에서 에너지를 흡수하도록 차량에 부착되도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에서, (i) 삽입체는 폐쇄된 상부가 제2 측면을 한정하도록 제1 측면과 제2 측면 사이에 수직으로 연장되는 폐쇄된 상부의 W형 구조의 단면을 갖는 금속 삽입체이며, 그리고/또는 (ii) 상기 삽입체는 폐쇄된 하부가 제2 측면을 한정하도록 제1 측면과 제2 측면 사이의 수직하게 연장되는 폐쇄된 하부의 W형 구조의 단면을 가지며, 그리고/또는 (iii) 상기 플라스틱 부재는 제1 단부와 제2 단부에 크러시 박스를 더 포함하고, 상기 크러시 박스는 복수의 추가 수직 리브들을 포함하고, 상기 추가 수직 리브들은 상기 중앙 수직 리브들의 간격보다 작은 간격을 갖고, 그리고/또는 (iv) 상기 중앙부는 제1 측면을 따라서 그리고 상기 채널에 의해 한정되는 수평 돌출부를 포함하고, 상부 벽과 돌출부 사이, 상기 돌출부와 또 다른 돌출부 사이, 그리고/또는 상기 돌출부와 하부 벽 사이에서 연장되는 복수의 중앙 수직 리브들을 포함하며, 그리고/또는 (v) 상기 삽입체는 I형-빔 상부가 제2 측면을 한정하도록 제1 측면과 제2 측면 사이에서 수직으로 연장되는 I형-빔 구조의 단면을 가지며, 그리고/또는 (vi) 삽입체는 I형 빔의 측면이 제2 측면을 한정하도록 제1 측면과 제2 측면 사이에서 수평으로 연장되는 I형-빔 구조의 단면을 가지며; 그리고/또는 (vii) 플라스틱 삽입체는 가장자리와 첨단의 70% 이상을 덮으며(구체적으로 가장자리들과 첨단들의 90% 이상을 덮으며), 뒷면은 개방되고; 그리고/또는 (viii) 제1 단부와 제2 단부는 차량에 직접 부착되도록 구성되며; 그리고/또는 (ix) 제1 단부 및 제2 단부는 상기 플라스틱 부재를 통하여 주축에 수직하게 연장되는 구멍을 더 포함하고, 상기 플라스틱 부재는 상기 구멍을 통하여 차량에 부착될 수 있고, 그리고/또는 (x) 상기 플라스틱 부재는 인사이투(in situ) 방식으로 형성된 단일 일체형 몸체부일 수 있고, 그리고/또는 (xi) 상기 장치는 중량이 7 Kg미만이고, 1,600 Kg 차량에 결합되는 경우 9.6 kph에 충격을 흡수하며, 140 mm 이하의 침입을 갖게 되며, 그리고/또는 (xii) 상기 플라스틱 부재는 3.5 Kg 미만의 중량이고 1,600 Kg 차량에 결합된 경우 80 mm 이하의 침입을 갖고 4kph에서 충격을 흡수할 수 있으며, (xiii) 삽입체는 금속, 유리 메트(mat) 열 가소성 플라스틱, 장섬유 충전 열가소성 플라스틱( long glass fiber filled thermoplastic) 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합으로부터 선택된 물질로 형성되며, 그리고/또는 (xiv) 플라스틱 부재는 삽입체가 없이 ECE 42(1980년 11월 21일) 그리고/또는 FMVSS 파트 581 (1990년 4월 25일)을 만족하며, 그리고/또는 (xv) 에너지 흡수 조립체는 FMVSS 파트 581을 만족하며, 그리고/또는 (xvi) 에너지 흡수 조립체는 IIHS 10 kph 을 만족하며, 그리고/또는 (xvii) 삽입체는 "T형" 구조 "E형" 구조, "U형" 구조, 직사각형 구조, 사각형 구조, 원형 구조, 삼각형 구조, 계란형 구조 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합으로부터 선택된 구조의 단면을 가질 수 있으며, 그리고/또는 (xviii) 상기 삽입체는 부분 직사각형 구조, 하나 이상의 측면에 돌출부를 갖는 폐쇄된 직사각형 구조, 및 상부 벽들로부터 멀리 연장된 연장 측면에 돌출부를 갖는 개방된 직사각형 구조로부터 선택된 구조의 단면을 가질 수 있으며; 그리고/또는 (xix) 제1 단부 및 제2 단부는 차량에 직접 부착되도록 구성될 수 있으며; 그리고/또는 (xx) 제1 단부와 제2 단부는 상기 플라스틱 부재를 통과하는 주축에 수직으로 연장되는 구멍을 더 포함하고, 상기 플라스틱 부재는 상기 구멍을 통하여 차량에 부착될 수 있으며, 그리고/또는 (xxi) 상기 플라스틱 부재는 인사이투 방식으로 형성된 단일의 일체형 몸체부일 수 있고, 그리고/또는 (xxii) 에너지 흡수 조립체는 (예를 들면, 상기 조립체와 상기 차량 레일 사이에 범퍼 빔이 없이) 상기 차량 레일에 직접 부착되며, 그리고/또는 (xxiii) 에너지 흡수 조립체는 범퍼 빔에 부착되며, 상기 범퍼 빔은 상기 차량 레일에 부착된다.
본 명세서에 개시된 범위는 경계값을 포함하며, 상기 경계값은 서로 독립적으로 병합될 수 있다(예를 들어, “25중량% 이하(up to) 또는 보다 바람직하게는, 5중량% 내지 20중량%”의 범위는 “5중량% 내지 25중량%” 범위의 모든 중간값 및 경계값 등을 포함한다). “조합(combination)"은 혼합물, 혼화물(mixtures), 합금, 반응 생성물 등을 포함한다. 나아가, 용어 "첫 번째", "두 번째" 등은 임의의 순서, 양, 또는 중요성을 설명하는 것이 아니고, 오히려 하나의 부품과 다른 것과 구별하는데 사용된다. 용어 "하나(a, an)"는 양의 제한을 설명하는 것이 아니고, 그렇지 않으면 문맥에 의해 명백하게 모순되지 않거나 여기서 설명된 하나 또는 복수인 모두를 커버하기 위한 것이다. 본 명세서에서 사용된 접미사 "들(s)"은 용어의 단수 및 복수 모두를 포함하는 것을 의미하여서, 용어의 하나 이상을 포함하는 것으로 수정된다(예를 들어, 필름(들)은 하나 이상의 필름들을 포함함). "일 실시형태(one embodiment, an embodiment), 다른 실시형태(another embodiment), 등"의 세부사항을 통한 언급은, 실시형태와 관련하여 설명된 특정 부품(예를 들어, 형상, 구조, 및/또는 특성)가 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 실시형태에 포함되고, 다른 실시형태에서 존재하거나 존재하지 않을 수 있음을 의미한다. 또한, 설명된 요소는 다양한 실시형태에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
여기서는 구체적인 실시예가 설명되었으나, 출원인 또는 당업자에게는 현재 예상히 못한 대안, 개조, 변형, 개선, 실질적인 등가물이 제시될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구항들은 수정될 수 있고, 청구항들은 이러한 모든 대안, 개조, 변형, 개선 및 실질적인 등가물을 포함하고자 한 것이다.

Claims (23)

  1. 충격 에너지 흡수를 위한 에너지 흡수 조립체로서,
    주축, 제1 측면 및 제2 측면을 갖는 연장된 플라스틱 부재, 및
    정면, 가장자리들, 첨단들 및 배면을 갖는 연장된 삽입체를 포함하고,
    상기 연장된 플라스틱 부재는 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치된 중앙부를 포함하고, 상기 제2 측면은 상기 제1 단부로부터 제2 단부까지 연장된 채널을 포함하고;
    상기 연장된 삽입체는 충격 하에서 구부러지도록 구성되고, 상기 연장된 플라스틱 부재가 상기 정면을 둘러싸고, 상기 연장된 플라스틱 부재가 상기 가장자리들과 첨단들의 50% 이상을 둘러싸도록 상기 채널에 제거 가능하게 마찰 결합되며;
    상기 에너지 흡수 조립체는 충격 하에서 에너지를 흡수하도록 차량에 부착되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙부는 제1 측면을 따르는 수평 돌출부를 포함하고,
    상기 중앙부는 상부 벽과 상기 수평 돌출부 사이, 상기 수평 돌출부와 다른 돌출부 및 상기 수평 돌출부와 하부 벽 사이 중 하나 이상에서 연장되는 복수의 중앙 수직 리브들을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 플라스틱 부재는 제1 단부와 제2 단부에 크러시 박스를 더 포함하고,
    상기 크러시 박스는 복수의 추가 수직 리브들을 포함하며,
    상기 추가 수직 리브들은 상기 중앙 수직 리브들의 간격보다 작은 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 조립체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연장된 삽입체는 폐쇄된 상부가 상기 제2 측면을 한정하도록 상기 제1 측면과 제2 측면 사이에 수직으로 연장되는 폐쇄된 상부의 W형 구조의 단면을 갖는 금속 삽입체인 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 조립체.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연장된 삽입체는 폐쇄된 하부가 제2 측면을 한정하도록 상기 제1 측면과 제2 측면 사이에 수직으로 연장되는 폐쇄된 하부의 W형 구조의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 조립체.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연장된 삽입체는 I형 빔의 상부가 상기 제2 측면을 한정하도록 상기 제1 측면과 제2 측면 사이에 수직으로 연장되는 I형 빔 구조의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 조립체.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연장된 삽입체는 I형 빔 측면이 상기 제2 측면을 한정하도록 상기 제1 측면과 제2 측면 사이에서 수평으로 연장되는 I형 빔 구조의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 조립체.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연장된 삽입체는 "T형" 구조, "E형" 구조, "U형" 구조, 직사각형 구조, 사각형 구조, 원형 구조, 삼각형 구조, 계란형 구조, 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합 중에서 선택된 구조의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 조립체.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연장된 삽입체는 부분적인 직사각형 구조, 하나 이상의 측면에 돌출부를 갖는 폐쇄된 직사각형 구조 및 상부 벽들로부터 멀리 연장된 연장 면에 돌출부를 갖는 개방된 직사각형 구조 중에서 선택된 구조의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 조립체.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연장된 플라스틱 부재는 상기 가장자리들과 상기 첨단들의 70% 이상을 덮고,
    상기 연장된 삽입체의 뒷면은 개방되는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 조립체.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 단부와 제2 단부는 차량 레일에 직접 부착되도록 구성된 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 조립체.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 단부와 제2 단부는 상기 플라스틱 부재를 통하여 상기 주축에 수직하게 연장된 구멍을 더 포함하고, 상기 플라스틱 부재는 상기 구멍을 통하여 차량 레일에 부착할 수 있는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 조립체.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라스틱 부재는 인사이투(in situ) 방식으로 형성된 단일의 일체형 몸체부인 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 조립체.
  14. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조립체는, 중량이 7 Kg 미만이고, 140 mm 이하의 침투를 갖고 1,600 Kg의 차량에 결합된 경우, 9.6 kph에서 충격을 흡수할 수 있는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 조립체.
  15. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라스틱 부재는, 중량이 3.5 Kg 미만이고, 80 mm 이하의 침투를 갖고 1,600 Kg의 차량에 결합된 경우, 4 kph에서 충격을 흡수할 수 있는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 조립체.
  16. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연장된 삽입체는 금속, 유리 메트 열가소성 플라스틱, 장섬유 충전 열가소성 플라스틱 및 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합으로부터 선택된 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 조립체.
  17. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 삽입체는 500 mm 이상의 곡률 반경을 가질 수 있는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 조립체.
  18. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 삽입체는 5 킬로뉴턴(kN) 이상의 탄력을 갖는 탄성 변형을 갖는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 조립체.
  19. 차량 레일; 및
    상기 차량 레일에 부착된 상기 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 에너지 흡수 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  20. 충격 에너지 흡수를 위한 장치로서,
    주축, 제1 측면 및 제2 측면을 갖는 연장된 플라스틱 부재를 포함하고,
    상기 연장된 플라스틱 부재는, 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치된 중앙부를 포함하며, 상기 제2 측면은 상기 제1 단부로부터 제2 단부로 연장된 채널을 한정하고;
    상기 중앙부는 상기 제1 측면을 따르는 수평 돌출부를 포함하고, 상기 중앙부는 상부 벽과 상기 수평 돌출부 사이, 상기 수평 돌출부와 다른 돌출부, 및 상기 수평 돌출부와 하부 벽 사이 중 하나 이상에서 연장되는 복수의 중앙 수직 리브들을 포함하며;
    상기 연장된 플라스틱 부재는 제1 단부와 제2 단부에 크러시 박스를 포함하며, 상기 크러시 박스는 복수의 추가 수직 리브들을 포함하며, 상기 추가 수직 리브들은 상기 중앙 수직 리브들의 간격보다 작은 간격을 갖고;
    상기 장치는 차량이 ECE 42를 만족하도록 충격 하에서 에너지를 흡수하도록 차량에 부착되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제1 단부와 제2 단부는 차량 레일에 직접 부착되도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제1 단부와 제2 단부는 상기 플라스틱 부재를 통하여 주축에 수직하게 연장되는 구멍을 더 포함하고, 상기 플라스틱 부재는 상기 구멍을 통하여 상기 차량에 부착할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라스틱 부재는 인사이투(in situ) 방식으로 형성된 단일의 일체형 몸체부인 것을 특징으로 하는 장치.
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