KR101890076B1 - 자동차용 범퍼 보강 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차용 범퍼 보강 시스템 (1) 에 관한 것으로서, 본 시스템은 - 폐쇄 단면의 단일 피스 세장형 프로파일을 갖는 범퍼 빔 (2) 으로서, 상기 범퍼 빔의 전체 폭의 적어도 일부에 걸쳐 연장되는 중앙 영역 (21) 및 상기 범퍼 빔의 각 말단에 있는 단부 영역 (22) 을 구비하는, 상기 범퍼 빔 (2); - 상기 범퍼 빔 (2) 의 상기 중앙 영역 (21) 과 단부 영역들 (22) 사이의 교차부에서 상기 범퍼 빔 (2) 의 후방 측에 연결되는 2 개의 범퍼 파스너들 (3); - 2 개의 보강 튜브들 (4) 로서, 이들의 제 1 단부에 의해 상기 범퍼 빔 (2) 의 상기 단부 영역 (22) 의 후방 측에 연결되고, 상기 범퍼 빔의 수직 대칭면과 45°미만의 각도 (α) 를 형성하도록 상기 범퍼 빔 (2) 으로부터 연장되며, 이들의 타 단부에 의해 상기 범퍼 보강 시스템 (1) 이 제공되는 차량의 전방 레일 상에 연결되기에 적합한, 상기 2 개의 보강 튜브들 (4); 및 - 개방 단면의 단일 피스 세장형 프로파일을 갖는 2 개의 커버들 (5) 로서, 상기 범퍼 빔 (2) 의 상기 단부 영역 (22) 의 후방 측과 접촉하고 적어도 상기 보강 튜브들 (4) 중의 하나의 보강 튜브의 상기 제 1 단부로부터 상기 범퍼 파스너들 (3) 중의 하나의 범퍼 파스너까지 연장되는, 상기 2 개의 커버들 (5) 을 포함한다.
Description
본 발명은 자동차용 범퍼 보강 시스템에 관한 것이다.
차량에 작용하는 충격력으로 인해 매우 높은 하중을 수반하는 충돌 및 다른 상황에서 탑승자에게 고도의 안전을 제공하는 자동차 차체 구조에 대한 일반적인 요구가 존재한다.
차량의 탑승자에 대한 높은 수준의 안전성을 획득하기 위해, 차량의 차체 구조는 효과적인 방식으로 충격력을 흡수 및 분배함으로써 높은 강도 및 충격력에 대한 저항력을 제공하도록 설계되어야 한다. 이는 일반적으로 차량의 다양한 보강 구조물과 구성요소들에 의해 달성된다.
특히, 전방 범퍼 시스템은 일반적으로 범퍼 빔 및 그 범퍼 빔의 단부들에 배치된 크래쉬 박스들을 포함한다. 그리고, 크래쉬 박스는 자동차의 길이방향 부재에 고정된다. 정면 충돌의 경우, 충돌 에너지는 범퍼 빔을 통해 크래쉬 박스로 전환되고, 크래쉬 박스는 변형을 일으켜 충돌 에너지를 적어도 부분적으로 흡수한다.
최근 미국에서, 차량의 전방 모서리가 다른 차량이나 나무 또는 전신주와 같은 물체와 충돌하는 때 발생하는 것을 모사하는 새로운 충돌 시험이 도입되었다 (Small Overlap Rigid Barrier 또는 SORB 시험).
스몰 오버랩 정면 충돌은 전방 범퍼 시스템에 의해 잘 보호되지 않는 차량의 외측 가장자리에 주로 영향을 미친다. 충돌력은 전륜, 서스펜션 시스템 및 방화벽으로 직접 이동한다. 휠이 발밑 공간 내로 뒤쪽으로 강제되어 심지어 탑승자 구획에 더 침입하여 심각한 다리와 발 부상을 초래하는 것은 드문 일이 아니다.
따라서, 스몰 오버랩 정면 충돌의 경우에 탑승자 구획에의 침입을 줄이는데 기여하는 보강된 전방 범퍼 시스템에 대한 요구가 존재한다.
한편, 미래 환경 요건을 충족시키도록 차량의 에너지 소비를 감소시키기 위해 차량의 전체 중량을 감소시키는 것이 바람직하다. 따라서, 보강된 전방 범퍼 시스템은 경량화 목표 달성을 위태롭게 해서는 안 된다.
WO2014/112596 및 WO2014/088117 로부터, 범퍼 빔의 단부 영역에 일 단부에 의해 연결되고 차량의 전방 레일에 타 단부에 의해 연결되는 보강 튜브를 추가하는 것이 이미 공지되어 있다. 그럼에도 불구하고, 스몰 오버랩 정면 충돌의 경우, 범퍼 빔의 특정 설계는 단부 영역의 구조적 무결성을 유지할 수 없고, 전방 레일은 심각하게 굽혀진다.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하는 것이며, 특히 스몰 오버랩 정면 충돌의 경우에 탑승자 구획에의 침입을 감소시키는데 기여하는 범퍼 보강 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 범퍼 보강 시스템의 중량 증가를 가능한 한 많이 제한하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은 자동차용 범퍼 보강 시스템에 관한 것으로서, 본 시스템은
- 폐쇄 단면의 단일 피스 세장형 프로파일을 갖는 범퍼 빔으로서, 상기 범퍼 빔의 폭의 적어도 일부에 걸쳐 연장되는 중앙 영역 및 상기 범퍼 빔의 각 말단에 있는 단부 영역을 구비하는, 상기 범퍼 빔,
- 상기 범퍼 빔의 상기 중앙 영역과 단부 영역들 사이의 교차부에서 상기 범퍼 빔의 후방 측에 연결되는 2 개의 범퍼 파스너들,
- 2 개의 보강 튜브들로서, 이들의 제 1 단부에 의해 상기 범퍼 빔의 상기 단부 영역의 후방 측에 연결되고, 상기 범퍼 빔의 수직 대칭면과 45°미만의 각도 (α) 를 형성하도록 상기 범퍼 빔으로부터 연장되며, 이들의 타 단부에 의해 상기 범퍼 보강 시스템이 제공되는 차량의 전방 레일 상에 연결되기에 적합한, 상기 2 개의 보강 튜브들, 및
- 개방 단면의 단일 피스 세장형 프로파일을 갖는 2 개의 커버들로서, 상기 범퍼 빔의 상기 단부 영역의 후방 측과 접촉하고 적어도 상기 보강 튜브들 중의 하나의 보강 튜브의 상기 제 1 단부로부터 상기 범퍼 파스너들 중의 하나의 범퍼 파스너까지 연장되는, 상기 2 개의 커버들을 포함한다.
본 발명의 다른 유리한 양태에 따르면, 범퍼 보강 시스템은 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함한다:
- 범퍼 보강 시스템은, 범퍼 파스너들에 연결된 2 개의 전방 레일들, 및 전방 레일들로부터 외측으로 연장되는 2 개의 서스펜션 아암 브래킷들을 포함하고,
- 보강 튜브들은 이들의 타 단부에 의해 전방 레일들과 서스펜션 아암 브래킷들 사이의 접합부에 연결되고,
- 전방 레일은, 450 내지 1150 ㎫ 의 인장 강도 및 8% 초과의 총 연신율을 갖는 강으로 제조된 전방 부분, 및 1400 내지 2000 ㎫ 의 인장 강도 및 0.15 내지 0.5 wt% 의 탄소 함량을 갖고 프레스 경화에 의해 획득되며 완전 마텐자이트 강으로 제조된 후방 부분을 포함하고,
- 보강 튜브는 범퍼 빔의 길이방향으로 범퍼 빔의 단부로부터 돌출하지 않고,
- 보강 튜브는 780 내지 900 ㎫ 의 인장 강도를 갖는 2상 강으로 제조되고,
- 보강 튜브는 원형 단면을 갖는 중공 튜브이고,
- 범퍼 빔은 B자형 단면을 갖고,
- 범퍼 빔은 웹 및 그 웹으로부터 실질적으로 수직으로 연장되는 2 개의 다리부들을 포함하고,
- 범퍼 빔은 1500 내지 1900 ㎫ 의 인장 강도를 갖는 완전 마텐자이트 강으로 제조되고,
- 커버는 U자형 단면을 갖고,
- 커버는 웹 및 그 웹으로부터 실질적으로 수직으로 연장되는 2 개의 다리부들을 포함하고,
- 커버의 다리부들은 범퍼 빔의 다리부들과 접촉하고, 커버의 웹은 범퍼 빔의 웹과 접촉하고,
- 커버는 범퍼 파스너를 너머 연장되고,
- 커버는 범퍼 빔의 말단까지 연장되고,
- 커버는 1180 내지 1320 ㎫ 의 인장 강도를 갖는 2상 강으로 제조된다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 범퍼 보강 시스템을 포함하는 차량 구조물 및 그러한 시스템을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 주어진 이하의 설명을 읽음으로써 더 잘 이해될 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 범퍼 보강 시스템의 사시도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 범퍼 빔의 단면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 범퍼 보강 시스템의 부분 사시도이다.
도 4 는 전방 레일에의 보강 튜브의 연결을 나타내는 사시도이다
도 2 는 본 발명에 따른 범퍼 빔의 단면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 범퍼 보강 시스템의 부분 사시도이다.
도 4 는 전방 레일에의 보강 튜브의 연결을 나타내는 사시도이다
모든 도면에서, 동일하거나 대응하는 요소는 일반적으로 동일한 도면부호로 표시된다.
이하의 설명에서, 내측, 외측, 전방, 후방, 횡방향, 길이방향, 수직 및 수평이라는 용어는 차량 구조물 상에 조립되는 때 도시된 요소, 부품 또는 구조물의 통상적인 배향을 참조하여 해석된다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 범퍼 보강 시스템 (1) 은 범퍼 빔 (2), 범퍼 파스너 (3), 보강 튜브 (4) 및 커버 (5) 를 포함한다.
범퍼 빔 (2) 은 폐쇄 단면을 갖는 단일 피스의 세장형 프로파일을 갖는다. 실질적으로 차량의 일측에서 타측으로 횡방향으로 연장되는 것이 적합하다. "단일 피스" 특징 덕분에, 범퍼 빔은 국부적인 약한 지점을 보이지 않는다. 이로써, 충돌 중에 범퍼 빔의 무결성을 유지할 수 있다.
우선적으로, 프로파일은 아치형이고, 더 구체적으로는 범퍼 보강 시스템 (1) 이 제공되는 차량의 외측 부분을 향해 볼록하다. 이러한 볼록함은 범퍼 빔의 변형에 대한 저항성을 향상시킨다.
범퍼 빔 (2) 은 범퍼 빔의 전체 폭의 적어도 일부에 걸쳐 연장되는 중앙 영역 (21) 및 범퍼 빔의 각 말단에 있는 단부 영역 (22) 을 포함한다.
폐쇄 단면 덕분에, 범퍼 빔은 충격 중에 개방되는 경향이 없다. 결과적인 범퍼 빔의 높은 관성 (inertia) 은 에너지의 더 양호한 흡수에 기여한다.
도 2 에 도시된 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 범퍼 빔 (2) 의 폐쇄 단면은 "B자형" 단면이다. 이 단면은 범퍼 시스템이 제공되는 차량의 내부를 향해 볼록한 U자형 거터 (6) 에 기초한다.
U자형 거터는 실질적으로 수직으로 연장되는 웹 (8) 및 웹의 말단으로부터 실질적으로 수평 방향으로 각각 연장되며 길이방향에서 전방을 가리키는 2 개의 다리부 (9) 를 포함한다. U자형 거터 (6) 의 깊이는 범퍼 빔의 길이를 따라 일정하다.
웹 (8) 은 범퍼 빔이 제공되는 차량이 외부를 향해 오목하고 거터의 폭의 일부에 걸쳐 있는 그루브 (7) 를 포함한다. 그루브는 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 웹 (11) 및 웹 (11) 의 말단으로부터 실질적으로 수평 방향으로 각각 연장되며 길이방향에서 후방을 가리키는 2 개의 다리부 (12) 를 포함한다. 그루브 (7) 의 깊이는 범퍼 빔의 길이를 따라 일정하다.
U자형 커터의 다리부 (9) 는 그 단부에서, 다리부로부터 실질적으로 수직으로 연장되는 플랜지 (10) 에 의해 연장된다. 플랜지는 다리부로부터 내측으로 연장된다. 우선적으로, 그 말단은 범퍼 빔의 변형에 대한 저항성을 향상시키도록 그루브 (7) 와 접촉한다. 우선적으로, 2 개의 플랜지가 동일한 평면에 놓인다.
선택적으로, 플랜지는 스티프너 (stiffeners) 덕분에 보강될 수 있다.
다리부 (9, 12) 는 수평방향 굽힘에 대해 저항성이 매우 큰 수평방향 벽을 형성한다. 그러한 벽은 범퍼 빔의 관성을 증가시킨다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 범퍼 빔 (2) 은 요구되는 관성에 따라 다른 폐쇄 단면을 가질 수 있다. 단면은 예컨대 하나의 메인 U자형 거터 (6) 및 여러 개의 그루브 (7) 를 포함할 수 있다.
범퍼 빔 (2) 은 범퍼 빔이 변형에 잘 저항하도록 높은 강도를 갖는 제 1 재료로 제조된다. 이는 강 (steel) 일 수도 있다.
일 바람직한 실시형태에서, 이 제 1 재료는 완전 마텐자이트 강이다. 예컨대, 완전 마텐자이트 강은 1200 내지 1700 ㎫ 의 항복 강도 및 1500 내지 1900 ㎫ 의 인장 강도를 갖는다. 그러한 마텐자이트 강은 프로파일링에 의한 용이한 성형 프로세스, 기계적 성능 그리고 중량 감소 사이의 양호한 절충이다. 폐쇄 단면과 완전 마텐자이트 강 그레이드의 조합은 범퍼 빔의 저항성을 향상시키면서, 높은 관성 덕분에 부품이 충돌 에너지를 흡수할 수 있게 한다. 또한, 크래쉬 박스에서의 충격 하중의 전달을 향상시킨다.
제 1 재료는 코팅되지 않거나 또는 코팅될 수도 있고, 예컨대 용융 도금, 전착, 진공 코팅과 같은 임의의 적절한 프로세스에 의해 갈바어닐링 또는 갈바나이징될 수도 있다.
범퍼 빔 (2) 은 그 성형을 용이하게 하도록 우선적으로 균일한 재료로 제조된다.
범퍼 빔 (2) 은 냉간 성형에 의해 우선적으로 획득된다. 그럼에도 불구하고, 제 1 재료의 그레이드에 적용가능한 임의의 다른 적절한 프로세스가 가능하다.
범퍼 보강 시스템 (1) 은 범퍼 빔 (2) 의 중앙 영역 (21) 과 단부 영역 (22) 사이의 교차부에서 범퍼 빔 (2) 의 후방 측에 예컨대 용접에 의해 연결된 범퍼 파스너들 (3) 을 또한 포함한다. 이 범퍼 파스너들은 우선적으로 카의 크래쉬 박스들 (31) 을 통해 또는 픽업 트럭의 경우 크래쉬 팁들을 통해 자동차의 전방 레일들 (32) 에 범퍼 빔을 링크시키기에 적합하다.
이 범퍼 파스너들의 형상은 제한되지 않는다. 도 3 에 도시된 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 이들은 범퍼 빔으로부터 크래쉬 팁 또는 크래쉬 박스의 헤드로 충돌 에너지를 더 균일하게 전달하기 위해 길이방향으로 세장형 벽을 갖는 캡 (caps) 이다. 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 범퍼 파스너는 일반적으로 크래쉬 박스들을 통해 전방 레일에 범퍼 빔을 연결하는 단순한 용접부 또는 볼트일 수 있다.
범퍼 보강 시스템 (1) 은 우선적으로 연결부 (41) 를 통해 범퍼 빔의 각 단부 영역의 후방 측에 일 단부에서 연결된 적어도 2 개의 보강 튜브 (4) 를 또한 포함한다.
보강 튜브들은 그 후방 단부에서 예컨대 용접에 의해 전방 레일 (32) 에 연결되기에 적합하다. 도 4 에 도시된 것처럼 범퍼 보강 시스템 (1) 을 의도하기 위해, 보강 튜브들의 후방 단부는 전방 레일 (32) 의 전방 부분에 우선적으로 연결되고, 그리고 더 우선적으로는, 자동차의 서스펜션의 A-아암 (33) 과 전방 레일 사이의 접합부에서 연결된다. 더 우선적으로는, 보강 튜브들의 후방 단부는 서스펜션 아암 브래킷 (34) 과 전방 레일 사이의 접합부에서 연결된다. 이 브래킷은 전방 레일로부터 외측으로 연장되어서, 접합 전방 레일 / 브래킷은 L자형이고, 따라서 보강 튜브들은 L 의 트로프 (trough) 에서 연결되도록, 즉 보강 튜브의 후단이 L 형 연결에 의해 형성된 양 평면 상에 놓이게된다. 보강 튜브들의 그러한 연결은 이 접합부의 견고함으로부터 이득을 얻고, 중량 증가를 제한한다. 특히, 충돌의 경우, 보강 튜브에 의해 전달되는 작용력 (effort) 의 횡방향 성분은, 전방 레일의 굽힘 없이, 서스펜션 아암 브래킷 (34) 및 서스펜션 아암 브래킷 바로 아래에 위치된 스프링 타워 (35) 에 의해 흡수된다.
하나의 바람직한 예에서, 보강 튜브의 전방 단부가 범퍼 빔의 길이방향으로 범퍼 빔의 단부로부터 돌출하지 않는다. 이는 범퍼 빔으로부터 보강 튜브로의 하중 전달을 향상시킨다.
보강 튜브 (4) 는 우선적으로 원형 단면을 갖는 중공 튜브이다. 그러한 단면은 프로파일링에 의해 용이하게 행해질 수 있다. 또한, 압축에 대한 높은 저항성을 나타내며 압축에서 안정된 거동을 갖는다. 그럼에도 불구하고 본 발명의 프레임 내에서 다른 단면이 가능하다.
우선적으로, 충돌 중에 보강 튜브에 의해 전방 레일에 전달되는 작용력의 횡방향 성분을 최소화하도록, 보강 튜브는 횡방향 내측으로 만곡되거나 각지지 않는다.
우선적으로, 충돌의 초기 단계에서 튜브가 파쇄되는 위험을 최소화하기 위하여 보강 튜브의 표면은 임의의 트리거 및/또는 스티프너를 포함하지 않는다.
연결부 (41) 는 보강 튜브의 일 단부에 예컨대 용접에 의해 고정된다. 도 3 에 도시된 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 이 연결부는 연결부를 범퍼 빔에 볼트결합시킬 수 있도록 그리고 범퍼 빔에서 작용력을 퍼뜨리기 위해 범퍼 빔과 보강 튜브 사이의 접촉 표면을 증가시키도록 보강 튜브의 원형 단면보다 더 큰 플레이트로 주로 구성된다.
보강 튜브 (4) 는 길이방향에서 후방을 가리키며 실질적으로 수평 방향으로 범퍼 빔 (2) 으로부터 연장된다. 보강 튜브 (4) 는 범퍼 빔의 수직 대칭면과 45°미만의 각도 (α), 즉 전방 레일과 45°미만의 각도 (α) 를 형성한다. 우선적으로, 각도 (α) 는 20 내지 35° 이다. 보강 튜브의 이러한 배향 덕분에, 보강 튜브는 압축에서 더 효과적으로 작용하고, 충돌 중의 조기 파쇄 위험이 최소화된다. 더욱이, 이러한 배향은 충돌 중에 전방 레일에 보강 튜브에 의해 전달된 작용력의 횡방향 성분을 제한한다.
스몰 오버랩 강성 배리어 충돌의 경우에, 범퍼 빔의 후방면이 보강 튜브들에 의해 각 단부에서 지지되므로, 단부 영역의 굽힘을 강하게 제한하는 것이 가능하다. 그러므로, 단부 영역은 충격의 조기 단계에서 구부러지지 않고, 강성 배리어와 휠 사이의 직접 접촉이 회피되고, 이는 강성 배리어가 휠을 뒤쪽의 방화벽 내로 강제로 미는 것을 허용한다. 더욱이, 하중은 크래쉬 박스에 더 잘 전달된다. 따라서, 충돌에 의해 야기되는 충격을 효과적으로 흡수할 수 있다.
보강 튜브 (4) 는 범퍼 빔 (2) 의 변형에 대한 저항성을 강화하기 위해 높은 강도를 갖는 제 2 재료로 제조된다. 이는 강일 수도 있다.
일 바람직한 실시형태에서, 이 제 2 재료는 2상 강이다. 예컨대, 2상 강은 450 내지 550 ㎫ 의 항복 강도 및 780 내지 900 ㎫ 의 인장 강도를 갖는다. 그러한 그레이드는 포밍 (forming) 후의 높은 강도와 용이한 포밍 사이의 양호한 타협이다. 더욱이, 2상 강과 관형 형상의 조합은 변형에 대한 향상된 저항성과 제한된 중량 증가 사이의 양호한 타협이다.
제 2 재료는 코팅되지 않거나 또는 코팅될 수도 있고, 예컨대 용융 도금, 전착, 진공 코팅과 같은 임의의 적절한 프로세스에 의해 갈바어닐링 또는 갈바나이징될 수도 있다.
각 단부 영역 (22) 의 후방면은 단부 영역의 관성을 증가시키기 위해 커버 (5) 로 적어도 부분적으로 덮인다. 커버는 개방 단면을 갖는 단일 피스 세장형 프로파일을 갖는다. 커버는 실질적으로 수직으로 연장되는 웹 (51) 및 실질적으로 수평 방향으로 웹의 말단으로부터 각각 연장되며 길이방향에서 전방을 가리키는 2 개의 다리부 (52) 를 갖는 U자형 단면을 우선적으로 갖는다. 커버의 치수는 커버의 웹 (51) 및 다리부 (52) 가 범퍼 빔과 접촉하게 하는 치수이다. 특히, 커버의 다리부 (52) 는 범퍼 빔의 다리부 (9) 와 접촉하고, 커버의 웹 (51) 은 범퍼 빔의 웹 (8) 과 접촉한다.
다리부 (52) 는 범버 빔의 다리부 (9, 12) 와 유사한 부가적인 수평방향 벽을 형성하고, 이는 단부 영역의 관성을 증가시킨다.
커버 (5) 는 적어도 보강 튜브의 제 1 단부로부터 범퍼 파스너까지, 특히 튜브 (4) 의 내측 에지로부터, 더 구체적으로는 튜브의 연결부 (41) 의 내측 에지로부터 범퍼 파스너 (3) 의 내측 에지까지 연장된다.
충돌의 조기 단계에서, 커버에 의해 제공되는 관성의 증가는 크래쉬 박스 또는 크래쉬 팁으로의 충돌에 의해 야기되는 충격 부하 전달을 향상시킨다. 따라서, 충돌에 의해 야기되는 충격을 더 효과적으로 흡수할 수 있다. 그리고, 커버는 충돌 중에 휠 경로를 안내하도록 단부 영역의 휠과의 강한 접촉을 허용하고, 단부 영역의 무결성을 유지한다. 이는 탑승자 구획에의 휠의 침입 위험을 더 잘 제한한다.
일 바람직한 실시형태에서, 커버 (5) 는 범퍼 파스너 (3) 의 내측 에지를 너머 연장되고, 연장은 횡방향에서 내측으로 된다. 연장 길이는 우선적으로 범퍼 빔의 높이의 크기 정도이다. 이러한 연장 덕분에, 크래쉬 박스 (31) 또는 크래쉬 팁의 말단의 영역에서의 범퍼 빔의 굽힘 및 고장이 더 잘 대응된다. 더욱이, 이러한 연장 덕분에, 범퍼 파스너 (3) 는 범퍼 파스너의 레벨에서 범퍼 빔의 무결성이 위태롭게 되지 않도록 범퍼 빔에 연결되는 대신에 커버에 예컨대 용접에 의해 연결된다. 따라서, 더욱이, 커버는 범퍼 파스너가 충돌력에 덜 노출되는 곳인 범퍼 파스너의 내측 에지를 너머 범퍼 빔에 연결될 수 있다.
일 바람직한 실시형태에서, 커버 (5) 는 또한 범퍼 빔의 말단까지 연장된다. 이러한 연장 덕분에, 보강 튜브의 말단의 영역에서의 범퍼 빔의 굽힘 및 고장이 더 잘 대응된다. 이 경우, 커버는 튜브 (4) 의 말단과 범퍼 빔 (2) 사이에 삽입된다.
일 바람직한 실시형태에서, 커버 (5) 는 범퍼 빔의 길이방향에서 범퍼 빔의 단부로부터 돌출하지 않는다. 이는 범퍼 빔으로부터 보강 튜브로의 부하 전달 및 이 단부의 저항성을 향상시킨다.
커버 (5) 는 범퍼 빔 (2) 의 변형에 대한 저항성을 보강하도록 높은 강도를 갖는 제 3 재료로 제조된다. 이는 강일 수도 있다.
일 바람직한 실시형태에서, 이 제 3 재료는 2상 강이다. 예컨대, 2상 강은 900 내지 1100 ㎫ 의 항복 강도 및 1180 내지 1320 ㎫ 의 인장 강도를 갖는다. 이 강 그레이드는 변형에 대한 높은 저항성을 가지는 동시에 높은 연성 및 높은 총 연신율 특성을 나타낸다. 더욱이, 커버 디자인 및 이 2상 강의 조합은 변형에 대한 향상된 저항성과 제한된 중량 증가 사이의 양호한 타협이다.
제 3 재료는 코팅되지 않거나 또는 코팅될 수도 있고, 예컨대 용융 도금, 전착, 진공 코팅과 같은 임의의 적절한 프로세스에 의해 갈바어닐링 또는 갈바나이징될 수도 있다.
커버 (5) 는 롤-포밍에 의해 또는 벤딩 또는 스탬핑과 같은 임의의 다른 적절한 프로세스에 의해 획득될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 범퍼 보강 시스템 (1) 은 우선적으로는 크래쉬 박스 또는 크래쉬 팁을 통해 범퍼 파스너에 연결된 전방 레일 (32) 을 포함한다. 이 전방 레일은 범퍼 보강 시스템이 제공되는 차량의 길이방향으로 연장되는 세장형 프로파일이다. 우선적으로, 각 전방 레일은 2 개의 상이한 경화가능 강 시트의 용접에 의해 획득된다. 크래쉬 박스 또는 크래쉬 팁에 의해 전달된 잔류 충격 에너지를 효과적으로 흡수하는강 그레이드의 전방 부분 및 침입에 대해 높은 보호를 제공하는 강 그레이드의 후방 부분을 주로 포함한다. 전방 부분 및 후방 부분은, 레이저 용접에 의해 조립되고 핫 스탬핑에 의해 형성된 2 개의 블랭크로 제조된다.
전방 부분은 우선적으로 450 내지 1150 ㎫ 의 인장 강도 및 8% 초과, 우선적으로는 8 내지 25% 의 총 연신율을 갖는 강으로 제조된다. 더 우선적으로, 강 미세조직은 적어도 75% 의 등축정 (equiaxed) 페라이트, 5 내지 25% 의 마텐자이트 및 10% 미만의 베이나이트를 포함한다. 보다 더 우선적으로, 강 조성은 0.04 내지 0.1 wt% 의 C, 0.3 내지 2 wt% 의 Mn, 0.3 wt% 미만의 Si, 0.08 wt% 미만의 Ti 및 0.015 내지 0.1 wt% 의 Nb 를 포함한다. 그러한 강의 일례가 Ductibor
500 이다.
이 강 그레이드 덕분에, 전방 레일은, 크래쉬 박스 또는 크래쉬 팁에서 범퍼 빔의 단부 영역에 의해 전달되지 않고 전방 레일에서 보강 튜브를 통해 전달된 에너지를 더 효과적으로 흡수한다.
후방 부분은 1400 내지 2000 ㎫ 의 인장 강도 및 0.15 내지 0.5 wt% 의 탄소 함량을 갖는, 핫 스탬핑 / 프레스 경화에 의해 획득되는 완전 마텐자이트 강으로 우선적으로 제조된다. 그러한 강의 일례가 Usibor
1500 이다.
이 강 그레이드 덕분에, 탑승자 구획에의 침입 위험이 매우 감소된다.
본 발명이 단지 제한된 개수의 실시형태와 관련되어 상세하게 설명되었지만, 본 발명이 그러한 개시된 실시형태로 제한되지 않는다는 것을 용이하게 이해하여야 한다. 설명은 주로 자동차의 전방에 걸쳐 사용하기 위한 범퍼 보강 시스템에 관한 것이었지만, 자동차의 후방에 걸쳐 사용하도록 대안적으로 구성될 수도 있다. 이 경우, 기술된 모든 특징은 길이방향에 대해 각각 대칭이다.
Claims (17)
- 자동차용 범퍼 보강 시스템 (1) 으로서,
- 폐쇄 단면의 단일 피스 세장형 프로파일을 갖는 범퍼 빔 (2) 으로서, 상기 범퍼 빔의 폭의 적어도 일부에 걸쳐 연장되는 중앙 영역 (21) 및 상기 범퍼 빔의 각 말단에 있는 단부 영역 (22) 을 구비하는, 상기 범퍼 빔 (2),
- 상기 범퍼 빔 (2) 의 상기 중앙 영역 (21) 과 단부 영역들 (22) 사이의 교차부에서 상기 범퍼 빔 (2) 의 후방 측에 연결되는 2 개의 범퍼 파스너들 (3),
- 상기 범퍼 파스너들에 연결된 2 개의 전방 레일들 (32), 및 상기 전방 레일들로부터 외측으로 연장되는 2 개의 서스펜션 아암 브래킷들 (34),
- 2 개의 보강 튜브들 (4) 로서, 이들의 제 1 단부에 의해 상기 범퍼 빔 (2) 의 상기 단부 영역 (22) 의 후방 측에 연결되고, 상기 범퍼 빔의 수직 대칭면과 45°미만의 각도 (α) 를 형성하도록 상기 범퍼 빔 (2) 으로부터 연장되며, 이들의 타 단부에 의해 상기 범퍼 보강 시스템 (1) 이 제공되는 차량의 전방 레일 상에 연결되는, 상기 2 개의 보강 튜브들 (4), 및
- 개방 단면의 단일 피스 세장형 프로파일을 갖는 2 개의 커버들 (5) 로서, 상기 범퍼 빔 (2) 의 상기 단부 영역 (22) 의 후방 측과 접촉하고 적어도 상기 보강 튜브들 (4) 중의 하나의 보강 튜브의 상기 제 1 단부로부터 상기 범퍼 파스너들 (3) 중의 하나의 범퍼 파스너까지 연장되는, 상기 2 개의 커버들 (5)
을 포함하고,
상기 보강 튜브들 (4) 은 이들의 타 단부에 의해 상기 전방 레일들과 상기 서스펜션 아암 브래킷들 사이의 접합부에 연결되는, 자동차용 범퍼 보강 시스템 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 전방 레일은
450 내지 1150 ㎫ 의 인장 강도 및 8% 초과의 총 연신율을 갖는 강으로 제조된 전방 부분, 및
1400 내지 2000 ㎫ 의 인장 강도 및 0.15 내지 0.5 wt% 의 탄소 함량을 갖고 프레스 경화에 의해 획득되며 완전 마텐자이트 강으로 제조된 후방 부분
을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 범퍼 보강 시스템 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 보강 튜브 (4) 는 상기 범퍼 빔의 길이방향으로 상기 범퍼 빔의 단부로부터 돌출하지 않는 것을 특징으로 하는, 자동차용 범퍼 보강 시스템 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 보강 튜브 (4) 는 780 내지 900 ㎫ 의 인장 강도를 갖는 2상 강으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 범퍼 보강 시스템 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 보강 튜브 (4) 는 원형 단면을 갖는 중공 튜브인 것을 특징으로 하는, 자동차용 범퍼 보강 시스템 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 범퍼 빔 (2) 은 B자형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는, 자동차용 범퍼 보강 시스템 (1). - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 범퍼 빔 (2) 은 웹 (8) 및 상기 웹으로부터 실질적으로 수직으로 연장되는 2 개의 다리부들 (9) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 범퍼 보강 시스템 (1). - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 범퍼 빔 (2) 은 1500 내지 1900 ㎫ 의 인장 강도를 갖는 완전 마텐자이트 강으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 범퍼 보강 시스템 (1). - 제 7 항에 있어서,
커버 (5) 는 U자형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는, 자동차용 범퍼 보강 시스템 (1). - 제 9 항에 있어서,
상기 커버 (5) 는 웹 (51) 및 상기 웹으로부터 실질적으로 수직으로 연장되는 2 개의 다리부들 (52) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 범퍼 보강 시스템 (1). - 제 10 항에 있어서,
커버의 다리부들 (52) 은 상기 범퍼 빔의 다리부들 (9) 과 접촉하고, 상기 커버의 웹 (51) 은 상기 범퍼 빔의 웹 (8) 과 접촉하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 범퍼 보강 시스템 (1). - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
커버 (5) 는 상기 범퍼 파스너 (3) 를 너머 연장되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 범퍼 보강 시스템 (1). - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
커버 (5) 는 상기 범퍼 빔 (2) 의 말단까지 연장되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 범퍼 보강 시스템 (1). - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
커버 (5) 는 1180 내지 1320 ㎫ 의 인장 강도를 갖는 2상 강으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 범퍼 보강 시스템 (1). - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 범퍼 보강 시스템을 포함하는 자동차 차체 구조물.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 범퍼 보강 시스템을 포함하는 자동차.
- 삭제
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