KR102009474B1 - 차량용 범퍼빔 - Google Patents

Abstract

차량용 범퍼빔에 관한 것으로, 전방을 향해 돌출 형성되는 지지부, 상기 지지부의 상단과 하단에 각각 상부 및 하부 충격흡수공간을 형성하도록 단면이 대략 사각 형상으로 3중 절곡 형성되는 상부 및 하부 완충부 그리고 상기 상부 및 하부 완충부를 연결하는 연결부를 포함하여 하나의 패널을 롤 포밍 성형방식으로 여러 차례 절곡 성형해서 단면이 B 형상으로 형성되고, 성형 작업 이후에 수평 방향으로 미리 설정된 길이를 가지고 차량의 전면 또는 후면 형상에 따라 미리 설정된 곡률을 갖도록 형성되는 구성을 마련하여, 차량용 범퍼빔의 상부와 하부에 각각 충격흡수공간을 마련해서 B 형상으로 제조함으로써, 차량 충돌시 발생하는 충돌 에너지를 효과적으로 흡수해서 차체의 손상을 방지하고 탑승자를 안전하게 보호할 수 있다.

Description

차량용 범퍼빔{AUTOMOTIVE BUMPER BEAM}

본 발명은 차량용 범퍼빔에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 충돌시 발생하는 충돌에너지를 흡수하는 차량용 범퍼빔에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 범퍼유닛은 차량의 충돌 시, 충격력을 흡수하여 탄성적으로 변형되어 차체의 물리적 손상을 최소화하고, 후드 및 엔진룸에 장착된 엔진과 각종 기기 등을 보호하며, 탑승자의 안전을 도모하도록 차량의 전,후방에 설치되는 완충유닛이다.

이러한 범퍼유닛은 각 나라의 법규를 따르는 충격요건을 만족해야 하고, 넓은 온도영역에서 고 강성 및 내충격성이 우수해야 하고, 온도에 의한 신축이 작아야 한다.

예를 들어, 하기의 특허문헌 1에는 종래기술에 따른 범퍼유닛 구성이 개시되어 있다.

도 1은 종래기술에 따른 범퍼유닛의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 범퍼빔의 단면도이다.

종래기술에 따른 범퍼유닛(1)은 도 1에서 도시한 바와 같이, 차량의 전,후방에서 차폭 방향으로 배치되는 범퍼빔(2), 범퍼빔(2)의 전방에 배치되어 충격력을 흡수하는 에너지 업소버(3), 범퍼빔(2)과 에너지 업소버(3)를 감싸는 범퍼커버(4) 및 범퍼빔(2)과 프런트 사이드 멤버(5)를 상호 연결하는 스테이(6)를 포함한다.

이러한 범퍼유닛(1)은 차량의 충돌시에 에너지 업소버(3)가 압축되면서 충돌에너지를 일부 흡수하며, 에너지 업소버(3)에서 흡수되지 못한 나머지 충돌에너지를 후방의 범퍼빔(2)과 스테이(6)를 통해 차체로 분산시켜 흡수함으로써 탑승자의 안전과 각종 기기를 보호할 수 있다.

범퍼빔(2)은 압축프레스(미도시)의 가공에 의해 제조되었으나, 최근에는 도 2에 도시된 바와 같이 하나의 패널을 롤 포밍 가공을 통해 여러 차례 절곡 성형하여 상부와 하부에 각각 밀폐공간(7)이 형성되는 B 타입으로 구성되고 있다.

그리고 범퍼빔(2)은 상부와 하부에 두 개의 밀폐공간(7)이 형성되도록 패널을 절곡 성형한 다음, 최종 단계로 상호 접촉되는 부위를 용접해서 완성된다.

한편, 본 출원인은 하기의 특허문헌 2 등에 차량용 범퍼빔 구성을 개시하여 출원해서 등록받은 바 있다.

특허문헌 2에는 차체의 높이에 따른 충돌 부위에 대응되도록 상하 비대칭 스페이스를 형성하는 이너빔과 이너빔의 전면에 고정되는 아우터빔으로 구성되는 차량용 범퍼빔 구성이 개시되어 있다.

대한민국 특허 등록번호 제10-0527125호(2005년 11월 9일 공고) 대한민국 특허 등록번호 제10-1436815호(2014년 11월 3일 공고)

그러나 특허문헌 1은 패널의 양 끝단이 범퍼빔의 전방 가운데 부분에서 서로 만나도록 성형하고, 범퍼빔의 가운데 부분에서 만나는 패널의 양 끝단을 둥글게 절곡해서 패널의 후방 내측면과 접촉시킨다.

이와 같이 구성되는 특허문헌 1은 패널의 양 끝단을 절곡 형성하는 작업을 수행해야 함에 따라 롤 포머의 구성이 복잡해지고, 절곡 형성된 양 끝단과 패널의 후방 내측면을 접촉시킨 상태에서 용접 작업을 수행함에 따라 용접 작업 대상물을 안정적으로 고정하기 어렵고, 작업성 저하 및 작업시간 지연을 초래하는 문제점이 있었다.

그리고 특허문헌 2와 같이 상호 비대칭으로 스페이스를 형성하는 경우, 롤 포밍 성형장치에 적용되는 롤 포머도 좌우 배대칭으로 형성해야 함에 따라, 성형장치의 구조가 복잡해지는 문제점이 있었다.

또, 이너빔과 아우터빔을 각각 개별적으로 제조해서 용접 방식으로 고정하는 경우, 용접 작업량이 증가하고, 작업시간이 길어지는 문제점이 있었다.

또한, 용접 작업이 수행되는 부위는 차량 충돌시 충격력에 의해 파손 또는 분리되기 쉽다. 이로 인해, 차량 충돌시 탑승자의 안전 및 각종 기기의 파손을 완전하게 방지하는데 한계가 있었다.

또한, 범퍼빔이 일정 곡률을 갖도록 밴딩 성형 과정에서 오목하게 성형되는 범퍼빔의 후면에 주름이 발생하는 문제점이 있었다.

종래에는 범퍼빔의 주름을 방지하기 위해, 주름 개선용 치구를 이용해서 추가적인 공정을 수행함에 따라, 작업 공정이 증가하고, 작업성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차량 충돌시 발생하는 충돌 에너지를 흡수해서 차체의 손상을 방지하고 탑승자를 보호하는 차량용 범퍼빔을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 롤 포밍 성형방식을 통해 하나의 패널을 순차적으로 절곡 성형해서 제조하는 과정에서 패널 양단과 용접되는 부위를 최소화하고, 용접 부위의 파손 및 분리를 방지할 수 있는 차량용 범퍼빔을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 패널의 양 끝단의 용접 작업시 작업성을 향상시키고, 용접 부위의 접합력을 향상시킬 수 있는 차량용 범퍼빔을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 패널의 절곡 성형시 절곡 각도를 변경해서 작업성을 향상시킬 수 있는 차량용 범퍼빔을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 범퍼빔의 밴딩 성형 과정에서 오목하게 성형되는 범퍼빔의 후면에 주름이 발생하는 것을 방지할 수 있는 차량용 범퍼빔을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차량용 범퍼빔은 전방을 향해 돌출 형성되는 지지부, 상기 지지부의 상단과 하단에 각각 상부 및 하부 충격흡수공간을 형성하도록 단면이 대략 사각 형상으로 3중 절곡 형성되는 상부 및 하부 완충부 그리고 상기 상부 및 하부 완충부를 연결하는 연결부를 포함하여 하나의 패널을 롤 포밍 성형방식으로 여러 차례 절곡 성형해서 단면이 B 형상으로 형성되고, 성형 작업 이후에 수평 방향으로 미리 설정된 길이를 가지고 차량의 전면 또는 후면 형상에 따라 미리 설정된 곡률을 갖도록 형성되며, 상기 지지부는 단면이 ㄷ 형상을 이루도록 전면에 수직으로 배치되는 전면웹과 상기 전면웹의 상단과 하단에 각각 후측을 향해 배치되는 제1 및 제2 지지바를 포함하고, 상기 제1 지지바와 제2 지지바는 각각 상기 전면웹의 상단에서 후측 상방과 하방을 향해 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 범퍼빔에 의하면, 차량용 범퍼빔의 상부와 하부에 각각 충격흡수공간을 마련해서 B 형상으로 제조함으로써, 차량 충돌시 발생하는 충돌 에너지를 효과적으로 흡수해서 차체의 손상을 방지하고 탑승자를 안전하게 보호할 수 있다는 효과가 얻어진다.

그리고 본 발명에 의하면, 롤 포밍 성형방식을 통해 하나의 패널을 순차적으로 절곡 성형해서 제조하는 과정에서 패널 양단과 용접되는 부위를 최소화하고, 용접 부위의 파손 및 분리를 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.

특히, 본 발명에 의하면, 범퍼빔의 전방해서 충격이 가해지는 경우, 세로 길이에 비해 가로 길이가 긴 직사각 형상으로 형성된 상부 및 하부 충격흡수공간을 이용해서 충격력을 효과적으로 완충할 수 있고, 상부 및 하부 완충부에 각각 엠보부를 형성해서 단면적을 확장시킴으로써, 차량 충돌시 강성을 보강할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또, 본 발명에 의하면, 지지부의 제1 및 제2 지지바를 각각 후측 상방 또는 하방을 향해 경사지게 배치함에 따라, 범퍼빔의 상부 또는 하부에서 가해지는 충격에 대한 강성을 향상시킬 수 있고, 제1 및 제2 지지바를 각각 수평 방향을 따라 절곡해서 롤 포밍 성형하는 경우에 비해, 성형 작업의 난이도를 감소시켜 용이하게 작업이 가능하게 함으로써, 작업성을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 의하면, 범퍼빔의 중앙부에 배치되는 연결부와 패널 양단부를 각각 절곡 성형한 전면웹을 서로 겹치게 배치해서 용접 방식으로 접합함에 따라, 범퍼빔 중앙부의 강성을 향상시킬 수 있고, 용접 부위를 최소화할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 의하면, 심 용접 방식을 적용해서 용접 부위를 접합하여 내구성을 증대함으로써, 차량 충돌시 충격에 의한 용접 부위의 분리 또는 손상을 방지하고, 작업 속도를 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

이와 함께, 본 발명에 의하면, 용접 작업시 가해지는 열에 의한 전면웹의 변형에 따른 범퍼빔 전면의 외관 품질 저하를 방지할 수 있고, 범퍼빔의 벤딩 작업시 용접 부위의 분리 또는 손상을 방지할 수 있으며, 용접 작업의 작업성을 향상시키고, 용접 부위의 접합력을 향상시킬 수 있는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 의하면, 범퍼빔의 벤딩 작업시 범퍼빔의 압축면, 즉 오목하게 성형되는 범퍼빔의 후면을 최소화하여 주름 발생을 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 의하면, 상부 및 하부 완충부에 마련되는 엠보부를 평면 형상으로 형성해서 충돌시 최대 밀림량을 감소시키고, 에너지 분산 작용에 의한 변형률을 감소시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 종래기술에 따른 범퍼유닛의 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 범퍼빔의 단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 범퍼빔의 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 A-A'선에 대한 단면도,
도 5는 심 용접 방식으로 접합된 범퍼빔의 사시도,
도 6은 도 5에 도시된 범퍼빔의 단면도,
도 7 내지 도 12는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 범퍼빔과 엠보부가 미적용된 범퍼빔의 충돌 테스트 과정 및 결과 그래프.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 범퍼빔을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 범퍼빔의 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 A-A'선에 대한 단면도이다.

이하에서는 스테이를 통해 차체의 프런트 사이드 멤버에 결합되는 우측면을 범퍼빔의 후면이라 하고, 그 반대측면을 범퍼빔의 전면이라 한다.

이에 따라, '전방, 후방', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 상기한 전면과 후면을 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다.

본 실시 예에서는 차량의 전면에 설치되는 프론트 범퍼빔을 이용해서 설명하나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 차량의 후면에 설치되는 리어 범퍼빔에도 적용할 수 있음에 유의하여야 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 범퍼빔(10)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 패널을 롤 포밍 성형방식으로 여러 차례 절곡 성형해서 상부와 하부에 각각 충격흡수공간(31,41)이 마련되어 단면이 대략 'B' 형상으로 형성되고, 성형 작업 이후에 수평 방향으로 미리 설정된 길이와 함께, 차량의 전면 형상에 따라 미리 설정된 곡률을 갖도록 형성될 수 있다.

여기서, 차량용 범퍼빔(10)은 고장력 강(high tensile steel)이나 초고장력 강(ultra high strength steel) 재질로 제조된 패널을 이용해서 제조될 수 있다.

상기 고장력 강은 보통 강보다 인장강도가 강한 강으로, 인장강도가 50kg/mm2 이상인 강을 의미한다.

이러한 고장력 강은 0.2% 정도의 탄소를 함유한 탄소강에 규소, 망간, 니켈, 크롬, 구리 등을 첨가하여 성능을 향상시킨 것이다.

상기 초고장력 강은 항장력이 50㎏/㎟로서, 상기 고장력 강보다도 항장력이 높은 강재를 말한다.

이러한 초고장력 강은 규소, 망간 등을 소량 첨가하고, 인장 강도(引張强度) 200㎏/㎟ 이상, 항복 강도(降伏强度) 200㎏/㎟ 이상을 가지도록, 오스포밍(ausforming)이라는 가공 열처리에 의하여 제조됨에 따라, 용접성도 우수하여 조선, 교량 등의 재료로 많이 사용된다.

한편, 차량용 범퍼빔(10)은 전방을 향해 돌출 형성되는 지지부(20), 지지부(20)의 상단과 하단에 각각 상부 및 하부 충격흡수공간(31,41)을 형성하도록 단면이 대략 사각 형상으로 3중 절곡 형성되는 상부 및 하부 완충부(30,40)를 포함할 수 있다.

지지부(20)는 하나의 패널을 여러 차례 절곡해서 상부 완충부(30)와 하부 완충부(40)를 형성한 후, 상기 패널의 양단부를 각각 다시 전면을 향해 절곡해서 형성되고, 상부 완충부(30)와 하부 완충부(40) 사이를 연결하는 연결부(100) 후면에 겹쳐진 상태에서 용접 방식으로 접합될 수 있다.

지지부(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 단면이 대략 'ㄷ' 형상을 이루도록 전면에 수직으로 배치되는 전면웹(21)과 전면웹(21)의 상단과 하단에 각각 후측을 향해 연장되는 제1 및 제2 지지바(22,23)를 포함할 수 있다.

전면웹(21)은 연결부(100)와 겹쳐지도록 절곡 성형된 패널의 양단이 서로 접촉되면서 형성되고, 전면웹(21)의 전면에는 상부 완충부(30)와 하부 완충부(40) 사이를 연결하는 연결부(100)가 배치된 상태에서 용접 방식으로 접합될 수 있다.

제1 및 제2 지지바(22,23)는 각각 전면웹(21)의 좌측 상단 및 하단에서 후측으로 연장되는 가상의 제1 및 제2 수평선(X1,X2)을 기준으로 상방 및 하방을 향해 미리 설정된 경사각도(α)만큼 경사지게 형성될 수 있다.

예를 들어, 제1 지지바(22)는 전면웹(21)의 상단에서 제1 수평선과 약 10° 내지 80°, 바람직하게는 25° 내지 40°의 각도를 이루도록 후측 상방을 향해 경사지게 형성될 수 있다.

그리고 제2 지지바(23)는 전면웹(21)의 하단에서 제2 수평선과 약 -10° 내지 -80°, 바람직하게는 -25° 내지 -40°의 각도를 이루도록 후측 하방을 향해 경사지게 형성될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 지지부의 제1 및 제2 지지바를 각각 후측 상방 또는 하방을 향해 경사지게 배치함에 따라, 범퍼빔의 상부 또는 하부에서 가해지는 충격에 대한 강성을 향상시킬 수 있다.

그리고 본 발명은 패널을 여러 차례 절곡 성형하고, 패널 중앙부에 배치되는 연결부 후면에 패널 양단부를 각각 절곡 성형한 전면웹을 배치함에 따라, 범퍼빔 중앙부의 강성을 향상시킬 수 있다.

이와 함께, 본 발명은 용접 작업시 가해지는 열에 의한 전면웹의 변형에 따른 외관 품질 저하를 방지할 수 있고, 범퍼빔의 벤딩 작업시 용접 부위의 분리 또는 손상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 패널을 절곡 성형하는 과정에서 제1 및 제2 지지부와 상부 및 하부 완충부가 연결되는 부분이 둔각을 이루게 함으로써, 제1 및 제2 지지바를 각각 수평 방향을 따라 절곡해서 상부 및 하부 완충부와 직각을 이루도록 성형하는 경우에 비해, 성형 작업의 난이도를 낮춰 작업성을 향상시킬 수 있고, 롤 포밍 성형장치의 단수를 감소시킬 수 있다.

상부 완충부(30)는 연결부(100)의 상단에 연결되고 수직 방향을 따라 배치되는 제1 수직바(32), 제1 수직바(32)의 상단에서 후방을 향해 절곡 형성되는 제1 수평바(33) 및 제1 수평바(33)의 후단에서 하방을 향해 절곡 형성되고 제1 지지바(22)의 후단과 연결되는 제2 수직바(34)를 포함할 수 있다.

이에 따라, 상부 완충부(30) 내부에는 제1 지지바(22)가 후측 상방을 향해 일정 각도만큼 경사지게 형성됨에 따라, 일변, 도 4에서 보았을 때 하변이 경사진 사각 형상의 상부 충격흡수공간(31)이 형성될 수 있다.

그래서 제2 수직바(34)는 범퍼빔(10)의 밴딩 성형 과정에서 압측력이 작용하는 압축면, 즉 오목하게 성형되는 범퍼빔(10)의 후면을 최소화해서 주름 발생을 방지하기 위해, 제1 수직바(32)의 길이보다 짧게 마련될 수 있다.

예를 들어, 본 실시 예에서 제2 수직바(34)는 제1 수직바(32)의 길이(2h)의 약 1/2 길이(h)로 마련될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 제1 지지바를 후측 상방을 향해 경사지게 성형함에 따라, 압축면을 최소화해서 밴딩 성형 과정에서 주름 발생을 방지할 수 있다.

물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 지지바(22)의 경사 각도에 따라 제1 수직바(32)와 제2 수직바(34)의 길이비가 변경될 수 있다.

즉, 제1 지지바(22)의 경사각도(α)가 커질수록 제2 수직바(34)의 길이가 짧아지고, 제1 지지바(22)의 경사각도(α)가 작아질수록 제2 수직바(34)의 길이가 길어질 수 있다.

그리고 상부 충격흡수공간(31)은 하변이 경사진 사각 형상으로 형성되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 제1 지지바(22)와 제1 및 제2 수직바(32,34) 그리고 제1 수직바(33)의 길이 비율을 조절해서 상부 충격흡수공간(31)을 하변이 경사지고 나머지 변의 길이가 동일한 정사각 형상 또는 양측변에 비해 상변의 길이가 긴 대략 직사각 형상으로 형성할 수 있다.

즉, 본 발명은 범퍼빔(10)의 전방에서 가해지는 충격을 충분하게 흡수할 수 있도록, 제1 지지바(22)와 제1 수평바(33)의 길이를 제1 및 제2 수직바(32,34)의 길이에 비해 길게 형성해서 상부 충격흡수공간(31)을 세로 길이에 비해 가로 길이가 긴 대략 직사각 형상으로 형성하도록 변경될 수 있다.

마찬가지로, 하부 완충부(40)는 연결부(100)의 하단에 연결되고 수직 방향을 따라 배치되는 제3 수직바(42), 제3 수직바(42)의 하단에서 후방을 향해 절곡 형성되는 제2 수평바(43) 및 제2 수평바(43)의 후단에서 상방을 향해 절곡 형성되고 제2 지지바(23)의 후단과 연결는 제4 수직바(44)를 포함할 수 있다.

이에 따라, 하부 완충부(40) 내부에는 제2 지지바(23)가 후측 하방을 향해 일정 각도만큼 경사지게 형성됨에 따라, 일변, 도 4에서 보았을 때 상변이 경사진 사각 형상의 하부 충격흡수공간(41)이 형성될 수 있다.

그래서 제4 수직바(44)는 범퍼빔(10)의 밴딩 성형 과정에서 압측력이 작용하는 압축면, 즉 오목하게 성형되는 범퍼빔(10)의 후면을 최소화해서 주름 발생을 방지하기 위해, 제3 수직바(43)의 길이보다 짧게 마련될 수 있다.

예를 들어, 본 실시 예에서 제4 수직바(44)는 제3 수직바(32)의 길이(2h)의 약 1/2 길이(h)로 마련될 수 있다.

그리고 하부 충격흡수공간(41)은 상부 충격흡수공간(31)과 마찬가지로, 제2 지지바(23)와 제3 수평바(43)의 길이를 제3 및 제4 수직바(42,44)의 길이에 비해 길게 형성해서 세로 길이에 비해 가로 길이가 긴 대략 직사각 형상으로 형성될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 범퍼빔의 전방해서 충격이 가해지는 경우, 세로 길이에 비해 가로 길이가 긴 직사각 형상으로 형성된 상부 및 하부 충격흡수공간을 이용해서 충격력을 효과적으로 완충할 수 있다.

그리고 상부 및 하부 충격흡수공간(31,41)은 각각 서로 대칭되는 형상으로 형성되고, 상부 및 하부 충격흡수공간(31,41)의 높이(2h)는 지지부(20) 높이(h)의 약 2배로 형성될 수 있다.

한편, 제1 및 제3 수직바(32,42)에는 각각 차량 충돌시 충격력을 완충할 수 있도록, 강성을 보강하는 제1 및 제2 엠보부(35,45)가 형성될 수 있다.

제1 및 제2 엠보부(35,45)는 제1 및 제3 수직바(32,42) 상에 후방을 향해 적어도 하나 이상 오목하게 요입 또는 전방을 향해 볼록하게 돌출 형성되어 제1 및 제3 수직바(32,42)의 단면적을 확장시킴에 따라, 차량의 충돌시 제1 및 제3 수직바(32,42)의 강성을 보강할 수 있다.

여기서, 제1 및 제2 엠보부(35,45)는 제1 및 제3 수직바(32,42)의 길이 방향을 따라 제1 및 제3 수직바(32,42)로부터 오목하게 요입 또는 볼록하게 돌출되어 제1 및 제3 수직바(32,42)의 단면적을 증가시키는 구성으로서, 상부 및 하부 충격흡수공간(31,41)에 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 도 3 및 도 4에는 각각 하나의 제1 및 제2 엠보부(35,45)가 후방을 향해 오목하게 요입된 것으로 도시되어 있으나, 제1 및 제2 엠보부(35,45)의 형상 및 개수는 범퍼빔(10)의 크기에 따라 다양하게 변경될 수 있음에 유의하여야 한다.

특히, 본 실시 예에서 제1 및 제2 엠보부(35,45)는 각각 중앙부에 수직으로 배치되는 제1 및 제2 수직면(36,46)을 포함할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 상부 및 하부 완충부 전면에 수직면이 마련되는 엠보부를 형성해서 충돌시 최대 밀림양을 감소시키고, 에너지 분산 작용으로 인한 변형율을 감소시킬 수 있다.

제1 수직바(32)의 하단과 제3 수직바(42)의 상단은 각각 연결부(100)에 연결되고, 연결부(100)는 지지부(20)의 전면웹(21) 전면에 겹쳐진 상태에서 용접 방식으로 접합될 수 있다.

예를 들어, 연결부(100)와 전면웹(21)은 심 용접(seam welding) 방식으로 접합될 수 있다.

상기 심 용접은 한 쌍의 롤러 전극 사이에 피용접물을 배치하고, 전극에 압력을 준 상태에서 전극을 회전시키면서 연속적으로 점 용접을 반복하는 방식이다.

예를 들어, 도 5는 심 용접 방식으로 접합된 범퍼빔의 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 범퍼빔의 단면도이다.

연결부(100)와 전면웹(21)을 심 용접 방식으로 접합하는 경우, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 연결부(100)와 전면웹(21)에는 각각 상하로 배열되어 쌍을 이루는 용접 점(P)들이 미리 설정된 간격으로 형성된다.

한편, 본 발명은 연결부와 전면웹을 심 용접 방식 이외에 레이저 용접 방식으로 접합하도록 변경될 수도 있다.

상기 레이저 용접은 고 에너지 레이저 광선을 이용해서 피용접물에 고에너지를 전달해서 가열하여 용접하는 방식으로, 약 0.2㎜ 정도까지의 미세한 크기로도 용접이 가능하며, 열을 직접 전달하는 방식이 아니라 대부분 대상 물체가 레이저의 에너지를 흡수하여 열이 나는 원리이기 때문에, 다른 방법에 비해 효율적으로 가열과 냉각이 가능하다.

레이저 용접 방식으로 연결부(100)와 전면웹(21)을 접합하는 경우, 연결부(100)와 전면웹(21)에는 각각 용접 점(P)들이 연속된 용접 라인이 상하로 나란하게 배치되는 지그재그 형상으로 형성되도록 용접될 수 있다.

물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 연결부의 전면과 전면웹의 후면에 각각 용접 점들이 연속된 용접 라인이 상하로 나란하게 연속적으로 형성되도록 용접할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명은 연결부과 전면웹의 용접 부위를 최소화하고, 용접 부위를 심 용접 방식을 이용해서 접합하여 내구성을 증대함으로써, 차량 충돌시 충격에 의한 용접 부위의 분리 또는 손상을 방지할 수 있다.

다음, 도 7 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 범퍼빔의 충돌 테스트 결과를 설명한다.

도 7 내지 도 12는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 범퍼빔과 엠보부가 미적용된 범퍼빔의 충돌 테스트 과정 및 결과 그래프이다.

도 7과 도 8에는 각각 본 실시 예에 따른 차량용 범퍼빔과 엠보부가 미적용된 범퍼빔의 벤딩 모멘트를 테스트하는 동작 상태가 도시되어 있다.

그리고 도 9 및 도 10에는 미국 고속도로안전보험협회(Insurance Institute for Highway Safety, IIHS)의 규정에 따라 약 10㎞/h의 속도에서 중앙 장벽(center barrier) 충돌을 테스트하는 동작 상태가 도시되어 있다.

또한, 도 11에는 도 7 및 도 8에 도시된 차량용 범퍼빔과 엠보부가 미적용된 범퍼빔의 벤딩 모멘트 테스트 결과 그래프가 도시되어 있고, 도 12에는 도 9 및 도 10에 도시된 IIHS 규경에 따른 중앙 장벽 테스트 결과 그래프가 도시되어 있다.

표 1은 도 11 및 도 12에 도시된 테스트 결과 테이블이다.

		본 실시 예	엠보 미적용
벤딩 모멘트 테스트	max moment	7,359Nm	6,341Nm
IIHS 중앙 장벽 테스트	max stroke	78.5㎜	122.4㎜
	max force	82.8kN	76.0kN

표 1과 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 차량용 범퍼빔은 엠보가 미적용된 경우에 비해, 벤딩 모멘트 테스트 결과 최대 모멘트가 약 10Nm만큼 증가하고, 중앙 장벽 테스트 결과 최대 스트로크는 약 43㎜만큼 감소되며, 최대 힘이 약 4.8kN만큼 증가함을 확인할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 차량용 범퍼빔의 상부와 하부에 각각 충격흡수공간을 마련해서 B 형상으로 제조함으로써, 차량 충돌시 발생하는 충돌 에너지를 효과적으로 흡수해서 차체의 손상을 방지하고 탑승자를 안전하게 보호할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명은 차량용 범퍼빔의 상부와 하부에 각각 충격흡수공간을 마련해서 B 형상으로 제조함으로써, 차량 충돌시 발생하는 충돌 에너지를 효과적으로 흡수해서 차체의 손상을 방지하고 탑승자를 안전하게 보호하는 차량용 범퍼빔 기술에 적용된다.

10: 차량용 범퍼빔 20: 지지부
21: 전면웹 22,23: 제1,제2 지지바
30: 상부 완충부 31: 상부 충격흡수공간
32,34: 제1,제2 수직바 33: 제1 수평바
35: 상부 엠보부 36: 제1 수직면
40: 하부 완충부 41: 하부 충격흡수공간
42,44: 제3, 제4 수직바 43: 제2 수평바
45: 하부 엠보부 46; 제2 수직면
100: 연결부 P: 용접 점

Claims (7)

1. 전방을 향해 돌출 형성되는 지지부,
   상기 지지부의 상단과 하단에 각각 상부 및 하부 충격흡수공간을 형성하도록 단면이 대략 사각 형상으로 3중 절곡 형성되는 상부 및 하부 완충부 그리고
   상기 상부 및 하부 완충부를 연결하는 연결부를 포함하여
   하나의 패널을 롤 포밍 성형방식으로 여러 차례 절곡 성형해서 단면이 B 형상으로 형성되고, 성형 작업 이후에 수평 방향으로 미리 설정된 길이를 가지고 차량의 전면 또는 후면 형상에 따라 미리 설정된 곡률을 갖도록 형성되며,
   상기 지지부는 단면이 ㄷ 형상을 이루도록 전면에 수직으로 배치되는 전면웹과
   상기 전면웹의 상단과 하단에 각각 후측을 향해 배치되는 제1 및 제2 지지바를 포함하고,
   상기 제1 지지바와 제2 지지바는 각각 상기 전면웹의 상단에서 후측 상방과 하방을 향해 경사지게 형성되며,
   상기 전면웹은 상기 패널의 양단부가 서로 접촉되도록 절곡 성형되어 상기 연결부의 후면에 배치되고,
   상기 연결부와 겹쳐진 상태에서 용접 방식으로 접합되며,
   상기 전면웹과 연결부는 심 용접 방식으로 접합되고,
   상기 연결부와 전면웹에는 각각 상하로 배치되어 쌍을 이루는 용접 점들이 미리 설정된 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 상부 완충부는 상기 연결부의 상단에 연결되고 수직 방향을 따라 배치되는 제1 수직바,
   상기 제1 수직바의 상단에서 후방을 향해 절곡 형성되는 제1 수평바 및
   상기 제1 수평바의 후단에서 하방을 향해 절곡 형성되는 상기 제1 지지바의 후단과 연결되는 제2 수직바를 포함하고,
   상기 상부 완충부의 내부에는 단면이 사각 형상으로 상부 충격흡수공간이 형성되며,
   상기 제2 수직바는 밴딩 성형 과정에서 압축력에 의한 주름 발생을 방지하도록, 상기 제1 수직바의 길이보다 짧은 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔.
4. 제3항에 있어서,
   상기 하부 완충부는 상기 연결부의 하단에 연결되고 수직 방향을 다라 배치되는 제3 수직바,
   상기 제3 수직바의 하단에서 후방을 향해 절곡 형성되는 제2 수평바 및
   상기 제2 수평바의 후단에서 상방을 향해 절곡 형성되는 제4 수직바를 포함하고,
   상기 하부 완충부의 내부에는 단면이 사각 형상으로 하부 충격흡수공간이 형성되며,
   상기 제4 수직바는 밴딩 성형 과정에서 압축력에 의한 주름 발생을 방지하도록, 상기 제3 수직바의 길이보다 짧은 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔.
5. 제4항에 있어서,
   상기 상부 충격흡수공간은 상기 제1 지지바와 제1 수평바의 길이를 상기 제1 및 제2 수직바의 길이에 비해 길게 형성해서 세로 길이에 비해 가로 길이가 긴 직사각 형상으로 형성되고,
   상기 하부 충격흡수공간은 상기 제2 지지바와 제3 수평바의 길이를 상기 제3 및 제4 수직바의 길이에 비해 길게 형성해서 세로 길이에 비해 가로 길이가 긴 직사각 형상으로 형성되며,
   상기 상부 및 하부 충격흡수공간은 서로 대칭되는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔.
6. 삭제
7. 제1항 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 상부 및 하부 완충부의 전면에는 각각 단면적을 확장시켜 차량 충돌시 강성을 보강하도록, 적어도 하나 이상의 엠보부가 후방을 향해 오목하게 요입 또는 전방을 향해 볼록하게 돌출 형성되고,
   각 엠보부는 상기 상부 및 하부 충격흡수공간에 대응되는 위치에 형성되며,
   각 엠보부에는 수직으로 형성되는 수직면이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔.

Images