KR102350009B1 - 자동차용 범퍼빔 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 범퍼빔은 양단이 각각 차체의 사이드 멤버에 결합되어 자동차의 전방 및 후방에 배치되는 자동차용 범퍼빔에 있어서, 자동차의 폭 방향으로 배치되는 범퍼빔 바디; 상기 범퍼빔 바디를 보강하도록 상기 범퍼빔 바디 후면에서 상기 범퍼빔 바디와 동일한 폭으로 자동차의 길이방향으로 연장되는 보강부; 및 상기 범퍼빔 바디의 양단 각각 설치되어 상기 범퍼빔 바디와 상기 사이드 멤버를 매개하는 한 쌍의 범퍼빔 고정부;를 포함한다.

Description

자동차용 범퍼빔{BUMPER BEAM FOR A VEHICLE}

본 발명은 자동차용 범퍼빔에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구조를 개선하여 하중 증가를 최소화하면서 완충력을 보다 향상시킬 수 있는 자동차용 범퍼빔에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차용 범퍼는 자동차의 저속 충돌시 탄성적으로 변형됨으로써, 다른 자동차 또는 고정체 등과 충돌시 그 충격을 흡수하여 자동차의 손상을 최소화하고, 나아가 탑승자의 안전을 도모하도록 자동차의 전방 및 후방에 배치되는 완충장치이다.

도 1은 종래 일반적인 범퍼를 보여주는 도면이고, 도 2는 종래 일반적인 범퍼빔의 크랙 발생을 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 일반적으로 자동차의 전·후방에 장착되는 범퍼는 크게 충격 에너지를 흡수하는 에너지 업소버(30)와 에너지 업소버(30)의 외주면을 감싸는 범퍼 패시아(40) 및 이들을 지지하면서 차체와 결합되는 범퍼빔(20)으로 구성된다.

에너지 업소버(30)는 가벼우면서도 충격 흡수에 용이한 발포성 합성수지재 등을 사용하여 마련되나, 범퍼빔은 충격으로부터 차체를 보호하기 위해 강도가 우수한 소재가 요구된다.

이에, 범퍼빔 제조시 일반적으로 강도가 우수한 스틸 소재의 I형 빔이 주로 사용되는데, 범퍼빔의 강도를 높이고자 그 두께를 증가시키면 제조원가가 상승될 뿐만 아니라, 자동차의 무게를 증가시켜 연비 등 성능에 악영향을 끼치는 문제점을 가지고 있었다.

반면, 범퍼빔의 두께를 감소시키는 경우 충격을 완충시킬 만한 강성을 확보할 수 없는 문제점을 가지고 있었다.

특히, 도 2와 같이 종래 일반적인 범퍼빔은 차량의 사이드 멤버와 결합되는 부위의 강성이 낮아 충격 발생시 차량의 사이드 멤버와 결합되는 부위 근방에서 크랙이 발생되는 문제점을 가지고 있었다.

이에, 일정수준 이상의 강도를 확보하면서 그 무게를 최소화할 수 있는 범퍼빔의 개발이 시급한 실정이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2015-0030118 A (2015. 03. 19.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 구조를 개선하여 일정수준 이상의 강도를 확보하면서 그 무게를 최소화할 수 있는 자동차용 범퍼빔을 제공한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 범퍼빔은 양단이 각각 차체의 사이드 멤버에 결합되어 자동차의 전방 및 후방에 배치되는 자동차용 범퍼빔에 있어서, 자동차의 폭 방향으로 배치되는 범퍼빔 바디; 상기 범퍼빔 바디를 보강하도록 상기 범퍼빔 바디 후면에서 상기 범퍼빔 바디와 동일한 폭으로 자동차의 길이방향으로 연장되는 보강부; 및 상기 범퍼빔 바디의 양단 각각 설치되어 상기 범퍼빔 바디와 상기 사이드 멤버를 매개하는 한 쌍의 범퍼빔 고정부;를 포함한다.

상기 범퍼빔 바디는, 자동차의 폭 방향으로 연장된 바디 전면부; 상기 바디 전면부의 후방에 이격 배치되는 바디 후면부; 및 H 빔 형상을 갖도록, 상기 바디 전면부와 바디 후면부를 연결하는 바디 연결부;를 포함할 수 있다.

이때, 상기 보강부는 그 전면이 상기 바디 후면부의 후면에 접하고, 양 측면은 각각 상기 범퍼빔 고정부의 측면에 접하는 것을 특징으로 할 수 있다.

보다 바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 범퍼빔 바디는, 상기 바디 연결부의 폭 방향으로 배치되되, 양단이 각각 상기 바디 전면부 및 바디 후면부에 접하고, 그 상면 또는 하면이 상기 바디 연결부의 상면 또는 하면에 접하는 복수의 보강리브;를 더 포함할 수 있다.

상기 보강부는, 두께는 2㎜이상이고, 폭은 5㎜ 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 보강부는, 양 단으로 갈수록 그 두께 또는 폭 중 적어도 하나가 증가되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 차량용 범퍼빔의 구조를 단순화하여 그 무게 증가를 최소화하면서, H형 범퍼빔 바디의 후방 및 한 쌍의 사이드 멤버의 양 측과 결합되는 보강부를 구비함으로써, 차량용 범퍼빔 바디의 강성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 범퍼빔 바디와 보강부 및 한 쌍의 범퍼빔 고정부를 일체로 형성함으로써 내구성을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 보강부의 양단으로 갈수록 그 두께 또는 폭 중 적어도 하나 이상을 증가시킴으로써 범퍼빔 바디와 한 쌍의 범퍼빔 고정부의 연결부위의 강성을 향상시켜 크랙 및 변형 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 일반적인 범퍼를 보여주는 도면이고,
도 2는 종래 일반적인 범퍼빔의 크랙 발생을 설명하기 위한 도면이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 범퍼빔을 보여주는 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼빔 바디를 설명하기 위한 도면이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보강부를 보여주는 도면이고,
도 6은 종래 일반적인 범퍼빔의 침입량 및 변형량을 측정하여 나타낸 그래프이며,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 범퍼빔의 침입량 및 변형량을 측정하여 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

본 발명은 자동차의 전방 및 후방에 설치되는 자동차용 범퍼빔의 구조를 개선함으로써 강성을 향상시켜 충돌 발생시 양 측부에 찢어짐 또는 크랙 등 결합이 발생되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 범퍼빔을 보여주는 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 범퍼빔은, 자동차의 폭 방향으로 배치되는 범퍼빔 바디(100)와 범퍼빔 바디(100)의 후면에 설치되어 범퍼빔 바디(100)의 강성을 향상시키는 보강부(200) 및 범퍼빔 바디(100)와 차체의 사이드 멤버(미도시)를 매개하는 한 쌍의 범퍼빔 고정부(300)를 포함한다.

범퍼빔 바디(100)는 자동차의 폭 방향으로 연장된 형태로 한 쌍의 범퍼빔 고정부(300)를 매개로 차체의 사이드 멤버에 결합되어 자동차의 전방 및 후방에 설치된다.

이때, 범퍼빔 바디(100)는 자동차의 전방 및 후방에서 발생된 충격으로부터 차체를 보호할 수 있도록 강성이 우수한 스틸(steel) 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 이에 한정하지 않고 강성 등 물성이 우수하면서도 그 무게가 가벼운 섬유강화 플라스틱(FRP, fiber reinforced plastics) 등과 같은 복합재가 선택적으로 적용될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼빔 바디를 설명하기 위한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼빔 바디(100)는 바디 전면부(110)와 바디 후면부(120) 및 이들을 연결하는 바디 연결부(130)를 포함하여 I 빔 또는 H 빔 형상으로 마련된다.

이에, 종래 바 형태의 자동차용 범퍼빔에 비하여 그 하중을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.

보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 바디 전면부(110)는 지면에 대하여 수직하게 자동차의 폭 방향으로 배치되고, 바디 후면부(120)는 바디 전면부(110)와 동일하게 지면에 대하여 수직하도록 자동차의 폭 방향으로 배치되되 바디 전면부(110)의 후방으로 소정 간격 이격되어 배치되며, 바디 연결부(130)의 양측이 바디 전면부(110)의 후면 및 바디 후면부(120)의 전면에 결합되어 일체로 마련된다.

이때, 범퍼빔 바디(100)는 바디 전면부(110)와 바디 후면부(120) 및 바디 연결부(130)가 용접 방식으로 결합되어 일체로 마련될 수 있다. 보다 바람직하게는, 주조 등 성형방법으로 일체로 성형되어 마련될 수 있으며, 이에 한정하지 않고 바디 전면부(110)와 바디 후면부(120) 및 바디 연결부(130)를 일체로 제조할 수 있는 다양한 방법이 선택적으로 적용될 수 있다.

보다 바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼빔 바디(100)는 자동차의 전/후방 방향으로 배치되는 복수의 보강리브(140)를 더 포함할 수 있다.

이때, 복수의 보강리브(140)는 양단이 각각 바디 전면부(110) 및 바디 후면부(120)에 접하면서 동시에 바디 연결부(130)의 상면 또는 하면에 접하도록 설치되는 것이 바람직하다. 이에, 자동차의 전/후방 방향 즉, 범퍼빔 바디(100)의 폭 방향으로 강성을 향상시켜 탑승자의 부상 및 차체의 손상을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 보강리브(140)는 앞서 설명한 바와 같이 용접, 주조 등 다양한 방식으로 바디 전면부(110), 바디 후면부(120) 및 바디 연결부(130)와 일체로 마련될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보강부를 보여주는 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 보강부(200)는 소정의 폭을 갖고 자동차의 폭 방향으로 연장되어 형성되며, 그 전면이 바디 후면부(120)에 접하면서 동시에, 양 측면이 범퍼빔 바디(100)의 양 단부에 고정된 한 쌍의 범퍼빔 고정부(300)의 측면에 각각 접하도록 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

이에, 종래 강성이 부족한 범퍼빔 바디(100)와 한 쌍의 범퍼빔 고정부(300)가 연결되는 부위의 강성을 향상시켜 자동차용 범퍼빔의 강성을 확보할 수 있어, 차체의 손상을 최소화하고, 탑승자의 안전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이때, 보강부(200)는 두께가 2㎜ 이상, 폭은 5㎜ 이상으로 형성되며, 한 쌍의 범퍼빔 고정부(300)와 결합되는 양 단부로 갈수록 그 두께(T) 또는 폭(W) 중 적어도 하나가 증가되도록 형성되는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 두께(T) 또는 폭(W)이 상기 범위 미만인 경우, 범퍼빔 바디(100)의 강성보강 효과가 미미하며, 범퍼빔 바디(100)와 한 쌍의 범퍼빔 고정부(300)가 연결되는 부위의 부족한 강성을 향상시킬 수 있기 때문이다.

도 6은 유한요소해석(FEA) 방법으로 종래 일반적인 범퍼빔인 비교예에 대하여 강체의 침범량(Intrusion) 및 비교예의 변형량(Deflection)을 측정하여 나타낸 그래프이고, 도 7은 도 6과 동일한 방법으로 본 발명의 일 실시예에 따라 마련된 실시예에 대하여 강체의 침범량(Intrusion) 및 실시예의 변형량(Deflection)을 측정하여 나타낸 그래프이다.

	Max Intrusion(㎜)	Max Deflection(㎜)	크랙 발생 여부
비교예	87.8	70.4	○
실시예	57.2	31.2	×

표 1은 도 6 및 7의 비교예 및 실시예의 최대 침범량(Max Intrusion)과 최대 변형량(Max Deflection) 및 크랙 발생 여부를 나타낸 표이다.

도 6, 7 및 표 1에서 알 수 있듯, 본 발명의 실시예에 따르면 종래에 비하여 침범량(Max Intrusion)이 약 35% 향상되고, 최대 변형량(Max Deflection)은 약 56% 향상되었음을 알 수 있다.

특히, 도 6(b), 도 7(b) 및 표 1에서 알 수 있듯, 비교예의 경우 충돌 발생 후 약 0.06 ~ 0.08초 사이에 차량용 범퍼빔에 크랙이 발생되며, 그로 인해 변형량(Deflection)이 증가되는 반면, 본 발명의 실시예에 따르면, 동일한 충격이 발생되더라도 크랙이 발생되지 않아 크랙이 발생되지 않을 뿐만 아니라, 변형량(Deflection)이 크게 감소됨을 알 수 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

100: 범퍼빔 바디 110: 바디 전면부
120: 바디 후면부 130: 바디 연결부
140: 보강리브 200: 보강부
300: 고정부

Claims (5)

1. 양단이 각각 차체의 사이드 멤버에 결합되어 자동차의 전방 및 후방에 배치되는 자동차용 범퍼빔에 있어서,
   자동차의 폭 방향으로 배치되는 범퍼빔 바디;
   상기 범퍼빔 바디를 보강하도록 상기 범퍼빔 바디 후면에서 상기 범퍼빔 바디와 동일한 폭으로 자동차의 길이방향으로 연장되는 보강부; 및
   상기 범퍼빔 바디의 양단 각각 설치되어 상기 범퍼빔 바디와 상기 사이드 멤버를 매개하는 한 쌍의 범퍼빔 고정부;를 포함하고,
   상기 보강부는,
   양 단으로 갈수록 그 두께 또는 폭 중 적어도 하나가 증가되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 범퍼빔.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 범퍼빔 바디는,
   자동차의 폭 방향으로 연장된 바디 전면부;
   상기 바디 전면부의 후방에 이격 배치되는 바디 후면부; 및
   H 빔 형상을 갖도록, 상기 바디 전면부와 바디 후면부를 연결하는 바디 연결부;를 포함하고,
   상기 보강부는 그 전면이 상기 바디 후면부의 후면에 접하고, 양 측면은 각각 상기 범퍼빔 고정부의 측면에 접하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 범퍼빔.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 범퍼빔 바디는,
   상기 바디 연결부의 폭 방향으로 배치되되, 양단이 각각 상기 바디 전면부 및 바디 후면부에 접하고, 그 상면 또는 하면이 상기 바디 연결부의 상면 또는 하면에 접하는 복수의 보강리브;를 더 포함하는, 자동차용 범퍼빔.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 보강부는,
   두께는 2㎜이상이고, 폭은 5㎜ 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 범퍼빔.
   
5. 삭제

Images