KR102427911B1 - 자동차 범퍼 빔 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 제1 크래쉬박스 부분과 빔부가 포함되어 일체형으로 사출된 범퍼 빔; 및 상기 범퍼 빔에 결합되며, 보강부재를 구비한 제2 크래쉬박스 부분과, 양측의 상기 제2 크래쉬박스 부분 사이에 형성되는 스페이서를 구비한 에너지 옵쇼버; 를 포함하는 자동차 범퍼 빔 시스템을 제공한다.

Description

자동차 범퍼 빔 시스템{BUMPER BEAM SYSTEM FOR AUTOMOBILE}

본 발명은 자동차 범퍼에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 전면으로 범퍼 커버가 체결되어 자동차 범퍼를 형성하는 자동차 범퍼 빔 시스템에 관한 것이다.

자동차 범퍼 성능을 평가하기 위한, 손해보험사의 RCAR 테스트는 일반적으로 4 KPH(km/h)의 충돌 속도에서 테스트가 수행되는 법규 저속충돌 테스트와 달리, 10~15 KPH 의 충돌 속도에서 테스트가 수행되므로 요구강도가 더 높다.

손해보험사는 RCAR 테스트의 결과로부터 보험등급을 평가하고 차체의 손상에 대한 수리비를 산정한다. RCRA 테스트는 40% 10도 오프셋(offset) 배리어 테스트와, 범퍼 더미 배리어 테스트의 2가지 테스트를 실시한다.

40% 10도 오프셋(offset) 배리어 테스트는, 10도 경사지고 40% 오프셋된 충돌벽에 15KPH 속도로 충돌할 때의 성능을 평가한다. 크래쉬박스와 범퍼 빔의 압착, 변형, 파괴 등의 적절히 이루어져 충돌에너지를 최대한 흡수하여 차체의 손상이 없을 것을 요구한다. 범퍼 더미 배리어 테스트는, 차량의 전방과 후방에서 10KPH 속도로 차량의 충돌 시의 성능을 평가한다. 범퍼 빔 시스템의 변형량을 작게 하여 충돌체의 침입을 최소화해야 한다. 또한, RCAR 에서는 성능뿐만 아니라 기본 형상이 요구 기준에 부합할 것을 요구한다.

유럽에서는 예전부터 자동차 범퍼가 RCAR 테스트의 모든 조건을 만족할 것을 요구하고 있으며, 국내에서도 상기의 모든 조건을 만족할 것을 요구하는 것으로 변경되었다.

RCAR 테스트에서 40% 10도 오프셋(offset) 배리어 테스트와, 범퍼 더미 배리어 테스트는 서로 상반된 요구 성능을 가지므로, RCAR 테스트 모두를 만족시킬 수 있는 범퍼 빔 시스템 기술의 확보가 중요하게 되었다.

본 발명은, 전면의 길이방향 양측에 크래쉬박스 결합부가 돌출 형성된 범퍼 빔과, 범퍼 빔의 전면에 결합되며 크래쉬박스 결합부에 결합되는 크래쉬박스와 스페이서를 구비한 에너지 옵쇼버를 포함하여, RCAR 테스트의 2가지 테스트의 요구조건을 모두 만족시킬 수 있는 자동차 범퍼 빔 시스템을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은, 범퍼 빔 시스템의 부품들을 사출 성형 방식으로 일체 성형 가능하여 비용 절감을 달성하면서도 RCAR 테스트의 2가지 테스트의 요구조건을 모두 만족시킬 수 있는 자동차 범퍼 빔 시스템을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 섬유로 강화한 플라스틱 복합재의 범퍼 빔과 플라스틱 수지의 에너지 옵쇼버의 조합으로 고충격성을 가져, RCAR 테스트의 2가지 테스트의 요구조건을 모두 만족시킬 수 있는 자동차 범퍼 빔 시스템을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 실시예는, 제1 크래쉬박스 부분과 빔부가 포함되어 일체형으로 사출된 범퍼 빔; 및 상기 범퍼 빔에 결합되며, 보강부재를 구비한 제2 크래쉬박스 부분과, 양측의 상기 제2 크래쉬박스 부분 사이에 형성되는 스페이서를 구비한 에너지 옵쇼버; 를 포함하는 자동차 범퍼 빔 시스템을 제공한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제1 크래쉬박스 부분은, 상기 범퍼 빔의 길이방향 양측에서 상기 빔부의 전면으로 돌출된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 빔부는 중앙부에 오목한 길이방향 연장홈이 형성된 절곡된 단면 부분을 가지며, 상기 길이방향 연장홈 내에 보강리브가 구비된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 보강리브는, 상기 길이방향 연장홈 내에서 길이방향을 따라 반복적으로 배치되는 X형 보강리브와, 상기 X형 보강리브와 교차되면서 길이방향으로 연장되는 수평 보강리브를 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제1 크래쉬박스 부분은 전면이 개구되고 측벽에 의해 둘러싸인 박스형 형상으로 형성된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 범퍼 빔은 상기 빔부에서 돌출된 리브를 포함하며, 상기 돌출된 리브는, 적어도 상기 범부 중간 부분의 양측 외측에, 복수개가 서로 이격된 형태로 배치된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제2 크래쉬박스 부분은 상기 제1 크래쉬박스 부분을 삽입할 수 있는 삽입홈을 구비한다

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제2 크래쉬박스 부분 내에서 상기 보강부재는 서로 교차하는 복수의 리브 보강부재들을 포함하여 격자구조를 형성한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 에너지 옵쇼버의 스페이서는 복수의 리브들이 서로 교차하는 형태로 형성되며, 길이방향에서 양측으로 갈수록 돌출 높이가 증가한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 스페이서는 길이방향으로 연장되는 복수의 제1 스페이서 부재와, 상기 제1 스페이서 부재와 교차하게 배치된 복수의 제2 스페이서 부재를 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 스페이서는 상기 빔부의 상기 돌출된 리브가 삽입되는 끼움홈을 구비하여, 상기 돌출된 리브가 적어도 부분적으로 감싸지는 형태로 형성된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제1 스페이서 부재 및 제2스페이서 부재 중 적어도 어느 하나에는 상기 돌출된 리브가 끼워지는 상기 끼움홈이 형성된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 범퍼 빔과 상기 에너지 옵쇼버는 서로 이종의 소재로 형성되고, 상기 범퍼 빔이 1차 사출 성형되고, 상기 에너지 옵쇼버는 상기 사출 성형된 상기 범퍼 빔에 2차로 사출 성형되는 이중 사출을 통해 일체로 형성된다. 상기 범퍼 빔의 소재는 섬유 강화 복합 플라스틱 수지이며, 상기 에너지 옵쇼버의 소재는 플라스틱 수지이다.

본 발명의 실시예에 의하면, 자동차 범퍼 빔 시스템의 차체 결합을 위한 차체 결합용 브라켓과, 자동차 범퍼 빔 시스템의 범퍼 커버와의 결합을 위한 커브 브라켓은 상기 범퍼 빔의 사출 성형 시에 일체로 성형될 수 있다.

본 발명에 따르면, RCAR 테스트의 2가지 테스트의 요구조건을 모두 만족시킬 수 있는 고충격성 자동차 범퍼 빔 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 범퍼 빔 시스템의 모든 부품들을 사출 성형 방식으로 일체 성형가능하므로, 부품 수를 줄이고 원가 절감을 달성할 수 있다.

본 발명에 의하면, 사출 성형시의 강도 증가 한계를 구조 개선을 통해 극복할 수 있으며, 이중 사출 성형을 통해 자동차 범퍼 빔 시스템을 조립 공정 없이 일체로 성형하는 것이 가능하다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 범퍼 빔 시스템의 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 범퍼 빔의 사시도이다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 범퍼 빔의 정면도이다.
도 4 의 (a), (b), (c), (d)는 도 3의 각각 A-A, B-B, C-C, D-D 선에 따른 단면도이다.
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 자동차 범퍼 빔 시스템의 에너지 옵쇼버의 사시도를 범퍼 빔의 사시도와 함께 도시한 도면이다.
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 범퍼 빔 시스템의 일부 부분의 정면도이다.
도 7 의 (a), (b)는 도 5의 (a)와 (d)에 대응하는 단면에서의, 자동차 범퍼 빔 시스템의 단면도들이다.
도 8 은 도 6 에 도시된 자동차 범퍼 빔 시스템의 E-E 선에 따른 횡방향 단면도이다.
도 9 는 본 발명의 실시예에 따른 자동차 범퍼 빔 시스템의 실험예 1로서 40% 10도 오프셋 테스트를 구현한 시뮬레이션을 도시한 도면이다. (a) 충돌 전, (b) 충돌 후의 모습을 도시하고 있다.
도 10 은 도 9 의 충돌시뮬레이션에 따른 40% 10도 오프셋 테스트에서의 힘-변위 곡선을 나타는 그래프이다.
도 11a 및 도 11b 는 도 9 과 대비되는 비교예 1에 관한 것으로, 도 11a 는 종래의 개별 크래쉬박스 조립형 자동차 범퍼 시스템의 40% 10도 오프셋 테스트를 구현한 시뮬레이션에서 충돌 후의 모습을 도시한 도면이고, 도 11b 는 도 11a 의 테스트에서의 힘-변위 곡선을 나타는 그래프이다.
도 12a 및 도 12b 는 도 9 과 대비되는 비교예 2에 관한 것으로, 도 12a 는 종래의 크래쉬박스 인서트 성형 또는 인서트 조립형 타입의 조립형 자동차 범퍼 시스템 40% 10도 오프셋 테스트를 구현한 시뮬레이션에서 충돌 후의 모습을 도시한 도면이고, 도 12b 는 도 12a 의 테스트에서의 힘-변위 곡선을 나타는 그래프이다.
도 13 은 본 발명에 따른 자동차 범퍼 빔 시스템의 실험예 2로서, 범퍼 더미 배리어 테스트 충돌 시뮬레이션을 보여주는 도면으로 (a) 충돌 전의 모습을 도시하고 있으며 (b) 충돌 후의 모습을 도시하고 있다.
도 14 는 도 13 의 충돌 시뮬레이션에 따른 범퍼 더미 배리어 테스트에서의 침입량을 보여주는 변위 곡선이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에 나타난 각 구성요소의 크기, 형태, 형상은 다양하게 변형될 수 있고, 명세서 전체에 대하여 동일/유사한 부분에 대해서는 동일/유사한 도면 부호를 붙였다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며, 분산되어 실시되는 구성요소들은 특별한 제한이 있지 않는 한 결합된 형태로 실시될 수도 있다.

자동차 범퍼는 일반적으로, 외관 디자인을 위한 범퍼 커버와 저속 충돌에 대한 자동차 손상을 보호하기 위한 범퍼 빔 시스템으로 구성된다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 범퍼 빔 시스템의 사시도이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동차 범퍼 빔 시스템은, 범퍼 빔(100)과, 에너지 옵쇼버(400)를 포함한다.

범퍼 빔(100)은 차체 결합용 브라켓(200) 및/또는, 커버 브라켓(300)을 구비할 수 있다. 차체 결합용 브라켓(200)은 자동차 범퍼를 차체에 결합시키는데 이용되며, 커버 브라켓(300)은 범퍼 커버와의 결합을 위해 사용된다.

범퍼 빔(100)은 탄소섬유, 유리섬유, 또는 금속섬유가 보강된 복합 플라스틱 소재를 이용하여 사출 성형될 수 있다.

차체 결합용 브라켓(200)은 금속 소재로 형성될 수 있다. 차체 결합용 브라켓(200)은 인서트 몰딩을 통해 범퍼 빔(100)에 일체화되는 것이 유리하다.

커버 브라켓(300)은 범퍼 빔(100)의 사출 성형 시에 일체로 성형되는 것이 유리하다. 이 경우 범퍼 빔(100)과 동일한 소재로 형성된다. 다른 구현예로서 커버 브라켓(300)은 범퍼 빔(100)의 사출 성형 후, 2차로 에너지 옵쇼버(400)를 범퍼 빔(100)에 일체로 사출 성형할 때 형성될 수 있다. 에너지 옵쇼버(400)를 사출 성형할 때 커버 브라켓(300)을 형성하는 경우 에너지 옵쇼버(400)와 동일한 소재로 형성된다. 범퍼 빔(100)의 강도/강성 측면에서 보다 유리한 소재가 사용되므로 범퍼 빔(100)의 성형시 일체로 성형되는 것이 강도/강성 측면에서 보다 유리하다.

에너지 옵쇼버(400)는 범퍼 빔(100)의 전면에 구비된다. 에너지 옵쇼버는 TPO(Thermoplastic Olefin), PE(Polyethylene) 등의 올레핀 수지와 같은 플라스틱 수지를 이용하여 성형될 수 있다. 에너지 옵쇼버(400)는 별개로 성형되어 범퍼 빔(100)과 체결부재를 이용하여 결합될 수 있다. 그러나 범퍼 빔(100)의 성형 후에, 2차 사출 성형으로 범퍼 빔(100)의 전면에 사출 성형되는 이중 사출 성형 방식으로 일체로 제작되는 것이 유리하다.

도 2 은 본 발명의 실시예에 따른 범퍼 빔의 사시도이고, 도 3 은 정면도이고, 도 4 의 (a), (b), (c), (d)는 각각 도 3의 A-A, B-B, C-C, D-D 선에 따른 단면도이다.

도면을 참조하면, 범퍼 빔(100)은 빔부(110)와, 보강리브(120), 돌출된 리브(130), 제1 크래쉬박스 부분(150)을 포함한다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 범퍼 빔(100)은 수평방향으로 길게 연장 형성된다. 중간부분이 상대적으로 전측으로 볼록한 호 형상의 곡선의 프로파일을 갖는다. 길이 방향 양측에서 전면의 호형 프로파일이 후면 호형 프로파일 보다 완만하게 형성되어 길이 방향에서 외측 부분이 더 큰 두께를 갖도록 형성된다. 또한 범퍼 빔(100)은 길이방향 양측에서 상대적으로 큰 높이를 갖도록 형성된다.

범퍼 빔(100), 특히 빔부(110)의 호형 프로파일에 의해, 범퍼 커버와의 조립 시에 중간부분에서의 범퍼 커버와 캡 보다 길이방향 양측에서 캡을 더 크게 형성되며, 이를 통해 길이방향 양측에서 RCAR 40% 10도 오프셋(offset) 배리어 테스트에서 허용 침입량 이상의 캡을 적용할 수 있다.

범퍼 빔(100)의 단면을 보여주는 도 4 의 단면도들을 참조하면, 빔부(110)는, 상면(111), 하면(112), 전면(114)을 갖는 좌측으로 개구된 ㄷ 형상에서 전면(114)의 상하방향 중앙부에 우측으로 개구된 ㄷ형으로 오목한 길이방향 연장홈(115)이 형성된 절곡된 단면 부분을 갖는다. 절곡된 단면은 M형 절곡 단면을 이루는 데, 이러한 M형 절곡 단면 부분은 도 4 의 (a) 및 (b)로부터 보다 명확하게 확인된다. M형 절곡 단면 부분은 중간부분에서 차체 결합 부위까지 최대로 유지되는 것이 바람직하다. 도 2 를 참조하면, 길이방향 연장홈(115)은 빔부(110)에서 중간부분에서 양측의 제1 크래쉬박스 부분(150)이 형성된 부분까지 연장되며, 길이방향 양측에서 범퍼 빔(100)의 높이 증가에 대응하여 길이방향 연장홈(115)의 상하방향 높이도 증가한다. 본 발명의 실시예의 절곡 단면은 변형될 수 있으나, 적어도 길이방향 연장홈(115)을 포함한다.

길이방향 연장홈(115) 내에는 수직(상하방향)으로 배치된 구획리브(116)들이 길이방향으로 다수개가 이격되어 구비된다. 이로 인해 길이방향 연장홈(115) 내의 공간이 분할, 구획되고, 강도가 보강된다.

빔부(11는)은 길이방향 연장홈(115) 내에서 보강리브(120)를 포함한다. 보강리브(120)는 길이방향 연장홈(115) 내에서 길이방향을 따라 반복적으로 배치된 X형 보강리브(122)들과, X형 보강리브(122)와 교차하면서 길이방향으로 연장되는 수평 보강리브(124)를 포함한다. 수평 보강리브(124)는 X형 보강리브(122)의 중점을 지나 교차하도록 배치된다. X형 보강리브(122)의 중점을, 수직방향으로는 구획리브(116)가 지나면 길이방향으로는 수평 보강리브(124)가 지난다.

범퍼 빔(100)을 사출 성형으로 제작할 때, 사출 성형의 한계로 인하여 두께 증대에 제한이 있으며, 이로 인해 내충격성을 향상시키는 데 한계가 있다. 그러나 본 발명의 실시예와 같이 절곡 단면의 길이방향 연장홈(115)을 따라 그 내측에 보강리브(120), 보다 구체적으로 X형 보강리브(122) 및 수평 보강리브(124)를 교차하게 배치함으로 강도를 보강하여 고충격성을 갖도록 할 수 있다.

빔부(110)는 돌출된 리브(130)를 포함한다. 돌출된 리브(130)는 전면에서 돌출되어 있으며, 길이방향을 따라 반복적으로 이격되어 설치된다, 본 발명의 실시예에 따르면 돌출된 리브(130)는 빔부(110)의 길이방향에서 중간 부분의 양측 외측에 설치되며 외측으로 갈수록 돌출 높이가 증가되게 설치된다. 돌출된 리브(130)는 구획리브(116)에 이어지는 형태로 전면에서 전측으로 돌출된다. 이러한 돌출된 리브(130)는 에너지 옵쇼버(400)의 충돌 에너지 흡수 기능에 더하여 RCAR 범퍼 더미 배리어 테스트에서 범퍼 빔(100)에서도 충돌 에너지 흡수가 가능하게 한다. 돌출된 리브(130)는 충돌 시에 적정한 변형 및 압괴가 일어나도록 적정한 두께로 설정되는 것이 바람직하다. 너무 얇은 경우에는 에너지 흡수량이 작으며, 너무 두꺼운 경우에는 허용 침입량을 감소시킨다.

범퍼 빔(100)은 길이방향 양측에서 빔부(110)의 전면에 돌출 형성된 제1 크래쉬 박스 부분(150)을 포함한다. 본 발명은 크래쉬박스를 별도의 부재로 형성하지 않고, 범퍼 빔(100)에 일체로 성형되는 제1 크래쉬박스 부분(150)과 에너지 옵쇼버(400)와 일체로 형성되는 제2 크래쉬박스 부분(450)의 결합으로 크래쉬박스를 구현한다.

제1 크래쉬박스 부분(150)은 전측이 개구된 박스형 형상을 가지며, 도 2 를 참조하면, 사각형 단면 형상을 가진다. 그러나 사각형 단면 형상에 한정되지 않고 원형 및 다각형의 다양한 단면 형상을 가질 수 있다.

범퍼 빔(100)에서 제1 크래쉬박스 부분(150)은 RCAR 40% 10도 오프셋 테스트의 허용 침입량을 고려하여 적정하게 형성한다. 제1 크래쉬박스 부분(150)은 크래쉬박스의 압괴/적층 공간을 형성한다.

도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 자동차 범퍼 빔 시스템의 에너지 옵쇼버의 사시도를 범퍼 빔의 사시도와 함께 도시한 도면이고, 도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 범퍼 빔 시스템의 일부 부분의 정면도로서, 범퍼 빔과 에너지 옵쇼버 결합된 상태를 보여주고 있다. 도 7 는 자동차 범퍼 빔 시스템의 단면도로서 (a), (b)각각은 도 5의 (a)와 (d)에 대응하는 단면이며, 도 8 은 도 6 에 도시된 자동차 범퍼 빔 시스템의 E-E 선에 따른 횡방향 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 에너지 옵쇼버(400)는 범퍼 빔(100)의 전면에 결합된다. 에너지 옵쇼버(400)는 범퍼 빔(100)에 대응되는 길이로 수평방향으로 길게 형성된다.

에너지 옵쇼버(400)는 스페이서(410)와 제2 크래쉬박스 부분(450)을 포함한다.

먼저 제2 크래쉬박스 부분(450)을 살펴보면, 에너지 옵쇼버(400)은 길이방향 양측 가장자리에 제1 크래쉬박스 부분(150)과 결합하는 제2 크래쉬박스 부분(450)을 구비한다. 제2 크래쉬박스 부분(450)은 전측이 개구된 박스형 형태로 형성되며, 제1 크래쉬박스 부분(150)에 대응되는 형상을 가진다. 제2 크래쉬박스 부분(450)은 제1 크래쉬박스 부분(150)을 내측으로 삽입할 수 있는 삽입홈(454)을 구비하며, 삽입홈(454)은 제2 크래쉬박스 부분(450)의 수용 측벽(452)에 형성된다. 이와 같이 제2 크래쉬박스 부분(450)은 제1 크래쉬박스 부분(150)의 측벽(152)을 수용하는 수용 측벽(452)을 가진다.

도 7 의 (b) 및 도 8 에서 보이는 바와 같이, 제2 크래쉬박스 부분(450)의 수용 측벽(452)에는 제1 크래쉬박스 부분(150)의 측벽(152)이 내측으로 끼워져 수용되도록 삽입홈(454)을 구비한다. 따라서 제1 크래쉬박스 부분(150)의 측벽(152)이 제2 크래쉬박스 부분(450)의 수용 측벽(452)내의 삽입홈(454)에 삽입되는 방식으로, 제1 크래쉬박스 부분(150)과 제2 크래쉬박스 부분(450)이 결합한다.

제2 크래쉬박스 부분(450)의 수용 측벽(452) 내부로 제1 크래쉬박스 부분(150)의 측벽(152)이 삽입되므로, 충돌 시에 상대적으로 강도가 높은 제1 크래쉬박스 부분(150)이 곧 함께 충돌된다. 따라서 범퍼 커버의 손상 방지에 유리하다.

제2 크래쉬박스 부분(450)은 내부에는 제2 크래쉬박스 부분(450)의 내부를 격자 구조로 형성하는 보강부재(455)가 구비된다. 보강부재(455)는 서로 교차하는 리브 보강부재(456, 458)를 포함한다. 본 실시예에 의하면, 수평 리브 보강부재(456)과 수직 리브 보강부재(458)을 포함하고, 이들이 교차되면서 여러 개의 사각형의 격자를 형성한다. 제2 크래쉬박스 부분(450)의 내부에 격자 구조를 형성하는 보강부재(455)는 차량의 요구 성능을 고려하여 두께가 결정된다. 보강부재(455)는 제2 크래쉬박스 부분(450)의 내부를 수평 및 수직으로 각각 2~4개의 사각형으로 분할한다. 보강부재(455)에 의해 형성된 격자 구조는 제1 및 제2 크래쉬박스 부분(150, 450)의 결합으로 형성되는 크래쉬박스의 에너지 충격 흡수 효율을 증가시킨다.

스페이서(410)는 복수의 리브 들이 서로 교차하는 형태로 형성되며, 제1 스페이서 부재(420)와 제2 스페이서 부재(430)를 포함한다. 제1 스페이서 부재(420)는 리브가 양측 제2 크래쉬박스 부분(450) 사이에서 길이방향으로 연장되어 형성된다. 제1 스페이서 부재(420)는 상하방향으로 복수개가 배치되며, 제2 스페이서 부재(430)를 지지한다.

제2 스페이서 부재(430)는 제1 스페이서 부재(420)와 교차하게 수직방향으로 배치된다. 에너지 옵쇼버(400)의 길이방향으로 따라 제1 스페이서 부재(420)와 교차하는 다수개의 리브가 소정간격으로 이격하여 설치된다.

스페이서(410)는 범퍼 빔(100)과 범퍼 커버 사이에 위치하므로 호형 프로파일의 범퍼 빔 형상과 범퍼 커버 사이의 공간에 대응하여 중간 부분에 상대적으로 낮게 전측으로 돌출 형성되며, 양측 외측 부분이 상대적으로 높게 돌출된다. 도 7 의 (a)를 참조하면 범퍼 빔(100)의 전면(114)에 제1 스페이서 부재(420)가 도시되어 있는 데, 도면에 서 보이는 바와 같이 스페이서(410)들은 하측에서의 돌출 길이가 상측에서 돌출 길이보다 길게 형성된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 도 8 에서 보이는 바와 같이, 스페이서(410) 는 범퍼 빔(100)의 돌출된 리브(130)가 적어도 부분적으로 내측으로 끼워져 삽입되는 끼움홈(432)을 구비한다. 따라서, 돌출된 리브(130)를 감싸는 형태로 스페이서(410)가 결합된다. 도면을 참조하면, 스페이서(410)의 제2 스페이서 부재(430)에 돌출된 리브(130)가 적어도 부분적으로 내측으로 끼워져 삽입되는 끼움홈(432)을 구비하고, 돌출된 리브(130)는 제2 스페이서 부재(430)의 끼움홈(432)에 의해 부분적으로 감싸진다. 끼움홈(432)은 돌출된 리브(130)의 위치에 대응하여 제1 스페이서 부재(420) 및 제2 스페이서 부재(430) 중 적어도 어느 하나에 형성될 수 있다.

이를 통해 차량 충돌시에 에너지 옵쇼버(400)의 스페이서(410)가 붕괴되면서 에너지를 흡수할 때, 돌출된 리브(130)가 스페이서(410)의 강성을 보강할 수 있다.

전술한 바와 같이, 범퍼 빔(100)은 섬유 강화 복합플라스틱으로 형성되고, 에너지 옵쇼버(400)는 올레핀 수지와 같은 플라스틱 수지로 형성될 수 있다, 강성 및 강도 측면에서 우수한 섬유강화 복합플라스틱으로 된 돌출된 리브(130)가 플라스틱 수지로 제2 스페이서 부재(430) 내측으로 끼워지므로 스페이서(410)의 강성 및 강도를 보강할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에 따르면 이중 사출로 범퍼 빔 시스템을 제조하므로, 돌출된 리브(130)가 제2 스페이서 부재(430)의 내측으로 삽입되고, 제1 크래쉬박스 부분(150)의 측벽(152)이 제2 크래쉬박스 부분(450)의 수용 측벽(452) 내로 삽입되는 형태를 용이하게 형성할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 범퍼 빔(100)과 에너지 옵쇼버(400)를 각각 사출성형한 후에 체결부재를 이용하여 조립할 수 있다. 그러나, 조립 공수 및 제작 시간의 증가에 따른 원가 상승을 억제하는 측면에서는, 전술한 바와 같이 이중 사출을 통해 사출 성형하는 것이 바람직하다. 즉, 범퍼 빔이 1차로 사출성형된 후, 범퍼 빔의 전면으로 에너지 옵쇼버를 2차로 사출하는 이중 사출 성형 방식으로 제작되는 것이 유리하다. 이를 통해 조립 공정을 없애는 것이 가능하여 제작시간 및 비용을 감소시키는 것이 가능하다.

도 9 는 본 발명의 실시예에 따른 자동차 범퍼 빔 시스템의 실험예 1로서 40% 10도 오프셋 테스트를 구현한 시뮬레이션을 도시한 도면으로, (a) 충돌 전, (b) 충돌 후의 모습을 도시하고 있으며, 도 10 은 도 9 의 충돌시뮬레이션에 따른 40% 10도 오프셋 테스트에서의 힘-변위 곡선을 나타는 그래프이다.

도 11 및 도 12 는 각각 비교예 1 및 2로서, 종래의 자동차 범퍼 시스템에서의 40% 10도 오프셋 테스트 결과를 도시하고 있다.

비교예 1은, 크래쉬박스가 부품으로 제작되어 자동차 범퍼 빔 시스템에 조립된 형태의 종래의 자동차 범퍼 빔 시스템이다. 도 11a 는 비교예 1의 40% 10도 오프셋 테스트를 구현한 시뮬레이션에서 충돌 후의 모습을 도시하고 있으며, 도 11b 비교예 1의 40% 10도 오프셋 테스트에서의 힘-변위 곡선을 나타는 그래프이다.

비교예 2는, 크래쉬 박스가 인서트 성형된 종래의 자동차 범퍼 빔 시스템이다. 크래쉬 박스는 사출 성형 시에 인서트 성형되지 않고, 인서트 타입으로 조립될 수 있다. 도 12a 는 비교예 2의 40% 10도 오프셋 테스트를 구현한 시뮬레이션에서 충돌 후의 모습을 도시하고 있으며, 도 12b 는 비교예 2의 40% 10도 오프셋 테스트에서의 힘-변위 곡선을 나타는 그래프이다.

한편, 도 13 는 본 발명에 따른 자동차 범퍼 빔 시스템의 실험예 2로서, 범퍼 더미 배리어 테스트 충돌 시뮬레이션을 보여주는 도면으로 (a) 충돌 전의 모습을 도시하고 있으며 (b) 충돌 후의 모습을 도시하고 있으며, 도 14는 도 13의 충돌 시뮬레이션에 따른 범퍼 더미 배리어 테스트에서의 침입량을 보여주는 변위 곡선이다.

동일한 차량 조건에서 RCAR의 40% 10도 오프셋 테스트와 범퍼 더미 테스트의 의 충돌 시뮬레이션을 실시한 결과, 본 발명의 자동차 범퍼 빔 시스템은 RCAR 40% 10도 오프셋 테스트에서 종래의 범퍼 빔 시스템 대비 충돌 에너지 흡수율이 좋고 침입량을 현저히 줄일 수 있음을 확인할 수 있다. 충돌 시물레이션 결과에서 의하면 RCAR 범퍼 더미 테스트에서도 요구 침입량(110mm)을 만족시키는 것을 확인할 수 있다.

상술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 범퍼 빔
110: 빔부 115: 길이방향 연장홈
120: 보강리브 122: X형 보강리브
124: 수평 보강리브 130: 돌출된 리브
150: 제1 크래쉬박스 부분 152: 측벽
200: 차체 결합용 브라켓 300: 커버 브라켓
400: 에너지 옵쇼버 410: 스페이서
420: 제1 스페이서 부재 430: 제2 스페이서 부재
432: 끼움홈 450: 제2 크래쉬박스 부분
452: 수용 측벽 455: 보강부재
456: 수평 리브 보강부재 458: 수직 리브 보강부재

Claims (15)

1. 제1 크래쉬박스 부분과 빔부가 포함되어 일체형으로 사출된 범퍼 빔; 및
   상기 범퍼 빔에 결합되며, 보강부재를 구비한 제2 크래쉬박스 부분과, 양측의 상기 제2 크래쉬박스 부분 사이에 형성되는 스페이서를 구비한 에너지 옵쇼버; 를 포함하고,
   상기 에너지 옵쇼버의 상기 스페이서는 복수의 리브들이 서로 교차하는 형태로 형성되며, 길이방향에서 양측으로 갈수록 돌출 높이가 증가하는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 크래쉬박스 부분은, 길이방향 양측에서 상기 빔부의 전면으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔 시스템.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 빔부는, 중앙부에 오목한 길이방향 연장홈이 형성된 절곡된 단면 부분을 가지며, 상기 길이방향 연장홈 내 보강리브가 구비된 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔 시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 보강리브는, 상기 길이방향 연장홈 내에서 길이방향을 따라 반복적으로 배치되는 X형 보강리브와, 상기 X형 보강리브와 교차되면서 길이방향으로 연장되는 수평 보강리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔 시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 크래쉬박스 부분은 전면이 개구되고 측벽에 의해 둘러싸인 박스형 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔 시스템.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 빔부는 돌출된 리브를 포함하며, 상기 돌출된 리브는, 적어도 상기 빔부의 중간 부분의 양측 외측에, 복수개가 서로 이격된 형태로 배치된 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔 시스템.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 제2 크래쉬박스 부분은 상기 제1크래쉬박스 부분을 삽입할 수 있는 삽입홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔 시스템.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 제2 크래쉬박스 부분 내에서 상기 보강부재는 서로 교차하는 복수의 리브 보강부재들을 포함하여 격자구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔 시스템.
   
9. 삭제
10. 제6항에 있어서,
    상기 스페이서는 길이방향으로 연장되는 복수의 제1 스페이서 부재와, 상기 제1 스페이서 부재와 교차하게 배치된 복수의 제2 스페이서 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔 시스템.
    
11. 제6항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 빔부의 돌출된 리브가 삽입되는 끼움홈을 구비하여, 상기 돌출된 리브가 적어도 부분적으로 끼움홈에 의해 감싸지는 형태인 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔 시스템.
    
12. 삭제
13. 제1항에 있어서,
    상기 범퍼 빔과 상기 에너지 옵쇼버는 이종의 소재로 형성되고,
    상기 범퍼 빔이 1차 사출 성형되고, 상기 에너지 옵쇼버는 상기 사출 성형된 상기 범퍼 빔에 2차로 사출 성형되는 이중 사출을 통해 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔 시스템.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 범퍼 빔은 섬유 강화 복합 플라스틱 수지로 성형되고, 상기 에너지 옵쇼버는 플라스틱 수지로 성형되는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔 시스템.
    
15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    자동차 범퍼 빔 시스템의 차체 결합을 위한 차체 결합용 브라켓과, 자동차 범퍼 빔 시스템의 범퍼 커버와의 결합을 위한 커브 브라켓은 상기 범퍼 빔의 사출 성형시에 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔 시스템.
    

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