KR20010074963A - 자동차용 범퍼 빔 - Google Patents

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마갱빠스칼
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르셰르슈 에 디벨로쁘망 뒤 그룹쁘 콕케릴 상브르
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Abstract

본 발명은 금속 소재로 제조된 수직 전면 기초판(base plate)(11a), 후면 기초판(11b), 금속 소재로 제조되며 상기 두 개의 기초판 사이에 배열된 적어도 하나의 코어(15a, 15b), 및 상기 코어의 각 단부에, 금속 소재의 중공 몸체에 의하여 형성되며 적어도 상기 전면 기초판(11a) 또는 상기 코어(15a, 15b)에 연결되는 에너지 흡수재를 포함하고, 상기 코어 및 중공 몸체의 금속 소재의 수율 강도/인장 강도 비율이 상기 기초판의 금속 소재의 비율보다 낮은 0.9 이하인 자동차용 범퍼 빔에 관한 것이다.

Description

자동차용 범퍼 빔 {BUMPER BEAM FOR MOTOR VEHICLES}
안전의 목적은 일반적으로 차량에 세로대(longeron)를 제공하고, 차량의 운동 에너지를 흡수하는 단부가 점진적으로 변형되도록 하고, 세로대 영역을 캐빈에 가장 근접하여 위치시키고, 캐빈 자체는 거의 변형되지 않도록 설계함으로써 달성된다.
그러나, 자동차의 공간이 제한되기 때문에, 생산자는 차량의 단부로부터 변형되지 않는 영역까지 바람직한 레벨의 에너지 흡수를 확보하는 동시에 불감대(dead zone), 즉 축방향으로 변형할 수 없고 상당한 변형량을 흡수할 수 없는 영역을 방지하는 구조체를 개발하지 않을 수 없다.
또한, 생산자는 차량의 범퍼(bumper) 또는 스카프 몰딩(scuff molding)을 변형, 특히 범퍼 빔을 강화시키고, 상기 빔과 세로대 사이에, 세로대를 변형시키는데 필요한 힘보다 훨씬 적은 힘에도 찌부러지도록 설계된 에너지 흡수재(energy absorber)로 알려진 변형가능한 기계 부재를 삽입함으로써 저속 충격 시 수리 비용이 감소되도록 하였다.
따라서, 저속 충격 시, 제한된 개수의 부품만 교체하는 것이 전부이므로 수리 비용이 제한된다.
충격 속도의 증가에도 손상되지 않고 고속 충격 시 힘의 균등한 분산이 확보되도록 범퍼 빔을 강화시킴으로써 수리 작업이 또한 개선된다.
충격 후 범퍼가 에너지 흡수재에 힘을 전달한 다음 차량의 세로대에 전달한다.
범퍼 빔 및 에너지 흡수재로 구성된 상기 구조체가 작용하는 방식은 차량의 종축에 대하여 다소 가파르게 기울어진 충격 각도에 대하여 매우 안정적이어야 한다.
본 발명은 자동차용 범퍼 빔에 관한 것이다.
자동차 생산자는 충격 시 탑승자의 안전은 향상시키면서 차량의 수리 비용을 감소시키는 동시에, 이들 차량의 중량이 현저하게 증가되는 것을 방지하기 위한 노력을 하고 있다.
특히 정면 충격 시의 안전을 위하여, 생산자는 캐빈으로부터 먼 영역의 기계적 변형에 의하여 운동 에너지를 최대한 확실하게 흡수하고, 캐빈을 강화시켜 승객이 보호되도록 차량의 각종 부품을 최적으로 활용하고 있다.
정면 충격 후 손상된 차량 부품의 수리를 위하여, 생산자는 먼저 비가역 손상(irreversible damage)이 발생하는 시속 5km 정도의 속도를 가능한 빠르게 시속 15km 정도까지 증가시킨 다음 차량의 단부, 즉 용이하게 수리될 수 있는 영역의 손상을 제한하는 관찰을 한다.
도 1은 본 발명에 따른 빔이 구비된 자동차 전면 범퍼의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 범퍼 빔의 개략사시도.
도 3은 본 발명에 따른 범퍼 빔의 분해사시도.
도 4는 본 발명에 따른 범퍼 빔의 중앙부의 개략사시도.
도 5는 본 발명에 따른 범퍼 빔의 에너지 흡수재의 단면개략도.
도 6은 본 발명에 따른 범퍼 빔의 다른 실시예의 개략사시도.
상기 특징들을 충족시키기 위하여, 지금까지 수많은 해결 방법을 강구하였으나 차량의 중량 및 비용이 두드러지게 증가되었다.
공지된 해결 방법 중 한 가지는, 합성 소재로 제조된 범퍼에 철제 블레이드(steel blade)를 끼우고 범퍼와 차량의 세로대 사이에 에너지 흡수재를 결합시키는 것이다. 그러나, 지금까지 사용된 에너지 흡수재가 항상 만족스러운 것은 아니고, 추가 부품이 필요하게 되어 결국 차량의 중량을 증가시킨다.
상기 단점을 해소하기 위하여, 알루미늄으로 제조된 에너지 흡수재가 알려져 있으나, 이것은 중량은 감소시킬 수 있으나 이들의 에너지 흡수 성질이 일반적으로 제어하기가 용이하지 않고 불충분한 경우가 종종 있으며, 또한 소재의 비용 및 상기 흡수재의 제조 비용이 여전히 많이 든다.
또한, 안정성을 충족시키면서 중량을 약간 감소시킬 수 있는 비교적 복잡한 구조를 가진 철제 에너지 흡수재가 공지되어 있으나, 이것 또한 제조 비용이 매우 높다.
본 발명의 목적은 에너지 흡수력을 향상시키는 동시에, 저속 충격 시 수리 비용 및 차량의 중량을 또한 감소시킬 수 있는 자동차 범퍼 빔을 제안함으로써 상기 단점을 해소하는 것이다.
따라서, 본 발명의 주제는 수직이며 적어도 한 가지 금속 소재로 제조된 전면 기초판(sole plate) 및 후면 기초판, 금속 소재로 제조되며 상기 두 개의 기초판 사이에 위치된 적어도 하나의 코어(core), 및 상기 코어의 단부에 각각 위치되고, 상기 기초판와 직각으로 연장되며 적어도 상기 전방 기초판 또는 상기 코어에 연결된 금속 소재로 제조된 중공 몸체를 가진 에너지 흡수재－여기서 상기 코어 및에너지 흡수재 중공 몸체의 금속 소재의 탄성 한계(eleatic limit)와 파괴 응력(breaking stress) 사이의 비율이 상기 기초판의 금속 소재 비율보다 낮은 0.9 이하임－를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 바람직한 특징은 다음과 같다:
- 기초판의 금속 소재가 400 MPa 이상의 매우 높은 탄성 한계를 가진 스틸 또는 250 MPa 이상의 매우 높은 탄성 한계를 가진 알루미늄이고,
- 기초판이 동일한 금속 소재로 두께를 상이하게 하여 제조되고,
- 전면 기초판의 금속 소재의 탄성 한계와 파괴 응력 사이의 비율이 후면 기초판의 금속 소재의 이들 사이의 비율보다 낮고,
- 범퍼 빔이 상기 기초판 사이에 연장되는 두 개의 평행 코어를 가지고,
- 기초판 및 코어의 두께가 상이하며, 기초판의 두께가 코어의 두께보다 큰 것이 바람직하고,
- 상기 코어는 상기 코어의 종축과 직각으로 연장되는 돌출 부분 및 리세스 부분이 교호로 연속하여 이루어지고,
- 상기 코어의 돌출 부분의 상단과 리세스 부분의 하단 사이의 거리가 돌출 부분과 리세스 부분의 간격의 1/20 내지 1/2 사이이고,
- 상기 두 개의 코어 리세스 부분의 하단 사이의 거리가 상기 돌출 부분 또는 리세스 부분의 간격의 0 내지 1/2 사이이고,
- 각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체는, 둘로 서로 연결되어 연장되며 이들 사이의 각도가 90°를 이루는 4개의 암으로 된 십자 형상의 단면을 가진다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 단지 예시적으로 예를 들어 개시된 다음의 상세한 설명으로부터 명백하게 이해될 것이다.
도 1은 범퍼(1)의 개략도로서, 상기 범퍼는 도면에 예시된 실시예에서 상기 범퍼(1)와 직각으로 연장되는 두 개의 평행 세로대(3)를 거쳐 자동차(2)의 전면에 장착된다.
상기 범퍼(1)는 자동차의 후면에 동일하게 장착될 수 있다.
도 1 및 도 2에 예시된 바와 같이, 범퍼(1)는 크로스부재(crossmember)를 구성하는 중앙 영역 A, 에너지 흡수재를 각각 구성하며 중앙 영역 A의 양쪽에 각각 하나씩 배열되는 두 개의 횡방향 영역 B 및 자동차(2)의 횡방향 코너의 보호부를 구성하는 두 개의 단부 영역 C를 포함하는 빔(10)으로 형성된다.
빔(10)의 중앙 영역 A는 저속 충격으로 인한 눈에 보이지 않는 손상으로부터 자동차(2)를 보호하는 기능 및 고속 충격으로 인한 접촉력(contact force)을 횡방향 영역 B로 분산 및 전달한 다음, 후술하는 에너지 흡수재를 각각 구성하는 상기 횡방향 영역 B를 거쳐, 세로대(3)로 분산 및 전달하는 기능을 필연적으로 실행한다.
일반적으로, 빔(10)은 특징, 기계적 성질 또는 두께가 상이한 적어도 두 가지 금속 소재로 제조된다.
특히 도 2 및 도 3에 예시된 바와 같이, 빔(10)은 두 개의 수직 및 종방향 기초판, 즉 탄성 한계가 매우 높은, 예를 들면 탄성 한계가 400 MPa보다 높고 1000 ~ 1500 MPa 사이가 바람직한 스틸이나 탄성 한계가 250 MPa보다 높은 알루미늄과 같은 적어도 두 가지 금속 소재로 각각 제조된 전면 기초판(11a) 및 후면 기초판(11b)을 포함한다.
기초판(11a, 11b)은 그들 사이에 적어도 하나의 코어(15a 또는 15b)가 삽입되는 갭(gap)이 형성된다. 두 개의 코어, 즉 상단 코어(15a) 및 하단 코어(15b) 각각이 두 개의 기초판 사이에 삽입되어 서로 수평 및 평행으로 배열되는 것이 바람직하다.
다음에, 서로 평행으로 연장되는 두 개의 코어(15a, 15b)를 가진 실시예에 대하여 설명한다.
코어(15a, 15b)는 변형성이 높은 금속 소재, 바람직하기로는 탄성 한계와 파괴 응력 사이의 비율이 기초판(11a, 11b)의 금속 소재의 비율보다 낮은, 0.9 이하인 금속 소재로 제조된다.
제1 실시예에 있어서, 기초판(11a, 11b)은 두께가 상이한 동일한 금속 소재로 제조된다.
다른 실시예에 있어서, 전면 기초판(11a)의 금속 소재의 탄성 한계와 파괴 응력 사이의 비율이 후면 기초판(11b)의 금속 소재의 이들 비율보다 낮다.
각각의 코어(15a, 15b)의 중앙부 A에는 대응하는 코어의 종방향과 직각으로 연장되는 돌출 부분(16a) 및 리세스 부분(16b)이 교호로 연결되는 부분을 포함한다.
일반적으로, 코어(15a, 15b)는 그들의 두께를 감소시킬 수 있는 동시에 휘어지지 않도록 유지하는 형상을 가지며, 상기 코어는 소정의 연성(ductility), 즉 탄성 한계와 파괴 응력 사이의 비율이 0.9 이하를 갖는 것이 바람직하다. 돌출 부분(16a) 및 리세스 부분(16b)은 상기 코어 및 빔의 성질이 최적으로 되도록 맞추어진 간격를 가진다.
도 4에 보다 상세하게 예시된 바람직한 실시예에 있어서, 돌출 부분(16a) 및 리세스 부분(16b)의 간격(L2)은 각각의 코어(15a, 15b)의 전체 길이를 따라 균일하다.
또한, 돌출 부분(16a)의 축과 리세스 부분(16b)의 축 사이의 간격(L1)은 간격(L2)의 1/2이고, 각각의 코어(15a, 15b)의 돌출 부분(16a)의 상단과 리세스 부분의 하단 사이의 간격(L3)은 상기 돌출 부분 또는 리세스 부분의 간격(L1)의 1/20 ~ 1/2 사이이다.
또한, 두 개의 코어(15a, 15b)의 리세스 부분(16b)의 하단 사이의 간격(L4)은 상기 돌출 부분 또는 리세스 부분의 간격(L1)의 0 ~ 1/2 사이이다.
다른 실시예에 있어서, 하나의 코어(15a)의 돌출 부분(16a) 및 리세스 부분(16b)이 다른 하나의 코어(15b)의 돌출 부분(16a) 및 리세스 부분(16b)에 대하여 오프셋되므로 하나의 코어 상의 낮은 지점이 다른 하나의 코어 상의 높은 지점과 대면하게 되어 코어(15a, 15b) 사이의 간격이 일정하다.
도면에 예시된 실시예에 있어서, 돌출 부분(16a) 및 리세스 부분(16b)은 주름부(corrugation)로 형성된다. 상기 주름부는 리브(rib)로 균일하게 형성될 수 있고 상기 돌출 부분(16a) 및 리세스 부분(16b)은 금속을 변형시켜 코어(15a, 15b)의 두께가 동일한 휘어짐(buckling) 및 비틀림(warping) 부하에 대하여 현저하게 감소될 수 있도록 하여 제조된다.
돌출 부분(16a)은 에지가 접힌 오목부(depression) 또는 절결부(cut)에 의하여 균일하게 형성될 수 있다.
상기 빔(10)의 중앙부 A의 각각의 측면 상에 배열된 빔(10)의 횡방향부 B는, 금속 소재로 제조되며 기초판(11a, 11b)과 직각으로 연장되는 중공 몸체(20)에 의하여 형성된 에너지 흡수재를 각각 구성한다.
각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체를 제조하는 금속 소재는 탄성 한계와 파괴 응력 사이의 비율이 상기 기초판(11a, 11b)의 금속 소재의 이들 비율보다 낮은 0.9 이하이다.
도 3 및 도 5에 예시된 바람직한 실시예에 있어서, 에너지 흡수재를 구성하는 각각의 중공 몸체(20)는 하나의 코어(15a, 15b)가 각각 연장되는 두 개의 대칭으로 배열된 중공 몸체 절반부(20a, 20b)에 의하여 형성된다.
두 개의 중공 몸체 절반부(20a, 20b)는, 예를 들면 스폿 용접(spot welding) 또는 연속 용접(continuous welding) 또는 크림핑(crimping) 또는 적당한 접착제를 사용하거나 또는 국부 프레싱(local pressing) 또는 대안으로서 시임(seam)에 의하여 그들의 자유 단부(21a, 21b) 각각이 함께 접합된다.
하나의 에너지 흡수재의 하나의 중공 몸체(20)만 도 5를 참조하여 설명하고, 다른 에너지 흡수재의 중공 몸체는 동일하다.
중공 몸체(20)는 암(22, 23, 24, 25) 각각이 둘로 서로 연결되어 연장되며 그들 사이에 90°의 각도를 이루는 4개의 암으로 된 십자 형상의 단면을 가진다. 중공 몸체(20)의 벽은 서로 135°의 각도 α를 이루는 동일한 폭 "1"의 패싯(facet)이 연장되어 형성된다. 중공 몸체(20)의 패싯(26) 개수는 24개이다.
또한, 각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)는 자신의 측면 한쪽이 개방되어 있고, 도면에 예시된 실시예에 있어서, 중공 몸체(20)는 빔(10)의 중앙부와 동일한 측면에 배열된 개구(29)를 가진다.
변형예에 있어서, 각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)는 자신의 전체 외주가 폐쇄된다.
일반적으로, 각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)는 적어도 전면 기초판(11a)에 연결되거나, 또는 빔이 하나의 코어를 가진 경우에는 이 코어에 연결되고 빔이 두 개의 코어(15a, 15b)를 각각 포함할 때는 두 개의 코어에 연결된다.
각각의 에너지 흡수재와 전면 기초판(11a) 또는 코어(15a, 15b) 사이는 여러가지 방식으로 연결될 수 있다.
제1 실시예에 있어서, 각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)는 예를 들면 용접, 크림핑, 국부 프레싱 또는 시임에 의하여 전면 기초판(11a)에 연결된 제1 단부(27) 및 자동차 구조체의 세로대(3) 상에 위치되며, 도 3에 예시된 바와 같이, 상기 중공 몸체(20)의 단면과 상보적인 형상의 윤곽을 가진 오리피스(orifice)(30)를 거쳐 후면 기초판(11b)을 자유롭게 통과하는 제2 단부(28)를 가진다.
제2 실시예에 있어서, 각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)는 전면 기초판(11a) 상에 위치된 제1 단부(27) 및 자동차 구조체의 세로대(3) 상에 위치된 제2 단부(28)를 가진다. 상기 실시예에서, 상기 제2 단부(28)는 상기 중공 몸체(20)의 단면과 상보적인 형상의 윤곽을 가진 오리피스(30)를 거쳐 후면 기초판(11b)을 통과하고, 중공 몸체(20)는 예를 들면 용접, 크림핑, 국부 프레싱 또는 시임에 의하여 후면 기초판(11b)에 연결된다.
제3 실시예에 있어서, 각각의 에너지 흡수재의 몸체(20)는 전면 기초판(11a) 상에 위치된 제1 단부(27) 및 후면 기초판(11b)에 예를 들면 용접, 크림핑, 국부 프레싱 또는 시임에 의하여 연결된 제2 단부(28)를 가진다. 상기의 경우, 각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)는 후면 기초판(11b)을 지나 돌출하지 않으며, 상기 후면 기초판(11b)은 자동차 구조체의 세로대(3) 상에 위치된다.
다른 실시예에 있어서, 각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)는 전면 기초판(11a) 상에 위치되며 코어(15a, 15b)중 어느 하나 또는 코어(15a, 15b) 양자 모두에 연결된다.
또 다른 실시예에 있어서, 각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)는, 예를 들면, 용접, 크림핑, 국부 프레싱 또는 시임에 의하여 전면 기초판(11a)에 연결되며, 빔(10)이 단지 하나의 코어만 가진 경우 코어(15a, 15b) 중 어느 하나에 연결되고 빔(10)이 두 개의 코어(15a, 15b)를 가진 경우 코어(15a, 15b) 양자 모두에 연결된다.
일반적으로, 각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)는 용접, 크림핑, 결합된 에지의 롤링, 또는 시임 또는 국부 프레싱에 의하여 코어(15a, 15b) 중 어느 하나 또는 양자 모두의 단부에 고정된 독립 부분으로 형성될 수 있다.
변형예에서, 각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)는 코어(15a, 15b)와 일체로 형성되거나 또는 상기 코어(15a, 15b)에 고정된 폐쇄된 몸체 형태로 제공될 수 있다.
각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)의 금속 소재의 두께는 1.2mm 이하가 바람직하다.
각각의 코어(15a, 15b)는 전면 기초판(11a)과 대면하는 자신의 종방향 에지 상에, 상기 전면 기초판(11a)에 부착되고 각각의 코어(15a, 15b)의 전체 길이를 따라 연장되는 림(rim)(17)을 가진다.
마찬가지로, 각각의 코어(15a, 15b)는 후면 기초판(11b)과 대면하는 자신의 종방향 에지 상에, 상기 후면 기초판(11b)에 부착되고 각각의 코어(15a, 15b)의 단지 중앙부 길이를 따라 연장되는 림(18)을 가진다.
기초판(11a, 11b)은 용접 또는 기계식의 종래의 조립 방법에 의하여코어(15a, 15b)와 조립될 수 있다.
용접의 경우, 상기 용접은 스폿 용접이나 또는 연속 레이저 용접일 수 있다.
그러나, 연결을 필요로 하는 영역의 길이는 특히 중앙 영역 A에서 크고, 이것은 용접으로 조립할 때 상당히 비용이 많이 든다.
기계식 조립 기술은 국부 프레싱에 의한 변형으로 인하여 많은 포인트가 예를 들어 프레스에 동시에 생성될 수 있다. 그러나, 상기 유형의 조립에는 기초판(11a, 11b)을 제조하는 금속 소재의 우수한 기계적 성질 때문에 문제가 있다.
크림핑 유형의 조립은, 예를 들면, 기초판(11a, 11b)의 종방향 에지가 코어(15a, 15b)의 종방향 에지(17, 18)와 함께 동시에 롤링함으로써 생성된 시임을 형성함으로써 달성된다.
상기 유형의 조립은 단일 작업으로 실행될 수 있고, 롤링된 영역의 원통형 형상으로 인하여 빔(10)의 기계적 강성이 향상된다는 점이 장점이다.
끝으로, 외측 기초판(11a)은 횡방향 부분 B 및 단부 부분 C에 각각의 에너지 흡수재의 몸체(20)를 커버하고 상기 영역 B 및 C의 내측 기초판(11b)의 에지 상에 위치되는 수평 림(31)을 가진다.
도 6은 에너지 흡수재의 변형예를 예시한다.
상기 실시예에서, 각각의 에너지 흡수재는 4개의 암(22, 23, 24, 25)이 각각 교차하여 형성된 중공 몸체(20)로 구성된다. 상기의 경우, 십자는 "X"자를 형성하도록 경사진다. 중공 몸체(20)는 빔(10)의 중앙부 A와 동일한 측면 상에 개구(29)를 균등하게 가질 수 있다.
빔과 흡수재를 단일체로 결합시킨 구조체를 제공하기 위하여 보다 연성인 스틸의 코어(15a, 15b)와 결합된 기초판(11a, 11b)용의 우수한 기계적 성질을 가진 스틸을 사용하면 상기 빔을 포함하는 범퍼의 중량 및 비용을 감소시키고 특히 에너지 흡수재의 최적의 기능적인 이동을 확보함으로써 특성을 최적으로 할 수 있다.
탄성 한계가 높은 스틸을 사용함으로써 중량을 감소시킬 수 있고, 보다 연성인 스틸과 결합시킴으로써 탄성 한계가 높은 스틸의 제한된 변형력에도 불구하고 복잡한 형상의 단일체를 제공할 수 있다.
중앙 영역 A는 저속 충격으로 인한 눈에 보이지 않는 손상으로부터 차량을 보호하는 기능 및 에너지 흡수재를 구성하는 횡방향 영역 B 및 고속 충격용 세로대(3)에 접촉 부하를 분산 및 전달하는 기능을 실행한다.
상기와 같은 구조체로 인하여 빔(10)의 중량을 최적으로 할 수 있으며, 그 이유는 탄성 한계가 높은 스틸로 된 기초판(11a, 11b)으로 인하여 소재가 플라스틱 상으로 들어 가고 영구 변형 시작 전에 고레벨의 당기는 힘이 가해질 수 있다. 코어(15a, 15b)용 연성 스틸과 함께 결합시킴으로써 예를 들면 프레싱에 의하여 돌출 부분 및 예를 들어 주름부 또는 리브와 같은 리세스 부분이 상기 코어 내에 형성될 수 있고, 이로써 상기 코어(15a, 15b)의 비틀림에 대한 내성이 현저하게 향상되고 동일 강도에 대하여 그들의 중량이 감소될 수 있다.
시임을 사용하여 빔의 각종 부재를 조립하는 것이 장점이다. 구체적으로는, 기계적 성질이 매우 양호한 스틸과 겸용가능하다. 상기 스틸은 금속의 두께의 수십배의 제한된 만곡 반경을 가지며, 크림핑은 금속 두께 정도의 만곡 반경을 포함하는 반면 시임으로 조립하는 반경은 맞추거나 선택될 수 있다. 상기 반경은, 예를 들면, 고급 스틸 두께의 4 내지 5배일 수 있다.
용접 방법과 비교하여, 시임을 사용하는 조립은 생산성이 매우 높고 적합한 공구를 사용하여 단일 프레스 작업으로 용이하게 실행할 수 있다는 점이 장점이다.
시임에 의한 조립은 시임의 축과 직각인 면의 강도가 우수하다. 소정 레벨의 로딩 및 시임의 축을 따라, 즉 코어와 기초판 사이에서의 상대적인 미끄러짐을 방지하기 위하여, 시임의 두 개의 부재 사이에 약간의 접착제를 삽입하거나 또는 국부적인 융합 또는 바람직하기로는 시임을 예를 들면 둥근 부분에서 종료되는 V자 형상의 펀치 및 편평한 앤빌(anvil)을 포함하는 프레스 공구와 국부적으로 압착함으로써 용접할 수 있다.
상기 작업은 프레스 상에서 고속으로 실행될 수 있다. 적합한 공구는 적어도 두 개의 시임을 동시에 움푹 들어가게 할 수 있고, 움푹 들어간 공간은 시임의 외경의 5 내지 10배 정도이다.
차량의 형상에 맞도록, 기초판(11a, 11b)의 전체적인 형상은 고 탄성 한계를 가진 형상화가 낮은 스틸로 겸용가능한 근소한 곡률 반경을 가진다. 상기 부분은 예를 들면 벤딩에 의하여 제공될 수 있다.
코어(15a, 15b)의 형상은 보다 복잡하지만 이들을 만드는 선택된 스틸을 용이하게 형상화할 수 있다.
따라서, 상기와 같이 소재를 결합시킴으로써 자동차의 미적인 요구 조건에부합되는 복잡한 형상으로 제조할 수 있다.
빔(10)은 저속 충격 시 쿠션으로 작용하며 범퍼의 외측 스킨을 구성하는 합성 소재(32)(도 1 참조)로 코팅될 수 있으므로 부품이 공통 사용 시 범퍼의 외관을 제공한다.
스틸 구조체와 결합된 합성 소재로 된 쿠션은 저속 충격, 예를 들면 벽 또는 기둥과의 충격에 대하여 기본적으로 역할한다.
탄성적으로 변형됨으로써, 합성 소재는 접촉 압력을 빔(10)에 분산시키고 힘을 저속 충격 시에 감소시킬 수 있다.
상기 합성 소재는 탄성 변형에 의하여 차량의 운동 에너지를 흡수한다. 사용된 합성 소재는 적당한 기계적 성질을 가진, 예를 들면, 셸 고무와 같은 합성 발포재로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 자동차의 전면 및 후면 범퍼 형성용 빔은 전면 충격 시 상기 차량의 성능을 향상시키고 수리 비용을 감소시킬 수 있다. 이것은 에너지 흡수력이 높고 종래의 구조체와 비교하여 중량 및 부품 개수를 감소시킬 수 있다.

Claims (30)

  1. 수직이며 적어도 한 가지 금속 소재로 제조된 전면 기초판(11a)과 후면 기초판(11b),
    금속 소재로 제조되며 상기 두 개의 기초판(11a, 11b) 사이에 위치된 적어도 하나의 코어(15a, 15b), 및
    상기 코어(15a, 15b)의 각 단부에, 상기 기초판(11a, 11b)과 직각으로 연장되며 적어도 상기 전면 기초판(11a) 또는 상기 코어(15a, 15b)에 연결되는, 금속 소재로 제조된 중공 몸체(20)로 형성된 에너지 흡수재
    를 포함하고,
    상기 코어(15a, 15b) 및 상기 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)의 금속 소재의 탄성 한계와 파괴 응력 사이의 비율이 상기 기초판(11a, 11b)의 금속 소재의 비율보다 낮은 0.9 이하인
    자동차용 범퍼 빔.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기초판(11a, 11b)의 금속 소재는 탄성 한계가 400 MPa 이상으로 매우 높은 스틸인 범퍼 빔.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기초판(11a, 11b)의 금속 소재는 탄성 한계가 250 MPa 이상으로 매우 높은 알루미늄인 범퍼 빔.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기초판(11a, 11b)은 동일한 금속 소재로 두께를 상이하게 하여 제조되는 범퍼 빔.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전면 기초판(11a)의 금속 소재는 탄성 한계와 파괴 응력 사이의 비율이 후면 기초판(11b)의 금속 소재의 비율보다 낮은 범퍼 빔.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기초판(11a, 11b) 사이에 연장되는 두 개의 평행인 코어(15a, 15b)를 갖는 범퍼 빔.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기초판(11a, 11b) 및 코어(15a, 15b)의 두께가 상이한 범퍼 빔.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기초판(11a, 11b)의 두께가 상기 코어(15a, 15b)의 두께보다 큰 범퍼 빔.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코어(15a, 15b)는 상기 코어(15a, 15b)의 종축과 직각으로 연장되는 돌출 부분(16a) 및 리세스 부분(16b)이 교호로 연장되는 부분을 포함하는 범퍼 빔.
  10. 제9항에 있어서, 상기 돌출 부분(16a) 및 리세스 부분(16b)의 간격이 대응하는 코어(15a, 15b)의 전체 길이를 따라 균일한 범퍼 빔.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 하나의 코어(15a)의 돌출 부분(16a) 및 리세스 부분(16b)이 다른 하나의 코어(15b)의 돌출 부분(16a) 및 리세스 부분(16b)에 대하여 오프셋되는 범퍼 빔.
  12. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어(15a, 15b)의 돌출 부분(16a)의 상단과 리세스 부분(16b)의 하단 사이의 간격이 돌출 부분(16a) 또는 리세스 부분(16b)의 간격의 1/20 내지 1/2 사이인 범퍼 빔.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 두 개의 코어(15a, 15b)의 리세스 부분(16b)의 하단 사이의 간격이 상기 돌출 부분(16a) 또는 리세스 부분(16b)의 간격의 0 내지 1/2 사이인 범퍼 빔.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출 부분(16a)이 에지가 접혀진 만곡부 또는 절결부에 의하여 형성되는 범퍼 빔.
  15. 제1항에 있어서, 각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)는 둘이 서로 연결되어 연장되며 그들 사이에 90˚각도를 이루는 4개의 암(22, 23, 24, 25)으로 된 십자 형상의 단면을 갖는 범퍼 빔.
  16. 제15항에 있어서, 각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)가 자신의 한쪽 측면이 개방된 범퍼 빔.
  17. 제15항에 있어서, 각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)가 자신의 전체 외주에 걸쳐 폐쇄된 범퍼 빔.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)의 벽이 패싯(26) 연결부에 의하여 형성되는 범퍼 빔.
  19. 제18항에 있어서, 상기 패싯(26)의 폭이 동일한 범퍼 빔.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 24개의 패싯(26)이 제공된 범퍼 빔.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패싯(26)이 그들 사이에 135˚의 각도를 이루는 범퍼 빔.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 에너지 흡수재의 중공몸체(20)는 예를 들면 용접, 크림핑 또는 국부 프레싱에 의하여 전면 기초판(11a)에 연결된 제1 단부(27), 및 자동차 구조체의 세로대 상에 위치되며 상기 중공 몸체(20)의 단면과 상보적인 형상의 윤곽을 가진 오리피스(30)를 거쳐 후면 기초판(11b)을 통과하는 제2 단부(28)를 갖는 범퍼 빔.
  23. 제1항에 있어서, 각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)는 전면 기초판(11a) 상에 위치된 제1 단부(27), 및 자동차 구조체의 세로대 상에 위치되며 상기 중공 몸체(20)의 단면과 상보적인 형상의 윤곽을 가진 오리피스(30)를 거쳐 후면 기초판(11b)을 자유롭게 통과하는 제2 단부(28)를 가지고, 상기 중공 몸체(20)는 예를 들면 용접, 크림핑, 국부 프레싱 또는 대안으로서 시임에 의하여 후면 기초판(11b)에 연결되는 범퍼 빔.
  24. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)는 전면 기초판(11a) 상에 위치된 제1 단부(27), 및 예를 들면 용접, 크림핑, 국부 프레싱 또는 대안으로서 시임에 의하여 후면 기초판(11b)에 연결된 제2 단부(28)를 가지고, 상기 기초판(11b)은 자동차 구조체의 세로대 상에 위치되는 범퍼 빔.
  25. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)는 전면 기초판(11a) 상에 위치되며 예를 들면 용접, 크림핑, 국부 프레싱또는 대안으로서 시임에 의하여 상기 코어(15a, 15b)의 단부 에지에 연결되는 범퍼 빔.
  26. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)는 전면 기초판(11a) 상에 위치되며 예를 들면 용접, 크림핑, 국부 프레싱 또는 대안으로서 시임에 의하여 상기 코어(15a, 15b)에 연결되며 그들의 자유 단부(21a, 21b)가 함께 접합되는 두 개의 대칭인 중공 몸체 절반부(20a, 20b)로 형성되는 범퍼 빔.
  27. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)는 전면 기초판(11a) 상에 위치되며 코어(15a, 15b)가 각각 연장되는 두 개의 대칭인 중공 몸체 절반부로 형성되고, 상기 두 개의 중공 몸체 절반부(20a, 20b)는 예를 들면 용접, 크림핑, 국부 프레싱 또는 대안으로서 시임에 의하여 그들의 자유 단부가 함께 접합되는 범퍼 빔.
  28. 제1항 또는 제15항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 에너지 흡수재의 중공 몸체(20)의 금속 소재의 두께가 1.2mm이하인 범퍼 빔.
  29. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 두 개의 기초판(11a, 11b) 및 코어(15a, 15b)는 예를 들면 용접, 크림핑, 국부 프레싱 또는 대안으로서 시임에 의하여 함께 접합되는 범퍼 빔.
  30. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 합성 발포재, 예를 들면 셸 고무로 코팅되는 범퍼 빔.
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