KR20030045512A - 프론트 사이드멤버의 충격흡수 구조 - Google Patents

프론트 사이드멤버의 충격흡수 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프론트 사이드멤버의 충격흡수 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량이 전방 충돌되었을 때 보다 효과적으로 충격흡수가 이루어지도록 범퍼에서뿐만 아니라 범퍼 스테이 및 프론트 사이드멤버에서 단계적으로 충격흡수가 이루어지도록 한 프론트 사이드멤버의 충격흡수 구조에 관한 것이다.
본 발명은, 범퍼의 백빔이 범퍼 스테이를 매개로 프론트 사이드멤버에 설치된 프론트 사이드멤버의 구조에 있어서, 상기 범퍼의 백빔과 범퍼 스테이간에는 제 1충격흡수수단이 마련되고, 상기 범퍼 스테이에는 제 2충격흡수수단이 마련되며, 상기 범퍼 스테이는 상기 프론트 사이드멤버에 제 3충격흡수수단을 통해 설치된 것을 특징으로 하는 프론트 사이드멤버의 충격흡수 구조이다.

Description

프론트 사이드멤버의 충격흡수 구조{Shock Absorption Structure of Front Side Member}
본 발명은 프론트 사이드멤버의 충격흡수 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량이 전방 충돌되었을 때 보다 효과적으로 충격흡수가 이루어지도록 범퍼에서뿐만 아니라 범퍼 스테이 및 프론트 사이드멤버에서 단계적으로 충격흡수가 이루어지도록 한 프론트 사이드멤버의 충격흡수 구조에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 범퍼는 차체의 전방 및 후방에 설치되어 차체와 탑승자 및 보행자를 보호할 뿐만 아니라 후드 및 엔진룸에 장착된 엔진과 각종 기기 등을 보호하는 역할을 한다.
또한, 범퍼는 각 국 법규에 의한 충격요건을 만족하고, 넓은 온도영역에 있어서 고강성, 내충격성에 우수하여야 하며 온도에 의한 신축이 작아야 하는데, 범퍼의 구성은 범퍼의 외피를 이루는 범퍼커버, 그 범퍼커버의 형상유지와 충돌시의 충격을 완화하고 형상복원 기능을 갖는 에너지흡수부재 및 그 에너지흡수부재와 접촉되며 충돌시의 에너지를 탄성변형 또는 소성변형을 통하여 흡수하는 백빔(back beam)으로 되어 있다.
상기와 같이 구성되는 범퍼는 통상적으로 범퍼 스테이를 매개로 프론트 사이드멤버에 장착된다.
도 1a 및 도 1b는 종래 프론트 사이드멤버에 범퍼가 장착되는 구조를 나타낸 사시도 및 평면도이다.
여기서 보면 범퍼(10)에는 그 후방으로 범퍼 스테이(20)가 형성되고, 그 범퍼 스테이(20)는 프론트 사이드멤버(30)의 선단으로 삽입되어 프론트 사이드멤버(30)의 일 측면에서 삽입되는 볼트(b)에 의해 고정된다. 물론 상기 범퍼 스테이(20)에는 당연히 상기 볼트(b)에 대응되는 나사산(미도시)이 형성되어서 볼트(b)에 의해 프론트 사이드멤버(30)에 고정 설치된다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래 구조에서는 차량의 정면 충돌이 발생될 때 범퍼(10)가 고정볼트(b)에 의해 프론트 사이드멤버(30)에 고정 설치되어 있으므로 충돌시 발생된 충격에너지가 프론트 사이드멤버(30)에서는 전혀 흡수되지 못하고 범퍼(10)에서만 흡수되도록 되어 있어서 충격에너지 흡수 구조상 비효율적이라는 단점이 있다.
또한, 차량의 정면 충돌이 발생될 때 그 충격에너지가 매우 커서 범퍼 자체에서 충분히 다 흡수되지 못하면 그 잔여 충격에너지는 차체인 프론트 사이드멤버에 전해지게 되고, 그 충격은 다시 탑승자에게 전달되어 탑승자가 큰 부상을 입게 되는 문제점이 있다.
또한, 차량이 보행자와 충돌될 때 범퍼에서 다 흡수되지 못한 잔여 충격에너지가 탑승자 뿐만 아니라 보행자에게도 전달되므로 보행자 보호에 취약한 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 보행자 및 탑승자를 최대한 보호하기 위하여 차량이 정면 충돌되었을 때 충범퍼에서 흡수되고 남은 잔여 충격에너지가 범퍼 스테이와 프론트 사이드멤버에서 단계적으로 흡수되어 보행자나 탑승자에게 전달되지 않고 모두 소진될 수 있도록 하는데 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래 프론트 사이드멤버에 범퍼가 장착되는 구조를 나타낸 사시도 및 평면도,
도 2는 본 발명에 따른 프론트 사이드멤버의 충격흡수 구조를 나타낸 평면도,
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 사시도,
도 4는 본 발명의 작용 상태도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
10 : 범퍼11 : 제 1충격흡수수단
11a: 수용홈11b : 스테이플레이트
20 : 범퍼 스테이21 : 제 2충격흡수수단
30 : 프론트 사이드멤버31 : 제 3충격흡수수단
31a : 제 1공31b: 제 2공
31c : 제 3공31d : 삼각형 천공
31e : 채널b : 볼트
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 범퍼의 백빔이 범퍼 스테이를 매개로 프론트 사이드멤버에 설치된 프론트 사이드멤버의 구조에 있어서, 상기 범퍼의 백빔과 범퍼 스테이간에는 제 1충격흡수수단이 마련되고, 상기 범퍼 스테이에는 제 2충격흡수수단이 마련되며, 상기 범퍼 스테이는 상기 프론트 사이드멤버에 제 3충격흡수수단을 통해 설치된 것을 특징으로 하는 프론트 사이드멤버의 충격흡수 구조이다.
이하, 본 발명의 특징적인 기술 구성을 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 프론트 사이드멤버의 충격흡수 구조를 나타낸 평면도이고, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 사시도이며, 도 4는 본 발명의 작용 상태도이다.
도 2를 위시하여 본 발명에 따른 프론트 사이드멤버의 충격흡수 구조를 설명하면, 본 발명에서는 범퍼(10) 측으로 입력된 충돌에너지가 범퍼(10)를 제외한 나머지 3개 부위에서 단계적으로 흡수될 수 있도록 구성되어 있다.
먼저, 범퍼(10)와 범퍼 스테이(20) 사이에서 충격을 흡수할 수 있도록 제 1충격흡수수단(11)이 마련되고, 상기 제 1충격흡수수단(11)에서 흡수되지 못한 잔여충돌에너지가 상기 범퍼 스테이(20) 자체에서 흡수될 수 있도록 제 2충격흡수수단(21)이 마련되며, 마지막으로 상기 제 2충격흡수수단(21)에서 미처 다 흡수되지 못한 잔여 충돌에너지가 흡수될 수 있도록 상기 범퍼 스테이(20)가 볼트(b)를 매개로 마운팅되는 프론트 사이드멤버(30)의 일측부에 제 3충격흡수수단(31)이 마련된다.
즉, 범퍼(10)가 충돌되면 그 충돌에너지가 범퍼(10)에서 흡수되기는 하나 그 충돌에너지가 매우 큰 경우 제 1충격흡수수단(11)의 변형에 의해 충격이 1차적으로 흡수되고, 그 나머지 충돌에너지는 제 2충격흡수수단(21)에 의해 흡수되며, 최종적으로 남은 잔여 충돌에너지가 상기 제 3충격흡수수단(31)에서 모두 다 흡수된다.
여기서, 상기 제 1충격흡수수단(11)은 상기 범퍼(10)에서 전달된 충격에 의해 상기 범퍼 스테이(20)가 범퍼(10) 내부로 삽입되면서 충격을 흡수하도록 한 구조로서, 범퍼(10)의 후방면 일측에 수용홈(11a)이 형성되고, 그 수용홈(11a)을 커버하는 박판의 스테이플레이트(11b)를 매개로 상기 범퍼 스테이(20)가 상기 범퍼(10)에 설치된다.
따라서, 상기 범퍼(10)에 충돌에너지가 입력되어 상기 범퍼(10)가 프론트 사이드멤버(30) 쪽으로 밀리게 되면 스테이플레이트(11b)를 매개로 범퍼(10)에 설치되었던 상기 범퍼 스테이(20)가 상기 범퍼의 수용홈(11a) 안으로 삽입되게 된다. 이때 상기 스테이플레이트(11b)가 범퍼 스테이(20)에 의해 구겨지면서 범퍼의 수용홈(11a) 안으로 같이 들어가게 되는데 이 과정에서, 즉 상기 스테이플레이트(11b)의 소성변형에 의하여 충돌에너지가 1차적으로 흡수된다.
이때 상기 제 1충격흡수수단(11)에서 완전히 소진되지 않은 잔여 충돌에너지는 상기 범퍼 스테이(20) 쪽으로 전달되게 되는데, 이 범퍼 스테이(20)에서는 제 2충격흡수수단(21)에 의해 그 잔여 충돌에너지가 흡수된다.
즉, 상기 제 2충격흡수수단(21)은 상기 범퍼 스테이(20)에 전달된 충돌에너지에 의해 범퍼 스테이(20)의 일정 부위가 접힐 수 있도록 범퍼 스테이(20)에 형성된 접힘부이다.
상기 접힘부(21)는 본 발명에서 도시된 형상에 국한되지 않고 충격에 의해 접힐 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다. 즉, 접힘부(21)의 형상이 벨로우즈와 같은 주름 형상이어도 무방하고 웨이브 형상이어도 된다. 다시 말하면 범퍼 스테이(20)의 길이방향으로 외력이 작용할 때 수축가능한 구조이기만 하면 된다.
또한, 상기 제 3충격흡수수단(31)을 설명하면 다음과 같다.
종래의 구조에서 상기 범퍼 스테이(20)는 프론트 사이드멤버(30)의 선단 쪽으로 삽입되어 볼트(b)를 매개로 프론트 사이드멤버(30)의 일 측면에 장착되었는데, 본 발명에서는 볼트(b)에 의해 상기 범퍼 스테이(20)가 마운팅되는 프론트 사이드멤버(30)의 일 측면에 제 3충격흡수수단(31)이 마련되도록 하여 최종적으로 범퍼 스테이(20)를 거쳐 프론트 사이드멤버(30)에 외력이 가해질 때 충격흡수가 되도록 한다.
즉, 상기 제 3충격흡수수단(31)은 상기 범퍼 스테이(20)에서 볼트(b)를 매개로 프론트 사이드멤버(30)에 충돌에너지가 전달될 때, 범퍼 스테이(20)와 일체로 된 볼트(b)가 프론트 사이드멤버(30)의 길이방향으로 억지 이동 가능하도록 상기프론트 사이드멤버(30)에는 그 길이방향으로 슬롯공(31)이 형성된다.
여기서, 상기 슬롯공(31) 또한 다양한 형상을 가질 수 있는데 본 발명에서는 상기 슬롯공(31)의 형상에 따른 실시예를 도 3a 내지 도 3c에 나타내었다.
즉, 도 3a의 형상을 갖는 슬롯공(31)은 프론트 사이드멤버(30)의 전방측에 상기 볼트(b)의 축경과 동일한 직경을 갖도록 천공된 제 1공(31a)과, 상기 제 1공(31a)과 동일한 직경을 가지면서 상기 제 1공(31a)에서 상기 프론트 사이드멤버(30)의 후방으로 일정한 길이만큼 이격되어 천공된 제 2공(31b)과, 상기 제 1공(31a)과 제 2공(31b)을 서로 연결하며 상기 볼트(b)의 축경보다 작은 직경을 갖도록 천공된 제 3공(31c)으로 이루어져 있다.
따라서, 범퍼 스테이(20)와 연결된 볼트(b)에 외력이 가해지면 상기 볼트(b)가 프론트 사이드멤버(30)의 후방으로 이동되면서 제 1공(31a)과 제 3공(31c)의 경계부를 변형시켜 충돌에너지가 소진되고 다시 제 3공(31c)과 제 2공(31b)의 경계부를 변경시켜서 잔여 충돌에너지가 모두 소진된다.
또한, 도 3b의 형상을 갖는 슬롯공(31)은 상기의 제 1공(31a)을 천공한 후 그 제 1공(31a)의 후방으로 갈수록 단면적이 넓어지는 삼각형의 구멍(31d)을 천공하되, 그 삼각형 천공(31d)의 꼭지점 부위가 상기 제 1공(31a)과 중첩되게 천공하여 상기 볼트(b)에 외력이 가해질 때 상기 제 1공(31a)과 연결된 삼각형 천공(31d)의 꼭지점 부위가 소성 변형되면서 에너지가 흡수된다.
그렇지 않으면, 도 3c와 같이 제 1공(31a)이 천공된 후 그 후방으로 볼트(b)의 축경보다 폭이 작은 채널(31e)이 상기 제 1공(31a)과 연결되도록 천공하여채널(31e)의 소성변형에 의해 충돌에너지가 흡수되도록 한다.
따라서, 범퍼(10)에 매우 큰 충격에너지가 입력되더라도 상기 제 1충격흡수수단(11)에 의해 1차적으로 소진되고, 남은 잔여 에너지는 제 2충격흡수수단(21)에서 소진되며, 최종적으로 제 3충격흡수수단(31)에서 소진되어 도 4와 같은 상태가 된다.
이상의 구성을 갖는 본 발명의 작용은 다음과 같다.
차량이 전방 충돌하게 될 때 아주 작은 충격에너지에 대해서는 범퍼(10)만으로도 그 충격에너지의 흡수가 가능하나 큰 충격량을 갖는 충돌시에는 먼저 범퍼(10)와 범퍼 스테이(20)간에 마련된 제 1충격흡수수단(11)에서 충격이 흡수된다. 즉, 범퍼 스테이(20)가 범퍼(10)의 수용홈(11a)으로 삽입됨과 동시에 박판의 스테이플레이트(11b)도 같이 소성 변형됨으로써 1차적으로 충격이 흡수된다.
또한, 충돌시에 발생된 충격에너지가 상기 제 1충격흡수수단(11)에 의해서도 완전히 소진되지 않으면 범퍼 스테이(20)에 마련된 제 2충격흡수수단(21)에 의해 소진되게 되는데, 이때는 범퍼 스테이(20)에 형성된 접힘부(21)가 길이방향으로 수축 변형되면서 그 충격에너지가 소진된다.
그리고, 제 2충격흡수수단(21)에 의해서도 미처 다 소진되지 못한 충격에너지는 범퍼 스테이(20)가 마운팅되는 프론트 사이드멤버(30)에서 소진된다.
즉, 프론트 사이드멤버(30)에 마련된 제 3충격흡수수단(31)의 슬롯공에서 충격에너지에 의해 후방으로 이동되려고 하는 성질을 갖는 범퍼 스테이(20)와 일체로 된 볼트(b)에 의해 슬롯공(31)이 소성 변형되면서 그 잔여 충격에너지가 모두 다소진되게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 프론트 사이드멤버의 충격흡수 구조에 의하면, 종래에 상대적으로 매우 큰 강성을 갖던 범퍼 스테이 및 프론트 사이드멤버가 충격에너지의 크기에 따라 단계적으로 충격흡수가 가능하도록 되어서 그 충격에너지가 다른 곳으로 전달되지 않으므로 탑승자뿐만 아니라 보행자 보호에 탁월한 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 범퍼(10)가 범퍼 스테이(20)를 매개로 프론트 사이드멤버(30)에 설치된 프론트 사이드멤버의 구조에 있어서,
    상기 범퍼(10)와 범퍼 스테이(20)간에는 제 1충격흡수수단(11)이 마련되고, 상기 범퍼 스테이(20)에는 제 2충격흡수수단(21)이 마련되며, 상기 범퍼 스테이(20)는 상기 프론트 사이드멤버(30)에 제 3충격흡수수단(31)을 통해 설치된 것을 특징으로 하는 프론트 사이드멤버의 충격흡수 구조.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 범퍼(10)로 충돌에너지가 입력될 때 그 충돌에너지에 대해 상기 제 1충격흡수수단(11)에서 1차적으로 충격이 흡수되고, 그 잔여 충돌에너지에 대해 상기 제 2충격흡수수단(21)에서 2차 충격흡수가 이루어지며, 상기 제 3충격흡수수단(31)에서 3차 충격흡수가 이루어지는 것을 특징으로 하는 프론트 사이드멤버의 충격흡수 구조.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1충격흡수수단(11)은 상기 범퍼(10)에서 전달된 충격에 의해 범퍼 스테이(20)가 범퍼(10) 내부로 삽입될 수 있도록 범퍼(10)의 후방면 일측에 수용홈(11a)이 형성되게 하고, 그 수용홈(11a)을 덮는 박판의 스테이플레이트(11b)를 매개로 상기 범퍼 스테이(20)가 상기 범퍼(10)에 설치된 것을 특징으로 하는 프론트 사이드멤버의 충격흡수 구조.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제 2충격흡수수단(21)은 상기 범퍼 스테이(20)에 전달된 충돌에너지에 의해 범퍼 스테이(20)의 일정부위가 접힘 가능하도록 형성된 접힘부인 것을 특징으로 하는 프론트 사이드멤버의 충격흡수 구조.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제 3충격흡수수단(31)은 상기 범퍼 스테이(20)가 볼트(b)를 매개로 상기 프론트 사이드멤버(30) 상에 설치된 상태에서, 상기 범퍼 스테이(20)에서 전달된 충돌에너지에 의해 상기 볼트(b)에 외력이 가해질 때, 범퍼 스테이(20)와 일체로 된 볼트(b)가 프론트 사이드멤버(30)의 길이방향으로 억지 이동 가능하도록 프론트 사이드멤버(30)에는 그 길이방향으로 슬롯공이 형성된 것을 특징으로 하는 프론트 사이드멤버의 충격흡수 구조.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 슬롯공은 상기 볼트(b)의 축경에 대응되는 직경을 갖도록 천공된 제 1공(31a)과, 상기 제 1공(31a)과 동일한 직경을 가지며 상기 제 1공(31a)에서 상기 프론트 사이드멤버(30)의 후방으로 일정한 길이만큼 이격되어 천공된 제 2공(31b)과, 상기 제 1공(31a)과 제 2(31b)공을 서로 연결하며 상기 볼트(b)의 축경보다 작은 직경을 갖도록 천공된 제 3공(31c)으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 프론트 사이드멤버의 충격흡수 구조.
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