KR20040099571A - 차량과 보행자를 동시에 보호할 수 있는 일체형 차량용전방 범퍼 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 충돌시 차량과 보행자를 동시에 보호하기 위한 일체형 차량용 전방 범퍼 구조물에 관한 것으로, 상부 및 하부 돌출부를 갖는 외부 케이싱을 형성하는 범퍼 커버와; 이 범퍼 커버의 상부 돌출부 내측으로 설치되어 차량 충돌시 차량을 보호하는 상부 수평 보강 리브와; 상기 범퍼 커버의 하부 돌출부 내측으로 설치되어 차량 충돌시 보행자를 보호하는 하부 수평 보강 리브와; 상기 상부 수평 보강 리브 및 하부 수평 보강 리브와 범퍼 커버와의 각 접촉면에 제조시 범퍼 커버의 수축 방지를 위해 형성된 중공체 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량과 보행자를 동시에 보호할 수 있는 일체형 차량용 전방 범퍼 구조물{SOLITARY BUMPER STRUCTURE FOR IMPROVED PROTECTION FOR VEHICLE, PASSENGER AND PEDESTRIAN DURING COLLISION}

본 발명은 차량용 전방 범퍼 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 차량 충돌시 차량의 손상을 억제하고, 충돌 대상이 보행자인 경우, 보행자의 부상도 억제할 수 있는 차량용 전방 범퍼 구조물에 관한 것이다.

전형적으로, 승용 자동차 제조자는 차량을 판매하기 이전에 차량의 전방 충돌시 차량은 물론 충돌 대상인 보행자를 보호하기 위한 소정 기준에 따른 평가를 받고 있다.

비교적 저속으로 행해지는 충돌시 차량을 보호하기 위한 기준은 각 나라마다 다소 차이가 있으나, 일반적으로 차량과 차량이 충돌하는 상황을 가정하여, 진자에 고정된 충격체가 회전하여 일정한 속도로 차량의 전방에 충돌하는 방법이나 고정벽에 차량을 일정한 속도로 전진시켜 충돌시키는 방법이 보편적으로 사용되고 있다.

이러한 차량간 충돌 상황을 가정한 충돌 시험에서, 회전하는 충격체의 속도 또는 차량의 전진 속도는 대략 1.5 MPH에서 5 MPH의 범위에 있으며, 시험을 종료한 차량은 차체의 심각한 변형이 나타나지 않아야 하며 차량 각 부분의 기능상 저하가 발생되지 않아야 하는 평가 기준이 설정된다.

이러한 차량 손상을 방지하기 위한 종래의 차량용 전방 범퍼는, 도 2에 도시된바와 같이, 열가소성 플라스틱 재질의 범퍼 커버(1)와, 범퍼 커버의 내측에 배치되는 발포성 플라스틱 재질의 충격 흡수체(3) 및 이 충격 흡수체의 내측에 배치되는 철재 또는 열가소성 플라스틱 재질의 임팩트 빔(5)으로 구성되며, 이러한 종래의 차량용 전방 범퍼는 임팩트 빔의 좌우 양측에는 있는 브라켓 및/또는 볼트를 이용하여 차량의 차체 일부(예컨대, 사이드 멤버)에 고정된다.

또한, 충돌 대상이 보행자인 경우를 가정하여 행해지는 시험은 도 1에 도시된 바와 같이 보행자의 다리 하부를 가정한 충돌체를 정지 상태인 차량의 전방 범퍼에 40km/h의 속도로 충돌시키는 것으로 행해지고, 충돌시 충돌체의 꺽임 각도, 즉 보행자의 다리의 꺾임각이 15도 이하, 충돌체의 가속도(또는 감속도)가 150G 이하, 다리 하부와 상부의 전단 변형량이 6mm 이하가 되는지 여부를 가지고 그 성능 평가의 기준으로 삼는다.

이러한 보행자 보호를 위한 종래의 차량용 전방 범퍼는 도 2에 도시한 바와 같이, 차량의 라디에이터 서포트 로어 부재(7) 등의 하부에서 전방으로 돌출되는 보조 돌출 구조물(9)을 구비함으로써, 차량에 의해 보행자가 충돌될 때 보행자의 다리가 꺾여지지 않도록 하고 있다.

그러나, 종래의 차량용 전방 범퍼 구조는 차량의 미관을 위한 열가소성 플라스틱 재질의 범퍼 커버, 충격 에너지 흡수를 위한 발포성 플라스틱 재질의 충격 흡수체 및 임팩트 빔을 별도로 제작한 후에 이들을 조립하는 것으로 제조되기 때문에 중량이 증가되고 제조 원가가 상승하는 문제점이 있으며, 범퍼를 재활용할 때 범퍼를 차체로부터 탈거하고, 이종 재질로 제조된 각각의 부품을 분리하는데 어려움이있다.

또한, 보행자 보호를 위해서 전방 범퍼 하부의 강성을 증가시키기 위한 하부 구조물을 별도로 설치하여야 하므로 추가로 중량이 증가하고 제조 원가가 상승되는 단점이 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위해, 차량용 전방 범퍼의 각 구성 요소를 일체로 제작할 필요성이 있으나, 일반적으로 행해지는 사출 성형 공정으로는 각 구성 요소가 서로 접촉되는 부분, 예컨대, 수직 리브와 같은 충격 흡수체가 범퍼 커버에 접촉되는 부분에서, 충격 흡수체가 접촉되는 부분과 그렇지 않은 부분이 혼재되어 있어서 이들 부분의 두께가 균일하지 않으며, 따라서, 사출 성형 공정시 두께 차이에 따른 냉각 온도 차이에 의해 국부적으로 수축된 불규칙 형상의 싱크마크(Sinkmark)가 발생됨으로써 외관상 미려하고 안정적 구조의 차량용 전방 범퍼를 제작하기가 곤란하다는 또다른 문제점을 안고 있다.

본 발명의 목적은 전술한 종래 기술의 문제점을 해소하도록, 전방 범퍼를 구성하는 부품을 일체화하여 하나의 부재로써 차량의 전방 범퍼를 제조함으로써, 차량의 전방 충돌시 차체의 변형 및 차량 각 부의 기능이 저하됨이 없이 충격을 흡수하여 차량을 보호함은 물론, 충돌 대상이 보행자인 경우, 충돌시 보행자의 다리 부분의 꺾임각을 최소화하고, 종래의 스틸 빔에 비해 범퍼의 강성이 비교적 낮으므로 충돌체인 보행자의 충돌시 가속도 저감 및 전단 변형량 저감을 통해 보행자를 보호할 수 있는 일체형 차량용 전방 범퍼를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전술한 일체형 차량용 전방 범퍼의 제작시 차량 보호를 위한 상부 보강부와 보행자의 다리 꺽임을 최소화하여 보호하는 하부 보강부와 이들 부분을 둘러싸고 범퍼의 외관을 형성하는 범퍼 커버와의 접촉 부분에 싱크마크가 발생되지 않도록 가스 어시스트 사출 성형 공정을 이용하여 일체형 차량용 전방 범퍼를 제공하는 것이다.

도 1은 차량용 전방 범퍼에 요구되는 보행자 보호 요건을 시험하기 위한 시험 조건(Lower legform)을 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 보행자 보호를 위한 하부 돌출 구조물을 갖는 종래의 전방 범퍼 구조의 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 일체형 전방 범퍼 구조물의 사시도.

도 4는 도 3의 일체형 전방 범퍼 구조물의 중앙 부분의 수직 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 일체형 전방 범퍼 구조물

11 : 범퍼 커버

11a : 범퍼 커버의 상부 돌출부

11b : 범퍼 커버의 하부 돌출부

12 : 전방 범퍼 구조물의 좌/우 양단

13 : 상부 수평 보강 리브

13h, 19h : 중공체 스페이서

15, 17a, 17b : 수직 보강 리브

19 : 하부 수평 보강 리브

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 차량 충돌시 차량과 보행자를 동시에 보호하기 위한 일체형 차량용 전방 범퍼 구조물에 있어서, 상부 및 하부 돌출부를 갖는 외부 케이싱을 형성하는 범퍼 커버와; 이 범퍼 커버의 상부 돌출부 내측으로 설치되어 차량 충돌시 차량을 보호하는 상부 수평 보강 리브와; 상기 범퍼 커버의 하부 돌출부 내측으로 설치되어 차량 충돌시 보행자를 보호하는 하부 수평 보강 리브와; 상기 상부 수평 보강 리브 및 하부 수평 보강 리브와 범퍼 커버와의 각 접촉면에 제조시 범퍼 커버의 수축 방지를 위해 형성된 중공체 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 차량용 전방 범퍼 구조물을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 일체형 차량용 범퍼 구조물은 가스 어시스트 사출 성형 공정(Gas Assist Injection Molding Process)으로 제조되며, 상기 중공체 스페이서를 형성하기 위해 질소 가스를 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 범퍼 커버의 하부 돌출부와 하부 수평 보강 리브의 높이는 보행자의 다리 꺽임을 최소화하도록 보행자의 무릎 아래인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상부 수평 보강 리브는 복수개인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하부 수평 보강 리브는 차폭 방향을 따라 연속적으로 연장하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하부 수평 보강 리브는 범퍼 커버의 대향 방향으로 완충 부재를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상부 및 하부 수평 리브에는 차량 충돌시 범퍼 구조물의 뒤틀림 방지 및 강성 증대를 위한 수직 보강 리브를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 일체형 전방 범퍼 구조물의 각부는 모두 열가소성 플라스틱 소재로 제조되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도 3 및 도 4를 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 일체형 전방 범퍼 구조물의 사시도이고, 도 4는 도 3의 일체형 전방 범퍼 구조물의 중앙 부분의 수직 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 일체형 차량용 범퍼 구조물(10)은 상부 및 하부 돌출부(11a; 11b)를 가지며 전방 범퍼의 외관을 형성하는 범퍼 커버(11)와, 차량 충돌시 차량을 보호하도록 상기 범퍼 커버의 상부 돌출부(11a) 내측으로 일체로 형성된 상부 보강 부재와, 차량 충돌시 보행자의 다리 꺽임을 최소화하여 보행자를 보호하도록 범퍼 커버(11)의 하부 돌출부(11b) 내측으로 일체로 형성된 하부보강 부재를 포함한다.

상기 범퍼 커버, 상부 보강 부재 및 하부 보강 부재는 모두 동일한 재료로 사출 성형되어, 일체형 범퍼 구조물을 형성하고, 단 한번의 제조(사출) 공정으로 제조된다.

상기 일체형 범퍼 구조물의 각 구성 요소는 모두 열가소성 플라스틱 소재로 제조된다.

상기 상부 보강 부재는 차량 충돌시 차량을 보호하도록 범퍼 커버의 상부 돌출부(11a) 내측으로 배치되는 복수개의 수평 보강 리브(13)로 이루어지며, 상기 하부 보강 부재는 차량 충돌시 충돌 대상물이 보행자인 경우, 보행자의 다리 꺽임을 최소화하여 보행자를 보호하도록 범퍼 커버의 하부 돌출부(11b) 내측으로 배치되는 하부 수평 보강 리브(19)로 이루어진다.

상기 하부 수평 보강 리브(19) 및 이에 의해 보강된 상태의 범퍼 커버의 하부 돌출부(11b)는 보행자의 무릎 아래 높이를 가지며, 따라서 차량 충돌시 보행자의 다리 아래 부분을 지지해주기 때문에 보행자의 다리 꺽임을 최소화하여 보행자를 보호하는 기능을 수행한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 차량 충돌시, 범퍼 구조물(100)의 뒤틀림 방지 및 강성 보강을 위해 수직 보강 리브(15;17a,17b)를 설치할 수 있다. 수직 보강 리브(15)는 상부 수평 보강 리브(13)을 수직 방향으로 보강하며, 수직 보강 리브(17a)는 상부 수평 보강 리브(13)와 하부 수평 보강 리브(17) 사이에 설치되어 상부 및 하부 수평 보강 리브를 수직 방향으로 보강하며, 나머지 수직 보강리브(17b)는 하부 수평 보강 리브(19)를 수직 방향으로 보강한다. 수직 보강 리브의 갯수는 차량의 전체 중량이나 차량이 요구하는 충돌 규격에 따라 3 ~ 7개까지 설치할 수 있다.

상기 하부 수평 보강 리브(19)는 범퍼 커버와 접촉되는 반대쪽 단부측에, 완충 수단을 추가로 구비할 수 있다.

또한, 상기 하부 수평 보강 리브(19)는 차폭 방향을 따라 간헐적으로 돌출된 형태이거나 연속적으로 연장하는 형태로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일체형 차량용 범퍼 구조물(100)은 사출 성형 공정으로 제조되며, 이때, 범퍼 구조물의 외관을 이루는 범퍼 커버(11)는 이에 접촉되어 일체로 형성되는 부분인 상부 및 하부 수평 보강 리브 때문에 국부적으로 두께가 불균일한 부분이 발생하며, 이 부분은 사출 성형시, 냉각 속도 등의 차이로 인해 싱크마크로 형성되어, 범퍼 커버의 외관을 해치게 된다.

이를 방지하기 위해, 본 발명의 일체형 차량용 범퍼 구조물(100)은 가스 어시스트 사출 성형 공정에 의해 제조되며, 범퍼 커버(11)와 상부 및 하부 수평 보강 리브(13;19) 사이의 접촉면에 중공체 스페이서(13h; 19h)를 포함한다. 이 중공체 스페이서를 형성하기 위해 사용되는 가스는 질소 가스인 것이 바람직하다.

이러한 중공체 스페이서(13h;19h)에 의해, 상부 수평 보강 리브에 접촉되는 범퍼 커버 부분과 하부 수평 보강 리브에 저촉되는 범퍼 커버 부분에 발생되는 국부적인 수축부가 억제되어, 범퍼 커버의 외관을 균일하게 형성할 수 있다.

상기 중공체 스페이서(13h;19h)는 가스 어시스트 사출 성형 공정 중에 한번의가스 주입으로 형성되므로, 제조 비용이 절감된다.

일체형 전방 범퍼 구조물(100)과 차체와의 조립은 일체형 전방 범퍼 구조물(100)에 일체로 제조되는 좌/우 타워(14)와 차량의 좌/우 사이드 멤버를 볼트 등의 기계적 고정 요소로 조립하고, 일체형 전방 범퍼 구조물(100) 좌/우 양단(12)은 차체를 구성하는 팬더 또는 차체 측면에 클립 및/또는 볼트 등의 기계적 고정 요소로 조립한다.

이상으로 설명한 본 발명의 구성에 의하면, 가스 어시스트 사출 성형 공법으로 제조되는 일체형 전방 범퍼 구조물(100)은 차량 충돌시 차량은 물론, 충돌 대상물이 보행자인 경우, 보행자의 다리 꺽임을 최소화하여 보행자를 보호할 수 있으며, 모든 구성 요소를 일체형으로 제작함으로써 기존 전방 범퍼 구조와 비교하여 중량이 가볍고, 부품수 및 조립 공수가 대폭 감소되며, 재활용에 유리한 장점을 갖는다.

Claims (8)

1. 차량 충돌시 차량과 보행자를 동시에 보호하기 위한 일체형 차량용 전방 범퍼 구조물에 있어서, 상부 및 하부 돌출부를 갖는 외부 케이싱을 형성하는 범퍼 커버와; 이 범퍼 커버의 상부 돌출부 내측으로 설치되어 차량 충돌시 차량을 보호하는 상부 수평 보강 리브와; 상기 범퍼 커버의 하부 돌출부 내측으로 설치되어 차량 충돌시 보행자를 보호하는 하부 수평 보강 리브와; 상기 상부 수평 보강 리브 및 하부 수평 보강 리브와 범퍼 커버와의 각 접촉면에 제조시 범퍼 커버의 수축 방지를 위해 형성된 중공체 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 차량용 전방 범퍼 구조물.
2. 제1항에 있어서, 상기 일체형 차량용 범퍼 구조물은 가스 어시스트 사출 성형 공정(Gas Assist Injection Molding Process)으로 제조되며, 상기 중공체 스페이서를 형성하기 위해 질소 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 일체형 차량용 전방 범퍼 구조물.
3. 제1항에 있어서, 상기 범퍼 커버의 하부 돌출부와 하부 수평 보강 리브의 높이는 보행자의 다리 꺽임을 최소화하도록 보행자의 무릎 아래인 것을 특징으로 하는 일체형 차량용 전방 범퍼 구조물.
4. 제1항에 있어서, 상기 상부 수평 보강 리브는 복수개인 것을 특징으로 하는 일체형 차량용 전방 범퍼 구조물.
5. 제1항에 있어서, 상기 하부 수평 보강 리브는 차폭 방향을 따라 연속적으로 연장하는 것을 특징으로 하는 일체형 차량용 전방 범퍼 구조물.
6. 제1항에 있어서, 상기 하부 수평 보강 리브는 범퍼 커버의 대향 방향으로 완충 부재를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 일체형 차량용 전방 범퍼 구조물.
7. 제1항에 있어서, 상기 상부 및 하부 수평 리브에는 차량 충돌시 범퍼 구조물의 뒤틀림 방지를 위한 수직 보강 리브를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 일체형 차량용 전방 범퍼 구조물.
8. 제1항에 있어서, 상기 일체형 전방 범퍼 구조물의 각부는 모두 열가소성 플라스틱 소재로 제조되는 것을 특징으로 하는 일체형 차량용 전방 범퍼 구조물.