KR20050000046A - 자동차 범퍼 보강구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2가지 이상의 서로 다른 재질로 구성된 자동차 범퍼 보강구조체에 관한 것이다.

종래에는 자동차 범퍼 보강구조체가 모두 한가지 재질로 이루어지고 또한 일체로 제작되었기 때문에 충돌 에너지 흡수 측면에서 보다 효율적이지 못한 단점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 자동차 범퍼 보강구조체의 각 부분이 서로 다른 재질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 보강 구조체를 제공한다.

즉 강성이 필요한 부분에는 단단한 재질을 사용하고, 상대적으로 변형이 심한 부분은 신율이 좋은 재질을 사용함으로서 충돌시에 발생하는 힘을 효과적으로 흡수하여 에너지 흡수 효율을 극대화시킬 수 있다.

Description

자동차 범퍼 보강구조체{Reinforcing Assembly for Automobile Bumper}

본 발명은 자동차 범퍼의 보강구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2가지이상의 서로 다른 재질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼의 보강구조체에 관한 것이다.

자동차 범퍼는 자동차의 앞뒤에서 안전사고에 의한 충격시 충격에너지를 흡수하여 차체를 보호하고 운전자의 안전을 확보하기 위해 자동차의 보디 전후에 장착되는 자동차의 일부품이다. 즉, 자동차의 전방에는 차체를 구성하는 후드 및 엔진룸에 장착된 엔진 등의 각종 기기들을 보호하기 위해 프론트범퍼가 장착되어 있으며, 후방에는 프론트범퍼와 동일한 목적으로 리어범퍼가 장착되어 있다.

이러한 범퍼는 규격화된 강도를 보유하여야 하며, 이런 강도를 가지는 범퍼는 차량의 저속충돌시에는 파손되지 않고 완충력에 의해 차체를 보호하게 되며, 고속충돌시에는 완충과 동시에 엔진실로 충격이 전달되지 않도록 구성되어야 한다.

일반적으로 자동차 범퍼는 범퍼 패시아와, 충돌시에 외부의 충격을 흡수하는 업소버와, 외부에서 전달되는 충격을 막아 차체를 보호하는 보강구조체와, 차체에 범퍼 패시아를 고정시키는 범퍼 스테이로 구성된다.

상기 보강구조체는 외부의 충격과 직접적으로 접촉하는 임팩트빔과 상기 임팩트빔에 가해지는 모멘트 및 하중을 지탱하고 상기 임팩트빔을 지지하는 타워 부분으로 나누어진다.

그리고, 상기 보강구조체는 금속, GLASS FIBER가 함유된 합성수지 등으로 이루어지며 모두 일체로 제작된다.

그런데, 금속제 보강구조체는 중량이 많이 나가고, GLASS FIBER가 함유된 합성수지제 보강구조체는 원자재 값이 고가인 문제가 있다. 즉, 보강구조체가 모두한가지 재질로 이루어지고 또한 일체로 제작되기 때문에 중량이나 가격이 많이 나간다든지 하는 불리한 점이 있다.

또한, 충돌시 발생하는 모멘트 및 하중이 타워에 집중되므로 이러한 점에 대비하여 타워의 강도를 높이면 타워 자체의 손상을 줄일 수는 있겠지만 타워가 흡수한 충격이 고스란히 운전자에게 전달되므로 운전자 보호에 미흡하게 된다. 그리고, 보강구조체가 일체로 제작되므로 타워의 중량이 증가함으로써 범퍼의 중량도 전체적으로 증가하므로 경제성이 떨어진다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 타워의 강도를 낮추면 충돌시 타워의 변형정도가 커지는 바, 이러한 변형공간을 확보하기 위해 범퍼의 크기가 커져야 하므로 미관상 좋지 않고, 만약 타워가 파손되는 과정을 통하여 운전자에게 직접적으로 전달되는 충격을 줄이는 방향으로 설계를 한다고 하더라도 보강구조체가 일체로 이루어져 있어 타워의 손상시 보강구조체 전체를 다 갈아야 하므로 운전자가 지는 경제적 부담 또한 매우 크다.

그리고, 보강구조체는 일체로 제작되는 바, 상기와 같이 타워가 강성이 약한 재질로 구성되는 경우에는 임팩트빔 역시 강성이 약한 재질로 구성될 수밖에 없으므로 상대적으로 높은 강성이 요구되는 임팩트빔의 강성도 떨어지는 구조상의 결함이 나타난다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 자동차 범퍼 보강구조체를 2가지 이상의 서로 다른 재질로 구성함으로써 충돌시 에너지 흡수를 극대화할수 있고, 또한 재질별로 분리하여 제작한 후 이를 결합하여 구성할 수도 있게 함으로써 제작이 용이함과 동시에 제작비용 및 유지비용이 낮은 자동차 범퍼 보강구조체를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 자동차 범퍼 보강구조체를 나타내는 사시도

도 2는 본 발명에 따르는 자동차 범퍼 보강구조체의 결합부를 나타내는 도면

도 3은 본 발명에 따르는 자동차 범퍼 보강구조체와 범퍼 패시아가 결합되는 모습을 나타내는 후면사시도

도 4는 본 발명에 따르는 자동차 범퍼 보강구조체와 범퍼 패시아가 결합되는 모습을 나타내는 전면사시도

도 5는 본 발명에 따르는 자동차 범퍼 보강구조체의 효과를 증명하기 위한 실험의 결과를 그래프로 나타낸 것

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따르는 2가지 이상의 서로 다른 재질로 구성된 자동차 범퍼 보강구조체(10)를 나타낸 것으로서, 본 발명은 임팩트빔(20)과, 상기 임팩트빔(20)의 양단에서 결합하는 타워(30)와, 상기 임팩트빔(20) 및 타워(30)가 서로 결합함으로써 연결되는 결합부(40)로 구성된다.

상기 임팩트빔(20)은 자동차에 가해지는 외부의 충격을 정면으로 받아들이는 부분이며, 금속, GLASS FIBER가 함유된 합성수지, 플라스틱 등의 재질로 구성될 수 있다. 그러나, 상기 임팩트빔(20)은 순간적으로 발생하는 충격하중을 견디어 내야 하며 충격에 대한 변형량이 크지 않은 것이 좋으므로 이를 만족시키기 위하여 강도가 높은 재질로 구성됨이 보다 바람직하다.

한편, 상기 임팩트빔(20)은 그 전체가 하나의 재질로 구성되는 것 외에도 각 부분마다 다른 재질로 구성되는 것이 가능하다. 즉 디귿자 형상의 보강 리브가 있는 임팩트빔의 경우에 임팩트빔의 수직 부분(21)의 재질을 강성이 큰 금속으로 하고, 상대적으로 변형이 크게 발생하는 수평 부분(22)은 플라스틱 소재로 구성함으로써 임팩트빔 전체가 금속인 경우보다 더욱 효율적으로 충격 에너지를 흡수할 수 있고 무게도 많이 줄일 수 있다. 또한 GLASS FIBER를 함유한 합성수지 또는 플라스틱 임팩트빔의 경우 차량의 전방 충돌 시험 중 오프셋 베리어 시험(OFFSET BARRIER TEST) 때 임팩트빔의 중앙부가 부러져서 차량 양쪽에 있는 구조물 중 한 쪽에만 충격이 가해지는 단점이 있는데 본 발명의 경우 임팩트빔에 있는 금속 부분 때문에 임팩트빔이 꺽이기는 하지만 부러지지는 않으므로 충돌 중에도 차량 양쪽에 있는 구조물을 서로 연결해 줄 수 있다.

상기 타워(30)는 상기 임팩트빔(20)에 가해진 충격에 의해 발생하는 하중과 모멘트를 지탱하고 상기 임팩트빔(20)을 지지하는 부분이며, 이 또한 금속, GLASS FIBER가 함유된 합성수지, 플라스틱 등의 재질로 구성될 수 있다. 이때, 상기 타워(30)의 재질은 상기 임팩트빔(20)의 재질과 동종이거나 이종일 수 있다.

그런데, 상기 타워(30)는 상기 임팩트빔(20)과 연결되어 상기 임팩트빔(20)이 받아들이는 충격을 지탱하는 역할을 하는 바, 상기 임팩트빔(20)이 외부의 충격에 의해 밀려 들어온 만큼의 변형량이 상기 타워(30)에도 그대로 반영된다. 즉, 상기 타워(30)도 상기 임팩트빔(20)이 충격에 의해 밀려 들어온 변형폭 만큼 자동차의 센터 라인 쪽으로 꺾여 들어오게 되는 것이다.

상기 임팩트빔(20)과 상기 타워(30)는 변형되는 폭의 제곱에 비례하는 양 만큼의 에너지를 저장하게 되는 바, 충돌시 외부로부터 가해진 충격에너지는 운전자에게 그대로 전달되지 않고 자체에 상당량 흡수되어 버린다.

이때, 상기 타워(30)가 꺾이는 것을 방지하기 위하여 상기 타워(30)의 재질을 강성이 매우 강한 것으로 하면 그 변형은 방지할 수 있으나 상기 타워(30)가 흡수한 충격이 고스란히 운전자에게 전달될 수밖에 없으므로 운전자 보호에 미흡하게된다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 상기 타워(30)의 재질은 그 변형률이 큰 플라스틱 소재로 하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 타워(30)의 변형이 크게 되도록 설계함으로써 외부의 충격을 될 수 있는 한 많이 흡수하도록 하는 것이다.

만약, 상기 타워(30)가 그 변형에 의하여 찢어지거나 기타의 손상을 받는다고 하더라도 본 발명에 따른 자동차 범퍼 보강구조체(10)는 재질별로 별도 제작하는 경우에 그 전체를 다 교체해야 하는 부담이 없이 손상된 상기 타워(30)만을 교체할 수 있어 매우 경제적이다.

그리고, 상기 타워(30)의 재질을 그 변형률이 큰 플라스틱 소재로 하는 경우 통상 충격흡수용으로 쓰이는 업소버의 설치를 생략할 수 있는 이점이 생긴다. 이로써 업소버를 설치하는 데 들이는 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 업소버가 범퍼에서 차지하던 공간이 사라짐으로써 전체적으로 범퍼의 전후폭이 줄어듦에 따라 자동차의 외관상으로도 뛰어난 디자인이 가능해진다.

결과적으로 볼 때, 본 발명에 따른 자동차 범퍼 보강구조체(10)는 상기 임팩트빔(20)의 재질은 그 강성이 높은 것으로 하고, 상기 타워(30)는 그 강성이 낮은 것으로 하는 것과 같이 서로 이종의 재질로 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 타워(30)는 그 전체가 하나의 재질로 구성되는 것 외에도 각 부분마다 상이한 재질로 구성되는 것이 가능하다. 즉, 상기 타워(30) 전체를 그 강성이 약한 플라스틱 소재로 구성하는 경우 테스트 등에서 요구되는 강도를 만족하지 못할 것이라고 판단되면, 상기 타워(30)의 재질을 그 강성이 큰 것으로 하되, 상기타워(30) 중에서 그 변형이 특히 큰 부분만 그 강성이 상대적으로 약한 플라스틱 소재로 구성함으로써 상기 타워(30)의 전체적인 강도도 높이고, 이와 동시에 외부 충격의 흡수율도 높일 수 있다.

또한 상기 타워(30)에 범퍼 스테이를 일체형으로 하여 사출하거나 또는 별도 재질로 제작후 INSERT 사출하여 성형함으로서 생산비용을 낮출 수 있다.

2가지 이상의 서로 다른 재질로 구성된 자동차 범퍼 보강구조체를 재질별로 별도 제작하는 경우에 상기 결합부(40)는 상기 임팩트빔(20)과 상기 타워(30)를 서로 결합하여 연결시키는 부분이며, 그 결합수단은 제한을 두지 아니하나 작업의 용이성과 결합강도를 함께 높일 수 있는 볼트와 너트의 결합 구조가 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 2가지 이상의 서로 다른 재질로 구성된 자동차 범퍼 보강구조체(10)에 있어서 재질별로 별도 제작하는 경우에 자동차 범퍼 보강구조체의 운용에 관하여 설명한다.

본 발명에 따른 자동차 범퍼 보강구조체(10)는 재질별로 별도 제작하는 경우에 이를 구성하고 있는 상기 임팩트빔(20)과 상기 타워(30)가 각각 분리되어 제작되기 때문에, 종래의 자동차 범퍼 보강구조체가 차종에 따라 그 폭이나 너비가 일률적으로 정해져서 제작되었으며 차종마다 서로 호환이 불가능했던 것과는 달리, 작업자는 상기 임팩트빔(20)의 폭이나 너비 또는 강도를 다양하게 제작하고 상기 타워(30)의 구조나 강도 또한 다양하게 제작한 후 이들을 각 차종이 요구하는 사양에 맞도록 개별적으로 선택하여 결합함으로써 차종에 관계없이 본 발명에 따른 자동차 범퍼 보강구조체(10)를 설치할 수 있는 이점이 생긴다.

다시 말하면, 종래에는 각 차종마다 일률적으로 정해진 단일 품목의 자동차 범퍼 보강구조체의 제작만이 가능하였으나, 본 발명의 실시에 의하여 자동차 범퍼 보강구조체의 차종간 호환이 가능하게 되었다.

자동차 범퍼 보강구조체를 재질별로 별도 제작하는 경우에 상기 결합부(40)는 상기 임팩트빔(20)과 상기 타워(30)를 서로 결합하여 연결시키는 부분인 바, 상기 결합부(40)는 용접, 끼우기, 볼팅, INSERT 사출 또는 초음파 용접 등의 다양한 방식을 통한 결합이 가능하나, 이 중에서도 볼트 결합에 의한 구성이 가장 바람직하다. 왜냐하면, 작업이 매우 간편하고 결합강도도 상당히 높기 때문이다.

또한, 볼트 결합에 의하는 경우에는 자동차 운전자가 본 발명에 따른 자동차 범퍼 보강구조체(10)를 유지 보수하는 데 드는 노력과 비용을 줄이는 데에도 도움을 준다.

즉, 종래의 자동차 범퍼 보강구조체는 임팩트빔과 타워가 합쳐져서 일체로 구성되었는 바, 어느 일부분의 손상시 이를 모두 교체해야 했으므로 그 시간과 비용이 많이 요구되었다.

그러나, 본 발명에 따른 자동차 범퍼 보강구조체(10)는 재질별로 별도 제작하는 경우에 이를 구성하고 있는 상기 임팩트빔(20)과 상기 타워(30)가 각각 분리되어 있기 때문에 어느 한 부분에 손상이 가더라도 이를 모두 교체할 필요는 없고 그 손상된 부분만을 교환하면 된다. 따라서, 운전자가 본 발명에 따른 자동차 범퍼 보강구조체(10)를 운용함에 있어서 드는 비용은 종래에 비해 상당히 많이 줄어들게 된다.

예를 들면, 본 발명에 따른 자동차 범퍼 보강구조체(10) 중 상기 임팩트빔(20)이 외부의 충격에 의해 손상된 경우에는 이를 제거해 내고 새로운 임팩트빔(10)으로 교환한다. 이때, 상기 임팩트빔(10)이 볼트 결합에 의해 상기 타워(30)와 연결되어 있는 상태라면 작업자는 매우 손쉽게 부품의 교체작업을 할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따르는 자동차 범퍼 보강구조체의 효과를 증명하기 위한 실험의 결과를 그래프로 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이 작용하는 힘과 변형의 관계에서 본 발명의 구조체의 경우 종래의 구조체에 비하여 발생 하중과 변형량이 작음에도 불구하고 동일한 에너지를 흡수하였다. 즉 에너지 흡수효율이 종래의 구조체에 비하여 매우 우수함을 알 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능함은 물론이며, 그와 같은 변형은 청구범위의 기재 범위 내에 있게 된다.

본 발명에 따른 2가지 이상의 서로 다른 재질로 구성되는 자동차 범퍼 보강구조체는 각 재질의 특성을 최대한 이용함으로써 충돌시 에너지 흡수 효율을 극대화할 수 있다.

그리고 이 경우, 업소버의 생략도 가능하므로 이에 따른 비용절감은 물론 종래에 업소버가 자동차 범퍼에서 차지하던 공간을 줄임으로써 자동차의 외적인 디자인의 향상에도 기여하게 되었다.

본 발명에 따른 2가지 이상의 서로 다른 재질로 구성되는 자동차 범퍼 보강구조체에 있어서 재질별로 별도 제작되는 자동차 범퍼 보강구조체는 이를 구성하는 임팩트빔과 타워를 각각 별도로 제작하고 이를 결합함으로써 이루어지는 바, 종래에 일체형의 자동차 범퍼 보강구조체를 생산하는 경우와는 달리 프레스 사출 또는 성형 사출에 의한 제작이 매우 용이하다. 따라서, 보강구조체의 제작이 전체적으로 용이해지고 생산비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 임팩트빔과 타워의 형상이나 재질을 다양하게 하여 제작한 후 이들을 상호 선택적으로 조합할 수 있으므로 종래에는 각 차종마다 일률적으로 정해진 단일 품목의 자동차 범퍼 보강구조체의 제작만이 가능하였으나, 본 발명의 실시에 의하여 자동차 범퍼 보강구조체의 차종간 호환이 가능하게 되었다.

그리고, 이를 구성하는 임팩트빔과 타워를 각각 별도로 결합 또는 분해할 수 있으므로 어느 일부분이 충격으로 손상된 경우에 보강구조체 전체를 교체하지 아니하고 손상된 일부분만을 교체할 수 있으므로 자동차의 유지 및 관리비가 적게 든다.

또한, 본 발명에 따른 자동차 범퍼 보강구조체의 결합부에 볼트와 너트 등을 이용하면 임팩트빔과 타워 상호간의 결합 및 분해가 보다 용이해지므로 작업자가 손쉽게 교체작업을 할 수 있다.

Claims (11)

1. 임팩트 빔과, 상기 임팩트빔의 양단에서 결합하는 타워와, 상기 임팩트빔 및 상기 타워를 서로 연결하는 결합부를 포함하여 구성되는 자동차 범퍼 보강구조체에 있어서, 상기 각 구성부분이 2가지 이상의 서로 다른 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 보강구조체.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 임팩트빔과 상기 타워는 금속 또는 GLASS FIBER가 함유된 합성수지 등과 같이 그 강도가 큰 소재로 구성되는 것을 특징으로 하되, 상기 타워의 일부분은 플라스틱 등과 같이 유연한 성질을 갖는 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 보강구조체.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 임팩트빔과 상기 타워는 그 길이 또는 폭이 다양하게 제작되는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 보강구조체.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 임팩트빔은 금속 또는 GLASS FIBER가 함유된 합성수지 등과 같이 그 강도가 큰 소재로 구성되고, 상기 타워는 플라스틱 등과 같이 유연한 성질을 갖는 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 보강구조체.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 타워에 범퍼 스테이를 일체 성형하거나 또는 별도 재질로 제작후 INSERT 사출하여 성형하는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 보강구조체.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 임팩트빔은 금속으로 구성되되 그 몸체의 일부분이 플라스틱 등과 같이 유연한 성질을 갖는 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 보강구조체.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임팩트빔과 상기 타워는 각각 개별적으로 제작되어 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 보강구조체.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 결합부의 결합 수단을 볼팅 방식으로 하는 것을 특징으로 하는 분리제작된 자동차 범퍼 보강구조체.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 결합부의 결합 수단을 끼움 방식으로 하는 것을 특징으로 하는 분리제작된 자동차 범퍼 보강구조체.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 결합부의 결합 수단을 insert 사출 방식으로 하는 것을 특징으로 하는 분리제작된 자동차 범퍼 보강구조체.
11. 제 7 항에 있어서, 상기 결합부의 결합 수단을 초음파 용접 방식으로 하는 것을 특징으로 하는 분리제작된 자동차 범퍼 보강구조체.