KR20050072667A - 일체형 범퍼 유닛 및 차량 범퍼 유닛 - Google Patents

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KR20050072667A
KR20050072667A KR1020047011168A KR20047011168A KR20050072667A KR 20050072667 A KR20050072667 A KR 20050072667A KR 1020047011168 A KR1020047011168 A KR 1020047011168A KR 20047011168 A KR20047011168 A KR 20047011168A KR 20050072667 A KR20050072667 A KR 20050072667A
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energy absorber
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integral bumper
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KR1020047011168A
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스테펜 슐러
아담 트라페
Original Assignee
제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

일체형 범퍼 유닛은 충돌로부터 발생된 힘을 흡수하기 위해 차량에 부착하기에 적합하며, 차량에 부착하기 위해 비교적 강성의 비임부를 결합하는 단일의 성형부와, 비임부와 함께 일체 성형된 충돌 에너지 흡수장치를 포함하며, 이 에너지 흡수장치는 충돌로 인한 에너지를 흡수하기 위해 전방으로 면해 있으며, 상기 에너지 흡수장치는 충돌시에 찌그러지기에 적합한 전방으로 돌출하는 찌그러질 수 있는 부재를 구비한다.

Description

일체형 범퍼 유닛 및 차량 범퍼 유닛{INTEGRATED SOLITARY BUMPER BEAM}
본 발명은 자동차의 범퍼에서 보행자 보호를 제공하기에 적합한 범퍼 시스템에 관한 것이다.
일본 및 유럽 국가들의 향후 법률은 충돌로부터 보행자의 다리를 보호하도록 차량용 범퍼 시스템을 위한 에너지 흡수 설계를 요구할 수 있다.
현재의 범퍼 충돌 시스템은 조립되는 몇 개의 별개 구성요소를 이용하고 잇다. 일반적으로, 이들 구성요소는 미국의 FMVSS 및 유럽의 ECE42 충돌을 만족하기 위해 강성 보강 비임(beam)에 의해 지탱되는 부드러운 에너지 흡수장치(absorber)를 포함한다. 에너지 흡수장치의 구성 부품은 강철 또는 알루미늄의 강성 지지 보강 비임에 인접한 열가소성 수지 또는 폴리프로필렌 폼(foam)일 수 있다. 범퍼 조립체는 전형적으로 자동차 레일에 부착하도록 구성된 보강 비임과, 에너지 흡수 장치와, 이 에너지 흡수장치에 부착가능한 심미적인 페이셔(fascia)를 포함한다. 전형적으로, 페이셔는 보강 비임 및 에너지 흡수장치 모두를 실질적으로 둘러싼다.
전통적인 차량용 범퍼 및 범퍼 에너지 흡수장치 시스템은 차량대 차량간 또는 차량대 견고한 구조체간 충돌에 있어서 저속[약 5마일/시간(mph)] 충돌 동안에 차량 구조체 및 차량 탑승자를 보호하도록 설계되었다. 새로운 법률은 자동차의 전단부와 충돌시에 소정 레벨의 보행자 보호를 요구하고 있다. 이러한 사건 발생시의 충돌 에너지 레벨은 전통적인 5mph 차량 범퍼 충돌보다 훨씬 낮다. 5mph 차량 범퍼 충돌용으로 설계된 시스템은 충분한 레벨의 보행자 부상 경감을 제공하기에 아마도 너무 강하다.
범퍼 시스템의 바람직한 특징은 미국의 FMVSS 5mph 충돌 요건, 유럽의 ECE42 법률, 알리안츠(Allianz) 충돌 요건, 및 하부 및 상부 다리에 대한 유럽의 보행자 보호를 제공하기 위한 시스템의 적합성을 포함한다.
발명의 요약
일 실시예에 따르면, 단일의 범퍼 유닛은, 차량에 부착하기 위한 비교적 강성의 비임부를 결합하는 일체 성형부와, 범퍼부와 서로 일체로 성형되고 충돌로 인한 에너지를 흡수하기 위해 전방으로 면하는 충돌 에너지 흡수장치를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 에너지 흡수장치부는 전방으로 돌출하는 부분(전방 돌출부)을 포함하며, 이 전방 돌출부는 비임을 가로질러 종방향으로 연장되고, 충돌 동안에 발생되는 힘을 흡수하기 위해 충돌시에 찌그러지기에 적합하다. 일 실시예에 있어서, 비임부는 차량의 전방부를 가로질러 종방향으로 연장되며, 전방으로 돌출하는 지지부 또는 레일에 부착되기에 적합하며, 이 지지부 또는 레일은 차량의 전방부로부터 외측으로 연장되고, 전형적으로 차량의 프레임에 부착된다. 일 실시예에 있어서, 전방 돌출부는 충돌에 의해 생성된 힘을 흡수하기 위한 상기 전방 돌출부의 적어도 부분적인 붕괴를 개시하기 위한 찌그러질 수 있는 부분을 포함한다. 에너지 흡수장치 및 비임부는 열가소성 수지 재료로 성형되며, 에너지 흡수장치부 및 비임부에 의해 충돌로부터의 에너지를 흡수하는 것이 바람직하다. 일 실시예에 따르면, 에너지 흡수 시스템은 에너지 흡수 효율을 향상시키는 구조를 갖는다. 상기 시스템은, 자동차의 전단부와의 충돌시 보행자 보호의 영역에서와 같이 낮은 레벨의 에너지가 흡수될 필요가 있는 적용에 적합한 것이 바람직하다. 바람직한 실시예는, 특히 자동차의 전단부와의 충돌시 보행자 보호의 영역에서와 같이 낮은 레벨의 에너지가 흡수될 필요가 있는 경우에, 자동차의 전단부와 우수한 에너지 흡수 효율을 증진시키는 구조를 포함한다.
전통적인 차량용 범퍼 및 범퍼 에너지 흡수장치 시스템은 차량대 차량간 또는 차량대 견고한 구조체간 충돌에 있어서 저속[약 5마일/시간(mph)] 충돌 동안에 차량 구조체를 보호하도록 설계되었다. 자동차의 전단부와 충돌시에 소정 레벨의 보행자 보호를 요구하는 새로운 법률이 적어도 유럽 및 일본에서 도입되었다. 이러한 사건 발생시의 충돌 에너지 레벨은 전통적인 5mph 차량 범퍼 충돌보다 훨씬 낮다. 따라서, 5mph 차량 범퍼 충돌용으로 설계된 시스템은 충분한 레벨의 보행자 부상 경감을 제공하기에 너무 강하다.
일 실시예에 따르면, 단일의 범퍼 유닛은 낮은 레벨의 속도에서 보행자 부상을 최소화거나 경감시키고 특히 하부 및 상부 다리 부상을 경감시키기에 적합한 것이 바람직하다. 범퍼 유닛은 보강 범퍼 비임 및 에너지 흡수장치의 일체형 사출 성형 조합체를 포함하며, 에너지 흡수장치는 바람직하게 저속 충돌에서 충돌의 에너지를 흡수하기 위한 크러시 캔(crush can)과 같은 찌그러질 수 있는 부재를 포함하여, 보행자의 하부 및 상부 다리 보호를 제공할 수 있다.
도 1은 일체형 에너지 흡수장치 및 보강 범퍼 비임을 도시하는 단일의 일체형 범퍼 유닛의 사시도,
도 2는 도 1의 단일의 일체형 범퍼 유닛의 부분 정면도,
도 3은 도 2의 3-3을 따라 취한 개략적인 단면도,
도 4는 도 2의 4-4를 따라 취한 개략적인 단면도,
도 5는 도 2의 5-5를 따라 취한 개략적인 단면도,
도 6은 도 2의 6-6을 따라 취한 개략적인 단면도.
도 1은 에너지 흡수장치부(13) 및 범퍼 비임부(15)를 포함하는 범퍼 유닛(11)을 도시한 것이며, 이 범퍼 비임부(15)는 자동차의 전방으로 돌출하는 지지부 또는 레일(19)에 직접 부착되기에 적합한 단일 또는 일체형 열가소성 유닛으로 형성된다. 조합 범퍼 유닛(11)은 FMVSS 및 ECE42 타입의 충돌력(impact force)을 만족하도록 충돌시 보행자 보호를 위한 효율적인 에너지 흡수를 달성하기에 적합할 수 있다. 저속 FMVSS 및 ECE42 충돌 동안의 충돌력 및 보행자 충돌 동안의 하부 다리에 대한 힘은 충돌의 운동 에너지를 흡수할 때까지 범퍼 유닛(11)을 변형하는 소정 레벨 바로 이하로 유지된다. 충돌이 종료한 경우, 범퍼 유닛(11)은 원래 형상으로 실질적으로 회복되고 여전히 충분한 완전성(integrity)을 유지하여 다음 충돌을 견디기에 적합한 것이 바람직하다. 범퍼 유닛(11)은 저속 충돌 FMVSS 및 ECE42 성능, 알리안츠 오프셋 충돌, 보행자의 하부 및 상부 다리 보호의 조합에 적합할 수 있다. 성형된 비임부(15) 및 에너지 흡수장치부(13)의 기능성은 단일 사출 성형 유닛으로 일체로 성형된 찌그러질 수 있는 부재(17)에 의해 제공된다. 또한, 비임부(15)의 일부 변형이 충돌시에 발생할 수도 있다. 충돌후에, 에너지 흡수장치부(13)의 변형부가 원래 형상으로 실질적으로 복귀되기에 적합한 것이 바람직하다. 이러한 성능은 저속 충돌[소위 가벼운 접촉 사고(fender bender)]에 대한 수리 비용을 감소시키고, 보행자의 다리 부상을 바람직하게 저감시킨다. 일체형 범퍼 유닛(11)은 충돌시에 보행자의 하부 및/또는 상부 다리 보호를 향상시키도록 기하학적 형상, 벽 두께 및 다른 기능을 통해 적합하게 되는 것이 바람직한 찌그러질 수 있는 부재(17)를 포함한다. 찌그러질 수 있는 부재(17)는 충돌시에 변형하여 에너지를 흡수하기에 적합한 것이 바람직하다. 찌그러질 수 있는 부재(17)의 에너지 흡수 효율은 충돌시에 보행자의 다리로 전달되는 힘을 감소시키는 것이 바람직하다. 찌그러질 수 있는 부재(17)의 형상, 벽 두께 및 깊이를 변화시킴으로써, 특정 충돌 에너지 레벨에 대한 충돌 반응에 대해 에너지 흡수장치부(13)를 조정한다. 바람직하게, 찌그러질 수 있는 부재(17)는, 찌그러질 수 있는 로브(lobe), 캔, 상자, H자형 또는 I자형 형상일 수 있는 중공부로서 형성된 전방으로 돌출하는 얇은 결합 벽(21)이다.
에너지 흡수장치부(13)는 크러시 로브, 크러시 캔의 형태, 또는 동일한 단일 성형 작업에서 비임부와 함께 성형되는 경우 소망의 기능을 갖는 다른 기하학적 형상일 수 있는 전방으로 돌출하는 찌그러질 수 있는 부재(17)를 포함한다. 찌그러질 수 있는 부재(17)는 충돌시에 보행자를 보호하기에 적합한 것이 바람직하다. 찌러질 수 있는 부재(17)의 보강된 에너지 흡수 효율은 충돌시에 보행자의 하부 다리로 전달되는 힘을 바람직하게 감소시킨다. 전방으로 돌출하는 찌그러질 수 있는 부재(17)는 길다란 비임부(15)의 길이를 따라 이격될 수 있다. 도 1은 단부에 있는 한쌍의 찌그러질 수 있는 부재(23)가 각각의 레일(19) 위에 또는 그에 인접하여 비임부(15)의 단부에 각각 위치되는 실시예를 도시하고 있다. 단부의 찌그러질 수 있는 부재(23)는 알리안츠 오프셋 충돌 시험에서 발생할 수 있는 것과 같은 충돌 동안에 차량 레일 팁이 손상되는 것을 방지하도록 변형함으로써 에너지를 흡수하기에 적합하다. 도 6에 개략적으로 도시된 일체형 비임부(15)는 차량의 전방부로부터 외측으로 연장되고 전형적으로 차량 프레임에 부착되는 개별 지지부 또는 레일(19)에 부착된다. 찌그러질 수 있는 부재(17) 및 비임부(15) 모두가 단일 성형 작업에서 동일한 열가소성 재료로 형성되기 때문에, 범퍼 유닛(11)은 바람직하게 재활용될 수 있다.
본 발명의 실시에 이용될 수 있는 엔지니어링 열가소성 수지는 임의의 공지된 엔지니어링 열가소성 수지일 수 있다. 예를 들면, 이것은, 방향족 폴리카보네이트(aromatic polycarbonate); 코폴리에스터 카보네이트(copolyester carbonate); 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌 테레프탈레이트와 같은 폴리에스터; 폴리페닐렌 에테르(polyphenylene ether); 폴리우레탄; 폴리에틸렌(고밀도 및 저밀도); 폴리프로필렌; 폴리설폰(polysulphone); 폴리에틸메타크릴레이트(polyethylmethacrylate), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate) 등과 같은 아크릴레이트(동조중합체 및 공중합체); 폴리카보네이트/폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐렌에테르/고충격 폴리스티렌, 폴리카본/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 등과 같은 상기 엔지니어링 중합체의 블렌드, 탄성중합체와 그것의 블렌드, 및 다른 중합체와의 블렌드를 포함한다. 바람직한 엔지니어링 열가소성 수지는 방향족 폴리카보네이트와 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 와 같은 폴리에스터의 블렌드, 또는 PBT 및 PET의 블렌드와 폴리카보네이트의 블렌드이다.
도 1을 참조하면, 범퍼 유닛(11)은 일체형 에너지 흡수장치부(13)를 갖는 범퍼 비임부(15)를 포함하며, 이 에너지 흡수장치부(13)는 비임부(15)의 길이를 따라 측방향으로 이격된 찌그러질 수 있는 부재(17)를 포함한다. 각각의 찌그러질 수 있는 부재(17)는 다른 측방향으로 연장되는 다수의 전방으로 돌출하는 성형 결합 벽부(21)를 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 결합 벽부(21)는 전방으로 돌출하는 최종 성형부의 성형된 중공의 얇은 벽 영역을 형성한다. 설명을 위해, 용어 전방(forward) 및 후방(rearward)은, 지나치게 제한하고자 의도되지 않았지만, 본 명세서에 설명되는 다양한 특징 및 섹션의 관계를 설명하는 것을 돕도록 의도된 것이다. 전방 및 후방은 차량의 전방부 및 후방부에 대응하는 전방 및 후방으로 정렬된 방향으로 따라 종방향으로 연장되는 축을 따르는 방향을 지칭한다. 측방향은 종축에 수직인 평면에서의 방향이다. 도 1에 도시된 바와 같이 그리고 상술된 바와 같이, 단부의 찌그러질 수 있는 부재(17)는 비임부(15)의 각 단부에 인접하여 위치되며, 비스듬히 절단된 단부 벽 부분을 갖는 박스 형상을 갖는다. 다른 찌그러질 수 있는 부재(17)는 I자 형상을 갖는 것으로 도 1에 도시되어 있다. I자 형상은 측방향 또는 수평 벽부(27)를 결합하는 수직 벽부(29)를 포함한다. 찌그러질 수 있는 부재(17)는 단부의 찌그러질 수 있는 부재(23)의 쌍 중간에 비임부(15)를 따라 이격된다. 균일한 간격 및 불균일한 간격 모두를 포함하는, 찌그러질 수 있는 부재(17)의 다양한 위치설정이 고려될 수 있다. 찌그러질 수 있는 부재(17)에 대한 다른 형상이 고려될 수 있으며, 그러한 다른 형상은 전방으로 돌출하는 로브, 원추형, 또는 다른 아치형 또는 결합된 벽 형상을 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 비임부(15)는 일체형 상부 페이셔 지지부(31) 및 일체형 하부 페이셔 지지부(33)를 포함한다. 도 3은 상부 페이셔 지지부(31)에 고정된 페이셔(43)의 부분 개략도이다. 도 4는 하부 페이셔 지지부(35)에 고정된 페이셔(43)의 부분 개략도이다. 전형적으로 범퍼 유닛(11)을 감싸는 페이셔(43)는 열가소성 수지일 수 있으며, 사출 성형될 수 있다.
박스형의 단부의 찌그러질 수 있는 부재(23)는 특히 오프셋 충격에 대한 자동차 레일(19) 보호를 위한 형상을 갖는다. 도 2의 6-6선을 따라 취해진 개략 단면도인 도 6에 도시된 바와 같이, 비임부(15)는 볼트 또는 너트와 같은 파스너(35)에 의해 레일(19)에 결합된다. 레일(19)은 차량의 전방부로부터 종방향 전방으로 연장된다. 이러한 레일은 범퍼를 자동차에 부착하기 위해 제공되는 것으로 자동차 분야에 잘 공지되어 있다.
도 3은 도 2의 단면을 따라 취해진 개략 단면도이며, 비임부(15)의 단면을 도시한다. 비임부는 측방향으로 연장되는 적어도 하나의 주름부(corrugation)(37)를 포함하여 비임부(15)에 강성을 제공할 수 있다.
도 5는 5-5선을 따라 취한 단면도를 개략적으로 도시하며, 전방으로 돌출하는 찌그러질 수 있는 부재(17)보다 두꺼운 단면적을 갖는 비임부(15)를 나타낸다. 예를 들면, 벽은 약 1.0㎜ 내지 약 7.0㎜의 넓은 범위를 갖는 두께를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 일정 저속 또는 보행자 충돌 적용에 대하여, 명목상 벽 두께는 일반적으로 약 1.0㎜ 내지 약 5.0㎜의 범위를 가지며, 다른 적용, 특히 5mph FMVSS 시스템을 위한 적용에 대하여, 측벽 및 후방벽에 대한 명목상 벽 두께는 약 2,5㎜ 내지 약 7.0㎜ 범위인 것이 보다 적당하다. 비임부는 충돌로 인한 변형에 저항하도록 비임부의 강성을 보강하는 벽 두께를 갖는다. 비임부에 대한 벽 두께는 약 3㎜ 내지 약 10㎜ 범위, 바람직하게는 약 4㎜ 내지 약 6㎜ 범위일 수 있다.
본 명세서에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예가 기술된 목적을 충족시키려고 의도된 것이라는 것이 명백할 것이며, 첨부된 청구범위에 의해서만 제한되는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 본 발명이 변형, 변경 및 수정이 가능하다는 것이 이해될 것이다.

Claims (20)

  1. 충돌로부터 발생된 힘을 흡수하기 위해 차량에 부착하기에 적합한 일체형 범퍼 유닛에 있어서,
    차량에 부착하기 위해 비교적 강성의 비임부를 결합하는 단일의 성형부와, 비임부와 함께 일체 성형된 충돌 에너지 흡수장치를 포함하며, 상기 에너지 흡수장치는 충돌로 인한 에너지를 흡수하기 위해 전방으로 면해 있으며, 상기 에너지 흡수장치는 충돌시에 찌그러지기에 적합한 전방으로 돌출하는 찌그러질 수 있는 부재를 구비하는
    일체형 범퍼 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 일체형 범퍼 유닛은 길다란 형상을 가지며, 차량의 전단부에 장착되고 차량의 폭을 가로질러 종방향으로 연장되기에 적합한
    일체형 범퍼 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 에너지 흡수장치부는 보행자의 다리 보호에 적합하며, 매우 효율적인 크러시 모드(crush mode)를 갖는
    일체형 범퍼 유닛.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 에너지 흡수장치부는 보행자의 다리와의 충돌력을 감소시키기에 적합한
    일체형 범퍼 유닛.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 에너지 흡수장치부는 5Mph 미만의 저속에서 상기 차량의 충돌시에 에너지를 흡수하기에 적합한
    일체형 범퍼 유닛.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 에너지 흡수장치부 및 상기 일체형 비임부는 본질적으로 사출 성형된 재료의 단일의 일체형 유닛으로 구성되는
    일체형 범퍼 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 에너지 흡수장치부는 다수의 전방으로 돌출하는 찌그러질 수 있는 부재를 포함하는
    일체형 범퍼 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 찌그러질 수 있는 부재는 비교적 얇은 벽부를 가지며, 상기 비임부는 비교적 두꺼운 벽부를 갖는
    일체형 범퍼 유닛.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 찌그러질 수 있는 부재는 비임부로부터 외측으로 연장되는 다수의 사출 성형된 결합 벽부를 포함하며, 그에 의해 상기 비임부에 중공부를 형성하는
    일체형 범퍼 유닛.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 찌그러질 수 있는 부재는 적어도 2개의 상이한 형상을 갖는
    일체형 범퍼 유닛.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 형상은 박스, 캔, 아치형 벽, 결합된 벽, I자형 또는 H자형 형상으로부터 선택되는
    일체형 범퍼 유닛.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 다수의 찌그러질 수 있는 부재는 비임부의 전방부를 따라 종방향으로 이격된
    일체형 범퍼 유닛.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 차량에 대한 부착부는 차량 지지부이며, 상기 비임부는 상기 차량 지지부에 부착하기에 적합한 섹션을 포함하는
    일체형 범퍼 유닛.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 에너지 흡수장치는 상기 차량 지지부로 지향되는 충돌을 흡수하도록 위치설정된 한쌍의 찌그러질 수 있는 부재를 포함하는
    일체형 범퍼 유닛.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 일체형 비임은 단일 부재로서 열가소성 수지에 의해 사출 성형되는
    일체형 범퍼 유닛.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 열가소성 수지는 폴리에스터 재료를 포함하는
    일체형 범퍼 유닛.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 열가소성 수지는 폴리카보네이트 재료를 포함하는
    일체형 범퍼 유닛.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 엔지니어링 열가소성 수지는 방향족 폴리카보네이트의 블렌드, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리아미드 또는 그 혼합물, 및 폴리에스터 수지인
    일체형 범퍼 유닛.
  19. 페이셔를 포함하는 제 15 항에 따른 자동차용 차량 범퍼 유닛.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 페이셔는 열가소성 수지로 형성되는
    차량 범퍼 유닛.
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