KR20070022354A - 자동차용 범퍼 빔 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 자동차의 일단부에서 자동차의 프레임 조립체에 장착되는 범퍼 빔은 자동차의 프레임 조립체에 장착되도록 된 대향 단부들과, 단부 사이에서 연장되고 중앙 배치 중간부를 포함한다. 단부와 중간부는 상부벽과, 하부벽과, 상부 및 하부벽 사이에 중앙벽을 한정한다. 상부 및 하부벽 각각은 범퍼 빔의 길이를 따라 상부 및 하부벽 각각의 자유 단부로부터 연장된 긴 아치형 플랜지를 갖는다. 상부 및 하부벽 각각의 아치형 플랜지는 외향 오목면과 내향 볼록면을 한정한다.

범퍼 빔, 아치형 플랜지, 단부, 중간부, 보강 부재

Description

자동차용 범퍼 빔{BUMPER BEAM FOR A MOTOR VEHICLE}

본 발명은 자동차용 범퍼 빔에 관한 것이다.

자동차 설계자는 정부 및 보험 회사에서 요구하는 안전 기준 및 규정에 경량의 연료 효율적인 자동차에 대한 요구를 맞추기 위한 노력을 계속하고 있다. 이런 엄격한 규정을 받는 자동차 부품 중 하나는 충돌 안전 기준과 관련된 범퍼 조립체이다. 범퍼 조립체는 통상 저속 및 고속 충돌에 대한 정부 기준에 부합하도록 필수 강도를 갖는 금속 재료로 만들어진 범퍼 빔으로 구성된다. 종종, 강한 금속 빔은 무겁고 차량에 상당한 무게를 추가함으로써 연료 효율을 감소시킨다. 자동차 산업에서는 범퍼 조립체의 전체 무게를 감소시킴으로써 증가된 강도 대 무게비를 갖는 범퍼 빔을 구비한 범퍼 조립체를 개발하는 것이 요구된다. 개선된 범퍼 조립체는 여전히 고속 및 저속 충돌시 우수한 성능을 제공하기에 충분할 정도로 강해야 한다.

자동차 제조업자들은 대량 생산 작업으로 생산하기 쉽고 적합한 부품을 원한다. 종래의 범퍼 조립체는 미국특허 제6,360,441호에 개시된 바와 같이 롤 성형되고 이에 의해 평평한 스틸 스트립이 일련의 롤러를 통과하여 스틸이 원하는 형상으로 성형된다. 복잡한 범퍼 빔 디자인은 안전 기준에 부합하기 위한 필수 강도를 제공하지만, 제조 프로세스의 시간 및 비용이 증가한다. 자동차 산업에서는 안전 기준에 부합하는데 적절한 강도를 제공하면서 연료 효율을 향상시키도록 경량이고 제조가 용이한 범퍼 빔을 제조하는 것이 요구된다.

종래의 단점들은 필수 강도를 제공하도록 최적화된 소정 형상으로 고강도강으로 성형된 핫 스탬핑된 범퍼를 제공함으로써 극복될 수 있다.

본 발명의 제1 태양은 자동차용 범퍼 빔에 관한 것이다. 범퍼 빔은 자동차의 프레임 조립체에 장착되도록 구성된 대향 단부들과, 단부 사이에서 길이 방향으로 연장되는 중앙 배치 중간부를 구비한다. 중간부는 제1 높이를 갖는 제1 섹션과, 제1 섹션의 대향측면들 상의 제2 및 제3 섹션을 구비하며, 제2 및 제3 섹션은 각각 제1 높이보다 낮은 높이를 갖는다. 단부와 중간부는, 범퍼 빔의 길이를 따라 연장되고 외향 오목면과 내향 볼록면을 한정하는, 긴 아치형 플랜지를 갖는다.

본 발명의 다른 태양은 자동차용 범퍼 빔에 관한 것이다. 범퍼 빔은 범퍼 빔의 무게를 감소시키면서 범퍼 빔에 강도 및 강성을 추가하기 위한 보강 부재를 더 갖는다.

본 발명의 다른 태양, 특징 및 장점은 명세서의 일부이며 본 발명의 원리를 예시적으로 도시하는 첨부 도면과 함께 이하의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

도1은 본 발명의 실시예에 따라 구성된 범퍼 빔을 도시한 전방 사시도이다.

도2는 도1에 도시된 범퍼 빔을 도시한 후방 사시도이다.

도3은 도1에 도시된 범퍼 빔의 정면도이다.

도4는 도3의 선4-4를 통한 단면도이다.

도5는 도3의 선5-5를 통한 단면도이다.

도6은 도4와 유사하지만, 본 발명의 일 실시예에 대해 가능한 치수를 도시한 단면도이다.

도7은 도5와 유사하지만, 본 발명의 일 실시예에 대해 가능한 치수를 도시한 단면도이다.

첨부 도면들은 본 발명의 다양한 실시예의 이해를 용이하게 한다.

도1 내지 도3은 본 발명의 일 실시예에 따라 구성된 자동차용 범퍼 빔(10)을 도시한다. 범퍼 빔(10)은 자동차의 전방 단부 또는 후방 단부에서 자동차의 프레임 조립체에 장착되도록 구성된다. 범퍼 빔(10)은 임의의 적절한 자동차 상에 이용될 수 있다. 종래와 같이, 범퍼 빔(10)은 전방 단부 또는 후방 단부 충돌시 충돌력을 수용하도록 구성된다. 마펫 등의 미국특허 제6,406,081호에는 종래의 범퍼의 예가 개시되어 있다.

범퍼 빔(10)은 바람직하게는, 예컨대 고강도강 또는 초고강도강과 같은 시트 금속의 긴 소재로 성형된다. 시트 금속은 대향 단부들(12, 14)과 단부(12, 14) 사이에서 연장하는 중앙 배치 중간부(16)를 갖는 단일 부품의 범퍼 빔(10)을 제공하도록 성형된다. 시트 금속은 또한 범퍼 빔(10)에 길이 방향의 곡률을 제공하도록 구부러진다.

바람직하게는, 시트 금속은 핫 스탬핑 공정에 의해 시트 금속의 블랭크로부터 범퍼 빔(10)의 소정 형상으로 성형된다. 핫 스탬핑 공정에서, 평평한 금속 블랭크는 오스테나이트 온도까지 가열되고, 이하에 설명된 바와 같은 외형의 상호 보완적인 다이에 의해 핫 스탬핑 프레스 내에 배치된다. 블랭크는 단일 스트로크로 원하는 형상으로 성형된다. 그후 성형된 블랭크는 다이 내에서 냉각 및 경화된다.

다양한 차량 폭과 외형에 적합하도록 길이 및 길이 방향 곡률이 변할 수 있는 범퍼 빔(10)은 프레임 조립체에 각 단부(12, 14)를 볼트 결합하거나 용접함으로써 차량의 프레임 조립체에 장착된다.

도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 범퍼 빔(10)은 상부벽(18), 하부벽(20) 및 상부벽(18)과 하부벽(20) 사이의 중앙벽(22)을 한정하는 중간부(16)와 단부(12, 14)를 갖는 대체로 개방된 C형 채널이다. 상부벽(18)과 하부벽(20) 각각은 여러개의 리세스부(24)를 갖는 비평면 형상을 갖도록 성형된다.

중앙벽(22)은 또한 길이의 일부를 따라 긴 리세스부(26)와 리세스부(26)의 대향 단부들에 인접한 개구(28)를 갖는 비평면 형상을 갖도록 성형된다. 또한, 상부벽(18)과 하부벽(20)의 자유 단부는 범퍼 빔(10)의 상부 영역을 따라 긴 아치형 플랜지(30)와 범퍼 빔(10)의 하부 영역을 따라 긴 아치형 플랜지(32)를 갖는다.

또한, 차량의 프레임 조립체에 연결을 용이하게 하고 범퍼 빔(10)에 강성/보강을 추가하도록, 예컨대 용접에 의해 상부벽(18)과 하부벽(20) 사이에 브래킷 및/또는 보강 부재(34)가 부착된다. 예컨대, 도2는 중간부(16) 내에 브래킷/보강 부 재(34)와 각 단부(12, 14) 내에 브래킷/보강 부재를 도시하고 있다.

도1 내지 도3에 도시되고 도3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 빔(10)의 높이는 그 길이를 따라 변한다. 중앙 섹션(35)은 중앙 섹션(35)의 대향측면들 상에 있는 리세스부(37, 39)보다 더 큰 높이를 갖는다. 리세스부(37, 39)는 또한 단부(12, 14)보다 더 작은 높이를 갖는다. 다양한 섹션의 높이는 빔(10)의 원하는 구조적 특징에 따라 변할 수 있다. 리세스부(37, 39)의 높이는 사실상 동일할 수 있다. 또한, 중앙 섹션(35)과 단부(12, 14)의 높이는 사실상 동일할 수 있다. 또한, 단부(12, 14)의 높이는 중앙 섹션(35)과 상이할 수 있다. 또한, 단부(12, 14)는 중앙 섹션(35)과 동일한 높이에 있는 부분과 중앙 섹션(35)과 상이한 높이에 있는 부분을 구비할 수 있다. 다양한 섹션의 높이가 빔(10)의 길이를 따라 변할 수 있다.

빔(10)의 다양한 섹션들의 높이가 변함에 따라, 단면 형상 또한 변할 수 있다. 도4에 도시된 바와 같이, 상부 만곡 플랜지(46)는 도5의 상부 만곡 플랜지(46)보다 더 작은 높이를 갖는다. 또한, 도4의 상부 만곡 플랜지(46)는 도4 및 도5의 하부 만곡 플랜지(48)보다 더 작은 높이를 갖는다.

예컨대 리세스부(24)를 통한 범퍼 빔(10)의 변화된 높이 및 개구(28)는 범퍼 빔(10)의 크기 및 그에 따른 전체 무게를 감소시킨다. 그러나, 변화된 높이 및 개구는 충분한 차량 안전 규정 범위를 갖는 범퍼 빔(10)을 제공하도록 최적화된다. 더욱이, 만곡 플랜지(30, 32)와 브래킷/보강 부재(34)의 결합은 예컨대 충분한 강도 및 구조적 강성을 갖는 범퍼 빔(10)을 제공한다.

예시된 실시예에서, 범퍼 빔(10)의 길이를 따라 범퍼 빔(10)의 횡단면 형상 을 변화시킴으로써 원하는 형상의 범퍼 빔(10)이 형성된다. 특히, 범퍼 빔(10)은 단부(12, 14)가 유사한 횡단면 형상을 갖도록 형성된다. 그러나, 단부(12, 14)는 서로 상이한 형상을 가질 수 있다. 또한, 범퍼 빔(10)은 단부(12, 14)의 횡단면 형상이 중간부(16)의 횡단면 형상과 상이하게 형성된다. 더욱이, 각 단부(12, 14)의 횡단면 형상은 그 길이를 따라 변하며, 중간부(16)의 횡단면 형상은 그 길이를 따라 변한다.

예컨대, 도4 및 도5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 범퍼 빔(10)의 중간부(16)의 각각의 횡단면은 상부 수평 연장 벽 섹션(36), 하부 수평 연장 벽 섹션(38), 아치형 중앙벽 섹션(40), 및 상부 및 하부 수평 연장 벽 섹션(36, 38)의 단부를 아치형 중앙벽 섹션(40)의 각 단부와 상호 연결시키는 연결벽 섹션(42, 44)을 포함한다. 또한, 아치형 플랜지 섹션(46, 48)이 상부 및 하부 수평 연장 벽 섹션(36, 38)의 대향 단부들로부터 연장된다.

예시된 실시예에서, 중간부(16)의 플랜지 섹션(46, 48)과 벽 섹션(36, 38, 40, 42, 44)의 크기 및 형상은 중간부(16)의 길이를 따라 변할 수 있고, 이는 그 길이를 따라 중간부(16)의 횡단면 형상을 변화시킨다.

도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 수평 연장 벽 섹션(36, 38)의 길이는 중간부(16)의 길이를 따라 변하는데, 예컨대 도4의 상부 및 하부 수평 연장 벽 섹션(36, 38)은 도5의 상부 및 하부 수평 연장 벽 섹션(36, 38)보다 더 짧다. 상부 및 하부 벽 섹션(36, 38)의 길이에 있어서의 이러한 편차는 범퍼 빔(10)의 길이 방향 곡률을 한정한다.

아치형 중앙벽 섹션(40)의 크기 및 형상은 중간부(16)의 길이를 따라 사실상 유사하다. 도1, 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 아치형 중앙벽 섹션(40)은 내향 볼록면(52)과 외향 오목면(50)을 제공하는 사실상 긴 C형 형상을 갖는다. 이 아치형 중앙벽 섹션(40)은 중간부(16)의 길이를 따라 긴 리세스부(26)를 한정한다.

도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 연결벽 섹션(42, 44)의 길이 및 형상은 중간부(16)의 길이를 따라 변하는데, 예컨대 도5의 연결벽 섹션(42, 44)은 도4의 연결벽 섹션(42, 44)보다 더 짧고 더욱 아치형 형상을 갖는다. 특히, 도5의 아치형 연결벽 섹션(42, 44) 각각은 외향 볼록면(54)과 내향 오목면(56)을 제공하는 사실상 개방된 C형 형상을 갖는다. 반면, 도4의 연결벽 섹션(42, 44)은 각각 대체로 수직으로 연장된다. 연결벽 섹션(42, 44)의 길이 및 형상의 이런 편차는 범퍼 빔(10)의 상부벽(18)과 하부벽(20) 내에 다양한 리세스부(24)를 한정한다.

도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 아치형 플랜지 섹션(46, 48)은 중간부(16)의 길이를 따라 사실상 유사한 형상을 갖는다. 특히, 아치형 플랜지 섹션(46, 48) 각각은 외향 오목면(58)과 내향 볼록면(60)을 제공하는 사실상 C형 형상을 갖는다. 그러나, 아치형 플랜지 섹션(46, 48)의 크기는 중간부(16)의 길이를 따라 변하는데, 예컨대 도4의 아치형 플랜지 섹션(46, 48)은 도5에 도시된 아치형 플랜지 섹션(46, 48)의 높이보다 더 낮은 높이를 갖는다. 이 아치형 플랜지 섹션(46, 48)은 중간부(16)의 길이를 따라 긴 만곡 플랜지(30, 32)를 한정한다.

도4 및 도5의 단면도는 중간부(16)를 통한 단면을 도시하고 있지만, 도4 및 도5에 도시된 단면의 일반적인 형상은 단부(12, 14)를 포함하는 범퍼(10)의 길이 전체에 걸쳐 채용될 수 있다. 도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 단부(12, 14)가 리세스부(26) 대신에 중앙벽(22)을 통해 연장하는 개구(28)를 포함한다는 것을 제외하고는, 단부(12, 14)는 도4 및 도5에 도시된 것과 사실상 유사한 단면 형상을 갖는다. 그러나, 범퍼(10)는 개구(28)와 결합하여 또는 개구(28) 대신에 리세스부(26)가 단부(12, 14)로 각각 연장되도록 구성될 수 있다. 도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 아치형 플랜지 섹션(46, 48)은 바람직하게는 중간부(16) 및 단부(12, 14)를 포함하는 범퍼(10)의 전체 길이를 따라 연장된다.

도1 내지 도3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 각 단부(12, 14)의 상부벽(18)과 하부벽(20)은 중간부(16)보다 더 넓은 단부(12, 14)를 한정하도록 폭이 변한다. 또한, 단부(12, 14)의 상부벽(18)과 하부벽(20)은 각각의 리세스부(24)를 한정하도록 계단 형상을 갖는다.

차량의 프레임 조립체에 단부(12, 14)를 장착하도록 단부(12, 14)의 상부벽(18)과 하부벽(20) 각각에 하나 이상의 개구(62)가 제공된다. 예컨대, 볼트와 같은 체결구가 단부(12, 14) 내의 각 개구를 통해, 그리고 차량의 프레임 조립체 내에 제공된 대응 개구를 통해 연장되어 차량에 범퍼 빔(10)을 작동 위치에 장착할 수 있다. 그러나, 범퍼 빔(10)의 단부(12, 14)는 예컨대 용접과 같은 임의의 다른 적절한 방식으로 차량에 고정될 수 있다. 또한, 범퍼 빔(10)의 단부(12, 14)는 차량으로의 연결을 용이하게 하도록 임의의 적절한 구조를 가질 수 있다.

각 단부(12, 14)의 중앙벽(22)은 직사각형 개구의 형태로 관통 형성된 개구(28)를 포함한다. 그러나, 개구(28)는 다른 형상을 가질 수 있으며, 범퍼 빔(10)의 다른 부분을 통하여 형성될 수 있다. 개구(28)는 범퍼 빔(10)의 무게를 감소시킬 수 있고, 다른 구조적 요소에 부착을 위한 기구를 제공할 수 있고, 라이트와 같은 요소가 그를 통해 관통하는 것을 허용할 수 있다.

단부(12, 14) 내의 개구(28, 62)는 예컨대 핫 스탬핑과 같은 성형 작업의 일부분인 천공 작업에서 천공될 수 있다. 그러나, 개구(28, 62)는 예컨대 레이저 절단과 같이 성형 작업과는 별개인 천공 작업으로 천공될 수 있다.

각 단부(12, 14)의 아치형 플랜지(30, 32)는 중간부(16)의 아치형 플랜지(30, 32)와 이어져서 범퍼 빔(10)에 강도 및 강성을 추가하는 긴 만곡 플랜지를 범퍼 빔(10)의 길이를 따라 제공한다.

도6 및 도7은 각각 도4 및 도5와 관련하여 논의된 요소들의 가능한 치수들을 도시하고 있다. 도6 및 도7의 치수들은 단지 예시된 다양한 요소들의 치수 및 비의 일예로 이해되어야 한다.

예시된 범퍼 빔(10)은 단지 예시적인 것이며, 그 길이에 따른 범퍼 빔(10)의 횡단면 형상은 특정 차량에 대한 크기 및 안전 규정을 만족하도록 적절하게 변경될 수 있다.

전술한 특정 실시예들은 본 발명의 구조적 기능적 원리를 설명하기 위해 제공된 것이며, 이에 한정하고자 하는 것은 아니다. 오히려, 본 발명은 첨부된 청구항의 범주 내에 있는 모든 수정예, 변경예 및 대체예를 포함한다.

Claims (10)

1. 평평한 금속 블랭크로부터 개방된 대체로 C형인 채널로 핫 스탬핑된 차량용 범퍼 빔이며,

   대향 단부들과,

   상기 단부들 사이에서 길이 방향으로 연장하는 중앙 배치 중간부를 포함하고,

   상기 중간부는 제1 높이를 갖는 제1 섹션과, 제1 높이보다 작은 높이를 갖는 제2 및 제3 섹션을 제1 섹션의 대향측면들 상에 구비하고,

   상기 범퍼 빔은 그 상부 및 하부 영역을 따라 연장된 긴 아치형 플랜지를 구비하는 범퍼 빔.
2. 제1항에 있어서, 상기 단부들 각각은 상기 중간부의 제2 및 제3 섹션의 높이보다 더 큰 높이를 갖는 범퍼 빔.
3. 제1항에 있어서, 상기 중간부의 제2 및 제3 섹션 각각의 높이는 사실상 동일한 범퍼 빔.
4. 제3항에 있어서, 상기 중간부의 제1 섹션의 높이와 상기 단부들 각각의 높이는 사실상 동일한 범퍼 빔.
5. 제1항에 있어서, 상기 긴 아치형 플랜지는 상기 빔의 상부 및 하부 영역을 따라 높이가 변하는 범퍼 빔.
6. 제1항에 있어서, 상기 긴 아치형 플랜지 각각은 중간부의 제2 및 제3 섹션에서보다 중간부의 제1 섹션에서 더 큰 높이를 갖는 범퍼 빔.
7. 제1항에 있어서, 상기 긴 아치형 플랜지의 상부 영역은 상기 긴 아치형 플랜지의 대응 횡단 하부 영역보다 더 작은 높이를 갖는 범퍼 빔.
8. 제1항에 있어서, 상기 긴 아치형 플랜지의 상부 영역은 상기 긴 아치형 플랜지의 대응 하부 영역과 사실상 동일한 크기인 범퍼 빔.
9. 제8항에 있어서, 상기 개방된 C형인 채널 내에 장착된 보강 부재를 더 포함하는 범퍼 빔.
10. 제9항에 있어서, 상기 단부 각각은 그를 통해 연장하는 하나 이상의 개구를 구비하는 범퍼 빔.

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