KR20090088439A - 에너지 흡수 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변형되도록 설정된 중공형 종방향 섹션(2)과, 이 중공형 종방향 섹션에 이어지는 뒤로 접힌 영역(3)과, 이 뒤로 접힌 영역과 연결된 연장 섹션(4)을 구비한, 차량의 범퍼 장치를 위한 에너지 흡수 장치(1)에 관한 것이다. 가능한 한 간단한 방식으로써, 경사지게 작용하는 사고의 힘(accident force)이 양호한 효율로 흡수될 수 있도록 상기 유형의 에너지 흡수 장치를 더욱 개선하기 위해, 초기 상태인 중공형 종방향 섹션(2)을 에너지 흡수 이전에 연장 섹션(4)의 축방향에 대해 경사지게 배향하는 것이 제안된다.

중공형 종방향 섹션, 뒤로 접힌 영역, 연장 섹션, 에너지 흡수 장치, 범퍼

Description

에너지 흡수 장치{ENERGY ABSORPTION DEVICE}

본 발명은 제1 단면 직경의 제1 중공형 종방향 섹션과, 제2 단면 직경의 제2 중공형 종방향 섹션과, 이 중공형 종방향 섹션들 사이의 뒤로 접힌 전환 영역을 구비한 에너지 흡수 장치에 관한 것이다.

상기 유형의 에너지 흡수 장치는 차량에 사용되고, 예를 들어 범퍼와 차체 사이에 배치된다. 사고 시 이러한 에너지 흡수 장치는 소성 변형됨에 따라 에너지를 흡수한다. 가벼운 사고 시 이러한 에너지 흡수 능력은 차체의 소성 변형을 방지하기에 충분할 수 있다.

무리 없는 변형, 즉 삽통식 변형을 보장하기 위해, 에너지 흡수 장치는 차량 종방향에 평행하게 방향 설정되어 배치된다.

그러나 실제로 차량 종방향에 경사지게 작용하는 사고의 힘(accident force)이 발생할 수 있다. 이러한 경우, 에너지 흡수 장치의 범퍼 측 중공형 종방향 섹션이 차체 측 중공형 종방향 섹션에 대해 경사지게 위치하는 일이 발생할 수 있다. 이러한 경사 위치를 조절하기 위해, 즉 2개의 중공형 종방향 섹션들을 서로 직선으로 배향하기 위해, DE 103 24 403 A1호에는 전환 영역의 특수한 구성이 공지되어 있다. 전환 영역에서는 큰 U형 곡선부가 외부에 제공된다. 이 곡선부와 내부 중 공형 종방향 섹션은 접하게 되고, 내부 중공형 종방향 섹션은 삽통식 변형 시 역시 직선으로 방향 설정된다. 전환 영역의 내부 U형 곡선부가 작은 반경을 가지며 형성됨에 따라, 내부 중공형 종방향 섹션은 항상 외부의 큰 곡선부 근처에 지지된다.

범퍼 측의 중공형 종방향 섹션이 역시 직선으로 위치하는 유사한 장치가 US 6,702,345 B1호에 공지되어 있다.

경사지게 작용하는 사고의 힘을 흡수하기 위한 하나의 가능성이 US 6,802,548 B1호에 공지되어 있다. 이 공보에서 차량 종방향에 대해 경사지게 배향된 범용형의 에너지 흡수 장치가 사용된다. 이에 따라 경사진 사고의 힘이 종방향으로 에너지 흡수 장치 내에서 작용함으로써, 에너지 흡수 장치는 무리 없이 삽통식으로 변형될 수 있다.

US 6,802,548 B2호에는 에너지 흡수 장치에 범퍼 측으로 사전 지지된, 컵 형상의 충격 흡수 부재가 사용되는 것이 제안된다. 사고의 힘이 에너지 흡수 장치의 종축에 대해 경사지게 작용하는 경우, 컵 형상의 충격 흡수 부재에 의해 범퍼 측 중공형 종방향 섹션의 스윙이 방지되거나, 적어도 충분히 최소화된다.

또한 본 발명은 차량 종방향에 대해 경사지게 변형되도록 설정된 중공형 종방향 섹션과, 이에 이어지며 에너지 흡수 장치의 고정 평면을 한정하는 에너지 흡수 장치의 고정 섹션이 제공된 뒤로 접힌 영역을 구비한, 차량의 범퍼 장치를 위한 에너지 흡수 장치에 관한 것이다.

DE 19 31 844 A호에는 변형되도록 설정된 튜브와 이에 이어지며 바깥쪽으로 연장된 돌기부에 이어지는 뒤로 접힌 영역을 포함하는 에너지 흡수 장치가 공지되 어 있다. 상기 돌기부는 링형 플레이트로서 형성된 안내부에 고정된다. 상기 돌기부와 안내부는 튜브의 단부 평면에 대해 평행하게 배향된다. 이러한 방식으로 튜브는 무리 없이 뒤로 접히면서 변형될 수 있고, 가이드부의 개구를 통과할 수 있다.

본 발명의 목적은 경사지게 작용하는 사고의 힘을 가능한 간단한 방식으로, 양호한 효율로 흡수할 수 있도록 범용형의 에너지 흡수 장치를 개선하고, 이러한 에너지 흡수 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 본 발명에 따라 청구범위 제1항의 특징부를 갖는 에너지 흡수 장치에 의해 달성된다.

중공형 종방향 섹션이 연장 섹션의 축방향에 대해 경사지게 배향됨으로써, 경사지게 작용하는 사고의 힘은 양호하게 완화되고 흡수될 수 있다. 변형 과정은 놀랄만큼 문제없이 진행되고, 연장 섹션의 축방향이 중공형 종방향 섹션의 축방향에 대해 평행하게 배향된 에너지 흡수 장치들과 유사할 만큼 양호한 에너지 특성 곡선이 이루어질 수 있다.

바람직하게 중공형 종방향 섹션의 축방향 또는 연장 섹션의 축방향은 차량 종방향에 대해 경사지게 배향될 수 있으며, 각각 다른 섹션의 축방향은 실질적으로 차량 종방향에 대해 평행하게 연장될 수 있다. 이 경우 경사진 사고의 힘은 양호하게 수용될 수 있고 힘은 비교적 직선으로 차체에, 예를 들어 에너지 흡수 장치가 장착될 수 있는 차체의 종방향 지지대에 도입될 수 있다.

특히 바람직하게 중공형 종방향 섹션은 연장 섹션의 축방향에 대해 약 5° 내지 20°, 바람직하게는 약 8° 내지 12°, 매우 바람직하게는 약 10° 경사지게 배향될 수 있다. 이러한 방식으로, 경사진 사고의 힘은 양호하게 완화되고 흡수될 수 있고, 에너지가 차량 종방향에 대해 경사지게 작용함에도 불구하고 완화되고 흡수될 수 있다.

특히 유리하게, 중공형 종방향 섹션이 변형시 롤 오프(roll off)되는 안내부가 제공될 수 있다. 이러한 방식으로 삽통식 변형 운동이 안정적으로 이루어진다.

본 발명의 목적은 또한 청구범위 제12항의 특징부를 갖는 에너지 흡수 장치에 의해 달성된다.

중공형 종방향 섹션의 횡방향이 고정 평면에 대해 경사지게 배향됨으로써, 차량 종방향에 대해 경사지게 작용하는 사고의 힘은 양호하게 흡수될 수 있다. 변형 과정은 놀랄만큼 문제없이 진행되고, 고정 평면이 중공형 종방향 섹션의 횡방향에 대해 평행하게 배향된 에너지 흡수 장치들에서 가능한 정도의 효율이 에너지 흡수 시에 이루어질 수 있다.

바람직하게 고정 평면은 차량 종방향에 대해 다소 수직으로 배향될 수 있다. 따라서 중공형 종방향 섹션은 차량 종방향에 대해 경사지게 배향되고, 경사지게 작용하는 사고의 힘은 실질적으로 중공형 종방향 섹션의 종방향에 상응하게 수용될 수 있다. 고정 섹션에 의해, 지속되는 에너지는 가능한 한 차량 종방향으로 전달될 수 있다.

바람직하게, 뒤로 접힌 영역은 에너지 흡수 장치의 단부 영역에 형성될 수 있다. 이와 같이, 중공형 종방향 섹션의 뒤로 접힌 변형부는 에너지 흡수 장치의 단부에서 사용된다.

특히 유리하게 에너지 흡수 장치는 종방향 섹션 방향으로, 뒤로 접힌 영역과 비슷한 높이로 차체 구조에 고정될 수 있다. 이러한 방식으로 에너지 흡수 장치는 양호한 안전성을 지니며 고정될 수 있다. 또한 중공형 종방향 섹션은 종축의 원래 방향으로부터 방향이 달라지도록 배향되어 양호하게 사고의 힘에 적응될 수 있다.

특히 바람직하게, 뒤로 접힌 영역은 U형으로만 뒤로 접히는 형태를 가질 수 있다. 따라서 종방향 섹션으로부터 고정 섹션으로의 전환은 간단하면서도, 좁은 공간에서 실현될 수 있다.

특히 바람직하게, 고정 섹션은 플랜지형, 플랩(flap)형이나 칼라(collar)형으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 에너지 흡수 장치는 쉽게 평평한 형태로 차량에 조립될 수 있다.

특히 유리하게, 에너지 흡수 장치를 구비한 차량 구조가 상술된 실시예들 중 하나 이상에 의해 제공될 수 있으며, 차량 구조는 중공형 종방향 섹션이 변형시에 롤 오프될 수 있는 중공형 종방향 섹션의 안내부를 형성하는 벽부를 포함한다. 이와 같이, 중공형 종방향 섹션이 안내되어 삽통식으로 변형되기 위해 기존의 차량 구조물들, 예를 들어 종방향 지지대, 특히 이의 내부 공간이 사용될 수 있다. 이렇게 롤 오프됨으로써 벽부와 뒤로 접히는 종방향 섹션 간의 접촉이 문제없이 연장된다.

본 발명의 목적은 또한 청구범위 제16항의 특징부를 갖는 에너지 흡수 장치에 의해 달성된다.

중공형 종방향 섹션의 횡방향이 경사지게 배향됨으로써, 경사지게 작용하는 사고의 힘은 양호하게 완화되고 흡수될 수 있다. 이 경우 놀랍게도, 직선으로 배향된 종방향 섹션들을 구비한 에너지 흡수 장치에서와 같이 양호한 에너지 특성 곡선이 이루어지며, 즉 에너지 흡수 시에 양호한 효율이 이루어진다.

바람직하게, 중공형 종방향 섹션들 중 뒤로 접힐 수 있는 중공형 종방향 섹션은 차량 방향에 대해 경사지게 배향될 수 있다. 이와 같이, 경사진 사고의 힘은 특히 효율적으로 흡수될 수 있다. 변형되도록 설정된 종방향 섹션은 사고의 힘을 자신의 종방향으로 수용할 수 있다.

특히 유리하게, 더 작은 단면 직경의 중공형 종방향 섹션은 에너지 흡수 장치의 뒤로 접힐 수 있는 중공형 종방향 섹션일 수 있다. 이와 같이, 더 큰 단면 직경의 중공형 종방향 섹션은 안전성을 위해 사용될 수 있으며 폭이 더 넓은 지지 장치를 구비한 것과 같다.

특히 바람직하게, 더 큰 단면 직경의 중공형 종방향 섹션은 더 작은 단면 직경의 중공형 종방향 섹션의 안내부를 형성한다. 삽통식으로 변형될 때, 더 작은 단면 직경의 종방향 섹션은 더 큰 단면 직경의 종방향 섹션에 지지되고 롤 오프된다. 이러한 방식으로 양호한 안정성을 갖는, 삽통식 운동이 이루어진다.

또한 본 발명의 목적은 또한 청구범위 제18항의 특징부를 갖는 방법에 의해 달성된다.

이 방법에 의해, 경사지게 배향된 중공형 종방향 섹션을 구비한 에너지 흡수 장치가, 특히 중공형 종방향 섹션들의 서로에 대한 각도 형성과 관련하여 양호한 정확도로 간단하게 제조될 수 있다.

특히 바람직하게, 제1 단면 직경의 튜브는 내부 고압 성형에 의해 섹션별로 제2 단면 직경으로 확대될 수 있다. 이에 의해 더 큰 단면 직경의 종방향 섹션은 양호한 정확도로 제조되는 동시에 변형을 거쳐 경화되며, 즉 상기 종방향 섹션은 더 높은 변형 저항(deformation resistance)을 갖는다.

본 발명의 실시예들은 도면에 도시되고, 하기에서 설명된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 에너지 흡수 장치의 사시도이다.

도 2는 도 1의 에너지 흡수 장치의 측면도이다.

도 3은 도 2의 라인(Ⅲ-Ⅲ)에 따른 에너지 흡수 장치의 종방향 단면도이다.

도 4는 범퍼 장치 및 차체 구조와 이들 사이에 배치된 에너지 흡수 장치의 단면 윤곽선만 도시된 개략도이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예의 에너지 흡수 장치의 사시도이다.

도 6은 도 5에 따른 에너지 흡수 장치의 평면도이다.

도 7은 도 6에서의 도시에 따른 에너지 흡수 장치의 종방향 단면도이다.

도 8은 도 5에 따른 차체 구조 및 범퍼 장치와 이들 사이에 제공된 에너지 흡수 장치의 단면 윤곽선만 도시된 개략도이다.

도 9 내지 도 11은 도 8에 따른 에너지 흡수 장치의 초기 상태, 제1 변형 상태, 제2 변형 상태일 때의 시뮬레이션 도면이다.

도 12는 에너지 흡수 장치의 변형 과정의 에너지 경로 그래프이다.

도 13은 도 5에 따른 본 발명에 따른 에너지 흡수 장치를 제조하기 위한 원재료로서 사용되는 튜브의 종방향 단면도이다.

도 14는 본 발명에 따른 제조 방법의 제1 실시예에 따른 내부 고압 성형 이후의 도 13의 튜브를 도시한 도면이다.

도 15 및 도 16은 본 발명에 따른 제조 방법의 제2 실시예를 도시한 도면이다.

도 1에는 본 발명의 제1 실시예의 에너지 흡수 장치(1)의 사시도가 도시되어 있다. 에너지 흡수 장치(1)는 변형되도록 설정된 중공형 종방향 섹션(2)을 포함한다. 이 중공형 종방향 섹션(2)에는, 연장 섹션으로서 고정 섹션(4)이 제공된 뒤로 접힌 영역(3)이 이어진다. 고정 섹션은 에너지 흡수 장치(1)의 고정 평면을 한정한다.

본 발명의 본 실시예에서 고정 섹션(4)은 대략 플랜지형으로 형성되고, 고정 평면(5)은 고정 섹션(4)의 접촉면(6)을 통해 뒤로 접힌 영역(3)의 측면에 설정된다.

고정 섹션을 플랩형이나 칼라형으로 형성하는 것도 가능하다.

중공형 종방향 섹션(2)은 본 발명의 본 실시예에서 튜브형으로 형성된다. 그러나 예를 들어 각진 단면을 갖는, 다른 개방형 또는 폐쇄형 중공체 형태들도 가능하다.

도 2에는 에너지 흡수 장치(1)의 측면도가 도시되어 있다. 이 도면에는 고정 평면(5)이 중공형 종방향 섹션(2)의 횡방향에 대해 경사지게 배향된 것이 확실히 나타난다. 즉 고정 평면(5)은 중공형 종방향 섹션(2)의 종축(7)에 대해 수직으로 연장되는 도시되지 않은 직선들 중 하나에 대해 경사지게 연장된다. 다시 말해, 고정 평면(5)의 법선(8)이 중공형 종방향 섹션(2)의 종축(7)에 대해 경사지게 연장된다. 따라서 중공형 종방향 섹션은 고정 섹션의 축방향에 대해 경사지게 배향된다. 법선(8)은 고정 섹션의 축방향으로 연장된다.

고정 평면과 횡방향은 약 5° 내지 20°, 바람직하게는 8° 내지 12°, 매우 바람직하게는 약 10°의 각을 형성한다. 다시 말해, 법선(8)과 중공형 종방향 섹션(2)의 종축(7)은 상술한 크기의 각(9)을 형성한다. 이러한 각도 형성에 의해, 차량 종방향에 대해 경사지게 작용하는 사고의 힘, 예를 들어 차량 종방향에 대해 약 10° 경사지게 작용하는 사고의 힘은 특히 양호하게 완화되고, 흡수될 수 있다. 그러나 차량 종방향에 대해 평행하게 작용하는 사고의 힘도 양호하게 완화되고 흡수될 수 있다.

도 3에는 도 2의 라인(Ⅲ-Ⅲ)에 따른 에너지 흡수 장치의 종방향 단면도가 도시되어 있다. 여기서는 에너지 흡수 장치의 단부 영역(10)에 형성된 뒤로 접힌 영역(3)이 U형 만곡부(17)에 의해 완전히 U형으로 뒤로 접힌 형태를 갖는 것이 나타난다. 뒤로 접힌 영역(3)은 외부 U형 섹션(11)으로부터 고정 섹션(4)으로 바로 전환된다.

본 발명의 본 실시예에서 고정 섹션(4)은 중공형 종방향 섹션(2)의 바로 부 근에서 시작된다. 즉 중공형 종방향 섹션(2)에 대한 고정 섹션(4)의 간격은 중공형 종방향 섹션(2)의 단면 직경과 비교하여 작다. 또한 고정 섹션은 중공형 종방향 섹션 방향으로, 뒤로 접힌 영역(3)과 대략 같은 높이에 위치한다.

에너지 흡수 장치의 단부 영역(10)의 영역과 제2 중공형 종방향 섹션(2) 부근 영역에 고정 섹션(4)을 제공함으로써 에너지 흡수 장치는 견고하고 직접적으로 차량 구조에 고정될 수 있다. 이 경우, 뒤로 접힌 영역(3)에 대향 배치된 에너지 흡수 장치 단부(12)는 중공형 종방향 섹션의 종축(7)에 대해 경사지게 연장되는 방향을 갖는 사고의 힘에 적응하기 위해 충분히 이동 가능하게 유지된다. 뒤로 접힌 영역(3)을 통해 중공형 종방향 섹션(2)의 스윙이 보상될 수 있으며, 둘레 섹션에서 중공형 종방향 섹션의 뒤로 접히는 변형이 발생할 수 있다.

도 4에는 차체 구조(13)와 범퍼 장치(14) 사이에 배치된 에너지 흡수 장치의 개략도가 도시되어 있다. 차체 구조(13)는 예를 들어 종방향(15)으로 차량 종방향에 평행인 종방향 지지대일 수 있다.

에너지 흡수 장치(1)는 고정 평면(5)의 법선(8)과 차체 구조의 종방향(15)이 평행하게 서로 연장되는 방식으로 차체 구조(13)에 고정된다. 본 발명의 본 실시예에서 고정 평면(5)의 법선(8)과 차체 구조의 종방향(15)은 심지어 일치한다. 이에 상응하게 고정 평면(5)은 대략 차량 종방향에 수직으로 배향되고, 중공형 종방향 섹션(2)의 종축(7)은 상술된 크기의 각도로 차량 종방향에 대해 경사지게 연장된다.

도 1 내지 도 4에는 에너지 흡수 이전에 초기 상태인 에너지 흡수 장치가 도 시되어 있다. 사고의 힘(16)이 대략 중공형 종방향 섹션(2)의 종축(7) 방향으로 작용하는 경우, 에너지 흡수 장치는 뒤로 접히며 소성 변형된다. 이 경우, 뒤로 접힌 영역(3)의 U형 만곡부(17)는 만곡되고, 뒤로 접히며 변형되는 중공형 종방향 섹션(2)의 새로운 재료가 상술한 만곡부를 항상 형성한다.

중공형 종방향 섹션은 차체 구조(13)의 공동(18) 내부로 삽통식 변형된다. 에너지를 흡수하며 계속해서 삽통식으로 변형될 때, 야기된 곡선부는 차체 구조(13)의 벽부(19)와 접한다. 벽부(19)는 추가로 뒤로 접히며 변형될 때의 지지부 및 안내부로서 중공형 종방향 섹션에 사용된다. 중공형 종방향 섹션은 벽부(19)에서 뒤로 접히며 롤 오프될 수 있다. 따라서 벽부와 접촉이 문제없이 연장된다.

에너지 흡수 장치는 딥 드로잉 가공법으로 예를 들어, 블랭크(blank) 등의 평면 재료(flat material)로 제조될 수 있다. 이 경우 평면 재료의 일부가 중공형 종방향 섹션(2)과 뒤로 접힌 영역(3)의 형성을 위해 사용된다. 평면 재료의 일부는 평평한 상태로 유지되고, 고정 섹션(4)의 형성을 위해 사용된다.

도 5에는 본 발명의 제2 실시예의 에너지 흡수 장치(101)의 사시도가, 도 6에는 평면도가, 도 7에는 도 6에 따른 종방향 단면도가 도시되어 있다. 에너지 흡수 장치(101)는 제1 단면 직경(103)을 갖는 제1 중공형 종방향 섹션(102)과, 제2 단면 직경(105)을 갖는 제2 중공형 종방향 섹션(104)을 포함한다. 이 실시예에서 제1 단면 직경(103)은 제2 단면 직경(105)보다 작다.

제1 및 제2 중공형 종방향 섹션(102, 104)은 이 실시예에서 튜브형으로 형성된다. 그러나 예를 들어 각진 단면 형태를 갖는, 다른 개방형 또는 폐쇄형 중공체 형태들도 가능하다.

상기 2개의 중공형 종방향 섹션(102, 104) 사이에는 뒤로 접힌 전환 영역(106)이 형성된다.

변형되도록 설정된 중공형 종방향 섹션에, 연장 섹션과 연결된 뒤로 접힌 영역이 이어진다고도 할 수 있을 것이다. 실시예에 따라 제1 중공형 종방향 섹션 또는 제2 중공형 종방향 섹션은 연장 섹션일 수 있다.

뒤로 접힌 전환 영역은 도 7에 나타나는 바와 같이, 실질적으로 S형 또는 2중 U형 종단면 윤곽선을 포함한다. 제1 U형 만곡부(107)는 제1 중공형 종방향 프로파일(102)로부터 시작되고, 제2 중공형 종방향 섹션(104) 내부에 배치된다. 제2 U형 만곡부(108)는 제2 중공형 종방향 프로파일(104)로부터 시작되고, 제1 중공형 종방향 섹션(102) 외부에 배치되어 이를 둘러싼다.

제1 중공형 종방향 섹션(102)과 제2 중공형 종방향 섹션(104)은 서로 경사지게 배향되며, 이들의 종축(109, 110)은 서로 각도(111)를 형성한다. 각도(111)는 약 5° 내지 20°의 영역, 바람직하게는 약 8° 내지 12°의 영역, 매우 바람직하게는 약 10°의 영역에서 선택된다. 이와 같이, 특히 차량 종방향에 대해 약 10°의 경사를 갖는 사고시에서처럼, 경사지게 작용하는 사고의 힘이 양호하게 강하될 수 있다.

본 발명의 이러한 실시예에서 에너지 흡수 장치는 일체형으로 형성된다.

도 8에는 에너지 흡수 장치(101)가 어떻게 차량 내에 배치될 수 있는지가 도시되어 있다. 본 실시예에서 에너지 흡수 장치는 차체 구조(112)와 범퍼 장 치(113) 사이에 제공되어 있다. 이 경우 도 8은 종단면 윤곽선의 개략도로서 도시된다.

범퍼 장치(113)는 범퍼의 횡방향 프로파일 또는 횡방향 지지대일 수 있으며, 차체 구조(112)는 차체의 종방향 지지대일 수 있다. 본 실시예에서 더 큰 단면 직경의 제2 중공형 종방향 섹션은 차체 구조(112)에 고정되고, 제2 중공형 종방향 섹션의 종축(110)은 차체 구조(112)의 종축(114)에 대해 평행하게 연장되며, 상기 2개의 종축들(110, 114)은 본 발명의 본 실시예에서 일치한다.

차체 구조(112)의 종축(114)은 차량 종방향에 대해 평행하게 연장된다. 따라서 더 작은 단면 직경의 제1 중공형 종방향 섹션(102)은 차량 종방향에 대해 경사지게 연장되어 배치된다. 따라서 제1 중공형 종방향 섹션의 종축(109)은 제2 중공형 종방향 섹션(104)의 종축(110)과 형성하는 각과 동일한 각을 차량 종방향과 형성한다.

더 작은 단면 직경의 중공형 종방향 섹션의 종축이 차체 구조의 종축에 대해 평행하게 연장되고, 중공형 종방향 섹션이 차체 구조에 고정되는 실시예들도 가능하다. 이 경우, 더 큰 단면 직경의 중공형 종방향 섹션은 차량 종방향에 대해 경사지게 연장되어 배치될 것이다.

본 발명의 본 실시예에서, 범퍼 측에 배치된 제1 중공형 종방향 섹션은 차체 측에 배치된 제2 중공형 종방향 섹션보다 뒤로 접히는 능력이 더 향상되어 있다. 이에 의해 에너지 흡수 장치(101)의 에너지를 흡수하는 변형은 실질적으로 제1 중공형 종방향 섹션(102)에 의해 실행된다. 즉 본 발명의 본 실시예에서 제2 중공형 종방향 섹션은 연장 섹션이다.

이러한 장치에 의해, 도 9 내지 도 11의 개략적인 시뮬레이션 도면에 나타나는 바와 같이 차량 종방향에 대해 경사지게 작용하는 사고의 힘, 특히 대략 제1 중공형 종방향 섹션(102)의 종방향(109)으로 작용하는 사고의 힘은 특히 양호하게 흡수될 수 있다. 차체 구조(112)와 범퍼 장치(113)는 시뮬레이션 모델을 통해 제한적으로 차단되어 도시되고, 차체 구조는 제2 중공형 종방향 섹션에 대해 횡으로 연장되는 구조를 통해 나타난다.

도 9에서 에너지 흡수 장치(101)는 사고의 힘의 흡수 이전의 초기 상태, 즉 도 5 내지 도 8에 도시된 것과 같은 상태에 위치한다.

사고의 힘이 작용하면, 제1 중공형 종방향 섹션(102)은 제1 U형 만곡부(107)로부터 뒤로 접히며 소성 변형되기 시작한다. 사고의 힘의 방향이 제1 중공형 종방향 섹션(102)의 종축과 더욱 일치할수록, 바로 뒤로 접히며 변형되기 시작되는 제1 중공형 종방향 섹션(102) 둘레 영역은 커진다.

사고의 힘(115) 방향과 제1 중공형 종방향 섹션(102)의 종축(109) 방향의 편차는 전환 영역이 거의 느슨하게 지지되고, 우선 둘레 섹션에서만 뒤로 접히는 변형이 실행됨으로써 보상된다.

서로 삽통식 변형될 때, 전환 영역(106)의 제1 U형 만곡부(107)는 만곡되고, 제1 중공형 종방향 섹션(102)의 새로운 재료가 상술한 만곡부(170)를 항상 형성한다. 이 만곡부는 제2 중공형 종방향 섹션(104)의 내부 측에 이른다. 이 경우 제2 중공형 종방향 섹션(104)은 제1 중공형 종방향 섹션(102)의 안내부를 형성한다. 이 경우 제1 중공형 종방향 섹션은 제2 중공형 종방향 섹션에 지지되고, 도 10 및 도 11에 도시되는 바와 같이 제2 중공형 종방향 섹션에서 롤 오프된다.

경사지게 배향된 제1 중공형 종방향 섹션(102)에 의해 수용된 사고의 힘은 제2 중공형 종방향 섹션에 의해 비교적 직선 방향으로 차체 구조(112) 내로 도입된다. 이 경우 더 큰 단면 직경(105)에 의해 제2 중공형 종방향 섹션(104)은 양호하게 견고한 구조를 가진다.

그럼에도, 중공형 종방향 섹션들이 서로 경사지게 배향된 에너지 흡수 장치가 사용되는 경우, 놀랍게도 에너지가 흡수될 때 양호한 진행 과정과 양호한 에너지 특성 곡선이 달성된다. 에너지 특성 곡선과 에너지 흡수 효율은 중공형 종방향 섹션들이 서로 직선으로 배향된 에너지 흡수 장치에서와 유사한 영역에 위치한다.

도 12에는 본 발명에 따른 에너지 흡수 장치를 위한 에너지 경로 그래프가 도시되어 있다. 횡축에는 경로로서, 에너지 흡수 장치의 외부 단부의 근사치가 도시되어 있으며, 종축에는 상기 단부에 가해지는 에너지가 도시되어 있다. 제1 경로 섹션(120)은 후크 영역을 포함한다. 제2 경로 섹션(121)으로의 전환부에서 에너지 흡수 장치의 소성 변형은 시작된다. 제2 경로 섹션(121)의 특성 곡선에서 에너지 소모는 섹션별로 상승한 후, 재차 다소 강하한다. 이 상승된 에너지 소모는 원래의 제1 U형 만곡부(107)의 만곡을 위해 요구된다.

제2 경로 섹션(121)에서 에너지 소모가 강하된 이후, 에너지 소모는 제3 경로 섹션(122)에서 도면 부호(123)으로 표시된 양만큼 확실히 상승한다. 이러한 에너지 소모의 상승은 내부의 제1 중공형 종방향 섹션(102)의 변형을 위해 직경 확대 부 하에서 뒤로 접혀짐으로써 요구된다.

하기에서 본 발명의 제2 실시예의 일체형 에너지 흡수 장치(101)를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법이 설명된다.

도 13에는 본 발명에 따른 제조 방법의 제1 실시예에서 사용되는, 제1 단면 직경(103)의 튜브(130)가 도시되어 있다. 내부 고압 성형 가공법에 의해 튜브(130)의 단면 직경은 섹션별로 확대된다. 이 경우, 이와 같이 생성된 중공형 종방향 섹션들(102, 104) 사이에는 도 14에 도시된 바와 같이 종방향 섹션 내에 대략 원뿔형인 전환 영역(131)이 형성된다.

이 2개의 중공형 종방향 섹션들(102, 104)은 종방향으로 서로 가압된다. 즉 원뿔형 전환 영역(131)은 압축되며, S형 또는 2중 U형 전환 영역이 발생한다. 이어서 중공형 종방향 섹션들(102, 104)은 공구에 의해 서로 각을 형성하며 배향되며, 전환 영역은 소성 변형되고, 도 5 내지 도 7에 도시된 형태를 취한다.

도 15와 도 16에는 본 발명에 따른 제조 방법의 제2 실시예가 도시되어 있다. 여기서, 도 13에 도시된 바와 같이 형성되나 더 큰 단면 직경을 갖는 튜브(140)가 사용된다. 튜브(140)는 축방향 지지 장치 또는 고정 장치(142, 143) 사이에 삽입된다. 도 15에 도시된, 화살표(144) 방향으로 작동하는 롤링 공구(145)에 의해 튜브(140)의 단면 직경은 섹션별로 축소된다. 이 경우, 종단면으로 우선 대략 쐐기 형태의 윤곽선을 갖는 전환 영역(141)이 형성된다.

단면 직경이 좁혀짐으로써, 튜브(140)의 길이는 축방향 지지 장치(142, 143)가 없으면 연장될 것이다. 그러나 축방향 지지 장치들(142, 143)이 튜브(140)의 축방향 길이를 유지하도록 강제하기 때문에, 전환 영역(141)은 뒤로 접히며 변형된다. 따라서 이 제조 방법에서 S형 또는 2중 U형 전환 영역은 통합된 과정으로 형성된다.

이어서, 발생된 중공형 종방향 섹션(102, 104)은 공구에 의해 서로 각을 형성하며 배향되며, 전환 영역은 소성 변형되고, 도 5 내지 도 7에 도시된 형태를 취한다.

에너지 흡수 장치를 롤링 공구와 함께, 그러나 축방향 지지 장치(142, 143) 없이 제조하는 것도 가능하다. 이 경우, 전환 영역(141)은 롤링 후에 제조 방법의 제1 실시예에서와 같이 압축된다.

제2 U형 만곡부(108), 즉 뒤로 접히지 않을 변형에 제공된 제2 중공형 종방향 섹션(104)에 인접한 U형 만곡부는 접합 가공법을 통해 견고한 구조를 가질 수 있다. 따라서 이는 제2 중공형 종방향 섹션에 의한 변형에 반대로 작용한다. 접합 재료로서 접착제, 용접 재료 또는 납땝 재료가 사용될 수 있으며, 이는 이 U형 만곡부(108) 내에 제공된다.

접합을 통한 견고화는 제2 U형 만곡부 내에 프로파일링을 제공할 때 또는 양호하게 가공 경화할 때와 유사한 효과를 갖는다. 이러한 수단들은 추가적으로 또는 대안적으로 취해질 수 있다.

경화 수단들은 뒤로 접히는 변형을 위한 제2 중공형 종방향 섹션이 제공될 때, 제1 U형 만곡부(107)에서도 실행될 수 있다.

에너지 흡수 장치는 예를 들어 유기 소성(induced plasticity)을 갖는 강철 로 제조될 수 있다. 성형시에 이러한 강철은 강성이 더 클 때 팽창 능력이 크게 상승된다. 이러한 방식으로 에너지 흡수 장치는 단면 직경의 축소 하에 롤링을 통해서도 제조될 수 있으며, 축소된 단면 직경의 영역, 즉 제1 중공형 종방향 섹션은 변형을 통해 강성이 다소 상승함에도 불구하고, 뒤로 접힐 수 있는 단면 섹션으로 남는다.

유기 소성을 갖는 강철로서 예를 들어 LIP 강철(유기 소성을 갖는 경량 강철), XIP 강철(유기 소성을 갖는 초고강도 강철) 또는 TWIP 강철(트위닝 유기 소성 강철)이 사용될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예의 에너지 흡수 장치도 상술된 강철들로 제조될 수 있다.

Claims (17)

1. 변형되도록 설정된 중공형 종방향 섹션(2, 102)과, 이 중공형 종방향 섹션에 이어지는 뒤로 접힌 영역(3, 106)과, 이 뒤로 접힌 영역과 연결된 연장 섹션(4, 104)을 구비한, 차량의 범퍼 장치를 위한 에너지 흡수 장치(1, 101)에 있어서,

   초기 상태인 중공형 종방향 섹션(2, 102)은 에너지 흡수 이전에 연장 섹션(4, 104)의 축방향에 대해 경사지게 배향된 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 장치.
2. 제1항에 있어서, 중공형 종방향 섹션(2, 102)의 축방향 또는 연장 섹션(4, 104)의 축방향은 차량 종방향에 대해 경사지게 배향되며, 각각 다른 섹션의 축방향은 실질적으로 차량 종방향에 대해 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 중공형 종방향 섹션(2, 102)은 연장 섹션(4, 104)의 축방향에 대해 약 5° 내지 20°, 바람직하게는 약 8° 내지 12°, 매우 바람직하게는 약 10° 경사지게 배향되는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 중공형 종방향 섹션(2, 102)이 변형시 롤 오프되는 안내부(19, 104)가 제공되는 것을 특징으로 하는 에너 지 흡수 장치.
5. 특히 제1항 내지 제4항 중 적어도 어느 한 항에 따른, 차량 종방향에 대해 경사지게 배향된 변형되도록 설정된 중공형 종방향 섹션(2)과, 이에 이어지며 에너지 흡수 장치의 고정 평면(5)을 한정하는 에너지 흡수 장치의 고정 섹션(4)이 제공된 뒤로 접힌 영역(3)을 구비한, 차량의 범퍼 장치를 위한 에너지 흡수 장치(1)에 있어서,

   초기 상태인 고정 평면(5)은 에너지 흡수 이전에 중공형 종방향 섹션(2)의 횡방향에 대해 경사지게 배향되는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 장치.
6. 제5항에 있어서, 고정 평면(5)은 차량 종방향에 대해 다소 수직으로 배향되는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 뒤로 접힌 영역(3)은 에너지 흡수 장치의 단부 영역(10)에 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 에너지 흡수 장치(1)는 중공형 종방향 섹션(2) 방향으로, 뒤로 접힌 영역(3)과 비슷한 높이로 차체 구조(13)에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 뒤로 접힌 영역(3)은 U형으로만 뒤로 접히는 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 장치.
10. 제5항 내지 제9항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 고정 섹션(4)은 플랜지형, 플랩형이나 칼라형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 적어도 어느 한 항에 따른 에너지 흡수 장치를 구비한 차량 구조에 있어서,

    차량 구조는 중공형 종방향 섹션(2)이 변형시에 롤 오프될 수 있는 중공형 종방향 섹션의 안내부를 형성하는 벽부(19)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에너지 흡수 장치를 구비한 차량 구조.
12. 특히 제1항 내지 제4항 중 적어도 어느 한 항에 따른, 제1 단면 직경(103)의 제1 중공형 종방향 섹션(102)과, 제2 단면 직경(105)의 제2 중공형 종방향 섹션(104)과, 이 중공형 종방향 섹션들 사이의 뒤로 접힌 전환 섹션(106)을 구비한 에너지 흡수 장치(101)에 있어서,

    초기 상태인 제1 중공형 종방향 섹션(102)과 제2 중공형 종방향 섹션(104)은 에너지 흡수 이전에 서로에 대해 경사지게 배향되는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 장치.
13. 제12항에 있어서, 중공형 종방향 섹션들 중 뒤로 접힐 수 있는 중공형 종방향 섹션(102)은 차량 종방향에 대해 경사지게 배향되는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 장치.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 더 작은 단면 직경(103)의 중공형 종방향 섹션(102)은 더 큰 단면 직경(105)의 중공형 종방향 섹션(104)보다 뒤로 접히는 능력이 더 향상되어 있는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 장치.
15. 제14항에 있어서, 더 큰 단면 직경(105)의 중공형 종방향 섹션(104)에 의해 더 작은 단면 직경(103)의 중공형 종방향 섹션(102)의 안내부가 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 흡수 장치.
16. 제1 단면 직경(103)의 제1 중공형 종방향 섹션(102)과, 제2 단면 직경(105)의 제2 중공형 종방향 섹션(104)과, 이 2개의 중공형 종방향 섹션들 사이의 뒤로 접힌 전환 영역(106)을 포함하는 일체형 에너지 흡수 장치(101)를 제조하기 위한 방법이며, 이 방법은 제1 단면 직경의 튜브(130, 140)의 단면 직경이 제1 및 제2 단면 직경(103, 105)의 중공형 종방향 섹션(102, 104)의 형성하에 제2 단면 직경으로 섹션별로 변화하는 단계와, 튜브(130, 140)가 압축되는 단계와, 뒤로 접힌 전환 영역(106)이 형성되는 단계를 갖는, 일체형 에너지 흡수 장치를 제조하기 위한 방 법에 있어서,

    중공형 종방향 섹션들(102, 104)은 서로에 대해 경사지게 배향되는 것을 특징으로 하는, 일체형 에너지 흡수 장치를 제조하기 위한 방법.
17. 제16항에 있어서, 제1 단면 직경(103)의 튜브(130)는 내부 고압 성형에 의해 섹션별로 제2 단면 직경(105)으로 확대되는 것을 특징으로 하는, 일체형 에너지 흡수 장치를 제조하기 위한 방법.

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