KR20100061288A

KR20100061288A - 복수의 충돌에너지 흡수단계를 갖는 차량의 충돌에너지 흡수장치

Info

Publication number: KR20100061288A
Application number: KR1020090032936A
Authority: KR
Inventors: 임지호
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2009-04-15
Publication date: 2010-06-07
Also published as: JP2012509815A; US20110233016A1; JP5484481B2; EP2366591A1; EP2366591B1; EP2366591A4; WO2010062007A1; KR20100061287A; US8893866B2

Abstract

본 발명은 충돌시 충격력으로부터 탑승자를 보호할 수 있도록 차량에 장착되는 충돌에너지 흡수장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 충돌에너지 흡수단계를 갖는 차량의 충돌에너지 흡수장치는 일 단부에 클린칭부가 형성되는 튜브 형태로 이루어지며, 충돌시 충돌에너지의 흡수를 위해 확관에 의한 1차 소성변형이 이루어지는 제1 변형부와; 튜브 형태로 이루어지고, 상기 제1 변형부의 단부와 연장선상에 배치되며, 충돌시 충돌에너지를 순차적으로 흡수하기 위하여 상기 제1 변형부의 1차 변형 후 2차 소성변형이 이루어지는 제2 변형부와; 상기 일 단부가 제2 변형부의 단부에 결합되고, 다른 일 단부가 상기 클린칭부에 의해 상기 제1 변형부결합되며, 상기 제1 변형부의 1차 소성변형을 유발하는 확관 유도부;를 포함하여 구성될 수도 있다.

상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 단위 길이당 충돌 에너지의 흡수성능을 증가시킬 수 있고, 단위길이당 흡수에너지가 높기 때문에 차세대 자동차 등과 같이 충돌붕괴거리가 짧은 차량에 적용이 가능하며, 충돌 가속도가 최대한 감소하도록 하여 탑승자의 부상정도를 최소화할 수 있다.

차량, 충돌에너지, 소성변형, 확관, 압괴, 에너지 흡수

Description

복수의 충돌에너지 흡수단계를 갖는 차량의 충돌에너지 흡수장치{CRASH ENERGY ABSORBER ABSORBING CRASH ENERGY BY STAGES}

일반적으로, 차량에는 충돌시 충격력을 흡수하여 탑승자를 보호하기 위한 충돌에너지 흡수장치가 구비되고 있다.

자동차나 기차 등과 같은 차량은 고속으로 이동하다가 다른 운송수단 또는 고정된 물체에 부딪치는 충돌사고가 발생하기도 한다. 이 경우, 충돌시 발생하는 에너지를 효과적으로 흡수하는 것이 승객의 안전을 확보하는데 있어서 가장 중요한 요소이다.

종래에 알려진 충돌에너지를 흡수하는 방법은 충돌시 충돌구조부재를 변형시키면서 발생하는 소성에너지를 이용하는 방식이 이용되고 있다. 예를 들어, 충돌에너지 흡수장치(10)는 도 1a에 도시된 것과 같이, 지지부(10a)가 고정체(1)에 장착되고, 지지부(10a)와 연장선상에 소성 변형부(10b)가 구비되고 있다. 이러한 구성에 의해 도 1b에 도시된 것과 같이, 충돌체(20)로부터 전달되는 에너지는 상기 소 성 변형부(10b)가 압괴되어 발생하는 소성에너지로 전환되도록 하여 충돌에너지는 흡수하도록 구성되고 있다.

이와 같이, 충돌에너지를 흡수하기 위하여 이용되는 압괴방식의 경우에는 구조부재의 모든 영역이 충돌에너지를 흡수하기 때문에 경량화 측면에서 유리한 장점이 있다.

그러나, 소재가 굽힘변형을 받기 때문에 충분한 소성변형을 부과하지 못하게 되어 부재의 단위질량당 에너지 흡수능력이 낮은 단점이 낮다. 이를 극복하기 위하여 최근에는 충돌에너지 흡수능력을 높이기 위하여 구조재 사이에 폼(foam) 부재나 격막 등과 같은 구조를 부가하여 충돌구조부재를 육각형 등과 같은 다양한 형태로 설계하는 방법들이 시도되고 있다.

그러나, 차량의 종류 또는 구조에 따라 충돌에너지를 흡수하기 위하여 요구되는 공간의 길이가 짧은 경우, 단위길이당 더욱 높은 충돌에너지 흡수능력이 요구된다.

예를 들어, 철도차량과 같은 경우, 충돌시 충돌구조부재의 변형공간이 적기 때문에 튜브확관형 충돌에너지 흡수장치를 사용하여 소재의 에너지 흡수 성능을 최대한 활용하고 있다. 그러나, 이러한 방법은 튜브를 확관시키기 위하여 구비되는 부분이 강체로서 변형을 하지 않기 때문에 중량이 무겁고, 확관에 의한 소성변형만으로는 요구되는 모든 충돌에너지를 흡수하도록 구성하는 것이 어려운 실정이다.

다른 일 예로, 달리 최근 개발되고 있는 전기자동차나 연료전지차 등은 무게가 많이 증가하며, 충돌에너지 흡수공간이 짧다. 따라서, 단위길이당 높은 충돌에 너지 흡수능력을 요구되고 있다.

이 경우, 기존의 압괴방법을 이용하는 충돌에너지 흡수방식은 굽힘변형에 의한 소성변형량이 적기 때문에 고연신 소재의 높은 에너지 흡수능을 최대한 활용하기에 적합하지 않으며, 상대적으로 큰 붕괴공간을 필요로 한다.

일반적인 충돌의 경우 판재의 굽힘변형에 의하여 소성변형을 하기 때문에 평균 변형률이 20% 전후이다. 판재 표면은 변형량이 크지만 중심면은 변형량이 거의 발생하지 않고, 판재가 접히는 부분에서만 집중적으로 소성변형이 발생한다. 따라서 충돌부재 전체적인 관점에서 보면 소성변형량이 고연신 소재의 특성에 충분하지 않은 실정이다.

따라서, 단위길이당 높은 충돌에너지를 흡수할 수 있는 충돌에너지 흡수장치의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 종래의 차량의 충돌에너지 흡수장치에서 발생하는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.

본 발명의 일 목적은 고강도, 고연신 소재의 특성을 이용하여 단위 길이당 충돌 에너지의 흡수성능을 증가시킬 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은 충돌에너지를 흡수하기 위하여 요구되는 공간의 길이가 짧은 경우에도 효과적으로 충돌에너지의 흡수가 가능하도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 차량의 충돌시 발생하는 충돌에너지가 단계적으로 흡수될 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 높은 충돌에너지를 흡수함과 동시에 차량경량화를 이룰 수 있도록 충돌부재의 무게를 최소화 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 저속에 의한 충돌과 고속에 의한 충돌 각각에 적합한 충돌에너지 흡수가 가능하도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 충돌 가속도가 최대한 감소하도록 하여 탑승자의 부상정도를 최소화 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 충돌 붕괴공간을 축소시켜 차량의 설계에 대한 제약을 감소시킬 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 충돌에너지 흡수장치를 구성하는 부품들 간의 결합이 용이하도록 하여 생산성을 향상시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 충돌에너지 흡수장치를 구성하는 부품들 간의 결합력에 대한 선택이 설계 사양에 따라 유연하게 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 저속 충돌의 경우 일부 부품의 교체가 가능하도록 하여 교체부품이 최소화 될 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 확관에 의한 변형이 보다 안정적으로 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

상기 과제들 중 적어도 하나의 과제를 실현하기 위한 일 실시 형태와 관련된 복수의 충돌에너지 흡수단계를 갖는 차량의 충돌에너지 흡수장치는 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.

본 발명은 기본적으로, 차량의 충돌시 발생하는 충돌에너지가 단계적으로 흡수될 수 있도록 구성되는 것을 기초로 한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 복수의 충돌에너지 흡수단계를 갖는 차량의 충돌에너지 흡수장치는 튜브 형태로 이루어지며, 충돌시 충돌에너지의 흡수를 위해 확관에 의한 1차 소성변형이 이루어지는 제1 변형부와; 튜브 형태로 이루어지고, 제1 변형부의 단부와 연장선상에 배치되며, 충돌시 충돌에너지를 순차적으로 흡수하기 위하여 제1 변형부의 1차 변형 후 2차 소성변형이 이루어지는 제2 변형부와; 제2 변형부의 단부에 결합되어 제1 변형부와 제2 변형부 사이에 배치되며, 제1 변형부의 1차 소성변형을 유발하는 확관 유도부;를 포함하여 구성될 수도 있다.

이 경우, 제1 변형부는 확관 유도부와 결합되는 일 단부에 클린칭부가 형성되어 단순 기계적인 방식의 결합이 이루어질 수도 있다.

한편, 제1 변형부는 충돌시 확관 유도부에 의해 확관되어 소성변형이 이루어질 수 있도록 확관 유도부와 접하는 부분에 예비 확관부가 형성될 수도 있고, 이 경우, 클린칭부는 예비 확관부에 연이어 형성될 수도 있다.

그리고, 제1 변형부는 제2 변형부와 길이가 동일하게 이루어져 1차 소성변형 후, 2차 소성변형시 제2 변형부와 함께 압괴에 의한 소성변형이 이루어지도록 구성될 수도 있다.

또한, 제1 변형부는 제2 변형부 보다 길이가 짧게 이루어져 1차 소성변형 후, 제2 변형부의 일부 영역이 압괴에 의한 2차 소성변형을 하고, 다시 제1 및 제2 변형부가 함께 압괴에 의한 3차 소성변형이 이루어지도록 구성될 수도 있다.

다른 한편, 제1 변형부는 제2 변형부 보다 길이가 길게 이루어져 1차 소성변형 후, 제1 변형부의 일부 영역이 압괴에 의한 2차 소성변형하고, 다시 제1 및 제2 변형부가 함께 압괴에 의한 3차 소성변형이 이루어지도록 구성될 수도 있다.

한편, 확관 유도부는 충돌시 제1 변형부의 확관이 용이하도록 제1 변형부가 이동하는 방향으로 경사면이 형성될 수도 있다.

다른 한편, 클린칭부와 확관 유도부는 어느 일 이상의 영역에 용접 또는 접합 중 하나 이상의 결합이 더 이루어질 수도 있다.

그리고, 확관 유도부는 충돌시 제1 변형부가 이동하는 방향으로 단면 폭이 확대되는 경사부가 형성되고, 경사부의 단부로부터 제1 변형부의 진행방향으로 연 장되는 확관 지지부가 더 형성될 수도 있다. 이 경우, 예비 확관부는 그 단부에서 연장되어 확관 유도부의 확관 지지부와 접하는 연장부가 더 형성되고, 연장부는 그 단부의 일부 또는 전체 영역에 확관 지지부와 결합되는 클린칭부가 더 형성될 수도 있다.

한편, 확관 유도부와 제1 변형부는 클린칭부와 확관 지지부 또는 연장부와 확관 지지부 중 어느 일 이상의 영역에 용접 또는 접합 중 하나 이상의 결합이 더 이루어질 수도 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 고강도, 고연신 소재의 특성을 이용하여 단위 길이당 충돌 에너지의 흡수성능을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 충돌에너지를 흡수하기 위하여 요구되는 공간의 길이가 짧은 경우에도 효과적으로 충돌에너지의 흡수가 가능하다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 단위길이당 흡수에너지가 높기 때문에 차세대 자동차 등과 같이 충돌붕괴거리가 짧은 차량에 적용이 가능하다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 차량의 충돌시 발생하는 충돌에너지가 단계적으로 흡수되면서, 충돌 가속도가 최대한 감소하도록 하여 탑승자의 부상정도를 최소화할 수 있다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 높은 충돌에너지를 흡수함과 동시에 충돌부재의 무게를 감소시킬 수 있게 되어 차량경량화가 가능하다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 저속에 의한 충돌과 고속에 의한 충돌 각각 에 적합한 충돌에너지 흡수가 가능하다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 충돌 붕괴공간을 축소시켜 차량의 설계에 대한 제약을 감소시킬 수 있다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 충돌에너지 흡수장치를 구성하는 부품들 간의 결합이 용이하게 이루어질 수 있고, 이를 통해 생산성을 향상시킬 수 있다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 충돌에너지 흡수장치를 구성하는 부품들 간의 결합력에 대한 선택이 설계 사양에 따라 유연하게 이루어질 수 있다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 저속 충돌의 경우 손상된 일부 부품만의 교체가 가능하도록 하여 교체되어야 하는 부품의 수를 감소시킬 수 있다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 확관에 의한 변형이 안정적으로 이루어질 수 있도록 하여 충돌시 발생되는 에너지의 흡수가 보다 효율적으로 이루어지도록 할 수 있다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 확관튜브 뿐만 아니라 고정튜브의 충돌에너지 흡수능의 활용을 위하여 하이드로포밍 프레임 타입의 차체에 적용 가능성을 열었다.

상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 복수의 충돌에너지 흡수단계를 갖는 차량의 충돌에너지 흡수장치에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다.

이하, 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다.

따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다.

그리고 이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.

본 발명과 관련된 실시예들은 기본적으로, 차량의 충돌시 발생하는 충돌에너지가 단계적으로 흡수될 수 있도록 구성되는 것을 기초로 한다.

도 2에 도시된 것과 같이, 상기 충돌에너지 흡수장치(100)는 단계적으로 충돌에너지를 흡수할 수 있도록 제1 변형부(120)와 제2 변형부(110)가 연장선 상에 배치되도록 구성될 수도 있다.

이 경우, 상기 제1 변형부(120)는 충돌시 상기 제2 변형부(110) 보다 먼저 1차 소성변형이 발생하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 변형부(120)의 소성변형은 확관 형태의 소성변형으로 발생될 수 있으며, 이 경우, 상기 제1 변형부(120)는 튜브 형태로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 튜브 형태는 양 단부가 개구거나 또는 일 단부가 개구되는 상태로 이루어질 수 있으며, 단면 구조는 형태에 제약 없이 이루어질 수 있다.

상기 제1 변형부(120)의 소성변형에 의해 충돌시 발생하는 충돌에너지가 흡수될 수 있다.

그리고, 상기 제2 변형부(110)는 차량에 구비되는 고정체(1)에 일 단부가 고정되도록 결합되고, 다른 일 단부에는 상기 제1 변형부(120)가 연장선 상에 배치되도록 결합될 수 있다. 상기 제2 변형부(110)는 상기 제1 변형부(120)가 확관 형태의 소성변형될 수 있도록, 상기 제1 변형부(120)의 소성변형시 변형되지 않거나, 또는 변형이 최소화 될 수 있도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 제2 변형부(110)는 상기 제1 변형부(120)가 소성변형된 후, 2차 소성변형이 이루어지도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 제1 변형부(120)의 소성변형(확관)시 원상태를 최대한 유지하게 되고, 상기 제1 변형부(120)가 소성변형된 후에 소성변형될 수 있도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 변형부(120)가 확관 형태의 소성변형이 이루어진 후, 상기 제1 변형부(120)와 함께 압괴 형태의 소성변형이 이루어지도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 제2 변형부(110)의 단부에는 확관 유도부(130)가 더 구비될 수도 있다. 상기 확관 유도부(130)는 상기 제2 변형부(110)와 상기 제1 변형부(120) 사이에 배치되도록 상기 제2 변형부(110)의 단부에 결합될 수도 있다.

이 경우, 상기 확관 유도부(130)는 상기 제2 변형부(110)의 단부에 나사결합, 용접결합 또는 접착결합 중 어느 하나의 결합구조 또는 이들의 결합구조 중 둘 이상을 조합하여 결합이 이루어지도록 구성할 수도 있다.

그리고, 상기 제1 변형부(120)는 일 단부가 상기 확관 유도부(130)에 임시고정되는 상태로 결합될 수도 있다. 예를 들어, 충돌시 제1 변형부의 소성변형이 이루어지기 전에 결합 상태의 파손이 먼저 발생할 수 있도록, 상기 확관 유도부(130)에 결합될 수 있다.

이 경우, 상기 확관 유도부(130)와 상기 제1 변형부(120)의 결합은 상기 제2 변형부(110)와 확관 유도부(130)의 결합과 같이 나사결합, 용접결합 또는 접착결합 중 어느 하나의 결합구조 또는 이들의 결합구조 중 둘 이상을 조합하여 결합이 이루어지도록 구성할 수도 있다.

이와 같이 제1 변형부(120)와 확관 유도부(130) 또는 확관 유도부(130)와 제2 변형부(110) 간의 결합 또는 이들 모두의 결합이 상기 예와 같이 이루어지는 경우, 각 부품 간의 결합이 용이하게 이루어질 수 있고, 또한 저속충돌로 인한 파손의 경우 일부 부품 만의 교환이 가능하도록 구성할 수 있게 된다.

그리고, 상기 확관 유도부(130)는 상기 제1 변형부(120)가 소성변형되는 경우 변형되지 않거나 또는 변형이 최소화되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 확관 유도부(130)는 제1 변형부(120) 보다 더 큰 허용응력강도, 더 큰 규격 등과 같은 조건이 반드시 요구되는 것을 아니다. 즉, 확관 유도부(130)가 제1 변형부(120) 보다 허용응력강도 또는 두께 등의 규격이 작은 경우에도 제1 변형부(120)의 소성변형시 확관 유도부(130)가 변형되지 않거나 또는 변형이 최소화 되도록 구성할 수 있다.

한편, 상기 제1 변형부(120)는 상기 확관 유도부(130)와 접하게 되는 단부에 예비 확관부(121)가 더 형성될 수도 있다. 상기 예비 확관부(121)는 충돌시 제1 변형부(120)가 상기 확관 유도부(130)와 접한 단부 영역부터 순차적으로 확관이 이루어질 수 있도록 작용할 수 있다. 이와 같은 확관에 의해 상기 제1 변형부(120)는 제2 변형부(110)의 외부에 배치되는 상태, 즉, 상기 제2 변형부(110)가 제1 변형부(120)의 내부에 삽입되는 상태로 배치될 수 있다.

이 상태에서, 상기 제1 변형부(120)의 소성변형에 의해 충돌에너지가 완전히 흡수되지 않은 경우, 즉, 여분의 충돌에너지가 남게 되는 경우에는 제2 변형부(110) 및 제1 변형부(120)가 함께 소성변형될 수 있다. 이 경우, 소성변형은 압괴 방식의 소성변형이 발생할 수 있다.

이러한 구성은 충돌하중이 서서히 증가시켜, 탑승객에 대한 충돌가속도를 감소시키게 되므로 상해치를 감소시킬 수 있다. 한편, 제1 변형부(120)가 1차 소성변형되어 상대적으로 작은 충돌에너지를 먼저 흡수하게 되고, 제2 변형부(110) 및 제1 변형부(120)가 함께 소성변형되어 상대적으로 큰 충돌에너지를 흡수하게 되므로, 저속충돌 및 고속충돌에 대한 적용이 유리하게 되며, 단위길이당 흡수에너지의 상승이 가능하다.

한편, 상기 확관 유도부(130)는 상기 제1 변형부(120)가 충돌에 의해 소성변형되는 경우, 확관이 용이하게 이루어지도록 상기 제1 변형부(120)가 충돌에 의해 이동하는 방향으로 그 자체가 경사부로 형성될 수도 있다.

이 경우, 상기 경사부는 충돌시 제1 변형부가 이동하는 방향으로 상기 확관 유도부(130)의 단면 폭이 확대되는 형태로 형성될 수도 있다. 다른 한편, 상기 경 사부는 충돌시 제1 변형부가 이동하는 방향으로 외부면의 거리가 확대되는 경사면의 형태로 이루어질 수도 있다. 다시 말해서, 상기 확관 유도부(130)는 충돌에 의해 상기 제1 변형부(120)가 이동하면서 순차적인 확관변형이 이루어질 수 있는 다양한 구조의 경사부로 이루어질 수 있다.

이와 같이 구성되는 경우, 상기 확관 유도부(130)의 각도와 비율에 따라 제1 변형부(120)의 확관률과 확관된 후 제1 변형부(120)의 압괴 형태의 소성변형률이 결정될 수 있다.

이 경우, 제2 변형부(110)는 제1 변형부(120)가 확관될 때, 소성변형이 발생하지 않거나 또는 변형이 최소화 되도록 구성될 수 있다. 이 경우에도 상기 제2 변형부(110)는 제1 변형부(120) 보다 더 큰 허용응력강도, 더 큰 규격 등과 같은 조건이 반드시 요구되는 것을 아니다.

그리고, 상기 제1 변형부(120)는 확관에 의한 소성변형 뿐만 아니라 확관 유도부(130)에 의해 굽힘과 펴짐에 의한 소성변형도 발생하게 된다. 따라서, 확관시 제1 변형부(120)의 소성변형량을 결정하기 위하여는 제1 변형부(120)의 확관률과 함께 확관 유도부(130)에 형성되는 경사면의 각도에 따른 굽힘변형량이 함께 고려될 수도 있다. 즉, 2차 소성변형에 요구되는 흡수율을 제외한 여분의 흡수율이 1차 소성변형시 최대한 이루어질 수 있도록 확관율과 굽힘 변형량이 고려될 수 있다.

이와 같은 구성에 의해 상기 충돌에너지 흡수장치(100)는 1차 확관에 의한 소성변형과 2차 압괴에 의한 소성변형이 순차적으로 발생하여 서로 다른 충돌에너지에 대하여 적용할 수 있다.

상기와 같이 제1 변형부에 예비 확관부(121)가 형성되는 경우에도 상기 예비 확관부(121)와 확관 유도부(130) 간의 결합이 나사결합, 용접결합 또는 접착결합 중 어느 하나의 결합구조 또는 이들의 결합구조 중 둘 이상을 조합하여 결합이 이루어지도록 구성할 수도 있다.

도 3a에 도시된 것과 같이, 충돌에너지 흡수장치(100)는 상기와 같은 구성에 의해 충돌체(20)와 충돌하게 되는 경우, 제1 변형부(120)가 상기 확관 유도부(130)에 의해 확관이 이루어지게 된다. 이 경우, 제1 변형부는 길이방향을 따라 확관 유도부(130)와 접한 영역이 순차적으로 굽힘과 펴짐이 발생한다. 즉, 제1 변형부(120)는 충돌에 의해 상기 제2 변형부(110)의 위치로 이동하게 될 때, 확관 유도부(130)와 접하게 되는 제1 변형부(120)의 영역의 단면은 구불어지면서 확관변형이 발생하고, 확관 유도부(130)를 지나게 되면서 확관이 된 상태로 원래의 제1 변형부(120)의 단면과 동일한 방향으로 펴지게 된다.

상기 제1 변형부(120)의 일부가 확관영역(121c)으로 소성변형된 부분 확관에 의해 충돌에너지가 완전히 흡수되지 않는 경우, 도 3b에 도시된 것과 같이, 상기 제1 변형부(120)는 일 단부가 고정체(1)와 접할 때 까지 확관에 의한 소성변형을 하면서 충돌에너지를 흡수하게된다.

이와 같은 제1 변형부(120)이 소성변형에 의해서도 충돌에너지가 완전히 흡수되지 않은 경우, 도 3c에 도시된 것과 같이, 상기 제1 변형부(120)는 제2 변형부(110)와 함께 압괴 형태의 소성변형을 하면서 충돌에너지를 흡수하게 된다.

즉, 이러한 작용에 의해, 저속충돌의 경우 제1 변형부(120)의 소성변형에 의 해서 충돌에너지가 흡수되고, 제2 변형부(110)는 변형되지 않기 때문에 부품의 수리 시 제1 변형부(120) 또는 제1 변형부(120)와 확관 유도부(130)만 간단히 교체하면 된다. 그리고, 고속충돌의 경우는 제1 변형부(120)의 소성변형에 의해서 1차 충동에너지를 흡수하고 제2 변형부(110)와 함께, 이중으로 충돌에너지를 흡수하기 때문에 일반 압괴방식에 비하여 높은 에너지를 얻을 수 있다.

또한, 제1 변형부(120)는 확관 후 압괴되는 방식으로 최대한의 소성변형률을 부과할 수 있기 때문에 고연신, 고강도 소재의 높은 에너지 흡수능을 최대한 활용하게 된다.

상기 충돌에너지 흡수장치(100)의 다른 일 실시예로, 도 4에 도시된 것과 같이, 상기 제1 변형부(120)는 확관에 의한 1차 소성변형이 완전히 이루어진 상태에서 제2 변형부(110)의 길이보다 짧도록, 즉 상기 제1 변형부(120)의 일 단부가 고정체(1)에 접하지 않고 일정 간격(d)이 발생하도록 구성될 수도 있다.

이 경우, 상기 충돌 초기에 제1 변형부(120)는 도 3a 및 도 3b의 예를 통해 상기 설명한 것과 같이, 확관에 의한 소성변형만 발생하게 된다.

상기 제1 변형부(120)가 확관에 의한 소성변형된 후에, 상기 제2 변형부(110)가 단독으로 상기 제1 변형부(120) 보다 먼저 압괴 형태의 소성변형이 발생하면서 일정 크기의 충돌에너지를 흡수하게 된다.

나머지 충돌에너지는 도 3c의 예를 통해 상기 설명한 것과 같이, 제1 변형부(120)와 함께 압괴 형태의 소성변형이 이루어지면서 나머지 충돌에너지를 흡수하게 된다. 이러한 구성의 경우, 충돌에너지는 3단계에 걸쳐 흡수될 수 있는 것을 알 수 있다.

한편, 상기 확관 유도부(130)와 결합되는 제1 변형부(120)의 단부에는 클린칭부(Clinching Portion : 121a)가 더 형성되어 상기 확관 유도부(130)와 결합이 이루어지도록 구성될 수도 있다.

상기 클린칭부(121a)의 형성은 지그 등과 같은 일반적인 성형장치를 이용하여 제1 변형부(120)의 단부가 확관 유도부(130)의 단부를 감싸는 형태로 성형하여 클린칭부(121a)가 형성되도록 할 수도 있다. 이와 같은 기계적인 체결구조를 통해 상기 단순 결합이 이루어지게 되므로, 구성간의 결합이 보다 간단하고 단순하게 결합될 수 있다.

도 5에 도시된 것과 같이, 상기 제1 변형부(120)에 예비 확관부(121)가 구비되는 경우, 확관 유도부(130)와 결합을 위한 클린칭부(121a)를 상기 예비 확관부(121)의 단부에 형성할 수도 있다. 이 경우에도, 상기 클린칭부(121a)는 확관 유도부(130)의 단부를 감싸는 형태로 형성되어 상기 제1 변형부(120)가 확관 유도부(130)에 결합될 수 있도록 구성할 수 있다.

한편, 상기 클린칭부(121a)와 확관 유도부(130)가 접하는 영역에는 용접 또는 접착에 의한 결합이 더 이루어지도록 구성할 수도 있다. 또한, 상기 확관 지지부(130)와 예비 확관부(121)가 접하는 어느 일 이상의 영역에도 용접, 접착 또는 나사결합 등에 의해 결합이 더 이루어질 수도 있다. 상기와 같은 다양한 결합구조는 선택적으로 조합되어 이루어질 수도 있다. 이러한 결합구조에 의해 설계 사양에 따른 결합강도의 선택이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.

도 6에 도시된 것과 같이, 상기 확관 유도부(130)에는 충돌시 제1 변형부(120)의 확관 변형이 안정적으로 이루어지도록 확관 지지부(130b)가 더 구비될 수도 있다. 충돌시 상기 확관 지지부(130b)는 확관 유도부(130)의 일 단부에서 상기 제1 변형부(120)가 확관 변형되어 이동하는 진행방향으로 연장되도록 형성될 수도 있다.

한편, 도시된 것과 같이, 상기 확관 유도부(130)에 경사부(130a)가 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 확관 지지부(130b)는 상기 경사부(130a)의 일 단부에서 충돌시 상기 제1 변형부(120)가 확관 변형되어 이동하는 진행방향으로 연장되도록 형성될 수도 있다.

이와 같이, 상기 확관 유도부(130)에 확관 지지부(130b)가 구비되는 경우, 상기 제1 변형부(120)의 예비 확관부(121)에는 상기 확관 지지부(130b)와 접하는 연장부(121b)가 확관 지지부(130b)의 외부를 감싸는 구조로 끼워지도록 구성될 수도 있다. 그리고, 상기 연장부(121b)의 단부에는 클린칭부(121a)가 형성되어 확관 지지부(130b)의 단부에 결합되도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 상기 클린칭부(121a)는 상기 연장부(121b)의 일부 또는 전체 영역에 형성되어 확관 지지부(130b)의 단부와 결합되도록 구성할 수도 있다.

한편, 상기 클린칭부(121a)와 확관 지지부(130b)가 접하는 영역에는 용접 또는 접착에 의한 결합이 더 이루어지도록 구성할 수도 있다. 또한, 상기 확관 지지부(130b)와 연장부(121b)가 접하는 어느 일 이상의 영역에도 용접, 접착 또는 나사결합 등에 의해 결합이 더 이루어질 수도 있다.

상기와 같은 다양한 결합구조는 선택적으로 조합되어 이루어질 수도 있다. 이러한 결합구조에 의해 설계 사양에 따른 결합강도의 선택이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 복수의 충돌에너지 흡수단계를 갖는 차량의 충돌에너지 흡수장치는 상기와 같이 설명된 실시예들로 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 이루어질 수도 있다.

도 1a는 종래의 차량에 구비되는 충돌에너지 흡수장치의 구조를 개략적으로 나타는 도면이다.

도 1b는 도 1a에 도시된 충돌에너지 흡수장치가 변형되어 충돌에너지를 흡수하는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 충돌에너지 흡수단계를 갖는 차량의 충돌에너지 흡수장치의 구성에 관한 일 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 충돌에너지 흡수단계를 갖는 차량의 충돌에너지 흡수장치가 충돌시 단계적으로 변형되는 상태를 나타내는 단면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복수의 충돌에너지 흡수단계를 갖는 차량의 충돌에너지 흡수장치가 충돌시 변형되는 상태를 나타내는 단면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 충돌에너지 흡수단계를 갖는 차량의 충돌에너지 흡수장치를 구성하는 제1 변형부의 구성에 관한 다른 일 예를 나타내는 단면도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 충돌에너지 흡수단계를 갖는 차량의 충돌에너지 흡수장치를 구성하는 확관 유도부 및 제1 변형부의 또 다른 구성에 관한 일 예들을 나타내는 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 설명*

100 ... 충돌에너지 흡수장치 110 ... 제2 변형부

120 ... 제1 변형부 121 ... 예비 확관부

121a ... 클린칭부 121b ... 연장부

121c ... 확관영역 130 ... 확관 유도부

130a ... 경사부 130b ... 확관 지지부

Claims

일 단부에 클린칭부가 형성되는 튜브 형태로 이루어지며, 충돌시 충돌에너지의 흡수를 위해 확관에 의한 1차 소성변형이 이루어지는 제1 변형부와;

튜브 형태로 이루어지고, 상기 제1 변형부의 단부와 연장선상에 배치되며, 충돌시 충돌에너지를 순차적으로 흡수하기 위하여 상기 제1 변형부의 1차 변형 후 2차 소성변형이 이루어지는 제2 변형부와;

상기 일 단부가 제2 변형부의 단부에 결합되고, 다른 일 단부가 상기 클린칭부에 의해 상기 제1 변형부결합되며, 상기 제1 변형부의 1차 소성변형을 유발하는 확관 유도부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 충돌에너지 흡수단계를 갖는 차량의 충돌에너지 흡수장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 변형부는 충돌시 상기 확관 유도부에 의해 확관되어 소성변형이 이루어질 수 있도록 상기 확관 유도부와 접하는 부분에 예비 확관부가 형성되고, 상기 클린칭부는 상기 예비 확관부에 연이어 형성되는 것을 특징으로 하는 복수의 충돌에너지 흡수단계를 갖는 차량의 충돌에너지 흡수장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 변형부는 제2 변형부와 길이가 동일하게 이루어져 1차 소성변형 후, 2차 소성변형시 제2 변형부와 함께 압괴에 의한 소성변형이 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 충돌에너지 흡수단계를 갖는 차 량의 충돌에너지 흡수장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 변형부는 제2 변형부 보다 길이가 짧게 이루어져 1차 소성변형 후, 제2 변형부의 일부 영역이 압괴에 의한 2차 소성변형하고, 다시 제1 및 제2 변형부가 함께 압괴에 의한 3차 소성변형이 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 충돌에너지 흡수단계를 갖는 차량의 충돌에너지 흡수장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 변형부는 제2 변형부 보다 길이가 길게 이루어져 1차 소성변형 후, 제1 변형부의 일부 영역이 압괴에 의한 2차 소성변형하고, 다시 제1 및 제2 변형부가 함께 압괴에 의한 3차 소성변형이 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복수의 충돌에너지 흡수단계를 갖는 차량의 충돌에너지 흡수장치.
제 1 항에 있어서, 상기 확관 유도부는 충돌시 제1 변형부의 확관이 용이하도록 제1 변형부가 이동하는 방향으로 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 복수의 충돌에너지 흡수단계를 갖는 차량의 충돌에너지 흡수장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 클린칭부와 확관 유도부는 어느 일 이상의 영역에 용접 또는 접합 중 하나 이상의 결합이 더 이루어지는 것을 특징으로 하는 복수의 충돌에너지 흡수단계를 갖는 차량의 충돌에너지 흡수장치.
제 1 항에 있어서, 상기 확관 유도부는 충돌시 제1 변형부가 이동하는 방향으로 단면 폭이 확대되는 경사부가 형성되고, 상기 경사부의 단부로부터 상기 제1 변형부의 진행방향으로 연장되는 확관 지지부가 더 형성되며, 상기 예비 확관부는 그 단부에서 연장되어 상기 확관 유도부의 확관 지지부와 접하는 연장부가 더 형성되고, 상기 연장부는 그 단부의 일부 또는 전체 영역에 상기 확관 지지부와 결합되는 클린칭부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 복수의 충돌에너지 흡수단계를 갖는 차량의 충돌에너지 흡수장치.
제 8 항에 있어서, 상기 확관 유도부와 제1 변형부는 클린칭부와 확관 지지부 또는 연장부와 확관 지지부 중 어느 일 이상의 영역에 용접 또는 접합 중 하나 이상의 결합이 더 이루어지는 것을 특징으로 하는 복수의 충돌에너지 흡수단계를 갖는 차량의 충돌에너지 흡수장치.