KR20100131817A - 차량용 범퍼빔 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상호 이종 재질 및 두께를 갖는 강판 소재를 롤 성형 또는 프레스 성형을 통하여 전방 레일과 후방 레일로 각각 성형하되, 상호 연결부인 길이방향 상하 단부에 각각 끼움단을 형성하여 상호 연결부를 끼움 타입으로 조립하여 연결부의 용접공정을 삭제함과 동시에, 소재를 부분적으로 달리 적용함으로써, 제조원가는 최소화하고, 그 충돌성능은 향상시키는 차량용 범퍼빔 유닛을 제공한다.

범퍼빔, 끼움단, 조립, 레일

Description

차량용 범퍼빔 유닛{AUTOMOTIVE BUMPER BEAM UNIT}

본 발명은 차량용 범퍼빔 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상호 이종 재질 및 두께를 갖는 강판 소재를 롤 성형 또는 프레스 성형을 통하여 전,후방 레일로 각각 성형하되, 상호 연결부를 끼움 타입으로 조립하여 연결부의 용접공정을 삭제하고, 그 충돌성능은 향상시키는 차량용 범퍼빔 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 차량에서의 범퍼는 자동차가 다른 자동차나 고정체와의 충돌 시, 그 충격을 흡수하여 승차자의 안전을 도모하며, 동시에 차체의 변형을 최소화 할 수 있도록 자동차의 전,후 단부의 소정 부위에 배치되는 완충유닛이다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 상기한 범퍼(100)는 차량의 전,후방에서 차폭 방향으로 배치되는 범퍼빔(101)의 후방 양측에 스테이(103)가 장착되어 차체측 사이드 멤버(111)에 고정되는 범퍼빔 유닛(105)과, 상기 범퍼빔(101)의 전방에 배치되어 충격력을 흡수하는 에너지 업소버(107), 그리고 상기 범퍼빔(101)과 에너지 업소버(107)를 감싸는 범퍼 커버(109)로 이루어진다.

여기서, 상기한 종래의 범퍼빔 유닛(105)의 일례로, 도 2와 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기한 범퍼빔(101)은 폐구간이 단면을 이루도록 롤 포밍 성형되며, 그 길이방향을 따라 배면(F2)측으로 배치되는 양단(E)은 전면(F1)과 함께 스폿 용접(SW)되어 구성된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 범퍼빔(101)은, 단일 코일재를 이용하여 한번의 롤 포밍 성형공정을 통하여 제조되는 바, 국부적으로 강성이 요구되는 경우에도 부분적으로 그 두께와 재질을 달리하여 제작할 수는 없었으며, 특히, 상기 도 2에서와 같이, 그 강성 요구부인 전면(F1)과 배면(F2)의 중앙부에 별도의 보강재(113,115)를 용접하거나, 최초 필요이상의 두께를 갖는 코일재를 사용하여야 하는 등의 문제점이 있다.

한편, 종래의 범퍼빔 유닛(201)의 다른 일례로, 도 4에서 도시한 바와 같이, 프레스 성형되는 전방 및 후방 레일(203,205)이 그 길이방향 상하 단부가 상호 용접되어 범퍼빔(207)을 형성하고, 그 후방 양측에 스테이(209)가 각각 용접 조립되는데, 상기 전방 레일(203)의 경우, 후방 레일(205)에 비하여 강성이 요구되는 바, 그 두께와 재질을 후방 레일(205)에 비하여 그 두께가 두껍고, 고강성인 소재를 적용하여 구성한다.

그러나 상기한 범퍼빔(207) 역시, 전방 레일(203)과 후방 레일(205)을 조립하기 위해서는 그 길이방향 상하 단부 및 중앙을 따라 스폿 용접(SW)을 통하여 용접을 진행해야 함으로 제조원가 측면에서 불리한 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점 및 단점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상호 이종 재질 및 두께를 갖는 강판 소재를 롤 성형 또는 프레스 성형을 통하여 전방 레일과 후방 레일로 각각 성형하되, 상호 연결부인 길이방향 상하 단부에 각각 끼움단을 형성하여 상호 연결부를 끼움 타입으로 조립하여 연결부의 용접공정을 삭제함과 동시에, 소재를 부분적으로 달리 적용함으로써, 제조원가는 최소화하고, 그 충돌성능은 향상시키는 차량용 범퍼빔 유닛을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 차량용 범퍼빔 유닛은 차폭 방향으로 배치되는 범퍼빔과, 상기 범퍼빔의 후방 양측에 설치되어 범퍼빔을 차체에 고정하는 스테이로 구성되는 차량용 범퍼빔 유닛에 있어서,

상기 범퍼빔은 길이방향 상하 단부를 따라서 외측 끼움단을 형성하는 전방 레일과, 길이방향 상하 단부를 따라서 상기 외측 끼움단과 동일 형상의 내측 끼움단을 형성하는 후방 레일로 구성하여 상기 상,하부 내측 끼움단에 대하여 그 외측에서 상기 상,하부 외측 끼움단을 각각 길이방향을 따라 끼워 상기 전방 레일 및 후방 레일을 상호 조립하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 외측 끼움단은 상기 전방 레일의 길이방향 양단부를 "V"자 형상으로 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하고, 상기 내측 끼움단은 상기 후방 레일의 길이방향 양단부를 "V"자 형상으로 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 전방 레일과 후방 레일은 그 길이방향 중앙에 각각 상호 대응하는 "??"자 형상의 요입부를 형성하여 상호 맞대어지는 것을 특징으로 하고, 그 각각의 요입부 내면은 길이방향을 따라 일정간격으로 상호 스폿 용접되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전방 레일은 상기 후방 레일에 비하여 두께가 더 두꺼운 이종 재질의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이러한 전방 레일과 후방 레일은 각각 롤 포밍 성형품으로 이루어지거나, 각각 프레스 성형품으로 이루어지는 것으로 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 범퍼빔 유닛에 의하면, 상호 이종 재질 및 두께를 갖는 강판 소재를 롤 성형 또는 프레스 성형을 통하여 전방 레일과 후방 레일로 각각 성형하되, 상호 연결부인 길이방향 상하 단부에 각각 끼움단을 형성하여 상호 연결부를 끼움 타입으로 조립함으로써 연결부의 용접공정을 삭제함과 동시에, 소재를 부분적으로 달리 적용함으로써, 제조원가는 최소화할 수 있으며, 오히려 그 충돌성능은 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛의 사시도이고, 도 6은 도 5의 B부분의 확대 사시도이다.

본 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛(1)은, 도 5에서 도시한 바와 같이, 차폭 방향으로 배치되는 범퍼빔(3)이 구비되고, 상기 범퍼빔(1)의 후방 양측에는 스테이(5)가 설치되어 범퍼빔(3)을 차체측 사이드 멤버(미도시)에 고정하도록 구성된다.

상기 범퍼빔(3)은, 도 6에서 도시한 바와 같이, 전방 레일(11)과 후방 레일(13)로 구성되는데, 상기 전방 레일(11)은 그 길이방향 상하 단부를 따라서 외측 끼움단(15)을 형성하고, 상기 후방 레일(13)도 그 길이방향 상하 단부를 따라서 상기 외측 끼움단(15)과 동일 형상의 내측 끼움단(17)을 형성한다.

즉, 상기 외측 끼움단(15)은 상기 전방 레일(11)의 길이방향 양단부를 "V"자 형상으로 성형하여 이루어지고, 상기 내측 끼움단(17)도 상기 후방 레일(13)의 길이방향 양단부를 "V"자 형상으로 성형하여 이루어진다.

한편, 상기 전방 레일(11)과 후방 레일(13)은 각각 그 길이방향 중앙에 상호 대응하는 "ㄷ"자 형상의 요입부(19)(21)를 형성하여 조립 시, 각 요입부(19)(21) 내면이 상기 상호 맞대어진다.

즉, 상기 후방 레일(13)은 그 상,하부 내측 끼움단(17)이 상기 전방 레일(11)의 상기 상,하부 외측 끼움단(15)의 내측으로 각각 길이방향을 따라 끼워 상기 전방 레일(11)에 대하여 후방 레일(13)이 조립된다.

이때, 상기 전방 레일(11)과 후방 레일(13)의 각 요입부(19)(21) 내면은 그 길이방향을 따라 일정간격으로 상호 스폿 용접(SW)되어 차량에 적용된 상태에서의 NVH 개선 및 조립 상태를 유지해 주게 된다.

이러한 범퍼빔(1)은 그 전방 레일(11)의 강성이 후방 레일(13)에 비하여 더 요구되어지는 바, 상기 후방 레일(13)에 비하여 전방 레일(11)의 두께가 더 두꺼운 이종 재질의 소재로 이루어진다.

즉, 본 실시예에서는, 도 8에서 도시한 바와 같이, 전방 레일(11)이 후방 레일(13)에 비하여 강성이 요구되는 바, 전방 레일(11)의 소재를 두께 1.8t의 SPEC 1180의 재질을 적용하였으며, 후방 레일(13)의 소재는 두께 1.2t의 SPEC 980의 재질을 적용하여 전방 레일(11)을 약 0.6t 정도 두꺼운 고강성의 재질로 된 강판을 사용하였다.

한편, 이러한 상기 전방 레일(11)과 후방 레일(13)은 각각 롤 성형을 통한 롤 포밍 성형품으로 구성할 수 있으며, 강판의 두께가 더 두꺼워 질 경우, 각각 프레스 성형을 통한 프레스 성형품으로 구성할 수 있을 것이다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 차량용 범퍼빔 유닛(1)은, 상기한 바와 같이, 고 강성이 요구되는 전방 레일(11)을 고강도 재질이며 두께가 두꺼운 강판 소재를 적용하여 성형하고, 상호 연결부인 길이방향 상하 단부는 각각 끼움단(15,17)을 형성하여 상호 연결부를 끼움 타입으로 조립함으로써 연결부의 용접공정을 삭제할 수 있게 된다.

한편, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 차량용 범퍼빔 유닛(1)은 배리어(BARRIER) 충돌시험을 통하여 다음과 같은 충돌 해석 결과를 가지며, 종래 기술 의 차량용 범퍼빔 유닛의 충돌 해석 결과치와 비교를 통하여 그 성능면에서 우수함을 알 수 있다.

즉, 충돌 해석은 시험조건으로 해석 중량을 1,400Kg, 충돌속도를 5MPH로 하여 종래 차량용 범퍼빔 유닛과 본 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛의 응력 분포, 변위량 비교의 2가지 측면에서 해석하였다.

먼저, 응력 분포의 경우, 도 7은 종래 기술과 본 발명의 실시예에 따른 범퍼빔 유닛의 정면 베리어 충돌 시험의 응력 분포를 나타내고 있다.

즉, 도 7의 종래 기술과 본 발명의 차량용 범퍼빔 유닛에 대한 응력 분포 상, 본 발명의 실시예에 적용되는 범퍼빔이 중앙부를 기점으로 붉은색으로 표시되는 응력 흡수가 더 이루어진 영역이 많은 것을 확인할 수 있다.

이는 본 실시예의 범퍼빔(3)이 종래 기술의 범퍼빔에 비하여 그 구조 강성의 증대에 따른 변형량이 적어 상대적으로 응력 집중 현상이 낮기 때문이며, 이는 더 많은 충돌에너지를 흡수할 수 있음을 의미한다.

그리고 상기 변위량 비교는 인트루젼(Intrusion) 변위량과 디플렉션(Deflection) 변위량으로 구분되는데, 상기 인트루젼 변위량은, 도 8에서 도시한 바와 같이, 충돌 시 범퍼빔의 전면측 중앙부(S1)가 측정 포인트가 되며, 여기서부터 충돌방향으로의 최대 변형량으로 충돌시험 후 빔이 밀고 들어가 차량의 외부적으로 상관 파트의 변형에 영향을 주는 구간에서의 변형을 말한다.

그리고 상기 디플렉션 변위량은 충돌 시, 범퍼빔의 배면측 중앙부(S2)가 측정 포인트가 되며, 여기서부터 충돌방향으로의 최대 변형량으로 충돌시험 후 빔의 내부적 침입 허용구간에서의 변형을 말한다.

결론적으로 두 요소(factor) 모두 변형량으로 표시하고, 실제 충돌 시험시에도 동일한 조건으로 측정하며, 두 요소(factor)가 모두 고강도 재료 혹은 고강성 구조에서는 적게 밀려들어가는 것이 우수한 범퍼빔이라 할 수 있다.

도 9는 종래 기술과 본 발명의 차량용 범퍼빔 유닛의 정면 베리어 충돌 시험에서, 각부 변위량의 비교값을 나타내고 있다.

즉, 상기 변위량 비교에 있어서는, 도 9에서 도시한 바와 같이, 본 실시예의 범퍼빔(3)이 종래 기술의 범퍼빔에 비하여 인트루젼 변위량과 디플렉션 변위량이 모두 작게 발생됨을 알 수 있으며, 이는 본 발명의 범퍼빔 유닛의 중량을 약 10% 정도 줄임에도 불구하고, 동등한 수준 이상의 충돌 변위량을 나타내는 것으로 그 충격흡수성능이 더 우수함을 짐작할 수 있다.

도 1은 일반적인 차량용 범퍼의 분해 사시도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 차량용 범퍼빔 유닛의 일실시예에 따른 사시도이다.

도 3은 도 2의 A부분의 확대 사시도이다.

도 4는 종래 기술에 따른 차량용 범퍼빔 유닛의 다른 실시예에 따른 사시도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛의 사시도이다.

도 6은 도 5의 B부분의 확대 사시도이다.

도 7은 종래 기술과 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛의 정면 베리어 충돌 시험의 응력 분포도이다.

도 8은 범퍼빔 유닛의 충돌시험에서 변위량 비교시의 개념을 설명을 하기 위한 변위량의 개념 설명도이다.

도 9는 종래 기술과 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛의 정면 베리어 충돌 시험의 변위량의 비교표이다.

Claims (14)

1. 차폭 방향으로 배치되는 범퍼빔과, 상기 범퍼빔의 후방 양측에 설치되어 범퍼빔을 차체에 고정하는 스테이로 구성되는 차량용 범퍼빔 유닛에 있어서,

   상기 범퍼빔은

   길이방향 상하 단부를 따라서 외측 끼움단을 형성하는 전방 레일과, 길이방향 상하 단부를 따라서 상기 외측 끼움단과 동일 형상의 내측 끼움단을 형성하는 후방 레일로 구성하여 상기 상,하부 내측 끼움단에 대하여 그 외측에서 상기 상,하부 외측 끼움단을 각각 길이방향을 따라 끼워 상기 전방 레일 및 후방 레일을 상호 조립하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔 유닛.
2. 제1항에서,

   상기 외측 끼움단은

   상기 전방 레일의 길이방향 양단부를 "V"자 형상으로 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔 유닛.
3. 제1항에서,

   상기 내측 끼움단은

   상기 후방 레일의 길이방향 양단부를 "V"자 형상으로 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔 유닛.
4. 제1항에서,

   상기 전방 레일과 후방 레일은

   그 길이방향 중앙에 각각 상호 대응하는 "ㄷ"자 형상의 요입부를 형성하여 상호 맞대어지는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔 유닛.
5. 제4항에서,

   상기 전방 레일과 후방 레일은

   그 각각의 요입부 내면이 길이방향을 따라 일정간격으로 상호 스폿 용접되는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔 유닛.
6. 제1항에서,

   상기 전방 레일은

   상기 후방 레일에 비하여 두께가 더 두꺼운 이종 재질의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔 유닛.
7. 제1항에서,

   상기 전방 레일과 후방 레일은

   각각 롤 포밍 성형품으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔 유닛.
8. 제1항에서,

   상기 전방 레일과 후방 레일은

   각각 프레스 성형품으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔 유닛.
9. 전방 레일과 후방 레일로 구성되어 차폭 방향으로 배치되는 범퍼빔과, 상기 범퍼빔의 후방 레일 양측에 설치되어 범퍼빔을 차체에 고정하는 스테이로 구성되는 차량용 범퍼빔 유닛에 있어서,

   상기 전방 레일은 그 길이방향 상하 단부를 따라서 "V" 자 형상의 외측 끼움단을 형성하고,

   상기 후방 레일은 그 길이방향 상하 단부를 따라서 상기 외측 끼움단과 동일 형상의 내측 끼움단을 형성하며,

   상기 후방 레일은 그 상,하부 내측 끼움단에 대하여 그 외측에서 상기 전방 레일의 상,하부 외측 끼움단을 각각 길이방향을 따라 끼워 상기 전방 레일 및 후방 레일을 상호 조립하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔 유닛.
10. 제9항에서,

    상기 전방 레일과 후방 레일은

    그 길이방향 중앙에 각각 상호 대응하는 "ㄷ"자 형상의 요입부를 형성하여 상호 맞대어지는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔 유닛.
11. 제10항에서,

    상기 전방 레일과 후방 레일은

    그 각각의 요입부 내면이 길이방향을 따라 일정간격으로 상호 스폿 용접되는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔 유닛.
12. 제9항에서,

    상기 전방 레일은

    상기 후방 레일에 비하여 두께가 더 두꺼운 이종 재질의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔 유닛.
13. 제9항에서,

    상기 전방 레일과 후방 레일은

    각각 롤 포밍 성형품으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔 유닛.
14. 제9항에서,

    상기 전방 레일과 후방 레일은

    각각 프레스 성형품으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔 유 닛.

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