KR20110055257A - 저속 충돌시 수리비 절감을 위한 범퍼 레일 - Google Patents

Abstract

차량의 프런트 앤드 모듈 조립체(Front End Module Assembly)에 형성되는 범퍼 레일(Bumper Rail)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 범퍼 레일의 강도를 보강하여 저속 충돌시에 프런트 앤드 모듈 내부 부품들의 손상을 감소시키기 위한 프런트 범퍼 레일 구조에 관하여 개시한다.

본 발명은 배면이 크래쉬 박스에 연결되며, 전면 레일 프레임과 후면 레일 프레임이 결합하여 형성되는 범퍼 레일에 있어서, 상기 전면 레일 프레임과 상기 후면 레일 프레임 사이에 완충 공간을 형성하고, 상기 완충 공간에 길이 방향으로 배치되는 관 형상의 임팩트 빔을 구비하는 것을 특징으로 하는 범퍼 레일을 제공한다.

범퍼 레일, 임팩트 빔, 보강 레일

Description

저속 충돌시 수리비 절감을 위한 범퍼 레일{Bumper rail for saving cost of low speed crash}

본 발명은 차량의 프런트 앤드 모듈 조립체(Front End Module Assembly)에 형성되는 범퍼 레일(Bumper Rail)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 범퍼 레일의 강도를 보강하여 저속 충돌시에 프런트 앤드 모듈 내부 부품들의 손상을 감소시키기 위한 프런트 범퍼 레일 구조에 관한 것이다.

차량의 상품성은 여러 가지 요소들로 평가된다. 차량의 성능에 관한 요소로는 최고속도, 가속력, 마력 등이 있으며, 비용과 관련되는 부분으로는 주행연비, 유지비, 사고발생시의 수리비 등이 있다.

본 발명은 이러한 여러 가지 고려 요소 중, 저속충돌시의 수리비와 관련되는 프런트 앤드 모듈의 범퍼 레일 구조에 관한 것이다.

차량의 저속 충돌은 차량의 사고중 가장 빈번하게 발생하게 되며, 주행중의 추돌, 주차시의 충돌 등에 의하여 발생하게 된다.

저속 충돌시에는 탑승자의 부상우려는 적으나 차체의 손상은 불가피하다.

저속 충돌시의 상품성 평가 기준으로 RCAR(Research Council for Automobile Repairs: 세계 자동차 수리 기술위원회) 테스트가 있다.

RCAR 테스트는 9 mile/hr 의 속도로 차량을 충돌시킨 후, 그 때 발생한 차량의 손상을 원상복원 하는데 소요되는 비용으로 평가한다.

RCAR 테스트에서 낮은 비용으로 원상복원 할 수 있기 위해서는 차체의 손상이 범퍼 부분에 국한되어야 하고, 이를 위해 차량의 프런트 엔드 모듈의 범퍼 레일이 프런트 앤드 모듈의 내부로 침투하지 않아야 한다.

본 발명의 목적은 프런트 앤드 모듈에 전방에서 결합 되는 범퍼 레일의 강도를 확보하여 저속 충돌시 프런트 앤드 모듈의 부품이나 후드가 손상되지 않도록 함으로써 저속 충돌에서의 수리를 절감할 수 있는 범퍼 레일을 제공함에 있다.

이러한 목적을 해결하기 위한 본 발명은 배면이 크래쉬 박스에 연결되며, 전면 레일 프레임과 후면 레일 프레임이 결합하여 형성되는 범퍼 레일에 있어서, 상기 전면 레일 프레임과 상기 후면 레일 프레임 사이에 완충 공간을 형성하고, 상기 완충 공간에 길이 방향으로 배치되는 관 형상의 임팩트 빔을 구비하는 것을 특징으로 하는 범퍼 레일을 제공한다.

상기 임팩트 빔은 상기 크래쉬 박스와 양측 단부가 중첩되도록 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명은 배면이 크래쉬 박스에 연결되며, 전면 레일 프레임과 후면 레일 프레임이 결합하여 형성되는 범퍼 레일에 있어서, 전면 레일과 후면 레일 사이에 완충 공간을 형성하고, 상기 완충 공간에 관 형상의 임팩트 빔을 구비하며, 상기 크래쉬 박스와 연결되는 배면 레일 프레임의 양측에 보강 보강 레일을 구비하는 것을 특징으로 하는 범퍼 레일을 제공한다.

상기 임팩트 빔과 상기 보강 레일은 서로 중첩되는 구간이 존재하도록 형성 되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 전면 레일 프레임은 상기 배면 레일 프레임과 동일한 두께 또는 그 보다 얇은 두께를 가지는 것이 바람직하며,

상기 임팩트 빔은 상기 완충 공간에서 상기 후면 레일 프레임에 밀착되고, 상기 전면 레일 프레임과 유격을 가지도록 배치되면 더욱 바람직하다.

본 발명에 따른 범퍼 레일은 임팩트 빔 또는 보강 레일을 추가로 구비하여 범퍼 레일의 강도를 보강함으로써, 저속 충돌시 범퍼 레일이 프런트 앤드 모듈 내부로 밀려들지 않도록 함으로써 내부의 부품 손상을 방지하는 효과를 가져온다.

따라서, 저속 충돌시의 부품 손상을 감소시켜 수리비를 절감하여, RACR 테스트에서 저속 충돌에 관한 상품성을 개선하는 효과를 가져온다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 저속 충돌시 수리비 절감을 위한 범퍼 레일에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

또한, 도면에서 발명을 구성하는 구성요소들의 크기는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술된 것이며, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소와 접하여 설치될 수 있고, 소정의 이격거리를 두고 설치될 수도 있으며, 이격거리를 두고 설치되는 경우엔 상기 어떤 구성요소를 상기 다른 구성요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제3의 수단에 대한 설명이 생략될 수도 있다.

도 1은 프런트 앤드 모듈의 모듈 프레임의 구조를 나타낸 사시도이다.

도시된 바와 같이, 프런트 앤드 모듈(front end module)은 대략 사각형 형태를 가지는 모듈 프레임(10)에 여러 부품을 지지하는 구조를 가지는다. 프런트 앤드 모듈에 장착되는 내부 부품으로는 헤드 램프, 범퍼 빔, 쿨링 모듈, 인터쿨러 시스템 등이 있다.

모듈 프레임(10)의 전면 중앙부에는 범퍼 레일(100)이 배치된다. 이 때 범퍼 레일(100)과 프런트 앤드 모듈 사이에는 소정의 유격을 형성하여, 범퍼 레일(100)의 변형 공간을 확보함으로써 범퍼 레일(100)의 변형량이 적은 경우 범퍼 레일(100)이 프런트 앤드 모듈에 손상을 주지 않도록 되어 있다. 또한, 범퍼 레일(100)의 배면과 프런트 앤드 모듈의 사이에는 크래쉬 박스(도 2의 50)가 개재된 다. 크래쉬 박스(50)는 범퍼 레일(100)과 프런트 앤드 모듈 사이의 유격을 확보하며, 범퍼 레일(100)이 프런트 앤드 모듈로 밀려 들어갈 때 변형되며 충격을 흡수하는 역할을 수행한다.

전면 충돌이 발생하면 충격은 제일 먼저 범퍼 레일(100)에 가해지고, 범퍼 레일(100)은 충격을 흡수하며 변형하게 되는데, 현재의 범퍼 레일은 강성이 약해 저속 충돌시에도 범퍼 레일(100)의 중앙부가 프런트 앤드 모듈로 밀려들어가, 후드의 변형, 헤드 램프 파손, 쿨링 모듈의 파손을 일으키는 문제점을 가지고 있었다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 범퍼 레일 구조를 나타낸 분리사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 범퍼 레일(100)은 크래쉬 박스(50)에 연결되는 배면 레일 프레임(110)과, 배면 레일 프레임(110)의 전면에 결합하여 내부에 완충 공간을 형성하는 전면 레일 프레임(120)과, 상기 완충 공간에 길이 방향으로 배열되는 관 형상의 임팩트 빔(impact beam)(150)을 포함한다.

상기 임팩트 빔(150)은 높은 강도를 가지는 마르텐사이트 조직 소재인 것이 바람직하다. 이러한 임팩트 빔(150)은 일반 성형을 통해서는 그 형상의 가공이 곤란하므로 열간 성형을 통하여 가공하는 것이 바람직하다.

배면 레일 프레임(110)과 전면 레일 프레임(120)은 강판 소재를 블랭킹으로 절단하고 프레스에서 성형하여 제조되는 것으로, 배면 레일 프레임(110)과 전면 레일 프레임(120)이 서로 맞닿는 가장자리 부분이 용접으로 연결되어 결합 된다.

전면 레일 프레임(120)과 배면 레일 프레임(110)의 사이에는 길이 방향으로 완충 공간이 형성되는 데, 완충 공간은 충격에 의하여 전면 레일 프레임(120)이 변형될 수 있는 공간을 확보해주기 위한 것이다.

전면 레일 프레임(120)의 두께는 배면 레일 프레임(110)의 두께보다 얇거나 동일한 것이 바람직하다. 여기서 두께는 강판의 두께를 의미한다.

예를 들어, 전면 레일 프레임(120)을 1.2mm 두께의 강판으로 성형하고, 배면 레일 프레임(110)을 1.4mm 두께의 강판으로 성형하는 것이다. 즉, 전면 레일 프레임(120)이 배면 레일 프레임(110)에 비하여 약한 강도 또는 동일한 강도를 가지게 해야 한다. 이는 충돌이 발생했을 때 전면 레일 프레임(120)에서 먼저 변형이 발생한 후, 전면 레일 프레임(120)이 충격을 모두 흡수하지 못했을 경우 배면 레일 프레임(110)이 변형되도록 하기 위한 것이다. 만일 전면 레일 프레임(120)의 강도가 더 높다면, 충격이 발생하였을 때 전면 레일 프레임(120)은 변형되지 않고 배면 레일 프레임(110)이 먼저 변형되는 경우가 발생하게 되는데, 이는 수리비의 측면에서 좋지 못한 결과를 가져오게 된다.

따라서, 전면 레일 프레임(120)이 배면 레일 프레임(110)에 비하여 약한 강도 또는 동일한 강도를 가지게 함으로써 미약한 충돌에서는 변형이 전면 레일 프레임(120)에 국한되도록 함으로써 충돌시의 수리비를 최소화하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 범퍼 레일의 평면도를 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 범퍼 레일(100)은 전면 레일 프레임(120)과 배면 레일 프레 임(110) 사이의 완충 공간에 길이 방향으로 임팩트 빔(150)을 구비하며, 임팩트 빔(150)은 크래쉬 박스(50)의 전면과 중첩되는 구간이 존재하도록 형성되는 것이 바람직하다. 임팩트 빔(150)이 범퍼 레일(100)의 강도를 보강해 주는 것인데, 임팩트 빔(150)이 크래쉬 박스(50)와 중첩되는 구간이 존재하지 않을 경우 임팩트 빔(50)이 끝나는 지점에서 범퍼 레일의 변형이 이루어져 크래쉬 박스(50)에 충격이 제대로 전달되지 않을 수 있다. 크래쉬 박스(50)도 충격을 흡수하기 위한 완충부재 인데 크래쉬 박스(50)에서 충격이 제대로 전달되지 않을 경우 내부 부품으로 보다 많은 충격이 가해지는 문제점을 초래하게 된다.

따라서, 도시된 바와 같이, 임팩트 빔(150)의 양단이 크래쉬 박스(50)에 걸쳐지도록 하여, 범퍼 레일(50)에 가해지는 충격이 크래쉬 박스(50)로 효과적으로 전달될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 범퍼 레일의 위치별 단면도를 나타낸 것이다.

도 4는 도 3의 A, B, C, D, E, F 부분의 단면을 나타낸 것으로, 도면의 좌측 A 는 범퍼 레일(100)의 중앙 단면을 나타낸 것이고, 순차적으로 B, C, D, E, F 이동하면서의 단면을 순차적으로 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 중앙부에서는 임팩트 빔(150)이 원형의 단면을 가지고 있으며, 가장자리로 갈수록 임팩트 빔(150)의 가로 방향 직경은 감소하고 세로 방향의 직경은 증가한다. 즉 임팩트 빔(150)은 중앙에서 가장자리로 갈수록 종횡비가 증가하는 형태가 된다.

또한, 임팩트 빔(150)은 전면 레일 프레임(120)과 유격을 가지도록 배치된다. 임팩트 빔(150)이 전면 레일 프레임(120) 및 배면 레일 프레임(110)과 모두 밀착된 상태라면, 전면 레일 프레임(120)의 변형 공간이 확복되지 않아 순차적인 충격흡수가 이루어지지 않게 된다.

범퍼 레일(100)에 충격이 가해지는 경우 1차적으로 전면 레일 프레임(120)이 변형되면서 충격을 흡수하게 되고, 다음으로 임팩트 빔(150)이 충격을 전달받아 충격을 흡수하게 되며, 마지막으로 배면 레일 프레임(110)이 충격을 전달받게 된다.

즉, 종래의 2중 충격흡수 구조에 비하여 3중 충격흡수 구조를 가지게 되며, 범퍼 레일(100)의 강도가 보강된다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 범퍼 레일 구조를 나타낸 분리사시도이다.

도시된 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 범퍼 레일(100)은 배면 레일 프레임(110)과, 배면 레일 프레임(110)의 전면에 결합하여 내부에 완충 공간을 형성하는 전면 레일 프레임(120)과, 상기 완충 공간에 길이 방향으로 배열되는 관 형상의 임패트 빔(150)과, 상기 배면 레일 프레임(110)의 양측에 구비되는 보강 레일(170)을 포함한다.

앞선 제 1 실시예의 경우 배면 범퍼 레일(110)이 크래쉬 박스(50)에 연결되는 구조를 가지고 있었으나, 제 2 실시예는 배면 범퍼 레일(110)의 배면에 한 쌍의 보강 레일(170)을 구비하여, 보강 레일(170)의 중앙부가 크래쉬 박스(50)에 연결되는 구조를 제공한다. 즉 보강 레일(170)는 크래쉬 박스(50)와 연결되는 부분의 강도를 보강하여 범퍼 레일(100)에 가해지는 충격이 크래쉬 박스(50)로 효과적으로 전달될 수 있도록 해준다.

또한, 제 2 실시예의 임팩트 빔(150)은 크래쉬 박스(50)와 중첩되도록 형성되는 것이 아니라 상기 보강 레일(170)과 중첩되도록 형성된다. 제 1 실시예의 경우 강도가 보강되는 영역이 임팩트 빔(150)이 배치된 영역으로 한정되어, 임팩트 빔(150)이 크래쉬 박스에 중첩될 수 있도록 배치하였으나, 제 2 실시예의 경우에는 강도 보강이 임팩트 빔(150)과 보강 레일(170)에 의하여 이루어지는 것이므로, 임팩트 빔(150)은 보강 레일(170)과 중첩되는 영역이 존재하도록 형성되면 족하다.

도 6은 종래의 범퍼 레일과 본 발명의 제 1, 제 2 실시예에 따른 범퍼 레일의 충돌 시험 결과를 나타낸 평면도이고, 도 7은 미국연방자동차안전규격(FMVSS)581 법규에 따른 충돌시험 방법을 나타낸 것이고, 도 8은 미국고속도로보험협회(IIHS)에서 정한 저속 수리비용 산정 규정에 의거한 충돌시험 방법을 나타낸 것이다.

종래의 범퍼 레일과 본 발명의 제 1, 제 2 실시예에 따른 범퍼 레일로 충돌시험을 수행하였다.

종래의 범퍼 레일은 전면 레일 프레임과 배면 레일 프레임이 모두 1.2mm 두 께의 강판을 사용한 것이고,

제 1 실시예에 따른 범퍼 레일은 전면 레일 프레임과 배면 레일 프레임은 모두 두께는 1.2mm 강판, 임팩트 빔은 직경 31mm, 두께 2.6mm 를 사용하였다.

제 2 실시예에 따른 범퍼 레일은 전면 레일 프레임과 배면 레일 프레임은 모두 두께는 1.2mm 강판, 임팩트 빔은 직경 31mm, 두께 2.6mm 를 사용하였고, 보강 레일은 두께 1.4mm 의 강판을 사용하였다.

충돌 시험 결과 도 6에 도시된 바와 같이, 임팩트 빔 및 보강 레일이 구비되지 않은 종래의 범퍼 레일의 경우 변형량이 101mm 발생하여, 충돌 후 후드 변형, 램프 파손 및 쿨링 모듈이 파손되는 결과를 가져왔으며,

제 1 실시예에 따른 범퍼 레일은 변형량이 60mm 발생하여, 후드는 손상되었으나, 헤드 램프와 쿨링 모듈은 파손되지 않았다.

제 2 실시예에 따른 범퍼 레일은 변형량이 49mm 발생하였고, 후드도 손상되지 않고, 헤드 램프와 쿨링 모듈도 파손되지 않는 결과를 가져왔다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에 서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도 1은 프런트 앤드 모듈의 모듈 프레임의 구조를 나타낸 사시도,

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 범퍼 레일 구조를 나타낸 분리사시도,

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 범퍼 레일의 평면도,

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 범퍼 레일의 위치별 단면도

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 범퍼 레일 구조를 나타낸 분리사시도,

도 6은 종래의 범퍼 레일과 본 발명의 제 1, 제 2 실시예에 따른 범퍼 레일의 충돌 시험 결과를 나타낸 평면도,

도 7은 미국연방자동차안전규격(FMVSS)581 법규에 따른 충돌시험 방법을 나타낸 도면,

도 8은 미국고속도로보험협회(IIHS)에서 정한 저속 수리비용 산정 규정에 의거한 충돌시험 방법을 나타낸 도면임.

Claims (10)

1. 배면이 크래쉬 박스에 연결되며, 전면 레일 프레임과 후면 레일 프레임이 결합하여 형성되는 범퍼 레일에 있어서,

   상기 전면 레일 프레임과 상기 후면 레일 프레임 사이에 완충 공간을 형성하고,

   상기 완충 공간에 길이 방향으로 배치되는 관 형상의 임팩트 빔을 구비하는 것을 특징으로 하는 범퍼 레일.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 임팩트 빔은 상기 크래쉬 박스와 양측 단부가 중첩되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 범퍼 레일.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 전면 레일 프레임은 상기 배면 레일 프레임과 동일한 두께 또는 그 보다 얇은 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 범퍼 레일.
4. 제 1 항에 잇어서,

   상기 임팩트 빔은 상기 완충 공간에서 상기 후면 레일 프레임에 밀착되고,

   상기 전면 레일 프레임과 유격을 가지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 범퍼 레일.
5. 제 1 항에 잇어서,

   상기 임팩트 빔은 상기 범퍼 레일의 중앙부분에서는 원형의 단면을 가지며,

   상기 범퍼 레일의 가장자리로 갈수록 종횡비가 커지는 것을 특징으로 하는 범퍼 레일.
6. 배면이 크래쉬 박스에 연결되며, 전면 레일 프레임과 후면 레일 프레임이 결합하여 형성되는 범퍼 레일에 있어서,

   전면 레일과 후면 레일 사이에 완충 공간을 형성하고,

   상기 완충 공간에 관 형상의 임팩트 빔을 구비하며,

   상기 크래쉬 박스와 연결되는 배면 레일 프레임의 양측에 보강 보강 레일을 구비하는 것을 특징으로 하는 범퍼 레일.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 임팩트 빔과 상기 보강 레일은 서로 중첩되는 구간이 존재하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 범퍼 레일.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 전면 레일 프레임은 상기 배면 레일 프레임과 동일한 두께 또는 그 보다 얇은 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 범퍼 레일.
9. 제 6 항에 잇어서,

   상기 임팩트 빔은 상기 완충 공간에서 상기 후면 레일 프레임에 밀착되고,

   상기 전면 레일 프레임과 유격을 가지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 범퍼 레일.
10. 제 6 항에 잇어서,

    상기 임팩트 빔 상기 범퍼 레일의 중앙부분에서는 원형의 단면을 가지며,

    상기 범퍼 레일의 가장자리로 갈수록 종횡비가 커지는 것을 특징으로 하는 범퍼 레일.

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