KR20140003038A - 폼형 스테이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폼형 스테이에 관한 것으로, 범퍼빔에 고정되는 플랜지부와, 차체에 고정되는 플레이트부를 포함하는 스테이로서, 상기 플랜지부를 구성하는 모서리부가 2단 꺾임 형태로 포밍되어 제1모서리부와 제1모서리부로부터 일정곡률을 갖고 연속하여 연장된 제2모서리부로 이루어진 것을 특징으로 하는 폼형 스테이를 제공한다.
범퍼빔용 스테이의 형상 개선에 따라 경량화에 일조하면서 충돌시 유효한 찌그러짐 변형이 일어나되 쉽게 파손되지 않아 충격흡수력이 뛰어나고, 이에 따라 범퍼빔에 충격을 주지 않아 크랙이 생기지 않으므로 탑승자의 안전성이 더욱 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

Description

폼형 스테이{FORM TYPE STAY}

본 발명은 폼형 스테이에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 충돌시 변형량을 최소화하면서 에너지 흡수율은 극대화시킨 폼형 스테이에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 범퍼 시스템은 차량의 저속 충돌시 탄성적으로 변형하여 차량의 물리적인 손상을 최초화하기 위한 것으로서, 다른 자동차나 고정체와의 충돌시 그 충격을 흡수하여 탑승자의 안전을 도모하게 되며, 동시에 차체의 변형을 최소화 할 수 있도록 자동차 전,후방에 배치되는 완충수단이다.

이러한 범퍼 시스템은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 기본적으로 차량의 전,후방에서 차폭방향으로 장착되되 2개의 범퍼레일(3a,3b)을 포함하는 범퍼빔(3)과, 상기 범퍼빔(3)의 전방에 배치되어 충격력을 흡수하는 에너지 업소버(2)와, 그리고 상기 범퍼빔(3)과 에너지 업소버(2)를 감싸는 범퍼커버(1) 및 상기 범퍼빔(3)과 프론트 사이드 멤버(front side member)(5)를 상호 연결하기 위한 스테이(Stay)(4)를 포함하여 구성된다.

그리하여, 차량 충돌시 충돌에너지를 최대한 흡수시켜 차체의 변형을 최소화시킴으로써 탑승자의 안전을 확보하게 된다.

따라서, 범퍼 시스템에 대한 법규는 매우 엄격하며, 특히 유럽 시장의 경우에는 요구사항이 매우 까다롭고 더 엄격하다.

일 예로, 40% 오프셋 테스트에서 차체의 손상을 줄이기 위해 충돌시 범퍼빔이 견딜 수 있는 한도 내에서의 압착, 변형 또는 파괴 등으로 최대한 충돌에너지를 흡수 할 수 있는 구조여야 하고, 반면에 범퍼 배리어 테스트에서는 차체 손상을 막기 위해 범퍼빔의 변형이 최소화되어야 하고 쉽게 파손되지 않아야 하는 등 서로 상반된 성능을 만족할 만한 형태의 것 등을 들 수 있다.

이러한 성능을 만족시키기 위해서는 범퍼 시스템을 구성하는 여러 부재들이 최적화 설계되어야 하겠지만, 그 중에서도 충돌에너지 흡수와 직접 관련된 스테이(Stay)(4)의 구조는 매우 중요하다.

더구나, 차량의 경량화 이슈까지 만족시켜야 하기 때문에 더욱 그러하다.

이와 관련하여 초창기 개시된 스테이들은 공개실용 제1998-036681호, 등록특허 제0240026호에 나타나 있는 것처럼 스틸 소재를 'ㄷ'형, 'W'형 등과 같이 판재를 절곡시키고, 일부에 포밍을 형성하여 충돌흡수력을 높이려는 노력들이 있었다.

하지만, 스테이가 가져야 할 기본 성질로서, 충돌시 변형은 되지만 쉽게 파단되지 않도록 하여 충돌에너지가 범퍼빔 쪽으로 최대한 전달되지 않도록 하는 것임에도 불구하고, 경우에 따라서는 스테이가 잘 변형되지 않고 너무 강도가 세다 보니 오히려 범퍼빔으로 직접 충돌에너지가 전달되는 문제, 반대로 쉽게 파단되어 버리는 문제 등이 있었고, 더구나 차량 경량화에 역행하는 문제가 있었다.

이에, 많은 특허 기술들이 출원되면서 최근에는 소재를 유리섬유 강화 열가소성수지 등과 같이 일정 이상의 강성을 가지면서 중량도 줄이고 비용도 줄일 수 있는 스테이들이 출시되고 있다.

이러한, 종래 스테이는 도 2의 도시와 같이, 범퍼빔에 고정되는 플랜지부(10)와, 차체에 고정되는 플레이트부(20)로 구성되고, 종류에 따라 플랜지부(10)가 인너부(Inner Part)(12)와 아웃터부(Outer Part)(14)로 구분되기도 하고, 이들 구분없이 하나의 통체로 형성되기도 한다.

그런데, 종래 스테이 중 플레이트부(20)를 구성하는 인너부(12) 혹은 아웃터부(14)가 대부분 단순 절곡된 형상의 모서리(16a,16b)를 갖추고 있어 충돌시 변형저항력이 약하고, 쉽게 파단될 수 있는 단점이 있어 왔다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 특히 플랜지부를 구성하는 모서리부의 형상을 보강하여 충돌시 찌그러지면서 변형은 이루어지되 쉽게 파손되지 않고, 또한 범퍼빔에 크랙을 유발하지도 않아 우수한 충격 흡수력으로 탑승자의 안전을 도모할 수 있도록 개선된 폼형 스테이를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 범퍼빔에 고정되는 플랜지부와, 차체에 고정되는 플레이트부를 포함하는 스테이로서, 상기 플랜지부를 구성하는 모서리부가 2단 꺾임 형태로 포밍되어 제1모서리부와 제1모서리부로부터 일정곡률을 갖고 연속하여 연장된 제2모서리부로 이루어진 것을 특징으로 하는 폼형 스테이를 제공한다.

이때, 상기 2단 꺾임 형태의 모서리부를 갖는 상기 플랜지부는 인너부와 아웃터부로 분리 형성된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 범퍼빔용 스테이의 형상 개선에 따라 경량화에 일조하면서 충돌시 유효한 찌그러짐 변형이 일어나되 쉽게 파손되지 않아 충격흡수력이 뛰어나고, 이에 따라 범퍼빔에 충격을 주지 않아 크랙이 생기지 않으므로 탑승자의 안전성이 더욱 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 일반적인 범퍼빔 시스템의 예시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 스테이의 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 폼형 스테이의 예시도이다.
도 4 및 도 6은 본 발명에 따른 폼형 스테이와, 종래 스테이, 변형된 비교용 스테이의 동일 조건 실험예를 보인 도면이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스테이(stay)(100)는 플랜지부(110)와 플레이트부(120)로 이루어진다.

이때, 상기 플랜지부(110)는 범퍼빔(200, 도 4 참조)에 고정되는 부위로서, 플랜지부(110)에 형성된 볼트공(112)을 통해 볼트(Bolt)로 범퍼빔(200)에 견고히 고정된다.

또한, 상기 플랜지부(110)는 인너부(Inner Part)(114)와 아웃터부(Outer Part)(116)를 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 인너부(114)는 범퍼빔(200)의 양단부에서 중앙쪽을 향한 안쪽에 고정되는 부분을 말하고, 아웃터부(116)는 그 반대쪽 부분을 말한다.

그리고, 상기 플레이트부(120)는 차체(300, 도 4 참조)에 고정되는 부위로서, 이또한 플레이트부(120)에 형성된 다수의 볼트공(122)을 통해 볼트(Bolt)로 차체(300)에 견고히 고정되게 된다.

아울러, 본 발명의 핵심이 되는 부분으로 본 발명의 스테이(100)는 상기 플랜지부(110), 더 구체적으로 인너부(114)와 아웃터부(116)를 홀더 형태로 형성하는 모서리가 제1모서리부(F1)와 제2모서리부(F2)로 구성된다.

즉, 상기 모서리부는 2단 꺾임 형태로 포밍(Forming)된 형상으로 이루어진다.

그리하여, 1단 꺾임 형태인 제1모서리부(F1)와, 상기 제1모서리부(F1)로부터 연속적으로 연결되게 모밍되면서 일정 곡률을 갖고 다시 포밍 형성되는 2단 꺾임 형태의 제2모서리부(F2)가 형성된다.

따라서, 모서리부는 스테이(100)의 높이 방향으로 강한 충돌저항력을 갖게 된다.

다시 말해, 단일의 단순 절곡형 모서리에 비해 2단 꺾임형 모서리는 모서리부가 한번 더 포밍되어 절곡 가공되어 있기 때문에 변형 저항성이 크다.

때문에, 외부 충돌시 쉽게 접히거나 파단되지 않고 충격 저항성을 충분히 유지할 수 있으며, 일정 이상을 초과하는 과도한 충격시 찌그러지면서 변형되게 된다.

특히, 본 발명에 따라 스테이(100)의 변형력이 최소화되기 때문에 이로 인해 범퍼빔의 변형량도 줄어 들게 되므로 범퍼빔에 발생되는 크랙(Crack)도 방지할 수 있게 되며, 이에 따라 상대적으로 범퍼빔의 전방에 장착되는 에너지업소버의 에너지 흡수율을 크게 하도록 유도함으로써 전반적인 에너지 흡수율을 최적화시키게 된다.

주의할 것은, 충돌시 스테이(100)의 적당한 찌그러짐 변형이 유도되어야 하는데, 이는 변형이 너무 안되면 충격흡수력이 떨어져 충격이 차체에 그대로 전달되고 빔크랙이 발생되며, 변형이 너무 심하게 일어나면 충격흡수력은 좋아지나 파단, 파손, 굴절 현상이 유발되어 안전성이 떨어지고 역시 빔크랙이 유발되기 때문이다.

따라서, 본 발명에서는 기본적으로 플랜지부(110)를 구성하는 모서리를 개량하여 충돌 저항성능을 높이면서 크랙 발생은 차단한 상태로 에너지 흡수율을 극대화시키도록 상기 모서리부를 1,2단 꺾임 형태로 구성한 것이다.

이와 같은 구성에 따른 본 발명의 스테이(100)가 갖는 효과를 확인하기 위해 도 2에 도시된 기존예와, 도 5에 도시된 1단 꺾임 형태의 비교예를 동일 조건에서 충돌테스트하여 본 발명에 따른 발명예와 함께 비교하였고, 그 결과를 도 4 내지 도 6에 나타내었다.

실험결과, 도 4 내지 도 6의 그래프들에 잘 나타난 바와 같이, 이들 발명예, 기존예, 비교예의 특성은 하기한 표 1과 같은 결과로 귀결되었다.

결과		Intrusion (mm)	Deflection (mm)	Energy 흡수율(%)			stay 변형량	빔 크랙
				Beam	Stay	E/ABS
SPEC		145	73	-	-	-	-	-
Full Barrier	발명예	136	80	35	22	37	31	없음
	기존예	165	129	57	25	17	36	있음
	비교예	141	116	45	23	25	34	있음

상기 표 1의 결과로부터, 본 발명에 따른 스테이가 기존 스테이에 비해 스펙에 가장 근접하면서 빔 크랙도 발생되지 않는 것으로 확인되었다.

반면, 1단 꺾임형 모서리부를 갖는 비교예의 경우에도 충격과 에너지 흡수율 측면에서는 종래예보다 훨씬 향상된 성능을 갖지만, 빔 크랙이 발생되는 단점 때문에 한계가 있는 것으로 확인되었다.

따라서, 본 발명에 따른 2단 꺾임형 폼 스테이가 가장 우수한 효과를 제공하였고, 이를 토대로 설계 자유도가 높고, 에너지 흡수율이 우수하면서 변형량도 줄이되, 파단 현상은 발생시키지 않는 새로운 개념의 스테이를 구현할 수 있음을 확인하였다.

100 : 스테이 110 : 플랜지부
120 : 플레이트부 200 : 범퍼빔
300 : 차체

Claims (2)

1. 범퍼빔에 고정되는 플랜지부와, 차체에 고정되는 플레이트부를 포함하는 스테이로서,
   상기 플랜지부를 구성하는 모서리부가 2단 꺾임 형태로 포밍되어 제1모서리부와 제1모서리부로부터 일정곡률을 갖고 연속하여 연장된 제2모서리부로 이루어진 것을 특징으로 하는 폼형 스테이.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 2단 꺾임 형태의 모서리부를 갖는 상기 플랜지부는 인너부와 아웃터부로 분리 형성된 것을 특징으로 하는 폼형 스테이.

Images