KR20160080160A

KR20160080160A - 차량용 범퍼 빔

Info

Publication number: KR20160080160A
Application number: KR1020140191628A
Authority: KR
Inventors: 배민관; 이문용
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2014-12-29
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2016-07-07
Also published as: KR101685396B1

Abstract

차량용 범퍼 빔이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔은 알루미늄 압출재로 제작되어 하나 이상의 폐단면을 형성하여 양 단부에 곡률 성형부를 가지며, 상기 폐단면 내부에 길이방향을 따라 격벽을 통해 별도의 공간으로 구획되는 소재 주입부를 형성하는 범퍼 빔; 및 열가소성 수지로 이루어져 상기 소재 주입부에 주입된 상태로 고정되는 탄소섬유 복합소재를 포함한다.

Description

차량용 범퍼 빔{BUMPER BEAM FOR VEHICLES}

본 발명은 차량용 범퍼 빔에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 압출재로 제작되는 범퍼 빔의 내부 일측에 탄소섬유 복합소재를 주입하여 충돌흡수성능을 높이는 차량용 범퍼 빔에 관한 것이다.

일반적으로 차량에서의 범퍼는 차량이 다른 차량이나 고정체와의 충돌 시, 그 충격을 흡수하여 승객의 안전을 도모하며, 동시에 차체의 변형을 최소화할 수 있도록 차체 전,후방에 설치되는 완충장치이다.

이러한 범퍼는 차량의 전,후방에 차폭 방향으로 배치되는 범퍼 빔과 스태이로 이루어지는 범퍼 빔 유닛이 차체측 사이드 멤버에 장착되고, 범퍼 빔의 전방에는 충격력을 흡수하는 에너지 업소버가 배치되며, 범퍼커버가 상기 범퍼 빔과 에너지 업소버를 감싸면서 설치된다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛의 분해 사시도이다.

도 1을 참조하면, 상기 범퍼 빔 유닛(100)은 상기 범퍼 빔(101; 프론트 범퍼의 경우)은 후방 양측에 스태이(103; 또는 크래쉬 박스)가 체결되며, 각 스태이(103)는 장착 플레이트(105)를 통하여 차체 측의 사이드 멤버(미도시)에 조립된다.

상기한 범퍼 빔(101)은 최근 차량의 경량화 추세에 맞추어 스틸보다 경량 소재인 알루미늄 압출재를 적용하여 제작되는 실정이다.

일반적으로 알루미늄 압출재로 제작된 범퍼 빔(101)은 300~400Mpa의 고강도 알루미늄 압출재를 사용하여 제조하는데, 상기와 같은 고강도 알루미늄 압출재는 구조적인 강성과 충돌 성능이 우수하여 고급차량에 주로 사용한다.

그런데, 종래의 알루미늄 압출재로 이루어지는 범퍼 빔은 정면 저속 충돌 시, 충돌성능에 맞추기 위해서는 금속판재에 비하여 두께를 두껍게 해야 하기 때문에 결국 중량 절감을 통한 차체 경량화 효과는 미미하고, 단가는 높아지는 단점이 있다.

한편, 최근에는 차체의 고강도 경량화의 추세에 따라 차체 소재로 금속판재 또는 비철금속판재뿐만 아니라 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP: CARBON FIBER REINFORCED PLASTICS, 이하, CFRP라 칭함) 등의 복합판재를 적용하는 사례가 빈번해 졌다.

이러한 탄소섬유 복합소재는 강도, 탄성률, 경량성, 안정성이 우수하기 때문에, 높은 성능이 요구되는 항공이나 자동차 분야에서는 주요한 재료 중 하나로 각광받고 있으며, 경제적인 조건만 해결되면 향후 사용이 더욱 확대되고, CFRP 등의 탄소섬유 복합소재의 제조량이 비약적으로 증가될 것으로 기대된다.

이에, 자동차 차체에 상기한 바와 같은 탄소섬유 복합소재의 적용을 위한 다양한 기술들이 연구 개발되고 있으며, 특히, 차량의 충돌 사고 시, 충격력을 직접적으로 흡수하는 차량용 범퍼빔에 상기한 탄소섬유 복합소재를 적용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

본 발명의 실시 예는 알루미늄 압출재로 제작되는 범퍼 빔의 내부 일측에 별도의 공간부를 형성하여 탄소섬유 복합소재를 주입하여 경량화와 함께 충돌흡수성능을 향상시키는 차량용 범퍼 빔을 제공하고자 한다.

또한, 별도의 외관에 대한 설계변경 없이도 범퍼 빔의 강성을 국부적으로도 강화할 수 있는 차량용 범퍼 빔을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 차량용 범퍼빔에 있어서, 알루미늄 압출재로 제작되어 하나 이상의 폐단면을 형성하여 양 단부에 곡률 성형부를 가지며, 상기 폐단면 내부에 길이방향을 따라 격벽을 통해 별도의 공간으로 구획되는 소재 주입부를 형성하는 범퍼 빔; 및 열가소성 수지로 이루어져 상기 소재 주입부에 주입된 상태로 고정되는 탄소섬유 복합소재를 포함하는 차량용 범퍼 빔을 제공할 수 있다.

또한, 상기 범퍼 빔은 전면 양측에 상기 소재 주입부와 연결되는 주입홀에 형성될 수 있다.

또한, 상기 범퍼 빔은 상면의 전단부와 일측에 각각 길이방향을 따라 돌출된 보강리브가 일체로 압출 성형될 수 있다.

또한, 상기 범퍼 빔은 내부 중앙에 길이방향을 따라 평행하게 중앙 격벽이 일체로 압출 성형되어 상기 폐단면을 상부 폐단면과 하부 폐단면으로 구획할 수 있다.

또한, 상기 소재 주입부는 상기 상부 폐단면의 전방 측에서, 상기 범퍼 빔의 전면과 일정간격 이격되어 상기 상면과 중앙 격벽을 연결하는 세로 격벽에 의해 형성될 수 있다.

또한, 상기 탄소섬유 복합소재는 탄소섬유 강화 열가소성 수지로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예는 알루미늄 압출재로 제작되는 범퍼 빔의 내부 일측에 별도의 공간부를 형성하여 탄소섬유 복합소재를 주입하여 상기 압출재의 두께 변경 없이 강성을 보강하여 경량화 및 충돌흡수성능을 동시에 향상시킨다.

또한, 차량의 정면 충돌에 대비하여, 범퍼 빔의 강성 보강이 필요한 부위에 대해 별도의 외관변경 없이도 범퍼 빔의 강성을 국부적으로 강화시킬 수 있다.

또한, 탄소섬유 복합소재가 범퍼 빔의 내부에 주입되는 방식으로 전체적인 외관에도 영향을 미치지 않으며, 범퍼 빔의 벤딩처리만으로도 보강을 위한 탄소섬유 복합소재를 고정할 수 있어 체결을 위한 별도의 공정이 필요 없는 이점이 있다.

이외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량용 범퍼 빔 유닛의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔에 탄소섬유 복합소재가 주입된 상태의 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 발명과 관계없는 부분은 생략한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔에 탄소섬유 복합소재가 주입된 상태의 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔의 구성을 설명한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 범퍼 빔(1)은 내부에 공간을 갖는 알루미늄 압출재로 이루어지는 빔소재로 제작된다.

그리고 상기 범퍼 빔(1)은 상면(F1)의 전단부와 일측에 각각 길이방향을 따라 돌출된 보강리브(L)가 일체로 압출 성형되어 굽힘 강성을 보강한다.

또한, 도 3을 참조하면, 상기 범퍼 빔(1)은 내부 공간의 중앙에 길이방향을 따라 평행하게 중앙 격벽(F3)이 일체로 압출 성형되는데, 상기 중앙 격벽(F3)은 상기 내부 공간을 상부 폐단면(S1)과 하부 폐단면(S2)으로 구획한다.

다시, 도 2을 참조하면, 상기 범퍼 빔(1)은 양 단부에 곡률 성형부(R)를 형성하는데, 상기 곡률 성형부(R)는 범퍼 빔(1) 양 단부와 차체 외형 사이의 간섭을 고려하여 차체 후방으로 스트레치 벤딩에 의해 곡률 성형된다.

또한, 상기 범퍼 빔(1)은 상기 상부 폐단면(S1) 내부에 길이방향을 따라 세로 격벽(F4)을 통해 별도의 공간으로 구획되는 소재 주입부(S3)을 형성한다.

즉, 상기 소재 주입부(S3)는 상기 상부 폐단면(S1)의 전방 측에서, 상기 범퍼 빔(1)의 전면(F2)과 일정간격 이격되어 상기 상면(F1)과 중앙 격벽(F3)을 연결하는 세로 격벽(F4)에 의해 형성된다.

또한, 상기 범퍼 빔(1)은 전면(F2) 양측에 상기 소재 주입부(S3)와 연결되는 주입홀(5)이 형성된다.

그리고, 도 4를 참조하면, 상기 소재 주입부(S3)에는 열가소성 수지로 이루어지는 탄소섬유 복합소재(7)가 주입된 상태로 고정되는데, 상기 탄소섬유 복합소재(7)는 탄소섬유 강화 열가소성 수지로 이루어질 수 있다.

이러한 탄소섬유 강화 열가소성 수지로 이루어지는 탄소섬유 복합소재(7)는 일정온도까지 가열하여 용융상태로 상기 주입홀(5)을 통해 소재 주입부(S3)로 주입되며, 주입 후에는 일정시간 냉각을 통해 고화시켜 적용된다.

이러한 탄소섬유 복합소재(7)를 주입하기 위해서는 용융상태의 탄소섬유 강화 열가소성 수지가 개구된 범퍼 빔(1)의 양단을 통하여 흘러 내지리 않도록 캡(미도시) 등으로 범퍼 빔(1)의 양단을 막아 둔 상태로 주입하게 된다.

또한, 냉각에 의해 범퍼 빔(1)의 내부 소재 주입부(S3)에서 고화된 탄소섬유 복합소재(7)는 상기 범퍼 빔(1)의 양 단부에 형성된 곡률 성형부(R)에 의해 범퍼 빔(1)의 길이방향으로 빠지지 않도록 고정된다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 범퍼 빔(1)은 알루미늄 압출재로 제작되는 범퍼 빔(1)의 내부 일측에 별도의 공간부인 소재 주입부(S3)를 형성하여 용융상태의 탄소섬유 강화 열가소성 수지로 이루어지는 탄소섬유 복합소재(7)를 주입하여 고화시킴으로써, 상기 압출재의 두께 변경 없이도 강성을 보강하여 경량화 및 충돌흡수성능을 동시에 향상시키게 된다.

또한, 범퍼 빔(1)의 강성 보강이 필요한 부위에 별도의 외관변경 없이도 범퍼 빔(1)의 강성을 국부적으로 강화시킬 수 있고, 탄소섬유 복합소재(7)가 범퍼 빔(1)의 내부에 주입되는 방식으로 전체적인 외관에도 영향을 미치지 않으며, 범퍼 빔(1)의 벤딩처리만으로도 탄소섬유 복합소재(7)가 고정되어 체결을 위한 별도의 공정이 필요 없게 된다.

이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

1: 범퍼 빔
5: 주입홀
7: 탄소섬유 복합소재
R: 곡률 성형부
S1: 상부 폐단면
S2: 하부 폐단면
S3: 소재 주입부
F1: 범퍼 빔의 상면
F2: 범퍼 빔의 전면
F3: 중앙 격벽
F4: 세로 격벽

Claims

차량용 범퍼빔에 있어서,
알루미늄 압출재로 제작되어 하나 이상의 폐단면을 형성하여 양 단부에 곡률 성형부를 가지며, 상기 폐단면 내부에 길이방향을 따라 격벽을 통해 별도의 공간으로 구획되는 소재 주입부를 형성하는 범퍼 빔; 및
열가소성 수지로 이루어져 상기 소재 주입부에 주입된 상태로 고정되는 탄소섬유 복합소재;
를 포함하는 차량용 범퍼 빔.
제1항에 있어서,
상기 범퍼 빔은
전면 양측에 상기 소재 주입부와 연결되는 주입홀이 형성되는 차량용 범퍼 빔.
제1항에 있어서,
상기 범퍼 빔은
상면의 전단부와 일측에 각각 길이방향을 따라 돌출된 보강리브가 일체로 압출 성형되는 차량용 범퍼 빔.
제1항에 있어서,
상기 범퍼 빔은
내부 중앙에 길이방향을 따라 평행하게 중앙 격벽이 일체로 압출 성형되어 상기 폐단면을 상부 폐단면과 하부 폐단면으로 구획하는 차량용 범퍼 빔.
제4항에 있어서,
상기 소재 주입부는
상기 상부 폐단면의 전방 측에서, 상기 범퍼 빔의 전면과 일정간격 이격되어 상기 상면과 중앙 격벽을 연결하는 세로 격벽에 의해 형성되는 차량용 범퍼 빔.
제1항에 있어서,
상기 탄소섬유 복합소재는
탄소섬유 강화 열가소성 수지로 이루어지는 차량용 범퍼 빔.
차량용 범퍼빔에 있어서,
내부 공간을 길이방향을 따라 평행하게 일체로 압출되는 중앙 격벽에 의해 상부 폐단면과 하부 폐단면으로 형성하는 알루미늄 압출재로 제작되며, 상기 상부 폐단면의 전방 측에서, 상기 범퍼 빔의 전면과 일정간격 이격되어 상기 상면과 중앙 격벽을 길이방향을 따라 연결하는 세로 격벽에 의해 별도의 공간으로 구획되는 소재 주입부를 형성하며, 전면 양측에 상기 소재 주입부와 연결되는 주입홀이 형성되는 범퍼 빔; 및
열가소성 수지로 이루어져 상기 소재 주입부에 상기 주입홀을 통하여 주입된 상태로 고정되는 탄소섬유 복합소재;
를 포함하는 차량용 범퍼 빔.
제7항에 있어서,
상기 탄소섬유 복합소재는
상기 범퍼 빔의 양 단부를 곡률 성형하여 형성되는 곡률 성형부에 의해 고정되는 차량용 범퍼 빔.
제7항에 있어서,
상기 범퍼 빔은
상면의 전단부와 일측에 각각 길이방향을 따라 돌출된 보강리브가 일체로 압출 성형되는 차량용 범퍼 빔.
제7항에 있어서,
상기 탄소섬유 복합소재는
탄소섬유 강화 열가소성 수지로 이루어지는 차량용 범퍼 빔.