KR20170018157A - 범퍼용 빔 - Google Patents

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Abstract

범퍼용 빔에 대한 발명이 개시된다. 개시된 발명은: 차체에 설치되고, 연속섬유강화복합소재를 레일 형상으로 가공하여 성형되며, 플랜지 형상의 결합면을 갖는 결합부가 길이방향 양측부에 각각 형성되는 레일 부재와; 차체와 레일 부재 사이에 위치되도록 레일 부재의 길이방향 양측부에 각각 구비되어 결합부와 각각 결합되고, 연속섬유강화복합소재를 스테이 형상으로 가공하여 성형되며, 결합부의 결합면과 나란한 플랜지 형상의 결합면이 결합부의 결합면과 결합되어 레일 부재와 결합되는 스테이 부재; 및 결합부와 스테이 부재 사이에 각각 구비되어 차체와 결합되는 스테이 부재의 차체와의 결합면의 강성을 강화시키는 체결 플레이트를 포함한다.

Description

범퍼용 빔{BEAM FOR BUMPER}
본 발명은 범퍼용 빔에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에 설치되어 차량 충돌 사고시 외부 충돌로부터 차체를 보호하기 위한 범퍼용 빔에 관한 것이다.
일반적으로 범퍼는 충돌 시에 차체나 기능부품을 보호함과 동시에 가해방지, 차체의 디자인 향상 등의 역할을 한다.
이러한 범퍼의 요구 성능으로는, 각 국 법규의 충격 요건을 만족할 것, 넓은 온도영역에 있어서 고 강성, 내 충격성에 우수할 것, 온도에 따른 신축 정도가 낮을 것, 공력 성능이 좋을 것 등이 있다.
이 중 차량의 후방 측에 설치되는 리어 범퍼의 기본 구성은, 차량 후방 하단 부 전체를 감싸는 범퍼 커버(Bumper cover)와, 폴리프로필렌발포체나 우레탄 발포체 등의 탄성체로 형성되어 외부로부터 인가되는 충격 에너지를 흡수하는 에너지 업소버(Energy absorber)와, 범퍼 커버의 후방에 위치되며 외부 충돌로부터 차체를 보호하는 백 빔(Back beam)과, 백 빔을 차체에 연결하는 스테이(Stay) 및 사이드 멤버(Side member)로 이루어진다.
이 중 백 빔은, 에너지 업소버가 충분히 압축되면서 외부에서 인가되는 충격 에너지를 흡수할 수 있도록 에너지 업소버를 지지해주는 역할을 수행함과 동시에 백 빔 자체가 변형(Deflection)되면서 외부에서 인가되는 충격 에너지를 흡수하는 역할을 수행한다.
일반적으로 백 빔은, 스틸을 주 소재로 하여 제작되었으나, 중량인 스틸의 무게로 인해 차체 중량이 증가되고 차랴의 구동 성능 및 연비 효율이 저하되는 문제점이 발생되었다.
최근에는, 백 빔의 전체 또는 일부분을 플라스틱 사출물로 제조하여 디자인 자유도가 우수하고 경량화가 가능한 백 빔을 제조하는 방법이 시도되고 있으나, 플라스틱 사출물의 경우 스틸 소재에 비해 강성이 부족하고 저온에서 성능이 저하되는 문제점이 발생된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2002-0052911호(2002년 07월 04일 공개, 발명의 명칭 : 자동차용 리어 범퍼)에 개시되어 있다.
본 발명은 높은 강성을 가지면서도 경량화가 가능할 뿐 아니라, 저온에서의 성능 저하가 적은 범퍼용 빔을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 범퍼용 빔은: 차체에 설치되고, 연속섬유강화복합소재를 레일 형상으로 가공하여 성형되며, 플랜지 형상의 결합면을 갖는 결합부가 길이방향 양측부에 각각 형성되는 레일 부재와; 상기 차체와 상기 레일 부재 사이에 위치되도록 상기 레일 부재의 길이방향 양측부에 각각 구비되어 상기 결합부와 각각 결합되고, 연속섬유강화복합소재를 스테이 형상으로 가공하여 성형되며, 상기 결합부의 결합면과 나란한 플랜지 형상의 결합면이 상기 결합부의 결합면과 결합되어 상기 레일 부재와 결합되는 스테이 부재; 및 상기 결합부와 상기 스테이 부재 사이에 각각 구비되어 상기 차체와 결합되는 상기 스테이 부재의 상기 차체와의 결합면의 강성을 강화시키는 체결 플레이트를 포함한다.
또한 상기 결합부와 상기 스테이 부재는, 결합면이 서로 맞닿은 상태에서 융착 방식 또는 리벳 체결 방식으로 서로 결합되는 것이 바람직하다.
또한 상기 결합부와 상기 스테이 부재를 서로간의 결합면이 서로 맞닿은 상태에서 결합시키는 체결부재를 더 포함하고; 상기 체결부재는, 상기 결합부의 외측으로부터 상기 결합부와 상기 스테이 부재 간의 결합면을 관통하여 상기 스테이 부재 측으로 압입되고, 압입된 일측이 외측방향으로 벌어지며 상기 스테이 부재의 내측으로 파고들어 상기 결합부와 상기 스테이 부재를 서로 결합시키는 리벳을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 상기 체결 플레이트 및 상기 결합부를 관통하여 체결되는 차체체결부재를 더 포함하고; 상기 체결플레이트에는, 상기 차체체결부재가 관통되는 체결홀이 관통되게 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 차체체결부재는, 상기 체결 플레이트에 결합되고 상기 체결홀을 관통하여 상기 차체 측으로 돌출되는 가이드핀, 또는 상기 체결홀을 관통하여 상기 결합부 및 상기 체결 플레이트에 결합되는 팝 너트 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 범퍼용 빔에 따르면, 레일 부재와 스테이 부재 전체를 연속섬유강화복합소재만 이용하여 성형되도록 제조함으로써, 강성 및 충격성능이 매우 우수하면서도, 저온에서도 그 물성이 저하되지 않은 범퍼용 빔을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 레일 부재와 스테이 부재 전체가 중량이 가벼운 연속섬유강화복합소재로 이루어지므로, 중량이 감소되면서도 기계적 강도, 강성, 충격성능, 저온 특성이 우수한 저중량, 고강도의 제품을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼용 빔의 분해 상태를 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼용 빔의 정면을 도시한 정면도이다.
도 3은 도 2의 "A" 부분을 확대한 확대도이다.
도 4는 도 3의 "Ⅳ-Ⅳ"선에 따른 단면도이다.
도 5는 결합부와 스테이 부재 간의 결합의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 스테이 부재와 체결 플레이트의 결합 상태를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼용 빔의 평면을 도시한 평면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 범퍼용 빔의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼용 빔의 분해 상태를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼용 빔의 정면을 도시한 정면도이며, 도 3은 도 2의 "A" 부분을 확대한 확대도이다. 또한 도 4는 도 3의 "Ⅳ-Ⅳ"선에 따른 단면도이고, 도 5는 결합부와 스테이 부재 간의 결합의 다른 예를 보여주는 도면이다. 또한 도 6은 스테이 부재와 체결 플레이트의 결합 상태를 보여주는 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼용 빔의 평면을 도시한 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼용 빔(100)은, 레일 부재(110)와, 스테이 부재(120) 및 체결 플레이트(130)를 포함한다.
본 실시예에서는, 범퍼용 빔(100)이 차량의 후방에 구비되는 리어 범퍼의 백 빔인 경우를 예로 들어 설명한다.
레일 부재(110)는, 범퍼 커버(미도시)의 후방 측에 구비되어 차체(미도시)에 설치된다. 이러한 레일 부재(110)는, 차량의 후방 충돌 시 변형되면서 그 충격에너지를 흡수하고, 차량의 후방 충돌 시 발생하는 충격을 차체의 후방의 전역에 걸쳐 고르게 전달하는 기능을 한다.
본 실시예에 따르면, 레일 부재(110)는 연속섬유강화복합소재(Continuous Fiber Thermoplastics; CFT)를 레일 형상으로 가공하여 성형된다.
즉 레일 부재(110)는, 그 일부분만이 연속섬유강화복합소재를 포함하는 복합소재로 형성되는 것이 아니라, 그 전체가 연속섬유강화복합소재를 레일 형상으로 가공하여 성형된다.
연속섬유강화복합소재는, 플라스틱 소재에 유리섬 또는 탄소섬유 등의 보강섬유를 연속상으로 내장한 복합소재로서, 기계적 강도, 강성 및 충격성능이 매우 우수할 뿐 아니라, 저온에서도 그 물성이 저하되지 않는 우수한 저온 특성을 갖는 소재이다.
레일 부재(110)의 일부 또는 전체가 TPO(Thermo Plastic Olefin) 등과 같은 플라스틱 재료로 이루어질 경우, 저온에서 레일 부재(110)의 물성이 저하되는 문제점이 발생된다.
이에 비해 본 실시예의 레일 부재(110)는, 그 전체가 연속섬유강화복합소재로 이루어지도록 성형됨으로써, 기계적 강도, 강성 및 충격성능이 매우 우수할 뿐 아니라, 저온에서도 그 물성이 저하되지 않는 우수한 저온 특성을 갖게 된다.
그리고 상기와 같이 성형되는 레일 부재(110)의 길이방향 양측부에는, 플랜지 형상의 결합면을 갖는 결합부(111)가 각각 형성된다.
스테이 부재(120)는, 차체와 레일 부재(110) 사이에 위치되도록 레일 부재(110)의 길이방향 양측부에 각각 구비되어 결합부(111)와 각각 결합된다.
이러한 스테이 부재(120)는, 레일 부재(110)와 마찬가지로 연속섬유강화복합소재를 스테이 형상으로 가공하여 성형될 수 있다.
연속섬유강화복합소재의 경우, 기계적 강도, 강성 및 충격성능이 우수한 장점이 있느나, 구현할 수 있는 형상이 제한적이어서 연속섬유강화복합소재만을 이용하여 레일 부재(110)와 스테이 부재(120)를 단일품으로 제조하기 위해서는 과다한 비용 및 시간이 투입되어야 하는 문제점이 발생된다.
본 실시예에서는, 레일 부재(110)와 스테이 부재(120)를 각각 별도로 성형한 후 서로 결합시키는 방식을 취함으로써, 과다한 비용 및 시간이 투입됨 없이도 기계적 강도, 강성, 충격성능, 저온 특성이 우수한 범퍼용 빔(100)을 제조할 수 있다.
상기 스테이 부재(120)의 테두리 부분에는, 결합부(111)의 결합면과 나란한 플랜지 형상의 결합면이 형성된다.
이와 같이 결합면이 형성된 스테이 부재(120)는, 그 테두리 부분에 형성된 결합면이 결합부(111)의 결합면과 면접촉하도록 결합됨으로써, 레일 부재(110)에 각각 결합될 수 있다.
상기한 결합부(111)와 스테이 부재(120)는, 결합면이 서로 맞닿은 상태에서 융착 방식 또는 리벳 체결 방식 등과 같은 다양한 방식으로 서로 결합될 수 있다.
본 실시예에서는, 결합부(111)와 스테이 부재(120)가 리벳 체결 방식으로 서로 결합되는 것으로 예시된다.
이에 따르면, 본 실시예의 범퍼용 빔(100)은 체결부재(140)를 더 포함할 수 있고, 체결부재(140)는 결합부(111)와 스테이 부재(120)를 서로간의 결합면이 서로 맞닿은 상태에서 결합시키도록 구비된다.
일례로서 체결부재(140)는, 결합부(111)의 외측으로부터 결합부(111)와 스테이 부재(120) 간의 결합면을 관통하여 스테이 부재(120) 측으로 압입되는 방식의 리벳을 포함하여 이루어질 수 있다.
이러한 체결부재(140)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 스테이 부재(120) 측으로 압입되는 일측이 외측방향으로 벌어지는 형태로 변형되면서 스테이 부재(120)의 내측으로 파고들어 결합부(111)와 스테이 부재(120)를 서로 결합시킬 수 있다.
다른 예로서 체결부재(140)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 결합부(111)와 스테이 부재(120)를 관통하도록 형성되는 관통홀(h)을 통해 결합부(111)와 스테이 부재(120)를 관통하여 결합부(111)와 스테이 부재(120)를 결합시키는 방식의 리벳을 포함하여 이루어질 수도 있다.
이러한 체결부재(140)는, 결합부(111)의 외측 또는 스테이 부재(120)의 외측으로부터 관통홀(h)을 통해 결합부(111)와 스테이 부재(120)를 관통한 상태에서, 반대편으로 돌출된 일측을 압착하는 방식으로 결합부(111)와 스테이 부재(120)를 서로 결합시킴으로써 레일 부재(110)와 스테이 부재(120) 간의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다.
레일 부재(110)와 스테이 부재(120) 간의 결합이, 상기와 같은 체결부재(140)를 이용한 리벳 체결 방식으로 이루어짐으로써, 레일 부재(110)와 스테이 부재(120)를 조립하는 작업이 쉽게 빠르게 이루어질 수 있게 되므로, 범퍼용 빔(100)을 제조하는데 소요되는 비용 및 시간이 증가되는 것을 억제할 수 있다.
또한 레일 부재(110)뿐만이 아닌 레일 부재(110)를 차체에 결합시키기 위한 스테이 부재(120)도 중량이 무거운 금속이나 강성이 낮고 저온에서 물성 저하가 일어나는 플라스틱 소재가 아닌 연속섬유강화복합소재로 이루어지므로, 중량이 감소되면서도 기계적 강도, 강성, 충격성능, 저온 특성이 우수한 범퍼용 빔(100)을 제조할 수 있게 된다.
한편 체결 플레이트(130)는, 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 결합부(111)와 스테이 부재(120) 사이에 각각 구비된다.
본 실시예에 따르면, 결합부(111)와 스테이 부재(120) 사이에는 체결 플레이트(130)가 설치되기 위한 설치공간이 형성된다.
체결 플레이트(130)는, 이와 같이 결합부(111)와 스테이 부재(120) 사이에 형성된 설치공간 내에서 스테이 부재(120)에 결합됨으로써, 차체와 결합되는 스테이 부재(130)의 차체와의 결합면의 강성을 강화시키는 한편, 차체와 스테이 부재(130)를 결합시키는 부재들에 대한 지지력을 강화시키는 역할을 한다.
또한 본 실시예의 범퍼용 빔(100)은, 체결 플레이트(130) 및 결합부(111)를 관통하여 체결되는 차체체결부재(150,160)를 더 포함할 수 있다.
아울러 체결 플레이트(130)에는, 차체체결부재(150,160)가 관통되는 체결홀(131)이 관통되게 형성된다.
차체체결부재(150,160)는, 가이드핀(150)과 팝 너트(160) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 형태로 구비될 수 있다.
이 중 가이드핀(150)은, 머리가 달린 일측이 체결 플레이트(130)에 결합되고 일측으로부터 연장된 타측이 체결홀(131)을 관통하여 차체 측으로 돌출되는 형태로 구비된다.
이러한 가이드핀(150)은, 차체에 형성된 가이드홀(미도시)에 삽입되어 본 실시예의 범퍼용 빔(100)이 차체에 설치되는 위치를 가이드할 수 있다.
그리고 팝 너트(160)는, 체결홀(131)을 관통하여 체결 플레이트(130)에 결합되며, 그 내측에 나사 체결을 위한 나사산이 형성된 형태로 구비된다. 이러한 팝 너트(160)는, 리벳 체결 방식으로 체결 플레이트(130)에 결합될 수도 있고, 외측에 나사산이 형성된 형태로 구비되어 나사 체결 방식으로 체결 플레이트(130)에 결합될 수도 있다.
이러한 팝 너트(160)는, 차체와 범퍼용 빔(100)을 결합시키기 위해 구비된 볼트부재(미도시)와 결합되어 차체와 범퍼용 빔(100) 간의 결합에 관여할 수 있다.
이와 같은 구성을 포함하는 본 실시예의 범퍼용 빔(100)은, 도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이, 레일 부재(110)와 스테이 부재(120) 전체가 연속섬유강화복합소재로 이루어지면서도, 차체에 충분한 결합력으로 결합되어 차체에 설치될 수 있는 백 빔을 제공할 수 있게 된다.
상기한 바와 같은 본 실시예의 범퍼용 빔(100)에 따르면, 레일 부재(110)와 스테이 부재(120) 전체를 연속섬유강화복합소재만 이용하여 성형되도록 제조함으로써, 강성 및 충격성능이 매우 우수하면서도, 저온에서도 그 물성이 저하되지 않은 범퍼용 빔(100)을 제공할 수 있다.
또한 본 실시예의 범퍼용 빔(100)은, 레일 부재(110)와 스테이 부재(120) 전체가 중량이 가벼운 연속섬유강화복합소재로 이루어지므로, 중량이 감소되면서도 기계적 강도, 강성, 충격성능, 저온 특성이 우수한 저중량, 고강도의 제품을 제공할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 범퍼용 빔
110 : 레일 부재
111 : 결합부
120 : 스테이 부재
130 : 체결 플레이트
131 : 체결홀
140 : 체결부재
150 : 가이드핀
160 : 팝 너트

Claims (5)

  1. 차체에 설치되고, 연속섬유강화복합소재를 레일 형상으로 가공하여 성형되며, 플랜지 형상의 결합면을 갖는 결합부가 길이방향 양측부에 각각 형성되는 레일 부재;
    상기 차체와 상기 레일 부재 사이에 위치되도록 상기 레일 부재의 길이방향 양측부에 각각 구비되어 상기 결합부와 각각 결합되고, 연속섬유강화복합소재를 스테이 형상으로 가공하여 성형되며, 상기 결합부의 결합면과 나란한 플랜지 형상의 결합면이 상기 결합부의 결합면과 결합되어 상기 레일 부재와 결합되는 스테이 부재; 및
    상기 결합부와 상기 스테이 부재 사이에 각각 구비되어 상기 차체와 결합되는 상기 스테이 부재의 상기 차체와의 결합면의 강성을 강화시키는 체결 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 범퍼용 빔.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결합부와 상기 스테이 부재는, 결합면이 서로 맞닿은 상태에서 융착 방식 또는 리벳 체결 방식으로 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 범퍼용 빔.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 결합부와 상기 스테이 부재를 서로간의 결합면이 서로 맞닿은 상태에서 결합시키는 체결부재를 더 포함하고;
    상기 체결부재는, 상기 결합부의 외측으로부터 상기 결합부와 상기 스테이 부재 간의 결합면을 관통하여 상기 스테이 부재 측으로 압입되고, 압입된 일측이 외측방향으로 벌어지며 상기 스테이 부재의 내측으로 파고들어 상기 결합부와 상기 스테이 부재를 서로 결합시키는 리벳을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 범퍼용 빔.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 체결 플레이트 및 상기 결합부를 관통하여 체결되는 차체체결부재를 더 포함하고;
    상기 체결플레이트에는, 상기 차체체결부재가 관통되는 체결홀이 관통되게 형성되는 것을 특징으로 하는 범퍼용 빔.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 차체체결부재는, 상기 체결 플레이트에 결합되고 상기 체결홀을 관통하여 상기 차체 측으로 돌출되는 가이드핀, 또는 상기 체결홀을 관통하여 상기 결합부 및 상기 체결 플레이트에 결합되는 팝 너트 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 범퍼용 빔.
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