KR20170117269A - 충격흡수 유닛, 충격흡수 유닛 제조방법 및 충격흡수 보강재 - Google Patents
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Abstract
차체를 구성하는 이너멤버와 아우터멤버의 내부에 형성되어 충격을 흡수하는 충격흡수 유닛으로서, 상기 이너멤버의 내면에서 상기 아우터멤버를 향해 개방된 수용공간이 형성되도록 돌출된 복합재 재질의 제1흡수체; 및 상기 아우터멤버의 내면에서 상기 이너멤버 방향으로 상기 수용공간에 삽입되도록 돌출된 복합재 재질의 제2흡수체;를 포함하는 충격흡수 유닛이 소개된다.
Description
본 발명은 차량의 충돌 시 차체의 아우터멤버에 연결된 제2흡수체로부터 이너멤버에 연결된 제1흡수체 순으로 순차적인 파단을 유도하여 효과적으로 충돌하중을 분산시키는 충격흡수 유닛에 관한 것이다.
탄소섬유 등의 강화섬유 및 수지로 구성된 복합소재의 특성인 이방성 및 취성파단으로 인해 복합소재는 충돌에 대응하기 위한 충격흡수 유닛에 제한적으로 적용되었다. 또한, 과도한 보강 시 차량의 중량절감 효과를 반감시키는 문제가 있었다.
이에 충돌하중에 따른 파단을 순차적으로 제어하여 효과적인 하중분산을 통해 복합소재의 한계를 극복한 충돌흡수 유닛이 요구된다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 차량의 충돌 시 차체의 아우터멤버에 연결된 제2흡수체로부터 이너멤버에 연결된 제1흡수체 순으로 순차적인 파단을 유도하여 효과적으로 충돌하중을 분산시키는 충격흡수 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 충격흡수 유닛은 차체를 구성하는 이너멤버와 아우터멤버의 내부에 형성되어 충격을 흡수하는 충격흡수 유닛으로서, 상기 이너멤버의 내면에서 상기 아우터멤버를 향해 개방된 수용공간이 형성되도록 돌출된 복합재 재질의 제1흡수체; 및 상기 아우터멤버의 내면에서 상기 이너멤버 방향으로 상기 수용공간에 삽입되도록 돌출된 복합재 재질의 제2흡수체;를 포함한다.
상기 제1흡수체의 돌출된 단부는 상기 아우터멤버의 내면과 이격되고, 상기 수용공간에 삽입된 상기 제2흡수체의 단부는 상기 수용공간의 내면과 이격될 수 있다.
상기 제2흡수체의 돌출된 길이는 상기 수용공간의 깊이보다 길 수 있다.
상기 제1흡수체는 상기 이너멤버에 부착되며, 상기 아우터멤버 측으로 충돌하중이 가해질 시 상기 제2흡수체와 접촉되는 쿠션부; 및 상기 쿠션부에서 상기 아우터멤버 방향으로 연장되며, 상기 수용공간에 상기 제2흡수체를 수용하는 수용부;를 포함할 수 있다.
상기 수용부를 길이방향에서 수직으로 절개한 단면은 폐단면일 수 있다.
상기 수용부의 외측면에는 내측으로 만입된 제1파단홈이 형성되고, 상기 제2흡수체의 외측면에는 내측으로 만입되며, 만입된 깊이가 상기 제1파단홈보다 깊은 제2파단홈이 형성될 수 있다.
상기 제1파단홈이 형성된 부분을 상기 수용부의 길이방향에서 수직으로 절개한 단면의 면적이 상기 제2파단홈이 형성된 부분을 상기 제2흡수체의 길이방향에서 수직으로 절개한 단면의 면적보다 넓을 수 있다.
상기 아우터멤버의 내면과 상기 수용부의 단부가 이격된 거리는 상기 쿠션부의 단부와 상기 제2흡수체의 단부가 이격된 거리보다 길 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 충격흡수 유닛 제조방법은 차체를 구성하는 이너멤버와 아우터멤버의 내부에 형성되어 충격을 흡수하는 충격흡수 유닛의 제조방법으로서, 강화섬유 및 수지를 이용하여 일측이 개방된 수용공간을 구비하는 제1흡수체를 성형하고, 상기 이너멤버의 내면에 상기 제1흡수체의 타측을 연결하는 마련단계; 강화섬유 및 수지를 이용하여 돌출된 형상의 제2흡수체를 성형하는 성형단계; 상기 아우터멤버의 내면에 상기 제2흡수체를 연결하는 연결단계; 및 상기 제1흡수체의 상기 수용공간 내에 상기 제2흡수체가 삽입되도록 상기 이너멤버와 상기 아우터멤버를 조립하는 조립단계;를 포함한다.
상기 연결단계는 상기 제2흡수체를 금형 내부에 배치시키는 배치단계; 상기 금형 내부에 상기 제2흡수체 위로 프리폼을 적층하는 적층단계; 및 상기 금형을 닫고, 상기 금형 내부로 수지를 주입하여 상기 아우터멤버를 성형함으로써 상기 제2흡수체와 상기 아우터멤버를 일체로 성형하는 주입단계;를 포함할 수 있다.
상기 연결단계는 상기 제2흡수체를 금형 내부에 배치시키는 배치단계; 상기 금형 내부에 상기 제2흡수체 위로 프리프레그를 적층하는 적층단계; 및 상기 금형을 닫아 가압함으로써 상기 제2흡수체와 상기 아우터멤버를 일체로 성형하는 가압단계;를 포함할 수 있다.
상기 성형단계에서는 상기 제2흡수체의 단부에 플렌지부가 마련되도록 상기 제2흡수체를 성형하고, 상기 연결단계는 상기 아우터멤버 외면으로부터 바라본 관통홀의 직경은 상기 플렌지부의 직경과 대응되고 상기 아우터멤버 내면으로부터 바라본 상기 관통홀의 직경은 상기 플렌지부의 직경보다 작도록 상기 아우터멤버에 단차가 형성된 상기 관통홀을 마련하는 준비단계; 및 상기 플렌지부가 마련된 상기 제2흡수체를 상기 관통홀 외면으로부터 삽입하여 상기 아우터멤버와 상기 제2흡수체를 연결하되, 접착제를 통해 상기 아우터멤버와 상기 제2흡수체를 고정하는 접착단계;를 포함할 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 충격흡수 보강재는 차체를 구성하는 이너멤버와 아우터멤버의 내부에 배치되어 충격을 흡수하는 충격흡수 보강재로서, 복수의 충격흡수 유닛으로 구성되며, 상기 충격흡수 유닛은 차체를 구성하는 이너멤버의 내면에서 상기 아우터멤버를 향해 개방된 수용공간이 형성되도록 돌출된 복합재 재질의 제1흡수체; 및 상기 아우터멤버의 내면에서 상기 이너멤버 방향으로 상기 수용공간에 삽입되도록 돌출된 복합재 재질의 제2흡수체;를 포함하며, 상기 충격흡수 유닛은 중앙의 일 충격흡수 유닛을 기준으로 한 쌍씩 대칭을 이루면서 배치된다.
상기 충격흡수 유닛에서 상기 제1흡수체와 상기 제2흡수체는 일정거리 이격되고, 중앙의 일 충격흡수 유닛에서 멀어질수록 상기 제1흡수체와 상기 제2흡수체의 이격된 상기 일정거리는 점차 길어질 수 있다.
상기 충격흡수 유닛에서 상기 제1흡수체 및 상기 제2흡수체의 외측면에는 내측으로 만입된 파단홈이 형성되고, 중앙의 일 충격흡수 유닛에서 멀어질수록 상기 파단홈의 만입된 깊이는 점차 얕아질 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 충격흡수 유닛에 따르면, 아우터멤버에 충돌하중이 가해질 시 아우터멤버에 연결된 제2흡수체가 이너멤버 측에 가까워지다가 단부가 제1흡수체에 충돌되면서 제2흡수체가 먼저 파단이 일어나 1차적으로 충격을 흡수하게 되고 다음으로 제1흡수체가 파단이 일어나면서 2차적으로 충격을 흡수하여 효과적으로 하중이 분산되도록 한다.
아우터멤버 측의 제2흡수체부터 충격을 흡수하게 되므로 충돌하중이 제2흡수체를 매개로 아우터멤버 측으로 먼저 분산되고 남은 충돌하중이 제1흡수체로 인해 흡수되어 제1흡수체를 매개로 이너멤버 측으로 분산되어 순차적인 파단에 의해 효과적인 하중분산을 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 충격흡수 유닛을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 제2흡수체의 제조과정을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제2흡수체의 제조과정을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제2흡수체를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 충격흡수 보강재에서 각 충격흡수 유닛이 분포된 상태를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 충격흡수 보강재의 장착 위치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 제2흡수체의 제조과정을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제2흡수체의 제조과정을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제2흡수체를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 충격흡수 보강재에서 각 충격흡수 유닛이 분포된 상태를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 충격흡수 보강재의 장착 위치를 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
본 발명에 따른 충격흡수 유닛은 차체를 구성하는 이너멤버(10)와 아우터멤버(20)의 내부에 형성되어 충격을 흡수하는 충격흡수 유닛으로서, 도 1과 같이 상기 이너멤버(10)의 내면에서 상기 아우터멤버(20)를 향해 개방된 수용공간이 형성되도록 돌출된 복합재 재질의 제1흡수체(100); 및 상기 아우터멤버(20)의 내면에서 상기 이너멤버(10) 방향으로 상기 수용공간에 삽입되도록 돌출된 복합재 재질의 제2흡수체(200);를 포함한다.
보다 구체적으로는 상기 제1흡수체(100)의 돌출된 단부는 상기 아우터멤버(20)의 내면과 이격되고, 상기 수용공간에 삽입된 상기 제2흡수체(200)의 단부는 상기 수용공간의 내면과 이격될 수 있다.
제1흡수체(100)는 차체의 이너멤버(10)와 연결되며 이너멤버(10)로부터 연장되되 내부에 수용공간을 제공한다. 바람직하게는 제1흡수체(100)를 연장된 길이방향에서 수직으로 절개한 단면에 폐단면을 형성하여 수직으로 연장될 경우 내부에 수용공간이 형성된다. 제1흡수체(100)는 강화섬유 및 수지로 구성된 복합재 재질로 이루어지는데 강화섬유는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 등이 이용될 수 있으며, 수지는 열경화성 수지, 열가소성 수지 등이 이용될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
제2흡수체(200)는 차체의 아우터멤버(20)와 연결되며 아우터멤버(20)로부터 제1흡수체(100)의 수용공간에 삽입되도록 이너멤버(10) 측으로 연장된다. 제2흡수체(200)도 제1흡수체(100)와 마찬가지로 강화섬유 및 수지로 구성된 복합재 재질로 이루어지는데 강화섬유는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드섬유 등이 이용될 수 있으며, 수지는 열경화성 수지, 열가소성 수지 등이 이용될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
제2흡수체(200)는 제1흡수체(100)의 수용공간 내부에 삽입된 형태이되 제2흡수체(200)의 단부가 제1흡수체(100)와 접촉되지 않도록 일정거리 이격된다. 이에 따라 아우터멤버(20)에 충돌하중이 가해질 시 아우터멤버(20)에 연결된 제2흡수체(200)가 이너멤버(10) 측에 가까워지다가 단부가 제1흡수체(100)에 충돌하게 된다. 이 과정에서 제2흡수체(200)가 먼저 파단이 일어나면서 1차적으로 충격을 흡수하게 되고 다음으로 제1흡수체(100)가 파단이 일어나면서 2차적으로 충격을 흡수하여 효과적으로 하중이 분산되도록 한다.
아우터멤버(20) 측의 제2흡수체(200)부터 충격을 흡수하게 되므로 충돌하중이 제2흡수체(200)를 매개로 아우터멤버(20) 측으로 먼저 분산되고 남은 충돌하중이 제1흡수체(100)로 인해 흡수되어 제1흡수체(100)를 매개로 이너멤버(10) 측으로 분산되어 순차적인 파단에 의해 효과적인 하중분산을 기대할 수 있다.
본 발명의 이너멤버(10) 및 아우터멤버(20)는 패널 형상으로서 서로 조립되어 차체를 구성한다. 이를테면 이너멤버(10) 및 아우터멤버(20)는 차체의 센터필러, 사이드실, 범퍼빔, 루프사이드 등을 구성하며 차체에 충돌이 가해질 경우 충돌하중을 효과적으로 분산시키기 위해 내부에 본 발명과 같은 충격흡수 유닛의 장착이 요구된다.
또한, 이너멤버(10) 및 아우터멤버(20)는 스틸, 알루미늄, 마그네슘 등의 금속 재질로 형성될 수 있고, 강화섬유 및 수지로 구성된 복합재 재질로 형성될 수 있다.
상기 제2흡수체(200)의 돌출된 길이는 수용공간의 깊이보다 길게 형성될 수 있다. 아우터멤버(20)로 가해지는 충돌하중에 의해 제2흡수체(200)의 1차적인 파단을 유도해야 하므로 제2흡수체(200)의 이너멤버(10) 측으로 돌출된 길이가 제1흡수체(100)에 형성된 수용공간의 깊이보다 길 경우 제1흡수체(100)의 단부가 아우터멤버(20)에 충돌하기 전에 제2흡수체(200)의 단부가 제1흡수체(100)와 먼저 충돌하게 되어 제2흡수체(200)가 먼저 파단이 일어나도록 유도할 수 있다.
제1흡수체(100)는 이너멤버(10)에 부착되며, 아우터멤버(20) 측으로 충돌하중이 가해질 시 제2흡수체(200)와 접촉되는 쿠션부(110); 및 쿠션부(110)에서 아우터멤버(20) 방향으로 연장되며, 수용공간에 제2흡수체(200)를 수용하는 수용부(120);를 포함할 수 있다.
쿠션부(110)의 하단은 아우터멤버(20)와 연결되고 쿠션부(110)의 상단은 제2흡수체(200)와의 충돌 시에 제2흡수체(200)의 단부와 충돌하게 되는 위치이다. 쿠션부(110)의 존재로 인해 제2흡수체(200)의 단부가 이너멤버(10)에 직접적으로 충격을 가하는 것이 아니라 쿠션부(110)에 충격을 가하게 되어 이너멤버(10)의 파손을 방지할 수 있다.
수용부(120)는 쿠션부(110) 상단에서 아우터멤버(20)측으로 연장되며, 내부에 제2흡수체(200)가 삽입되는 수용공간을 형성한다. 따라서 바람직하게는 수용부(120)를 길이방향에서 수직으로 절개한 단면이 폐단면일 수 있다. 제2흡수체(200)의 단부가 쿠션부(110)와의 충돌로 인해 파단이 일어난 후 수용부(120)의 상단은 아우터멤버(20)와 충돌이 일어나 수용부(120)가 파단이 일어난다.
수용부(120)의 외측면에는 내측으로 만입된 제1파단홈(121)이 형성되고, 제2흡수체(200)의 외측면에는 내측으로 만입되며, 제1파단홈(121)보다 만입된 깊이가 깊은 제2파단홈(210)이 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 제1파단홈(121)이 형성된 부분을 상기 수용부(120)의 길이방향에서 수직으로 절개한 단면의 면적이 상기 제2파단홈(210)이 형성된 부분을 상기 제2흡수체(200)의 길이방향에서 수직으로 절개한 단면의 면적보다 넓을 수 있다.
아우터멤버(20)로 가해지는 충돌하중에 의해 제2흡수체(200)의 1차적인 파단을 유도하기 위해 수용부(120)의 외측면에 제1파단홈(121)을 마련하고 제2흡수체(200)의 외측면에 제1파단홈(121)보다는 깊이가 깊은 제2파단홈(210)을 마련할 경우 아우터멤버(20)로 충돌하중이 가해질 시 단면적이 상대적으로 좁은 제2흡수체(200)가 먼저 파단되고 다음으로 단면적이 상대적으로 넓은 수용부(120)가 파단되어 순차적인 파단이 일어나게 된다.
또한, 순차적인 파단을 유도하기 위해 아우터 멤버와 수용부(120)의 단부가 이격된 거리는 쿠션부(110)의 단부와 제2흡수체(200)의 단부가 이격된 거리보다 길게 형성될 수 있다. 아우터멤버(20)로 가해지는 충돌하중에 의해 제2흡수체(200)의 1차적인 파단을 유도해야 하므로 아우터 멤버와 수용부(120)의 단부가 이격된 거리는 쿠션부(110)의 단부와 제2흡수체(200)의 단부가 이격된 거리보다 길 경우 수용부(120)의 단부가 아우터멤버(20)에 충돌하기 전에 제2흡수체(200)의 단부가 쿠션부(110)와 충돌하게 된다. 이에 따라 제1흡수체(100)보다 제2흡수체(200)가 먼저 파단이 일어날 수 있도록 유도할 수 있다.
외에도 제2흡수체(200)부터 제1흡수체(100)로 이르는 순차적인 파단을 유도하기 위한 방법으로 제1흡수체(100)를 이루는 복합재 재질의 강화섬유 강도가 제2흡수체(200)를 이루는 복합재 재질의 강화섬유 강도보다 높도록 구성할 수 있고 또는 제1흡수체(100)를 이루는 복합재 재질의 강화섬유 함량이 제2흡수체(200)를 이루는 복합재 재질의 강화섬유 함량보다 높도록 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 충격흡수 유닛 제조방법은 차체를 구성하는 이너멤버(10)와 아우터멤버(20)의 내부에 형성되어 충격을 흡수하는 충격흡수 유닛의 제조방법으로서, 강화섬유 및 수지를 이용하여 일측이 개방된 수용공간을 구비하는 제1흡수체(100)를 성형하고, 상기 이너멤버(10)의 내면에 상기 제1흡수체의 타측을 연결하는 마련단계; 강화섬유 및 수지를 이용하여 돌출된 형상의 제2흡수체(200)를 성형하는 성형단계; 상기 아우터멤버(20)의 내면에 상기 제2흡수체(200)를 연결하는 연결단계; 및 상기 제1흡수체(100)의 상기 수용공간 내에 상기 제2흡수체(200)가 삽입되도록 상기 이너멤버(10)와 상기 아우터멤버(20)를 조립하는 조립단계;를 포함한다.
제1흡수체(100)는 강화섬유 및 수지로 구성된 복합재 재질로 이루어진다. 프리폼을 금형 내에 배치한 다음 수지를 주입하는 방식으로 성형하거나 프리프레그를 금형 내에 배치한 다음 가압하는 방식으로 성형하는 것이 가능하다.
제1흡수체(100)의 성형이 완료되면 이너멤버(10)의 내면에 제1흡수체(100)를 연결함으로써 마련단계가 완료된다.
마련단계 이후에는 제2흡수체(200)를 성형하는 성형단계가 수행되는데 제1흡수체(100)와 마찬가지로 프리폼을 금형 내에 배치한 다음 수지를 주입하는 방식으로 성형하거나 프리프레그를 금형 내에 배치한 다음 가압하는 방식으로 성형할 수 있다.
제2흡수체(200)의 성형이 완료되면 제2흡수체(200)를 아우터멤버(20)의 내면에 연결하는 연결단계를 거친 후 제1흡수체(100)의 수용공간 내에 제2흡수체(200)가 삽입되도록 이너멤버(10)와 아우터멤버(20)를 조립하는 조립단계를 통해 충격흡수 유닛의 제조가 완료된다.
아우터멤버(20)와 제2흡수체(200)를 연결하는 방법은 크게 일체성형을 통한 연결방법과 별물로서 접착하는 연결방법으로 나누어질 수 있는데 일체성형을 통한 연결방법을 보다 구체적으로 살펴보면, 도 2와 같이 상기 연결단계는 상기 제2흡수체(200)를 금형 내부에 배치시키는 배치단계; 상기 금형 내부에 상기 제2흡수체(200) 위로 프리폼을 적층하는 적층단계; 및 상기 금형을 닫고, 상기 금형 내부로 수지를 주입하여 상기 아우터멤버(20)를 성형함으로써 상기 제2흡수체(200)와 상기 아우터멤버(20)를 일체로 성형하는 주입단계;를 포함할 수 있다.
또는 상기 연결단계는 상기 제2흡수체(200)를 금형 내부에 배치시키는 배치단계; 상기 금형 내부에 상기 제2흡수체(200) 위로 프리프레그를 적층하는 적층단계; 및 상기 금형을 닫아 가압함으로써 상기 제2흡수체(200)와 상기 아우터멤버(20)를 일체로 성형하는 가압단계;를 포함할 수 있다.
차체의 아우터멤버(20)의 재질이 강화섬유와 수지로 구성된 복합재 재질로 구성할 경우 예비성형된 제2흡수체(200)를 금형 내에 삽입시켜 놓고 금형 위로 프리폼을 적층한 다음 금형을 닫아 가압한 상태에서 수지를 주입하는 방법으로 아우터멤버(20)와 제2흡수체(200)를 일체성형하거나 또는 금형 내에 프리프레그를 적층한 다음 금형을 닫아 가압하는 방법으로 아우터멤버(20)와 제2흡수체(200)를 일체성형하여 아우터멤버(20)와 제2흡수체(200)를 견고하게 연결할 수 있다.
이에 따라 차량의 충돌 시 아우터멤버(20)로부터 충돌하중이 전달되어 제2흡수체(200)가 제1흡수체(100)와 충돌이 일어날 때 제2흡수체(200)가 아우터멤버(20)로부터 이탈되지 않고 제2흡수체(200)가 원활하게 파단이 일어날 수 있다.
별물로서 접착하는 연결방법을 구체적으로 살펴보면, 도 3과 같이 상기 성형단계에서는 상기 제2흡수체(200)의 단부에 플렌지부(220)가 마련되도록 상기 제2흡수체(200)를 성형하고, 상기 연결단계는 상기 아우터멤버(20) 외면으로부터 바라본 관통홀(21)의 직경은 상기 플렌지부(220)의 직경과 대응되고 상기 아우터멤버(20) 내면으로부터 바라본 상기 관통홀(21)의 직경은 상기 플렌지부(220)의 직경보다 작도록 상기 아우터멤버(20)에 단차가 형성된 상기 관통홀(21)을 마련하는 준비단계; 및 상기 플렌지부(220)가 마련된 상기 제2흡수체(200)를 상기 관통홀(21) 외면으로부터 삽입하여 상기 아우터멤버(20)와 상기 제2흡수체(200)를 연결하되, 접착제를 통해 상기 아우터멤버(20)와 상기 제2흡수체(200)를 고정하는 접착단계;를 포함할 수 있다.
먼저 제2흡수체(200)의 단부에 길이방향에서 직각으로 절곡된 형태의 플렌지부(220)가 형성되도록 제2흡수체(200)를 성형하고 다음으로 준비단계에서 아우터멤버(20)에 외면으로부터 관통홀(21)을 바라볼 때와 내면으로부터 관통홀(21)을 바라볼 때 서로 직경이 다르게 단차가 존재하도록 관통홀(21)을 형성한다.
그 다음 제2흡수체(200)를 아우터멤버(20) 관통홀(21)의 바깥쪽으로부터 삽입하여 제2흡수체(200)의 플렌지부(220)가 관통홀(21)의 단차에 걸리도록 연결하고 서로 연결되는 부위에 접착제를 이용하여 접착시키는 방법으로 아우터멤버(20)와 제2흡수체(200)를 연결한다.
이렇게 아우터멤버(20)와 제2흡수체(200)를 별물로서 기계적인 결합을 이루도록 하되, 접착제의 접착력을 활용함으로써 아우터멤버(20)와 제2흡수체(200)를 견고하게 연결하는 것이 가능하다.
한편, 도 4와 같이 제2흡수체(200)의 강화섬유의 배열방향은 제2흡수체(200)의 연장된 길이방향과 평행할 수 있다. 아우터멤버(20)로부터 제2흡수체(200)에 전달되는 충돌하중을 강화섬유의 배열방향으로 전달할 수 있다.
본 발명에 따른 충격흡수 보강재는 차체를 구성하는 이너멤버(10)와 아우터멤버(20)의 내부에 배치되어 충격을 흡수하는 충격흡수 보강재로서, 도 5와 같이 복수의 충격흡수 유닛으로 구성되며, 상기 충격흡수 유닛은 차체를 구성하는 이너멤버(10)의 내면에서 상기 아우터멤버(20)를 향해 개방된 수용공간이 형성되도록 돌출된 복합재 재질의 제1흡수체(100); 및 상기 아우터멤버(20)의 내면에서 상기 이너멤버(10) 방향으로 상기 수용공간에 삽입되도록 돌출된 복합재 재질의 제2흡수체(200);를 포함하며, 상기 충격흡수 유닛은 중앙의 일 충격흡수 유닛(1)을 기준으로 한 쌍씩 대칭을 이루면서 배치된다.
이를테면 일 충격흡수 유닛(1)의 파단 후 2번 위치의 한 쌍의 충격흡수 유닛이 파단되고 다음으로 3번 위치의 한 쌍의 충격흡수 유닛의 파단 후 4번 위치의 한 쌍의 충격흡수 유닛이 파단되어 화살표 방향으로 충돌하중이 분산된다.
차량의 충돌 시 차체에서의 충돌하중의 로드패스는 도 6과 같이 형성된다. 복수의 충격흡수 유닛을 충돌하중의 로드패스 상에 배치하되, 일 충격흡수 유닛(1)을 기준으로 하여 복수의 충격흡수 유닛이 로드패스를 따라 기준으로부터 순차적으로 파단이 일어나게끔 유도함으로써 차체에 대한 충돌하중을 효과적으로 분산시키게 된다.
따라서 바람직하게는 기준이 되는 일 충격흡수 유닛(1)을 도 6에서 차체의 프레임이 교차되어 충돌하중의 분산점이 되는 실선의 원으로 표시된 위치 등에 배치하여 충돌하중이 효과적으로 분산되도록 유도할 수 있다.
또한, 각각의 충격흡수 유닛을 제1흡수체(100)와 제2흡수체(200)로 구성하여 제2흡수체(200)부터 제1흡수체(100)까지 순차적으로 파단이 일어나게 함으로써 효과적으로 충돌하중을 분산시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 충격흡수 보강재는 중앙의 일 충격흡수 유닛(1)에서 멀어질수록 제1흡수체(100)와 제2흡수체(200)의 이격된 거리는 점차 길어질 수 있다.
기준이 되는 일 충격흡수 유닛(1)에서 멀어질수록 충격흡수 유닛을 구성하는 제1흡수체(100)와 제2흡수체(200)간의 이격된 거리를 점차로 길어지게 하여 일 충격흡수 유닛(1)의 파단을 시작으로 다음 한 쌍의 충격흡수 유닛이 파단되고 또 그 다음 한 쌍의 충격흡수 유닛이 파단되어 로드패스를 따라 충돌하중이 효과적으로 분산된다.
또 다른 방법으로 상기 충격흡수 유닛에서 상기 제1흡수체(100) 및 상기 제2흡수체(200)의 외측면에는 내측으로 만입된 파단홈이 형성되고, 중앙의 일 충격흡수 유닛(1)에서 멀어질수록 상기 파단홈의 만입된 깊이는 점차 얕아질 수 있다. 따라서 마찬가지로 일 충격흡수 유닛(1)의 파단을 시작으로 다음 한 쌍의 충격흡수 유닛이 파단되고 또 그 다음 한 쌍의 충격흡수 유닛이 파단된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
1: 일 충격흡수유닛 10 : 이너멤버
20 : 아우터멤버 21 : 관통홀
100 : 제1흡수체 110 : 쿠션부
120 : 수용부 121 : 제1파단홈
200 : 제2흡수체 210 : 제2파단홈
220 : 플렌지부
20 : 아우터멤버 21 : 관통홀
100 : 제1흡수체 110 : 쿠션부
120 : 수용부 121 : 제1파단홈
200 : 제2흡수체 210 : 제2파단홈
220 : 플렌지부
Claims (15)
- 차체를 구성하는 이너멤버와 아우터멤버의 내부에 형성되어 충격을 흡수하는 충격흡수 유닛으로서,
상기 이너멤버의 내면에서 상기 아우터멤버를 향해 개방된 수용공간이 형성되도록 돌출된 복합재 재질의 제1흡수체; 및
상기 아우터멤버의 내면에서 상기 이너멤버 방향으로 상기 수용공간에 삽입되도록 돌출된 복합재 재질의 제2흡수체;를 포함하는 충격흡수 유닛. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1흡수체의 돌출된 단부는 상기 아우터멤버의 내면과 이격되고, 상기 수용공간에 삽입된 상기 제2흡수체의 단부는 상기 수용공간의 내면과 이격된 것을 특징으로 하는 충격흡수 유닛. - 청구항 2에 있어서,
상기 제2흡수체의 돌출된 길이는 상기 수용공간의 깊이보다 긴 것을 특징으로 하는 충격흡수 유닛. - 청구항 2에 있어서,
상기 제1흡수체는,
상기 이너멤버에 부착되며, 상기 아우터멤버 측으로 충돌하중이 가해질 시 상기 제2흡수체와 접촉되는 쿠션부; 및
상기 쿠션부에서 상기 아우터멤버 방향으로 연장되며, 상기 수용공간에 상기 제2흡수체를 수용하는 수용부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 충격흡수 유닛. - 청구항 4에 있어서,
상기 수용부를 길이방향에서 수직으로 절개한 단면은 폐단면인 것을 특징으로 하는 충격흡수 유닛. - 청구항 4에 있어서,
상기 수용부의 외측면에는 내측으로 만입된 제1파단홈이 형성되고,
상기 제2흡수체의 외측면에는 내측으로 만입되며, 만입된 깊이가 상기 제1파단홈보다 깊은 제2파단홈이 형성된 것을 특징으로 하는 충격흡수 유닛. - 청구항 6에 있어서,
상기 제1파단홈이 형성된 부분을 상기 수용부의 길이방향에서 수직으로 절개한 단면의 면적이 상기 제2파단홈이 형성된 부분을 상기 제2흡수체의 길이방향에서 수직으로 절개한 단면의 면적보다 넓은 것을 특징으로 하는 충격흡수 유닛. - 청구항 4에 있어서,
상기 아우터멤버의 내면과 상기 수용부의 단부가 이격된 거리는 상기 쿠션부의 단부와 상기 제2흡수체의 단부가 이격된 거리보다 긴 것을 특징으로 하는 충격흡수 유닛. - 차체를 구성하는 이너멤버와 아우터멤버의 내부에 형성되어 충격을 흡수하는 충격흡수 유닛의 제조방법으로서,
강화섬유 및 수지를 이용하여 일측이 개방된 수용공간을 구비하는 제1흡수체를 성형하고, 상기 이너멤버의 내면에 상기 제1흡수체의 타측을 연결하는 마련단계;
강화섬유 및 수지를 이용하여 돌출된 형상의 제2흡수체를 성형하는 성형단계;
상기 아우터멤버의 내면에 상기 제2흡수체를 연결하는 연결단계; 및
상기 제1흡수체의 상기 수용공간 내에 상기 제2흡수체가 삽입되도록 상기 이너멤버와 상기 아우터멤버를 조립하는 조립단계;를 포함하는 충격흡수 유닛 제조방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 연결단계는,
상기 제2흡수체를 금형 내부에 배치시키는 배치단계;
상기 금형 내부에 상기 제2흡수체 위로 프리폼을 적층하는 적층단계; 및
상기 금형을 닫고, 상기 금형 내부로 수지를 주입하여 상기 아우터멤버를 성형함으로써 상기 제2흡수체와 상기 아우터멤버를 일체로 성형하는 주입단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 충격흡수 유닛 제조방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 연결단계는,
상기 제2흡수체를 금형 내부에 배치시키는 배치단계;
상기 금형 내부에 상기 제2흡수체 위로 프리프레그를 적층하는 적층단계; 및
상기 금형을 닫아 가압함으로써 상기 제2흡수체와 상기 아우터멤버를 일체로 성형하는 가압단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 충격흡수 유닛 제조방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 성형단계에서는 상기 제2흡수체의 단부에 플렌지부가 마련되도록 상기 제2흡수체를 성형하고,
상기 연결단계는,
상기 아우터멤버 외면으로부터 바라본 관통홀의 직경은 상기 플렌지부의 직경과 대응되고 상기 아우터멤버 내면으로부터 바라본 상기 관통홀의 직경은 상기 플렌지부의 직경보다 작도록 상기 아우터멤버에 단차가 형성된 상기 관통홀을 마련하는 준비단계; 및
상기 플렌지부가 마련된 상기 제2흡수체를 상기 관통홀 외면으로부터 삽입하여 상기 아우터멤버와 상기 제2흡수체를 연결하되, 접착제를 통해 상기 아우터멤버와 상기 제2흡수체를 고정하는 접착단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 충격흡수 유닛 제조방법. - 차체를 구성하는 이너멤버와 아우터멤버의 내부에 배치되어 충격을 흡수하는 충격흡수 보강재로서,
복수의 충격흡수 유닛으로 구성되며,
상기 충격흡수 유닛은 차체를 구성하는 이너멤버의 내면에서 상기 아우터멤버를 향해 개방된 수용공간이 형성되도록 돌출된 복합재 재질의 제1흡수체; 및 상기 아우터멤버의 내면에서 상기 이너멤버 방향으로 상기 수용공간에 삽입되도록 돌출된 복합재 재질의 제2흡수체;를 포함하며,
상기 충격흡수 유닛은 중앙의 일 충격흡수 유닛을 기준으로 한 쌍씩 대칭을 이루면서 배치된 충격흡수 보강재. - 청구항 13에 있어서,
상기 충격흡수 유닛에서 상기 제1흡수체와 상기 제2흡수체는 일정거리 이격되고,
중앙의 일 충격흡수 유닛에서 멀어질수록 상기 제1흡수체와 상기 제2흡수체의 이격된 상기 일정거리는 점차 길어지는 것을 특징으로 하는 충격흡수 보강재. - 청구항 13에 있어서,
상기 충격흡수 유닛에서 상기 제1흡수체 및 상기 제2흡수체의 외측면에는 내측으로 만입된 파단홈이 형성되고,
중앙의 일 충격흡수 유닛에서 멀어질수록 상기 파단홈의 만입된 깊이는 점차 얕아지는 것을 특징으로 하는 충격흡수 보강재.
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