KR20180069978A - 사출공법을 이용한 차량용 크래쉬박스 일체형 범퍼 빔 시스템 - Google Patents

사출공법을 이용한 차량용 크래쉬박스 일체형 범퍼 빔 시스템 Download PDF

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Abstract

사출공법을 이용하여 범퍼빔과 크래쉬박스를 일체형으로 제작하는 것으로 저속충돌 법규사항 및 RCAR(40% OFFSET RIGID BARRIER TEST)를 동시에 만족할 수 있으며, 차량 제작시 개발투자비 및 원가를 대폭 저감할 수 있는 사출공법을 이용한 차량용 크래쉬박스 일체형 범퍼 빔 시스템이 개시된다. 본 발명은 양측에 전후방향으로 형성된 튜브형의 크래쉬 박스를 구비하는 범퍼 빔에 있어서; 상기 크래쉬 박스는 전후방향으로 2중의 폐단면 기둥을 가지며, 범퍼빔과 일체형으로 사출 성형된 것을 특징으로 하는 차량용 크래쉬 박스 일체형 범퍼 빔 시스템을 제공한다.

Description

사출공법을 이용한 차량용 크래쉬박스 일체형 범퍼 빔 시스템{Crashbox Intergrated Bumper Beam System Using Injection Molding}
본 발명은 사출공법을 이용한 차량용 크래쉬박스 일체형 범퍼 빔 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사출공법을 이용하여 범퍼빔과 크래쉬박스를 일체형으로 제작하는 것으로 저속충돌 법규사항 및 RCAR(40% OFFSET RIGID BARRIER TEST)를 동시에 만족할 수 있으며, 차량 제작시 개발투자비 및 원가를 대폭 저감할 수 있는 사출공법을 이용한 차량용 크래쉬박스 일체형 범퍼 빔 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 범퍼 빔은 법규 항목인 저속충돌 테스트와, 준법규 항목인 손해보험사기관(RCAR, IIHS) 테스트의 만족을 요구하고 있다. 이 경우, 자동차 판매에 큰 영향력이 있는 손해보험사의 요구 성능이 법규 사항보다 요구 강도가 더 높다. 구체적으로, RCAR 테스트의 경우 40%, 10도 OFFSET BARRIER TEST와 BUMPER DUMMY BARRIER TEST의 2가지 테스트를 실시하여 차체 손상에 대한 수리비를 산정하고 있다. 이러한 범퍼 빔의 성능과 관련하여 지역적으로는 법규 저속충돌 테스트와 손해보험사기관 테스트 모두를 요구하거나 어느 하나만을 요구하고 있다.
한편, 손해보험사의 요구 성능인 RCAR TEST의 40%, 10도 OFFSET BARRIER TEST에서 범퍼 빔과 크래쉬박스는 압착, 변형, 파괴 등으로 충돌에너지를 최대한 흡수할 수 있는 구조를 가져야 한다. 이처럼 손해보험사의 높은 요구 강도로 인해 완성차 제조업체들은 범퍼 빔에 고강도 복합 플라스틱 소재, 고강도 스틸 소재 등을 적용하게 되었다. 그러나 이러한 소재를 적용하면 강도 증가에 비례하여 원가 등이 상승하고, 각 지역에서 요구하는 법규 성능과 손해보험사 성능이 다르기 때문에 개발해야 하는 범퍼 빔의 개수도 많아질 수 밖에 없다.
따라서 범퍼 빔의 원가와 투자비를 절감하기 위해서는 저렴한 비용으로 법규 성능과 손해보험사 요구 성능을 동시에 만족시킬 수 있는 범퍼 빔의 개발이 시급하다고 할 수 있다.
대한민국 공개특허 제 2011-0131861호에서는 차량용 크래쉬 박스에 관하여 개시하고 있다. 이 발명은 플라스틱으로 형성된 크래쉬 박스를 이용하여 중량절감 및 원가절감을 달성하고 있지만, 차체와 체결하는 방법이 모색되어 있지 않다. 또한 충격 시에 플라스틱 크래쉬 박스가 잘 붕괴되어 에너지를 흡수할 수 있도록 구조를 구현하였지만, 차체 체결을 하기 위해 부속품이 추가되면 중량절감은 현실적으로 어려울 것으로 보여진다. 크래쉬 박스는 충격부(전방)에서 부터 붕괴되어야 차체의 손상을 막을 수 있는데 본 시스템은 이를 쉽게 유도하기는 어려울 것으로 보여진다. 아울러 일반적으로 적용되는 토잉용 볼트의 도피홀 등을 고려하지 않은 점은 상용화하기 어려울 것으로 판단된다.
대한민국 공개특허 제2008-7018792호에서는 차량용 충돌 박스에 관하여 개시하고 있다. 이 발명에서는 2개의 U 프로파일로 구성된 충돌박스를 이용하여 충격흡수력이 향상된 충돌 박스를 제공하고 있지만, 최근의 범퍼 베리어 테스트가 추가됨에 따라 본 발명품이 적용하기는 한계가 있고 적용하게 되면 빔의 강도증대로 빔 중량 증가 예상된다.
대한민국 공개특허 제2007-0132193호에서는 범퍼 시스템에 관하여 개시하고 있다. 이 발명에서는, 범퍼빔, 크래쉬 박스, 충돌플레이트, 에너지 흡수부재를 포함하는 범퍼시스템을 이용하여 충돌시 많은 에너지를 흡수할 수 있는 구조에 관하여 개시하고 있지만, 양측 리브 및 플렌지 구조로 인하여 중량이 많이 나가며, 부피가 커짐에 따라 범퍼공간이 적은 차량에는 적용할 수 없다는 단점을 가진다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 최소의 비용으로 저속충돌 법규 성능과 손해보험사 요구 성능을 동시에 충족시킬 수 있는 차량용 크래쉬박스 일체형 범퍼 빔 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 범퍼 빔과 크래쉬 박스를 일체화하여 제작하는 것으로 충돌에너지 흡수 성능을 향상시킴으로써 상온, 저온 환경에서의 충돌 안정성을 확보할 수 있는 차량용 크래쉬 박스 일체형 범퍼 빔 시스템을 제공하는 데 있다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,
본 발명은 양측에 전후방향으로 형성된 튜브형의 크래쉬 박스를 구비하는 범퍼 빔에 있어서; 상기 크래쉬 박스는 전후방향으로 2중의 폐단면 기둥을 가지며, 범퍼빔과 일체형으로 사출 성형된 것을 특징으로 하는 차량용 크래쉬 박스 일체형 범퍼 빔 시스템을 제공한다.
또한 상기 크래쉬 박스는 2중의 폐단면 기둥을 서로 연결하는 리브를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 크래쉬 박스 일체형 범퍼 빔 시스템을 제공한다.
또한 상기 크래쉬 박스는 중공의 튜브 형태로서 원형 또는 다각형 단면 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 크래쉬 박스 일체형 범퍼 빔 시스템을 제공한다.
또한 상기 크래쉬 박스는 외부 충격에 의해 순차적으로 외관이 변형되도록 상기 크래쉬 박스 깊이 방향의 소정거리에 둘레를 따라 형성되는 홀 또는 요홈이 형성된 것을 특징으로 하는 크래쉬 박스 일체형 차량용 범퍼 빔 시스템을 제공한다.
또한 상기 일체형 범퍼 빔 시스템은 스틸, 알루미늄, 복합 플라스틱 소재 중에서 선택되는 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 크래쉬 박스 일체형 범퍼 빔 시스템
또한 상기 일체형 범퍼 빔 시스템은 너트 및 가이드핀이 고정 결합된 브라켓을 추가로 포함하며, 상기 브라켓은, 상기 플랜지의 삽입을 저지하는 상기 범퍼 빔의 걸림면 후면에 위치하여, 상기 너트와의 체결에 의해 상기 범퍼 빔은 차체와 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 크래쉬 박스 일체형 범퍼 빔 시스템을 제공한다.
또한 상기 일체형 범퍼 빔 시스템은 유리섬유를 포함하는 복합 플라스틱 소재로 이루어지되, 서로 평행하게 배치되는 2개의 수직 플레이트와, 상기 2개의 수직 플레이트를 연결하는 수평 플레이트로 이루어지는 H형 단면 구조를 가지는 지지부; 및 상기 지지부의 일단부에 형성되는 에너지 흡수부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 크래쉬 박스 일체형 범퍼 빔 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면, 사출 범퍼 빔에 크래쉬 박스를 일체형으로 구성하여 저속충돌 법규 성능 뿐만 아니라, 손해보험사 성능까지 만족할 수 있는 크래쉬 박스 일체형의 범퍼빔을 적용함으로써 개발투자비와 차량의 원가를 대폭 절감할 수 있다.
또한, 범퍼 빔의 구조 개선을 통해 복합 플라스틱 소재를 사출성형공법에 적용함으로써 가공비를 낮출 수 있을 뿐 아니라 상온과 저온 환경에서의 치수 및 성능 안정성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 범퍼 빔 시스템의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 차량용 범퍼 빔 시스템의 분해사시도,
도 3은 도 1에 도시된 차량용 범퍼 빔 시스템을 구성하는 크래쉬박스의 구조를 확대하여 나타낸 도면,
도 4 는 도 1에 도시된 차량용 범퍼 빔 시스템의 차체 체결 구조를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 범퍼 빔 시스템을 구성하는 범퍼 빔의 평면도,
도 6 은 기존의 크래쉬 박스의 형상을 나타낸 구조도
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 2중 폐단면을 가지는 크래쉬 박스의 구조도
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 2중 폐단면 및 크래쉬 박스 리브를 구비하는 크래쉬 박스의 구조도
도 9 는 도 6의 A-A 단면도,
도 10 은 도 9에 도시된 범퍼 빔의 에너지 흡수부의 변형예를 나타낸 도면.
도 11 및 도 12는 종래기술에 따른 차량용 범퍼 빔 시스템의 구조해석 결과를 나타낸 도면,
도 12 및 도 13은 종래 기술에 따른 크래쉬 박스 압입형 또는 인서트형의 차량용 범퍼 빔 시스템의 구조해석 결과를 나타낸 도면,
도 14 및 도 15 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 범퍼 빔 시스템의 구조해석 결과를 나타낸 도면.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 범퍼 빔 시스템의 사시도, 도 2는 도 1에 도시된 차량용 범퍼 빔 시스템의 분해사시도, 도 3은 도 1에 도시된 차량용 범퍼 빔 시스템을 구성하는 크래쉬박스 일체형 구조를 확대하여 나타낸 도면, 도 4는 도 1에 도시된 차량용 범퍼 빔 시스템의 차체 체결 구조를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 범퍼 빔 시스템(100)은 범퍼 빔(110)과 일체형의 크래쉬박스(150)를 포함한다.
범퍼 빔(110)은 저속충돌 법규 성능에 대응하기 위한 것으로 양측에 전후방향으로 형성된 튜브형의 크래쉬 박스(150)를 가진다. 이 경우, 상기 크래쉬 박스는 전후 방향으로 2중의 폐단면(도 7참조)을 가지는 것으로 기존의 크래쉬 박스에 비하여 높은 충격흡수 능을 가질 수 있다.
기존의 범퍼 빔의 경우 폐단면의 크래쉬 박스를 공법상등의 이유로 생산하지 못하고 있다. 따라서 수평 또는 수직 리브를 이용하여 크래쉬 박스의 기능을 구현하고 있는 것이 대부분이다. 사출성형으로 크래쉬 박스를 구현하기 위해서는 소재에 따른 차이는 있지만, 두께 10mm이상을 요구하고 있다. 하지만 사출성형공법에 사용되는 소재의 성형성, 제조과정 이후의 수축 등을 고려하면 10mm 두께를 가지는 사출물을 제작하는 것은 매우 어려운 실정이다. 따라서 이러한 두께상의 한계를 극복하기 위해서는 크래쉬 박스의 크기를 크게 할 수 있지만, 범퍼 내부의 공간부족 및 크래쉬 박스를 지지하는 차량의 멤버 단면 형상의 한계로 인하여 크래쉬 박스의 크기를 일정이상으로 크게 하는 것은 현실적으로 불가능하다.
따라서 이러한 단면적 증대를 달성하기 위하여 본 발명은 2중의 폐단면 구조를 가지는 크래쉬 박스(도 7 참조)를 사용하는 것으로 기존의 단일 폐단면 형상의 크래쉬 박스(도 6참조)에 비하여 높은 충격흡수 능력을 가질 수 있으며, 일체형으로 제작하는 경우에서 기본의 분리형 크래쉬 박스와 동일 수준이상의 충격흡수 능력을 확보 할 수 있다.
아울러 이러한 2중의 폐단면은 도 7에 나타난 바와 같이, 멤버(152)쪽에 가까워 질수록 두 개의 폐단면사이의 간격이 좁아지도록 하여 멤버 결합면에서는 두 개의 폐단면이 접촉되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 충돌시 상부가 압착되는 공간을 확보하기 위한 것으로, 상부가 압착되는 동안 하부의 두 개의 인접한 폐단면은 서로간의 상호작용으로 지지대 역할을 하게 되어 충돌시 충력 흡수량을 늘릴 수 있다. 또한 상기 두 개의 폐단면 사이에는 크래쉬 박스 리브(151)를 설치하여 크래쉬 박스(150)의 강성을 더욱 높이는 것도 가능하다. 또한 상기 크래쉬 박스 리브(151)는 사출시 사출면의 수축을 방지하고 균일한 사출물을 얻을 수 있도록 하는 역할을 동시에 수행 할 수 있다.
한편, 본 발명에서 범퍼 빔(110)은 크래쉬 박스(150)과 일체형으로 사출되며, 생산비용을 최소화하기 위해 스틸, 알루미늄 또는 복합 플라스틱 소재를 이용하여 사출 성형되는데, 바람직하게는 유리섬유 복합 플라스틱 소재를 사용할 수 있다. 이에 대해서는 후술하여 상세히 설명하도록 한다.
크래쉬박스(150)는 RCAR 테스트와 같은 손해보험사의 요구 성능에 대응하기 위한 것으로 원형 또는 다각형 단면 구조를 갖는 중공의 튜브(tube) 형태로 이루어진다. 즉, 본 발명에서 크래쉬박스(150)는 비용 절감을 위해 범퍼빔과 일체형으로 생산되며, 일체형 크래쉬 박스의 단점인 낮은 충격 흡수능을 개선하기 위하여 2중의 폐단면 구조를 가지는 것은 위에서 살펴본 바와 같다.
또한, 충돌시 크래쉬박스(150)의 에너지 흡수 효율을 증대시키기 위해서는 충격면에서 변형모드가 순차적으로 발생하는 것이 유리하다. 이를 위해 본 발명에서는 크래쉬박스(150)에 홀(150a) 또는 요홈(150b)을 둘레방향을 따라 형성하여 순차적인 변형모드를 유도한다.
한편, 범퍼 빔 앗세이는 통상 커버와 조립된 후 차체에 장착된다. 차체와의 조립을 고려하여 차체 체결용 너트는 범퍼 빔에 부착되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 너트는 인서트 사출이 가능하지만 너트를 일체로 성형할 경우 환경 온도에 따른 후변형으로 조립 치수 불량이 생겨 차체와 조립을 어렵게 하는 상황이 자주 발생된다. 이러한 문제점을 개선하기 위해서는 후조립으로 조립 치수를 보정하여 너트를 범퍼 빔에 부착하는 것이 불량을 줄일 수 있는 방법이다. 따라서 본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같이 너트(113)와 가이드핀(114)이 용접된 스틸 소재의 브라켓(115)을 범퍼 빔(110)에 위치시킨 후 리벳(116)으로 고정하는 방식을 채택하였다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 범퍼 빔 시스템의 범퍼 빔과 크래쉬박스에 대해 설명하였다. 이하에서는 앞서 언급된 범퍼 빔에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.
먼저, 본 발명에서 범퍼 빔은 유리섬유가 포함된 복합 플라스틱 소재(LFT: Long glass Fiber reinforced Thermoplastic)를 사출성형공법에 적용할 수 있도록 구조가 개선된 것을 특징으로 한다.
유리섬유 복합 플라스틱 소재를 사출성형공법에 적용하기 위해서는 충돌시 범퍼 빔이 충돌에너지를 충분히 흡수하여 파단이 발생하지 않아야 한다. 범퍼 빔의 파단이 발생하지 않으려면 치수 안정성과 저온 환경의 특성을 고려하여 소재의 신율 또는 파단강도를 증대시켜야 하는데, 소재 특성상 신율을 증대시키면 소재 강도가 저하되고, 소재 강도를 증대시키면 신율이 감소하여 소재적으로 충돌에너지 흡수를 증대시키기 어려운 것이 현실이다.
그 결과, 현재 사출공법으로 제조되는 범퍼 빔은 상온, 저온 환경이 공존하는 지역에는 적용하지 못하고, 일정한 환경의 지역에 맞게 새로운 범퍼 빔을 개발하고 있는 실정이다. 따라서 1개의 범퍼 빔으로 전 세계 지역의 저속충돌 성능을 만족시키고 가격경쟁력을 가질 수 있는 사출 범퍼 빔의 개발이 시급하다고 할 수 있다.
한편, 범퍼 빔이 충돌에너지를 충분히 흡수한다는 것은 범퍼 빔을 이루는 소재가 전체적으로 충분히 변형되어 에너지를 충분히 흡수한 다음 파단될 때이다. 하지만 범퍼 빔이 파단되면 전단된 면이 차체에 손상을 입혀 요구되는 법규 성능을 충족시킬 수 없다. 따라서 본 발명자들은 범퍼 빔이 파단되지 않고 충돌에너지를 최대로 흡수할 수 있는 구조에 대해 연구, 개발을 거듭한 끝에 아래와 같은 범퍼 빔의 구조를 도출하게 된 것이다.
이하, 상술한 내용에 기초하여 범퍼 빔에 대해 설명하도록 한다.
도 5은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 범퍼 빔 시스템을 구성하는 범퍼 빔의 평면도이고, 도 9는 도 5의 A-A 단면도이며, 도 10은 도 6에 도시된 범퍼 빔의 에너지 흡수부의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 5, 도9, 도 10을 참조하면, 범퍼 빔(110)은 지지부(120) 및 에너지 흡수부(130)를 포함할 수 있다.
지지부(120)는 충돌시 에너지 흡수부(130)를 지지하기 위한 것으로 서로 평행하게 배치되는 2개의 수직 플레이트(121)(122)와, 2개의 수직 플레이트(121)(122)를 연결하는 수평 플레이트(123)를 포함하여 전체적으로 H형 단면 구조를 가진다.
이러한 지지부(120)는 충돌시 에너지 흡수부(130)가 압착, 파단될 수 있도록 충분한 강도 및 강성을 가져야 한다. 따라서 수직 플레이트(121)(122)와 수평 플레이트(123)의 두께는 강도, 강성과 성형성을 고려하여 3~6mm 정도인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 플레이트(111)(112)(113)의 두께가 3mm 미만이면 저속충돌시 지지력이 충분하지 않고 6mm 초과이면 사출성형으로 냉각에 의한 싱크가 발생하여 요구되는 강도, 강성을 발현하기 어렵기 때문이다.
또한, 지지부(120)는 수직 플레이트(121)(122)의 곡률이 작을수록 지지력이 향상되므로 조립성 등을 고려하여 1500~5000mm 범위에서 최대한 작게 반영하되, 소형에서 대형 차량의 조건에 따라 범퍼 빔을 체결하는 차체 멤버의 양단 거리가 변경되므로 이를 고려하여 곡률을 결정한다.
이 경우, 수직 플레이트(121)(122) 사이의 간격은 30~40mm인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 수직 프레이트(121)(122) 사이의 간격이 30mm 미만이면 저속충돌시 지지력이 충분하지 않고, 40mm 초과이면 차체 판넬과 근접하게 되어 충돌 후 범퍼 빔의 변형으로 판넬 변형이 발생할 수 있기 때문이다. 한편, 수직 플레이트(121)(122) 사이에는 충돌 에너지 흡수를 위한 리브(124)가 형성될 수 있다.
아울러, 범퍼 빔(110)의 사출성형시 성형품의 원활한 탈취를 위해 수직 플레이트(121)(122)의 빼기구배는 1~3도로 반영하는 것이 유리하다. 왜냐하면, 수직 플레이트(121)(122)의 빼기구배가 1도 미만이면 성형품의 탈취가 어렵고, 3도 초과이면 성형품의 탈취에 유리하지만 성형품의 중량과 원가가 증가하기 때문이다.
한편, 지지부(120)의 수직 플레이트(121)(122)와 수평 플레이트(123)에 의해 형성되는 상하 내측 공간에는 X형 리브(125)가 폭방향을 따라 일정한 간격으로 형성된다. 이러한 X형 리브(125)는 충돌시 범퍼 빔의 전체적인 상하 비틀림을 방지하는 동시에 사출성형 후 변형을 최소화함으로써 치수 안정성을 확보하는 역할을 한다.
에너지 흡수부(130)는 충돌시 압착, 파단을 통해 충돌 에너지를 흡수하기 위한 것으로 지지부(120)의 수직 플레이트(122)로부터 수평하게 연장 형성되는 제1플레이트(131)와, 제1플레이트(131)로부터 상방 또는 하방으로 연장 형성되는 제2플레이트(132)로 구성된다.
이 경우, 제2플레이트(132)는 충격물과 최초로 접촉하는 부분으로 범퍼 커버(도면 미도시)의 형상에 따라 도 7에 도시된 바와 같이 제1플레이트(131)의 상부와 하부에 모두 형성되거나, 범퍼 커버의 형상 또는 필요에 따라 도 8에 도시된 바와 같이 상부 또는 하부에 하나만 형성되는 것도 가능하다. 본 발명에서 제2플레이트(132)의 두께는 1.5~2mm로 구현되며, 생산 공정을 고려하여 빼기구배는 1~3도 정도가 바람직하다. 왜냐하면, 제2플레이트(132)의 두께가 1.5mm 미만이면 제품에 미성형이 발생되어 충돌 성능 및 미관 품질에 좋지 않으며, 2 mm 초과이면 충돌시 압착, 변형이 발생되지 않아 충분한 에너지 흡수가 되지 않기 때문이다.
또한, 제2플레이트(132)의 형상은 특별히 제한되지 않으나, 범퍼 커버와 약 3~5mm의 갭(gap)을 확보하여 결정된다. 왜냐하면, 범퍼 빔과 범퍼 커버의 갭이 3 mm 미만이면 범퍼 빔의 변형과 치수공차로 범퍼 커버의 외관불량을 야기시키고, 5mm 초과이면 범퍼 커버의 꿀렁거림 발생뿐만 아니라, 운행 중에 부품간의 떨림 접촉으로 이음이 발생하게 되고, 갭이 너무 클 경우 충돌법규를 만족하기 어렵기 때문이다.
한편, 제1플레이트(131)와 제2플레이트(132) 사이에는 리브(133)가 형성될 수 있다. 리브(133)는 충격물의 침입시 압괴되면서 소재가 허용하는 파단강도까지 에너지를 흡수하는 역할을 하고, 평상시에는 제2플레이트(132)를 지지하여 범퍼 커버의 꿀렁거림이나 형상을 유지하는 기능을 한다. 이러한 리브(133)의 경우 제2플레이트(132)와 마찬가지로 두께는 저속충돌시험에서의 압착, 압괴를 고려하여 1.5~2mm로 하고, 빼기구배는 생산공정을 고려하여 1~3도로 반영하는 것이 바람직하다.
에너지 흡수부(130)의 에너지 흡수량은 상술한 리브(133)의 길이, 즉, 지지부(120)의 수직 플레이트(122)에서 에너지 흡수부(130)의 제2플레이트(132)까지의 거리에 따라 결정되는데, 본 발명에서는 충격에너지를 고려하여 10~100mm 범위로 한다. 수직 플레이트(122)는 일정한 곡률을 가지고, 제2플레이트(132)는 범퍼 커버과 일정한 갭으로 곡률을 형성하게 된다. 따라서 중앙부에 각 플레이트의 거리를 10mm로 적용하더라도 중앙에서 멀어질수록 거리는 증가하게 된다. 여기서 중앙부의 거리를 10mm 미만으로 적용하면 충분한 충돌에너지를 흡수하지 못하여 범퍼 빔의 중앙부 파단이 발생되게 된다. 반면, 충분한 에너지 흡수를 위해 수직 플레이트(122)와 제2플레이트(132) 사이의 거리를 100mm 초과로 적용하면 수직 플레이트(122)와 제2플레이트(132) 사이의 제1플레이트(131)와 리브(133) 크기가 증가하여 범퍼 빔의 중량 및 원가가 상승하고, 차체 판넬과 범퍼 빔이 가까워져 충돌 후 차량 판넬 손상이 발생할 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 범퍼 빔 시스템에 대해 설명하였다. 본 발명자들은 이러한 본 발명의 성능을 평가하기 위해 구조해석을 실시하였다.
구체적으로, 종래기술에 따른 범퍼 빔 시스템과 본 발명에 따른 범퍼 빔 시스템의 RCAR 40% OFFSET TEST에 대한 구조해석을 실시하였으며, 그 결과를 도 11 내지 도 16에 나타내었다. 도 1 내지 도 16으로부터 본 발명에 따른 범퍼 빔 시스템이 종래기술에 따른 범퍼 빔 시스템에 비해 충돌 에너지 흡수율이 우수하고 침입량이 작아 향상된 성능을 보이는 것을 확인할 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 범위는 상술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위, 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 차량용 범퍼 빔 시스템 110 : 범퍼 빔
111 : 체결공 112 : 돌기
113 : 너트 114 : 가이드핀
115 : 브라켓 116 : 리벳
120 : 지지부 121, 122 : 수직 플레이트
123 : 수평 플레이트 124 : 리브
125 : X형 리브 130 : 에너지 흡수부
131 : 제1플레이트 132 : 제2플레이트
133 : 리브 150 : 크래쉬 박스
151 : 크래쉬 박스 리브 152 : 차체 멤버

Claims (7)

  1. 양측에 전후방향으로 형성된 튜브형의 크래쉬 박스를 구비하는 범퍼 빔에 있어서;
    상기 크래쉬 박스는 전후방향으로 2중의 폐단면 기둥을 가지며, 범퍼빔과 일체형으로 사출 성형된 것을 특징으로 하는 차량용 크래쉬 박스 일체형 범퍼 빔 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 크래쉬 박스는 2중의 폐단면 기둥을 서로 연결하는 리브를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 크래쉬 박스 일체형 범퍼 빔 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 크래쉬 박스는 중공의 튜브 형태로서 원형 또는 다각형 단면 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 크래쉬 박스 일체형 범퍼 빔 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 크래쉬 박스는 외부 충격에 의해 순차적으로 외관이 변형되도록 상기 크래쉬 박스 깊이 방향의 소정거리에 둘레를 따라 형성되는 홀 또는 요홈이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 크래쉬 박스 일체형 범퍼 빔 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 일체형 범퍼 빔 시스템은 스틸, 알루미늄, 복합 플라스틱 소재 중에서 선택되는 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 크래쉬 박스 일체형 범퍼 빔 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 일체형 범퍼 빔 시스템은 너트 및 가이드핀이 고정 결합된 브라켓을 추가로 포함하며, 상기 브라켓은, 상기 플랜지의 삽입을 저지하는 상기 범퍼 빔의 걸림면 후면에 위치하여, 상기 너트와의 체결에 의해 상기 범퍼 빔은 차체와 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 크래쉬박스 일체형 범퍼 빔 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일체형 범퍼 빔 시스템은 유리섬유를 포함하는 복합 플라스틱 소재로 이루어지되,
    서로 평행하게 배치되는 2개의 수직 플레이트와, 상기 2개의 수직 플레이트를 연결하는 수평 플레이트로 이루어지는 H형 단면 구조를 가지는 지지부; 및
    상기 지지부의 일단부에 형성되는 에너지 흡수부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 크래쉬 박스 일체형 범퍼 빔 시스템.
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