KR20180078839A - 자동차 범퍼용 스티프너 및 이의 제조방법 - Google Patents

자동차 범퍼용 스티프너 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 자동차 범퍼용 스티프너는 상기 자동차 범퍼빔의 연장 방향과 평행한 방향으로 연장되고, 제1 높이(H1)를 갖는 전면부 및 상기 제1 높이(H1) 보다 작거나 같은 제2 높이(H2)를 갖는 후면부를 포함하고, 상기 제2 높이(H2)에 대한 너비(D)의 비(D/H2)가 2 내지 7이다.

Description

자동차 범퍼용 스티프너 및 이의 제조방법{STIFFENER AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 자동차 범퍼용 스티프너 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
자동차용 범퍼 시스템은 자동차의 저속 충돌 시 탄성적으로 변형하여 자동차의 물리적인 손상을 최소화하기 위한 것으로서, 다른 자동차나 고정체와의 충돌 시 그 충격을 흡수하여 탑승자의 안전을 도모하고, 동시에 차체의 변형을 최소화 할 수 있도록 자동차 전, 후방에 배치되는 완충수단이다.
최근에는 범퍼빔 하부에 장착하여 보행자의 안전을 도모하는 스티프너에 대한 연구가 활발하다. 그러나, 지금까지의 스티프너는 주로 원형의 단면을 가져 부피가 크거나, 3차원 입체 형태로의 생산이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 작은 부피에도 강성, 보행자 안전 성능이 우수하고, 3차원 입체 구조가 가능한 자동차 범퍼용 스티프너 및 이를 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 경량화가 가능한 자동차 범퍼용 스티프너 및 이를 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 자동차 범퍼용 스티프너에 관한 것이다.
구체예에 따르면, 상기 스티프너는 자동차 범퍼빔 하부에 장착되는 자동차 범퍼용 스티프너에 있어서, 상기 자동차 범퍼빔의 연장 방향과 평행한 방향으로 연장되고, 제1 높이(H1)를 갖는 전면부 및 상기 제1 높이(H1) 보다 작거나 같은 제2 높이(H2)를 갖는 후면부를 포함하고, 상기 제2 높이(H2)에 대한 너비(D)의 비(D/H2)가 2 내지 7이다.
상기 제1 높이(H1)는 4 mm 내지 30 mm일 수 있다.
상기 제2 높이(H2)는 4 mm 내지 30 mm일 수 있다.
상기 너비(D)는 20 mm 내지 60 mm일 수 있다.
상기 스티프너는 길이 방향의 수직으로 절단한 단면에서, 높이가 하기 식 1에 의한 Hm 이상인 부분의 면적이 상기 단면 전체 중 5% 내지 50%일 수 있다.
[식 1]
Hm = (H1+H2)/2.
상기 스티프너는 연속섬유 강화 열가소성플라스틱(CFRTPC) 및 유리섬유 함량이 60% 이하인 유리섬유 강화 열가소성 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 스티프너는 범퍼빔과 체결하기 위한 마운트부를 포함할 수 있다.
상기 마운트부는 상기 스티프너와 일체형일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 자동차 범퍼용 스티프너를 제조하는 방법에 관한 것이다.
구체예에 따르면, 상기 제조 방법은, 열가소성 수지를 프레스 성형하는 단계를 포함하는 상기의 자동차 범퍼용 스티프너를 제조하는 방법일 수 있다.
본 발명은 작은 부피에도 강성, 보행자 안전 성능이 우수하고, 3차원 입체 구조가 가능하며, 경량화가 가능한 자동차 범퍼용 스티프너 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 구체예에 따른 자동차 범퍼용 스티프너를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 자동자 범퍼용 스티프너를 길이 방향의 수직으로 절단한 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 구체예에 따른 자동자 범퍼용 스티프너를 길이 방향의 수직으로 절단한 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 자동자 범퍼용 스티프너를 길이 방향의 수직으로 절단한 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 구체예에 따른 자동차 범퍼용 스티프너가 범퍼빔과 결합된 것을 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 구체예에 따른 자동차 범퍼용 스티프너가 범퍼 형상에 맞추어 입체구조를 적용하는 것을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7는 본 발명의 실시예 1에 따른 자동차 범퍼용 스티프너의 충돌 시험의 결과를 도시한 것이다.
도 8는 본 발명의 비교예 1에 따른 자동차 범퍼용 스티프너의 충돌 시험 결과를 도시한 것이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 구체예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
단지, 여기서 소개되는 구체예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 또한, 설명의 편의를 위하여 구성요소의 일부만을 도시하기도 하였으나, 당업자라면 구성요소의 나머지 부분에 대하여도 용이하게 파악할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 "상부"와 "하부"는 도면을 기준으로 정의한 것으로서, 시관점에 따라 "상부"가 "하부"로, "하부"가 "상부"로 변경될 수 있고, "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구조를 개재한 경우도 포함할 수 있다. 반면, "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구조를 개재하지 않은 것을 의미한다.
본 명세서에서 "길이방향"은 범퍼빔의 본체빔이 가장 긴 방향을 의미하며, 구체적으로 차량의 차폭 방향을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 "높이"는 제1 방향으로의 길이를 의미할 수 있다.
본 명세서에서 "전면"은 충격이 예정된 면으로써, 구체적으로 정면 범퍼인 경우에는 차량 정면방향의 면을, 후면 범퍼인 경우에는 차량 후면방향의 면을 의미할 수 있다. 본 명세서에서 "후면"은 상기 전면과 반대 쪽의 면을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 "전면부"는 제1 높이(H1)를 갖는 스티프너의 전면측을 의미하고, "후면부"는 제2 높이(H2)를 갖는 스티프너의 후면측을 의미한다.
또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, '포함하다' 또는 '가지다'등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 방법 또는 제조방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
자동차 범퍼용 스티프너
도면 1 내지 도 5를 참고하여, 본 발명의 구체예에 따른 자동차 범퍼용 스티프너를 설명한다. 도 1은 본 발명의 구체예에 따른 자동차 범퍼용 스티프너를 개략적으로 도시한 것이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 구체예들에 따른 자동자 범퍼용 스티프너를 길이 방향의 수직으로 절단한 단면을 개략적으로 도시한 것이며, 도 5는 본 발명의 구체예에 따른 자동차 범퍼용 스티프너가 범퍼빔과 결합된 것을 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명의 구체예에 따른 자동차 범퍼용 스티프너(10)는 자동차 범퍼빔(300) 하부에 장착되고(도 5 참조), 상기 자동차 범퍼빔(300)의 연장 방향과 평행한 방향으로 연장되며, 제1 높이(H1)를 갖는 전면부(111) 및 상기 제1 높이(H1) 보다 작거나 같은 제2 높이(H2)를 갖는 후면부(113)를 포함하고, 상기 제2 높이(H2)에 대한 너비(D)의 비(D/H2)가 2 내지 7이다.
본 발명의 스티프너(10)는 제2 높이(H2)에 대한 너비(D)의 비(D/H2)가 2 내지 7로 차량 전면 및 후면 방향으로 길게 형성되어 있다. 따라서, 범퍼 커버와의 충돌 시점을 앞당겨 에너지 흡수를 증대시킬 수 있고, 보행자 안전 성능을 더욱 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 전면으로 돌출되게 형성(전면 후면 방향으로 길게 형성)된 스티프너는 부피 및 중량을 최소한으로 하는 동시에, 최대한 차량 전면에 가깝게 형성되므로, 충돌 대상과 충돌 시 범퍼빔 등 다른 구조와의 충돌 이전에 충돌 에너지를 최대한 흡수함으로써, 보행자 안전 성능을 개선시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 일 구체예에서 본 발명의 스티프너(10)의 전면부(111)는 후면부(113) 보다 큰 높이를 가질 수 있고, 이 경우 충돌 시에 충돌 대상과 접촉하는 면적을 넓혀, 보행자 안전 성능이 우수하다. 이는 전체적으로 일정한 높이를 가지는 스티프너에 비해, 부피 및 중량을 감소시킬 수 있어, 차량을 경량화 시킬 수 있는 장점도 있다. 상기 스티프너는 길이 방향의 수직으로 절단한 단면에서, 제1 높이(H1)를 갖는 부분의 제2 방향으로의 길이(d1)가 2 mm 내지 20 mm, 구체적으로 2 mm 내지 10 mm일 수 있고, 제2 높이(H2)를 갖는 부분의 제2 방향으로의 길이(d2)가 10 mm 내지 40 mm, 구체적으로 10 mm 내지 30 mm일 수 있다. 상기의 범위에서, 스티프너는 적절한 강도와 중량의 밸런스가 우수하다.
도 3을 참조하면, 다른 구체예에서 본 발명의 스티프너는 전면부(111)와 후면부(113)의 높이가 동일할 수 있고, 도 4를 참조하면, 또 다른 구체예에서 본 발명의 스티프너는 전면부(111)와 후면부(113)의 다른 높이가 요철 또는 꺾임 없이 직선 또는 곡선의 형태로 연결될 수 있으며, 이 경우도 상기 스티프너는 충돌 에너지를 최대한 흡수할 수 있고, 보행자 안전 성능을 개선시킬 수 있다.
또한, 상기 스티프너는 모서리가 곡면 처리될 수도 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 스티프너의 제1 높이(H1)는 4 mm 내지 30 mm, 구체적으로 4 mm 내지 20 mm일 수 있다. 상기의 범위에서, 스티프너는 물리적 결함 없이 충돌 대상과 접촉하는 면적을 최대화 할 수 있다.
상기 스티프너의 제2 높이(H2)는 4 mm 내지 30 mm, 구체적으로 4 mm 내지 20 mm일 수 있다. 상기의 범위에서, 스티프너는 부피 및 중량을 감소시킬 수 있다.
상기 스티프너의 너비(D)는 20 mm 내지 60 mm, 구체적으로 20 mm 내지 45 mm일 수 있다. 상기의 범위에서, 스티프너는 범퍼 커버와의 충돌 시점을 앞당겨 에너지 흡수를 증대시킬 수 있고, 보행자 안전 성능을 더욱 개선시킬 수 있다.
상기 스티프너는 길이 방향의 수직으로 절단한 단면에서, 상기 전면부 단면적 비율이 전면부 및 후면부의 총 단면적 중 5% 내지 50%, 구체적으로 5% 내지 30%, 더욱 구체적으로 10% 내지 30%일 수 있다. 상기의 범위에서, 보행자 안전 성능을 만족하는 동시에 부피 및 중량을 최소화할 수 있다.
도 1을 참고하면, 상기 스티프너는 범퍼빔과 체결하기 위한 마운트부(200)를 포함할 수 있다. 마운트부(200)는 스티프너(100)를 범퍼빔(300)에 고정시키는 역할을 한다. 예를 들어, 마운트부(200)는 범퍼빔에서 연장되어 형성된 한 쌍의 연결부에 결합하여, 스티프너(100)를 범퍼빔(300)에 고정시킬 수 있다. 상기 마운트부(200)의 형상 및 구조는 범퍼빔에 따라 적절히 변형시킬 수 있다.
상기 마운트부(200)는 상기 스티프너(100)와 일체형일 수 있다. 마운트부(200)와 스티프너(100)가 일체형으로 형성되는 경우, 이음부가 없어 강성이 더욱 우수하며, 제조 공정의 단축으로 공정성이 우수하다. 예를 들어, 상기 마운트부(200)와 스티프너(100)는 스티프너용 금속판을 프레스 성형하는 방법에 의해 일체형으로 형성될 수 있으며, 이 경우 차량의 범퍼 구조 및 형상에 맞게 원하는 3차원 입체 구조로 제작될 수 있어 범퍼와의 밀착성이 우수한 장점이 있다.
상기 스티프너는 연속섬유 강화 열가소성플라스틱(CFRTPC) 및 유리섬유 함량이 60% 이하인 유리섬유 강화 열가소성 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 연속섬유 강화 열가소성플라스틱(CFRTPC)은 글라스 파이버(glass fiber), 카본 파이버(carbon fiber) 및 아라미드 파이버(aramid fiber) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 스티프너에 연속섬유 강화 열가소성플라스틱(CFRTPC)을 적용하는 경우 탄성 및 강도가 우수한 장점이 있다.
상기 유리섬유 함량이 60% 이하인 유리섬유 강화 열가소성 수지는 유리섬유 20% 내지 60% 및 폴리프로필렌(PP) 40% 내지 80%를 포함할 수 있다.
본 발명의 자동차 범퍼용 스티프너는 상기 성분을 포함함으로써, 기존의 스티프너보다 부피 및 중량을 줄였음에도 보행자 안전 성능을 만족할 수 있으며, 프레스 성형으로 원하는 3차원 입체 구조로 제작할 수 있는 장점이 있다.
자동차 범퍼용 스티프너 제조 방법
본 발명의 다른 관점은 자동차 범퍼용 스티프너를 제조하는 방법에 관한 것이다.
구체예에 따르면, 상기 제조 방법은, 열가소성 수지를 프레스 성형하는 단계를 포함하는 상기의 자동차 범퍼용 스티프너를 제조하는 방법일 수 있다. 상기 열가소성 수지는 스티프너용 열가소성 수지일 수 있으며, 상기 프레스 성형은 상기 스티프너용 열가소성 수지를 오븐에 전가열 후 금형에 차지하여 프레스 성형하는 단계를 포함할 수 있다.
차량의 범퍼빔은 안전 성능에도 중요할 뿐만 아니라, 차량의 전면에 위치하여 디자인에 중요한 부분을 차지한다. 이에 최근 다양해지는 범퍼의 형상 및 구조에 스티프너가 최대한 밀착되도록 제작할 필요가 있으며, 이 경우 보행자 안전 성능을 더욱 개선시킬 수 있는 장점이 있다.
상기 스티프너용 열가소성 수지는 연속섬유 강화 열가소성플라스틱(CFRTPC) 및 유리섬유 함량이 60% 이하인 유리섬유 강화 열가소성 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 스티프너용 열가소성 수지는 본 발명의 하나의 관점인 자동차 범퍼용 스티프너에 기재된 것과 실질적으로 동일하다.
본 발명의 스티프너 제조방법은 프레스 성형을 적용하여, 마운트부(200)를 스티프너 본체(100)와 동시에 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 원하는 3차원 입체 구조로 제작할 수 있다. 도 6을 참고하면 본 발명의 스티프너 제조방법에 따라 제조된 스티프너는 범퍼의 다양한 구조에도 밀착될 수 있도록 제조될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예
실시예 1
연속섬유 강화 열가소성플라스틱(CFRTPC)을 성분으로, 제1 높이(H1)가 10 mm이고, 제2 높이(H2)가 8 mm, 너비(D)가 30 mm이고, 제2 높이(H2)에 대한 너비(D)의 비(D/H2)가 3.75인 도 2와 같은 단면을 가지며, 스티프너 길이 방향의 수직으로 절단한 단면에서, 제1 높이(H1)를 갖는 부분의 제2 방향으로의 길이(d1)가 6 mm인 스티프너를 제조하고 범퍼빔과 체결하여 하기 평가방법으로 평가 후, 그 결과를 도 7에 나타내었다.
비교예 1
지름이 23 mm인 원형의 스티프너를 적용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 스티프너를 제조하고 범퍼빔과 체결하여 하기 평가방법으로 평가 후, 그 결과를 도 8에 나타내었다.
평가방법
실시예 및 비교예의 스티프너를 범퍼빔과 체결한 것을 레그폼에 장착하고, 보행자 보호 테스트 시험기를 사용하여 40km/h의 속도로 충돌하는 것에 대해, 레그폼에 가해지는 중력가속도 및 레그폼이 꺾인 각도(굽힘 각도)를 산출하였으며, 중력가속도에 대해서는 도 7(a) 및 도 8(a)에 도시하였고, 굽힘 각도에 대해서는 도 7(b) 및 도 8 (b)에 도시하였다. 여기서, 산출된 중력가속도가 작을 수록, 또한 굽힘 각도가 작을 수록 보행자를 보호하는 성능이 우수한 것을 의미한다.
도 7 및 도 8에 나타난 바와 같이, 본 발명과 같이 제2 높이(H2)에 대한 너비(D)의 비(D/H2)가 2 내지 7인 스티프너를 적용한 실시예 1은 비교예 1에 비해 레그폼에 가해지는 중력가속도가 작고, 레그폼이 꺾인 각도도 작아 보행자를 보호하는 성능이 우수함을 알 수 있다.
이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
10: 스티프너　　　 　　　　 100: 스티프너 본체
111: 전면부 　　　　　　　　　　　　　　　113: 후면부
200: 마운트부 300: 범퍼빔

Claims (9)

  1. 자동차 범퍼빔 하부에 장착되는 자동차 범퍼용 스티프너에 있어서,
    상기 자동차 범퍼빔의 연장 방향과 평행한 방향으로 연장되고,
    제1 높이(H1)를 갖는 전면부 및 상기 제1 높이(H1) 보다 작거나 같은 제2 높이(H2)를 갖는 후면부를 포함하고,
    상기 제2 높이(H2)에 대한 너비(D)의 비(D/H2)가 2 내지 7인 자동차 범퍼용 스티프너.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 높이(H1)가 4 mm 내지 30 mm인 자동차 범퍼용 스티프너.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 높이(H2)가 4 mm 내지 30 mm인 자동차 범퍼용 스티프너.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 너비(D)가 20 mm 내지 60 mm인 자동차 범퍼용 스티프너.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스티프너는 길이 방향의 수직으로 절단한 단면에서, 높이가 하기 식 1에 의한 Hm 이상인 부분의 면적이 상기 단면 전체 중 5% 내지 50%인 자동차 범퍼용 스티프너:
    [식 1]
    Hm = (H1+H2)/2.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스티프너는 연속섬유 강화 열가소성플라스틱(CFRTPC) 및 유리섬유 함량이 60% 이하인 유리섬유 강화 열가소성 수지 중 하나 이상을 포함하는 자동차 범퍼용 스티프너.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스티프너는 범퍼빔과 체결하기 위한 마운트부를 포함하는 자동차 범퍼용 스티프너.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 마운트부는 상기 스티프너와 일체형인 자동차 범퍼용 스티프너.
  9. 열가소성 수지를 프레스 성형하는 단계를 포함하는,
    제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 자동차 범퍼용 스티프너를 제조하는 방법.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20150116934A (ko) * 2014-04-08 2015-10-19 한화첨단소재 주식회사 스티프너 일체형 자동차용 범퍼빔

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