KR20180098981A - 차량용 에너지 업소버 일체형 범퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른, 차량용 에너지 업소버 일체형 범퍼는 양단이 차체에 결합되어 차량의 폭 방향으로 배치된 복수의 범퍼빔; 및 복수의 상기 범퍼빔이 삽입될 수 있도록 복수의 삽입홀이 형성되어 상기 범퍼빔의 외주면을 감싸 고정되고, 그 전면에 차량의 폭 방향으로 충격흡수 돌기가 돌출 형성된 에너지 업소버 유닛;을 포함한다.

Description

차량용 에너지 업소버 일체형 범퍼{BUMPER INTEGRATED WITH AN ENERGY ABSORBER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 범퍼에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량에 충격 발생시 안전성을 확보하면서 차체를 경량화시키도록, 에너지 업소버가 일체로 마련된 차량용 에너지 업소버 일체형 범퍼에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 운행중 충돌 또는 추돌사고 등 차체의 정면 또는 후방에서 가해오는 외부 충격을 완화시키기 위하여 차체의 전단부 및 후단부에는 범퍼가 장착된다.

도 1은 종래 일반적인 범퍼를 보여주는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 일반적으로 차량의 전·후방에 장착되는 범퍼는 크게 충격 에너지를 흡수하는 에너지 업소버(30)와 에너지 업소버(30)의 외주면을 감싸는 범퍼 패시아(40) 및 이들을 지지하면서 차체와 결합되는 범퍼빔(20)으로 구성된다.

이때, 범퍼빔(20)은 충격로부터 차체를 보호하기 위해서 고강도의 소재가 요구되는 바, 일반적으로 스틸 소재가 사용되고, 에너지 업소버(30)는 큰 충격을 흡수할 수 있도록 발포성 합성수지재 등을 사용하여 마련된다.

종래, 상기와 같이 마련된 에너지 업소버(30)와 범퍼빔(20)을 결합시, 범퍼빔(100) 또는 에너지 업소버(30)에 결합홈을 형성하고 볼트와 같은 결합부재를 이용하거나, 결합홈 및 결합돌기 등과 같은 결합 구조를 형성하여 결합시키는 방식을 사용하였다.

그러나 상기와 같은 결합방식은 별도의 결합부재를 필요로 하여, 그 무게를 증가시키는 바 차량의 연비를 저하시키는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 상기와 같은 결합방식은 결합부위가 상대적으로 약하여 충돌 등 충격 발생시 결합부위가 쉽게 파손되며, 나아가 에너지 업소버(30)와 범퍼빔(20)의 연결성 악화로 인하여 보행자 보호 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 에너지 업소버(30)와 범퍼빔(20)의 치수가 불안정으로 인한 불량률이 높고, 범퍼빔(20)에 에너지 업소버(30)를 고정시키기 위한 공수 및 조립시간을 증가시켜 제조시간 및 제조원가를 증가되는 문제점을 가지고 있었다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-1484227 B1 (2015. 01. 12.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 구성을 단순화하여 차량의 경량화를 도모하고, 제조원가 및 공수를 줄일 수 있도록, 에너지 업소버와 범퍼빔이 일체로 형성되는 차량용 에너지 업소버 일체형 범퍼를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 차량용 에너지 업소버 일체형 범퍼는 양단이 차체에 결합되어 차량의 폭 방향으로 배치된 복수의 범퍼빔; 및 복수의 상기 범퍼빔이 삽입될 수 있도록 복수의 삽입홀이 형성되어 상기 범퍼빔의 외주면을 감싸 고정되고, 그 전면에 차량의 폭 방향으로 충격흡수 돌기가 돌출 형성된 에너지 업소버 유닛;을 포함한다.

상기 에너지 업소버 유닛은, 복수의 상기 삽입홀이 형성되어 복수의 상기 범퍼빔의 외주면을 감싸도록 고정되는 보강바디; 및 전면에 복수의 상기 충격흡수 돌기가 수직 방향으로 이격되어 형성되고, 상기 보강바디의 외주면을 감싸는 에너지 흡수부;를 포함할 수 있다.

상기 보강바디는, 적어도 일면에 복수의 보강리브가 격자무늬를 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 에너지 업소버 유닛은, 상기 보강바디 및 에너지 흡수부 사이에, 강화섬유 토우로 형성되어 상기 보강바디의 외주면을 감싸는 강화밴드;를 더 포함할 수 있다.

상기 강화밴드는, 상기 보강바디의 외주면을 강화섬유로 감아 형성시킨 것이 바람직하다.

상기 보강바디와 에너지 흡수부 및 강화밴드는, 동일한 폭으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 에너지 업소버 유닛과 범퍼빔을 일체로 형성함에 따라 볼트 등 별도의 결합부재를 생략할 수 있어, 차량을 경량화시키고 차량 충돌시 요구되는 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

특히, 범퍼빔을 복수의 파이프로 구성하고, 에너지 업소버 유닛을 합성수지 및 강화섬유 토우로 형성함으로써 차량의 경량화를 도모하고, 차량 충돌시 요구되는 강도를 확보하는 효과가 있다.

또한, 에너지 업소버를 범퍼빔에 일체로 성형함으로써, 결합력을 향상시킬 수 있으며, 이들을 결합시키기 위한 별도의 조립과정을 생략할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 일반적인 범퍼를 보여주는 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 에너지 업소버 일체형 범퍼를 보여주는 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 에너지 업소버 일체형 범퍼의 분해 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 에너지 업소버 일체형 범퍼의 단면도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보강바디를 설명하기 위한 도면이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 에너지 업소버 일체형 범퍼를 보여주는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 에너지 업소버 일체형 범퍼의 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 에너지 업소버 일체형 범퍼의 단면도이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 에너지 업소버 일체형 범퍼(10)는 복수의 범퍼빔(100)과 복수의 범퍼빔(100)의 외주면을 감싸 일체로 형성되어 범퍼빔(100)의 강도를 보강하면서 충돌시 충격을 흡수하는 에너지 업소버 유닛(200)을 포함한다.

범퍼빔(100)은 차량의 폭 방향으로 배치되도록 양단이 차체에 고정되며, 부족한 강성을 보완하도록 복수 개로 마련되어 수직방향으로 이격되어 배치된다.

본 발명에서 범퍼빔(100)은 단면이 원형인 봉 형상으로 구상되었으나, 그 단면의 형상은 다양할 수 있다.

보다 구체적으로, 범퍼빔(100)은 중앙부가 차체 외측으로 돌출되도록 완만하게 휘어진 형상으로 구비되어 공기저항을 최소화하도록 구비되는 것이 바람직하며, 복수 개의 범퍼빔(100)은 차량의 상하 방향을 기준으로 정렬될 수 있다.

이에 따라, 일반적으로 차량의 높이방향으로 소정의 폭을 갖도록 형성되는 종래의 범퍼빔(100)과 달리 복수의 범퍼빔(100)을 구성함으로써 범퍼빔(100) 사이의 공간에 소모되는 자재를 생략할 수 있어, 중량을 크게 낮추면서 차량의 경량화를 도모한 것이다.

이때, 복수의 범퍼빔(100)은 다양한 공법을 통하여 고강도로 형성된 강을 이용할 수 있는데, 본 발명에서 범퍼빔(100)은 고열에서 성형처리한 뒤 냉각속도를 조절하여 강의 강도를 조절하는 핫 스탬핑 방식으로 제조된 고강도 강을 사용하는 것이 바람직하다.

에너지 업소버 유닛(200)은 복수의 범퍼빔(100)의 외주면을 감싸 고정되는 보강바디(210)와 보강바디(210)의 외주면을 감싸 고정되면서 그 전면에 충격흡수 돌기가 돌출 형성되어 충격을 흡수하는 에너지 흡수부(220)를 포함한다.

보강바디(210)는 폴레 에틸렌(PE), 폴리 프로필렌(PP), 에폭시 등과 같은 합성수지로 형성되며, 차량의 폭 방향으로 복수의 범퍼빔(100)이 관통될 수 있도록 범퍼빔(100)의 수에 대응되는 갯수로 복수의 삽입홀(211)을 형성하여 복수의 범퍼빔(100)을 일체로 연결시킨다.

본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 범퍼빔(100)은 차량 충돌시, 종래 판상 형태의 범퍼빔과 다르게 범퍼빔 사이에 로드패스가 존재하지 않아, 각각의 범퍼빔(100)이 독립적으로 충돌 하중을 부담하게 된다.

이때, 복수의 범퍼빔(100)을 일체로 결합시키는 보강바디(210)가 각각의 범퍼빔(100)의 하중을 상호 전달시킴으로써, 발생된 충격을 분산시킬 수 있으며, 내구성이 향상되는 효과가 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 보강바디(210)는 봉 형상으로 마련되어 수직방향으로 이격 배치되는 복수의 범퍼빔(100) 간의 충돌 하중을 분산시킴으로써, 부족한 강성을 보완시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 차량 충돌시 발생된 충격이 복수의 범퍼빔(100)에 전달되면서, 범퍼빔(100)이 사이 이격공간으로 휘어지는 등 변형이 발생되는 것을 일정 부분 방지함으로써, 범퍼빔(100)의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

한편, 강도확보를 위해 핫 스탬핑 공법으로 마련된 복수의 범퍼빔(100)은 용접열의 취성 한계초과 등의 문제로 용접결합이 사실상 불가능한 문제점을 가지고 있었다.

이에, 복수의 범퍼빔(100)을 용접방식으로 일체로 결합시키기 위해서는 핫 스탬핑 공법을 사용할 수 없는 문제점을 가지고 있었다.

이에, 본 발명은 용접방식을 사용하지 않고, 보강바디(210)를 이용하여 복수의 범퍼빔(100)을 일체로 결합시킴으로써, 핫 스탬핑 공법을 이용하여 범퍼빔(100)을 마련할 수 있는 이점이 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보강바디를 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 보강바디(210)는 보다 바람직하게 전면 또는 배면 중 적어도 일면에 복수의 보강리브(212)가 서로 직교하게 배치되어 격자무늬를 형성한다.

이에, 보강바디(210)를 보다 경량화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 복수의 보강리브(212)가 보강바디(210)의 부족한 강도를 보완함으로써, 보강바디(210)의 필요강도를 충족시키고 일부에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있으며, 나아가 발생된 충격을 복수의 범퍼빔(100)에 고르게 분산시킬 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 보강바디(210)는 적어도 일면이 복수의 보강리브(212)로 격자무늬를 형성함으로써, 불필요한 재료소모를 방지하여 차량을 경량화시키고 구조적으로 부족한 강도를 보완함으로써, 필요강도를 충족시킬 수 있는 효과가 있다.

강화밴드(230)는 강화섬유 토우로 형성되고 보강바디(210)의 외주면을 감싸 형성된다.

구체적으로, 강화밴드(230)를 구성하는 강화섬유는 탄소섬유, 유리섬유 등 다양한 소재가 사용될 수 있으며, 복수의 강화섬유가 합쳐진 다발형상의 단위체를 뜻하는 강화섬유 토우를 수회 권취시킴으로써 강화밴드(230)를 구성할 수 있다.

또한, 강화섬유 토우로 구성된 강화밴드(230)를 미리 형성하여 보강바디의 외면에 밀착시키거나, 강화섬유 토우를 직접 보강바디(210)에 두르면서 강화밴드(230)를 형성시키는 등 다양한 방식으로 형성시킬 수 있다.

상기와 같이, 보강바디(210)의 외면에 둘러진 강화밴드(230)는 열융착 방식 등을 이용하여 고착시킬 수 있다.

이에, 본 발명은 복수의 범퍼빔(100) 사이에 이격공간을 형성함으로써 다소 취약해지는 내구성을 보완하기 위해 보강바디를 구비하면서, 그 외면을 강도가 높은 강화밴드(230)로 감싸 차량용 범퍼으로서 요구되는 내구강도를 확보할 수 있는 것이다.

따라서, 강도가 높은 강화밴드(230)에 의하여 보강바디(210)의 강성과 형상 유지력을 높이고 차체 경량화를 동시에 꾀할 수 있는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 흡수부(220)는 외주면에 강화밴드(230)가 권취된 보강바디(210)를 감싸 고정되도록 중공형태로 형성되며, 충돌시 충격을 흡수하도록 그 전면에 충격흡수 돌기(221)가 돌출 형성된다.

이때, 에너지 흡수부(220)는 보강바디(210)를 구성하는 합성수지와 동일할 수 있으며, 강화밴드(230)는 에너지 흡수부(220)에 의해 함침되도록 형성될 수 있다.

이에, 이종 재질로 형성되는 강화밴드(230)와 보강바디(210)의 결합력을 보다 향상시킴으로써, 강화밴드(230)가 보강바디(210)의 외주면에서 이탈되는 것을 방지하고 에너지 업소버 유닛(200)의 내구성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 흡수부(220)는 강화밴드(230)가 둘러진 보강바디(210)를 금형에 인서트하고, 그 외면에 사출 성형함으로써 형성될 수 있다.

이때, 에너지 흡수부(220)를 별개로 성형하여 강화밴드(230)가 둘러진 보강바디(210)의 외면에 끼워 맞추는 경우 결합을 용이하게 하려면 강화밴드(230)와 에너지 흡수부(220) 사이에 공극이 불가피하며, 이들을 고정시키기 위해서는 별도의 접착제 등을 이용해야하기 때문에 제조된 에너지 흡수부(220)의 내구성 및 결합력이 저하되는 문제점을 가지고 있었다.

그러나 본 발명에서는 강화밴드(230)가 권취된 보강바디(210)를 직접 금형에 인서트하여 그 외면에 에너지 흡수부(220)를 사출 성형함으로써, 결합력이 극대화되고 에너지 흡수부(220)에 강화밴드(230)가 함침되어 형성됨으로써, 앵커 효과에 의하여 결합력을 보다 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

보다 바람직하게, 에너지 흡수부(220) 성형을 위한 합성수지는 보강바디(210)를 이루는 합성수지와 동일 소재를 이용하므로 에너지 흡수부(220)의 성형시 보강바디(210)와 일체를 이루도록 상호 결합됨으로써 전체를 일체화시키는 작용을 할 수 있다.

즉, 에너지 흡수부(220)를 성형함에 있어 보강바디(210)를 인서트하여 에너지 흡수부(220)를 사출 성형함으로써 보강바디(210), 강화밴드(230) 및 에너지 흡수부(220)는 상호결합하여 일체화를 이루도록 할 수 있고, 에너지 흡수부(220)의 결합력이 극대화되며, 강화밴드(230)를 안정적으로 고정시킬 수 있는 효과가 있다.

설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 자제 소모를 최소화하여 제조원가 및 무게를 최소화시킬 수 있으며, 나아가 차량을 경량화하여 연비를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 에너지 업소버 일체형 범퍼(10)는 일체로 마련됨으로써, 차량용 범퍼에 요구되는 강성을 확보하여 안정성을 향상시키고 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 차량용 에너지 업소버 일체형 범퍼
100: 범퍼빔 200: 에너지 업소버 유닛
210: 보강바디 211: 삽입홀
212: 보강리브 220: 에너지 흡수부
221: 충격흡수 돌기 230: 강화밴드

Claims (6)

1. 양단이 차체에 결합되어 차량의 폭 방향으로 배치된 복수의 범퍼빔; 및
   복수의 상기 범퍼빔이 삽입될 수 있도록 복수의 삽입홀이 형성되어 상기 범퍼빔의 외주면을 감싸 고정되고, 그 전면에 차량의 폭 방향으로 충격흡수 돌기가 돌출 형성된 에너지 업소버 유닛;을 포함하는, 차량용 에너지 업소버 일체형 범퍼.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 에너지 업소버 유닛은,
   복수의 상기 삽입홀이 형성되어 복수의 상기 범퍼빔의 외주면을 감싸도록 고정되는 보강바디; 및
   전면에 복수의 상기 충격흡수 돌기가 수직 방향으로 이격되어 형성되고, 상기 보강바디의 외주면을 감싸는 에너지 흡수부;를 포함하는, 차량용 에너지 업소버 일체형 범퍼.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 보강바디는,
   적어도 일면에 복수의 보강리브가 격자무늬를 형성하는 것을 특징으로 하는, 차량용 에너지 업소버 일체형 범퍼.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 에너지 업소버 유닛은,
   상기 보강바디 및 에너지 흡수부 사이에, 강화섬유 토우로 형성되어 상기 보강바디의 외주면을 감싸는 강화밴드;를 더 포함하는, 차량용 에너지 업소버 일체형 범퍼.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 강화밴드는,
   상기 보강바디의 외주면을 강화섬유로 감아 형성시킨 것을 특징으로 하는, 차량용 에너지 업소버 일체형 범퍼.
   
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 보강바디와 에너지 흡수부 및 강화밴드는,
   동일한 폭으로 형성된 것을 특징으로 하는, 차량용 에너지 업소버 일체형 범퍼.

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