KR20190115346A - 이중 단면구조의 크래쉬박스를 포함하는 cff(combined front bumper beam and front end module) 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐공간으로 이루어진 충돌에너지 흡수 공간(1)과 개공간으로 이루어진 샤시부품 장착공간(3)이 일체성형구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CFF유닛에 관한 것으로, 상기 일체성형구조는 충돌에너지가 전달되는 범퍼 백 빔(110), 상기 범퍼 백 빔(110)과 일체 성형되어 상기 충돌에너지 흡수 공간(1)을 상기 범퍼 백 빔(110)의 좌우 위치로 형성하는 크래쉬박스(120), 상기 크래쉬박스(120)와 일체 성형되어 상기 샤시부품 장착공간(3)을 상기 크래쉬박스(120)의 안쪽 위치로 형성하는 FEM(Front End Module) 캐리어(130)로 구분되고, 상기 범퍼 백 빔(110)과 상기 크래쉬박스(120) 및 FEM 캐리어(130)는 CFF(COMBINED FRONT BUMPER BEAM AND FRONT END MODULE)(100)를 구성하는 것을 특징으로 하는 CFF유닛에 관한 것이다.

Description

이중 단면구조의 크래쉬박스를 포함하는 CFF(COMBINED FRONT BUMPER BEAM AND FRONT END MODULE) 유닛{THE UNIT OF COMBINED FRONT BUMPER BEAM AND FRONT END MODULE}
본 발명은 폐공간으로 이루어진 충돌에너지 흡수 공간(1)과 개공간으로 이루어진 샤시부품 장착공간(3)이 일체성형구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CFF(COMBINED FRONT BUMPER BEAM AND FRONT END MODULE)유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충돌에너지 흡수 공간에 이중단면 구조를 갖는 크래쉬박스를 적용하여 중량 및 원가를 절감하면서도 종래와 동등 수준의 충돌에너지 흡수능력을 확보할 수 있는 CFF유닛에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 전방충돌 시 충돌에너지를 흡수하는 충돌부재로써 범퍼 백 빔(BUMPER BACK BEAM), 크래쉬박스(CRASH BOX), 라디에이터와 혼, 센서 등 샤시 부품류를 모듈로 조립하는 FEM(Front End Module) 캐리어를 포함하고 있으며, 이들은 볼트나 용접으로 체결되며, 차체의 프런트 사이드멤버(FRONT SIDE MEMBER)와 별도의 체결이 필요하다.
따라서, 종래 충돌부재는 별도의 제작공정과 조립공정이 요구되며, 이로 인해 조립효율저하, 부품수 과다, 중량/원가 과다, 용접불량에 의한 품질산포 발생 등의 문제를 발생시킨다.
본 발명은 제작 및 조립공정 및 구조가 단순하면서도 종래와 동등 수준의 충돌에너지를 확보할 수 있는 CFF(COMBINED FRONT BUMPER BEAM AND FRONT END MODULE)유닛을 제공하는 것이다.
본 발명은 폐공간으로 이루어진 충돌에너지 흡수 공간과 개공간으로 이루어진 샤시부품 장착공간이 일체성형구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CFF유닛이다.
일체성형구조는 충돌에너지가 전달되는 범퍼 백 빔, 범퍼 백 빔과 일체 성형되어 충돌에너지 흡수 공간을 범퍼 백 빔의 좌우 위치로 형성하는 크래쉬박스, 크래쉬박스와 일체 성형되어 샤시부품 장착공간을 크래쉬박스의 안쪽 위치로 형성하는 FEM(Front End Module) 캐리어로 구분되고, 범퍼 백 빔과 크래쉬박스 및 FEM 캐리어는 CFF(COMBINED FRONT BUMPER BEAM AND FRONT END MODULE)를 구성하는 것을 특징으로 하는 CFF유닛이다.
본 발명에 따른 CFF(COMBINED FRONT BUMPER BEAM AND FRONT END MODULE)유닛은 다수의 부품을 일체로 성형함으로써 부품수의 절감 및 중량 절감효과를 기대할 수 있으며, 각각의 조립 공정 및 성형공정을 생략 또는 동시에 진행함으로써 작업 효율성의 증대도 기대할 수 있다.
또한, 다수 부품의 일체화(CFF)와 종래 대비 얇은 보강부재(인서트유닛)을 적용하면서도 종래와 동등한 수준의 충돌에너지 흡수능력을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 CFF(COMBINED FRONT BUMPER BEAM AND FRONT END MODULE) 유닛의 도면이다.(차량 전방 기준 사시도)
도 2는 도 1의 표시부(A)의 확대도로, 크래쉬박스의 이중단면 구조를 나타내는 도면이다.(범퍼 백 빔 생략)
도 3은 본 발명에 따른 CFF유닛의 부분 확대도이다.(차량 후방 기준 사시도)
도 4는 도 3의 B-B단면이다.
도 5는 사각 단면구조를 갖는 시험체가 단면에 대해 직각 방향으로 전달된 에너지에 의해 좌굴되는 것을 순서대로 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 순서에 따른 에너지의 크기를 나타내는 도면이다.
도 7은 단면구조와 좌굴 강도의 관계를 나타내는 도면이다.((좌) 단일 단면구조, (우) 이중 단면 구조)
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
본 발명은 폐공간으로 이루어진 충돌에너지 흡수 공간(1)과 개공간으로 이루어진 샤시부품 장착공간(3)이 일체성형구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CFF유닛에 관한 것으로, 상기 일체성형구조는 충돌에너지가 전달되는 범퍼 백 빔(110), 상기 범퍼 백 빔(110)과 일체 성형되어 상기 충돌에너지 흡수 공간(1)을 상기 범퍼 백 빔(110)의 좌우 위치로 형성하는 크래쉬박스(120), 상기 크래쉬박스(120)와 일체 성형되어 상기 샤시부품 장착공간(3)을 상기 크래쉬박스(120)의 안쪽 위치로 형성하는 FEM(Front End Module) 캐리어(130)로 구분되고, 상기 범퍼 백 빔(110)과 상기 크래쉬박스(120) 및 FEM 캐리어(130)는 CFF(COMBINED FRONT BUMPER BEAM AND FRONT END MODULE)(100)를 구성하는 것을 특징으로 하는 CFF유닛에 관한 것이다.
상기 CFF는 GMT(Glass fiber-Matted reinforced Thermoplastic) 재질일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 CFF(COMBINED FRONT BUMPER BEAM AND FRONT END MODULE) 유닛의 도면이고(차량 전방 기준 사시도), 도 2는 도 1의 표시부(A)의 확대도로, 크래쉬박스의 이중단면 구조를 나타내는 도면이다.(범퍼 백 빔 생략)
도 3은 본 발명에 따른 CFF유닛의 부분 확대도이고(차량 후방 기준 사시도), 도 4는 도 3의 B-B단면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면 알 수 있듯이, 상기 범퍼 백 빔(110)은 보강리브(111)를 포함하고, 상기 보강리브(111)는 상기 범퍼 백 빔(110)의 좌우 위치로 이어지며, 복수개로 이루어져 상기 범퍼 백 빔(110)의 폭을 점유한다.
도 2 및 도 4와 같이 상기 크래쉬박스(120)는 상기 충돌에너지 흡수 공간(1)을 내측 충돌에너지 흡수 공간(1-1)과 외측 충돌에너지 흡수 공간(1-2)의 이중단면 구조로 형성해주며, 상기 이중단면 구조는 상기 크래쉬박스(120)의 외측 바디(121)와 내측 바디(122)로 형성된다.
상기 내측 바디(122)는 상기 내측 충돌에너지 흡수 공간(1-1)을 형성하며, 상기 외측 바디(121)와 상기 내측 바디(122)는 상기 외측 충돌에너지 흡수 공간(1-2)을 형성한다.
또한, 상기 이중단면 구조는 강성리브(123)를 포함하고, 상기 강성리브(123)는 상기 외측 충돌에너지 흡수 공간(1-2)에 형성되어 상기 외측 충돌에너지 흡수 공간(1-2)을 복수개의 구획공간으로 나누어주며, 상기 외측 바디(121)와 상기 내측 바디(122)에 일체로 이루어진다.
상기 내측 충돌에너지 흡수 공간(1-1)과 상기 외측 충돌에너지 흡수 공간(1-2)은 인서트유닛(200)으로 강성 보강되며, 상기 인서트유닛(200)은 스틸인 인서트유닛(200)일 수 있다.
또한, 상기 인서트유닛은 상기 외측 충돌에너지 흡수 공간(1-2)의 강성을 보강하도록 상기 외측 바디(121)에 구비된 외측 인서트 (210), 상기 내측 충돌에너지 흡수 공간(1-1)의 강성을 보강하도록 상기 내측 바디(122)에 구비된 내측 인서트 (220)로 구성되고, 상기 내측 인서트는 상기 내측 바디(122)에 내장되고, 상기 외측 인서트는 상기 외측 바디(123)에 내장되며, 상기 내측 인서트와 상기 외측 인서트의 각각은 상기 내측 바디(122)와 상기 외측 바디(123)에 인서트되어 일체성형 된다.
도 1과 같이 상기 FEM(Front End Module) 캐리어(130)는 상기 샤시부품 장착공간(3)을 테두리 프레임으로 형성해주며, 상기 테두리 프레임은 일체 성형된다.
또한, 상기 FEM(Front End Module) 캐리어(130)는 상기 범퍼 백 빔(110)의 반대쪽에서 프론트 사이드 멤버와 결합되고, 상기 범퍼 백 빔은 차량 전방의 범퍼와 체결된다.
도 5는 사각 단면구조를 갖는 스틸의 시험체가 단면에 대해 직각 방향으로 전달된 에너지에 의해 좌굴되는 것을 순서대로 나타내는 도면이고, 도 6은 도 5의 순서에 따른 에너지의 크기를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면 알 수 있듯이, 사각의 단면구조를 갖는 상기 크래쉬박스는 좌굴의 최초 발생(도 5, b)을 위해 최대 에너지(도 6, b)가 필요하지만, 그 이후부터는 점진적으로 낮은 에너지로도 좌굴이 가능한 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 좌굴의 최초 발생(도 5, b)을 위한 최대 에너지(도 6, b)를 높이기위해 상기 크래쉬박스에 이중단면 구조와 상기 인서트유닛을 적용하였다.
또한, 도 7과 같이 동일한 모멘트(M)가 전달되는 크래쉬박스라도 보강단면이 추가된 경우(우)에는 단일 단면구조(좌)와 달리 좌굴이 일어나지 않는 것을 확인할 수 있다.
도 5 내지 도 7의 내용을 토대로, 본 발명에서는 범퍼 백 빔(110)-크래쉬박스(120)-FEM 캐리어(130)가 일체 성형된 상기 CFF(100)로 중량 및 원가 절감, 작업 효율성을 향상시키고, 상기 크래쉬박스에 이중단면 구조와 인서트유닛을 적용함으로써 좌굴 강성을 높여 종래의 문제점을 극복하면서도 동등 수준의 충돌에너지 흡수능력을 확보한 CFF유닛을 제공할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 충돌에너지 흡수 공간
1-1 : 내측 충돌에너지 흡수 공간
1-2 : 외측 충돌에너지 흡수 공간
3 : 샤시부품 장착공간
110 : 범퍼 백 빔
111 : 보강리브
120 : 크래쉬박스
121 : 외측 바디
122 : 내측 바디
123 : 강성리브
130 : FEM(Front End Module) 캐리어
200 : 인서트유닛
210 : 외측 인서트
220 : 내측 인서트
F : 차량 전방
R : 차량 후방
R : 차량 우측
L: 차량 좌측
GMT : GLASS FIBER-MATTED REINFORCED THERMOPLASTIC

Claims (18)

  1. 폐공간으로 이루어진 충돌에너지 흡수 공간과 개공간으로 이루어진 샤시부품 장착공간이 일체성형구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CFF유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 일체성형구조는 충돌에너지가 전달되는 범퍼 백 빔, 상기 범퍼 백 빔과 일체 성형되어 상기 충돌에너지 흡수 공간을 상기 범퍼 백 빔의 좌우 위치로 형성하는 크래쉬박스, 상기 크래쉬박스와 일체 성형되어 상기 샤시부품 장착공간을 상기 크래쉬박스의 안쪽 위치로 형성하는 FEM(Front End Module) 캐리어로 구분되고,
    상기 범퍼 백 빔과 상기 크래쉬박스 및 FEM 캐리어는 CFF(COMBINED FRONT BUMPER BEAM AND FRONT END MODULE) 를 구성하는 것을 특징으로 하는 CFF유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 CFF는
    GMT(Glass fiber-Matted reinforced Thermoplastic) 재질인 것을 특징으로 하는 CFF유닛.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 범퍼 백 빔은
    보강리브; 를 포함하고,
    상기 보강리브는 상기 범퍼 백 빔의 좌우 위치로 이어지는 것을 특징으로 하는 CFF유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보강리브는 복수개로 이루어져 상기 범퍼 백 빔의 폭을 점유하는 것을 특징으로 하는 CFF유닛.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 크래쉬박스는 상기 충돌에너지 흡수 공간을 내측 충돌에너지 흡수 공간과 외측 충돌에너지 흡수 공간의 이중단면 구조로 형성해주는 것을 특징으로 하는 CFF유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이중단면 구조는
    상기 크래쉬박스의 외측 바디와 내측 바디로 형성되고,
    상기 내측 바디는 상기 내측 충돌에너지 흡수 공간을 형성하며,
    상기 외측 바디와 상기 내측 바디는 상기 외측 충돌에너지 흡수 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 CFF유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이중단면 구조는
    강성리브를 포함하고,
    상기 강성리브는 상기 외측 충돌에너지 흡수 공간에 형성되는 것을 특징으로 하는 CFF유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 강성리브는
    상기 외측 바디와 상기 내측 바디에 일체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CFF유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 강성리브는
    상기 외측 충돌에너지 흡수 공간(1-2)을 복수개의 구획공간으로 나누어주는 것을 특징으로 하는 CFF유닛.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 내측 충돌에너지 흡수 공간과 상기 외측 충돌에너지 흡수 공간은 인서트유닛으로 강성 보강되는 것을 특징으로 하는 CFF유닛.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 인서트유닛은
    스틸인 인서트유닛인 것을 특징으로 하는 CFF유닛.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 인서트유닛은
    상기 외측 충돌에너지 흡수 공간의 강성을 보강하도록 상기 외측 바디에 구비된 외측 인서트, 상기 내측 충돌에너지 흡수 공간의 강성을 보강하도록 상기 내측 바디에 구비된 내측 인서트 로 구성되는 것을 특징으로 하는 CFF유닛.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 내측 인서트는 상기 내측 바디에 내장되고,
    상기 외측 인서트는 상기 외측 바디에 내장되는 것을 특징으로 하는 CFF유닛.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 내측 인서트와 상기 외측 인서트의 각각은 상기 내측 바디와 상기 외측 바디에 인서트되어 일체성형 되는 것을 특징으로 하는 CFF유닛.
  16. 제2항에 있어서,
    상기 FEM 캐리어는 상기 샤시부품 장착공간을 테두리 프레임으로 형성해주는 것을 특징으로 하는 CFF유닛.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 테두리 프레임은 일체 성형되는 것을 특징으로 하는 CFF유닛.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 FEM 캐리어는 상기 범퍼 백 빔의 반대쪽에서 프론트 사이드 멤버와 결합되는 것을 특징으로 하는 CFF유닛.
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