KR20220058050A - 자동차 범퍼 빔 - Google Patents

자동차 범퍼 빔 Download PDF

Info

Publication number
KR20220058050A
KR20220058050A KR1020200143329A KR20200143329A KR20220058050A KR 20220058050 A KR20220058050 A KR 20220058050A KR 1020200143329 A KR1020200143329 A KR 1020200143329A KR 20200143329 A KR20200143329 A KR 20200143329A KR 20220058050 A KR20220058050 A KR 20220058050A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bumper beam
reinforcing
self
support member
reinforcing structure
Prior art date
Application number
KR1020200143329A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102527460B1 (ko
Inventor
이명호
Original Assignee
롯데케미칼 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 롯데케미칼 주식회사 filed Critical 롯데케미칼 주식회사
Priority to KR1020200143329A priority Critical patent/KR102527460B1/ko
Priority to PCT/KR2021/014114 priority patent/WO2022092626A1/ko
Publication of KR20220058050A publication Critical patent/KR20220058050A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102527460B1 publication Critical patent/KR102527460B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/18—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/03—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by material, e.g. composite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/24—Arrangements for mounting bumpers on vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/18—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact
    • B60R2019/1806—Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/18—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact
    • B60R2019/1806—Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing
    • B60R2019/1833—Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing made of plastic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/18—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact
    • B60R2019/1893—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact comprising a multiplicity of identical adjacent shock-absorbing means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Dampers (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 자동차 범퍼 빔은 길이방향으로 오목한 연장홈이 형성되며 중앙 부위가 양단보다 돌출되도록 골곡지게 형성되는 백빔부; 상기 백빔부 양단에 배치되고, 전면이 개구되어 형성된 공간 내측에 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 증가되는 보강기둥이 서로 대향되도록 구비되며, 상기 보강기둥 사이에 절곡된 골부가 형성된 보강구조부; 및 상기 보강구조부 좌우측에서 후면을 향하여 돌출되는 자체결합부;가 일체로 사출되어 형성된다.

Description

자동차 범퍼 빔{BUMPER BEAM FOR AUTOMOBILE}
본 발명은 자동차 범퍼 빔에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 물리적 구조가 개선되어 오프셋 배리어 시험 규정을 만족하는 자동차 범퍼 빔에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 범퍼 빔 시스템은 법규 항목인 저속충돌 테스트와, 준법규 항목인 손해보험사기관(RCAR, IIHS) 테스트의 만족을 요구하고 있다.
이 경우, 자동차 판매에 큰 영향력이 있는 손해보험사의 요구 성능은 법규 사항보다 요구되는 강도가 더 높다.
예컨대, RCAR TEST에서는40%, 10°오프셋 배리어 시험(OFFSET BARRIER TEST)와 범퍼 더미 배리어 시험(BUMPER DUMMY BARRIER TEST)의 2가지 시험을 실시한 후 차체의 손상에 대한 수리비를 산정하고 있으며, 지역적으로 둘 중 하나 또는 모두의 성능을 요구하고 있다.
40% 10 ˚ 오프셋 배리어 시험은, 10°경사지고 40% 오프셋된 충돌벽에 15KPH 속도로 충돌할 때의 성능을 평가하며, 크래쉬 박스와 범퍼 빔의 압착, 변형, 파괴 등의 적절히 이루어져 충돌에너지를 최대한 흡수하여 차체의 손상이 없을 것을 요구한다. 범퍼 더미 배리어 테스트는, 차량의 전방과 후방에서 10KPH 속도로 차량의 충돌 시의 성능을 평가하여. 범퍼 빔 시스템의 변형량을 작게 하여 충돌체의 침입을 최소화해야 한다.
따라서 차량용 범퍼 시스템을 구성하는 범퍼 빔(BUMPER BEAM)과 크래쉬 박스(CRASHBOX)는 손해보험사가 요구하는 RCAR TEST의 40%, 10°오프셋 배리어 시험에서 압착/변형/파괴 등으로 최대한 충돌에너지를 흡수하는 구조를 가져야 한다.
이처럼 손해보험사에서 요구하는 성능이 높기 때문에 대부분의 제조사는 범퍼 시스템에 고강도 복합 플라스틱 소재, 고강도 스틸 소재 등을 적용하고 있으나, 이러한 소재의 적용시 강도 증가에 비례하여 원가 등이 상승되고, 각 지역에서 요구하는 법규 성능과 손해보험사 요구 성능이 다르기 때문에 개발해야 하는 범퍼 시스템의 사양도 증가할 수밖에 없다.
또한 충돌 에너지를 흡수하기 위해 고강도 스틸 소재인 크래쉬 박스 또는 스테이를 백빔과 차체 사이에 적용하기도 하나, 작업 공수 증가 및 원가상승의 문제가 여전히 남아있다.
따라서 보강 부재를 추가하지 않고도 일정 요구 성능을 만족할 수 있는 자동차 범퍼 빔의 개발이 시급하다.
이에 대한 배경기술로 대한민국 공개특허공보 제 10-2016-0127862호는 차량용 사출범퍼 시스템을 개시한다.
본 발명의 목적은 차량 충돌 테스트 기준을 만족하는 자동차 범퍼 빔을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 일체형 사출로 제작이 가능하여 제조 효율을 증가시키되, 범퍼 빔 구조의 변경을 통한 강도의 증가로 범퍼 크래쉬 박스 또는 스테이와 같은 강도 보강용 부품 없이 충돌 시 강도를 유지하는 자동차 범퍼 빔을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
1. 본 발명의 하나의 관점은 자동차 범퍼 빔에 관한 것이다.
상기 자동차 범퍼 빔은 길이방향으로 오목한 연장홈이 형성되며 중앙 부위가 양단보다 돌출되도록 골곡지게 형성되는 백빔부와, 양단에는 전면이 개구되어 공간이 형성되고, 상기 공간 내측에 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 증가되는 보강기둥이 서로 대향되도록 구비되며, 상기 보강기둥 사이에 절곡된 골부가 형성된 보강구조부 및 상기 보강구조부 좌우측에서 후면을 향하여 돌출되는 자체결합부가 일체로 사출되어 형성될 수 있다.
2. 상기 1구체예에서, 백빔부는 중심 부위가 양단보다 돌출되어 전방을 향하여 완만한 호 형상을 이루며, 길이 방향에서 양단으로 갈수록 두께가 증가될 수 있다.
3. 상기 1 또는 2 구체예에서, 상기 자체결합부는 보강기둥 좌측 및 우측에서 서포트멤버와 결합되어 차체결합면을 형성할 수 있다.
4. 상기 3구체예에서, 상기 보강기둥 상부는 충돌 하중 흡수 구역이 형성될 수 있다.
5. 상기 3 구체예에서, 상기 보강구조부는 상기 차체결합면에 평행한 면에서, 상기 서포트멤버의 중심축에 대해 10 내지 30°의 각도로 절곡되어 골부가 형성될 수 있다.
6. 상기 3 구체예에서, 상기 자체결합면은 상기 서포트멤버에 결합되며, 서포트멤버 양모서리 기준 -30 내지 30mm로 길이로 이격된 위치에 결합될 수 있다.
7. 상기 3 구체예에서, 상기 골부는 상부보다 하부의 두께가 증가될 수 있다.
8. 상기 7구체예에서, 상기 보강구조부의 후면에는 상기 골부에서 연장된 후방리브가 구비될 수 있다.
9. 상기 8구체예에서, 상기 후방리브는 복수개의 수직플레이트 또는 수평플레이트가 배치되는 다층 구조이거나, 수직플레이트와 수평플레이트가 서로 교차되는 격자구조일 수 있다.
10. 상기 3 구체예에서, 상기 자체결합면에는 복수개의 자체 결합용 가이드핀이 배치될 수 있다.
11. 상기 2 내지 1 중 어느 하나의 구체예에서, 상기 골부에는 복수개의 전방리브가 구비될 수 있다.
12. 상기 11 구체예에서 상기 전방리브는 복수개의 수직플레이트 또는 수평플레이트가 배치되는 다층 구조이거나, 수직플레이트와 수평플레이트가 서로 교차되는 격자구조일 수 있다.
본 발명은 복합 플라스틱 소재를 이용한 사출 성형 방법을 이용하여, 클래쉬 박스 및 스테이와 같이 금속성 이종 물질을 충격 보강 부재로 사용하지 않으면서도, 보강구조부의 물리적 구조에 의하여 충돌 시 보강구조부의 순차적인 변형 및 보강구조 전체를 지지하는 구조를 통해 자체에 전달되는 충돌 하중을 효과적으로 흡수하고 충돌 에너지를 분산시킬 수 있는 자동차 범퍼 빔을 제공한다.
본 발명에 따른 자동차 범퍼 빔은 구조적 강도 및 강성이 증가되어 충돌 하중에 대한 흡수 능력이 증가되어, RCAR 40%, 10°오프셋 배리어 시험 규정을 만족한다.
또한 이종 물질을 사용하지 않는 사출 성형 공정으로 작업 공수가 크게 감소되며, 제조 비용 또한 감소시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 자동차 범퍼 빔의 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 자동차 범퍼 빔의 정면도이다.
도 3은 도 1에 따른 자동차 범퍼 빔의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 한 구체예에 따른 보강구조부를 나타낸 정면도이다.
도 5는 도 4의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 4의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 한 구체예에 따른 자동차 범퍼 빔의 충돌 전과 충돌 후를 도시한 모식도이다.
도 8은 본 발명의 한 구체예에 따른 자동차 범퍼 빔의 RCAR 40%, 10°오프셋 충돌 시험에 따른 힘-변위 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 비교예에 따른 브라켓으로 체결된 자동차 범퍼 빔의 충돌 전과 충돌 후를 도시한 모식도이다.
도 10은 본 발명의 비교예에 따른 브라켓으로 체결된 자동차 범퍼 빔의 RCAR 40%, 10° 오프셋 충돌 시험에 따른 힘-변위 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 비교예에 따른 크래쉬 박스를 구비한 자동차 범퍼 빔의 충돌 전과 충돌 후를 도시한 모식도이다.
도 12는 본 발명의 비교예에 따른 크래쉬 박스를 구비한 자동차 범퍼 빔의 힘-변위 곡선을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 도면은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 제공되는 것일 뿐, 본 발명이 하기 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수 있다.
'상부', '상면', '하부', '하면' 등과 같은 위치 관계는 도면을 기준으로 기재된 것일 뿐, 절대적인 위치 관계를 나타내는 것은 아니다. 즉, 관찰하는 위치에 따라, '상부'와 '하부' 또는 '상면'과 '하면'의 위치가 서로 변경될 수 있다.
이하, 도 1 내지 6을 참조하여 본 발명의 한 구체예에 따른 자동차 범퍼 빔을 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 자동차 범퍼 빔의 사시도이고, 도 2는 도 1에 따른 자동차 범퍼 빔의 정면도이며, 도 3은 도 1에 따른 자동차 범퍼 빔의 평면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 자동차 범퍼 빔(1000)은 탄소섬유, 유리섬유 또는 금속 섬유가 보강된 복합 플라스틱 소재를 이용한 사출 성형 방법으로 제조되며, 백빔부(100), 보강구조부(200) 및 자체결합부(300)를 포함한다.
상기 백빔부(100)는 길이방향으로 오목한 연장홈(110)이 형성되며 중앙 부위가 양단보다 돌출되도록 골곡지게 형성된다.
상기 백빔부(100)는 상기 연장홈(110)이 형성하는 공간이 향하는 면을 전방으로 하고, 반대 방향으로 돌출된 부분을 후방으로 하여 외주를 따라 단차가 형성되며, 폐쇄된 곡면이 아니라 일면이 개방된 구조로 자동차 범퍼 형상에 대응되도록 형성된다.
상기 백빔부(100)는 중심 부위가 양단보다 돌출되어 전방을 향하여 완만한 호 형상을 이루며, 길이 방향에서 양단으로 갈수록 두께가 증가된다.
도 3을 참조하면, 상기 백빔부(100)가 호 형상을 이루며 길이 방향에서 양단으로 두께가 증가하여 중심부의 두께(h0)보다 양단 쪽의 두께(h1)가 더 두껍다.
상기 백빔부(100)가 호 형상으로 형성되는 경우에는 전방에서 가해지는 충격을 백빔부(100) 전체 구조가 지지하여 충돌 하중을 분산하기 유리하며, 상기 양단의 두께가 증가되는 경우 백빔부(100)가 상기 보강구조부(200) 및 자체결합부(300) 두께에 대응되어 그대로 연결되기 때문에 금형 내 원게이트 사출 성형 방식으로 백빔부(100)를 형성하기 용이하여 웰드라인의 형성을 방지하며 백빔부(100)의 강도를 일정하게 유지할 수 있다.
상기 백빔부(100)의 양단의 두께가 증가하는 경우 충돌 하중을 가장 많이 흡수하는 보강구조부(200)를 지지하여 강도를 증가시킬 수 있기 때문에 RCAR 40%, 10 °시험에서 요구되는 충돌 성능을 나타내기 유리하다.
도 4는 본 발명의 한 구체예에 따른 보강구조부를 나타낸 정면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 백빔부(100)의 양단에 보강구조부(200)가 형성된다.
상기 백빔부(100)의 양단에 전면이 개구된 공간(310)이 형성되고, 상기 공간 내측에서 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 증가되는 2개의 보강기둥(210a, 210b)이 형성된다.
상기 보강기둥(210a, 210b)은 서로 대향되도록 구비되며, 상기 보강기둥(210a, 210b ) 사이에 절곡된 골부(220)가 형성된다.
상기 보강기둥(210a, 210b)은 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 증가되기 때문에 상부는 하부보다 좁은 면적을 가지는 충돌 하중 흡수 구역(211a, 211b)이 형성된다.
상기 충돌 하중 흡수 구역(211a, 211b)은 보강기둥의 하부로 갈수록 단면적이 더 증가되며, 상기 단면적의 외주를 이루는 보강기둥(210a, 210b)의 외부면 또한 증가되어 상부와 하부가 동일한 재질이라도 강도가 증가하여 충돌 하중에 대한 저항력이 형성되기 때문에 상기 보강구조부(200)의 형태를 유지하기 용이하며, 충돌 하중을 매우 효과적으로 흡수할 수 있다.
상기 충돌 하중 흡수 구역(211a, 211b)이 하부보다 좁은 면적을 가지기 때문에 일정량 이하의 충돌 하중에 대해서는 강도를 유지하기 용이하나, 상기 보강구조부(200)가 가지는 강도 및 강성 이상의 충돌 하중이 전달되면, 충돌 하중이 상기 충돌 하중 흡수 구역(211a, 211b)으로 집중되기 때문에 상기 보강기둥(210a, 210b)의 하부보다 먼저 변형되기 유리하다.
상기 보강구조부(200)는 충돌 하중에 대한 침입 허용량을 가지게 되며, 상기 침입 허용량 이하에서는 구조를 지지하여 유지하기 유리하고, 침입 허용량을 초과하는 경우 충돌 하중을 최대한 분산시킬 수 있도록 변형이 이루어진다.
따라서 상기 충돌 하중 흡수 구역(211a, 211b)에 보강구조부(200)가 가지는 강도 이상의 충돌 하중이 가해지는 경우 상기 보강기둥(210a, 210b)의 상부부터 하부로 향하여 순차적으로 변형된다.
상기 자체결합부(300)는 상기 보강구조부(200) 좌·우측에서 후면을 향하여 돌출되어 형성된다.
상기 자체결합부(300)가 후면을 향하여 돌출되어 자체와 결합하는 공간을 제공할 수 있으며, 상기 보강구조부(200)에서 흡수한 충돌 하중을 전달하기 용이하다.
상기 자체결합부(300)는 보강기둥 좌측 및 우측에서 서포트멤버(400)와 결합되어 차체결합면(310a, 310b)을 형성한다.
상기 차체결합면(310a, 310b)을 통하여 상기 보강구조부(200)에서 흡수한 충돌 하중이 서포트멤버(400)를 통하여 차체를 향하여 전달된다.
상기 차제결합면(310b) 일측에는 상기 서포트멤버(400)와 체결되는 가이드핀(500)이 구비된다.
상기 가이드핀(500)이 구비되는 경우 상기 서포트멤버(400)과 결합이 매우 용이하다.
상기 가이드핀(500)은 금속 재질로 구비되며, 상기 차체결합면(310a, 310b) 일측에는 상기 가이드핀(500)이 삽입되어 고정되는 핀홀(510)이 형성된다.
상기 가이드핀(500)은 후단 공정으로 삽입 고정되기 때문에 자동차 범퍼 빔(1000)은 여전히 사출 성형을 통하여 일체로 형성할 수 있다.
도 5는 도 4의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 보강구조부(200)는 상기 차체결합면(310a, 310b )에 평행한 면(v)에서, 상기 서포트멤버(400)의 중심축(a)에 대해 10 내지 30°의 각도로 절곡되어 골부가 형성된다.
한 구체예에서, 상기 서포트멤버(400) 중심축(a)에 대해 상기 차제결합면에 평행면 면(v)에서 상기 골부의 양 모서리(230a, 230b) 가 이루는 각(θ1, θ2)이 10 내지 30° 범위로 설정된다.
상기 범위 내에서 절곡하여 골부의 양 모서리(230a, 230b)의 경사 각도를 조절하는 경우 사출 성형시 보강구조부(200)의 사출면을 균일하게 유지하여 금형에서 이탈하기 매우 용이하고, 상기 충돌 하중 흡수 구역(211a, 211b)에 전달되는 충돌 하중에 대하여 상기 양 모서리(230a, 230b)가 지지대 역할을 수행하여 충돌 시 충돌 하중 흡수량을 크게 증가시켜, 보강구조부(200)의 형태를 유지하기 용이하다.
상기 범위 내의 각도에서 절곡되어 골부(220)가 형성되고, 상기 충돌 하중 흡수 구역에 전달되는 충돌 하중이 보강구조부(200)의 강도를 초과하는 경우에는 보강기둥(210a, 210b)의 상부부터 구조가 변형되나, 상부보다 하부의 단면적이 더 크기 때문에 보강기둥(210a, 210b)의 상부가 이탈하지 않고 그대로 압축되어 충돌 하중을 흡수하여 자체와 연결되는 상기 서포트멤버(400)를 보호할 수 있다.
상기 자체결합면(310a, 310b)이 각각 상기 서포트멤버(400)에 결합되며, 자체결충돌 하중을 서포트멤버(400)으로 전달할 수 있도록 서포트멤버(400)와 유사한 폭을 가지도록 하여 결합되는 것이 바람직하며, 서포트멤버(400)의 양모서리 기준 -30 내지 30mm로 길이로 이격된 위치에 결합될 수 있다.
상기 범위 내로 이격되는 경우 자체결합면(310a, 310b) 사이에 일정한 이격길이(d)에 따른 공간이 형성되어 하중 전달이 분산 효과가 증가될 수 있다.
상기 범위 내에서 자체결합면(310a, 310b)이 이격되어 상기 서포트멤버(400)와 결합되는 경우 상기 보강구조부(200)가 완전하게 변형되어 압축되는 경우에도 보강구조부(200)가 후퇴할 수 있는 공간을 제공하여, 상기 백빔부(100) 및 서포트멤버(400)의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 6은 도 4의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 보강구조부(200)는 전면이 개방된 형태이며, 상기 골부(220)가 충격 하중을 지지할 수 있도록 보강하는 구조이다.
RCAR 40%, 10°충돌 시험 시 상기 보강구조부(200)에 충돌 하중이 집중되나, 상기 골부(220)의 구조로 인하여 충돌 하중을 효과적으로 흡수할 수 있다.
상기 보강구조부(200)의 후면에는 상기 골부에서 연장된 후방리브(240)가 구비된다.
종래 크래쉬 박스의 경우 주로 폐단면을 가지는 튜브 또는 단순한 'C'형태가 주를 이루나, 상기 보강구조부(200)는 상기 후방리브(240)가 구비되어 전체적으로 'H'형태의 단면을 갖는다.
상기 후방리브(240)가 구비되는 경우 'H' 형태로 상기 보강구조부(200)를 후면에서 지지한다.
상기 후방리브(240)는 상기 보강구조부(200)의 강도를 증가시킬 수 있으며, 상기 보강구조부(200)가 전체가 변형되는 경우에도 상기 후방리브(240)가 변형에 저항하여 보강구조부(200)의 변형을 일정하게 제한할 수 있어서, 상기 서포트멤버(400)에 전달되는 충돌 하중을 최소화할 수 있다.
상기 후방리브(240)는 복수개의 수직플레이트 또는 수평플레이트 배치되는 다층 구조이거나, 수직플레이트와 수평플레이트가 서로 교차되는 격자구조일 수 있다.
상기 후방리브(240)는 차량 조건 및 서포트멤버(400)의 형태에 따라 다층 구조로 배치되거나, 격자구조로 형성될 수 있다.
상기 후방리브(240)가 다층구조 또는 격자구조인 경우에는 상기 보강구조부(200)의 강도를 증가시킬 수 있다.
상기 후방리브(240)가 배치되는 경우에는 충돌 하중에 의하여 보강구조부(200)가 변화되어 압축된 후에도 계속 후퇴되어 서포트멤버(400)까지 이동하여 보강구조부(200) 전체가 파단되어 파편이 발생하는 경우라도 파면의 확산을 효과적으로 방지할 수 있다.
한 구체예에서 상기 골부(220)는 상부보다 하부의 두께가 증가된다.
상기 골부(220)의 상부에서 하부로 갈수록 점차 두께가 증가하고, 하부의 두께(T1)는 상부의 두께(T0)보다 두껍게 형성된다.
상기 골부(220)는 상기 보강기둥(210a, 210b)의 외주 일면을 구성하며, 상기 골부(220)의 양 모서리(230a, 230b)의 경사 각도 및 보강기둥(210a, 210b) 사이에서 중심을 향하여 경사지게 형성된 골을 포함하는 입체적 구조를 갖는다.
상기 골부(220)는 상술한 입체적 구조 및 골부(220) 자체의 두께 차이로 인하여, 보강구조부(200)의 강도 및 강성을 초과하는 충돌 하중이 전달되는 경우에 상기 골부(200)의 상부가 먼저 변형되고, 하부로 갈수록 변형이 어려워져서 상부부터 하부로 순차적으로 변형이 일어나며, 이 과정에서 충돌 하중을 효과적으로 분산시켜 요구하는 RCAR 시험 기준을 만족할 수 있다.
한 구체예에서, 상기 골부(220)에는 복수개의 전방리브(250)가 구비된다.
상기 전방리브(250)가 구비되는 경우 상기 골부(220)의 강도를 보강하여, 상기 골부(220)에 전달되는 충돌 하중의 흡수 효율을 증가시킬 수 있다.
상기 전방리브(250)는 골부(220) 전체에서 깊이 대비 하부로부터 2/3 이하의 높이까지 형성될 수 있으며, 상기 높이를 초과하여 형성되지 않는다.
상기 전방리브(250)가 상기 높이를 초과하여 형성되는 경우 충돌 하중이 전방리브(250)에 먼저 전달될 우려가 있으며, 이 경우 상기 골부(220)의 구조를 유지하기 힘들다.
상기 전방리브(250)는 복수개의 수직플레이트(미도시) 또는 수평플레이트(미도시)가 배치되는 다층 구조이거나, 수직플레이트와 수평플레이트가 서로 교차되는 격자구조일 수 있다.
상기 다층구조 또는 격자구조는 차량의 조건에 따라 변화될 수 있으며, 플레이트의 두께 또한 실험적으로 조절될 수 있다.
상기 전방리브(250)가 다층 구조이거나, 격자구조인 경우에는 전방리브(250)가 흡수하는 충돌 하중이 증가되어 상기 보강구조부(200)가 받는 충돌 하중을 효과적으로 분산시켜 오프셋 충돌에 대한 범퍼 빔의 강도를 증가시킬 수 있으나, 구조 형태에 따라 강도 및 강성이 과도하게 증가되는 경우에는 충돌 하중에 대한 허용 침입량을 감소시켜, 보강구조부(200)가 순차적으로 변형되지 못하게 하며, 오히려 충돌 시험 기준을 만족하지 못하는 문제가 발생한다.
한 구체예에서 상기 전방리브(250)는 2개의 높이가 상이한 수직플레이트가 골 사이에 배치되는 것이 사출 공정의 편의를 증가시키고, 강도 보강 효과가 뛰어나서 매우 바람직하다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1.
유리섬유가 포함된 복합 플라스틱 소재를 보강구조부가 미리 형성된 금형에 투입하고, 사출 성형 방식으로 일체로 형성된 범퍼 빔을 제조하였다.
실험예 1.
실시예 1에서 제조되어 보강구조부가 일체로 성형된 자동차 범퍼 빔에 대한 RCAR 40%, 10°오프셋 충돌 시험을 수행하였다.
RCAR 40%, 10°오프셋 충돌 시험 검증은 LS-DYNA 프로그램을 이용한 수치해석으로 진행하였으며, 시험 세팅은 현대자동차 ES-시험 절차서 BUMPER SYSTEM 성능 TEST 및 품질관리에 따라 수행하였다.
도 7은 본 발명의 한 구체예에 따른 자동차 범퍼 빔의 충돌 전과 충돌 후를 도시한 모식도이고, 도 8은 본 발명의 한 구체예에 따른 자동차 범퍼 빔의 RCAR 40%, 10° 오프셋 충돌 시험에 따른 힘-변위 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 오프셋 충돌에 대해 상기 보강구조부가 변화되는 것을 확인하였으며, 종래기술에 따른 범퍼 빔 시스템에 비해 에너지 흡수율이 동등 이상의 결과를 보이고 있으며, 침입량 또한 감소시켜 목표 기준을 만족시킬 수 있는 것을 확인하였다.
비교예 1.
자동차 범퍼 빔의 구조에 따른 충돌 하중 분산 및 에너지 흡수 정도 효과를 확인하기 위하여 실시예 1과 동일한 재질로 자동차 범퍼 빔을 제조하되, 보강구조부를 형성하지 않고, 브라켓을 이용하여 직접 서포트멤버와 결합하고, 실험예 1과 동일한 충돌 시험을 수행하였다.
도 9는 본 발명의 비교예 1에 따른 브라켓으로 체결된 자동차 범퍼 빔의 충돌 전과 충돌 후를 도시한 모식도이고, 도 10은 본 발명의 비교예 1에 따른 브라켓으로 체결된 자동차 범퍼 빔의 RCAR 40%, 10°오프셋 충돌 시험에 따른 힘-변위 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 범퍼 빔과 함께 브라켓 또한 변형되는 것을 알 수 있다.
비교예 2.
종래 크래쉬 박스를 포함하는 경우와 비교하기 위하여 크래쉬 박스를 배치하되, 실시예 1과 동일한 재질 및 방법으로 자동차 범퍼 빔을 제조하였다.
도 11은 본 발명의 비교예 2에 따른 크래쉬 박스를 구비한 자동차 범퍼 빔의 충돌 전과 충돌 후를 도시한 모식도이고, 도 12는 본 발명의 비교예 2에 따른 크래쉬 박스를 구비한 자동차 범퍼 빔의 힘-변위 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 11 및 도 12를 참조하면 비교예 1과 마찬가지로 충돌 하중에 대한 에너지 흡수 및 분산이 실시예 1 대비 낮을 것을 확인하였다.
본 발명은 종래 자동차 범퍼 빔이 크래쉬 박스 또는 스테이와 같은 추가 보강 부재를 대체하고, 보강구조부의 물리적 구조만으로 강도 및 강성을 증가시켜 충돌 하중을 효과적으로 흡수하고, 충돌 에너지를 분산시켜, 차량에 결합되는 서포트멤버에 최소량의 에너지 전달하며, RCAR 40%, 10°오프셋 충돌 시험 기준을 만족할 수 있다.
자동차 범퍼 빔 전체를 복합 플라스틱 소재를 이용하여 사출 성형하기 유리한 구조로 설계되어 금형에서 이탈이 용이하고, 웰드라인이 형성되지 않는 금형의 사용이 가능하여 범퍼 빔 제조에 효율을 매우 증가시킬 수 있고, 범퍼 빔 구조 자체를 단순화하여 범퍼 조립 시 작업 공수를 크게 감소시킨다.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1000 : 자동차 범퍼 빔
100 : 백빔부 110 : 연장홈
200 : 보강구조부 210a, 210b : 보강기둥
211a, 211b : 충돌 하중 흡수 구역 220 : 골부
230a, 230b : 골부 양 모서리 240 : 후방리브
250 : 전방리브 300 : 자체결합부
310 : 공간 310a, 310b : 자체결합면
400 : 서포트멤버 500 : 가이드핀
510 : 핀홀
a : 서포트멤버 중심축 v : 자체결합면 평행면
d : 자체결합면 이격거리

Claims (12)

  1. 길이방향으로 오목한 연장홈이 형성되며 중앙 부위가 양단보다 돌출되도록 골곡지게 형성되는 백빔부;
    상기 백빔부 양단에 배치되고, 전면이 개구되어 형성된 공간 내측에 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 증가되는 보강기둥이 서로 대향되도록 구비되며, 상기 보강기둥 사이에 절곡된 골부가 형성된 보강구조부; 및
    상기 보강구조부 좌우측에서 후면을 향하여 돌출되는 자체결합부;가 일체로 사출되어 형성된 자동차 범퍼 빔.
  2. 제1항에 있어서, 상기 백빔부는 중심 부위가 양단보다 돌출되어 전방을 향하여 완만한 호 형상을 이루며, 길이 방향에서 양단으로 갈수록 두께가 증가되는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자체결합부는 보강기둥 좌측 및 우측에서 서포트멤버와 결합되어 차체결합면을 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔.
  4. 제3항에 있어서, 상기 보강기둥 상부는 충돌 하중 흡수 구역이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔.
  5. 제3항에 있어서, 상기 보강구조부는 상기 차체결합면에 평행한 면에서, 상기 서포트멤버의 중심축에 대해 10 내지 30°의 각도로 절곡되어 골부가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔.
  6. 제3항에 있어서, 상기 자체결합면은 상기 서포트멤버에 결합되며, 서포트멤버 양모서리 기준 -30 내지 30mm로 길이로 이격된 위치에 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔.
  7. 제3항에 있어서, 상기 골부는 상부보다 하부의 두께가 증가된 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔.
  8. 제7항에 있어서, 상기 보강구조부의 후면에는 상기 골부에서 연장된 후방리브가 구비된 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔.
  9. 제8항에 있어서, 상기 후방리브는 복수개의 수직플레이트 또는 수평플레이트가 배치되는 다층 구조이거나, 수직플레이트와 수평플레이트가 서로 교차되는 격자구조인 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔.
  10. 제3항에 있어서, 상기 자체결합면에는 복수개의 자체 결합용 가이드핀이 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔.
  11. 제1항에 있어서, 상기 골부에는 복수개의 전방리브가 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔.
  12. 제11항에 있어서, 상기 전방리브는 복수개의 수직플레이트 또는 수평플레이트가 배치되는 다층 구조이거나, 수직플레이트와 수평플레이트가 서로 교차되는 격자구조인 것을 특징으로 하는 자동차 범퍼 빔.
KR1020200143329A 2020-10-30 2020-10-30 자동차 범퍼 빔 KR102527460B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200143329A KR102527460B1 (ko) 2020-10-30 2020-10-30 자동차 범퍼 빔
PCT/KR2021/014114 WO2022092626A1 (ko) 2020-10-30 2021-10-13 자동차 범퍼 빔

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200143329A KR102527460B1 (ko) 2020-10-30 2020-10-30 자동차 범퍼 빔

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220058050A true KR20220058050A (ko) 2022-05-09
KR102527460B1 KR102527460B1 (ko) 2023-04-28

Family

ID=81382715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200143329A KR102527460B1 (ko) 2020-10-30 2020-10-30 자동차 범퍼 빔

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102527460B1 (ko)
WO (1) WO2022092626A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102587930B1 (ko) 2023-05-08 2023-10-10 주식회사 동남지엠티 차량용 범퍼 백빔 홀 가공을 위한 운반로봇

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11255049A (ja) * 1998-03-10 1999-09-21 Mazda Motor Corp バンパー構造
JP2010509122A (ja) * 2006-11-09 2010-03-25 イェスタムプ・ハードテック・アクチエボラーグ バンパービーム
KR20200065863A (ko) * 2018-11-30 2020-06-09 롯데케미칼 주식회사 자동차용 범퍼 빔 시스템

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3623916B2 (ja) * 1999-11-11 2005-02-23 アイシン軽金属株式会社 バンパリィンホースメント
KR101061380B1 (ko) * 2009-08-31 2011-09-01 주식회사 성우하이텍 차량용 범퍼 스태이
KR101313667B1 (ko) * 2011-11-04 2013-10-02 한화엘앤씨 주식회사 경량 및 충격완화 성능 향상을 위한 경사리브를 구비한 크래쉬박스
KR101427921B1 (ko) * 2012-09-03 2014-08-11 현대자동차 주식회사 차량용 충격흡수장치
KR101871605B1 (ko) * 2016-12-15 2018-06-28 롯데케미칼 주식회사 사출공법을 이용한 차량용 크래쉬박스 일체형 범퍼 빔 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11255049A (ja) * 1998-03-10 1999-09-21 Mazda Motor Corp バンパー構造
JP2010509122A (ja) * 2006-11-09 2010-03-25 イェスタムプ・ハードテック・アクチエボラーグ バンパービーム
KR20200065863A (ko) * 2018-11-30 2020-06-09 롯데케미칼 주식회사 자동차용 범퍼 빔 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102587930B1 (ko) 2023-05-08 2023-10-10 주식회사 동남지엠티 차량용 범퍼 백빔 홀 가공을 위한 운반로봇

Also Published As

Publication number Publication date
KR102527460B1 (ko) 2023-04-28
WO2022092626A1 (ko) 2022-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101118828B1 (ko) 차량용 금속제 업소버, 차량용 범퍼 시스템, 자동차 범퍼용 업소버 및 자동차 범퍼 시스템
KR101717511B1 (ko) 유니타리 에너지 흡수 조립체 및 이의 제조 방법
EP2496445B1 (en) Energy absorber with lobes providing uniform pedestrian impact
EP2956337B1 (en) Hybrid quarter module design for front underrun protection device
EP1826069B1 (en) Shock absorbing structure for vehicle, and attachment structure for the same
US8079635B2 (en) Deformable cross-car beam system for side impact protection
US9073502B2 (en) Crash box for a bumper assembly
DE102013102502B4 (de) Kraftfahrzeug mit einem Schutzprofil
US20180257589A1 (en) Impact absorption member structure for vehicle
CN105073505A (zh) 汽车用保险杠装置
US20100102580A1 (en) Energy absorber with differentiating angled walls
CN105620400A (zh) 包括保险杠能量转向结构的保险杠以及包含保险杠的车辆
WO2016148635A1 (en) Progressive crash box member and its arrangement
KR20220058050A (ko) 자동차 범퍼 빔
KR20090064840A (ko) 범퍼 시스템
RU2711829C1 (ru) Брус бампера с поперечным сечением в форме восьмерки
KR20140013103A (ko) 충격 흡수 부재
JP2007055414A (ja) 車両用エネルギ吸収ビーム及び車両用ドア構造
KR102255692B1 (ko) 임팩트 빔
KR102107064B1 (ko) 멀티 소재와 노치 적용 경량화 하이브리드 범퍼 백빔
KR102107070B1 (ko) 멀티 소재 적용 경량화 하이브리드 범퍼 백빔
KR101721754B1 (ko) 차량용 사출범퍼 시스템
KR102329896B1 (ko) 알루미늄 보강재 적용 경량화 하이브리드 범버백빔
CN219821362U (zh) 防撞梁和车辆
KR102539225B1 (ko) 자동차용 범퍼 빔 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant