KR101061380B1 - 차량용 범퍼 스태이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전방이 개구되고 양측면에는 다수의 노치를 형성하는 스태이 박스를 범퍼빔에 고정 설치하고, 상기 범퍼빔의 전방으로부터 상기 스태이 박스의 전방 개구부를 통하여 보강 박스를 삽입하여 고정함으로써 중속 이상의 옵셋 충돌 시에는 상기 보강 박스가 스태이 박스와 함께 충돌 변형의 방향성을 유지하면서 그 충돌 에너지를 3차에 걸쳐 흡수하도록 함으로써 안정적인 충돌흡수성능을 나타내는 차량용 범퍼 스태이를 제공한다.

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Description

차량용 범퍼 스태이{BUMPER STAY IN AUTOMOTIVE BUMPER SYSTEM}

본 발명은 차량용 범퍼 스태이에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량용 범퍼에 있어, 범퍼 빔과 프런트 사이드 멤버 혹은 리어 사이드 멤버 사이에 연결되어 전방 혹은 후방으로부터 입력되는 충돌 에너지를 3차에 걸쳐 흡수하여 차체에 최소한의 충돌 에너지가 입력되도록 하는 차량용 범퍼 스태이에 관한 것이다.

일반적으로 차량에서의 범퍼는 자동차가 다른 자동차나 고정체와의 충돌시, 그 충격을 흡수하여 승차자의 안전을 도모하며, 동시에 차체의 변형을 최소화 할 수 있도록 자동차의 전,후 단부의 소정 부위에 배치되는 완충유닛이다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 상기한 범퍼(100)는 차량의 전,후방에서 차폭 방향으로 배치되는 범퍼빔(101)의 후방 양측에 스태이(103)가 장착되어 크래쉬 박스(111) 등을 통하여 차체측 사이드 멤버(113)에 고정되는 범퍼빔 유닛(105)과, 상기 범퍼빔(101)의 전방에 배치되어 충격력을 흡수하는 에너지 업소버(107), 그리고 상기 범퍼빔(101)과 에너지 업소버(107)를 감싸는 범퍼 커버(109)로 이루어진다.

상기한 종래의 범퍼빔 유닛(105)에서, 스태이(103)는 그 전방이 범퍼빔(101)의 후방 양측면에 용접 또는 볼트 조립되고, 그 후방은 각 크래쉬 박스(111) 또는 사이드 멤버(113)에 바로 조립되어 설치된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 스태이(103)는 최근 범퍼의 안전성 및 경량화를 위한 개발과정에서, 저속 옵셋 충돌 시, 충격을 흡수하면서 차체 구조의 손상을 최소화할 수 있도록 충돌 에너지를 흡수하는 측면에서는 양호하나, 중속 이상의 옵셋 충돌 시에는 단순 박스형으로 제작되어 자체 변형에 의한 충돌에너지의 흡수 이외에는 충격력을 그대로 차체로 전달하여 충돌흡수성능이 낮다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 최근 범퍼의 개발 추세에 부응하며, 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 전방이 개구되고 양측면에는 다수의 노치를 형성하는 스태이 박스를 범퍼빔에 고정 설치하고, 상기 범퍼빔의 전방으로부터 상기 스태이 박스의 전방 개구부를 통하여 보강 박스를 삽입하여 고정함으로써 중속 이상의 옵셋 충돌 시에는 상기 보강 박스가 스태이 박스와 함께 충돌 변형의 방향성을 유지하면서 그 충돌 에너지를 3차에 걸쳐 흡수하도록 함으로써 안정적인 충돌흡수성능을 나타내는 차량용 범퍼 스태이를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 차량용 범퍼 스태이는 차체와 범퍼빔을 연결하는 차량용 범퍼 스태이에 있어서,

사각의 관재로 형성되어 전방은 개구되고, 양측면에는 그 길이방향을 따라 다수개의 제1노치를 형성하여 그 전방 선단이 상기 범퍼빔의 양측부를 관통하여 용접 고정되고, 그 후방 선단은 플랜지를 통하여 상기 차체측 사이드 멤버와 조립되는 스태이 박스; 사각의 관재로 형성되어 양측면에는 그 길이방향을 따라 다수개의 제2노치를 형성하여 상기 스태이 박스의 전방 개구부를 통하여 삽입된 상태로 고정되는 보강 박스로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 스태이 박스는 그 양측면의 상호 대응하는 위치에 동일한 개수의 제1노 치를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1노치는 상기 스태이 박스의 내부로 돌출되는 내단부가 라운드 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 보강 박스는 그 전방의 양측단이 연장 형성되어 각각 내측으로 절곡된 지지판을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 보강 박스는 그 후단부가 상기 스태이 박스의 전방 개구부를 통하여 억지끼움에 의해 끼워져 고정되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2노치는 상기 보강 박스의 내부로 돌출되는 내단부가 라운드 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1노치는 상기 제2노치와 동일한 크기로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 범퍼 스태이에 의하면, 전방이 개구되고 양측면에는 다수의 노치를 형성하는 스태이 박스를 범퍼빔에 고정 설치하고, 상기 범퍼빔의 전방으로부터 상기 스태이 박스의 전방 개구부를 통하여 보강 박스를 삽입하여 고정함으로써 중속 이상의 옵셋 충돌 시에는 상기 보강 박스가 스태이 박스와 함께 충돌 변형의 방향성을 유지하면서 그 충돌 에너지를 3차에 걸쳐 흡수하도록 함으로써 안정적인 충돌흡수성능을 나타내는 효가가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조로 상세하게 설명 하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼 스태이가 장착된 범퍼빔 유닛의 사시도이고, 도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼 스태이의 투영 사시도 및 단면도이다.

본 실시예에 따른 차량용 범퍼 스태이(1)는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 범퍼빔(3)과 차체의 사이드 멤버(5)를 연결하기 위한 것으로, 도 3과 도 4에서 도시한 바와 같이, 기본적으로 스태이 박스(11)와 보강 박스(13)로 구성된다.

상기 스태이 박스(11)는 사각의 관재로 형성되어 그 전방은 개구되어 형성된다.

상기 스태이 박스(11)의 양측면에는 그 길이방향을 따라 3개씩의 제1노치(N1)를 형성하며, 그 전방 선단은 상기 범퍼빔(3)의 양측부를 후방에서 전방으로 관통한 상태로, 그 전방 선단 둘레를 따라 범퍼빔(3)에 용접 고정된다.

또한, 상기 스태이 박스(11)의 후방 선단은 플랜지(15)를 일체로 구성하여 상기 차체측 사이드 멤버(5)에 조립된다.

이러한 스태이 박스(11)는 그 양측면의 상호 대응하는 위치에 각각 3개씩의 제1노치(N1)가 형성되고, 상기 각 제1노치(N1)는 상기 스태이 박스(11)의 내부로 돌출되는 내단부(R1)가 라운드 형상으로 형성된다.

그리고 상기 보강 박스(13)는 사각의 관재로 형성되어 양측면에는 그 길이방향을 따라 외측면에는 2개의 제2노치(N2)가 형성되고 내측면에는 3개의 제2노치(N2)를 형성한다.

이러한 보강 박스(13)는 상기 스태이 박스(11)에 끼워져 삽입되도록 스태이 박스(11)보다는 작은 사이즈로 형성되며, 상기 스태이 박스(11)의 전방 개구부를 통하여 그 후단부가 삽입된 상태로 스태이 박스(11)에 고정된다.

이때, 상기 보강 박스(13)는 그 후단부가 상기 스태이 박스(11)의 전방 개구부를 통하여 억지끼움에 의해 끼워져 고정되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 보강 박스(13)는 그 전방의 양측단이 연장 형성되어 각각 내측으로 절곡된 지지판(17)을 형성하여 구성된다.

또한, 상기 제2노치(N2)는 상기 보강 박스(13)의 내부로 돌출되는 내단부(R2)가 라운드 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 제2노치(N2)는 상기한 제1노치(N1)와 동일한 크기로 형성되는 것이 바람직하다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 차량용 범퍼 스태이(1)의 충돌 에너지의 흡수패턴을 도 5를 통하여 종래 기술의 범퍼 스태이(103)의 충돌 에너지 흡수패턴과 비교하여 설명한다.

먼저, 도 5는 본 발명과 종래 기술의 범퍼 스태이가 장착된 범퍼유닛에 대한 40% 옵셋 충돌 시험시의 변형 상태도로, 이때의 시험조건으로 해석 중량을 1,200Kg으로 하였다.

즉, 종래기술의 범퍼 스태이(103)는 전방으로부터 옵셋 충돌 에너지(F)가 전달되는 초기부터 붕괴되기 시작하여 최종 사이드 멤버(113)까지 붕괴되는 양상을 보이게 된다.

반면, 본 실시예에 따른 차량용 범퍼 스태이(1)에는 전방으로부터 전달되는 옵셋 충돌 에너지(F)가 보강 박스(13)에 먼저 작용하며, 이 후, 범퍼빔(3)에 작용한다. 즉, 상기 범퍼 스태이(1)는 옵셋 충돌 에너지(F)에 의해 보강 박스(13)의 일부구간, 스태이 박스(11)의 일부구간 및 상기 스태이 박스(11)와 보강 박스(13)의 오버랩 구간이 3차에 걸쳐 순차적으로 붕괴되나, 최종 사이드 멤버(5)의 붕괴는 일어나지 않는 양상을 보인다.

즉, 도 6에서 도시한 바와 같이, 보강 박스(13)가 전방으로부터 일정구간(D1) 붕괴되면서 1차 충격 흡수에 의해 전체 충돌 에너지의 약 5%가 흡수되고, 이때, 범퍼빔에서는 전체 충돌 에너지의 약 4%가 흡수되어 총 9%의 충돌 에너지를 흡수하게 된다.

이어서, 스태이 박스(11)가 일정구간(D2) 붕괴되면서 2차 충격 흡수에 의해 전체 충돌 에너지의 약 76%가 흡수된다.

이와 같이, 보강 박스(13)와 스태이 박스(11) 자체의 붕괴로 1,2차에 걸친 충돌 흡수가 진행된 후에는, 상기 스태이 박스(11)와 보강 박스(13)의 오버랩 구간(D3)이 붕괴되면서 3차 충돌 흡수에 의해 전체 충돌 에너지의 약 15%가 흡수된다.

이로써, 본 발명의 차량용 범퍼 스태이(1)는, 도 7에서 도시한 바와 같은 충돌 해석 결과를 나타내는데, 상기 보강 박스(13)와 스태이 박스(11)의 1,2,3차에 걸친 충격 흡수 작동으로 10.94 KJ의 전체 충돌 에너지를 흡수하는 에너지 흡수율을 보이며, 반력값은 48.02 KN으로 나타나며, 이때의 변형량은 128.62mm로 나타난다.

이에 반해, 종래 기술의 범퍼 스태이(103)는 10.72 KJ의 전체 충돌 에너지를 흡수하는 에너지 흡수율을 보이며, 반력값은 39.68 KN으로 나타나며, 이때의 변형량은 190.73mm로 나타난다.

이러한 충돌 해석 결과에서와 같이, 변형량은 작고, 에너지 흡수율 및 반력값은 클수록 그 성능이 우수한 바, 본 발명의 범퍼 스태이(1)는 종래 기술의 범퍼 스태이(103)에 비하여, 충돌 에너지를 흡수 및 완충하여 사이드 멤버 측에 저감하여 전달함으로 그 충돌흡수성능이 더 우수함을 알 수 있다.

도 1은 일반적인 차량용 범퍼 시스템의 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼 스태이가 장착된 범퍼빔 유닛의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼 스태이의 투영 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼 스태이의 단면도이다.

도 5는 본 발명과 종래 기술의 범퍼 스태이가 장착된 범퍼유닛에 대한 40% 옵셋 충돌 시험시의 변형 상태도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼 스태이의 충돌 에너지의 흡수패턴을 나타내는 버퍼 스태이의 평면도이다.

도 7은 본 발명과 종래 기술의 범퍼 스태이가 장착된 범퍼유닛에 대한 40% 옵셋 충돌 시험시의 충돌 해석 결과표이다.

Claims (7)

1. 차체와 범퍼빔을 연결하는 차량용 범퍼 스태이에 있어서,

   사각의 관재로 형성되어 전방은 개구되고, 양측면에는 그 길이방향을 따라 다수개의 제1노치를 형성하여 그 전방 선단이 상기 범퍼빔의 양측부를 관통하여 용접 고정되고, 그 후방 선단은 플랜지를 통하여 상기 차체측 사이드 멤버와 조립되는 스태이 박스;

   사각의 관재로 형성되어 양측면에는 그 길이방향을 따라 다수개의 제2노치를 형성하여 상기 스태이 박스의 전방 개구부를 통하여 삽입된 상태로 고정되는 보강 박스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼 스태이.
2. 제1항에서,

   상기 스태이 박스는

   그 양측면의 상호 대응하는 위치에 동일한 개수의 제1노치를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼 스태이.
3. 제1항 또는 제2항에서,

   상기 제1노치는

   상기 스태이 박스의 내부로 돌출되는 내단부가 라운드 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼 스태이.
4. 제1항에서,

   상기 보강 박스는

   그 전방의 양측단이 연장 형성되어 각각 내측으로 절곡된 지지판을 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼 스태이.
5. 제1항에서,

   상기 보강 박스는

   그 후단부가 상기 스태이 박스의 전방 개구부를 통하여 억지끼움에 의해 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼 스태이.
6. 제1항에서,

   상기 제2노치는

   상기 보강 박스의 내부로 돌출되는 내단부가 라운드 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼 스태이.
7. 제1항에서,

   상기 제1노치는

   상기 제2노치와 동일한 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼 스태이.

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