KR101721754B1 - 차량용 사출범퍼 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 사출범퍼 시스템에 관한 것으로, 양단에 전후방향으로 관통된 중공부를 가지도록 사출 성형되는 I형 범퍼 빔과, 상기 범퍼 빔의 중공부에 삽입되는 크래쉬박스 및 상기 크래쉬박스의 이탈 방지를 위해 상기 범퍼 빔에 체결되는 브라켓을 포함하여 저속충돌 법규 사양과 RCAR 성능을 동시에 만족시킬 수 있는 차량용 사출범퍼 시스템을 제공한다.

Description

차량용 사출범퍼 시스템{Injection molded bumper system for vehicles}

본 발명은 차량용 사출범퍼 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저속충돌 법규 성능과 손해보험사 요구 성능을 동시에 만족시킬 수 있도록 한 차량용 사출범퍼 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 범퍼 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%, 10도 OFFSET BARRIER TEST와 BUMPER DUMMY BARRIER TEST의 2가지 TEST를 실시한 후 차체의 손상에 대한 수리비를 산정하고 있으며, 지역적으로 둘 중 하나 또는 모두의 성능을 요구하고 있다.

따라서 차량용 범퍼 시스템을 구성하는 범퍼 빔(BUMPER BEAM)과 크래쉬박스(CRASHBOX)는 손해보험사가 요구하는 RCAR TEST의 40%, 10도 OFFSET BARRIER TEST 에서 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 수 밖에 없다.

예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이 유럽 범퍼 시스템(도 1의 (a) 참조)과, 북미 범퍼 시스템(도 1의 (b) 참조) 및 내수 범퍼 시스템(도 1의 (c) 참조)은 판매 지역에 따라 범퍼 빔과 크래쉬 박스의 사양을 서로 다르게 구성하고 있다.

이에, 등록특허 제10-1327016호(이하, "종래기술 1"이라 함)는 충격시 크래쉬박스가 순차적으로 붕괴되면서 에너지를 흡수할 수 있는 차량용 크래쉬박스를 개시하고 있다. 그러나 종래기술 1은 크래쉬박스와 멤버의 단면을 일치시켜 멤버의 손상을 최소화하고 있기는 하지만 차체와 체결하는 방법에 대해서는 구체적으로 개시하고 있지 않다. 따라서 종래기술 1에 의하면 차체 체결을 위해 부속품이 추가될 수 밖에 없고, 이로 인해 중량 절감이 현실적으로 어려운 문제점이 있다. 또한, 크래쉬박스는 충격부, 즉, 전방에서부터 붕괴되어야 차체의 손상을 방지할 수 있는데, 종래기술 1의 경우 이를 용이하게 유도하기 어려울 뿐 아니라 일반적으로 적용되는 토잉용 볼트의 도피 홀 등을 고려하지 않았기 때문에 상용화하기 어려운 문제점이 있다.

한편, 등록특허 제10-1358294호(이하, "종래기술 2"라 함)는 일반적인 범퍼 빔 모듈 시스템에서 스틸 크래쉬박스의 형상을 최적화한 차량용 충돌 박스를 개시하고 있다. 그러나 종래기술 2는 충돌 부위인 전방에서 순차적으로 압착될 수 있는 구조이기는 하지만 최근 추가된 범퍼 베리어 테스트를 고려할 때 종래기술 2를 그대로 적용하기에는 한계가 있으며, 적용하더라도 범퍼 빔의 강도 증대로 중량이 증가할 것으로 예상된다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 지역별로 상이한 충돌 요구 성능을 저렴한 비용으로 충족시킬 수 있는 차량용 사출범퍼 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,

본 발명은 양단에 전후방향으로 관통된 중공부를 가지도록 사출 성형되는 I형 범퍼 빔과; 상기 범퍼 빔의 중공부에 삽입되는 크래쉬박스; 및 상기 크래쉬박스의 이탈 방지를 위해 상기 범퍼 빔에 체결되는 브라켓;을 포함하는 차량용 사출범퍼 시스템을 제공한다.

이 경우, 상기 범퍼 빔의 소재는 TPO(Thermoplastic olefin)이고, 상기 크래쉬박스의 소재는 스틸, 알루미늄, 플라스틱 복합소재 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기 범퍼 빔의 후면에는 보강부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 범퍼 빔에는 높이 조절이 가능한 수직 리브가 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 차량용 사출범퍼 시스템이 저속충돌 법규를 만족시킬 수 있는 TPO 소재의 사출 범퍼 빔과, RCAR 요구 성능에 따라 사출 범퍼 빔에 조립 및 분리 가능한 크래쉬박스로 구성됨으로써 개발투자비와 차량의 원가를 현저하게 절감할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 차량용 범퍼 시스템의 분해사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 사출범퍼 시스템의 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 차량용 사출범퍼 시스템의 분해사시도,
도 4는 도 2에 도시된 차량용 사출범퍼 시스템의 A 부분 확대도,
도 5는 도 2에 도시된 차량용 사출범퍼 시스템을 구성하는 범퍼 빔의 변형예와 그 단면 구조를 나타낸 도면,
도 6은 도 2에 도시된 차량용 사출범퍼 시스템을 구성하는 범퍼 빔의 다른 변형예와 그 확대도를 나타낸 도면,
도 7 및 도 8은 종래기술에 따른 차량용 범퍼 시스템의 충돌 테스트에 대한 구조해석 결과를 나타낸 도면,
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 차량용 사출범퍼 시스템의 충돌 테스트에 대한 구조해석 결과를 나타낸 도면.

이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 사출범퍼 시스템의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 차량용 사출범퍼 시스템의 분해사시도이며, 도 4는 도 2에 도시된 차량용 사출범퍼 시스템의 A 부분 확대도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 사출범퍼 시스템(100)은 범퍼 빔(110)과, 크래쉬박스(120) 및 브라켓(130)을 포함한다.

범퍼 빔(110)은 차량용 사출범퍼 시스템(100)의 법규 요구 사항, 즉, 저속충돌 성능에 대응하기 위한 것으로 TPO(Thermoplastic olefin) 소재를 이용하여 사출 성형된다.

이 경우, 범퍼 빔(110)은 I형 범퍼 빔으로서 양단에 중공부(111)가 형성된다. 이러한 중공부(111)는 범퍼 빔(110)의 전후방향으로 관통된 형태를 가져 크래쉬박스(120)의 조립 공간을 제공한다.

크래쉬박스(120)는 차량용 사출범퍼 시스템(100)의 손해보험사 요구 성능, 즉, RCAR 성능에 대응하기 위한 것으로 범퍼 빔(110)의 중공부(111)에 삽입된다. 크래쉬박스(120)의 소재로는 스틸을 적용하거나 중량 절감을 위해 알루미늄 또는 플라스틱 복합소재를 적용하는 것도 가능하다.

브라켓(130)은 범퍼 빔(110)의 중공부(111)에 삽입된 크래쉬박스(120)의 이탈을 방지하기 위한 것으로 범퍼 빔(110)의 일측에 볼트(131), 리벳(132) 등을 이용하여 체결된다. 본 발명에서 브라켓(130)의 형태나 구조는 크래쉬박스(120)를 고정시킬 수 있다면 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게 상기 브라켓은, 상기 범퍼 빔 상측 또는 하측에 형성된 오목부에 안착되어 설치되되, 상기 오목부의 저면 상에 체결되도록 형성된 제1 체결편; 및 상기 제1 체결편의 일 단으로부터 연장되어 상기 오목부의 측면 상에 체결되도록 형성된 제2 체결편을 포함할 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 사출범퍼 시스템의 기본적인 구성에 대해 설명하였다. 상술한 바와 같이 구성하면 저렴한 사출 공법을 통해 성형되는 범퍼 빔은 법규 성능 대응용으로 공용 개발하여 적용하고, 크래쉬박스는 각 지역에서 요구하는 손해보험사 요구 성능인 RCAR TEST에 따라 범퍼 빔에 조립/분리형으로 적용 가능하기 때문에 원가 절감과 투자비 절감에 크게 기여할 수 있다. 즉, 일원화된 하나의 범퍼 빔에 사양별로 크래쉬박스를 선택 적용함으로써 각 판매지역별로 대응이 가능한 것이다.

한편, 본 발명은 성형성 및 강성을 고려하여 범퍼 빔(110)을 변형 실시할 수 있는 바 이하 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 5는 도 2에 도시된 차량용 사출범퍼 시스템을 구성하는 범퍼 빔의 변형예와 그 단면 구조를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 2에 도시된 차량용 사출범퍼 시스템을 구성하는 범퍼 빔의 다른 변형예와 그 확대도를 나타낸 도면이다.

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이 범퍼 빔(110)의 후면에는 볼록한 형태의 보강부(112)가 형성하여 성형성 및 강성을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이 범퍼 빔(110)의 상면 및/또는 하면에 수직 리브(113)를 형성하고, 수직 리브(113)의 높이 조절을 통해 성형성과 강성을 조절할 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 사출범퍼 시스템에 대해 설명하였다. 본 발명자들은 이러한 본 발명의 효과를 입증하기 위해 종래기술에 따른 차량용 범퍼 시스템과 본 발명에 따른 차량용 사출범퍼 시스템의 RCAR 40% OFFSET TEST에 대한 구조해석을 실시하였으며, 그 결과를 도 7 내지 도 10에 나타내었다.

구체적으로, 도 7 및 도 8에는 종래기술에 따른 차량용 범퍼 시스템의 침입량과 충돌에너지 흡수율을 나타내었고, 도 9 및 도 10에는 본 발명에 따른 차량용 사출범퍼 시스템의 침입량과 충돌에너지 흡수율을 나타내었다.

도 7 내지 도 10으로부터 본 발명에 의할 경우 차량용 사출범퍼 시스템의 충돌에너지 흡수율이 종래기술에 비해 향상되고, 침입량 또한 종래기술 대비 작아 요구되는 충돌 성능을 만족시킬 수 있음을 알 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 범위는 상술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위, 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 차량용 사출범퍼 시스템 110 : 범퍼 빔
111 : 중공부 112 : 보강부
113 : 수직 리브 120 : 크래쉬박스
130 : 브라켓 131 : 볼트
132 : 리벳

Claims (4)

1. 양단에 전후방향으로 관통된 중공부를 가지도록 사출 성형되는 I형 범퍼 빔과;
   상기 범퍼 빔의 중공부에 삽입되는 크래쉬박스; 및
   상기 크래쉬박스의 이탈 방지를 위해 상기 범퍼 빔에 체결되는 브라켓;
   을 포함하고,
   상기 브라켓은, 상기 범퍼 빔 상측 또는 하측에 형성된 오목부에 안착되어 설치되되,
   상기 브라켓은,
   상기 오목부의 저면 상에 체결되도록 형성된 제1 체결편; 및
   상기 제1 체결편의 일 단으로부터 연장되어 상기 오목부의 측면 상에 체결되도록 형성된 제2 체결편을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 사출범퍼 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 범퍼 빔의 소재는 TPO(Thermoplastic olefin)이고, 상기 크래쉬박스의 소재는 스틸, 알루미늄, 플라스틱 복합소재 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 차량용 사출범퍼 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 범퍼 빔의 후면에는 보강부가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 사출범퍼 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 범퍼 빔에는 높이 조절이 가능한 수직 리브가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 사출범퍼 시스템.

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