KR100870413B1 - 차량용 범퍼빔 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 범퍼빔의 내단면 길이방향을 따라 격막형 보강막을 충격하중이 전달되는 방향에 직접적으로 반발하는 범퍼빔의 폭방향으로 적소에 적용함으로써 중량을 최소화하면서도 범퍼빔의 구조적 안정성을 높여 전체적인 강성을 증대시킬 수 있도록 하는 차량용 범퍼빔 유닛을 제공한다.

범퍼빔, 경막, 보강막, 보강부재

Description

차량용 범퍼빔 유닛{A BUMPER BEAM UNIT FOR VEHICLES}

도 1은 종래 기술에 따른 차량용 범퍼빔 유닛의 분리 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛의 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛의 부분 내면 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛에 적용되는 보강막의 사시도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛에 적용된 상태의 보강막의 사시도이다.

도 6A는 종래 기술에 따른 차량용 범퍼빔 유닛의 정면 충돌시의 응력 분포도이고, 도 6B는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛의 정면 충돌시의 응력 분포도이다.

도 7은 본 발명에 대한 범퍼빔 유닛의 충돌시험에서 변위량 비교시의 개념을 설명을 하기 위한 변위량의 개념 설명도이다.

도 8과 도 9는 본 발명과 종래 기술의 범퍼 충돌 시험에서, 각부 변위량의 비교 그래프이다.

도 10은 본 발명과 종래 기술의 범퍼 충돌 시험에서, 충격량(하중)에 대한 반응의 비교 그래프이다.

본 발명은 차량용 범퍼빔 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 범퍼빔의 내단면 길이방향을 따라 격막형 보강막을 범퍼빔의 폭방향으로 적소에 적용함으로써 중량을 최소화하면서도 범퍼빔의 구조적 안정성을 높이는 차량용 범퍼빔 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 범퍼빔 유닛은 차량의 저속 충돌 시, 탄성적으로 변형하여 차체의 물리적 손상을 최소화하며, 다른 차량이나 고정체와의 충돌 시, 그 충격력을 흡수하여 승차자의 안전을 도모할 수 있도록 차량의 전,후방에 설치되는 완충장치이다.

이러한 차량용 범퍼빔 유닛은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 차량의 전,후방에서 차폭방향으로 배치되는 범퍼빔(101)과, 상기 범퍼빔(101)과 프런트 사이드 멤버(미도시)를 상호 연결하기 위한 양측 스테이 패널(103) 및 마운팅 브라켓(105)으로 이루어지는 스테이(107)로 구성된다.

따라서 상기한 차량용 범퍼빔 유닛은 차량의 충돌시에 미시된 에너지 업소버가 압축되면서 충돌에너지를 일부 흡수하며, 상기 에너지 업소버에서 흡수되지 못한 나머지 충돌에너지는 그 후방의 범퍼빔(101)과 스테이(107)를 통하여 차체로 분산되어 흡수된다.

그런데 상기한 범퍼빔(101)과 같은 직선타입의 빔류는 최근에 롤 포밍 성형에 의해 제작되는 추세이며, 특히, 이러한 롤 포밍 성형에 의해 제작된 범퍼빔(101)은 그 구조적 단일성으로 인하여 특정부위의 굽힘 강성을 보강하고자 하는 경우에 범퍼빔(101)의 내부 혹은 외부 단면에 비교적 중량이 많이 나가는 면적형 보강부재를 적용하였다.

그러나 상기와 같이, 범퍼빔(101)의 특정부위 강성을 보강하기 위하여 면적형 보강부재를 적용함에 따라 범퍼빔(101)의 중량을 증가시키게 됨에도 불구하고, 구조적으로 효율적인 강성증대를 유도하기엔 한계가 있다.

즉, 단순한 C형 단면을 갖는 범퍼빔(101)의 경우에는 그 재질의 강도와 단면의 구조적 강성에 의해 충격에 저항하게 되는데, 궁극적으로 재질의 항복응력 이상의 상황에서 단면은 최초 변형을 일으키게 되고, 이때 발생된 저항하중은 해당 범퍼빔의 특성을 결정짓게 된다.

이러한 견지에서 상기한 범퍼빔(101)의 저항 응력값을 높이기 위해서는 현재 범퍼빔에 적용된 강도 이상의 소재를 적용하거나, 구조적으로 범퍼빔의 단면형상을 유지하여 충돌하중에 반대방향으로 저항하도록 최소 중량의 보강막을 설치하는 방법이 있을 것이다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같이 구조적으로 범퍼빔의 강성을 향상시키기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 범퍼빔의 내단면 길이방향을 따라 격막형 보강막을 충격하중이 전달되는 방향에 직접적으로 반발하는 범퍼빔의 폭방향으로 적소에 적용함으로써 중량을 최소화하면서도 범퍼빔의 구조적 안정성을 높여 전체적인 강성을 증대시킬 수 있도록 하는 차량용 범퍼빔 유닛을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 차량용 범퍼빔 유닛은 차량의 전,후방에서 차폭방향으로 배치되는 범퍼빔과, 상기 범퍼빔과 프런트 사이드 멤버를 상호 연결하도록 스테이 패널 및 마운팅 브라켓으로 구성되는 양측 스테이를 포함하며, 상기 범퍼빔의 내단면에는 그 길이방향 단면을 따라 다수의 개소에 장착되는 격막형 보강막을 포함하는 차량용 범퍼빔 유닛에서,

삭제

상기한 격막형 보강막은 중앙에 "V"자 형상의 단면으로 형성되는 지지부; 상기 지지부의 양측단을 따라 연장 절곡 형성되어 상기 범퍼빔의 내단면에 용접되는 날개부로 이루어진다.

여기서, 상기 지지부는 상기 범퍼빔의 내단면에 대하여 범퍼빔의 폭방향으로 배치되어 설치되며, 상기 날개부는 상기 범퍼빔의 내단면 형상과 동일한 단면 형상으로 형성되어 버퍼빔의 내단면에 접착된 상태로 용접되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛의 부분 내면 사시도이며, 도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛에 적용되는 보강막의 사시도 및 조립 사시도이다.

본 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛의 구성은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 차량의 전,후방에서 차폭방향으로 배치되는 범퍼빔(1)과, 상기 범퍼빔(1)과 프런트 사이드 멤버(미도시)를 상호 연결하기 위한 양측 스테이 패널(3) 및 마운팅 브라켓(5)으로 이루어지는 스테이(7)로 구성된다.

그리고 상기 범퍼빔(1)의 내단면에는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 그 길이방향 단면을 따라 다수의 개소에 격막형 보강막(9)을 용접하여 구성한다.

상기 격막형 보강막(9)은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 중앙에 "V"자 형상의 단면으로 이루어진 지지부(11)를 형성하고, 상기 지지부(11)의 양측단을 따라서는 연장되어 평행하게 절곡된 상태로 이루어져 상기 범퍼빔(1)의 내단면에 용접되는 양측의 날개부(13)로 형성된다.

여기서, 상기 지지부(11)는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 범퍼빔(1)의 내단면에 대하여 범퍼빔(1)의 폭방향으로 배치되어 설치되며, 상기 양측의 날개부(13)는 상기 범퍼빔(1)의 내단면 형상과 동일한 단면 형상으로 형성되어 범퍼빔(1)의 내단면에 완전히 접착된 상태로 용접되어 설치된다.

즉, 상기한 격막형 보강막(9)은 C형의 오픈(OPEN) 단면으로 이루어지는 범퍼빔(1)의 내부에 경량으로 적용되어 충격하중이 전달되는 방향에 직접적으로 반발하는 범퍼빔(1)의 폭방향으로 장착됨으로써 중량을 최소화하면서도 범퍼빔(1)의 구조적 안정성을 높여 전체적인 강성을 증대시킨다. 이는 범퍼빔(1)의 중량 증가를 최 소화하면서도 충격에 대한 범퍼빔 단면의 조기함몰을 억제하게 되는 것이다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 차량용 범퍼빔 유닛은 배리어(BARRIER) 충돌시험을 통하여 다음과 같은 충돌 해석 결과를 갖는다.

즉, 충돌 해석은 시험조건으로 차량 중량을 1,000Kg, 충돌속도를 2.7MPH로 하여 종래 차량용 범퍼빔 유닛과 본 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛의 응력 분포, 변위량 비교, 충격량(하중)에 대한 반응 비교의 3가지 측면에서 해석된다.

먼저, 응력 분포의 경우, 도 6A는 종래 기술에 따른 범퍼빔 유닛의 정면 충돌시의 응력 분포를 나타내고, 도 6B는 본 발명의 실시예에 따른 범퍼빔 유닛의 정면 충돌시의 응력 분포를 나타내고 있다.

즉, 도 6A의 종래 기술과 도 6B의 본 발명의 차량용 범퍼빔 유닛에 대한 응력 분포 상, 본 발명의 범퍼빔 유닛이 중앙부를 기점으로 푸른색으로 표시되는 응력이 덜 발생된 영역이 많은 것을 확인할 수 있다.

이는 본 실시예의 범퍼빔(1)이 종래에 비하여 그 구조 강성의 증대에 따른 변형량이 적어 상대적으로 응력 집중 현상이 낮기 때문이며, 이는 더 많은 충돌에너지를 흡수할 수 있음을 의미한다.

그리고 상기 변위량 비교는 인트루젼(Intrusion) 변위량과 디플렉션(Deflection) 변위량으로 구분되는데, 상기 인트루젼 변위량은, 도 7에서 도시한 바와 같이, 충돌 시 범퍼빔(1)의 전면측 중앙부(S1)가 측정 포인트가 되며, 여기서부터 충돌방향으로의 최대 변형량으로 충돌시험 후 빔이 밀고 들어가 차량의 외부적으로 상관 파트의 변형에 영향을 주는 구간에서의 변형을 말하며, 상기 디플렉션 변위량은 충돌시 범퍼빔(1)의 배면측 중앙부(S2)가 측정 포인트가 되며, 여기서부터 충돌방향으로의 최대 변형량으로 충돌시험 후 빔의 내부적 침입 허용구간에서의 변형을 말한다.

결론적으로 두 요소(factor) 모두 변형량으로 표시하고, 실제 충돌 시험시에도 동일한 조건으로 측정하며, 두 요소(factor)가 모두 고강도 재료 혹은 고강성 구조에서는 적게 밀려들어가는 것이 우수한 범퍼빔이라 할 수 있다.

도 8과 도 9는 본 발명과 종래 기술의 범퍼 충돌 시험에서, 각부 변위량의 비교 그래프이다.

즉, 상기 변위량 비교에 있어서는, 도 8과 도 9에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 범퍼빔 유닛은 종래 범퍼빔 유닛에 비하여 인트루젼 변위량과 디플렉션 변위량이 모두 작게 나타남을 알 수 있으며, 이는 본 발명의 범퍼빔 유닛의 충격흡수성능이 더 우수함을 짐작할 수 있다.

도 10은 본 발명과 종래 기술의 범퍼 충돌 시험에서, 충격량(하중)에 대한 반응의 비교 그래프이다.

한편, 충격량(하중)에 대한 반응의 비교에서는, 도 10서 도시한 바와 같이, 본 발명의 범퍼빔(1)과 종래 범퍼빔(101)의 고정벽 충돌 시, 각 범퍼빔에서 발생되는 최대(충돌) 하중을 나타낸 것으로, 본 발명이 0.53ton 더 높게 나타났으며, 항복(빔의 충돌시 최초 변형)하중 또한 종래의 경우 1.7ton인 반면, 본 발명은 2.2ton으로 나타나 실질적으로 변형에 저항하는 정도가 본 발명의 범퍼빔(1)이 더 높은 것으로 나타났다.

그리고 도 10의 그래프 상에서 점선영역(P)에 있어서는, 항복하중을 지나 최대하중, 및 변형이 완료되어 하중이 급격히 떨어질 때까지, 본 발명의 범퍼빔(1)은 종래 범퍼빔(101)에 비하여 변형이 진행될수록 발생하는 저항하중이 증가하여 궁극적으로 변형을 저지하여 단면형상을 최대한 유지하려는 경향이 뚜렷이 나타남을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 범퍼빔 유닛에 의하면, 범퍼빔의 내단면 길이방향을 따라 격막형 보강막을 충격하중이 전달되는 방향에 직접적으로 반발하는 범퍼빔의 폭방향으로 적소에 적용함으로써 중량을 최소화하면서도 범퍼빔의 구조적 안정성을 높여 전체적인 강성을 증대시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

즉, 종래의 면적형 보강부재를 배제하고 경량의 격막형 보강막을 적용함에 따른 중량 절감 및 원가 절감 효과가 기대된다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 차량의 전,후방에서 차폭방향으로 배치되는 범퍼빔과, 상기 범퍼빔과 프런트 사이드 멤버를 상호 연결하도록 스테이 패널 및 마운팅 브라켓으로 구성되는 양측 스테이를 포함하며, 상기 범퍼빔의 내단면에는 그 길이방향 단면을 따라 다수의 개소에 장착되는 격막형 보강막을 포함하는 차량용 범퍼빔 유닛에서,

   상기 격막형 보강막은

   중앙에 "V"자 형상의 단면으로 형성되는 지지부;

   상기 지지부의 양측단을 따라 연장 절곡 형성되어 상기 범퍼빔의 내단면에 용접되는 날개부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔 유닛.
3. 삭제
4. 제2항에 있어서,

   상기 날개부는

   상기 범퍼빔의 내단면 형상과 동일한 단면 형상으로 형성되어 범퍼빔의 내단면에 접착된 상태로 용접되는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔 유닛.

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