KR101660429B1 - 엇갈린, 수직 배향 크러쉬 로브들을 구비한 에너지 완충기 - Google Patents

엇갈린, 수직 배향 크러쉬 로브들을 구비한 에너지 완충기 Download PDF

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Abstract

열가소성 에너지 완충기는 수평축과 수직축을 구비하고, 베이스로부터 돌출되는 에너지 완충 로브들의 어레이를 포함하고, 상기 에너지 완충 로브들은 2 이상의 열로 배치된다. 상기 에너지 완충 로브들은 수직 길이(L)와 수평 폭(D)을 구비하며, 여기서 L:D의 비는 1보다 크다. 각 열의 상기 에너지 완충 로브들은 인접한 열의 에너지 완충 로브들에 대하여 엇갈리는 방식으로 배치된다. 상기 에너지 완충기는 충돌 에너지의 흡수를 위해 차량에 설치되도록 형성될 수 있다. 에너지 완충 장치는 범퍼 빔과 파시아 사이에 배치된 열가소성 에너지 완충기를 포함할 수 있다. 파시아는 열가소성 에너지 완충기와 파시아를 감싸도록 형성된다. 상기 장치는 낮은 다리 충돌 요구사항에 대하여 2011년 6월의 EuroNCAP 낮은-다리 충돌 요구사항들의 버전 5.1을 통과한다.

Description

엇갈린, 수직 배향 크러쉬 로브들을 구비한 에너지 완충기 {ENERGY ABSORBER WITH STAGGERED, VERTICALLY ORIENTED CRUSH LOBES}
본 출원은 2012년 5월 23일자로 출원된 미국 가출원 제61/650,498호를 우선권으로 하여 주장한 것이다. 관련된 출원은 여기에 참조로서 포함된다.
본 발명은, 예를 들면, 차량의 손상을 감소시킬 뿐만 아니라, (예를 들면, 탑승자(들), 보행자(들) 등의) 상해를 줄이기 위해 차량에 사용되는 에너지 완충기에 관한 것이다.
현대 차량은 차량 -대-차량 충격 및/또는 차량-대-장벽 충격 동안의 특유의 에너지 완충 프로파일에 대해 맞추어진 범퍼 장치를 갖고 있다. 그러나, 범퍼 장치의 맞춤은 범퍼 장치(즉, 에너지 완충기 및/또는 범퍼 빔)이 차지하는 패키지 공간의 제약, 범퍼 빔 후방의 공간으로의 범퍼 빔의 만곡 및 후방 침입(intrusion)의 제약, 그리고 비용, 품질, 치수 일관성 및 충돌 스트로크 중에 충돌 에너지-흡수 프로파일의 일관성/예측 가능성 상의 제약과 같은 설계적 요구사항들과 충돌하기 때문에 어려운 것이 될 수 있다.
또한, 유럽과 태평양 지역에서는, 유럽 경제 위원회(ECE: Economic Commission for Europe) 42 (1980년 6월 1일)와 자동차 수리 연구회 (즉, 시간당 15 킬로미터(kph)의 저속), 1999년 1월의 자동차의 손상률과 수리 용이성의 특징들을 결정하기 위한 오프셋 보장 충돌 테스트(Offset Insurance Crash Test) (이하, "RCAR"이라고 함)는 정면 측과 배면 측 모두에서 차량이 이러한 수준들에서 구체화된 충격에 견디는 것을 요구한다. 미국에서, 차량은 연방 자동차 안전 기준(FMVSS; Federal Motor Vehicle Safety Standards)(즉, 1990년, 4월 25일자 연방 규정 법규(CFR: Code of Federal Regulation) 제49조 파트 581(이하, "FMVSS 파트 581"라고 함) 및 RCAR, 2006년 5월의 미 고속도로 안전 보장 협회(IIHS: Insurance Institute for Highway Safety)의 10kph 저속 정면 및 배면 테스트(이하, "IIHS 10 kph 테스트"라고 함)를 충족시켜야 한다. 유럽 경제 위원회(ECE) 규정 42호는 FMVSS 파트 581과 유사하나, 약간 덜 엄격하고, 저속 전방 및 후방 충돌에서 탑승자에 대한 성능 요구사항들을 구체화하고 있다.
FMVSS 파트 581은 차량 본체와 안전 관련 장비의 손상을 방지하기 위해 승용 자동차의 전방 및 후방 범퍼들에 적용된다. 시간당 4 킬로미터 (kph: 시간당 2.5 마일 (mph)) 속도로 전방 또는 후방 길이방향으로, 그리고 지면으로부터 (15 인치 다양한 높이들에서 2.5 kph의 (~1.5 mph) 속도로 전방 및 후방 코너에 이동 장벽 또는 펜듈럼에 의해서, 충격이 가해진 후에, 뒷문, 안개등, 백 패널 등과 같은, 차량의 비싼 부분들이 계속해서 정상적으로 작동할 것을 요구한다. 유럽 경제 위원회(ECE) 규정 42는 지면으로부터 (대략 18인치) 455mm에서와 같이, 지면으로부터 고정되는 펜듈럼 임팩터들의 기준 높이는 덜 엄격하다.
정부 기준들과 주문자 상표 부착 제조자(OEM: original equipment manufacturers) 구역의 제한들을 충족시킬 수 있는 보다 경량의 에너지 완충기에 대한 지속적인 요구가 있었다.
다양한 차량 구성요소들과 결합하여 사용될 수 있는 다양한 실시예의 에너지 완충 장치(system)들이 개시된다.
수평축과 수직축을 구비한 열가소성 에너지 완충기는, 베이스로부터 돌출되는 에너지 완충 로브(lobe)들의 어레이를 포함할 수 있고, 상기 에너지 완충 로브들은 2 이상의 열로 배치된다. 상기 에너지 완충 로브들은 수직 길이(L)와 수평 폭(D)을 구비하며, 여기서 L:D의 비는 1보다 크다. 각 열의 상기 에너지 완충 로브들은 인접한 열의 에너지 완충 로브들에 대하여 엇갈리는 방식으로 배치될 수 있다. 상기 에너지 완충기는 충돌 에너지의 흡수를 위해 차량에 설치되도록 형성될 수 있다.
에너지 완충 장치는, 범퍼 빔과 파시아(fascia) 사이에 배치된, 상시 열가소성 에너지 완충기를 포함할 수 있다. 상기 파시아는 선택적으로 상기 열가소성 에너지 완충기와 범퍼 빔을 감싸도록 형성될 수 있다. 상기 장치는, 차량은 낮은 다리 충돌 요구사항에 대한 2011년 6월의 버전 5.1의 EuroNCAP 낮은-다리 충돌 요구사항들을 통과한다.
상술한 그리고 다른 특징들은 다음의 상세한 설명, 예시들, 및 실시예들을 도시한 도면들로부터 명확해 질 것이다.
도 1은 에너지 완충기(EA: Energy absorber)의 부분 정면도이다.
도 2는 도 1의 열가소성 에너지 완충기의 부분 정면 사시도이다.
도 3은 차량 범퍼 빔과 그 지점에의 열가소성 에너지 완충기를 도 2의 선 A-A를 따라서 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 4는 차량 범퍼 빔과 그 지점에서의 열가소성 에너지 완충기를 도 2의 선 B-B를 따라서 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 5a 내지 도 5d는 에너지 완충기 로브 형상들에 대한 다양한 실시예들의 사시도이다.
도 6은 열가소성 에너지 완충기의 또 다른 실시예의 부분 사시도이다.
도 7a 및 도 7b는 범퍼 빔의 상하에 의해 지지되는 상부 및 하부 에너지 완충기 로브들을 구비하고, 임팩터(impactor)가 미스매치된(mismatched) 높이로 높은 충돌과 낮은 충돌을 각각 나타낸다.
도 8a 및 도 8b는 일 예의 크러쉬(Crush) 로브의 절단 방향 A-A와 B-B를 각각 나타내는 것이다.
도 8c 내지 도 8e는 도 8b의 크러쉬 로브의 절단 방향 B-B와 도 8a의 크러쉬 로브의 절단 방향 A-A에 기초한 몇 개의 실시예들의 측벽, 상부벽, 하부벽 및/또는 전방면의 절단면 형상을 나타낸다.
도 9는 FMVSS 파트 581 누적 손상 측정 테스트들에 포함된 테스트들을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 에너지 완충기와 크러쉬 플레이트를 구비한 범퍼 빔의 확대 사시도이다.
도 11은 (미국등록특허 제6,406,081B1호로부터 적용된) FMVSS 파트 581 충돌 요구사항들을 충족시키기 위해 설계된 에너지 완충 장치를 나타내는 확대 사시도이다.
예시적이나, 제한적이지 않은 도면들과 연결지어 읽을 때에 다음의 상세한 설명들로부터 개시된 열가소성 에너지 완충기의 특징들이 명확해 질 것이다. 상기 도면에서 같은 구성은 몇 개의 도면에 걸쳐서 같은 도면부호로 표시된다.
차량 에너지 완충 장치과 임팩터 사이에 미스매치 충돌 높이의 지점으로부터 고려되었을 때, FMVSS 파트 581과 ECE 42와 같은 다양한 국제적 기준들을 충족시키기 위해 제시된 현재 대안들은 최적의 것이 아니라는 것으로 결정되었다. 현재 대안의 목적은 수직으로 배치된 에너지 완충 로브들을 통합시킬 수 있는 단일-경량의, 열가소성 에너지 완충기(EA) 대안을 설계하는 것을 목적으로 한다. 상기 에너지 완충 로브들은 국제적 요구사항들을 각각 충족하기 위해 몇 개로 조합되어 사용될 수 있으나, 저속의 변화하는 충돌 위치에 대해 에너지가 흡수될 필요가 있는 경우 다른 제품들에도 적용될 수 있다. 본 장치는 각각의 에너지 완충 장치에 사용된 재료의 양을 줄임으로써 생산과정을 줄일 수 있다. 다시 말해, 열가소성 에너지 완충기는 다양한 국제적 플랫폼들과 규정 기준들에 거쳐 국제적 손상성 요구사항들을 충족시키기 위해 몇 가지로 조합하여 사용되고 조정될 수 있다.
예를 들면 충돌 중의 차량 손상 및/또는 상해를 최소화하도록, 차량 부품들과 결합되어 사용될 수 있는 열가소성 에너지 완충기들의 다양한 실시예들이 개시된다. 여기에 개시된 열가소성 에너지 완충기들은, 예를 들면 차량의 범퍼 빔 및/또는 측면 레일들에 부착되어, 차량의 전방 및/또는 후방에 사용될 수 있다. 열가소성 에너지 완충기는 선택적으로 범퍼 빔의 하단 및/또는 범퍼 빔의 상단에 의해 지지되어, 차량 범퍼 빔을 부분적으로 감쌀 수 있고, 그에 따라 차량의 범퍼 빔과 임팩터 사이의 충돌이 미스매치된-높이를 갖는 상황에서 에너지 흡수 능력을 제공할 수 있다. 다시 말해, 에너지 완충기는 "y" 방향(즉, 수직 방향)으로 충돌의 일부가 범퍼 빔의 위 또는 아래에 있는 경우 "y" 방향으로 범퍼 빔의 높이보다 큰 높이를 가질 수 있다. 그 결과, 충돌이 부분적으로 또는 전체적으로 범퍼 빔의 위에 또는 아래에 있는 경우, 에너지 완충기는 충돌로부터의 에너지를 계속하여 완충시킬 수 있다. 이러한 실시예들에서, 에너지 완충기는, 예를 들면 범퍼 빔의 (적절하게) 상부/하부가 충돌 중에 에너지 완충기에 대한 지지를 제공할 수 있도록, 범퍼 빔의 상부 및/또는 하부에 걸쳐 연장될 수 있다.
열가소성 에너지 완충기는 베이스로부터 돌출되는 에너지 완충 로브들의 어레이를 포함하고, 상기 에너지 완충 로브들은 2 이상의 열로 수평으로 연장된다 (예를 들면, (즉, 수평인 (예를 들면 주축인 길이 방향으로도 알려진)) "x" 방향으로 연장된다). 여기서, 상기 에너지 완충 로브들은 "x" 방향으로 측정된 수평 폭(D)보다 긴 ("y" 방향으로 측정된) 수직 길이(L)를 구비하고(예를 들면 L:D의 길이 비는 1보다 크고), 여기서 각각의 측정은 그 방향에서 가장 넓은 지점에서 이뤄진다. 예를 들면, L:D의 비는 10:9 내지 5:1일 수 있고, 구체적으로 5:4 내지 10:3일 수 있다.
각 열에서 에너지 완충 로브들은 인접한 열의 에너지 완충 로브들에 대하여 엇갈리는 방식으로 배치될 수 있다. 수직하게 배향된 에너지 완충 로브들은 (즉, "x" 방향에 비하여 "y" 방향으로 더 큰, L:D의 비가 1보다 큰 로브들은), 차량의 범퍼 빔과 임팩터 사이의 충돌이 미스매치된-높이를 갖는 상황에서, 범퍼 빔에 대한 보호를 제공하고, 장치가 다양한 높이의 충돌에 관한 FMVSS 파트 581과 같은 더욱 엄격한 테스트 기준을 통과하게 할 수 있다. 수직으로 엇갈린 로브들은, 예를 들면 수직하게 엇갈린 로브들이 없는 에너지 완충기들에 비교하였을 때, 에너지 완충기의 중량을 줄이면서도, 충돌 기준들을 충족하게 할 수 있다.
크러쉬 로브들의 어레이는, 에너지 흡수 로브들이 범퍼 빔의 수직 표면으로부터만 (즉, 전방면으로만) 오로지 지지되는 것과는 대조적으로, 차량의 범퍼 빔의 상부 및/또는 하부 표면으로부터 지지된다. 상기 로브들은 수직 방향으로 범퍼 빔의 위 및/또는 아래로 연장될 수 있다. 다시 말해, 상기 로브들은 수직 길이(L)의 70%까지 범퍼 빔의 위 및/또는 아래로 연장될 수 있고, 구체적으로 수직 길이(L)의 0% 보다 크고(>) 70%까지 연장될 수 있고, 보다 구체적으로 10% 내지 60%까지, 보다 구체적으로 수직 길이(L)의 15% 내지 50%까지 연장될 수 있다. 선택적으로, 상기 로브들은 범퍼 빔의 가장자리 둘레를 감쌀 수 있다 (예를 들면, 도 6을 참조하며, 범퍼 빔의 2개의 표면들에 가로질러 연장된다). 에너지 완충 로브들은 1(unity)보다 큰 (수평 치수(D)에 대한 수직 치수(L)의 비인) 종횡비를 갖는 방식으로 설계될 수 있고, 또한 보행자 다리 충돌 요구사항들을 충족시키도록 조정될 수 있다. 크러쉬 로브들의 복수 열들이 적용되었을 때, (수직 방향으로 정해지는 열인) 각 열은 인접한 열과 동일하거나 다른 길이(L)를 가질 수 있다. 예를 들면, (수직 방향으로 정해지는) 상부 열이 하부 열인, 인접한 열 보다 큰 "L"을 가질 수 있다. 예를 들면, 하부 열의 길이(Ll)는 "상부 열"의 길이(Lu)의 9% 이하(즉, Ll ≤95%Lu)일 수 있고, 구체적으로 90%Lu이하일 수 있고, 보다 구체적으로 80%Lu 이하일 수 있으며, 더욱더 구체적으로, 70%Lu 이하일 수 있다.
열가소성 에너지 완충기는 모든 플라스틱 물질 또는 원하는 형상과 원하는 성질을 갖도록 형성된 플라스틱 물질들의 조합을 포함할 수 있다. 몇 가지 열가소성 에너지 완충기의 특징들로 높은 인성/연성, 열 안정성, 높은 에너지 흡수 효율성, 우수한 모듈러스(modulus)-연신 비 및 재활용성을 포함한다. 이들 중에서, "높은" 및 "우수한"은 최소한 주어진 부품/요소에 대한 차량 안전 규정 및 요구사항들을 만족시키는 특징을 의미하고자 한 것이다. 열가소성 에너지 완충기, 에너지 완충 로브들 및/또는 다양한 보강 리브들로서 사용하기 위한 물질들의 예로서 열가소성 물질들뿐만 아니라, 열가소성 물질과 엘라스토머 물질 및/또는 열경화성 물질의 조합을 포함한다. 가능한 열가소성 물질들은 폴리부티렌 테레프탈레이트(PBT: polybutylene terephthalate), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS; acrylonitrile-butadiene-styrene), 폴리카보네이트(PC: polycarbonate), 폴라카보네이트/폴리부티렌 테레프탈레이트(PBT)(PC/PBT) 혼합물, 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 혼합물, 코폴리카보네이트-폴리에스테르(copolycarbonate-polyesters), 아크릴-스티렌-아크릴로니트릴(ASA: acrylic-styrene-acrylonitrile), 아크릴로니트릴-(에틸렌-폴리프로필렌 디아민 개질)-스티렌(AES: acrylonitrile-(ethylene-polypropylene diamine modified)-styrene), 페닐렌 에테르 수지(phenylene ether resins), 폴리페닐렌 에테르/폴리아미드 혼합물(blends of polyphenylene ether/polyamide), 폴리아미드, 페닐렌 설파이드 수지(phenylene sulfide resins), 폴리염화비닐(PVC: polyvinyl chloride), 내충격성 폴리스티렌(HIPS: high impact polystyrene), 저/고 밀도 폴리에틸렌(L/HDPE: low/high density polyethylene), 폴리프로필렌(PP: polypropylene), 발포 폴리프로필렌(EPP: expanded polypropylene), 및 열가소성 올레핀(TPO: thermoplastic olefins) 중 하나 이상을 포함한다. 예를 들면, 플라스틱 부품은 사빅 이노베이티브 플라스틱 아피 비.브이.에서 상업적으로 판매되는 제노이(Xenoy)를 포함할 수 있다. 열가소성 에너지 완충기, 에너지 완충 로브들 및/또는 다양한 보강 리브들은 또한 상술한 물질들 중 하나 이상을 포함하는 조합으로부터 형성될 수 있다. 열가소성 에너지 완충기, 에너지 완충 로브들 및/또는 다양한 보강 리브들은 금속이 없을 수 있다. "탄성중합체(elastomeric)" 또는 "탄성중합체 물질"이란 용어는 플라스틱보다 더욱 쉽게 변형될 수 있는 일 예로 가교화 열경화성 고무상 중합체(crosslinked thermosetting rubbery polymer)를 지칭한다. 열가소성 에너지 완충기, 에너지 완충 로브들은 동일한 플라스틱 물질을 포함할 수 있고, 또는 열가소성 에너지 완충기와 에너지 완충 로브들은 각각 독립적으로 서로 다른 (예를 들면 열가소성 물질인) 플라스틱 물질을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 다양한 보강 리브들은 각각 독립적으로 서로 다른 (예를 들면 열가소성 물질인) 플라스틱 물질을 포함할 수 있다.
열가소성 에너지 완충기, 에너지 완충 로브들은 (예를 들면, 사출 성형, 열성형, 등의) 다양한 성형 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 로브들 모두를 포함하는, 에너지 완충기는, 단일의 (예를 들면 에너지 완충기에 일체적으로 형성된) 일체의 부품일 수 있다. 상기 에너지 완충기는, 예를 들면 적어도 차량의 범퍼 빔을 가로지르는, 차량의 전방 또는 후방을 가로질러 연장된 충분한 길이의 연장된 부재일 수 있다.
상술한 바와 같이, 예를 들면, 수직 오프셋(offset)을 갖고 배치되는 인접한 열의 로브들을 갖는 수평 방향으로 돌출 및 비-돌출 사이에 교차하는, 2 이상의 열들로 간헐적으로 배치된 수직으로 배향된 복수의 크러쉬 로브들의 어레이를 포함하는 에너지 완충 장치가 개시된다. 다시 말해, 에너지 완충 로브들은 또한 수직 방향으로 간헐적으로 배치된 로브들의 지점에서 오프셋될 수 있다. 인접한 열들 사이의 간격의 크기는 바람직하게는 "y" 방향으로 취해진 에너지 완충기의 어떠한 단면에 위치하는 적어도 하나의 크러쉬 로브의 존재와 최대 분리 사이의 균형을 이룰 수 있다. (도 2 참조) 또한, 에너지 완충 로브들이 설치되는 (예를 들면, 자동차의 경우에 범퍼 빔인) 고정된 지지부의 상부 또는 하부 표면으로부터 지지될 수 있는 에너지 완충 장치가 제공될 수 있다.
예를 들면, 에너지 완충 장치는 구체적으로 2 내지 4열인, 2 이상의 열들로 배치된 복수의 에너지 완충 로브들의 어레이의 조합인, 단일의 부품일 수 있다. 에너지 완충 로브들은 (인접한 열에) 수직 오프셋을 갖고 간헐적으로 수평 방향으로 (열로) 배치될 수 있다. 에너지 완충 로브 어레이가 2열로 배치되는 경우, 이 구조는 하나 이상의 로브가 에너지 완충 장치의 전체 수직 방향의 측면에서 존재하게 되는 고유의 배열을 초래한다. 이 구조는 (예를 들면, 범퍼 빔인) 부착된 구조물을 따르는 전체 수직방향 단면에서 하나 이상의 크러쉬 로브가 존재하는 것을 보장한다. 따라서, 에너지 흡수는 감소된 양의 재료로 인하여 저감된 가격을 가능하게 한다.
따라서, 범퍼 빔에 대하여 설치된, 에너지 완충 장치는, 예를 들면, 높은/낮은 중앙, 높은/낮은 아웃보드(outerboard), 및/또는 높은 낮은 코너에 대하여, 모든 충돌의 경우에 에너지를 흡수할 수 있다. 이것은, 예를 들면 FMVSS 파트 581 및/또는 ECE 42의 요구사항들에 대하여 차량 부분들에 어떠한 손상을 발생시키지 않고, 수평으로 배치된 에너지 완충 로브들의 경우의 유사한 에너지 완충기들과 비교하였을 때 감소된 침입 레벨들을 갖게 할 수 있다. 각각의 에너지 완충 로브들은 (수평 치수(D)에 대한 수직 치수(L)의 비인) 그 종횡비가 1 이상일 수 있고 (L/D>1), 예를 들면, L/D는 1.5 내지 5일 수 있고, 구체적으로 2 내지 4일 수 있으며, 보다 구체적으로 2.5 내지 3.5일 수 있고, 그리로 이들 사이의 어떤 비일 수 있다. 예를 들면, L/D 종횡비는 2일 수 있다.
에너지 완충 로브의 수직 치수(L)는, 예를 들면, 40 센티미터(cm)까지 길 수 있고, 차량의 범퍼 빔의 수직 길이에 의존할 것이며, 구체적으로 2 내지 20cm, 보다 구체적으로 2 내지 10cm, 더욱더 구체적으로 3 내지 6cm일 수 있다. 예를 들면, 수직 치수(L)는 에너지 완충 로브가 범퍼 빔의 수직 축 길이의 20 내지 50%를, 구체적으로 10 내지 40%, 보다 구체적으로 25 내지 35%를, 커버 할 수 있도록 선택될 수 있다.
에너지 완충 로브의 수평 치수(D)는 추가로 3 내지 20cm 너비를 가질 수 있고, 어레이의 각 열에서 에너지 완충 로브들의 수와 L/D의 비에 의존할 것이다. 예를 들면, 각 열은 각 열에서 간헐적으로 배치된 4 내지 24 개의 에너지 완충 로브들을 구비할 수 있고, 수평 치수(D)는 3 내지 9cm 길이를 갖거나, 3 내지 8cm, 3 내지 7cm, 또는 3 내지 6cm 길이를 가질 수 있다. 구체적으로, 수평 치수(D)는 4cm 길이를 가질 수 있다.
에너지 완충 장치는 차량 범퍼 빔의 상부에 일치하는 표면을 갖고 범퍼 빔의 상부 부분으로부터 지지될 수 있고, 여기서 상부 열의 브라켓에서 에너지 완충 로브들은 차량의 범퍼 빔의 상부 표면에 일치하는 (예를 들면, 도 6, 도 7a 및 도 7b에서와 같이 "y" 방향을 따라서 (예를 들면 둥근 L-형상인) L-형상 사이드 단면을) 갖는다. 유사하게, 에너지 완충 장치는 범퍼 빔에 의하여 하부 부분으로, 예를 들면, 차량의 범퍼 빔의 하부와 일치하는 표면을 갖고, 또한 지지될 수 있고, 여기서 하부 열 브라켓의 에너지 완충 로브들은 차량의 범퍼 빔의 하부 표면에 대응하는 형상을 갖는다. 이러한 유형의 구조는 매우 유용하고, 예를 들면, 상기 범퍼 빔과 임팩터 위치 사이의 큰 수직 오프셋이 있는 이러한 환경에서 유용하다.
에너지 완충 로브들의 강성은 보행자 충돌 요구사항들을 충족시키는 방식으로 조정될 수 있다. 에너지 완충 로브들의 강성의 조정은 예를 들면, 베이스에 대한 수직으로부터 (예를 들면, 90°인) 각이 형성되게, 에너지 완충 로브의 측벽, 상부벽 및/또는 하부벽의 프로파일을 변형시킴으로써 수행될 수 있고, 그리고/또는 상기 벽(들)을 직선에서 (예를 들면, 반(semi)-구형, 반-포물선형, 반-타원형 등과 같은) 곡선으로 변형 시킴으로써 수행될 수 있다. 베이스로부터 연장되는 상기 벽들의 각도(φ)는 90 내지 145°일 수 있고, 구체적으로, 100°내지 135°일 수 있고, 보다 구체적으로 105°내지 130°일 수 있고, 더욱더 구체적으로 110°내지 125°일 수 있고, 그리고/또는 90°내지 100°와 같은 이들 사이의 어떤 범위일 수 있다. 상기 로브의 상부벽과 베이스 사이에 정해지는 각도는 에너지 완충 로브의 하부벽과 열가소성 에너지 완충기의 베이스 사이에 정해지는 각도와 같거나 다를 수 있다. 마찬가지로, 에너지 완충 로브의 상부벽과 열가소성 에너지 완충기의 베이스 사이에 정해진 각도는 에너지 완충 로브의 측벽과 열가소성 에너지 완충기의 베이스 사이에 정해진 각도와 같거나 다를 수 있다. 예를 들면, 에너지 완충 로브의 곧은 벽들이 열가소성 에너지 완충기 베이스로부터 돌출되는 곳에서의 각도는 95°이다. 마찬가지로, 굽은 벽들은 에너지 완충 로브들의 강성을 조정하기 위해 변형될 수 있는 반경으로 정해질 수 있다. 따라서, 정해진 반경은 5 센티미터(cm) 내지 75cm일 수 있다. 마찬가지로, 각각의 에너지 완충 로브들은 6각형, 타원형, 직사각형 및 다른 다각형 또는 다각형들의 조합과 같은 다양한 성향을 갖는 전방면을 정할 수 있다. 예를 들면, 다각형은 (예를 들면, 몸체부 폭은 발산하고, 수렴하고, 그리고 발산하며, 그리고/또는 몸체부 폭은 수렴하고, 발산하고 그리고 수렴하도록 파도모양의 주변부인) 주름진 원주 형상을 가질 수 있다. 다시 말해, 상기 로브들은 모래 시계-유사 형상을 가질 수 있다. 상기 로브들은 일정한 폭의 영역(들)을 또한 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 폭은 선택적으로 발산/수렴 구역들에서 일정한 구역을 갖고 일정/발산/수렴/일정/발산할 수 있다. 마찬가지로, 에너지 완충 로브의 전방면은 평평하거나 볼록할 수 있고, 따라서 예를 들면 에너지 완충 로브의 강성 및/또는 충돌 하에서 겪게 되는 힘/이동 프로파일을 추가로 조정을 가능하게 한다.
열가소성 에너지 완충기 및 그 에너지 완충 로브들의 강성의 추가적인 조정은 에너지 완충 로브들의 다양한 벽 두께들의 선택을 통하여 수행될 수 있다. 따라서, 각각의 에너지 완충 로브들의 측벽의 두께는 예를 들면, 0.1 밀리미터(mm) 내지 10mm로 바뀔 수 있다. 예를 들면, 에너지 완충기의 측벽의 두께는 0.5mm 내지 8mm일 수 있고, 구체적으로 0.5mm 내지 5mm일 수 있으며, 보다 구체적으로 1mm 내지 3mm 일 수 있다. 유사하게, 각각의 에너지 완충 로브들의 상부벽 및/또는 하부벽의 두께는 같거나 다를 수 있고, 0.2mm 내지 13mm일 수 있다. 예를 들면, 에너지 완충기는 0.5mm 내지 10mm, 구체적으로 0.5mm 내지 8mm, 보다 구체적으로 1 내지 6mm, 더욱더 구체적으로 1 내지 4mm의 두께의 상부 및/도는 하부벽의 에너지 완충 로브들을 구비할 수 있다. 에너지 완충 로브의 종횡비가 1보다 크기 때문에, 고정된 비율에서 상부벽 및/또는 하부벽보다 얇거나 두꺼운 측벽을 만듦으로써, 에너지 완충 로브의 강성의 추가적인 조정이 달성될 수 있다.
열가소성 에너지 완충기의 강성의 조정은 추가로 돌출하는 에너지 완충 로브들의 깊이를 바꿈으로써 조절될 수 있다. 상기 깊이의 변경은 에너지 완충 로브에 의해 흡수되는 스트로크(stroke) 길이에 영향을 미칠 것이다. 마찬가지로, 에너지 완충 로브의 길이는 열가소성 에너지 완충기의 수평축을 따라서 동일하거나 다를 수 있고, 원하는 성능과 패키지 공간, 다시 말해, 예를 들면, 지지 빔과 파시아 사이에 존재하는 열가소성 에너지 완충기가 차지하는 공간에 의존할 것이다. 에너지 완충 로브의 깊이, 다시 말해 에너지 완충 로브의 전방면과 열가소성 에너지 완충기 베이스 사이의 간격은 1 내지 50cm 깊이를 가질 수 있다. 예를 들면, 에너지 완충 로브의 깊이는 0보다 크고(>) 45cm까지일 수 있고, 구체적으로 0.1 내지 25cm고, 보다 구체적으로 0.2 내지 10cm, 더욱 구체적으로 0.3 내지 5cm, 더욱더 구체적으로 0.4cm 내지 1cm의 깊이를 가질 수 있다. 구체적으로, 에너지 완충 로브의 깊이는 5mm 깊이일 수 있다.
단일의 열가소성 에너지 완충기의 어레이의 각 열에서 에너지 완충 로브의 수는, 각 열에서 에너지 완충 로브의 수를 바꿈으로써 추가적인 조정을 제공하기 위하여, 또한 조절될 수 있다. 따라서, 수직 방향으로 배향된 에너지 완충부 로브들의 수는 열(row)당 4 내지 40개 로브들일 수 있다. 예를 들면, 수직 방향으로 배향된 에너지 완충 로브들의 수는 열당 15 내지 35 로브들일 수 있고, 구체적으로 열당 8 내지 35 로브들, 보다 구체적으로 열당 10 내지 30 로브들, 더욱더 구체적으로 열당 15 내지 25 에너지 완충 로브들일 수 있다. 유사하게, 에너지 완충 로브들은 같은 열에서 서로에 대하여 등거리로 또는 같은 열에서 서로에 대하여 바뀌는 간격으로 배치될 수 있다. 구체적으로, 수직 방향으로 배향된 에너지 완충 로브들의 수는 20 일 수 있다.
인접한 열에서 에너지 완충 로브들 사이의 오프셋의 엇갈림 각도는 열가소성 에너지 완충기의 수평축을 따라서 고정되거나 바뀔 수 있다. 예를 들면, 일 열에서 에너지 완충 로브의 좌측벽은 인접한 열의 에너지 완충 로브의 우측벽과 정렬될 수 있다. 선택적으로, 일 열에서 에너지 완충 로브의 중심선과 인접한 열의 에너지 완충 로브의 좌측벽 또는 우측벽이 정렬될 수 있다.
예를 들면 여기에 설명된 열가소성 에너지 완충기들의 구체적인 크기인, 전체적인 크기는 차량에서 (전방 및/또는 후방인) 그 위치와 그 기능뿐만 아니라, 의도하는 구체적인 차량에 의존할 것이다. 예를 들면, 열가소성 에너지 완충기의 길이 (l), 높이(h), 및 폭(w)은 사 원하는 사용 위치(예를 들면, "패키징(packaging)")에서 가능한 공간의 크기뿐만 아니라, 필요한 에너지 흡수 프로파일에 의존할 것이다.
여기 설명된 부품들, 공정들 및 장치들의 보다 완벽한 이해가 첨부된 도면을 참조하면 이루어질 수 있다. 이러한 (또한 여기서 "도"로 일컬어지는) 도면들은 단지 제시된 설명을 이해하기 쉽게 용이하게 표현하기 위해 기초한 개략적인 표상일 뿐이며, 따라서 그 부품 또는 장치의 상대적인 크기와 치수를 나타내고자 한 것이 아니며, 그리고/또는 예시적인 실시예의 범위를 제한하거나 한정하고자 한 것이 아니다. 비록 구체적인 용어들이 명확성을 추구하기 위하여 다음의 설명들에서 사용되었을 지라도, 이러한 용어들은 도면들을 설명하기 위해 선택된 실시예들의 구체적인 구조를 가리키기 위한 것일 뿐, 설명의 범위를 제한하거나 한정하기 위한 것이 아니다. 도면들과 후술하는 설명들에서, 동일한 도면 부호는 가능이 동일한 요소를 지칭하는 것이라는 것이 이해되어야 한다.
도 1은 2열의 어레이로 간헐적으로 배치된 에너지 완충 로브(200)를 구비하고, 수평축 X-X와 수직축 Y-Y를 나타내는, 열가소성 에너지 완충기(10)의 일 실시예를 나타내는 정면도이다. 여기서, 상부 열의 에너지 완충 로브(200)들은 하부 열의 에너지 완충 로브(200)들에 대하여 엇갈려 있다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 열가소성 에너지 완충기 베이스(100), 열가소성 에너지 완충기 상부 브라켓(120), 열가소성 에너지 완충기 하부 브라켓(110) 및 선택적인 열가소성 에너지 완충기 중심 보강 리브(rib)(130)가 있다. 열가소성 에너지 완충기 상부 브라켓(120)은, 높은 충돌하에서 열가소성 에너지 완충기(10)에 대한 지지를 제공하면서, 지지빔(20, 미도시)의 상부에 맞추어 걸쳐지도록 형성될 수 있다. 마찬가지로, 열가소성 에너지 완충기 하부 브라켓(110)은, 낮은 충돌하에서 열가소성 에너지 완충기(10)에 대한 지지를 제공하도록, 지지 빔(20, 미도시)의 하부에 맞추어 걸쳐지도록 형성될 수 있다.
에너지 완충 로브(200)들의 엇갈림 방식을 도시하는 도 2 및 도 3으로 돌아오면, 도 2에서 등축도로 도시되어 있고, 수평축 X-X와 수직축 Y-Y이 도시되어 있고, 여기서 주름진 원주 형상을 갖는 7각형-형상 에너지 완충 로브(200)가 간헐적으로 2열로 배치되어 있고, 각 열의 에너지 완충 로브(200)들은, 하나의 에너지 완충 로브(200)가 인접한 열의 에너지 완충 로브(200)들의 좌측과 정렬되도록, 인접한 열의 에너지 완충 로브(200)들로부터 오프셋되어 있다. 오프셋 일드(yielding)가 구역 A-A 및 B-B를 따르는 단면으로 도 3에 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 2열의 에너지 완충 로브(200)들이 열가소성 에너지 완충기(10) 상에 배치되는 경우, 수평축 X-X를 따르는 각 지점에서, 상부 열의 에너지 완충 로브(200)의 하부와 하부 열의 에너지 완충 로브(200)들의 상부 사이에 정해진 수직 간격(E)을 갖고 열가소성 에너지 완충기 베이스(100)로부터 돌출되는 오직 2개의 에너지 완충 로브(200)들이 존재할 것이다. 선택적으로, 에너지 완충기 중심 보강 리브(130)가, 열가소성 에너지 완충기(10)를 추가로 지지하기 위하여, 간격으로 제공될 것이다. 따라서, 수직 간격(E)은 0.1 내지 15cm일 수 있다. 예를 들면, 수직 간격(E)은 1 내지 15cm, 1 내지 12cm, 1 내지 8cm, 또는 1 내지 5cm일 수 있다.
도 3은, 지지 빔(20)의 상부에 맞추어 걸쳐지도록 형성되어, 높은 충격 하에서 열가소성 에너지 완충기(10)에 대한 지지를 제공하도록 형성된, 열가소성 에너지 완충기 상부 브라켓(bracket)(120)을 도시한다. 유사하게, 도 3에는 지지 빔(20)의 하부에 맞추어 걸쳐지도록 형성되어, 낮은 충격 하에서 열가소성 에너지 완충기(10)에 대한 지지를 제공하도록 형성된 열가소성 에너지 완충기 하부 브라켓(110)을 도시한다.
도 5a 내지 도 5d로 돌아오면, 에너지 완충기 로브(100)들에 대해 다양한 실시예들의 가능한 3차원 구조들이 도시되어 있다. 도시되 바와 같이, 열가소성 에너지 완충 베이스(100)로부터 돌출되는 에너지 완충 로브(200)들은 측벽(210), 상부벽(220), 하부벽(240) 및 전방벽(230)을 구비할 수 있다. 비록, 도 5a 내지 도 5d는 6각형, 타원형, 직사각형 및 주름진 원주 형상을 갖는 다각형 전방면(230)을 도시하였으나, (도 8a 및 도 8b에 예를 들어 도시된 것과 같이) 수평 치수(D)에 대한 수직 치수(L)의 종횡비가 1보다 큰 이상, 다른 유사한 다각형 형상 구조들이 사용될 수 있다.
도 5는 열가소성 에너지 완충기 베이스(100)로부터 돌출되고, 지지 빔(20, 미도시)의 상부에 맞추어 걸쳐지도록 열가소성 에너지 완충기 상부 브라켓(120)을 넘어 수직으로 연장되는 에너지 완충 로브(200)들을 갖는, 열가소성 에너지 완충기(10)의 구역을 도시한다. 그리고, 하부 열의 에너지 완충기 로브(220)들은 지지 빔(20, 미도시)의 하부에 맞추어 걸쳐지도록 연장된다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 에너지 완충기 상부 보강 리브(140)는 상부벽(220)을 따라서 에너지 완충 로브(200)들의 상부를 연결하고, 그에 따라 선택적으로 열가소성 에너지 완충기(10)들에 추가적인 지지를 제공한다. 마찬가지로, 열가소성 에너지 완충기 하부 보강 리브(150)가 도시되어 있으며, 하부벽(240)들을 따라서 에너지 완충기 로브(200)들을 연결함으로써, 선택적으로 열가소성 에너지 완충기(10)의 추가적인 지지를 제공한다.
또한, 도 6은 같은 열에서 인접한 에너지 완충 로브(200)들 사이가 최대 간격(W1)과 최소 간격(W2)으로 등간격으로 에너지 완충 로브(200)들이 배치된 것을 도시한다. 에너지 완충 로브(200)들 전방면(230)의 원주가 불규칙한 형상으로 한정되는 경우, 여기에서 설명되는 같은 열에서 인접하는 에너지 완충 로브(200)들 사이의 간격은 2개의 인접한 에너지 완충 로브(200)들 측벽(210) 사이의 최대 간격(W1)과 최소 간격(W2)의 평균값인 공칭간격(nominal distance)을 지칭한다.
도 7은, 갖고 충돌하에서 높이 미스매치(mismatch) 임팩터(30)를 포함하는 , 도 6에 도시된 열가소성 에너지 완충기(10)의 측면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 높은 충돌 하에서 (도 7 a), 임팩터(30)는 상부 열에 배치된 에너지 완충 로브(200)들과 충돌할 것이며, 상기 상부 열에 배치된 에너지 완충 로브(200)들은 열가소성 에너지 완충기 베이스(100)로부터 돌출되고, 상기 에너지 완충 로브(200)들의 상부벽(220)이 지지 빔(20)의 상부에 의해 지지되고 위에 위치하도록, 지지 빔(20)의 상부에 맞추어 걸쳐지도록 형성된 열가소성 에너지 완충기 상부 브라켓(120)을 넘어 수직으로 연장된다. 마찬가지로, 낮은 충격 하에서(도 7b), 임팩터(30)는 낮은 열에 배치된 에너지 완충 로브(200)들과 충돌할 것이며, 열가소성 에너지 완충기 베이스(100)로부터 돌출되고, 열가소성 에너지 완충기 하부 브라켓(110)을 넘어 수직으로 연장되고, 에너지 완충 로브(200)들의 하부벽(240)이 지지 빔(20)의 하부에 의해 지지되고 아래에 위치하도록, 지지빔(20)의 하부에 맞추어 걸쳐지도록 형성된다.
상술한 바와 같이, 에너지 완충 로브(200)들의 추가적인 강성 조정이 도 8c 내지 도 8e에 도시된다. 도 8a 및 도 8b는 수직 치수(L)와 수평 치수(D)를 갖는 에너지 완충 로브(200)의 예를 도시하며, 여기서 종횡비(L/D)는 1보다 크고, 각각의 에너지 완충 로브(200)의 강성을 조절하기 위하여 바뀔 수 있다. 강성의 추가적인 조정은, 예를 들면, 양 측벽(210) 중 하나 또는 모두, 상부벽(220), 및/또는 하부벽(240)의 곡률을 부여함으로써 (도 8d), 에너지 완충 로브(200)의 측벽(210), 상부벽(220) 및/또는 하부벽(240)의 구조를 바꿈으로써 달성될 수 있다. 곡률은 에너지 완충 로브의 각 벽들에 대하여 같거나 다를 수 있다. 선택적으로, (양 측벽(210) 중 하나 또는 모두, 상부벽(220), 및/또는 하부벽(240)인) 벽(들)들은 곧거나, 베이스(100)에 대하여 각도(φ)를 갖도록 (도 8c) 설정될 수 있다. 각각의 벽의 상기 각도(φ)는 서로 같거나 다를 수 있다. 상기 각도(φ)는 90°와 같거나 클 수 있고, 구체적으로 95° 내지 145°일 수 있고, 보다 구체적으로 100° 내지 125°일 수 있다. 에너지 완충 로브(200)들의 강성의 추가적인 조정은, 예를 들면 볼록하게 함으로써(도 8e), 전방면(230)의 곡률의 정도를 변경시킴으로써 제공될 수 있고, 이로써 충돌 하에서 얻어지는 힘 변위(displacement) 프로파일에 영향을 미칠 수 있다.
다양한 도면들에 도시된 바와 같이, 에너지 완충 로브들은 "x" 및 "y" 방향들 모두에 수직한 방향("z" 방향)으로 베이스로부터 연장된다. 상기 로브들을 열을 형성하고, 여기서 에너지 완충기들은 1열과 같거나 많을 수 있고, 구체적으로 2열과 같거나 많을 수 있으며, 보다 구체적으로 2 내지 4열일 수 있다. 선택적으로, 상기 로브들은 전방면으로 개구를 포함하지 않을 수 있고, 상기 로브들은 뒷면으로 개방될 수 있어, 이로써 (예를 들면, 상기 에너지 완충기가 차량에 설치되는 경우 범퍼 빔과 상기 로브 표면과 사이의 공동인) 공동을 형성할 수 있다. 선택적으로, 로브들의 벽(들)은 로블들의 크러쉬 특성들에 영향을 미치는 개구(들)을 가질 수 있다. 선택적으로, 또는 추가로, 상기 벽(들)은 (예를 들면, 로브들의 원하는 크러쉬 특성들에 영향을 미치기 위하여) 다양한 두께를 가질 수 있다. 이러한 에너지 완충기들은 (예를 들면, 가장 두꺼운 지점에서, "z"방향으로, 에너지 완충기의 두께가) 80mm 이하의 패키징 공간에서, 구체적으로 70mm 이하의, 보다 구체적으로 65mm 이하의 패키징 공간에서, (2011년 6월의 EuroNCAP 버전 5.1과 같은 낮은-다리 충돌 테스트 요구사항인) 낮은 다리 충돌 요구사항들을 충족할 수 있다.
에너지 완충 장치는 범퍼 빔과 파시아 사이에 배치된 열가소성 에너지 완충기를 포함할 수 있다. 파시아는 선택적으로 열가소성 에너지 완충기와 범퍼 빔을 감싸도록 형성될 수 있다. 에너지 완충기는 범퍼 빔에 직접 부착될 수 있다. 선택적으로, 에너지 완충기는 다른 차량 부품(예를 들면, 레일들)에 직접 부착될 수 있고, 선택적으로, (예를 들면, 범퍼 빔에 결합되지 않고 인접하게 되는 것과 같이) 범퍼 빔에 직접 부착되지 않을 수 있다. 상기 장치는 낮은 다리 충돌 요구사항들에 대한, 2011년 6월의 버전 5.1의 EuroNCAP 낮은-다리 충돌 요구사항들을 통과한다.
[실시예들]
범퍼 조립체의 효율은 거리에 대해 흡수된 에너지의 양 또는 부하에 대하여 흡수된 에너지의 양이 있다. 고효율 범퍼 장치는 낮은 저효율 에너지 완충기보다 더 짧은 거리에 대해 더 많은 에너지를 흡수한다. 고효율은 (예를 들면, 차량 지지 빔, 레일 등의) 보호하고자 하는 물체의 부하 한계 바로 아래까지 빠르게 부하를 설립함으로써 달성되고, 충돌 에너지가 소멸 될 때까지 일정한 부하가 유지된다.
제안된 열가소성 에너지 완충기의 효과를 정량화하기 위하여, FMVSS 파트 581 누적 손상 측정이 1,700Kg의 차량 중량을 갖는 일반적인 차량에 대하여 수행(시뮬레이션)되었다. 도 9에 도시된 바와 같은 차량 파라미터들과 연결되며, 1.6Kg 중량으로, 2.00mm의 (예를 들면, (측 벽들(210), 상부벽(220), 및 하부벽(240)인) 벽들의 평균 벽 두께) 공칭 벽 두께를 사용하고, 충전되지 않은 PC/PBT로 만들어진 도 2에 도시된 에너지 완충기가 사용되었다. 누적 손상 측정을 위해 고려된 충돌 케이스들과, 각각의 달성되는 성능 측정은 도 9와 표 1에 각각 도시되어 있다.
Figure 112014124884084-pct00001
도 10에 도시된 것과 같은 종래의 에너지 완충기와 비교하였을 때, 제시된 열가소성 에너지 완충기는 대략 30%의 질량 감소와, 대략 20%의 침입 레벨 감소를 나타내는 것으로 관찰되었다.
단일의 에너지 완충기의 일부는 또한 도 10에 도시된 것과 같이 설정된 일반적인 차량에 대하여 낮은-다리 보행자 충돌 성능을 위해 분석될 수 있다. 표 2에 설명된 낮은-다리 충돌에 대한 성능 측정치들은 또한 60mm의 패키징 공간에 대하여 만족할 만한 것이었다.
Figure 112014124884084-pct00002
표 2에 증명된 바와 같이, 샘플은, 2011년 6월의 EuroNCAP 버전 5.1에 대한 낮은-다리 충돌 테스트의 150G 미만의 요구사항들에 비하여, 120G에서 낮은 감속(G-로드)을 나타내며, 15도 미만의 요구사항에 비하여 샘플에 대하여 9.4도의 낮은 회전도(degree)를 나타내고, 요구사항들에 의해 요구되는 6mm 미만에 비하여, 샘플에 대하여 1.5m에서 무릎 아래 전단 변위(lower knee shear displacement)를 나타낸다.
따라서, 여기에 개시된 에너지 완충기는, 2011년 6월의 EuroNCAP 버전 5.1의 낮은-다리 충돌 테스트 요구사항들에 따라 테스트된 140G 이하의, 보다 구체적으로 130G 이하의, 보다 구체적으로 125G 이하의, 훨씬 더 구체적으로 120G 이하의 감속(G-로드)를 가질 수 있다. 또한, 에너지 완충기는, 2011년 6월의 EuroNCAP 버전 5.1의 낮은-다리 충돌 테스트 요구사항들에 따라 테스트된, 14도 이하의, 구체적으로 12도 이하의, 훨씬 더 구체적으로 10도 이하의 회전을 가질 수 있다. 또한, 에너지 완충기는, 2011년 6월의 EuroNCAP 버전 5.1의 낮은-다리 충돌 테스트 요구사항들에 따라 테스트된, 5mm 이하, 보구체적으로 3mm 이하, 더욱더 구체적으로 2mm 이하의 전단을 가질 수 있다.
상술한 질량은 단지 특정 차량에 대하여 예시적인 것이라는 것이 명시된다. 열가소성 에너지 완충기 질량에 대하여, 다양한 국제적 요구사항들을 충족시키기 위하여, 차량의 질량에 의존하며, 그리고 더 큰 질량의 차량에 대하여, 열가소성 에너지 완충기의 질량은 적절하게 증가될 수 있다. 예를 들면, 열가소성 에너지 완충기는 2,400Kg의 차량 질량에 대하여, 대략 8Kg의 중량을 가질 수 있다.
앞서 언급했듯이, 최근의 열가소성 에너지 완충기는 높이 미스매치 충돌에서 저속 차량의 손상성에 대한 설계에 초점을 맞추고 있다. 이러한 열가소성 에너지 완충기들은 명백한 중량의 절약을 가능하게 한다. 예를 들면, 도 11에 도시된 (파시아(22), "I"형 에너지 완충기(12)와 범퍼 빔(20)을 갖는) 범퍼 빔 장치과 비교된 본 열가소성 에너지 완충기를 비교하였을 때, 두 장치들은 모두 (1980년 11월 21자의) ECE 42과 (1990년 4월 25일자) FMVSS 파트 581을 충족시킬 것이 요구되며, 제시된 열가소성 에너지 완충기들은 비교되는 범퍼 장치의 중량의 20% 보다 큰 질량의 감소와, 구체적으로 25% 이상의 질량의 감소, 더욱더 구체적으로 30% 이상의 질량의 감소를 증명하였다. 마찬가지로, 본 열가소성 에너지 완충기를 도 11에 도시되 범퍼 빔 장치과 비교하는 경우, 두 장치들은 모두 (1980년 11월 21자의) ECE 42과 (1990년 4월 25일자) FMVSS 파트 581을 충족시킬 것이 요구되며, 제시된 열가소성 에너지 완충기는 충돌하에서 비교되는 범퍼 장치의 침입 깊이보다 10% 보다 큰 침입 깊이의 감소, 구체적으로 15% 이상의 침입 깊이의 감소, 더욱 구체적으로 20% 이상의 침입 깊이의 감소를 증명하였다.
여기에 개시된 열가소성 에너지 완충기들의 다양한 구성들의 크기와 형상들은 (예를 들면, 어떤 치수가 논의되고 있는지 확인하기 위해) 편의상 그리고 명확함을 위해 특정 도면들과 관련지어 논의될 수 있다. 그러나, 사이즈는 다양한 실시예들의 모든 가능한 실시예들에 적용하기 위한 것으로 의도된 것이며, 논의된 특정 도면에 한하는 것은 아니다.
이하에서 에너지 완충기, 에너지 완충기 장치 및 그 사용의 일부 실시예들이 설명된다.
수평축과 수직축을 구비한 열가소성 에너지 완충기는, 베이스로부터 돌출되는 에너지 완충 로브들의 어레이를 포함하고, 상기 에너지 완충 로브들은 2 이상의 열로 배치되며, 상기 에너지 완충 로브들은 수평 폭(D)보다 긴 수직 길이(L)를 구비하며, 각 열의 상기 에너지 완충 로브들은 인접한 열의 에너지 완충 로브들에 대하여 엇갈리는 방식으로 배치된다.
수평축과 수직축을 구비한 열가소성 에너지 완충기는, 베이스로부터 돌출되는 에너지 완충 로브들의 어레이를 포함하고, 상기 에너지 완충 로브들은 2 이상의 열로 배치되며, 상기 에너지 완충 로브는 수평 폭(D)보다 긴 수직 길이(L)를 구비하며, 각 열의 상기 에너지 완충 로브들은 인접한 열의 에너지 완충 로브들에 대하여 엇갈리는 방식으로 배치된다.
차량은 차량 범퍼 빔(지지 빔)을 포함할 수 있고, 열가소성 에너지 완충기는 차량 범퍼 빔에 부착되고, 파시아는 부분적으로 범퍼 빔과 열가소성 에너지 완충기를 감싼다. 열가소성 에너지 완충기는 수평축과 수직축을 구비하고, 베이스로부터 돌출되는 에너지 완충 로브들의 어레이를 포함하고, 상기 에너지 완충 로브들은 2 이상의 열로 배치되며, 상기 에너지 완충 로브는 수평 폭(D)보다 긴 수직 길이(L)를 구비하며, 각 열의 상기 에너지 완충 로브들은 인접한 열의 에너지 완충 로브들에 대하여 엇갈리는 방식으로 배치된다. 상기 열가소성 에너지 완충기는 충돌 하에서 에너지를 흡수하도록 차량에 부착되도록 형성된다.
차량은 범퍼 빔과 차량의 범퍼 빔에 부착된 열가소성 에너지 완충기를 포함할 수 있다. 열가소성 에너지 완충기는 수평축과 수직축을 구비하고, 베이스로부터 돌출되는 에너지 완충 로브들의 어레이를 포함하고, 상기 에너지 완충 로브들은 2 이상의 열로 배치되며, 상기 에너지 완충 로브는 수평 폭(D)보다 긴 수직 길이(L)를 구비하며, 각 열의 상기 에너지 완충 로브들은 인접한 열의 에너지 완충 로브들에 대하여 엇갈리는 방식으로 배치된다. 상기 차량은 (1990년 4월 25일자의) FMVSS 파트 581 요구사항들을 통과한다.
차량은 범퍼 빔과 차량의 범퍼 빔에 부착된 열가소성 에너지 완충기를 포함할 수 있다. 열가소성 에너지 완충기는 수평축과 수직축을 구비하고, 베이스로부터 돌출되는 에너지 완충 로브들의 어레이를 포함하고, 상기 에너지 완충 로브들은 2 이상의 열로 배치되며, 상기 에너지 완충 로브는 수평 폭(D)보다 긴 수직 길이(L)를 구비하며, 각 열의 상기 에너지 완충 로브들은 인접한 열의 에너지 완충 로브들에 대하여 엇갈리는 방식으로 배치된다. 차량은 (1980년 11월 21일자) ECE 42 요구사항들을 통과한다.
열가소성 에너지 완충기는 수평축과 수직축을 구비하고, 베이스로부터 돌출되는 에너지 완충 로브들의 어레이를 포함하고, 상기 에너지 완충 로브들은 2 이상의 열로 배치되며, 상기 에너지 완충 로브는 수평 폭(D)보다 긴 수직 길이(L)를 구비하며, 각 열의 상기 에너지 완충 로브들은 인접한 열의 에너지 완충 로브들에 대하여 엇갈리는 방식으로 배치된다. 열가소성 에너지 완충기는 충돌 하에서 에너지를 흡수하도록 차량에 부착되도록 형성될 수 있다. 차량은 차량 지지 빔과 상기 차량 지지 빔에 결합되는 열가소성 에너지 완충기를 포함할 수 있고, 파시아는 상기 차량 지지 빔과 상기 열가소성 에너지 완충기를 부분적으로 감싼다.
열가소성 에너지 완충기는 수평축과 수직축을 구비하고, 베이스로부터 돌출되는 에너지 완충 로브들의 어레이를 포함하고, 상기 에너지 완충 로브들은 2 이상의 열로 배치된다. 상기 에너지 완충 로브는 수직 길이(L)와 수평 폭(D)을 구비하며, 여기서 L:D의 비는 1보다 크다. 각 열의 상기 에너지 완충 로브들은 인접한 열의 에너지 완충 로브들에 대하여 엇갈리는 방식으로 배치된다. 에너지 완충기는 충돌 에너지의 흡수를 위하여 차량에 설치되도록 형성될 수 있다.
에너지 완충 장치는 범퍼 빔과 파시에 사이에 배치된 열가소성 에너지 완충기를 포함할 수 있다. 파시아는 선택적으로 열가소성 에너지 완충기와 범퍼 빔을 감싸도록 형성될 수 있다. 상기 장치는 낮은 다리 충돌 요구사항에 대한, 2011년 6월 EuroNCAP 버전 5.1의 낮은-다리 충돌 요구사항들을 통과한다.
수평축과 수직축을 구비한 열가소성 에너지 완충기는, 베이스로부터 돌출되는 에너지 완충 로브들의 어레이를 포함하고, 상기 에너지 완충 로브들은 2 이상의 열로 배치된다. 상기 에너지 완충 로브는 수직 길이(L)와 수평 폭(D)을 구비하며, 여기서 L:D의 비는 1보다 크다. 각 열의 에너지 완충 로브들은 인접한 열의 에너지 완충 로브들에 대하여 엇갈리는 방식으로 배치된다. 그리고 상기 에너지 완충기는 충돌 에너지의 흡수를 위해 차량에 설치되도록 형성된다.
실시예 1 내지 9 중 어느 하나의 열가소성 에너지 완충기에서, 각각의 에너지 완충 로브들은 다각형 형상, 둥근 형상 또는 상술한 형상들 중 하나 이상을 결합한 형상의 전방면을 구비한다.
실시예 1 내지 10 중 어느 하나의 열가소성 에너지 완충기에서, 에너지 완충 로브들은 주름진 원주 형상을 포함한다.
실시예 1 내지 11 중 어느 하나의 열가소성 에너지 완충기에서, 수직 길이(L)는 3 내지 30cm이다.
실시예 1 내지 12 중 어느 하나의 열가소성 에너지 완충기에서, 수평 폭(D)은 2 내지 20cm이다.
실시예 1 내지 13 중 어느 하나의 열가소성 에너지 완충기에서, L:D의 비는 10:9 내지 5:1이다.
실시예 1 내지 14 중 어느 하나의 열가소성 에너지 완충기에서, 상기 에너지 완충 로브들은 에너지 완충기의 어떠한 충돌도 상기 에너지 완충 로브들 중 하나 이상과 접촉하게 되도록, 엇갈려 배치된다.
실시예 1 내지 15 중 어느 하나의 열가소성 에너지 완충기에서, 일 열의 에너지 완충 로브들은 수평 폭(D)의 0% 보다 크고 50%까지가 다른 열의 에너지 완충 로브들과 겹쳐진다.
실시예 1 내지 16 중 어느 하나의 열가소성 에너지 완충기에서, 일 열의 에너지 완충 로브들은 수평 폭(D)의 2% 내지 15%가 다른 열의 에너지 완충 로브들과 겹쳐진다.
실시예 1 내지 17 중 어느 하나의 열가소성 에너지 완충기에서, (측벽(210)들 중 하나 또는 둘 다, 상부벽(220) 및/또는 하부벽(240)인) 상기 벽(들)은 곧고, 그리고 베이스(100)에 대하여 각도(φ)를 갖도록 설정된다(도 8c).
실시예 18의 열가소성 에너지 완충기에서, 상기 각도(φ)는 90°이상, 또는 90° 내지 145°, 또는 100°내지 125°이다.
에너지 완충 장치는, 범퍼 빔, 파시아, 상기 범퍼 빔과 파시아 사이에 위치하는 실시예 1, 2, 및 9 내지 19 중 어느 하나의 열가소성 에너지 완충기를 포함하고, 상기 파시아는 열가소성 에너지 완충기 및 범퍼 빔을 감싸도록 형성되고, 상기 차량은 낮은 다리 충돌 요구사항에 대한 2011년 6월의 EuroNCAP 낮은-다리 충돌 요구사항, 버전 5.1을 통과한다.
본 명세서에 개시된 범위는 경계 값을 포함하며, 상기 경계 값은 서로 독립적으로 병합될 수 있다. “조합(combination)"은 혼합물, 혼화물(mixtures), 합금, 반응 생성물 등을 포함한다. 용어 "하나(a, an)"는 양의 제한을 설명하는 것이 아니고, 그렇지 않으면 문맥에 의해 명백하게 모순되지 않거나 여기서 설명된 하나 또는 복수인 모두를 커버하기 위한 것이다. 본 명세서에서 사용된 접미사 "들(s)"은 용어의 단수 및 복수 모두를 포함하는 것을 의미하여서, 용어의 하나 이상을 포함하는 것으로 수정된다(예를 들어, 벽(들)은 하나 이상의 벽들을 포함함). "일 실시형태(one embodiment, an embodiment)", "다른 실시형태(another embodiment)", 등의 세부사항을 통한 언급은, 실시형태와 관련하여 설명된 특정 부품(예를 들어, 형상, 구조, 및/또는 특성)가 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 실시형태에 포함되고, 다른 실시형태에서 존재하거나 존재하지 않을 수 있음을 의미한다. 또한, 설명된 요소는 다양한 실시형태에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다. "결합"은 직접 연결과 하나 이상의 다른 구성요소들을 통하여 간접적인 연결을 모두 포함하는 것이다. 또한, "포함(including)"한다는 용어는 "구성(comprising)"된다는 용어와 같은 동일한 넓은 의미를 갖는다.
여기서는 구체적인 실시예가 설명되었으나, 출원인 또는 당업자에게는 현재 예상히 못한 대안, 개조, 변형, 개선, 실질적인 등가물이 제시될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구항들은 수정될 수 있고, 청구항들은 이러한 모든 대안, 개조, 변형, 개선 및 실질적인 등가물을 포함하고자 한 것이다.

Claims (10)

  1. 수평축과 수직축을 구비한 열가소성 에너지 완충기는,
    베이스로부터 돌출되는 에너지 완충 로브들의 어레이를 포함하고,
    상기 에너지 완충 로브들은 2 이상의 열로 배치되며,
    상기 에너지 완충 로브들은 수직 길이(L)와 수평 폭(D)을 구비하며, 여기서 L:D의 비는 1보다 크고,
    각 열의 상기 에너지 완충 로브들은 인접한 열의 에너지 완충 로브들에 대하여 엇갈리는 방식으로 배치되며,
    상기 에너지 완충기의 어떠한 수직 단면을 따라서도 하나 이상의 로브가 존재하고,
    상기 에너지 완충기는 충돌 에너지의 흡수를 위해 차량에 설치되도록 형성된 것을 특징으로 하는 열가소성 에너지 완충기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 상기 에너지 완충 로브들은 다각형 형상, 둥근 형상 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합 형상을 정해지는 전방면을 구비하는 것을 특징으로 하는 열가소성 에너지 완충기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 완충 로브들은 주름진 원주 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 에너지 완충기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수직 길이(L)는 3 내지 30cm 인 것을 특징으로 하는 열가소성 에너지 완충기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수평 폭(D)은 2 내지 20cm 인 것을 특징으로 하는 열가소성 에너지 완충기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 L:D의 비는 10:9 내지 5:1인 것을 특징으로 하는 열가소성 에너지 완충기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 완충 로브들은, 상기 에너지 완충기에 대한 어떠한 충돌은 상기 에너지 완충 로브들 중 하나 이상과 접촉할 수 있도록, 엇갈려 있는 것을 특징으로 하는 열가소성 에너지 완충기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    일 열의 에너지 완충 로브들은 다른 열의 에너지 완충 로브들과 수평 폭(D)의 0% 보다 크게, 그리고 50%까지 겹쳐지는 것을 특징으로 하는 열가소성 에너지 완충기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    일 열의 에너지 완충 로브들은 다른 열의 에너지 완충 로브들과 수평 폭(D)의 2% 내지 15%까지 겹쳐지는 것을 특징으로 하는 열가소성 에너지 완충기.
  10. 범퍼 빔;
    파시아; 및
    상기 범퍼 빔과 파시아 사이에 배치된, 청구항 제1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 에너지 완충기를 포함하고,
    상기 파시아는 상기 열가소성 에너지 완충기와 범퍼 빔을 감싸도록 형성되며;
    차량은 낮은 다리 충돌 요구사항에 대한 2011년 6월의 버전 5.1의 EuroNCAP 낮은-다리 충돌 요구사항들을 통과하는 것을 특징으로 하는 에너지 완충 장치.
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