KR20030010649A - 충격시에 변형가능한 기하학적으로 변형된 차량 내부 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 차량 객실의 내부를 향하는 돌출 영역들(2)과, 돌출 영역들에 인접한 영역에 있는 패널의 이면에 형성된 홈들(6)을 구비함으로써, 탑승자에 대한 충격의 영향을 완충시키는 차량 내부 패널에 관한 것이다.

Description

충격시에 변형가능한 기하학적으로 변형된 차량 내부 패널{GEOMETRICALLY MODIFIED INNER VEHICLE PANEL CAPABLE OF DEFORMING UNDER IMPACT}

본 발명은, 주입성형된 플라스틱 재료로 제조되고, 차량의 객실 내부를 향해 배치된 완전히 마감질된 가시면(visible side)과 차량의 도어를 향하는 비가시면을 갖는, 충격시에 변형가능한 기하학적으로 변형된 차량 내부 패널에 관한 것이다.

보통, 이와 같은 형태의 패널들은, 차량의 객실을 향하며, 운전자의 복부에 가장 근접한 물품인 팔걸이로 이루어진 적어도 1개의 돌출구를 갖고 있으며, 팔걸이와 흉부 사이에는 보통 7 내지 10 mm의 거리가 존재한다. 패널이 상기한 돌출부를 구비한 한 개의 부품이 되는 가능성을 배제할 수는 없지만, 대부분의 경우에, 이들 물품들은 패널에 연결되는 패널 삽입재로서 제조된다.

본 발명은, 측면 충격의 경우에 차량의 탑승자에 대한 보호 조치, 더욱 상세하게는 탑승객의 복수 영역에 대한 보호 조치를 취하는 것에 관한 것이다.

본 명세서를 통해, 예를 들기 위해, 패널 삽입재가 설치된 패널에 대해 설명하지만, 패널이 상기한 패널 삽입재가 장착되지 않은 1개의 단일 부분인 가능성도 배제하지 않는다.

공지된 것과 같이, 탑승자가 차량의 객실에 위치하면, 그것의 일측에 패널 삽입재가 설치된 도어 패널이 존재하게 되며, 그 위에 다른 물품들이 수납된다. 팔걸이는 보통 복부의 높이에 배치되며 패널의 패널 삽입재 내부에 일체화된다. 팔걸이의 사용목적과 팔걸이에 일체화된 물품들로 인해, 전술한 것과 같이, 팔걸이는 패널 자체에 대해 약 60 mm 정도 돌출하여, 사용자의 흉부로부터 7 내지 10 mm의 거리까지 이른다.

측면 충격의 경우에, 도어가 찌그러지고 변형과 충격력이 내부 패널에 이르면, 이 패널은 탑승자를 향해 움직이게 되고 탑승자도 패널을 향해 움직이게 되며, 제일 먼저 팔걸이가 정확히 복부의 높이에서 상기한 탑승자에게 이르게 된다.

다수의 요철을 갖는 패널 삽입재의 기하구조는 패널의 나머지 부분에 대해 높은 강성을 가지므로, 이 패널 삽입재가 탑승자와 접촉하게 되면, 패널 삽입재가 원하는 에너지 레벨을 흡수하지 않으므로 충격을 흡수하지 않게 되고, 탑승자가 받아들일 수 있는 것보다 높은 힘을 전달하게 된다.

상기한 이유로 인해, 측면 충격의 경우에 탑승자의 흉부-복부 영역으로 팔걸이가 침투하는 것을 해결하여, 탑승자에게 이르는 힘과 침입의 크기가 특정한 한계점을 넘지 않도록 하여야 한다.

주지하는 것과 같이, 측면 충격의 경우에 탑승자를 보호하기 위한 다수의 해결책이 이미 제공된 바 있다.

이들 해결책 중 일부의 목적은, 충격 에너지를 흡수하기 위해 도어 장치의 성능을 향상시켜, 탑승자와 측면 패널 사이의 상대 가속도를 줄이고, 흉부에 대한 충격력을 줄이는 것이다.

이와 같은 구성을 따르는 한가지 해결책에서는, 도어 패널 내부에 패널의 비가시면과 도어의 내부 시이트 금속 사이에 적어도 1개의 추가 부품이 포함되고, 이들 추가 부품들은 압축시에 소성 변형하고 충격중에 절곡하여 에너지를 흡수하는 다수의 벽부, 리브(rib)들 또는 셀(cell)들로 구성된다.

이들 추가적인 부품들 또는 물품들의 설계에 있어서는 허용된 한계값을 초과하지 않는 힘과 변형의 크기에서 에너지가 흡수되어야 한다는 점을 고려해야만 한다.

이와 같은 처리방법은, 특히 추가적인 부품을 제조하고 조립을 수행해야 할 필요성 면에서 제한을 받는다. 이들은 결과적으로 얻어진 장치의 비용과 중량을 증가시킬 뿐만 아니라, 분해 시간을 늘리며, 재생이 가능한 경우라면, 그것의 재순환성을 줄인다.

이 이외에도, 리브들의 높이와 이들 리브가 놓일 수 있는 영역이 도어 패널과 상기한 도어의 금속 구조물 사이에 사용가능한 공간에 의해 제안을 받는다.

또 다른 공지된 해결책은, 상기한 응용분야에 이상적이 되도록 하는 특정한 힘과 변형 레벨에서의 소성 변형에 의해 에너지를 흡수하는 능력을 갖는 재료를 사용하는 것으로 구성된다.

이러한 재료들의 예로는 서로 다른 밀도를 갖는 폴리우레탄 발포체와 발포 폴리프로필렌을 들 수 있다. 블록의 형태를 갖는 이 재료도 내부 패널과 도어의 내부 시이트 금속 사이에 배치되어, 샌드위치 구조를 이루게 되는데, 이것의 효과는 가해진 재료 내부에 형성된 개방된 셀들의 밀도에 좌우된다.

이와 같은 처리방법의 한계도 상기한 경우와 동일하다.

또 다른 공지된 해결책은, 에너지 분산 부품이 이미 결합된 도어 내부 패널을 제조하여 1개의 단일 부품을 제조함으로써, 전술한 제조 및 조립 작업을 피한다. 이와 같은 경우에, 패널의 비가시면에는, 서로 연결되거나 연결되지 않도록 구성되어 셀 구조를 제공하는 일련의 격자 형태의 리브들이 설치되고, 이들 리브들이 충격이 발생한 경우에 소성변형된다.

그러나, 이와 같은 해결책은 추가적인 부품들, 조립, 비용 증가와 재사용 문제와 관련된 문제점을 갖고 있지는 않지만, 도어 패널과 도어의 금속제 구조 사이에 존재하는 공간과, 결과적으로 얻어진 부품의 중량 증가에 의해 제한을 받는다.

차량 객실의 필러(pillar)들의 특정한 경우에는, 충격 변형(impact modified) 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 및 폴리카보네이트/PBT의 혼합물 등과 같은 다른 재료도 사용되는데, 이것의 온도 변화에 대한 성능은 더 안정적이다.

이들 재료를 사용하는 주목적은, 충격이 발생한 경우에, 부품들이 취성 파열(brittle fracture)을 겪지 않으므로, 차량의 탑승자에게 찰과상을 일으킬 수 있는 날카로운 모서리가 발생되지 않도록 하는 것이다.

그럼에도 불구하고, 이와 같은 목적을 위해 개발된 재료는 더욱 일반적으로 사용되는 재료에 비해 비용이 높다고 하는 문제점을 갖고 있다.

다른 형태의 해결책은, 예를 들면 측면 에어백이나 팽창성의 관형 에어백을 사용하여, 도어 패널에 대한 충격을 완충시킴으로써, 차량의 탑승자를 보호한다.

명백하게, 이들 시스템의 주된 문제점은, 그것이 동작하는 것과 관련된 복잡성에 있는데, 이들 시스템에는, 팽창 시간을 포함하여 그것의 응답 시간이 매우 짧아야만 하는 가속도 센서가 장착되어야만 한다는 것이다. 더구나, 측면 패널과 전체 도어가 대체로 시스템을 수납하기 위해 준비되어야 하는데, 이것은 공간의 제약과 설계의 복잡성을 내포하여, 이전의 해결책에 비해 높은 비용을 수반하게 된다.

결국, 본 발명의 목적은, 탑승자에 대한 충격을 완충시키면서, 도어 패널에 어떤 추가적인 부품의 도입을 필요로 하지 않아, 패널과 도어의 내부 시이트 금속 사이에 형성된 챔버 내부에 존재하는 공간에 의해 제약을 받지 않도록 하는 도어 패널을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 비용과 중량의 증가를 일으키지 않는 도어 패널을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 통상적인 패널과 마찬가지로, 별로 큰 어려움없이 재사용될 수 있는 도어 패널을 제공함에 있다.

이들 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 충격이 발생된 경우에, 스프링처럼 동작하여, 허용된 한계값에 속하는 힘에서 시작하는 탑승자에 대한 충격을 완충 또는 흡수하는 패널을 제공한다.

특히, 이와 같은 구성은, 일반적으로 차량의 객실의 내부를 향해 가장 돌출하고 탑승자에게 가장 근접한 부품인 패널 삽입재 상에 장착된 팔걸이 영역에 적용되지만, 문제를 일으킬 수 있는 패널의 다른 돌출 부분에의 적용도 배제되지는 않는다.

상기한 패널 삽입재에서 시작하여 특정한 기하구조 및 재료를 사용함으로써,측면 충격시에 패널의 가장 결정적인 영역의 위치가 결정되며, 이들 영역의 구조적 강성이 팔걸이가 예를 들면 변형되기 시작하여 뒤로 움직임으로써 탑승자와 접촉하게 되는 것을 방지하는데, 이것은, 이러한 충격이 완충되지 않으면, 탑승자는 기존 법규에 의해 허용되는 것보다 강한 힘을 흉부의 하부에 겪게 되기 때문이다.

팔걸이에 근접한 영역에 위치하는 부품의 이와 같은 구조적 강성은, 그것의 독특한 설계, 높은 관성율, 벽의 두께 및 사용된 재료의 형태에 기인한다.

이와 같은 구성으로부터, 상기한 임계 영역(critical area)이 변형되기 시작하는데 필요한 충격력이 높아지는 한편, 얻어진 변형의 크기가 작아지게 된다.

전술한 것과 같이, 패널 삽입재로부터 가장 돌출하는 영역, 보통 팔걸이는, 강성을 갖고 충격중에 압축 및 굴곡력을 당하는 영역들에 의해 둘러싸게 되는데, 이것은 이들 영역들의 강건성(robustness)으로 인해 돌출된 영역이 뒤틀어지지 않게 한다는 것을 의미한다.

본 발명의 국면으로부터, 팔걸이에 인접배치된 이들 강체 영역들이 충격중에 굴곡되어 뒤틀어지도록 형성되면, 팔걸이의 이동을 탄성적으로 허용하여, 상기한 충격 에너지의 일부를 흡수하게 된다.

이와 같은 상황을 실험을 통해 시도하여 괄목할만한 결과를 얻었으며, 팔걸이의 궤적에 거의 평행한 영역에 있는 패널의 부분 또는 두께를 줄임으로써, 이 부품의 이들 강성을 갖는 임계 영역들의 강건성이 줄어드는데, 이것은 굴곡 및 비틀어짐과 같은 외관에 도움이 된다.

이와 마찬가지로, 패널 삽입재의 기하구조가 변형되어, 팔걸이에 근접한 영역들에서의 이와 같은 강성의 감소에 의해 탑승자에 대한 충격력을 줄일 수 있으므로, 정상적인 사용중에 부과되는 다른 요구사항에 견디기 위해 부품이 가져야만 하는 최소의 강성에 의해 설정된 한계값으로, 패널 삽입재의 강성을 줄이게 된다.

재료는 충격중에 탄성 동작 영역에 유지되어 있어야만 하는데, 이것은 부품의 기하구조가 그것에 작용하는 힘이 중단되면 초기상태로 복귀된다는 것을 의미한다.

변형의 복원은, 탑승자가 충격을 받고 그 충격이 줄어든 후에, 그리고 탑승자가 패널 삽입재로부터 멀리 떨어지게 움직이기 시작하였을 때 일어나기 시작한다.

바람직하게는, 한 세트의 홈들 또는 슬롯들이 팔걸이에 근접한 임계 영역들 내부에 설치되며, 이들 홈들 또는 슬롯들은 가장 엄격한 충격 시험의 작용 방향에 대해 수직 방향으로 형성되고, 한편으로 이 충격 시험의 작용 방향은 도어의 연직면에 수직한 방향이 된다.

이들 시험에서, 부품의 평면에 수직한 방향으로의 전방 충격 시험이 가장 엄격하다면, 각각의 위치에서, 상기한 홈들은 전술한 방향에 수직한 방향으로, 그리고 어떤 경우에도 해당 팔걸이 또는 돌출 물품의 궤적을 따라 형성된다.

이들 홈들은 도어를 향해 내측에만 형성되고, 가시부는 그 자신의 외관을 유지하며 그들의 존재를 나타내는 눈에 보이는 표식이나 표지를 갖지 않는다.

보통, 팔걸이가 궤적의 변화를 갖는 결정된 궤적 라인을 가지면, 이 라인에 인접한 임계 영역에 형성된 홈들은 이 라인에 평행한 방향이 되도록 조정된다.

홈들의 개수와 깊이는, 재료, 그것의 두께 및 홈들이 적용되는 패널에 따라 변할 수 있다.

홈들은 패널의 길이에 걸쳐 그들의 경로가 연속적 또는 단속적일 수 있으며, 각각의 경우에 가장 바람직한 구성이 사용된다.

본 발명의 상세한 발명내용은 다음의 첨부도면으로부터 더욱 명백해질 것이다:

도 1은 본 발명의 기술이 적용되는 도어 패널에 대한 패널 삽입재의 평면도이고,

도 2는 도 1의 I-I선에 따른 도면이며,

도 3 및 도 4는 도어를 향한 패널 면의 2가지를 도시한 것이고,

도 5는 본 발명에 따라 임계 영역에 있는 홈들의 상세내용을 나타낸 것이다.

도 1에 따르면, 승객 객실을 향하는 면(8)에서 보았을 때, 패널 내부의 패널 삽입재(1)는 대략 630 mm의 길이와 340 mm의 높이의 치수를 갖는다. 그 위에, 패널 상의 특정한 라인을 따라 팔걸이(2)와, 팔걸이에 인접배치된 강체의 임계 영역들(3, 4, 5)이 도시되어 있다.

도 2에 도시된 것과 같이, 팔걸이(2)는 패널 삽입재의 가시면(8)으로부터 외부로 돌출된다. 홈들이 그 내부에 형성된 패널 삽입재의 이면(7)도 도시되어 있다.

도 3 및 도 4에 따르면, 도어 패널 내부의 패널 삽입재(1)의 이면(7)에 형성된 홈들(6)을 볼 수 있으며, 이들 홈들은 팔걸이의 궤적에 거의 평행하게 뻗어 있어, 충격에 대해 스프링의 가능을 수행함으로써, 탑승자에 미치는 충격력이 변형에 의해 줄어들며, 탑승자가 도어 패널의 패널 삽입재로부터 멀리 떨어지기 시작할 때, 변형으로부터 복원된다는 것을 알 수 있다.

도 5를 참조하면, 패널 삽입재(1)의 이면(7)에 절취된 홈들(6)이 도시되어 있으며, 그것의 가시면(8)은 완전히 마감질되어 있고, 이 가시면에 팔걸이(2)가 설치된 것을 알 수 있다.

도 1에 도시된 부품에 대해 시험을 수행하였는데, 이 부품은 20%의 활석과 2.5 mm의 벽 두께를 갖고 주입성형된 폴리프로필렌으로 제조되었다.

도 3에 더욱 상세히 도시된 이와 같은 부품은, 예를 들면, 돌출된 팔걸이(2) 위에 배치된 부분에 있는 5개의 홈들 또는 슬롯들과, 이 팔걸이 아래에 배치된 부분에 있는 또 다른 5개의 홈들과, 상기한 팔걸이 위의 측방 위치에 있는 2개의 홈들을 구비한다.

이들 홈의 깊이는 대략 2 mm이었으며, 2개의 연속적인 홈들의 저면 사이의 거리는 대략 6.5 mm이었다.

홈을 갖지 않은 이와 같은 패널 삽입재에 대해 변형가능한 진자충격시험을 수행한 결과, 복부에 1660 N의 최대 힘이 가해진 것으로 나타났다.

강체 영역에 홈들을 구비한 동일한 패널 삽입재에 대해 동일한 시험을 행한 결과, 1100 N의 최대 힘이 가해진 것으로 나타났는데, 이것은 홈들을 구비하지 않은 패널 삽입재에 비해 약 1/3만큼 줄어든 것으로, 본 발명의 목적을 달성하는 것으로 밝혀졌다.

전술한 것과 같이, 본 발명은 패널 삽입재를 구비하거나 구비하지 않은 내부 패널 모두에 적용가능하다. 이들 중 첫 번째 경우에서는, 패널이 구비하고 있는 패널 삽입재 자체 내부에 홈들이 절개 형성되는 한편, 두 번째 경우에는 홈들이 패널의 몸체 자체 내부에 존재한다.

마찬가지로, 본 발명은, 상기한 차량의 승객 객실의 내부를 향해 돌출된 영역을 구비한 어떤 형태의 차량 내부 패널에도 적용가능하며, 탑승자의 위험을 줄일 수 있다.

Claims (8)

1. 충격시에 변형가능하고, 주입성형된 플라스틱 재료로 제조되며, 차량 객실의 내부를 향해 더 돌출된 적어도 1개의 영역(2), 예를 들면 팔걸이를 갖되, 이 영역이 상기 돌출된 영역의 기저부의 궤적에 인접배치된 강체 영역들(3, 4, 5)에 둘러싸이고, 이들 강체 영역들은 일정한 두께를 가지며, 돌출 영역은 패널에 연결된 패널 삽입재의 일부를 구성하고, 이 돌출 영역이 패널의 나머지 부분에 비해 높은 강성을 제공하는 일련의 요철을 갖는, 기하학적으로 변형된 차량 내부 패널에 있어서,

   도어를 향하는 패널, 특히 비가시면(7)은 패널의 두께를 줄이는 적어도 1개의 홈(6)이 그 내부에 절개형성되어 있고, 이들 홈들은, 돌출 영역의 궤적을 따라 돌출 영역(2)에 근접하여 배치되는 동시에, 상기 돌출 영역에 인접한 강체 영역들을 점유하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기하학적으로 변형된 차량 내부 패널.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 홈들(6)은 직접 패널 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 기하학적으로 변형된 차량 내부 패널.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 홈들(6)은 돌출 영역(2)이 배치된 패널에 연결된 패널 삽입재(1) 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 기하학적으로 변형된 차량 내부 패널.
4. 제 1항 및 제 3항에 있어서,

   상기 홈들은, 바람직하게는 가장 엄격한 충격시험의 방향에 대해 수직 방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 기하학적으로 변형된 차량 내부 패널.
5. 제 1항 및 제 3항에 있어서,

   상기 홈들(6)은 팔걸이에 인접한 영역에 서로 평행하게 그룹을 이루어 형성된 것을 특징으로 하는 기하학적으로 변형된 차량 내부 패널.
6. 제 1항 및 제 3항에 있어서,

   상기 홈들(6)은 전체 경로에 걸쳐 연속된 것을 특징으로 하는 기하학적으로 변형된 차량 내부 패널.
7. 제 1항 및 제 3항에 있어서,

   상기 홈들(6)은 불연속적인 것을 특징으로 하는 기하학적으로 변형된 차량 내부 패널.
8. 제 1항 및 제 3항에 있어서,

   상기 홈들(6)은, 서로 이격된 다수의 평행한 홈들의 세트로 그룹을 이룬 것을 특징으로 하는 기하학적으로 변형된 차량 내부 패널.