KR20150144369A - 범퍼빔의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 호형의 모양을 갖고 양단에서 후방으로 크러시박스가 결합되는 범퍼빔의 구조에 있어서, 상기 크러시박스가 결합되는 위치에서 전방으로 컵모양의 강화부가 돌출되는 범퍼빔; 및 상기 범퍼빔과 크러시박스 사이에 장착되는 보강재;를 포함하며, 상기 보강재는 강화부가 마주하는 지점에서 홀이 타공되고, 상기 홀의 테두리에는 전방을 향하여 보강리브가 돌출된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 범퍼빔은 충격완충성능이 우수한 GMT재질로 재조되되 강화부가 일체로 돌출형성되도록 구성되어 단차 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다. 그리고, 보강리브가 형성된 보강재가 결합됨에 따라 상기 강화부를 지지하며 범퍼빔의 측방향 밀림을 방지하고, 크러시박스의 비정상적인 변형을 방지할 수 있다.

Description

범퍼빔의 구조{Structure of bumper-beam}

본 발명은 차량용 범퍼빔의 구조에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 충격완충 효과를 증대시키기 위하여 GMT 재질로 제조되며 컵모양으로 돌출된 강화부가 일체로 형성되되, 차량의 충돌발생 시 차폭방향(좌우방향)으로의 밀림을 억제하여 충격완충효과의 저하를 방지하고, 생산원가 절감 및 중량을 저감시킬 수 있도록 제공된 범퍼빔의 구조에 관한 것이다.

범퍼는 사전적 의미로서 완충장치를 의미하며 차량의 범퍼는 외부 충격으로부터 차체를 보호하기 위하여 전방과 후방에 각각 장착되는 장치이다.

차량의 종류에 따라 상기 범버는 다양하게 제조되나, 승용차량에 있어서 프런트 범퍼는 승객 상해치 및 주요 부품의 파손 최소화를 목표로 충돌에너지를 더 효율적으로 흡수할 수 있도록 개발되어 왔다.

통상적으로 최근의 승용차량에 장착되는 범퍼는, 소정의 강성을 갖도록 제조되는 범퍼빔(또는 백빔)과 상기 범퍼빔의 전방에 배치되어 충격을 흡수하도록 우레탄 소재 등으로 제조되는 에너지 업소버(energy absorber) 및 상기 에너지 업소버 전방에 장착되는 범퍼커버 등을 포함하여 구성된다.

상기와 같은 구조의 범퍼는 상대적으로 작은 충돌에너지가 발생되면 에너지 업소버에서 충격을 흡수하고 범퍼빔은 후방 측에서 이를 지지하되, 에너지 업소버가 감당할 수 없는 큰 충돌에너지가 발생되면 범퍼빔이 차량의 크로스멤버 기능을 하며 충격에너지를 흡수하게 된다.

상기 범퍼빔은 가운데 부분이 전방으로 돌출된 호형(弧形)의 모양을 갖되, 충돌에너지를 더욱 효율적으로 흡수할 수 있도록 양측 끝단에서는 (충돌에너지가 전달되면 길이방향으로 붕괴가 유도되는) 크러시박스가 결합되어 차체에 장착된다. 상기 크러시박스는 내부가 길이방향을 따라 개통된 관(pipe) 형상으로서 미리 정해진 기준 이상의 충격이 발생하면 붕괴되도록 설계된다.

한편, 전술한 바와 같은 호형의 범퍼빔(1)은 도 1a 와 도 1b 에 도시된 바와 같이, 상대적으로 전방에 위치하는 중앙부분과 양측 끝단 사이의 단차(호형의 모양을 갖는 범퍼빔에서 가장 전방으로 돌출된 중앙 부분과 크러시박스가 장착된 부분 사이에 발생하는 차체길이방향의 거리차)를 축소하고 초기 감속도의 증대시키기 위해 보강재(2)가 전방에 부착되는 구조를 갖는다.

즉, 단차에 기인하여 충돌시간 차이가 발생하면 크래시박스(3)의 정상적인 붕괴가 이뤄지지 않고 범퍼빔(1)이 좌측 또는 우측으로 밀려남에 따라 도 1c 에 도시된 바와 같이 크래시박스(3)의 파단이 발생하거나 크래시박스 플랜지(P)의 비정상적인 내부침입이 발생할 수 있었다.

따라서, 종래의 구조에서는 이를 방지하기 위해 크래시박스(3)가 장착되는 위치의 전방에 별도의 보강재(2)가 추가 장착되어 단차를 축소시키도록 구성되었다.

그러나, 금속재 범퍼빔을 대신하여 더 가볍고 더 우수한 충격흡수량을 갖는 GMT(Glass Mat Reinforced Thermoplastic) 재질의 범퍼빔이 도입되고 있지만, GMT 재질의 범퍼빔은 용접이 불가능하여 단차축소를 위해 금속재 보강재를 전방에 추가적으로 장착시키기 어려운 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 GMT재질의 범퍼빔에서도 단차를 축소할 수 있도록 강화부가 일체로 성형된 구조를 제공하되, 상기 강화부를 지지하며 크래시박스의 파단 또는 불안정한 변형을 방지할 수 있도록 보강리브가 형성된 보강재를 포함하는 범퍼빔의 구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 호형의 모양을 갖고 양단에서 후방으로 크러시박스가 결합되는 범퍼빔의 구조에 있어서, 상기 크러시박스가 결합되는 위치에서 전방으로 컵모양의 강화부가 돌출되는 범퍼빔; 및 상기 범퍼빔과 크러시박스 사이에 장착되는 보강재;를 포함하며, 상기 보강재는 강화부가 마주하는 지점에서 홀이 타공되고, 상기 홀의 테두리에는 전방을 향하여 보강리브가 ("L" 모양으로 단면이 형성될 수 있도록) 돌출된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 범퍼빔은 GMT(Glass fiber Mat Thermoplastic) 재질로 제조되고, 보강재는 스틸재를 포함한 금속재로 제조된다.

그리고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보강리브는 ("ㄱ" 모양으로 단면이 형성되도록) 끝단이 홀의 중심을 향하여 절곡된 모양으로 형성되며, 둘레를 따라 (도 5 에 도시된 바와 같이) 요철(凹凸)이 형성된 모양을 갖는다.

상기 범퍼빔과 보강재 및 크러시박스는 볼트가 관통하여 체결이 이뤄지되, (범퍼빔에 충격이 가해질 때 보강재의 측방향 이동에 의해 볼트의 절단을 방지하기 위하여) 상기 보강재에 타공되어 볼트가 삽입되는 볼트홀의 가장자리에는 둘레를 따라 보강플랜지가 돌출된다.

아울러, 상기 크러시박스의 전방측 끝단 일측에는 후방으로 절곡된 꺽임부가 형성되고, 범퍼빔의 끝단에는 꺽임부에 밀착되도록 볼팅체결부가 형성된다.

한편, 본 발명의 강화부는 원기둥 모양으로 형성될 수 있을 뿐만아니라, 육각 기둥 또는 팔각 기둥을 포함하는 다각형 기둥 모양으로 형성될 수 도 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 범퍼빔은 충격완충성능이 우수한 GMT재질로 재조되되 강화부가 일체로 돌출형성되도록 구성되어 단차 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 보강리브가 형성된 보강재가 결합됨에 따라 상기 강화부를 지지하며 범퍼빔의 측방향 밀림을 방지하고, 크러시박스의 비정상적인 변형을 방지할 수 있다.

아울러, 본 발명에서는 범퍼빔 및/또는 보강재에 측방향 하중이 가해지는 경우 날카로운 볼트홀 테두리에 의해 볼트가 파단되는 문제점을 해소하기 위하여 보강재의 볼트홀에는 보강플랜지가 형성된다.

상기 보강리브는 끝단의 단면이 'ㄱ' 모양을 이루도록 절곡된 형상을 가짐으로써 더 높은 굽힘강성을 가질 수 있다.

또한, 크러시박스의 전방측 끝단 일측에는 꺽임부가 형성되고, 범퍼빔에는 상기 꺽임부에 밀착되는 볼팅체결부가 형성되어 범퍼빔의 측방향 밀림을 더욱 강건하게 지지할 수 있다.

도 1a 는 종래의 방식에 따라 범퍼빔 전방에 별도의 보강재가 접합된 모습을 도시한 도면,
도 1b 는 도 1a 에 도시된 범퍼빔에서 보강재와 크러시박스가 장착된 부분의 단면모습을 도시한 도면,
도 1c 는 범퍼빔에 측방향 하중이 작용하여 크러시박스가 파단된 모습과 내부침입이 발생한 모습을 도시한 도면,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 범퍼빔의 모습과 단면모습을 도시한 도면,
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 범퍼빔이 크러시박스에 결합된 모습을 도시한 도면,
도 4 는 도 3 에서 범퍼빔이 탈거된 모습을 도시한 도면,
도 5 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보강재의 모습 및 부분확대된 모습들을 도시한 도면,
도 6 은 꺽임부와 볼팅체결부가 볼트로 체결된 모습을 도시한 도면,
도 7 은 보강재의 장착여부에 따라 차량 충돌 발생 시 하중이동이 이뤄지는 경로 및 크러시박스의 변형이 이뤄지는 모습들을 비교하여 도시한 도면.

본 발명은 가운데 부분이 전방을 향해 상대적으로 더 돌출되고 크러시박스(30)가 장착되는 양측 부분은 상대적으로 후방에 위치하도록 호형의 모양을 갖고 차체 전방에 장착되는 범퍼빔(10)의 구조에 관한 것으로써, 상기 범퍼빔(10)은 강화부(11)가 돌출 형성되되 상기 강화부(11)를 지지하기 위하여 범퍼빔(10)과 크러시박스(30) 사이에는 보강리브(21)가 형성된 보강재(20)가 장착되는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 범퍼빔의 구조를 더욱 상세하게 설명한다.

도 2 내지 4 를 참조하면, 본 발명의 범퍼빔(10)은 GMT 재질로 제조되되 크러시박스(30)가 결합되는 위치에서 전방으로 컵모양의 강화부(11)가 볼록하게 돌출되도록 구성된다.

상기 강화부(11)의 돌출 크기 및 직경은 범퍼빔(10)의 길이 및 곡률(曲律)에 따라 정해지며, 원기둥 모양이나 육각 및 팔각을 포함한 다각형 기둥 모양으로 형성될 수 있다.

본 발명의 보강재(20)는 판 모양을 가지며 스틸 또는 알루미늄과 같은 금속재로 제조되되 범퍼빔(10)과 크러시박스(30) 사이에 장착된다. 그리고, 상기 보강재(20)는 강화부(11)가 마주하는 지점에서 홀(도 5 참조)이 타공되고, 상기 홀의 테두리에는 전방을 향하여 보강리브(21)가 돌출된다.

상기 보강리브(21)는 굽힘 강성 및 강화부(11)의 지지력을 더욱 증대시키기 위하여 도 4 와 도 5 에 도시된 바와 같이 홀의 중심을 향하여 절곡된 모양의 굽힘부(22)가 끝단에 형성된다.

이에 따라, 상기 보강리브(21)에는 단면이 'ㄱ'자로 형성된 부분(도 2 에서 A 부분)이 형성되어 강화부(11)의 붕괴 및 변형을 억제하며 지지하고, 'ㄴ'자로 형성된 부분(도 2 에서 B 부분)이 형성되어 크러시박스(30)의 내부침입을 방지할 수 있다.

아울러, 본 발명에서 상기 범퍼빔(10)과 보강재(20) 및 크러시박스(30)는 볼트가 관통하여 체결이 이뤄지되, 상기 보강재(20)에 타공되어 볼트가 삽입되는 볼트홀의 가장자리에는 둘레를 따라 보강플랜지(23)가 돌출된다.

상기 보강플랜지(23)는 범퍼빔(10)에 측방향 하중이 작용할 때, 볼트홀의 테두리에 의해 볼트가 파단되는 것을 방지한다. 즉, 충돌하중이 강화부(11)로 전달될 때, 충돌하중은 측방향으로 전달될 수 있으며(도 7 에서 보강재의 장착이 생략된 경우에서 화살표 방향 참조), 이러한 하중의 측방향 이동은 볼트의 파단을 유도할 가능성이 존재한다. 그러나, 본 발명의 보강플랜지(23)는 볼트의 체결면적을 증대시켜 충격하중이 상기 볼트에 국부적으로 집중되는 것을 억제시킴으로써 파단을 방지할 수 있다.

또한, 범퍼빔(10)의 측방향 이동을 더 견고하기 지지하기 위하여 도 6 에 도시된 바와 같이, 상기 크러시박스(30)의 전방측 끝단 일측에는 후방으로 절곡된 꺽임부(31)가 형성되고 범퍼빔(10)의 끝단에는 꺽임부(31)에 밀착되도록 볼팅체결부(12)가 형성되어 볼트에 의해 추가적으로 결합될 수 있다. 이에 따라, 크러시박스(30)의 비정상적인 변형을 효율적으로 억제할 수 있을 뿐만아니라, 범퍼빔(10)과 보강재(20) 및 크러시박스(30)를 관통하는 볼트(즉, 보강플랜지에 끼워지는 볼트)에 가해지는 충돌하중을 분담하여 크러시박스 플랜지(P)의 비정상적인 변형을 더 효율적으로 억제시킬 수 있다.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은 이종재질(GMT 재질과 금속 재질)의 범퍼빔(10)과 보강재(20)가 결합되어 구성됨에 따라 종래의 구조와 대비하여 중량을 감소시킬 수 있고, 강화부(11)가 일체로 성형되어 (보강재가 별도의 용접을 통해 접합되던 도 1a 에 도시된 종래의 구조와 대비하여) 생산 효율을 증대시킬 수 있으며, 충격흡수 효과를 증대시킬 수 있다.

또한, 도 7 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 보강재(20)는 범퍼빔(10)과 크러시박스(30) 사이에서 견고히 지지하여, 크러시박스 플랜지(P)의 비정상적인 붕괴 또는 내부침입을 방지할 뿐만아니라, 충돌하중이 강화부(11)와 클러시박스 플랜지(P)의 비정상적인 뒤틀림 또는 비정상적인 변형을 유발하는 에너지로 전환되지 않고, 크러시박스의 정상적인 붕괴를 유도하는 에너지로만 전환시킴으로써 완충효과를 증대시킬 수 있다.

즉, 상기 보강재(20)에는 보강리브(21)가 형성되어 크러시박스(30)의 비정상적인 변형 및 범퍼빔(10)의 측방향 밀림을 더욱 효율적으로 억제할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 상기 보강리브는 둘레를 따라 (도 5 에 도시된 바와 같이) 요철(凹凸)이 형성된 모양으로 구성되어 요철의 크기와 배치방향에 따라서 특정방향으로의 지지력 또는 강성을 다르게 설정할 수도 있다.

이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 범퍼빔
11 : 강화부
12 : 볼팅체결부
20 : 보강재
21 : 보강리브
22 : 굽힘부
30 : 크러시박스
31 : 꺽임부

Claims (6)

1. 호형의 모양을 갖고 양단에서 후방으로 크러시박스가 결합되는 범퍼빔의 구조에 있어서,
   상기 크러시박스가 결합되는 위치에서 전방으로 컵모양의 강화부가 돌출되는 범퍼빔; 및 상기 범퍼빔과 크러시박스 사이에 장착되는 보강재;를 포함하며,
   상기 보강재는 강화부가 마주하는 지점에서 홀이 타공되고, 상기 홀의 테두리에는 전방을 향하여 보강리브가 돌출된 것을 특징으로 하는 범퍼빔의 구조.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 범퍼빔은 GMT 재질로 제조되고, 보강재는 금속재로 제조된 것을 특징으로 하는 범퍼빔의 구조.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 보강리브의 끝단은 홀의 중심을 향하여 절곡된 모양으로 굽힘부가 형성된 것을 특징으로 하는 범퍼빔의 구조.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 범퍼빔과 보강재 및 크러시박스는 볼트가 관통하여 체결이 이뤄지되, 상기 보강재에 타공되어 볼트가 삽입되는 볼트홀의 가장자리에는 둘레를 따라 보강플랜지가 돌출된 것을 특징으로 하는 범퍼빔의 구조.
   
5. 제 3 항에 있어서, 상기 크러시박스의 전방측 끝단 일측에는 후방으로 절곡된 꺽임부가 형성되고, 범퍼빔의 끝단에는 꺽임부에 밀착되도록 볼팅체결부가 형성된 것을 특징으로 하는 범퍼빔의 구조
   
6. 제 3 항에 있어서, 상기 보강리브는 둘레를 따라 요철(凹凸)이 형성된 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 범퍼빔의 구조.

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