KR20180035855A - 비틀림 변형 및 다중-기하학적 단면을 가지는 빔 - Google Patents

Abstract

차량에 결합하도록 구성된 빔은 빔이 차량에 위치될 때 수직축 상의 상부면 및 하부면으로부터 같은 거리에 있는 단부 중심점을 포함하는 단부 영역, 및 단부 영역들 사이에 위치하는 중심 영역으로서, 빔이 차량에 위치되고 종방향 축을 따라 빔의 중심에 위치될 때 중심 영역은 수직축 상의 상부면 및 하부면으로부터 같은 거리인 중심 영역 중심점을 가지는 중심 영역을 포함한다. 빔의 종방향 축은 단부 영역을 통과하고, 빔이 가해지는 힘에 의해 충격을 받을 때 중심 영역은 종방향 축을 중심으로 회전할 수 있다.

Description

비틀림 변형 및 다중-기하학적 단면을 가지는 빔

자동차용 범퍼 시스템은 차량의 전방 또는 후방을 가로 질러 폭 방향으로 연장되고 길이 방향으로 연장되는 레일 및 선택적으로 에너지 흡수체에 장착될 수 있는 빔을 포함할 수 있다.

범퍼 시스템은 빔 및/또는 에너지 흡수체를 덮기 위한 패시아(fascia)를 포함할 수 있다. 지역 안전 사양과 표준 및 공간 제약과 중량 제한과 같은 내부 개발 사양을 포함하여, 범퍼 시스템에 적용될 수 있는 많은 사양 및 규제가 있다. 경량인 범퍼 시스템은 현재의 차량 스타일 경향에 대한 수요가 있다.

오늘날의 차량 스타일 경향을 충족시키기 위하여, 원하는 사양, 표준 및 규제 내에서 경량이며 성능을 발휘할 수 있는 범퍼 시스템에 대한 필요가 존재한다. 종래의 범퍼 시스템은 이러한 요구를 해결하지 못한다.

전술된 다른 특징들은 다음의 도면들 및 상세한 설명에 의해 예시된다.

다양한 실시예에서, 범퍼 조립체 및 관련 방법에 사용될 수 있는 경량의 빔이 개시된다.

차량에 결합하도록 구성된 빔으로서, 상기 빔이 차량에 위치될 때 수직축 상의 상부면 및 하부면으로부터 같은 거리의 제1 단부 중심점을 포함하는 제1 단부 영역; 상기 빔이 차량에 위치될 때 상기 수직 축상의 상기 상부면 및 상기 하부면으로부터 같은 거리의 제2 단부 중심점을 포함하는 제2 단부 영역; 상기 제1 단부 영역과 상기 제2 단부 영역 사이에 위치하는 중심 영역으로서, 상기 빔이 차량(38)에 위치되고 종방향 축을 따라 상기 빔의 중심에 위치될 때 상기 중심 영역은 상기 수직축 상의 상기 상부면 및 상기 하부면으로부터 같은 거리인 중심 영역 중심점을 가지는 중심 영역; 내부면; 및 외부면을 포함하고, 상기 빔의 상기 종방향 축은 상기 제1 단부 영역 및 상기 제2 단부 영역을 통과하고; 상기 빔이 가해지는 힘에 의해 충격을 받을 때 상기 중심 영역은 종방향 축을 중심으로 회전할 수 있다.

차량에 결합하도록 구성된 빔으로서, 상기 빔이 상기 차량에 위치될 때 수직축 상의 상부면 및 하부면으로부터 같은 거리의 제1 단부 중심점을 포함하는 제1 단부 영역; 상기 빔이 차량에 위치될 때 상기 수직축 상의 상기 상부면 및 상기 하부면으로부터 같은 거리의 제2 단부 중심점을 포함하는 제2 단부 영역; 상기 제1 단부 영역과 상기 제2 단부 영역 사이에 위치하는 중심 영역으로서, 상기 빔이 차량에 위치될 때 상기 중심 영역은 상기 수직축상의 상기 상부면 및 상기 하부면으로부터 같은 거리인 중심 영역 중심점을 가지는 중심 영역; 선택적으로, 상기 빔을 실질적으로 감싸도록 위치하는 패시아를 포함하고, 상기 빔의 상기 종방향 축은 상기 제1 단부 영역 및 상기 제2 단부 영역을 통과하고; 상기 내부면으로부터 외부면까지의 선을 따라 취해진 상기 빔의 단면은 상기 빔의 길이를 따라 변한다.

다음은 도면들에 대한 간략한 설명이며, 동일한 요소들은 동일한 번호가 매겨져 있고, 본 명세서에 개시된 예시적인 실시예들을 예시하기 위한 것이지 한정의 목적으로 제시된 것이 아니다.
도 1은 범퍼 빔의 일 실시예의 등각도이다.
도 2는 도 1에 도시된 빔의 정면도이다.
도 3은 빔의 일 실시예의 정면도이다.
도 4는 범퍼 시스템의 일 실시예의 단면도이다.
도 5는 범퍼 빔의 일 실시예의 등각도이다.
도 6은 범퍼 시스템의 일 실시예의 단면도이다.
도 7은 범퍼 빔의 일 실시예의 등각도이다.
도 8은 차량 상에 조립된 범퍼 시스템의 사시도이다.
도 9는 도 1의 범퍼 시스템의 분해도이다.
도 10은 언더런 방지 장치의 등각 정면도이다.
도 11a는 ECE R 42 중심 진자 충격 테스트에서 진자의 위치를 도시하는 상부 투시도이다.
도 11b는 ECE R 42 외부 진자 충격 테스트에서 진자의 상대적인 위치를 도시하는 상부 투시도이다.
도 11c는 ECE R 42 코너 진자 충격 테스트에서 진자의 위치를 도시하는 상부 투시도이다.
도 12a는 중심 진자 충격 테스트에서의 힘 대 시간을 나타내는 그래프이다.
도 12b는 중심 진자 충격 테스트에서 패시아 침입 대 시간을 나타내는 그래프이다.
도 13a는 외부 진자 충격 테스트에서 힘 대 시간을 나타내는 그래프이다.
도 13b는 외부 진자 충격 테스트에서 패시아 침입 대 시간을 나타내는 그래프이다.
도 14a는 코너 진자 충격 테스트에서 힘 대 시간을 나타내는 그래프이다.
도 14b는 코너 진자 충격 테스트에서 패시아 침입 대 시간을 나타내는 그래프이다.
도 15는 RCAR 40% 중첩 충격 테스트의 결과를 나타내는 그래프이다.

본 명세서에 개시된 다양한 실시예에서, 예를 들어 멀티-파트 차량 범퍼 시스템의 부품과 같이, 자동차에 사용될 수 있는 범퍼 시스템용 빔이다. 본 발명의 빔은 경량일 수 있으며 증가된 강성을 가질 수 있고, 빔 및 빔과 패시아 사이에서, 빔 앞쪽에 에너지 흡수체가 있는 금속 범퍼를 포함하는 범퍼 시스템보다 적은 포장 공간을 이용할 수 있다. 본 명세서에 개시된 빔을 포함하는 빔 및 범퍼 시스템은 또한 범퍼 시스템이 차량이 저속 차량 손상 가능성 표준을 충족할 수 있게 하기 위하여 차량 대 차량의 충돌 또는 차량 대 충격 장치의 충돌에서 차량에 의해 초래되는 손상을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 빔을 포함하는 범퍼 시스템은 ECE-42 및/또는 R-CAR 표준 및 사양을 충족시키면서 원하는 공간 제약 조건을 준수할 수 있다. 세계자동차 수리기술 연구위원회 (이하 "R-CAR"라고 한다.) 테스트 프로그램은 유럽, 아시아 및 남미의 여러 시험 기관에서 사용되며 차량의 전방 및 후방 범퍼 시스템이 표준화된 시험 조건 하에서 특정 기준을 충족하도록 명시한다. 범퍼 성능에 대한 R-CAR 평가는 제조업체가 저속 충돌시 차량 코너를 보호하고 바람직한 에너지 흡수체를 구비하는 시스템을 포함하여, 다양한 목표를 충족시키는 범퍼 시스템을 설계하도록 장려하는 것에 목적이 있다. R-CAR 테스트는 지정 속도로 범퍼 부재를 단단한 장벽과 충돌시키고 근본적인 차량 손상에 대한 방지와 함께 범퍼 빔의 비파괴적인 굴곡을 추구한다. 또한, 범퍼 시스템은 유럽 경제위원회 규제 범버 42 (이하 "ECE-R42"라 한다.)가 적용될 수 있으며, 이는 차량의 안전 시스템은 자동차가 특정 속도 및 범퍼 어셈블리의 특정 위치에서 시뮬레이션된 충돌하에서 진자 또는 이동 장벽에 의해 충격을 받은 후에도 정상적으로 작동을 계속해야 한다고 규정한다. RCAR 및 ECE-R42 기준을 만족시키기 위해서는, 코너에서 높은 강성을 가지고 중심에서 높은 강성을 가지는 리어 빔이 바람직할 수 있다는 것이 발견되었다.

본 발명의 빔을 포함하는 범퍼 시스템은 예를 들어 R-CAR 섹션 0031 및/또는 저속 손상가능성 규제 ECE-42 섹션 0031과 같은 ECE-R42 기준과 같은 저속 손상 가능성 보험 테스트 포함하는, R-CAR을 만족시킬 수 있다. 일 실시예에서, 본 발명의 빔을 포함하는 범퍼 시스템은 중량이 500 내지 2,000 킬로그램(kg), 예를 들어, 900 내지 1,600kg인 차량에 140 밀리미터(mm) 이하의 침입이 결합될 때, 시속 2.5 킬로미터(kph)에서 코너 충격을 흡수할 수 있으며, 이러한 침입은 빔이 차량의 객실로 침투하는 양을 나타낸다. 본 발명의 빔은 종래의 빔보다 더 높은 강성을 가질 수 있으며, 더 낮은 수준의 침입을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 본 발명의 빔을 포함하는 범퍼 시스템은 중량이 500 내지 2,000kg, 예를 들어 900 내지 1,600kg인 차량에 140 밀리미터(mm) 이하의 침입이 결합될 때, 4kph에서 중앙 진자 충격을 흡수할 수 있다. 일 실시예에서, 본 발명의 빔을 포함하는 범퍼 시스템은 중량이 500 내지 2,000kg, 예를 들어 900 내지 1,600kg인 차량에 140 밀리미터(mm) 이하의 침입이 결합될 때, 4kph에서 외부 충격을 흡수할 수 있다.

도면을 참조하면, 도 1은 빔(10)의 등각도이다. 빔 (10)은 상부면(11) 및 하부면(12)을 포함할 수 있으며, 각각의 면은 빔(10)의 종방향 축(x) (예를 들어, 수평축)을 따라 연장된다. 범퍼가 차량 상에 조립될 때 하부면(12)은 도로를 향하여 배향된다. 빔은 차량을 향하여 배향된 내부면(13) 및 내부면(13)에 대향하는 (즉, 차량으로부터 멀어져, 패시아를 향하여 배향된) 외부면(14)을 더 포함한다. 내부면(13)은 외부면(14)보다 큰 전체의 단단한 표면적을 가질 수 있다.

빔(10)은 두 개의 단부 영역(20)과 및 두 개의 단부 영역(20) 사이에 배치된 중심 영역(21)을 포함할 수 있다. 빔(10)이 차량에 위치될 때, 단부 영역(20)은 도로와 대략적으로 동일한 크기 및 대략적으로 동일한 거리일 수 있다. 빔(10)은 복수의 리브(22)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 리브(22)는 내부면(13)과 외부면(14) 사이에서 연장될 수 있고, 수평으로, 수직으로 또는 대각선으로 배향될 수 있다. 리브(22)는 이들이 외부면(14)에 대해 평행, 수직 또는 대각선이 되도록 위치될 수 있다. 선택적으로, 리브(22)는 다른 리브(22)와 교차할 수 있다. 빔(10)의 강성은 리브의 개수, 리브의 두께 및 재료의 유형과 같은, 여러 변수에 따라 다양한 표준을 충족시키도록 조정될 수 있다. 리브(22)의 에지는 내부면(13) 또는 외부면(14)의 일부와 같은, 빔(10)의 에지의 일부를 형성할 수 있다.

내부면(13)은 빔(10)의 수평축(x)을 따라 상대적인 위치가 변할 수 있다. 내부면(13)은 빔(10)의 수직축(y)을 따라 상대적인 위치가 변할 수 있다. 빔(10)의 단부 영역(20)은 중심 영역(21)보다 차량에 더 가깝게 배치되도록 위치될 수 있다. 즉, 중심 영역(21)은 단부 영역(20) 중 어느 하나 또는 양쪽 모두보다 차량으로부터 더 멀리 위치될 수 있다. 빔(10)은 단부 영역(20)과 중심 영역(21) 사이에서 전이 영역(30)을 선택적으로 포함할 수 있다. 전이 영역(30)은 중심 영역(21)이 단부 영역(20)보다 지면에 더 가깝게 배향될 수 있도록 종방향 축(x)에 대해 만곡되거나 경사질 수 있다. 전이 영역(30)은 중심 영역(21)이 차량으로부터의 거리가 단부 영역(20)보다 더 크게 배향될 수 있도록 종방향 축(x)에 대해 만곡되거나 경사질 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 중심 영역(21)은 단부 영역(20)보다 차량으로부터 더 멀리 위치된다. 그러나, 중심 영역(21)의 일부만이 수평축(x) 또는 수직축(y)에서 단부 영역(20)보다 차량으로부터 더 멀리 위치될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 중심 영역(21)의 20% 이상, 예를 들어 50% 이상, 예를 들어, 75% 이상, 예를 들어 85% 이상, 예를 들어 90% 이상, 예를 들어 95% 이상, 예를 들어 99% 이상은 수평축(x) 또는 수직축(y)에서 단부 영역(25)보다 차량으로부터 더 멀리 위치될 수 있다. 중심 영역(21)에서, 상부면(11)은 평면이거나 만곡될 수 있다. 중심 영역(21)에서, 하부면(12)은 평면이거나 만곡될 수 있다. 일부 실시예에서, 상부면(11)은 중심 영역(21)의 적어도 일부에서 평면이다. 일부 실시예에서, 하부면(11)은 중심 영역(21)의 적어도 일부에서 평면이다. 에지 영역(31)의 레그(19)는 단부 영역(20)의 중심부(18)로부터 떨어진 각도에서 배향될 수 있다. 예를 들어, 각도(α)는 빔(10)의 종방향 축(x)에 대해 0° 내지 180°일 수 있다. 예를 들어, 각도(α)는 0° 내지 90°일 수 있다.

충돌 동안에, 충격력(F)이 빔(10)에 가해질 수 있다. 충격력(F)이 가해질 때, 빔(10)은 차량을 향하는 방향(D)으로의 으스러지는(crushing) 작용을 통해 에너지를 흡수할 수 있다. 빔(10)은 충격력(F)이 빔(10)에 가해질 때, 회전 방향(R)으로의 이동에 의한 비틀림 작용을 통해 에너지를 흡수할 수 있다. 충격력(F)이 빔(10)에 가해질 때, 빔(10)은 차량을 향하는 방향(D)으로의 으스러지는 작용 및 회전 방향(R)으로의 이동에 의한 비틀림 작용을 통해 에너지를 흡수할 수 있다.

충돌 동안에, 충격력은 빔(10)의 외부면(14)에 직접적으로 또는 간접적으로 작용될 수 있다. 빔(10)은 빔(10)이, 적어도 부분적으로, 차량을 향하여 이동함에 따라 으스러지는 작용을 통해 에너지를 흡수할 수 있다. 충격력은 패시아(34)를 통해 빔(10)에 간접적으로 작용될 수 있다. 충격력 하중은 빔의 수평축(x)를 따라 다양한 위치에서 작용될 수 있다. 예를 들어, 충격력은 예를 들어, 도 1에 도시된, 중심 영역(21), 단부 영역(20), 전이 영역(30) 또는 전술한 영역 중 하나 이상을 포함하는 조합에 작용될 수 있다. 충격력이 가해질 때, 상기 빔(10)은 하나 이상의 메커니즘을 통해 충격 에너지를 흡수할 수 있다. 예를 들어, 중심 영역(21)에 충격이 가해질 때, 빔(10)은 빔(10)의 하나 이상의 영역이 방향(D)으로 차량을 향해 이동되는, 으스러지는 작용을 통해 에너지를 흡수할 수 있다. 이러한 충격에서, 빔(10)은 변형을 겪거나 그렇지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 빔이 충격력에 의해 충격을 받을 때 빔(10)의 중심 영역(21)은 방향(R)으로 빔(10)의 종방향 축(x)에 대해 회전함에 따라, 빔(10)은 비틀림을 통해 에너지를 유리하게 흡수할 수 있다. 예를 들어, 중심 영역(21)은 패시아를 통해 빔의 중심에 힘이 가해지는 경우와 같이, 외력이 빔(10)에 가해질 때 으스러지는 운동 및 비틀림 운동을 표시할 수 있다. 일 실시예에서, 인가된 힘이 제거된 후에, 빔(10)은 원래의 형상으로 되돌아갈 수 있다. 일 실시예에서, 빔(10)의 중심 영역(21)은 수직으로 오프셋되고 빔(10)은 비틀림을 통해 에너지를 흡수할 수 있다. 일 실시예에서, 빔(10)의 중심 영역(21)은 수직으로 오프셋되고 빔(10)은 비틀림 및 으스러짐을 통해 에너지를 흡수할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 빔의 정면도이다. 빔(10)은 길이(L) 및 폭(W)을 가질 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 폭(W)은 빔(10)의 길이(L)에 걸쳐 균일할 수 있다. 예를 들어, 중심 영역(21)과 단부 영역(20)은 동일한 폭을 가질 수 있다. 또한, 폭(W)은 빔(10)의 길이(L)에 걸쳐 변할 수 있다는 것이 고려된다. 예를 들어, 중심 영역(21) 및 단부 영역(20)은 상이한 폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 중심 영역(21)은 중심 영역(21)의 길이에 걸쳐 변화하는 폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 단부 영역(20)은 단부 영역(20)의 길이에 걸쳐 변화하는 폭을 가질 수 있다. 길이(L)와 폭(W)은 범퍼 시스템의 원하는 성능 특성에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 빔의 폭은 50 밀리미터(mm) 이상일 수 있다. 폭(W)은 50 내지 300mm 일 수 있다. 폭(W)은 100 내지 200mm 일 수 있다. 폭(W)은 100 내지 150mm일 수 있다. 길이(L)는 특정 차량의 범퍼 시스템에서 빔에 대한 원하는 길이가 될 수 있다. 예를 들어, 길이(L)는 1,000mm 이상, 예를 들어 1,300mm일 수 있다.

본 명세서에서 전술된 바와 같이, 빔(10)은 단부 영역(20)으로부터 수직으로 오프셋될 수 있는 중심 영역(21)을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전이 영역(30)은 중심 영역(21)이 단부 영역(20)으로부터 수직으로 변위될 수 있도록 각도(α)에서 빔(10)으로 향할 수 있다. 상부 에지(11)는 오프셋 거리(Δ)만큼 단부 영역(20)보다 중심 영역(21)에서 수직으로 더 높거나 낮을 수 있다.

중심 영역(21)은 수평 및 수직으로 빔의 중간에 위치하는 중심 영역 중심점(32)을 포함할 수 있다. 단부 영역(20)은 빔(10)의 상부면(11) 및 하부면(12)으로부터 같은 거리에 위치된 하나 이상의 단부 영역 중심점(33)을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 단부 영역(20)으로부터 수직으로 오프셋된 중심 영역(21)을 포함하는 빔(10)에서, 중심 영역 중심점(32)은 단부 영역 중심점(33)보다 낮은 빔(10) 상의 지점에 위치될 수 있다. 그러나, 중심 영역 중심점(32)은 단부 영역 중심점(33)보다 높은 빔(10) 상의 지점에 위치될 수 있다는 것이 고려된다. 단부 영역 중심점(33)과 중심 영역 중심점(32) 사이의 수직 거리는 오프셋 거리(Δ)와 동일할 수 있거나 다른 값일 수 있다. 오프셋 거리(Δ)는 바람직하게, 예를 들어, 50mm 이상일 수 있으며, 예를 들어 오프셋 거리(Δ)는 75mm 이상 500mm 이하일 수 있다. 예를 들어, 길이가 1,282mm이고 폭이 110mm인 빔에서, 중심 영역을 단부 영역의 종방향 평면에 대하여 75mm의 거리로 오프셋하는 것은 본 명세서에 기술된 것보다 작은 수직 오프셋 또는 0과 동일한 오프셋 거리를 가지는 빔에 대한 동일한 변형 공간에서 증가된 강성을 부여할 수 있다. 오프셋 거리는 빔의 폭의 1 내지 4배, 예를 들어 빔의 폭의 2 내지 4배, 예를 들어 빔의 폭의 3 내지 4 배일 수 있다. 일부 실시예에서, 빔은 하나보다 많은 수직 오프셋을 포함할 수 있다.

A-B 면을 가로지르는 단면, 즉, 도 1에 도시된 내부면(13)으로부터 외부면(14)까지의 선을 따라 취한 단면은 빔(10)의 길이를 따라 변할 수 있고 변하지 않을 수 있다.

도 3은 중심 영역(21)이 수직으로 오프셋되지 않은 빔(10)을 도시한다. 도 3에서, 길이(L) 및 중심 영역 중심점(32)을 가지는 빔(10)이 도시되어 있다. 빔(10)은 중심 영역(21) 및 두 개의 단부 영역(20)을 포함한다. 도 3에서, 중심 영역(21)은 단부 영역(20)으로부터 수직으로 오프셋되지 않는다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 빔 폭은 빔(10)의 길이(L)에 걸쳐 대략적으로 균일할 수 있다.

중심 영역(21)은 중심 영역(21)이 단부 영역으로부터 수직으로 오프셋되어 있는지 여부에 관계없이, 차량으로부터 소정의 거리만큼 이격된 내부면(13)을 가질 수 있다.

또한, 본 명세서에는 빔(10) 및 선택적으로 패시아(34)를 포함하는 범퍼 시스템(40)이 개시되어 있다. 도 4는 내부면(13)으로부터 외부면(14)까지 (도 5에 도시된 A-B면을 가로 질러) 일렬로 취해진 단면의 빔(10)을 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 빔(10)은 범퍼 시스템(40)의 일부로서 차량 상에 조립될 때 빔(10)을 감쌀 수 있는 패시아(34)에 인접할 수 있다. 충돌에서, 충격력이 패시아(34)에 직접적으로 작용될 수 있다.

빔(10)은 내부면(13)에서 외부면(14)으로의 선을 따라 (도 5 및 7에 도시된 A-B면을 가로 질러) 취해진 단면에서 보았을 때 하나 이상의 기하학적 패턴을 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 4는 예시적인 박스 형태의 기하학적 패턴을 가지는 빔(10) 또는 박스부(35)를 포함하는 범퍼 시스템(40)을 도시한다. A-B면을 가로지르는 빔(10)의 단면 영역은 충격 에너지가 패시아(34) 및 빔(10)을 통해 차량을 향해 전달됨에 따라 운동 충격 에너지를 흡수하고 강성을 부여하는 것을 돕는 박스부(35)를 가진다. 박스부(35)는 상부면(11)과 하부면(12) 사이 및 내부면(13)과 외부면(14) 사이에서 연장되는 리브(22)로 형성될 수 있는 패턴을 포함할 수 있으며 일련의 수평 및 수직 평면을 포함할 수 있다. 박스부(35)는, 예를 들어, 대략적으로 90°의 각도(β)를 포함하는 A-B면을 가로질러 보았을 때 45° 내지 135°의 일련의 각도(β)를 포함하도록 시트 재료 (예를 들어, 단일 시트 재료)로 형성될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같은 각도(β)는 주어진 박스부(34)에서 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 박스부(35)는 직사각형 또는 정사각형일 수 있으며, 예를 들어 박스부(35)는 도 4에 도시된 바와 같은 일련의 직사각형 형상을 형성할 수 있다. 박스 형상(35)은 정사각형 형상일 수 있거나, 사다리꼴 또는 평행 사변형과 같은, 실질적으로 직사각형 또는 정사각형인 다른 형상일 수 있다. 박스부(35)는 서로의 상부가 포개진 두 개 이상의 직사각형 형상 또는 정사각형 형상을 포함할 수 있으며, 직사각형 및/또는 정사각형들은 단면을 보았을 때 일측이 개방되어 있다.

내부면(13) 또는 외부면(14) 중 어느 하나에 임의의 수의 개구부가 고려된다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 단면으로 보았을 때 박스부(35)는 내부면(13) 상에 세 개의 개구부와 외부면(14) 상에 두 개의 개구부를 가질 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 박스부(35)는 내부면(13) 상에 두 개의 개구부와 외부면(14) 상에 세 개의 개구부를 가질 수 있다. 하부 직사각형이 내부 표면(13) 상에 개방 단부를 가질 수 있고 하부 직사각형 바로 위의 직사각형이 외부 표면(14) 상에 개방 단부를 가질 수 있게 하기 위하여, 박스부(35)는 A-B면을 가로질러 교대하는 개방 단부를 가질 수 있다. 박스부(35)의 크기 및 방향은 원하는 특성을 충족시키도록 조정될 수 있음이 이해될 것이다. 원하는 기하학적 패턴을 형성하도록 몰드된 열가소성 재료의 시트와 같은 단일의 시트 재료 시트를 가지는, 박스부와 같은, 섹션을 형성하는 것이 가능할 수 있다. 여러 시트 재료로 구성함으로써, 다중 벽 시트를 가지는, 박스부와 같은, 섹션을 형성하는 것도 가능할 수 있다. 박스부(35)을 포함하는 빔(10)은 비틀림, 변형, 으스러짐 또는 전술한 것 중 하나 이상을 포함하는 조합을 통해 에너지를 흡수할 수 있다. 박스부(35)는 비틀림과 변형의 조합을 통해 에너지를 흡수할 수 있다.

빔은 중심 영역(21)에서 박스부(35)를 포함할 수 있다. 빔(10)은 단부 영역(20)에서 박스부를 포함할 수 있다. 빔(10)은 전이 영역(30)에서 박스부를 포함할 수 있다. 빔(10)은 박스부(35) 및 수직 오프셋을 포함하지 않는 중심 영역(21)을 포함할 수 있다.

도 5는 중심 영역(21), 전이 영역(30) 및 단부 영역(20)을 포함하는 빔(10)의 등각도이다. 빔(10)은 내부면(13) 및 외부면(14)을 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 빔(10)은 중심 영역(21), 전이 영역(30) 및 단부 영역(20)에 배치된 리브(22)를 포함할 수 있다.

도 1 및 7에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 단부 영역(20)은 A-B면을 가로질러 교차하는 개방 단부를 가지는 박스부(35)를 형성하지 않는 리브를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 빔(10)의 단부 영역(20)은, 예를 들어, 외부면(14)을 마주보고 내부면(13) 상의 개구부와 교대하지 않는 개구부를 가지는 일련의 박스를 형성하는 수평축 및 수직축으로 형성된 일련의 리브(22)를 포함할 수 있다. 빔(10)은 리브(22) 또는 다른 지지체들 뿐만 아니라 박스부(35) 또는 삼각형부(36)를 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 빔(10)은 박스부(35)의 수평면에 구조적 지지를 제공할 수 있는 수직면을 형성하는 리브(22)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, A-B면(도 5 및 7 참조)을 가로지르는 빔의 단면 영역은 기하학적 패턴의 조합을 포함할 수 있다. 도 6은 도 7에 도시된 빔(10)의 A-B면을 가로질러 취해진 단면도이다. 도시된 바와 같이, 중심 영역의 단면 영역은 내부면(13), 외부면(14), 박스부(35) 및 삼각형부(36)를 가질 수 있다. 내부면(13)은 빔(10)의 종방향 축(x) 및/또는 수직축(y)을 따라 상대적인 위치가 변할 수 있다. 예를 들어, 내부면(13)은 단부 영역(20)에서보다 중심 영역(21)에서 차량으로부터 더 멀리 이격될 수 있다. 중심 영역(21)의 외부면(14)은 단부 영역(20)의 외부면(14)과 같은 차량으로부터 대략적으로 동일한 거리일 수 있다. 삼각형부(36)는 패시아(34)를 향하는 개방면(37)을 가지는 삼각형 형상을 포함할 수 있다. 삼각형부(36)는 박스부(35)에 인접하는 하나 이상의 각도(γ)를 포함할 수 있다. 각도(γ)는 90°보다 작을 수 있다. 리브(22)는 삼각형부 및 박스부가 하나 이상의 에지를 공유할 수 있도록 삼각형부(36) 및 박스부(35) 사이에 분산될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 빔(10)은 하나의 삼각형부(36) 및 하나의 박스부(35)를 포함할 수 있다. 그러나, 빔(10)은 하나 이상의 삼각형부(36) 및/또는 하나 이상의 박스부(35)를 포함 할 수 있음이 고려된다.

도 4를 다시 참조하면, 박스부(16)는 A-B면을 가로 질러 보았을 때 하나 이상의 인접한 수직면에 대해 약 90°의 각도로 기울어진 일련의 수평면을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 평면은 90° 이상 또는 90° 미만의 각도를 이룰 수 있다. 예를 들어, 박스부(16)는 A-B면을 가로질러 보았을 때 정사각형, 직사각형, 평행 사변형, 사다리꼴 또는 전술한 것 중 하나 이상을 포함하는 조합의 형태의 섹션을 포함할 수 있다. 이러한 형상은 하나 이상의 개방 측면을 가질 수 있거나 모든 측면이 빔 평면에 의해 폐쇄될 수 있다.

도 6을 참조하면, 삼각형부(36)는 90°보다 작은 하나 이상의 각도를 포함할 수 있으며 박스부(35)에 인접 및/또는 부착된다. 삼각형부(36)는 빔(10)의 상부면(11)의 일부를 형성할 수 있는 반면, 박스부(35)는 빔(10)의 하부면(12)의 일부를 형성할 수 있다. 삼각형부(36)는 A-B면을 가로질러 보았을 때 개방 단부를 가지는 삼각형으로서 단면이 나타날 수 있고, 개방 단부는 빔(10)의 외부면(14) 위에 있고 및/또는 외부면(14)의 일부를 형성한다. 박스부(35) 및 삼각형부(36)의 조합은 중심 영역(21), 전이 영역(30), 단부 영역(20) 또는 전술한 것 중 하나 이상을 포함하는 조합에 존재할 수 있다. 빔(10)은 빔의 길이를 따라 다양한 단면 기하학 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 빔은 수평축을 따라 일 지점에서 박스부(35) 및 삼각형부(36) 조합을 포함할 수 있고, 수평축을 따라 다른 지점에서 삼각형부(36)가 없는 박스부(35)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 빔(10)은 박스부(35) 및 삼각형부(36) 조합을 가지는 중심 영역(21) 및 박스부를 포함하는 전이 영역(30) 및/또는 단부 영역(20)을 포함할 수 있다. 다른 예시에서, 중심 영역(21)은 삼각형부(36) 및 박스부(35) 조합을 가지는 하나 이상의 단면 영역 및 삼각형부(36)가 없는 박스부(35)를 포함하는 하나 이상의 단면 영역을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "박스부와 삼각형부의 조합"은 박스부(35) 및 삼각형부(36)를 포함하는 A-B면을 가로질러 보이는 기하학적 패턴을 의미한다. 박스부(35)와 삼각형부(36)의 조합은 삼각형부를 포함하지 않는 박스부만을 가지는 동일한 공간 비율의 빔에 대하여 빔의 총 중량을 감소시킬 수 있다. 또한, 박스부(35) 및 삼각형부(36)의 조합을 포함하는 빔(10)은 박스부만을 포함하는 빔과 비교하여 패시아(34)와 동일한 접촉 영역을 유지할 수 있고, 및/또는 중심 영역(21)에서 높은 강성을 가질 수 있다 .

단부 영역(20)이 삼각형부를 포함하지 않을 때이다. 빔(10)의 길이를 따라 보았을 때, 단면은 변할 수 있다. 도 7은 박스부(35)와 삼각형부(36)의 조합을 포함하는 예시적인 빔(10)의 등각도이다. 도시된 바와 같이, 중심 영역(21)은 외부면(14) 및 내부면(13)을 포함한다. 중심 영역(21)의 상부면(11)은 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 삼각형 형상의 에지 및 삼각형부(36)의 상부 에지를 형성한다. 박스부(35)는 삼각형부(36) 아래의 중심 영역(21)에 포함된다. 박스부(35)는 빔(10)의 다수의 리브(22) 및 하부면(12)을 포함한다. 도 7은 또한 내부면(13)으로부터 가변 오프셋 거리를 가지는 중심 영역(21)을 도시한다. 예를 들어, 도 7에서, 중심 영역(21)은 전이 영역(30)에서보다 중심점에서 더 큰 오프셋 거리를 가진다.

달리 말하면, 빔(10)은 빔의 길이를 따라 가변 폭을 가질 수 있다. 빔(10)은, 예를 들어 도 7에 도시된 바와 같이, 중심 영역(22)의 단면 둘레보다 단부 영역(11)에서 더 큰 단면 둘레를 가질 수 있다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, "폭"은 종방향 축(x)을 따르는 특정 지점에서 빔(10)의 상부면(11)으로부터 하부면(12)까지의 거리를 의미하는 것으로 이해된다. 단부 영역(20)은 중심 영역(21)보다 큰 폭을 가질 수 있다. 중심 영역(21)의 폭보다 큰 폭을 가지는 단부 영역(20)을 제공하는 것은 범퍼 시스템의 코너(들)에서 증가된 강성 및/또는 증가된 접촉 영역을 제공할 수 있다. 이러한 증가된 강성 및/또는 증가된 접촉 영역은 충격력이 범퍼 시스템의 코너에 가해질 때 에너지의 흡수를 도울 수 있다. 예를 들어, 단부 영역의 증가된 높이는 R-CAR 테스트에서 이점을 제공할 수 있다.

내부면(13)으로부터 외부면(14)까지의 선을 따라 취해진 빔(10)의 단면은 빔의 길이를 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 빔(10)의 단면의 기하학적 패턴은 빔(10)의 길이(L)를 따라 변할 수 있거나 또는 단면 둘레는 빔의 길이를 따라 변할 수 있다. 단면의 폭(W)은 빔(10)의 길이(L)를 따라 변할 수 있다. 단면에서의 빔(10)의 상대적인 수직 위치는 빔(10)의 길이(L)를 따라 변할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 범퍼 시스템(40)을 구비하는 차량(38) 전방부의 사시도이다. 범퍼 시스템(40)은 빔(10)이 차량(38)의 측면 레일(42)에 장착되는 범퍼 빔(10)을 포함한다. 범퍼 시스템(40)은 선택적으로 패시아(34)를 포함한다.

도 9는 측면 레일(42)에 부착된 범퍼 빔(10)의 연결을 도시하는 범퍼 시스템(40)을 구비하는 차량(38) 전방부의 사시도이다. 범퍼 빔(10)은 예를 들어, 장착 플레이트(44)의 리셉터(46)에 범퍼 빔(10)을 장착하는 패스너를 사용하여 장착 플레이트(44)에 부착될 수 있다. 패시아(34)는 차량(38)의 바람 저항을 줄이기 위해 공기 역학을 향상시키는 동시에 범퍼 어셈블리를 차체와 통합하도록 설계될 수 있다.

빔은 경량일 수 있다. 예를 들어, 범퍼 빔은 4킬로그램(kg) 이하, 예를 들어 3.5kg 이하, 예를 들어 3kg 이하, 예를 들면 2.5kg 이하의 중량일 수 있다. 일 실시예에서, 빔은 약 2.34kg이 될 수 있다.

본 명세서에 개시된 빔은 차량의 전방 또는 차량의 후방에 배치될 수 있으며, 예를 들어 빔은 전방 빔 또는 후방 빔이 될 수 있다. 빔은 승용차, 트럭, 버스, 상업용 트럭 등과 같은 모든 유형의 차량에서 고려된다. 빔은 승용차에 부착될 수 있다. 빔은 트럭 (예를 들어, 상업용 트럭 또는 승용 트럭)에 부착될 수 있다. 빔은 차량의 후방 범퍼 시스템의 구성요소가 될 수 있다. 빔은 차량의 전방 범퍼 시스템의 구성요소가 될 수 있다. 빔은 전방 언더런 방지 장치(100)의 구성요소가 될 수 있다(도 10 참조).

빔은 원하는 특성을 가지는 임의의 열성형 가능한 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 빔은 열가소성 폴리머, 유리 매트 열가소성 폴리머(GMT), 열경화성 수지, 복합체, 금속 재료 또는 금속 열가소성 폴리머 하이브리드를 포함할 수 있다. 빔을 형성하는데 사용되는 재료의 바람직한 특성은 양호한 강성, 높은 인성/연성, 열 안정성 및 다른 것 중에서 높은 에너지 흡수 용량을 포함한다. 예시적인 물질은 열가소성 중합체뿐만 아니라 열가소성 폴리머와 탄성 중합체 폴리머 및/또는 열경화성 폴리머의 조합을 포함한다. 가능한 재료에는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS); 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT); 폴리카보네이트; 폴리카보네이트/ABS 블렌드; 코폴리카보네이트-폴리에스테르; 아크릴-스티렌-아크릴로니트릴(ASA); 아크릴로니트릴-(에틸렌-폴리프로필렌 디아민 변형(modified))-스티렌(AES); 페닐렌 에테르 폴리머; 폴리페닐렌 에테르/폴리아미드의 블렌드; 폴리아미드; 페닐렌설파이드 폴리머; 폴리비닐 클로라이드(PVC); 내충격성 폴리스티렌(HIPS); 저/고밀도 폴리에틸렌(L/HDPE); 폴리프로필렌(PP); 발포 폴리프로필렌(EPP); 및 열가소성 올레핀(TPO)을 포함한다. 빔은, 예를 들어, 스틸, 알루미늄 또는 유리 매트 열가소성 폴리머로 제작될 수 있다.

예시적인 재료는 사빅(SABIC)의 이노베이티브 플라스틱 비지니스로부터 상업적으로 입수 가능한, XENOY™를 포함한다. XENOY™ 폴리머는 폴리에스테르, 폴리부티렌 테레프탈레이트(PBT), 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 특히 PBT와 폴리카보네이트(PC)의 열가소성 합금 블렌드이다. XENOY™ 폴리머는 연성, 화학적 저항성, 고온 치수 안정성 및 기계적 강도를 특징으로 한다. 이 제품들은 또한 매우 좋은 미학, 윤활성, 자외선 저항 및 색 유지력을 제공한다. 이 제품들은 가솔린과 오일에 대한 저항력 및 -40℃ 이하의 온도에서 높은 수준의 충격 내구력을 제공하도록 설계되었다. 특히, 높은 모듈러스 연성(HMD)의 XENOY™ 폴리머는 높은 강성과 연성의 균형 때문에 바람직하다. 열성형된 XENOY™은 예를 들어, TPO 및 EPP와 비교하여 포장 공간을 감소시키도록 한다. 폴리머의 모듈러스를 증가시키기 위해 필러(유리, 무기물 등)가 사용될 수 있다. 그러나, 필러의 첨가는 일반적으로 (ASTM D638 인장 변형 측정에서 파단 및 항복에서의 신장에 의해 측정되는) 폴리머의 연성을 감소시킨다. XENOY™ HMD 폴리머는 모듈러스를 증가시키기 위하여 필러의 사용을 가능하게 하는 동시에, 에너지를 흡수하는데 도움이 되는 비충전 폴리머(unfilled polymer)의 파단시에 높은 신장을 유지하는 부차적인 나노-피브릴화된(nano-fibrillated) 네트워크를 가진다. 노치 아이조드 충격 테스트(ASTM D256)에 의해 측정된 것과 같이, HMD 폴리머의 연성 또한 현저하게 증가된다. HMD 폴리머는 또한 더 나은 크리프 및 인장 피로 성능을 제공한다. 이러한 HMD 폴리머는 일반적인 자동차 충돌 테스트 시나리오에서 구조를 유지하면서, 증가된 모듈러스때문에, 빔의 벽을 더 얇게 만들도록 허용한다. XENOY™ X4820은 높은 강성과 연성의 균형 때문에 바람직한 폴리머가 될 수 있다. 범퍼 빔은 전술한 재료들 중 어느 하나 이상을 포함하는 조합으로부터 형성 될 수 있다.

본 발명의 빔을 포함하는 범퍼 시스템은 예를 들어 R-CAR 섹션 0031과 같은 저속 손상 가능성 보험 테스트 및/또는 저속 손상 가능성 규제 ECE-R42 섹션 0031과 같은 ECE-R42 기준을 포함하는 R-CAR 표준을 만족시킬 수 있다. 본 발명의 빔을 포함하는 범퍼 시스템은 무게가 500 내지 2,000kg, 예를 들어, 900 내지 1,600kg인 차량에 140mm 이하의 침입이 결합될 때 시속 2.5킬로미터(kph)의 코너 충격을 흡수할 수 있다. 본 발명의 빔은 종래의 빔보다 더 높은 강성을 가질 수 있으며, 더 낮은 수준의 침입을 가질 수 있다. 본 발명의 빔을 포함하는 범퍼 시스템은 무게가 500 내지 2,000kg, 예를 들어, 900 내지 1,600kg인 차량에 140mm 이하의 침입이 결합될 때 4kph에서 중앙 진자 충격을 흡수할 수 있다. 본 발명의 빔을 포함하는 범퍼 시스템은 무게가 500 내지 2,000kg, 예를 들어, 900 내지 1,600kg인 차량에 140mm 이하의 침입이 결합될 때 4kph에서 외부 충격을 흡수할 수 있다.

16kph에서의 RCAR 40% 중첩 충돌 테스트에서, 측정된 최대 힘은 110 킬로뉴튼(kN) 작거나 같아야 된다. 본 발명의 빔을 포함하는 범퍼 시스템은 16kph에서의 RCAR 40% 중첩 충돌 테스트를 100kN 이하, 예를 들어 90kN 이하, 예를 들어, 80kN 이하, 예를 들어 70 kN이하의 측정된 최대 힘으로 충족시킨다.

다음의 실시예는 본 발명에 개시된 빔을 예시하기 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다. 달리 명시하지 않는 한, 모든 예시는 시뮬레이션을 기반으로 한다.

<예시들>

<예시 1>

모든 시뮬레이션에 LS-DYNA 소프트웨어를 사용했으며 사빅(SABIC)의 혁신 플라스틱 사업에서 상업적으로 구입 가능한 XENOY™ 레진 1103을 재료로서 사용했다. 이 예시에서, 샘플 1은 ECE R42 시뮬레이션에서 테스트된 도 7에 도시된 설계 빔이다. ECE R42는 ECE R42 진자 충격에 대한 값비싼 부품의 고장을 명시하지 않는다. 값비싼 부품에는 빔, 패시아, 차량 레일 등이 포함될 수 있다. 빔은 본 명세서에서 이전에 기술된 바와 같으며 박스부 및 삼각형부를 포함한다. 샘플 1에서, 빔의 벽과 리브는 모두 2.5mm의 두께를 가진다. 빔은 XENOY™로 구성되어 있으며 무게는 2.34kg이다. 시뮬레이션에 사용된 차량 질량은 대략적으로 902kg이다. 빔은 ECE R42에 따라 중심 진자 충격 테스트, 외부 진자 충격 테스트 및 코너 진자 충격 테스트를 받는다.

도 11a는 ECE R42 중심 진자 충격 테스트에서 진자(50)의 상대적인 위치를 도시하는 상부 투시도를 도시한다. 이 중심 진자 충격 테스트에서, 진자(50)는 중심 영역 중심점(32)의 위치에서 외부면(14)에서 4.0kph의 힘(F)을 빔(10)에 가한다. 이 테스트의 결과는 중심 영역 중심점 (즉, 빔 중심)에서 20%의 매우 국소화된 최대 변형을 입증한다. 또한, 재료의 파괴 변형이 80%보다 크고 백 패널 변형이 관찰되지 않는다는 것이 관찰된다. 도 12a 및 12b는 중심 진자 충격 테스트 결과의 그래프 표현이다. 도 12a는 킬로뉴튼(KN)의 힘 대 밀리초(ms)의 시간을 도시한다. 도 12a에서 알 수 있는 바와 같이, 최대 힘은 대략적으로 10kN이며 약 100ms에서 발생하고, 그 후에 힘은 감소한다. 도 12b는 mm의 패시아 침입 대 ms의 시간을 도시한다. 도 12b에서 알 수 있는 바와 같이, 최대 패시아 침입은 대략적으로 47mm이며 대략적으로 100ms에서 발생하고, 그 후에 침입은 감소한다.

도 11b는 ECE R42 외부 진자 충격 테스트에서 진자(50)의 상대적인 위치를 도시하는 상부 투시도이다. 이 외부 진자 충격 테스트에서, 진자(50)는 중심 영역 중심점(32)으로부터 거리(Y)에 위치하는 진자 중심점(52)에서 4.0kph의 힘(F)을 빔(10)에 가하며, Y는 300mm와 동일하다. 이 테스트의 결과는 중심 영역 중심점(즉, 빔 중심)에서 39%의 매우 국소화된 최대 변형을 입증한다. 또한, 이 테스트에 의해 증명된 것은 재료의 파괴 변형이 80%보다 크다는 것이다. 추가로, 후면 패널 변형은 관찰되지 않는다. 도 13a 및 13b는 외부 진자 충격 테스트의 결과를 그래프로 표현한 것이다. 도 13a는 힘(kN) 대 시간(ms)을 도시한다. 도 13a에서 알 수 있는 바와 같이, 최대 힘은 대략적으로 70ms에서 발생하고 대략적으로 19kN이다. 도 13b는 패시아 침입(mm) 대 시간(ms)을 도시한다. 도 13b에서 알 수 있는 바와 같이, 최대 패시아 침입은 대략적으로 19mm이며 대략적으로 75ms에서 발생하고, 그 후에 침입은 감소한다.

도 11c는 ECE R42 코너 진자 충격 테스트에서 진자(50)의 위치를 도시하는 상부 투시도이다. 이 코너 진자 충격 테스트에서, 진자(50)는 빔 코너(54)에서 빔(10)에 2.5kph의 힘(F)을 가한다. 도 14a 및 14b는 코너 진자 충격 테스트 결과의 그래프 표현이다. 도 14a는 ms의 시간 대 kN의 힘을 도시한다. 도 14a에서 알 수 있는 바와 같이, 최대 힘은 대략적으로 100ms에서 약 9kN이다. 도 14b는 ms의 시간 대 mm의 패시아 침입을 도시한다. 도 14b에서 알 수 있는 바와 같이, 최대 패시아 침입은 대략적으로 8mm이며 약 120ms에서 발생하고, 그 후에 최대 침입은 감소한다.

중심 진자 충격, 외부 진자 충격 및 코너 충격의 결과는 도 7에 개시된 설계를 가지는 빔이 차량의 구성요소에 대한 최소한의 손상으로 ECE R42 테스트를 양호하게 수행한다는 것을 입증한다. 테스트에서 관찰된 유리한 결과는 중심 진자 충격에 대해 빔의 내부 표면에 소성 변형이 관찰되지 않음을 보여준다.

<예시 2>

이 예시에서, 샘플 2는 시뮬레이션된 RCAR 테스트를 받는 도 7에 도시된 설계 빔이다. 빔은 도 7과 관련하여 이전에 설명된 바와 같으며 박스부 및 삼각형부를 포함한다. 샘플 2에서, 빔의 벽과 리브는 모두 2.5mm의 두께를 가진다. 빔은 XENOY™으로 구성되어 있으며 무게는 2.34kg이다. 차량 질량은 대략적으로 902kg이다. 이 RCAR 시뮬레이션에서, RCAR 규제는 16kph RCAR 40% 중첩 충격 동안에 최대 힘이 110kN을 넘지 않아야 한다고 규정한다. 샘플 2의 시뮬레이션 동안에, 단부 영역(예를 들어, 충돌 캔)의 전체 깊이의 절반 미만이 으스러지는 것이 관찰된다. 내부 표면에서 약간의 변형이 관찰되지만, 단부 영역의 외부 표면은 큰 변형을 나타내지 않는다. 변형은 허용 가능한 한도 내에 있다. 도 15는 RCAR 40% 중첩 테스트에서의 kN의 단면 힘 대 ms의 시간을 그래프로 나타낸 것이다. 샘플 2의 RCAR 테스트에서, 빔은 대략적으로 63kN의 최대 힘과 대략적으로 120mm의 최대 침입을 나타낸다. 따라서, 빔은 상당량의 에너지를 흡수하므로, 바람직하게는 63kN 이하의 낮은 수준의 힘을 나타낸다.

본 명세서에 개시된 빔은 차량에 대한 다양한 규제에 의해 제시된 요건을 충족시킬 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 빔은 110kN의 조절 하에서 허용되는 것보다 거의 50% 적은, RCAR 테스트 동안에 빔에 의해 경험된 힘 레벨이 63kN 이하가 되도록 많은 양의 에너지를 흡수할 수 있다. 본 명세서에 개시된 빔은 빔에 추가 에너지 흡수 능력을 제공하기 위하여 빔의 단부 영역에서 증가된 표면적을 제공할 수 있다. 박스부의 사용은 ECR 42 충격에 의해 제시된 요건을 통과하도록 감소된 무게 및 빔의 경도 유지를 부여할 수 있다. 삼각형부의 사용은 ECR 42 충격에 의해 제시된 요건을 통과하도록 감소된 무게 및 빔의 경도 유지를 부여할 수 있다. 박스부와 삼각형부의 사용은 ECR 42 충격 테스트에 의해 제시된 요건을 통과하도록 감소된 무게 및 빔의 경도 유지를 부여할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 빔은 ECE R42에서 중요한 충격 테스트인, 중앙 진자 충격 테스트 중에 빔의 외부 표면에 소성 변형을 가질 수 없다.

본 명세서에 개시된 빔 및 범퍼 시스템은 적어도 다음의 실시예를 포함한다.

실시예 1: 차량에 결합하도록 구성된 빔으로서, 상기 빔이 차량에 위치될 때 수직축 상의 상부면 및 하부면으로부터 같은 거리의 제1 단부 중심점을 포함하는 제1 단부 영역; 상기 빔이 차량에 위치될 때 상기 수직 축상의 상기 상부면 및 상기 하부면으로부터 같은 거리의 제2 단부 중심점을 포함하는 제2 단부 영역; 상기 제1 단부 영역과 상기 제2 단부 영역 사이에 위치하는 중심 영역으로서, 상기 빔이 차량(38)에 위치되고 종방향 축을 따라 상기 빔의 중심에 위치될 때 상기 중심 영역은 상기 수직축 상의 상기 상부면 및 상기 하부면으로부터 같은 거리인 중심 영역 중심점을 가지는 중심 영역; 내부면; 및 외부면을 포함하고, 상기 빔의 상기 종방향 축은 상기 제1 단부 영역 및 상기 제2 단부 영역을 통과하고; 상기 빔이 가해지는 힘에 의해 충격을 받을 때 상기 중심 영역은 종방향 축을 중심으로 회전할 수 있는 빔.

실시예 2: 실시예 1에 있어서, 상기 내부면으로부터 상기 외부면까지의 선을 따라 취해진 상기 빔의 단면부는 상기 빔의 길이를 따라 변하는 빔.

실시예 3: 실시예 1 또는 2에 있어서, 상기 중심 영역은 박스부, 삼각형부, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하는 단면 기하학적 구조를 포함하는 빔.

실시예 4: 실시예 1 내지 3 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 중심 영역은 단부 영역들로부터 수직 방향으로 오프셋되는 빔.

실시예 5: 실시예 1 내지 4 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 빔의 길이를 따라 변하는 폭을 가지는 빔.

실시예 6: 실시예 1 내지 5 중 어느 한 실시예에 있어서, 하나 이상의 단부 영역은 상기 내부면으로부터 상기 외부면까지의 상기 종방향 축을 따르는 지점에서 측정될 때 상기 중심 영역의 폭보다 더 큰 폭을 가지는 빔.

실시예 7: 차량에 결합하도록 구성된 빔으로서, 상기 빔이 상기 차량에 위치될 때 수직축 상의 상부면 및 하부면으로부터 같은 거리의 제1 단부 중심점을 포함하는 제1 단부 영역; 상기 빔이 차량에 위치될 때 상기 수직축 상의 상기 상부면 및 상기 하부면으로부터 같은 거리의 제2 단부 중심점을 포함하는 제2 단부 영역; 상기 제1 단부 영역과 상기 제2 단부 영역 사이에 위치하는 중심 영역으로서, 상기 빔이 차량에 위치될 때 상기 중심 영역은 상기 수직축상의 상기 상부면 및 상기 하부면으로부터 같은 거리인 중심 영역 중심점을 가지는 중심 영역; 선택적으로, 상기 빔을 실질적으로 감싸도록 위치하는 패시아를 포함하고, 상기 빔의 상기 종방향 축은 상기 제1 단부 영역 및 상기 제2 단부 영역을 통과하고; 상기 내부면으로부터 외부면까지의 선을 따라 취해진 상기 빔의 단면은 상기 빔의 길이를 따라 변하는 빔.

실시예 8: 실시예 7에 있어서, 상기 중심 영역은 상기 빔이 가해지는 힘에 의하여 충격을 받을 때 종방향 축을 중심으로 회전할 수 있는 빔.

실시예 9: 실시예 1 내지 8 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 빔은 열가소성 폴리머, 유리 매트 열가소성 폴리머, 열경화성 수지, 복합체, 금속 재료, 금속 플라스틱 하이브리드, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합물을 포함하는 빔.

실시예 10: 실시예 9에 있어서, 상기 빔은 열가소성 폴리머를 포함하는 빔.

실시예 11: 실시예 10에 있어서, 상기 열가소성 폴리머는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌; 폴리부틸렌 테레프탈레이트; 폴리카보네이트; 코폴리카보네이트-폴리에스테르; 아크릴-스티렌-아크릴로니트릴; 아크릴로니트릴-(에틸렌-폴리프로필렌 디아민 변형)-스티렌; 페닐렌 에테르 폴리머; 폴리아미드; 페닐렌설파이드 폴리머; 폴리비닐 클로라이드; 폴리스티렌; 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 열가소성 올레핀, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하는 빔.

실시예 12: 실시예 11에 있어서, 상기 열가소성 폴리머는 폴리카보네이트 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트의 블렌드인 빔.

실시예 13: 실시예 1 내지 12 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 빔은 충돌시에 에너지를 흡수하도록 차량의 후방에 부착되도록 구성되는 빔.

실시예 14: 실시예 1 내지 13 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 빔은 충돌시에 에너지를 흡수하도록 차량의 전방에 부착되도록 구성되는 빔.

실시예 15: 실시예 1 내지 14 중 어느 한 실시예에 따른 빔; 및 선택적으로 패시아를 포함하는 범퍼 시스템.

실시예 16: 실시예 15에 있어서, 상기 빔은 열가소성 폴리머, 유리 매트 열가소성 폴리머, 열경화성 수지, 복합체, 금속 재료, 금속 플라스틱 하이브리드, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합물을 포함하는 범퍼 시스템.

실시예 17: 실시예 15 또는 16에 있어서, 상기 시스템은 전방 범퍼 시스템인 범퍼 시스템.

실시예 18: 실시예 15 내지 17 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 시스템은 후방 범퍼 시스템인 범퍼 시스템.

실시예 19: 실시예 15 내지 18 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 시스템은 전방 언더런 보호 시스템인 범퍼 시스템.

실시예 20: 실시예 15 내지 실시예 19 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 중심 영역은 박스부, 삼각형부, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하는 단면 기하학적 구조를 포함하는 범퍼 시스템.

일반적으로, 본 발명은 본 발명에 개시된 임의의 적절한 구성요소를 대안적으로 포함할 수 있으며, 구성될 수 있으며, 본질적으로 구성될 수 있다. 본 발명은 부가적으로 또는 대안적으로, 종래 기술의 구성에 사용되거나 그렇지 않으면 본 발명의 기능 및/또는 목적들의 달성에 필수적이지 않은 임의의 구성요소, 재료, 성분, 보조제 또는 종을 결여되거나 실질적으로 포함하지 않도록 고안해 낼 수 있다. 동일한 성분이나 성질을 향한 모든 범위의 종점은 포괄적이며 독립적으로 조합할 수 있다(예를 들어, "25wt% 이하, 또는 5wt% 내지 20wt%"의 범위는 "5wt% 내지 25wt%" 등의 범위의 값의 종점과 모든 중간값을 포함한다.). 더 넓은 범위에 더하여 더 좁은 범위 또는 특정 그룹의 개시는 더 넓은 범위 또는 더 큰 그룹의 포기가 아니다. "조합(Combination)"은 블렌드(blend), 혼합(mixture), 합금(alloy), 반응 생성(reaction product) 등을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "제1", "제2" 등의 용어는 순서, 양 또는 중요성을 나타내지 않고, 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위해 사용된다. 본 명세서에서 용어는 양의 제한을 나타내지 않으며, 달리 지시되거나 문맥에 의해 명백하게 부정되지 않는 한, 단수 및 복수를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 한다. "또는"은 "및/또는"을 의미한다. 본 명세서에서 사용된 접미사 "(들)"은 수정된 용어의 단수 및 복수 모두를 포함하는 것으로 의도되어, 그 용어의 하나 이상을 포함한다(예를 들어, 필름(들)은 하나 이상의 필름을 포함한다). 본 명세서 전체에 걸쳐 "일 실시예", "다른 실시 예", "실시예" 등의 언급은 실시예와 연결되어 기술된 특정 요소(예를 들어, 특징(feature), 구조(structure) 및/또는 특성(characteristic))는 본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시예에 포함되는 것을 의미하며, 다른 실시예에 존재하거나 존재하지 않을 수 있다. 또한, 기술된 구성요소들은 다양한 실시예들에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있음이 이해될 것이다.

양과 관련하여 사용된 수식어 "약"은 명시된 값을 포함하고 문맥에 의해 지시된 의미를 가진다(예를 들어, 특정 양의 측정값과 관련된 오차의 정도를 포함한다). 표기법 "+10%"는 표시된 측정값이 명시된 값의 마이너스 10%에서 플러스 10%까지의 양일 수 있음을 의미한다. "전방", "후방", "하부" 및/또는 "상부"라는 용어는 달리 언급되지 않는 한, 단지 설명의 편의를 위하여 본 명세서에서 사용되며, 어느 하나의 위치 또는 공간적 방향으로 한정되지는 않는다. "선택적" 또는 "선택적으로"는 추후에 기술된 사건 또는 상황이 발생할 수 있거나 발생할 수 없다는 것을 의미하며, 설명에는 사건이 발생하는 경우 및 사건이 발생하지 않는 경우가 포함된다. 달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. "조합(Combination)"은 블렌드(blend), 혼합(mixture), 합금(alloy), 반응 생성(reaction product) 등을 포함한다.

본 명세서에서 달리 명시하지 않는 한, RCAR 및 ECE R42와 같은 표준, 규제, 테스트 방법 등에 대한 언급은 본 출원서의 제출 시점에 시행중인 표준, 규제, 지침 또는 방법을 나타낸다.

인용된 모든 특허, 특허 출원 및 기타 참고 문헌은 그 전체가 본 명세서에 참고로서 인용되어 있다. 그러나, 본 출원의 용어가 통합된 참조의 용어와 모순되거나 충돌하는 경우, 본 출원으로부터의 용어는 통합된 참조로부터 상충하는 용어보다 우선한다.

특정 실시예들이 설명되었지만, 현재 예상하지 못하거나 예상할 수 없는 대안, 수정, 변형, 개선 및 실질적인 균등물은 출원인 또는 통상의 기술자에게 발생할 수 있다. 따라서, 첨부된 특허 청구 범위 및 보정의 대상은 그러한 모든 대안, 수정, 변형, 개선 및 실질적 균등물을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (20)

1. 차량에 결합하도록 구성된 빔으로서,
   상기 빔이 차량에 위치될 때 수직축 상의 상부면 및 하부면으로부터 같은 거리에 있는 제1 단부 중심점을 포함하는 제1 단부 영역;
   상기 빔이 차량에 위치될 때 상기 수직축 상의 상기 상부면 및 상기 하부면으로부터 같은 거리에 있는 제2 단부 중심점을 포함하는 제2 단부 영역;
   상기 제1 단부 영역과 상기 제2 단부 영역 사이에 위치하는 중심 영역으로서, 상기 빔이 차량(38)에 위치되고 종방향 축을 따라 상기 빔의 중심에 위치될 때 상기 중심 영역은 상기 수직축 상의 상기 상부면 및 상기 하부면으로부터 같은 거리에 있는 중심 영역 중심점을 가지는 중심 영역;
   내부면; 및
   외부면을 포함하고,
   상기 빔의 상기 종방향 축은 상기 제1 단부 영역 및 상기 제2 단부 영역을 통과하고;
   상기 빔이 가해지는 힘에 의해 충격을 받을 때 상기 중심 영역은 종방향 축에 대해 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는 빔.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 내부면으로부터 상기 외부면까지의 선을 따라 취해진 상기 빔의 단면부는 상기 빔의 길이를 따라 변하는 것을 특징으로 하는 빔.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 중심 영역은 박스부, 삼각형부, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하는 단면 기하학적 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 중심 영역은 상기 단부 영역들로부터 수직으로 오프셋되는 것을 특징으로 하는 빔.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 빔의 길이를 따라 변하는 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 빔.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   하나 이상의 단부 영역은 상기 종방향 축을 따르는 지점에서 상기 내부면으로부터 상기 외부면까지 측정될 때 상기 중심 영역의 폭보다 더 큰 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 빔.
7. 차량에 결합하도록 구성된 빔으로서,
   상기 빔이 상기 차량에 위치될 때 수직축 상의 상부면 및 하부면으로부터 같은 거리에 있는 제1 단부 중심점을 포함하는 제1 단부 영역;
   상기 빔이 차량에 위치될 때 상기 수직축 상의 상기 상부면 및 상기 하부면으로부터 같은 거리에 있는 제2 단부 중심점을 포함하는 제2 단부 영역;
   상기 제1 단부 영역과 상기 제2 단부 영역 사이에 위치하는 중심 영역으로서, 상기 빔이 차량에 위치될 때 상기 중심 영역은 상기 수직축상의 상기 상부면 및 상기 하부면으로부터 같은 거리에 있는 중심 영역 중심점을 가지는 중심 영역;
   선택적으로, 상기 빔을 실질적으로 감싸도록 위치하는 패시아를 포함하고,
   상기 빔의 상기 종방향 축은 상기 제1 단부 영역 및 상기 제2 단부 영역을 통과하고;
   상기 내부면으로부터 상기 외부면까지의 선을 따라 취해진 상기 빔의 단면은 상기 빔의 길이를 따라 변하는 것을 특징으로 하는 빔.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 중심 영역은 상기 빔이 가해지는 힘에 의하여 충격을 받을 때 종방향 축에 대해 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는 빔.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 빔은 열가소성 폴리머, 유리 매트 열가소성 폴리머, 열경화성 수지, 복합체, 금속 재료, 금속 플라스틱 하이브리드, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 빔.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 빔은 열가소성 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 열가소성 폴리머는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌; 폴리부틸렌 테레프탈레이트; 폴리카보네이트; 코폴리카보네이트-폴리에스테르; 아크릴-스티렌-아크릴로니트릴; 아크릴로니트릴-(에틸렌-폴리프로필렌 디아민 변형)-스티렌; 페닐렌 에테르 폴리머; 폴리아미드; 페닐렌설파이드 폴리머; 폴리비닐 클로라이드; 폴리스티렌; 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 열가소성 올레핀, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 빔.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 열가소성 폴리머는 폴리카보네이트 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트의 블렌드인 것을 특징으로 하는 빔.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔은 충돌시에 에너지를 흡수하도록 차량의 후방에 부착되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 빔.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔은 충돌시에 에너지를 흡수하도록 차량의 전방에 부착되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 빔.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 빔; 및
    선택적으로 패시아를 포함하는 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 빔은 열가소성 폴리머, 유리 매트 열가소성 폴리머, 열경화성 수지, 복합체, 금속 재료, 금속 플라스틱 하이브리드, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 시스템은 전방 범퍼 시스템인 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
18. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은 후방 범퍼 시스템인 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
19. 제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은 전방 언더런 보호 시스템인 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.
20. 제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중심 영역은 박스부, 삼각형부, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함하는 단면 기하학적 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 범퍼 시스템.

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