KR100997375B1 - 차량용 범퍼빔 유닛 - Google Patents

Abstract

범퍼빔의 전면 중앙 상부에 V자형 센터 리인포스 패널을 용접하여 추가 구성함으로써, 범퍼빔의 전체적인 사이즈 증대 없이 그 구조적 강성을 높여 정면 충돌에 대한 범퍼빔의 충격흡수성능을 향상시키며, 상기한 센터 리인포스 패널을 범퍼빔의 전면 중앙 상부에 구성함으로써, 상대적으로 차고가 높은 차량과의 정면 혹은 후면 충돌 시, 상대 차량의 하부로 밀고 들어가는 언더 라이딩(UNDER RIDING) 현상을 방지하기 위한 차량용 범퍼빔 유닛을 제공한다.

범퍼빔, 센터 리인포스 패널, 충격, 언더 라이딩

Description

차량용 범퍼빔 유닛{A BUMPER BEAM UNIT FOR VEHICLES}

본 발명은 차량용 범퍼빔 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 범퍼빔의 전면 중앙 상부에 V자형 센터 리인포스 패널을 구성하여 정면 충돌에 대한 범퍼빔의 강성을 향상시킬 수 있도록 하는 차량용 범퍼빔 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 차량에서의 범퍼는 자동차가 다른 자동차나 고정체와의 충돌시, 그 충격을 흡수하여 승객의 안전을 도모하며, 동시에 차체의 변형을 최소화 할 수 있도록 자동차의 전,후 단부의 소정 부위에 배치되는 완충유닛이다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 상기한 범퍼(100)는 차량의 전,후방에서 차폭 방향으로 배치되는 범퍼빔(101)의 후방 양측에 스테이(103)가 장착되어 차체측 사이드 멤버(111)에 장착되는 범퍼빔 유닛(105)과, 상기 범퍼빔(101)의 전방에 배치되어 충격력을 흡수하는 에너지 업소버(107), 그리고 상기 범퍼빔(101)과 에너지 업소버(107)를 감싸는 범퍼 커버(109)로 이루어진다.

여기서, 상기한 종래의 범퍼빔 유닛(105)은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 롤 포밍 성형되어 전방 레일(115)과 후방 레일(117)로 이루어지는 상기 범퍼빔(101)이 구성된다.

상기 범퍼빔(101)의 양단부에는 상기 범퍼 커버(109)의 양단 내측과 간섭되는 것을 피하여 그 설계 자유도를 확보하면서 상기 범퍼 커버(109)를 지지하도록 코너 리인포스 인너 패널(121)과 코너 리인포스 아웃터 패널(123)로 이루어지는 코너 리인포스 패널(120)을 용접하여 코너부를 보강하였다.

한편, 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, 그 저항 응력값을 높이기 위하여 현재 범퍼빔(101)에 적용되는 강도 이상의 소재를 적용하거나, 구조적으로 범퍼빔(101)의 단면형상을 유지하여 충돌하중에 반대방향으로 저항하도록 최소 중량의 보강 격막 등을 적용하는 방법을 주로 적용하였다.

그러나 상기한 범퍼빔(101)의 강성을 보강하기 위하여 소재를 변경하는 경우, 성형성의 문제가 있으며, 단면 형상을 변경하는 경우에도 성형성 및 설계변경에 따른 추가 공정 등으로 인한 문제점을 내포하고 있다.

또한, 상기한 바와 같은 종래의 차량용 범퍼빔 유닛(105)은 상대적으로 차고가 높은 차량과의 정면 혹은 후면 충돌 시, 상대 차량의 하부로 밀고 들어가는 언더 라이딩(UNDER RIDING) 현상에 의한 차체 손상에 대해서는 무방비 상태인 단점도 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 범퍼빔의 전면 중앙 상부에 V자형 센터 리인포스 패널을 용접하여 추가 구성함으로써, 범퍼빔의 전체적인 사이즈 증대 없이 그 구조적 강성을 높여 정면 충돌에 대한 범퍼빔의 충격흡수성능을 향상시키는 차량용 범퍼빔 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기한 센터 리인포스 패널을 범퍼빔의 전면 중앙 상부에 구성함으로써, 상대적으로 차고가 높은 차량과의 정면 혹은 후면 충돌 시, 상대 차량의 하부로 밀고 들어가는 언더 라이딩(UNDER RIDING) 현상을 방지하기 위한 차량용 범퍼빔 유닛을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 차량용 범퍼빔 유닛은 전방 레일과 후방 레일로 구성되어 차폭 방향으로 배치되는 범퍼빔과, 상기 범퍼빔의 후방 양측에 설치되어 상기 범퍼빔을 차체에 고정하는 스테이를 포함하는 차량용 범퍼빔 유닛에 있어서, V자 형상으로 절곡 형성되는 센터 리인포스 패널을 상기 범퍼빔의 전면 중앙 상부에 길이방향을 따라 장착하되, 상기 센터 리인포스 패널은 일단부가 상기 전방 레일의 길이방향을 따라 전면에 용접 고정되고, 타단부는 상기 후방 레일의 상면에 대응하여 평행하게 절곡된 용접단을 형성하여 상기 후방 레일의 길이방향을 따라 그 상면에 용접 고정되며, 그 절곡 선단은 상기 범퍼빔의 상단면으로부터 일정 높이를 갖는 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 센터 리인포스 패널은 그 길이방향을 따라 일면과 타면에 각각 적어도 하나 이상의 보강 비드가 형성되는 것으로 할 수 있다.

상기 각 보강 비드는 상기 센터 리인포스 패널의 일면과 타면에 대하여 각각 외향하여 각 단부까지 돌출되는 돌출면으로 이루어지는 것으로 할 수 있다.

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이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 범퍼빔 유닛에 의하면, 범퍼빔의 전면 중앙 상부에 V자형 센터 리인포스 패널을 용접하여 추가 구성함으로써, 범퍼빔의 전체적인 사이즈 증대 없이도 그 구조적 강성을 높여 정면 충돌에 대한 범퍼빔의 충격흡수성능을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 상기 센터 리인포스 패널을 범퍼빔의 전면 중앙 상부에 구성함으로써, 상대적으로 차고가 높은 차량과의 정면 혹은 후면 충돌 시, 상대 차량의 하부로 밀고 들어가는 언더 라이딩(UNDER RIDING) 현상을 방지하여 차체의 더 큰 손상을 방지하는 등, 범퍼빔의 구조적 안정성을 높이는 효과가 있다.

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

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛에 적용되는 범퍼빔의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛에 적용되는 센터 리인포스 패널의 사시도이다.

본 실시예에 따른 범퍼빔 유닛(1)은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 롤 포밍 성형되어 전방 레일(3)과 후방 레일(5)로 이루어지는 상기 범퍼빔(7)이 최대 성형곡률 한계까지 그 양단부를 성형하여 적용된다.

상기 범퍼빔(7)의 양단부에는 프레스 성형되는 코너 리인포스 인너 패널(11)과 코너 리인포스 아웃터 패널(13)로 이루어지는 코너 리인포스 패널(9)을 용접하여 범퍼 커버의 양단부 내측과의 공간 확보 및 설계 자유도를 높이면서도, 차량의 옵셋 충돌 시, 그 충돌 에너지가 범퍼빔(7)으로 분산 흡수되도록 적용되어 코너부를 보강한다.

그리고 상기 범퍼빔(7)의 중앙에는, 도 4에서 도시한 바와 같은, 센터 리인포스 패널(15)이 용접 고정된다.

상기 센터 리인포스 패널(15)은 V자 형상의 단면으로 소정각 절곡 형성되어 상기 범퍼빔(7)의 전면 중앙 상부에 길이방향을 따라 일정구간 장착된다.

즉, 상기 센터 리인포스 패널(15)은, 도 5에서 도시한 바와 같이, 그 일단부가 상기 범퍼빔(7)의 전방 레일(3)에 그 길이방향을 따라 전면에 용접 고정되고, 그 타단부는 상기 범퍼빔(7)의 후방 레일(5) 상면에 대응하여 평행하게 절곡된 용접단(WF)을 형성하여 상기 후방 레일(5)의 길이방향을 따라 그 상면에 용접 고정된다.

이러한 상기 센터 리인포스 패널(15)은, 도 6에서 도시한 바와 같이, 그 길이방향을 따라 일면(F1)과 타면(F2)에 각각 3개씩의 보강 비드(RB)가 형성된다.

즉, 상기 각 보강 비드(RB)는 동일한 형상으로, 상기 센터 리인포스 패널(15)의 일면(F1)과 타면(F2)에 대하여 각각 외향하여 각 단부까지 돌출되는 돌출면으로 이루어진다.

이때, 상기 센터 리인포스 패널(15)을 범퍼빔(7)에 용접 장착함에 있어서, 상기 센터 리인포스 패널(15)의 그 절곡 선단(P)이 상기 범퍼빔(7)의 상단면으로부터 일정 높이(T)를 갖도록 장착되는 것이 바람직하다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 범퍼빔 유닛(1)은 정면 충돌 시, 그 충격하중이 전달되는 방향에 직접적으로 반발하는 범퍼빔(7)의 폭방향으로 상기 센터 리인포스 패널(15)이 일체로 장착됨으로써 범퍼빔(7)의 구조적 안정성을 높여 전체적인 강성을 증대시킨다.

이는 범퍼빔(7)의 강성을 보강하기 위하여 소재 변경 및 단면 형상의 변경 없이도 충격에 대한 범퍼빔(7) 중앙의 조기함몰을 최대한 억제하는 작용을 하게 된다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 차량용 범퍼빔 유닛(1)은 정면 배리어(BARRIER) 충돌시험을 통하여 다음과 같은 충돌 해석 결과를 가지며, 종래 기술의 차량용 범퍼빔 유닛(105)의 충돌 해석 결과치와 비교를 통하여 그 성능면에서 우수함을 알 수 있다.

즉, 충돌 해석은 시험조건으로 해석 중량을 1,880Kg, 충돌속도를 10Km/h로 하여 종래 차량용 범퍼빔 유닛(105)과 본 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛(1)의 응력 분포, 변위량 비교의 2가지 측면에서 해석하였다.

먼저, 응력 분포의 경우, 도 7은 종래 기술과 본 발명의 실시예에 따른 범퍼빔 유닛의 정면 충돌시의 응력 분포를 나타내고 있다.

즉, 도 7의 종래 기술과 본 발명의 차량용 범퍼빔 유닛에 대한 응력 분포 상, 본 발명의 실시예에 적용되는 범퍼빔(7)이 중앙부를 기점으로 푸른색으로 표시되는 응력이 덜 발생된 영역이 많은 것을 확인할 수 있다.

이는 본 실시예의 범퍼빔(7)이 종래 기술의 범퍼빔(101)에 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 8에서 도시한 바와 같이, 충돌 시 범퍼빔 유닛(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 말한다.

그리고 상기 디플렉션 변위량은 충돌 시, 범퍼빔 유닛(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 범퍼빔 유닛이라 할 수 있다.

도 9는 종래 기술과 본 발명의 차량용 범퍼빔 유닛의 정면 충돌 시험에 따른 변위량의 비교값을 나타내고 있다.

즉, 상기 변위량 비교에 있어서는, 도 9에서 도시한 바와 같이, 본 실시예의 범퍼빔(7)이 종래 기술의 범퍼빔(101)에 비하여 인트루젼 변위량과 디플렉션 변위량이 모두 작게 나타남을 알 수 있으며, 영구 변형량에 있어서도 작게 나타남을 알 수 있다.

이는 종래 기술의 범퍼빔 유닛(105)에 비하여, 본 발명의 범퍼빔 유닛(1)의 충격흡수성능이 더 우수함을 짐작할 수 있게 한다.

도 1은 일반적인 차량용 범퍼빔 유닛의 분리 사시도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 차량용 범퍼빔 유닛에 적용되는 범퍼빔의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛에 적용되는 범퍼빔의 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛에 적용되는 센터 리인포스 패널의 사시도이다.

도 5는 도 3의 A-A 선에 따른 단면도이다.

도 6은 도 3의 B-B 선에 따른 단면도이다.

도 7은 종래 기술과 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛의 정면 충돌 시험에 따른 응력 분포도이다.

도 8은 범퍼빔 유닛의 충돌시험에서 변위량 비교시의 개념을 설명을 하기 위한 변위량의 개념 설명도이다.

도 9는 종래 기술과 본 발명의 실시예에 따른 차량용 범퍼빔 유닛의 정면 충돌 시험에 따른 변위량의 비교표이다.

Claims (5)

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2. 전방 레일과 후방 레일로 구성되어 차폭 방향으로 배치되는 범퍼빔과, 상기 범퍼빔의 후방 양측에 설치되어 상기 범퍼빔을 차체에 고정하는 스테이를 포함하는 차량용 범퍼빔 유닛에 있어서,

   V자 형상으로 절곡 형성되는 센터 리인포스 패널을 상기 범퍼빔의 전면 중앙 상부에 길이방향을 따라 장착하되, 상기 센터 리인포스 패널은 일단부가 상기 전방 레일의 길이방향을 따라 전면에 용접 고정되고, 타단부는 상기 후방 레일의 상면에 대응하여 평행하게 절곡된 용접단을 형성하여 상기 후방 레일의 길이방향을 따라 그 상면에 용접 고정되며, 그 절곡 선단은 상기 범퍼빔의 상단면으로부터 일정 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔 유닛.
3. 제2항에서,

   상기 센터 리인포스 패널은

   그 길이방향을 따라 일면과 타면에 각각 적어도 하나 이상의 보강 비드가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔 유닛.
4. 제3항에서,

   상기 각 보강 비드는

   상기 센터 리인포스 패널의 일면과 타면에 대하여 각각 외향하여 각 단부까지 돌출되는 돌출면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 범퍼빔 유닛.
5. 삭제

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