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KR101983998B1 - 차량의 범퍼용 스티프너 - Google Patents

차량의 범퍼용 스티프너 Download PDF

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KR101983998B1
KR101983998B1 KR1020170157343A KR20170157343A KR101983998B1 KR 101983998 B1 KR101983998 B1 KR 101983998B1 KR 1020170157343 A KR1020170157343 A KR 1020170157343A KR 20170157343 A KR20170157343 A KR 20170157343A KR 101983998 B1 KR101983998 B1 KR 101983998B1
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reinforcing
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배근혁
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    • B60R2019/1853—Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing made of plastic material of reinforced plastic material

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 범퍼용 스티프너는 차량의 범퍼에 부착되는 스티프너로서, 상기 범퍼 형상에 대응되도록 차량의 폭 방향을 따라 원호(圓弧) 형상으로 길게 형성된 바디부; 루프 형상으로 마련되어 상기 바디부의 외주면을 감싸도록 설치된 몰딩부; 및 상기 바디부의 강성을 보강하도록, 차량의 폭 방향으로 복수의 원호가 연결된 물결무늬로 형성되어 상기 바디부에 부착되는 보강리브;를 포함한다.

Description

차량의 범퍼용 스티프너{STIFFENER FOR BUMPER OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 범퍼용 스티프너에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강성과 강도를 유지하면서 경량화할 수 있는 차량의 범퍼용 로워 스티프너에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 저속 충돌시 탄성적으로 변형하여 차량의 물리적인 손상을 최소화하고, 충격을 흡수하여 탑승자의 안전을 도모하도록 차량의 전방 및 후방에 범퍼가 설치된다.
상기와 같은 범퍼에는 차량이 보행자와 충돌시 보행자의 상해를 최소화하기 위해 범퍼 빔 또는 FEM(Front End Module) 캐리어의 하부에 스티프너(stiffener)가 구비된다.
도 1은 종래 일반적인 스티프너를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 스티프너(1)는 범퍼의 백빔(2)을 기준으로 어퍼 스티프너(1a)와 로어 스티프너(1b)가 연결 스티프너(1c)를 통해 일체로 연결되어 백빔(2)에 고정되도록 결합된 구조이다.
이에, 보행자와 충돌시 보행자의 무릎 아래 정강이 부분이 로어 스티프너(1b)에 의해 지지되어 보호되며, 보행자의 무릎 위 대퇴부 부분은 어퍼 스티프너(1a)에 의해 지지되어 보호된다.
종래 상기와 같은 스티프너(1)는 스틸 재질로 마련되어 강도를 높일 경우 중량 및 비용이 급증하게 되며, 중량 및 비용을 줄이면 강도가 낮아져 그 기능을 충분히 수행할 수 없게 된다.
최근 상기와 같은 문제점을 해결하고자, 가벼우면서도 강도가 우수한 GMT(Glass fiber Mat Thermoplastic) 소재 및 CFT(Continuous Fiber reinforced thermoplastic composite Tape) 소재 등과 같은 복합소재를 이용하여 제조되고 있다.
상기와 같은 복합소재는 강도가 우수하며 경량화가 가능할 뿐만 아니라, 디자인 자유도, 조립성, 내부식성, 차음성, 제진성, 탄성 및 내충격성 등이 우수하여 다양한 부품에 적용되고 있다.
하지만, 종래 스티프너는 최적화 설계라기보다는 단순히 보행자 법규를 만족시키기 위한 일환으로 제공되고 있어, 상기와 같이 복합소재를 사용하더라도 강성과 유연성 측면에서 구조역학적 접근이 이루어지지 않았다.
이에, 스티프너의 강도를 높이고자 하는 경우 종래와 같이 중량 및 비용이 증가되는 문제점을 여전히 가지고 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
KR 10-1611050 (2016. 04. 04.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 스티프너의 소재 및 형상을 개선하여 강도 및 강성을 원하는 수준으로 유지하면서 경량화를 달성할 수 있는 차량의 범퍼용 로워 스티프너를 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 범퍼용 스티프너는 차량의 범퍼에 부착되는 스티프너로서, 상기 범퍼 형상에 대응되도록 차량의 폭 방향을 따라 원호(圓弧) 형상으로 길게 형성된 바디부; 루프 형상으로 마련되어 상기 바디부의 외주면을 감싸도록 설치된 몰딩부; 및 상기 바디부의 강성을 보강하도록, 차량의 폭 방향으로 복수의 원호가 연결된 물결무늬로 형성되어 상기 바디부에 부착되는 보강리브;를 포함한다.
상기 보강리브는, 상기 바디부의 평면 및 저면에 각각 부착되는 제1 보강리브와 제2 보강리브를 포함하며, 상기 제1 보강리브는 원호 형상으로 마련된 복수의 제1 보강부가 연속적으로 연결되어 마련되고, 상기 제2 보강리브는 원호 형상으로 마련된 복수의 제2 보강부가 연속적으로 연결되어 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 보강부 및 제2 보강부는, 동일한 크기의 원호 형상으로 마련되되, 서로 반대 방향으로 휘어진 것이 바람직하다.
상기 제1, 2 보강부는, 양 단부 및 돌출부가 상기 몰딩부의 내주면에 접하도록 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 바디부와 몰딩부 및 보강리브는, 섬유 강화 플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastics)로 일체로 형성된 것이 바람직하다.
보다 바람직하게, 단섬유가 랜덤하게 배열된 단섬유 강화 플라스틱으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 몰딩부는, 차량의 외측 방향의 두께에 비하여 내측 방향의 두께가 더 두꺼운 것을 특징으로 할 수 있다.
보다 바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 범퍼용 스티프너는, 발포수지 재질로 마련되어 상기 바디부와 몰딩부 및 보강부에 의해 형성되는 형성되는 각각의 내부공간에 삽입되는 복수의 완충부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 섬유 강화 플라스틱를 사용하여 로워 스티프너를 제작함으로서, 로워 스티프너의 경량화를 달성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 단섬유가 불규직적으로 배열된 섬유 강화 플라시틱을 사용하여, 바디부와 몰딩부 및 보강리브를 일체로 형성함으로써, 스티프너의 강도 및 강성을 원하는 수준으로 유지하면서 중량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 바디부의 평면 및 저면에 부착되는 제1 보강부와 제2 보강부가 서로 교차하도록 배치함으로써, 스티프너의 강성을 향상시키면서 충격흡수 효과를 극대화할 수 있어, 보행자의 상해를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 일반적인 스티프너를 설명하기 위한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 범퍼용 스티프너를 보여주는 사시도이며,
도 3은 도 2의 "A-A" 단면을 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 범퍼용 스티프너의 평면을 보여주는 도면이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 범퍼용 스티프너의 저면을 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명은 차량의 어퍼 스티프너 또는 로워 스티프너로 사용될 수 있는 차량의 범퍼용 스티프너에 관한 것으로 보다 상세하게는, 구조를 개선하여 동일 중량의 종래 스티프너에 비하여 강성 및 강도를 향상시키고, 보행자의 상해를 최소화하는 것을 주요 특징으로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 범퍼용 스티프너를 보여주는 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 차량의 범퍼용 스티프너(10)는 범퍼 형상에 대응되는 형상으로 마련된 바디부(100)와 바디부(100)의 외주면을 감싸는 몰딩부(200) 및 바디부(100)에 부착되어 강성을 보강하는 보강리브(300)를 포함한다.
바디부(100)는 차량의 폭 방향으로 길이가 긴 플레이트 형상으로 마련되되, 충돌시 강성을 향상시킬 수 있도록 차량의 전방 또는 후방을 감싸는 원호 형상으로 형성되어 차량의 범퍼에 부착된다.
도 3은 도 2의 "A-A" 단면을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 몰딩부(200)는 바디부(100)의 외주면을 감싸는 루프(loop) 형상으로 마련되는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 단면이 사각형상의 폐단면을 이루는 몰딩부(200)를 사용하였으나, 이에 한정하지 않고 원형 타원, 다각형상의 폐단면을 이루는 몰딩부(200)를 선택적으로 사용할 수 있다.
또한, 몰딩부(200)와 바디부(100)는 강성 및 강도를 원하는 수준으로 유지하면서 경량화를 달성할 수 있도록 섬유 강화 플라스틱 재질로 일체로 마련될 수 있다.
이에, 몰딩부(200)와 바디부(100)가 결합되어 단면이 "H" 형이며, 차량의 내측 방향으로 굽은 바 형상으로 마련되어 몰딩부(200)가 바디부(100)를 보조하여 보강재 역할을 함으로써, 스티프너로서의 강성 및 강도를 확보할 수 있는 효과가 있다.
몰딩부(200)는 차량의 외측 방향의 두께에 비하여 범퍼에 내측 방향의 두께가 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.
이에, 차체와 결합 면적을 넓힘으로써, 차체에 의해 몰딩부(200) 및 바디부(100)가 안정적으로 지지되어 스티프너로서 강성 및 강도를 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 몰딩부(200)는 차량의 폭 방향으로 부위별로 요구되는 강성 및 강도에 따라 그 두께가 가변될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 범퍼용 스티프너의 평면을 보여주는 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 범퍼용 스티프너의 저면을 보여주는 도면이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 보강리브(300)는 바디부(100)의 평면과 저면에 각각 부착되는 제1 보강리브(310) 및 제2 보강리브(320)로 이루어진다.
제1 보강리브(310) 및 제2 보강리브(320)는 각각 원호 형상의 제1 보강부(311)와 제2 보강부(321)가 연속적으로 연결되어 바디부(100)에 대응되는 형상으로 구부러진 형상으로 마련된다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 보강리브(310)는 바디부(100)에 비하여 작은 원호 형상을 갖되 상기 바디부(100)의 반대방향으로 구부러진 복수의 제1 보강부(311)가 연속적으로 연결되어 상기 바디부(100)에 대응되는 형상으로 마련된다.
상기와 같이 마련된 제1 보강리브(310)는 그 저면이 상기 바디부(100)의 평면에 부착되고, 각각의 제1 보강부(311)의 돌출부 및 양 단부는 몰딩부(200)의 내주면에 접촉되도록 형성되는 것이 바람직하다.
이에, 제1 보강리브(310)의 결합력을 향상시켜 차량의 범퍼용 스티프너(10)의 내구성 및 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 복수의 원호 형상으로 마련되는 각각의 제1 보강부(311)가 충돌시 탄성력을 제공하여 충격을 흡수함으로써 보행자의 상해를 최소화할 뿐만 아니라, 바디부(100)의 부족한 강성 및 강도를 보강할 수 있는 효과가 있다.
이때, 복수의 제1 보강부(311)가 연결되어 마련된 제1 보강리브(310)는 바디부와 동일한 곡률을 갖도록 형성됨으로써, 상기와 같은 충격 흡수효과를 극대화하고 스티프너로서의 강도 및 강성을 확보함으로써, 스티프너를 보다 경량화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 다른 제2 보강리브(320)는 제1 보강리브(310)와 마찬가지로 바디부(100)에 비하여 작은 원호 형상을 갖는 복수의 제2 보강부(321)가 연속적으로 연결되어 바디부(100)의 저면에 결합된다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 보강부(321)는 제1 보강부(311)와 동일한 크기의 원호 형상으로 형성되되 제1 보강부(311)의 반대방향으로 굽은 원호 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
이에, 제1 보강부(311) 및 제2 보강부(321)가 양 단부 및 돌출부가 서로 교차되도록 바디부(100)의 평면 및 저면에 부착됨으로써 차량의 범퍼용 스티프너(10)의 강성 및 강도를 보다 향상시킴으로써, 스티프너로서의 강도 및 강성을 확보하면서 경량화시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 다른 바디부(100)와 몰딩부(200) 및 제1, 2 보강리브(300)는 유리섬유 강화 플라스틱(GFRP), 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP) 등과 같은 섬유 강화 플라스틱(FRP) 재질로 일체로 마련되는 것이 바람직하다.
이에, 바디부(100)와 몰딩부(200) 및 제1, 2 보강리브(310, 320)가 동일 재질로 일체로 마련됨으로써, 각 부위별 결합력을 극대화하여 제조되는 차량의 범퍼용 스티프너(10)의 내구성 및 수명을 항상시킬 수 있으며, 차량을 경량화할 수 있는 효과가 있다.
보다 바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 범퍼용 스티프너(10)는 단섬유가 랜덤하게 배열된 단섬유 강화 플라스틱로 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이에, 연속섬유 강화 플라스틱에 비하여 제조원가를 절감시키고, 섬유배열을 위한 공정 또는 프리프레그 제조공정을 생략할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 범퍼용 스티프너(10)는 단섬유 40 ~ 60wt%와 나머지 열가소성 수지로 형성되는 단섬유 강화 플라스틱을 사용하여 제조될 수 있다.
이때, 단섬유로는 유리섬유(glass fiber), 천연섬유(natural fiber), 탄소섬유(carbon fiber), 아라미드 섬유(aramid fiber) 등 이 사용될 수 있으며, 열가소성 수지로는 PP(polypropylene), PA(polyamide), PBT(polybutylene terephthalate) 또는 PET(polyethylene terephthalate)를 기재로 사용할 수 있다.
보다 바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 범퍼용 스티프너(10)는 바디부(100)와 몰딩부(200) 및 보강리브(300)에 의해 형성되는 형성되는 각각의 내부공간(500)에 삽입되는 복수의 완충부(400)를 더 포함할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 완충부(400)는 충격흡수 및 경량화에 유리한 스티로폼 등과 같은 발포수지 재질로 마련되는 것이 바람직하다.
이에, 충돌시 완충부(400)가 충격흡수 효과를 극대화하여 보행자의 상해를 최소화하면서, 바디부(100)와 몰딩부(200) 및 보강리브(300) 간 지지력을 향상시키고, 충돌시 발생되는 힘을 바디부(100)와 몰딩부(200) 및 보강리브(300)로 고르게 분산시켜 차량의 범퍼용 스티프너(10)의 강성 및 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
10: 차량의 범퍼용 스티프너 100: 바디부
200: 몰딩부 300: 보강리브
310: 제1 보강리브 311: 제1 보강부
320: 제2 보강리브 321: 제2 보강부
400: 완충부 500: 내부공간

Claims (8)

  1. 차량의 범퍼에 부착되는 스티프너로서,
    상기 범퍼 형상에 대응되도록 차량의 폭 방향을 따라 원호(圓弧) 형상으로 길게 형성된 바디부;
    루프(loop) 형상으로 마련되어 상기 바디부의 외주면을 감싸도록 설치된 몰딩부; 및
    상기 바디부의 강성을 보강하도록, 차량의 폭 방향으로 복수의 원호가 연결된 물결무늬로 형성되어 상기 바디부에 부착되는 보강리브;를 포함하고,
    상기 보강리브는,
    상기 바디부의 평면 및 저면에 각각 부착되는 제1 보강리브와 제2 보강리브를 포함하며,
    상기 제1 보강리브는 원호 형상으로 마련된 복수의 제1 보강부가 연속적으로 연결되어 마련되고, 상기 제2 보강리브는 원호 형상으로 마련된 복수의 제2 보강부가 연속적으로 연결되어 마련된 것을 특징으로 하는, 차량의 범퍼용 스티프너.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 보강부 및 제2 보강부는,
    동일한 크기의 원호 형상으로 마련되되, 서로 반대 방향으로 휘어진 것을 특징으로 하는, 차량의 범퍼용 스티프너.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1, 2 보강부는,
    양 단부 및 돌출부가 상기 몰딩부의 내주면에 접하도록 형성된 것을 특징으로 하는, 차량의 범퍼용 스티프너.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 바디부와 몰딩부 및 보강리브는,
    섬유 강화 플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastics)로 일체로 형성된 것을 특징으로 하는, 차량의 범퍼용 스티프너.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 바디부와 몰딩부 및 보강리브는,
    단섬유가 랜덤하게 배열된 단섬유 강화 플라스틱으로 형성된 것을 특징으로 하는, 차량의 범퍼용 스티프너.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 몰딩부는,
    차량의 외측 방향의 두께에 비하여 내측 방향의 두께가 더 두꺼운 것을 특징으로 하는, 차량의 범퍼용 스티프너.
  8. 청구항 1에 있어서,
    발포수지 재질로 마련되어 상기 바디부와 몰딩부 및 보강부에 의해 형성되는 형성되는 각각의 내부공간에 삽입되는 복수의 완충부;를 더 포함하는, 차량의 범퍼용 스티프너.
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