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KR20230068662A - 공용화가 가능한 범퍼 백빔 - Google Patents

공용화가 가능한 범퍼 백빔 Download PDF

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KR20230068662A
KR20230068662A KR1020210154689A KR20210154689A KR20230068662A KR 20230068662 A KR20230068662 A KR 20230068662A KR 1020210154689 A KR1020210154689 A KR 1020210154689A KR 20210154689 A KR20210154689 A KR 20210154689A KR 20230068662 A KR20230068662 A KR 20230068662A
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KR
South Korea
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back beam
bumper back
recessed
center
coupling
Prior art date
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Pending
Application number
KR1020210154689A
Other languages
English (en)
Inventor
차동은
윤진영
이홍희
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to US17/863,927 priority patent/US12083975B2/en
Priority to DE102022207276.6A priority patent/DE102022207276A1/de
Priority to CN202211004437.3A priority patent/CN116101208A/zh
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Abstract

본 발명에서는 충돌 성능을 확보하기 위해 공용화되는 센터부와 모빌리티의 디자인 및 제원에 따라 변경 가능한 사이드부로 구성되어, 충돌 성능이 확보되고 다양한 모빌리티에 만족하는 백빔을 유동적으로 적용 가능하다. 이로 인해, 본 발명은 충돌 성능이 확보되도록 표준화 모델을 바탕으로 다양한 모빌리티에 만족하는 백빔을 구성 가능함에 따라, 최소한의 금형으로 백빔을 조합 및 생산하여 제조 원가가 절감되는 공용화가 가능한 범퍼 백빔이 소개된다.

Description

공용화가 가능한 범퍼 백빔 {BUMPER BACK BEAM HAVING PUBLIC USE}
본 발명은 공용화가 가능한 범퍼 백빔에 관한 것으로, 충돌 성능이 확보되고, 모빌리티에서 요구되는 디자인 및 제원에 따라 백빔의 변경이 가능함으로써, 최소한의 금형으로 다양한 모빌리티에 만족하는 백빔을 유동적으로 적용할 수 있는 공용화가 가능한 범퍼 백빔에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 외부의 충돌로부터 충격을 흡수하거나, 보행자의 충돌시 보행자의 상해를 저감하기 위하여 차량 전후방에 범퍼가 마련된다.
이러한 범퍼는 범퍼 커버와 범퍼 백빔으로 구성된다. 구체적으로, 범퍼 커버는 차량의 가장 전방 및 후방에 장착되어 전후방의 외장을 이루고, 충돌시 외부로부터 전달되는 충격을 가장 처음 받는다. 이러한 범퍼 커버에는 완충재가 내장되어 외부로부터 전달되는 충격이 더욱 용이하게 흡수되도록 한다.
한편, 범퍼 백빔은 범퍼 커버의 내측에 위치되어 범퍼 커버를 통해 전달되는 충격을 흡수하도록 마련된다.
여기서, 범퍼 백빔은 스틸소재로 이루어질 경우 중량이 증대되고, 섬유강화 복합소재로 이루어질 경우 강도 및 강성이 적은 문제점을 지니고 있다.
또한, 범퍼 백빔은 크래쉬 박스에 설치되어 충돌 발생시 높은 에너지 흡수량을 얻게 된다.
다만, 종래의 범퍼 백빔의 경우 범퍼 백빔과 크래쉬 박스가 공용화되어 범퍼 백빔을 교체하기가 불가능하다.
즉, 범퍼 백빔의 경우 특정 차량에 맞춤으로 제작됨에 따라, 다양한 차종에 범퍼 백빔을 유동적으로 교체하여 적용하지 못한다.
이처럼, 차량의 기술이 점차 확대되어 개발되고 있는데, 다양한 크기 및 디자인에 따른 범퍼 백빔을 만족하기가 어려워 신규 차종에 대한 금형을 매번 새로 설계해야 하는 문제가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 20-0154667 B (1999.05.21.)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 충돌 성능이 확보되고, 모빌리티에서 요구되는 디자인 및 제원에 따라 백빔의 변경이 가능함으로써, 최소한의 금형으로 다양한 모빌리티에 만족하는 백빔을 유동적으로 적용할 수 있는 공용화가 가능한 범퍼 백빔을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공용화가 가능한 범퍼 백빔은 양단에 결합단부가 형성된 센터부; 및 센터부의 양측단에 배치되고 결합단부와 중첩 구간을 가지는 연결단부가 형성된 사이드부;를 포함함으로써, 센터부와 사이드부는 중첩 구간인 결합단부와 연결단부를 통해 상호 결합된 것을 특징으로 한다.
센터부는 연속 섬유 강화 복합재로 이루어지고, 사이드부는 유리 섬유 강화 플라스틱으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
결합단부는 후면이 연결단부와 매칭되는 형태로 함몰되게 형성되어 사이드부의 연결단부가 함몰된 부분에 안착된 것을 특징으로 한다.
결합단부에는 후방으로 함몰된 함몰부가 수직한 방향으로 복수개 형성되고,
연결단부에는 결합단부에 매칭된 상태에서 전면에 각 함몰부가 안착되는 안착부가 형성된 것을 특징으로 한다.
함몰부와 안착부에는 체결부재가 관통 체결되어 결합단부와 연결단부가 결합되고, 함몰부는 체결부재가 체결된 상태에서 체결부재의 머리 부분이 전방으로 돌출되지 않는 깊이로 함몰되게 형성된 것을 특징으로 한다.
함몰부와 안착부 사이에는 부시부가 개재되고, 체결부재가 부시부를 매개로 체결되어 결합단부와 연결단부가 결합된 것을 특징으로 한다.
결합단부와 연결단부는 서로 마주하는 부분이 전방에 대해 일직선상으로 접하도록 형성된 것을 특징으로 한다.
사이드부는 센터부와 결합된 상태에서 크래쉬박스에 체결되어 고정된 것을 특징으로 한다.
사이드부는 크래쉬박스에 연결되는 크래쉬박스 연결부가 형성되고, 크래쉬박스 연결부와 연결단부 사이에 센터연장부가 형성된 것을 특징으로 한다.
사이드부는 모빌리티의 전폭에 따라 센터연장부의 길이가 가변되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 공용화가 가능한 범퍼 백빔은 충돌 성능을 확보하기 위해 공용화되는 센터부와 모빌리티의 디자인 및 제원에 따라 변경 가능한 사이드부로 구성되어, 충돌 성능이 확보되고 다양한 모빌리티에 만족하는 백빔을 유동적으로 적용 가능하다.
이로 인해, 본 발명은 충돌 성능이 확보되도록 표준화 모델을 바탕으로 다양한 모빌리티에 만족하는 백빔을 구성 가능함에 따라, 최소한의 금형으로 백빔을 조합 및 생산하여 제조 원가가 절감된다.
도 1은 본 발명에 따른 공용화가 가능한 범퍼 백빔을 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 공용화가 가능한 범퍼 백빔의 상면도.
도 3는 도 1에 도시된 공용화가 가능한 범퍼 백빔의 측단면도.
도 4는 일실시예에 따른 공용화가 가능한 범퍼 백빔의 적용예를 설명하기 위한 도면.
도 5는 다른 실시예에 따른 공용화가 가능한 범퍼 백빔의 적용예를 설명하기 위한 도면.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 공용화가 가능한 범퍼 백빔의 적용예를 설명하기 위한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공용화가 가능한 범퍼 백빔에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명에 따른 공용화가 가능한 범퍼 백빔을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 공용화가 가능한 범퍼 백빔의 상면도이며, 도 3는 도 1에 도시된 공용화가 가능한 범퍼 백빔의 측단면도이고, 도 4는 일실시예에 따른 공용화가 가능한 범퍼 백빔의 적용예를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 다른 실시예에 따른 공용화가 가능한 범퍼 백빔의 적용예를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 또 다른 실시예에 따른 공용화가 가능한 범퍼 백빔의 적용예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 공용화가 가능한 범퍼 백빔은 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 연속 섬유 강화 복합재로 이루어진 센터부(100); 유리 섬유 강화 플라스틱으로 이루어지고, 센터부(100)의 양측단에 배치된 사이드부(200);를 포함한다.
여기서, 센터부(100)는 유리 섬유나 탄소 섬유 등을 포함한 연속 섬유 강화 복합재(Continuous Fiber Reinforced Thermo-Plastic)를 열프레스 공법으로 형상 가공하여 제작할 수 있다.
이러한 센터부(100)는 충돌 상황시 가장 먼저 충격을 받아 변형이 발생되기 때문에 충격 성능을 기반한 골격 구조로 형성될 수 있으며, 충돌 성능에 최적화된 형상으로 고정화되어 모든 모빌리티에 동일하게 적용될 수 있다. 이에 따라, 센터부(100)는 지오메트리 조건의 임팩트 높이와 충돌 성능이 확보된다.
사이드부(200)는 센터부(100)에 대비하여 형상 자유도를 극대화할 수 있는 유리 섬유 강화 플라스틱(Glass Fiber Mat Thermoplastic)을 열프레스 공법으로 형상 가공하여 제작할 수 있다.
즉, 사이드부(200)는 디자인 자유도가 확보되도록 구성되어, 센터부(100)를 지지하며 모빌리티의 디자인 및 제원에 따라 다양한 형태로 적용될 수 있다.
이처럼, 본 발명은 범퍼 백빔을 구성함에 있어, 충돌 성능이 확보되는 센터부(100)를 표준화하고, 모빌리티의 디자인 및 제원에 따라 사이드부(200)를 교체함으로써, 모빌리티의 사이드 멤버 간의 폭이 변화되어도 사이드부(200)의 교체를 통해 모빌리티의 디자인 및 제원에 따라 유동적으로 적용 가능하다.
특히, 센터부(100)와 사이드부(200)는 중첩 구간을 가지며, 중첩 구간을 통해 상호 결합된다.
이처럼, 센터부(100)와 사이드부(200)는 일부 구간이 중첩되는 구조를 가짐으로써, 센터부(100)와 사이드부(200)의 결합 강성이 확보된다. 이때, 센터부(100)와 사이드부(200)는 전후방향으로 중첩되도록 구성되어 충돌 발생시 충격의 분산이 유리하여 충돌 강성이 확보된다.
또한, 센터부(100)와 사이드부(200)는 센터부(100)가 사이드부(200)의 전방에 배치되도록 중첩되어, 충돌 발생시 먼저 충격이 발생되는 센터부(100)가 변형을 통해 충격을 감쇠하도록 한다.
이처럼, 본 발명은 센터부(100)와 사이드부(200)의 연결 구조를 통해 체결 강도 및 충돌 강성이 확보된다.
상술한 본 발명에 대해서 구체적으로 설명하면, 도 2 내지 3에 도시된 바와 같이, 센터부(100)의 양단에는 결합단부(110)가 형성되고, 사이드부(200)는 센터부(100)의 측단에 배치된 상태에서 결합단부(110)의 후방으로 연장되어 결합단부(110)와 중첩 구간을 가지는 연결단부(210)가 형성된다.
이처럼, 센터부(100)는 양측단에 결합단부(110)가 형성되고, 사이드부(200)는 한 쌍으로 구성되어 센터부(100)의 양측단에 각각 배치되며, 결합단부(110)에 중첩되도록 연결되는 연결단부(210)가 형성된다.
이를 통해, 센터부(100)는 양측단에 사이드부(200)가 결합되며, 센터부(100)의 결합단부(110)와 사이드부(200)의 연결단부(210)가 중첩 구간을 가지도록 연결됨으로써, 결합 강성이 향상되고, 충격의 분산이 유리하여 충돌 강성이 확보된다. 여기서, 결합단부(110)와 연결단부(210)가 중첩된 부분에서 중첩 구간의 길이는 50mm이상 확보되고, 두께는 10mm이상 확보되어야 강건한 결합성능을 확보할 수 있다.
또한, 연결단부(210)의 경우 결합단부(110)의 후방으로 연장됨으로써, 센터부(100)가 먼저 충돌에 의해 변형됨에 따라 충격을 흡수하고, 사이드부(200)가 센터부(100)를 안정적으로 지지하며 충격이 분산되도록 할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 결합단부(110)는 후면이 연결단부(210)와 매칭되는 형태로 함몰되게 형성되어 사이드부(200)의 연결단부(210)가 함몰된 부분에 안착된다.
이렇게, 사이드부(200)의 연결단부(210)는 센터부(100)의 결합단부(110)에 대해 후방으로 중첩되도록 결합되고, 결합단부(110)의 후면의 경우 연결단부(210)와 매칭되는 형태로 함몰되게 형성되어 연결단부(210)가 결합단부(110)에 안착된다.
이로 인해, 결합단부(110)와 연결단부(210)는 상호 결합시 결합단부(110)에 연결단부(210)를 안착하는 것으로 결합 위치를 규제할 수 있다.
또한, 연결단부(210)가 결합단부(110)에 안착되는 형태로 결합됨으로써 결합단부(110)와 연결단부(210)의 결합 강성이 증대된다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 결합단부(110)에는 후방으로 함몰된 함몰부(120)가 수직한 방향으로 복수개 형성되고, 연결단부(210)에는 결합단부(110)에 매칭된 상태에서 전면에 각 함몰부(120)가 안착되는 안착부(220)가 형성된다.
본 발명에서는 센터부(100)와 사이드부(200)가 'C'형태로 도식되었으나, 센터부(100)와 사이드부(200)는 범퍼 백빔의 강성, 디자인 등을 고려한 설계에 따라 다양한 형태가 적용될 수 있다.
여기서, 센터부(100)의 결합단부(110)에는 전방에서 후방으로 함몰된 함몰부(120)가 형성되고, 사이드부(200)의 연결단부(210)에는 함몰부(120)에 매칭되며 함몰부(120)가 삽입되도록 안착부(220)가 형성됨으로써, 결합단부(110)와 연결단부(210)의 매칭시 함몰부(120)가 안착부(220)에 삽입된다.
이를 통해, 결합단부(110)와 연결단부(210)는 함몰부(120)와 안착부(220)에 의해 가고정된 상태가 되어, 체결부재(300)의 체결을 통한 결합이 용이하다. 체결부재(300)는 볼트로 구성될 수 있다.
이러한 함몰부(120)와 안착부(220)는 체결부재(300)가 체결되는 부위로서, 센터부(100)와 사이드부(200)의 결합 강성에 따라 형성 갯수가 결정될 수 있다.
이렇게, 함몰부(120)와 안착부(220)에는 체결부재(300)가 관통 체결되어 결합단부(110)와 연결단부(210)가 결합되고, 함몰부(120)는 체결부재(300)가 체결된 상태에서 체결부재(300)의 머리 부분(310)이 전방으로 돌출되지 않는 깊이로 함몰되게 형성될 수 있다.
즉, 함몰부(120)의 경우 함몰되는 깊이가 체결부재(300)의 머리 부분(310)보다 더 깊게 함몰됨으로써, 체결부재(300)가 함몰부(120)와 안착부(220)에 관통 체결시 머리 부분(310)이 센터부(100)의 전방으로 돌출되지 않는다. 이로 인해, 충돌 발생시, 체결부재(300)에 직접적인 충격이 회피되어 체결부재(300)의 파손에 의한 센터부(100)와 사이드부(200)의 분리가 방지된다.
한편, 함몰부(120)와 안착부(220) 사이에는 부시부(400)가 개재되고, 체결부재(300)가 부시부(400)를 매개로 체결되어 결합단부(110)와 연결단부(210)가 결합될 수 있다.
도 3에서 볼수 있듯이, 부시부(400)는 함몰부(120) 또는 안착부(220)에 장착될 수 있으며, 결합단부(110)와 연결단부(210)의 결합시 부시부(400)가 함몰부(120)와 안착부(220) 사이에 개재되어 견고히 고정된다. 또한, 체결부재(300)가 부시부(400)에 나사 체결됨에 따라, 부시부(400)를 매개로 강건히 장착되어 결합단부(110)와 연결단부(210)가 체결부재(300)를 통해 견고하게 결합될 수 있다.
한편, 도 2에서 볼 수 있듯이, 결합단부(110)와 연결단부(210)는 서로 마주하는 부분이 전방에 대해 일직선상으로 접하도록 형성된다.
이처럼, 결합단부(110)와 연결단부(210)는 길이방향으로 매칭되되 마주하는 부분이 직선상으로 매칭되도록 형성된다. 이로 인해, 결합단부(110)와 연결단부(210)의 결합시, 결합단부(110)와 연결단부(210)의 조립 편의성이 향상된다.
또한, 충돌 상황 발생시, 센터부(100)가 가장 먼저 충격을 받게 되는데, 센터부(100)의 변형 및 사이드부(200)측으로 충격의 전달이 수행되어 충돌 성능이 확보된다.
한편, 사이드부(200)는 센터부(100)와 결합된 상태에서 크래쉬박스(500)에 체결되어 고정됨으로써, 본 발명에 따른 범퍼 백뱀이 모빌리티에 장착될 수 있다. 이러한 사이드부(200)와 크래쉬박스(500)는 볼팅 체결을 고정될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 범퍼 백빔을 구성함에 있어, 충돌 성능이 확보되는 센터부(100)를 표준화하고, 모빌리티의 디자인 및 제원에 따라 사이드부(200)를 교체함으로써, 모빌리티의 사이드 멤버 간의 폭이 변화되어도 사이드부(200)의 교체를 통해 모빌리티의 디자인 및 제원에 따라 유동적으로 적용 가능하다.
즉, 사이드부(200)는 크래쉬박스(500)에 연결되는 크래쉬박스 연결부(230)가 형성되고, 크래쉬박스 연결부(230)와 연결단부(210) 사이에 센터연장부(240)가 형성된다. 이로 인해, 사이드부(200)는 크래쉬박스 연결부(230)를 매개로 크래쉬박스(500)에 볼팅 체결을 통해 고정될 수 있다. 크래쉬박스 연결부(230)가 크래쉬박스(500)를 향해 수직하게 연장됨에 따라 사이드부(200)와 크래쉬박스(500)간의 지지 강성이 확보된다.
특히, 사이드부(200)는 모빌리티의 전폭에 따라 센터연장부(240)의 길이를 가변함으로써, 센터부(100)와 크래쉬박스(500)에 연결되는 부분의 형상은 유지하면서 센터연장부(240)의 길이만을 조절하여 다양한 모빌리티에 사이드부(200)를 적용할 수 있다.
즉, 도 4와 도 5의 도면을 비교해 보면, 사이드멤버 간의 길이의 차이가 발생되더라도 센터부(100)는 동일하게 사용하고 사이드부(200)만을 교체하여 사이드부(200)의 길이를 통해 사이드멤버 간의 길이 차이에 대응할 수 있다.
또한, 도 4와 도 6의 도면을 비교해 보면, 크래쉬박스(500)의 길이 차이가 발생되더라도, 센터부(100)는 동일하게 사용하고 사이드부(200)만을 교체하여 크래쉬박스(500)의 차이에 대응할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 공용화가 가능한 범퍼 백빔은 충돌 성능을 확보하기 위해 공용화되는 센터부(100)와 모빌리티의 디자인 및 제원에 따라 변경 가능한 사이드부(200)로 구성되어, 충돌 성능이 확보되고 다양한 모빌리티에 만족하는 백빔을 유동적으로 적용 가능하다.
이로 인해, 본 발명은 충돌 성능이 확보되도록 표준화 모델을 바탕으로 다양한 모빌리티에 만족하는 백빔을 구성 가능함에 따라, 최소한의 금형으로 백빔을 조합 및 생산하여 제조 원가가 절감된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100:센터부
110:결합단부
120:함몰부
200:사이드부
210:연결단부
220:안착부
230:크래쉬박스 연결부
240:센터연장부
300:체결부재
310:머리 부분
400:부시부
500:크래쉬박스

Claims (10)

  1. 양단에 결합단부가 형성된 센터부; 및
    센터부의 양측단에 배치되고 결합단부와 중첩 구간을 가지는 연결단부가 형성된 사이드부;를 포함함으로써,
    센터부와 사이드부는 중첩 구간인 결합단부와 연결단부를 통해 상호 결합된 것을 특징으로 하는 공용화가 가능한 범퍼 백빔.
  2. 청구항 1에 있어서,
    센터부는 연속 섬유 강화 복합재로 이루어지고,
    사이드부는 유리 섬유 강화 플라스틱으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공용화가 가능한 범퍼 백빔.
  3. 청구항 1에 있어서,
    결합단부는 후면이 연결단부와 매칭되는 형태로 함몰되게 형성되어 사이드부의 연결단부가 함몰된 부분에 안착된 것을 특징으로 하는 공용화가 가능한 범퍼 백빔.
  4. 청구항 1에 있어서,
    결합단부에는 후방으로 함몰된 함몰부가 수직한 방향으로 복수개 형성되고,
    연결단부에는 결합단부에 매칭된 상태에서 전면에 각 함몰부가 안착되는 안착부가 형성된 것을 특징으로 하는 공용화가 가능한 범퍼 백빔.
  5. 청구항 4에 있어서,
    함몰부와 안착부에는 체결부재가 관통 체결되어 결합단부와 연결단부가 결합되고,
    함몰부는 체결부재가 체결된 상태에서 체결부재의 머리 부분이 전방으로 돌출되지 않는 깊이로 함몰되게 형성된 것을 특징으로 하는 공용화가 가능한 범퍼 백빔.
  6. 청구항 5에 있어서,
    함몰부와 안착부 사이에는 부시부가 개재되고, 체결부재가 부시부를 매개로 체결되어 결합단부와 연결단부가 결합된 것을 특징으로 하는 공용화가 가능한 범퍼 백빔.
  7. 청구항 1에 있어서,
    결합단부와 연결단부는 서로 마주하는 부분이 전방에 대해 일직선상으로 접하도록 형성된 것을 특징으로 하는 공용화가 가능한 범퍼 백빔.
  8. 청구항 1에 있어서,
    사이드부는 센터부와 결합된 상태에서 크래쉬박스에 체결되어 고정된 것을 특징으로 하는 공용화가 가능한 범퍼 백빔.
  9. 청구항 8에 있어서,
    사이드부는 크래쉬박스에 연결되는 크래쉬박스 연결부가 형성되고, 크래쉬박스 연결부와 연결단부 사이에 센터연장부가 형성된 것을 특징으로 하는 공용화가 가능한 범퍼 백빔.
  10. 청구항 9에 있어서,
    사이드부는 모빌리티의 전폭에 따라 센터연장부의 길이가 가변되는 것을 특징으로 하는 공용화가 가능한 범퍼 백빔.
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