KR0126602B1 - 자동차용 충격제어장치 - Google Patents

자동차용 충격제어장치

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KR0126602B1
KR0126602B1 KR1019940035240A KR19940035240A KR0126602B1 KR 0126602 B1 KR0126602 B1 KR 0126602B1 KR 1019940035240 A KR1019940035240 A KR 1019940035240A KR 19940035240 A KR19940035240 A KR 19940035240A KR 0126602 B1 KR0126602 B1 KR 0126602B1
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Abstract

차량의 충돌시 조향장치 및 운전석시트에 미치는 관성모멘트를 가변적으로 제어하므로 운전자에게 미치는 충격량을 최소화할 수 있도록 하기 위하여, 자동차 조향축상에 설치된 조향유입실린더와, 운전석시트장치의 시트프레임 내부에 설치된 시트유압실린더와, 상기 조향/시트유압실린더의 유압을 각각 제어하는 조향/시트유압제어밸브와, 오일탱크로부터 유압펌프를 거쳐 공급되는 유압의 방향을 절환하여 각각 상기 조향/시트유압제어밸브에 전달하는 방향절환밸브와, 차량의 주행속도를 감지하는 차속센서와, 상기 운전석시트의 위치를 조절하기 위한 시트조절스위치와, 상기 조향축 및 운전석시트의 변위를 감지하는 조향/시트변위감지센서와, 상기 조향/시트변위감지센서, 차속센서 및 시트조절스위치로부터 신호를 입력받아 상기 조향/시트유압제어밸브 및 방향절환밸브를 제어하는 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 충격제어장치.

Description

자동차용 충격제어장치
제 1 도 (가)는 종래 기술에 따른 자동차용 조향장치의 조향축관 충격흡수식을 도시한 사시도.
(나)는 종래 기술에 따른 자동차용 조향장치의 조향축 충격흡수식을 도시한 개략도.
제 2 도는 종래 기술에 따른 자동차용 시트의 구조를 도시한 일부절결도.
제 3 도는 본 발명에 따른 자동차용 충격제어장치의 구성도.
제 4 도는 본 발명에 따른 자동차용 충격제어장치의 제어흐름도.
제 5 도는 본 발명에 따른 자동차용 충격제어장치의 유압회로도.
제 6 도는 본 발명에 따른 자동차용 충격제어장치의 배선도.
제 7 도는 본 발명에 따른 자동차용 충격제어장치의 기능을 해석 도시한 그래프.
제 8 도 (가)는 본 발명에 따른 자동차용 충격제어장치의 시트부 구조를 도시한 측단면도.
(나)는 (가)의 K-K 선 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
60 : 조향휠,80, 225 : 실린더스프링,
100 : 시트프레임,120, 210 : 조향/시트유압제어밸브,
130 : 유압펌프,150 : 방향절환밸브,
160 : 제어기,180 : 시트조절스위치,
220, 200 : 조향/시트유압실린더
본 발명은 자동차의 안전장치(safety system)에 관한 것으로, 특히 자동차의 급정지 및 급출발시 운전자에 작용하는 관성력을 저감시키고, 정면 및 후면충돌사고시 운전석 및 조향휠(steering wheel)의 위치를 가변제어하여 충격량을 흡수하므로 운전자에 미치는 신체적 손상을 최소화하고, 부가적으로 운전자의 체형에 맞는 시트위치(seat position)를 기억하여 자동으로 조절해주는 편의성을 겸비한 자동차용 충격제어장치(impact control system for vehicle)에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에 사용되는 안전장치는 교통사고를 방지하기 위한 예방장치와 사고시 운전자의 손상을 최소화하기 위한 장치로 크게 구별되며, 최근의 ABS(Anti-lock Brake System)와 같은 제동장치는 전자에 해당되는 효과적인 안전장치로써 그 사용이 증가 추세에 있고, 에어백(air-bag)과 도어의 고강도 임팩트빔(impact beam), 그리고 제1도의 (가)와 (나)에 도시된 조향장치의 충격흡수부는 후자에 해당되는 장치라 할 수 있다. 제1도에 도시된 2가지 유형의 충격흡수부는 현재 가장 널리 사용되고 있는 조향장치의 충격흡수형식으로 (가)도에 도시된 형식은 조향축을 감싸고 있는 조향튜브의 변형에 따른 충돌에너지의 흡수형식으로 2개로 나누어져 플라스틱핀(20)으로 결합되어 있는 조향축(10)과, 메시(mesh) 성형부(30)를 구비한 조향튜브(40)로 이루어져 차량의 충돌시 상기 플라스틱핀(20)이 파손되고, 조향축(10)의 위축이 아래축으로 눌려지면서 1차충격(차체에 의한 충격)을 흡수하며, 2차충격(운전자의 신체가 조향휠에 접촉되는 충격)이 상기 조향튜브(40)의 메시성형부(30)를 변형시켜 충격에너지를 흡수하는 형식이고, (나)도는 조향축의 변형으로 충돌에너지를 흡수하는 형식으로 일명 벨로즈형(bellows type)으로 불리는 것으로 세레이션으로 2개의 조향축이 결합되어 있고, 아래 조향축(40)에는 도시된 벨로즈형 조향튜브(70)가 설치되어 있어 1차충격시 아래조향축(40)이 윗조향축(50)에 압축되고 조향튜브(70)가 변형되면서 충격에너지를 흡수하며, 2차충격시 조향휠(60)의 이동으로 윗조향축(50)이 조향튜브(70)를 변형시키면서 전진하여 충격을 흡수하도록 되어 있다. 그러나 상기 (가)와 (나)의 형식은 부품의 기계적인 변형 및 파손을 통해 충격에너지를 감소시키는 것으로 사고후 상기 조향장치의 재사용은 불가능하고, 상기 기계적 변형 및 파손에 이르는 충격에너지의 영향이 운전자에 미치는 손상 또한 커서 효과적인 안전성 확보에는 미치지 못하며, 또한 운전자의 시트가 종래에는 제2도에 도시된 바와 같이 시트프레임(100)이 시트조정레버(105)에 의해 시트조정레일(110)을 따라 섭동조정된 후 고정되어 있어 운전자의 자체관성력을 흡수할 수 없는 구조로 이루어져 상기 조향휠(60)과의 충격에 따른 손상을 최소화할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 조향장치와 운전석시트에 별도의 유압실린더를 구비하고, 상기 유압실린더를 제어하기 위한 제어밸브 및 방향절환밸브를 구비하여 차속센서와 시트조절스위치로부터 신호를 입력받은 제어기를 통해 차량의 충돌시 상기 조향장치 및 운전석시트에 미치는 관성모멘트를 가변적으로 제어하므로 운전자에게 미치는 충격량을 최소화할 수 있는 자동차용 충격제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적은 자동차 조향장치의 조향축상에 설치된 조향유압실린더와, 운전석시트장치의 시트프레임 내부에 설치된 시트유압실린더와, 상기 조향/시트유압실린더의 유압을 각각 제어하는 조향/시트유압제어밸브와, 오일탱크로부터 유압펌프를 거쳐 공급되는 유압의 방향을 절환하여 각각 상기 조향/시트유압제어밸브에 전달하는 방향절환밸브와, 차량의 주행속도를 감지하는 차속센서와, 상기 운전석시트의 위치를 조절하기 위한 시트조절스위치와, 상기 조향축 및 운전석시트의 변위를 감지하는 조향/시트변위감지센서와, 상기 조향/시트변위감지센서, 차속센서 및 시트조절스위치로부터 신호를 입력받아 상기 조향/시트유압제어밸브 및 방향절환밸브를 제어하는 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 충격제어장치에 의해 달성되어질 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 제3도는 본 발명에 따른 자동차용 충격제어장치의 구성도, 제4도는 본 발명에 따른 자동차용 충격제어장치의 제어흐름도, 제5도는 본 발명에 따른 자동차용 충격제어장치의 유압회로도, 제6도는 본 발명에 따른 자동차용 충격제어장치의 배선도, 제7도는 본 발명에 따른 자동차용 충격제어장치의 기능을 해석 도시한 그래프, 제8도 (가)는 본 발명에 따른 자동차용 충격제어장치의 시트부 구조를 도시한 측단면도, (나)는 (가)의 K-K 선 단면도로써, 차량의 진행방향을 조정하기 위한 조향장치와, 운전자의 신체를 지지하기 위한 운전석시트장치를 구비한 자동차에 있어서, 상기 조향장치의 조향축(235)상에 설치된 조향유압실린더(220)와, 상기 운전석시트장치의 시트프레임(100) 내부에 설치된 시트유압실린더(200)와, 상기 조향/시트유압실린더(220, 200)의 유압을 각각 제어하는 조향/시트유압제어밸브(120, 210)와, 오일탱크(140)로부터 유압펌프(130)를 겨쳐 공급되는 유압의 방향을 절환하여 각각 상기 조향/시트유압제어밸브(120, 210)에 전달하는 방향절환밸브(150)와, 차량의 주행속도를 감지하는 차속센서(170)와, 상기 운전석시트(260)의 위치를 조절하기 위한 시트조절스위치(180)와, 상기 조향축(235) 및 운전석시트(260)의 변위를 감지하는 조향/시트변위감지센서(240, 250)와, 상기 조향/시트변위감지센서(240, 250), 차속센서 및 시트조절스위치(170, 180)로부터 신호를 입력받아 상기 조향/시트유압제어밸브(120, 210) 및 방향절환밸브(150)를 제어하는 제어기(160)를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조를 이룬다.
상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명에 따른 자동차용 충격제어장치는 상기 차속센서(170)와 시트조절스위치(180)로부터 신호를 입력받아 각각 자동차의 조향장치 및 운전석시트(260)에 설치된 조향/시트유압실린더(220, 200)의 유압을 제어하므로 충돌에 따른 가변성을 부여하여 충격에너지를 흡수하는 과정을 수행하는바, 보다 상세하게는 제5도에 도시된 유압회로도와 같이 오일탱크(140)에서 오일을 공급받아 엔진(190)의 구동력으로 유압을 발생하는 유압펌프(130)와, 오일필터(300), 릴리프밸브(310)를 거쳐 상기 제어기(160)의 제어를 받는 솔레노이드식 방향절환밸브(150)에 전달된 유압은 유압흐름의 절환작용에 의해 각각 비례감압밸브인 조향유압제어밸브(120)와 시트유압제어밸브(210)에 전달되어 상기 조향/시트유압실린더(220, 200)를 각각 제어한다. 이때 도시된 바와 같이 차량의 충돌에 따른 충격으로 시트자체질량(Ms)과 운전자질량(Mp)의 관성력이 상기 시트유압실린더(200)에 작용하면 운전시 시트의 최초설정위치(Xi)를 기준으로 전방 또는 후방변위(Dfs, Drs)가 발생되며, 이는 상기 조향장치에 미치는 충격에 의해 조향질량(Mh)의 관성력이 조향유압실린더(220)에 작용하여 조향장치의 최초설정위치(Xi)를 기준으로 상/하변위(Dfh, Drh)가 발생하는 것과 동일하며, 발생된 상기 변위들(Dfs, Drs, Dfh, Drh)을 각각 조향변위감지센서(240)와 시트변위감지센서(250)가 감지하여 상기 제어기(160)에 전달하면 상기 제어기(160)는 제4도에 도시된 제어흐름에 따라 충격흡수의 목표값을 설정하고, 제어작동여부를 판별하여 상기 조향/시트유압실린더(220, 200)의 이동변위 및 속도를 가변제어하므로 제어대상인 상기 조향/시트유압실린더(220, 200)의 관성모멘트값을 0로 접근시켜 충격에너지를 흡수한다. 제7도에 도시된 바와 같이 본 발명의 자동차용 충격제어장치의 시간별 차속(V) 변화에 따른 상기 각 실린더(220, 200)의 전후상하 이동변위(Df, Dr)와, 충돌시 감쇠계수(α)를 도시한 그래프로써, 차속(V)이 가속도(acceleration) a, b, c의 곡선으로 변화할 때 구간 A는 급출발구간, 구간 B는 전방충돌구간, 구간 E는 급정차구간, 구간 F는 후방충돌구간을 각각 나타내며, 이때의 감쇠계수(α)는 α≥1의 구간에서 떨림파형(유압의 제어신호가 dither signal이기 때문에)을 그리며 응답성을 나타낸다. 보다 상세하게는 급출발구간(A)에서 운전석시트(260) 및 조향휠(60)의 초기설정위치(Xi)를 기준으로 급출발충격에 따른 후방변위(Drs) 및 상변위(Dfh)를 상기 시트/조향변위감지센서(250, 260)가 감지하여 차속(V)과의 관계를 규범모드로 판단하고, 제어목표값을 설정한 후 작동여부를 판단하여 최종변위 및 속도를 가변 제어하므로 제어대상인 시트유압실린더(200)의 관성모멘트를 0로 접근시키며, 급정차구간(E)에서는 상기 급출발구간(A)과 동일하나 역방향으로 제어되고, 전방 및 후방충돌구간(B, F)에서는 충격에너지를 상기 조향/시트유압실린더(220, 200)의 실린더스프링(225, 80)으로 흡수하면서 상기 조향/시트유압제어밸브(120, 210)를 통해 유압을 가감하므로 선형적인 충격흡수작용을 수행하게 된다.
따라서, 상기와 같은 과정을 수행하는 본 발명에 따른 자동차용 충격제어장치는 상기 작동과정에서 알 수 있듯이 차량의 급제동, 전/후방충돌시 조향휠(60)과 운전석시트(260)를 동일선상에서 이동되도록 하므로 급출발, 급제동시의 안정성을 유지하며, 전/후방충돌시 충돌방향으로 연동시켜 충격에너지를 최소화하고, 상기 시트조절스위치(180)의 조작으로 조향휠(60) 및 시트(260)의 위치를 운전자의 체형에 알맞게 설정할 수 있으며, 시트유압실린더(200)의 제한된 변위로 인한 이동거리의 부족을 보조조절부(70)를 구비하여 확보케하므로 차량의 미소충돌부터 대형충돌까지 연속적인 대응이 가능하여 안정성은 물론 편의성이 향상되는 이점이 있다.

Claims (3)

  1. 자동차용 조향장치의 조향축상에 설치된 조향유압실린더와, 자동차용 운전석시트장치의 시트프레임 내부에 설치된 시트유압실린더와, 유압을 전달받아 상기 조향/시트유압실린더를 제어하는 유압조절수단과, 차량의 각종 주행상태를 감지하는 감지수단과, 상기 감지수단으로부터 신호를 입력받아 상기 유압조절수단을 제어하는 제어기를 구비하는 자동차용 충격제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유압조절수단이 상기 조향/시트유압실린더의 유압을 각각 제어하는 조향/시트유압제어밸브와, 오일탱크로부터 유압펌프를 거쳐 공급되는 유압의 방향을 절환하여 각각 상기 조향/시트유압제어밸브에 전달하는 방향절환밸브를 포함하는 상기 자동차용 충격제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 감지수단이 차량의 주행속도를 감지하는 차속센서와, 상기 운전석시트의 위치를 조절하기 위한 시트조절스위치와, 상기 조향축 및 운전석시트의 변위를 감지하는 조향/시트변위감지센서를 포함하는 상기 자동차용 충격제어장치.
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