KR0165879B1 - 자동차 충돌시의 충격완화 및 화재방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 충돌시의 충격완화 및 화재방지장치에 관한 것이다.

본 발명은 자동차의 충돌시 골조부에서의 완충효과를 기하고, 충돌에 의한 화재를 방지할 수 있게할 목적으로 안출된 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 차체의 바닥(1)과 천장지지대(2), 문틀(3) 또는 후레임(4)과 같은 자동차의 기본 골격을 이루는 골조의 내부에 복수의 공기층을 형성하여 압축공기(8)를 층입시키고, 엔진룸(6)의 충격시 크럼플 존에 해당하는 부위의 골조부에는 이산화 탄소와 질소가스등 소화성가스를 층입시켜 변형에 의한 압력발생시 내부개스가 엔진룸으로 분출되도록 구성한 것을 특징으로 하는 자동차 충돌시의 충격완화 및 화재방지장치를 새로이 제시한다.

이상의 구성에 의하여 자동차의 전후방 뿐만 아니라 측면에서의 충격시에도 완충효과를 발휘하여 운전자를 보호할 수 있고 충돌시 발생하는 화재를 원천적으로 방지할 수 있게 된다.

Description

자동차 충돌시의 충격완화 및 화재방지장치

제1도는 본 발명의 적용되는 부위를 보이기 위한 차량의 골조도.

제2도는 본 발명의 기본 구성도.

제3도는 엔진룸 골조부의 실시례도.

제4도는 본 발명의 응력 적용도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 바닥 2 : 천장지지대

3 : 문틀 4 : 후레임

6 : 엔진룸 7 : 임팩트바

8 : 압축공기 9 : P.E.T 수지

10 : 공기구 11 : 튜브

12 : 이스케이프밸브 13 : 소화성가스

본 발명은 후레임이나 임팩드바등과 같은 자동차의 골조에 복수의 공기층을 형성하고 여기에 공기를 충입시키거나 부위에 따라 질소나 이산화 탄소 등과 같은 소화성 가스를 충입하여 충돌시 골조의 변형을 지체시킴으로서 충격을 완화시키고, 충돌에 의한 화재를 예방할 수 있도록 구성한 자동차 충돌시의 충격완화 및 화재방지장치에 관한 것이다.

고속주행하는 자동차에 있어서 충돌이나 추돌 사고는 치명적인 인명피해를 낳게 됨으로 자동차에 있어서 충돌사고에 대한 안전대책은 매우 중요한 문제가 되고 있다.

이에 따라 충돌사고에 대하여 운전자를 적극적으로 보호하는 방법이 다양하게 강구되고 있으며, 그 일례로 범퍼 등에 공기층을 내재시켜 충격시 상기 공기층에 의한 완충작용에 의하여 충격의 일부를 흡수하는 방법이 있다.

이와 같은 공기의 완충작용을 이용한 충격완화 장치로 대한민국 특허공고 96-2424호자동차의 외부충격 흡수방법 및 그 장치, 대한민국 특허공고 96-1877호 자동차의 충격완충장치, 대한민국 특허공고 95-14629호 자동차의 충격완화용 범퍼장치등을 들 수 있는 바, 이들 장치들은 자동차의 전후방에 장착되는 범퍼의 내부에 공기층을 형성하여 공기의 충격완화 효과를 기할 수 있게 한 것으로 자동차의 길이 방향에 가해지는 충격에 대해서 탁월한 효과를 발휘할 수 있도록 된 것이나 측면충격에 대해서는 충격완화효과를 거의 거둘 수 없고, 충격에 의한 화재로부터 운전자를 안전하게 보호할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 자동차의 골조를 이루는 바닥과 천장지지대, 창틀, 문틀의 내부에 복수의 공기층을 형성하여 고압공기를 충입시킴으로서 이들 골조에 프리텐션을 부여하여 외력에 대하여 높은 강성을 발휘할 수 있게 하고, 외적 충격에 의한 차체의 급속변형을 방지함으로서 충격완충효과를 기할 수 있게 하며, 충격시 엔진룸의 실내침투를 방지하기 위해 설정되는 크럼플 존 부위의 골조부에는 이산화 탄소와 질소가스 등 소화성가스를 충입시켜 변형에 의한 압력발생시 내부개스가 엔진룸으로 분출되도록 함으로서 외적충격에 대한 화재를 방지할 수 있도록 한 것이다.

이하 첨부도면에 의하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 차체의 바닥(1)과 천장지지대(2), 문틀(3) 또는 후레임(4)과 같은 자동차의 기본 골격을 이루는 골조의 내부에 복수의 공기층을 형성하여 압축공기(8)를 층입시키고, 엔진룸(6)의 충격시 크럼플 존에 해당하는 부위의 골조부에는 이산화 탄소와 질소가스등 소화성가스를 층입시켜 변형에 의한 압력발생시 내부개스가 엔진룸으로 분출되도록 구성한 것이다.

제1도는 본 발명이 적용되는 부위를 보이기 위한 자동차의 내부 골조도를 도시한 것으로 본 발명은 차체의 바닥(1)과 천장지지대(2), 문틀(3) 또는 후레임(4) 또는 문을 구성하는 임팩트바 등의 자동차의 기본 골조에 폭 넓게 적용된다.

제2도는 골조의 형상에 따라 본 발명의 적용상태를 달리한 것을 보이기 위한 것으로 (a)도에 도시한 바와 같이 문의 찌그러짐을 방지하는 역할을 하기 위해 설치하는 임팩트 바(7)와 같이 단순 원통형의 경우에는 별도의 공기층을 형성하지 않고 양단을 밀폐시킨 후 압축공기(8)를 층입시키는 구조로 하며, (b)도와 같이 문틀이나 후레임 등과 같이 단면형상이 변화되는 경우에는 골조내부의 형상에 맞게 P.E.T 수지(9)를 충진시켜 원형 공기구(10)를 형성한 후에 압축공기(8)를 불어 넣거나, (c)도에 도시한 바와 같이 부직포를 고무로 코팅한 구조의 튜브(11)를 여러개 주입한 후 공기를 불어 넣는 구조로 할 수 있음을 보인 것이다.

이와 같은 구성은 골조의 내단면의 형상에 관계 없이 균일한 공기압이 적용되도록 하기 위한 것이다.

제3도는 충돌시 크럼풀 존에 해당하는 엔진룸부위의 골조에 적용되는 구조를 보인 것으로, 골조의 내부에 공기층을 형성하고 여기에 이산화탄소와 질소가스와 같은 소화성 가스를 주입하고, 엔진룸 내측방향으로 출구가 향하도록 이스케이프 밸브(12)를 설치하여 이를 통하여 소화성가스(13)를 주입함으로서 충돌시의 변형에 의해 내부의 압력이 증가하면 이스케이프밸브가 자동적으로 개방하여 내부의 소화성가스를 분출함으로서 충돌에 의한 화재를 예방할 수 있게 한 것이다.

제4도는 문의 구성요소인 임팩트 바(7)에 적용된 외적충격과 가스압에 의한 응력관계를 설명하기 위한 것으로 (a)는 외적충격이 가해지지 않는 상태에서 충입된 가스에 의해 임팩트바의 단면에서 발생하는 응력을 보인 것이다.

이 경우 단면에 발생하는 응력은 축방향응력(σ_x)과 단면방향응력(σ_y)이며, 그 크기는 충입압력의 크기를 P, 봉의 외경 및 내경을 D₁, D₂, 봉의 두께를 t라 할 때가 된다.

상기 응력 중 축방향 응력은 봉의 단면에 가해지는 인장응력이며, 길이방향응력은 길이방향의 단면에 가해지는 인장응력으로 이들 응력은 봉의 전단면에 걸쳐 균일하게 작용하고, 외적 변형에 대항하는 방향의 힘을 발생하게 된다.

이와 같은 작용은 제4도의 (b)에 도시된 바와 같이 간단한 풍선의 실험으로 확인할 수 있다.

즉, 풍선(14)에 외력(P_out)을 가하면 풍선내부의 공기압은 변형에 저항하는 방향으로 내력(P_in)을 발생시켜 풍선에 가해지는 힘은 외력과 내력의 차가 되며, 외력을 제거하면 내력의 작용에 의해 즉시 원상태로 복귀하게 된다.

본 발명에 의한 공기압(가스압)은 이와 같이 외력에 의한 변형을 상쇄시키는 방향으로 작용함으로서 자동차에 가해지는 외적충격시 급속변형을 방지하여 완충효과를 기할 수 있게 하는 것이다.

이들 관계를 보다 상세히 살펴보면, 제4도의 (c)는 임팩트바의 외부충격(F)가 가해졌을 때 응력의 상관 관계를 도시하기 위한 것으로 임팩트바를 변형시키는 힘에 의해 임팩트바의 내측에는 모멘트에 의한 인장응력이 발생하고, 충격이 가해지는 외측에는 압축응력이 발생하며 그 크기는에 의해 얻어질 수 있다.

바의 양 지점이 도어틀에 지지된 상태이기 때문에 최대 굽힘응력은 바의 중앙부에 작용하며 모멘트의 크기는가 된다.

한편 Z는 단면계수로 원형단면의 경우에이다.

따라서 굽힘응력 σ_b는이다.

한편 임팩트 바에 충입하는 가스압에 의한 응력은 상기 굽힘응력을 상쇄시키려는 방향으로 작용하게 됨으로 실질적으로 임팩트바에 작용하는 응력(σ_reai), σ_reai=σ_a-σ_x가 된다.

여기서는 σ_b;굽힘응력 M;바에 작용하는 최대 모멘트 F;충격력 l;바의 길이 Z;단면계수 D1;바의 외경 D2;바의 내경 t;바의 두께(D1-D2)/2) P;주입가스의 압력이다.

이와 같은 결과에 의하여 자동차의 골조를 구성하는 후레임등은 외적충격에 대하여 보다 높은 강성을 발휘하게 되며, 충격에 의한 변형을 방지하거나 지체시키며, 충입압력에 비례하여 충격을 흡수함으로서 충격에 대한 완충효과를 기할 수 있게 된다.

도면중 미설명 부호 15는 엔진, 16은 바퀴고정대, 17은 바퀴를 표시한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 자동차의 전후방 뿐만 아니라 측면에서의 충격시에도 완충효과를 발휘하여 운전자를 보호할 수 있고 충돌시 발생하는 화재를 원천적으로 방지할 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 차체의 바닥(1)과 천장지지대(2), 문틀(3) 또는 후레임(4)과 같은 자동차의 기본 골격을 이루는 골조의 내부에 복수의 공기층을 형성하여 압축공기(8)를 충입시키고, 엔진룸(6)의 충격시 크럼플 존에 해당하는 부위의 골조부에는 이산화 탄소와 질소가스등 소화성가스를 층입시켜 변형에 의한 압력발생시 내부개스가 엔진룸으로 분출되도록 구성한 것을 특징으로 하는 자동차 충돌시의 충격완화 및 화재방지장치.