KR100323093B1 - 운전자의 무릎 보호 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 충돌 유형과 탑승자의 보호 장구 착용 여부에 상관없이, 자동차의 충돌에 따른 탑승자의 무릎을 보호할 수 있는 운전자의 무릎 보호 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 운전자의 무릎 보호 장치는 조향 컬럼을 덮도록 설치되는 인스트루먼트 패널의 하부에 설치되는 무릎 보호대와; 무릎 보호대의 양측에 위치되어, 무릎 보호대와 차체를 연결하며, 무릎 보호대에 가해지는 충격을 감쇠시키기 위한 한 쌍의 액티브 댐퍼와; 자동차의 충격 유형 및 차량의 가속도를 감지하여, 액티브 댐퍼에 하중을 배분하도록 자동차의 제어 장치와 액티브 댐퍼에 각각 연결되는 모듈부와; 무릎 보호대와 조향 컬럼 사이에 위치되며, 자동차의 충돌이 발생되었을 때, 제어부에 의하여 구동되는 펌프에 의하여 내부로 가스가 충진되는 에어 패드를 포함한다.

Description

운전자의 무릎 보호 장치{A apparatus for protecting knee of a driver}

본 발명은 운전자의 무릎 보호 장치에 관한 것이고, 보다 상세하게는 자동차의 충돌 유형과 탑승자의 보호 장구 착용 여부에 상관없이, 자동차의 충돌에 따른 탑승자의 무릎을 보호할 수 있는 운전자의 무릎 보호 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 자동차는 운전자 및 조수석 탑승자의 앞에 인스트루먼트 패널이 제공되며, 인스트루먼트 패널의 하부에 위치되는 운전자의 무릎 부분에는 자동차의 조향 핸들과 연결되는 조향 컬럼이 통과한다. 조향 컬럼은 인스트루먼트 패널의 운전석에 장착되어 있으며, 상부 및 하부로 구성된 컬럼 커버에 의해 지지된다.

도 1에는 자동차의 조향 컬럼과 무릎 보호대의 결합 관계가 개략적으로 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 조향 컬럼(22)은 그 하부 위치에서 자동차가 다른 물체와 충돌할 때, 운전자에게 가해지는 충격을 완화시키는 무릎 보호대(21))가 설치되어 있다. 무릎 보호대(21)는 강판으로 제조되는 장착 브라켓(23)을 통하여 차체에 연결된다.

그러나, 상기된 바와 같은 구조를 가지는 자동차의 무릎 보호대가 강판으로 형성되며, 또한 무릎 보호대를 차체에 설치하기 위한 브라켓, 조향 컬럼, 및 조향 컬럼에 설치되는 키 세트가 강재로 형성되고 또한 자동차의 충돌 유형에 따라서 충격을 받는 무릎 부위가 다르기 때문에, 특히 에어 백이 장착되지 않거나 운전자가 시트 벨트를 착용하지 않은 경우에, 자동차의 충돌에 따른 충격이 운전자의 무릎에가해져, 무릎을 심하게 다치거나 사망의 원인으로 작용할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 자동차의 충돌 유형과 탑승자의 보호 장구 착용 여부에 상관없이, 자동차의 충돌에 따른 탑승자의 무릎을 보호할 수 있는 운전자의 무릎 보호 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 자동차의 조향 컬럼과 무릎 보호대의 결합 관계를 개략적으로 도시한 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 운전자의 무릎 보호 장치가 적용된 상태를 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 도 2에 도시된 무릎 보호 장치에 설치되는 에어 패드를 도시한 도면.

도 4는 액티브 댐퍼에 따른 무릎 보호대의 좌우 부분의 변형 곡선을 도시한 그래프.

도 5는 본 발명에 따른 무릎 보호 장치의 동작을 설명하기 위한 플로우 챠트.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 : 무릎 보호대 2a,2b : 액티브 댐퍼

3 : 모듈부 4 : 에어 패드

5 : 제어부 6 : 조향 컬럼

7 : 가스 저장부 8 : 펌프

9 : 노즐 10 : 에어 패드 본체

상기된 바와 같은 목적은, 조향 컬럼을 덮도록 설치되는 인스트루먼트 패널의 하부에 설치되는 무릎 보호대와; 상기 무릎 보호대의 양측에 위치되어, 상기 무릎 보호대와 차체를 연결하며, 무릎 보호대에 가해지는 충격을 감쇠시키기 위한 한 쌍의 액티브 댐퍼와; 자동차의 충격 유형 및 차량의 가속도를 감지하여, 상기 액티브 댐퍼에 하중을 배분하도록 자동차의 제어 장치와 상기 액티브 댐퍼에 각각 연결되는 모듈부와; 상기 무릎 보호대와 조향 컬럼 사이에 위치되며, 자동차의 충돌이 발생되었을 때, 상기 제어부에 의하여 구동되는 펌프에 의하여 내부로 가스가 충진되는 에어 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 운전자의 무릎 보호 장치에 의하여 달성될 수 있다.

상기에서, 에어 패드의 내부로 충진되는 가스는 질소 가스가 바람직하다.

상기에서, 상기 에어 패드는 바람직하게 질소 가스를 저장하기 위한 가스 저장부, 상기 제어부의 신호에 의하여 상기 저장부에 저장된 가스를 펌핑하기 위한 펌프, 및 상기 펌프의 단부에 위치되어, 상기 펌프의 구동에 의하여 저장부에 저장된 가스를 상기 에어 패드의 본체로 분사하기 위한 노즐을 가진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 보다상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 운전자의 무릎 보호 장치가 적용된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무릎 보호 장치는 무릎 보호대(1), 한 쌍의 액티브 댐퍼(2a,2b), 모듈부(3), 및 에어 패드(4)를 포함한다.

무릎 보호대(1)는 종래와 같이 강판재로 형성되며, 조향 컬럼(6)을 덮도록 인스트루먼트 패널(도시되지 않음)의 하부에 설치된다. 한 쌍의 액티브 댐퍼(2a,2b)들은 무릎 보호대(1)의 양측에 위치되어, 무릎 보호대(1)를 차체에 연결하여 지지하는 기능을 가진다. 이러한 액티브 댐퍼(2a,2b)들은 자동차가 다른 물체와 충돌하였을 때, 무릎 보호대(1)를 통하여 운전자의 무릎에 가해지는 충격을 감소시키기 위하여 무릎 보호대에 가해지는 충격을 감쇠시킨다.

액티브 댐퍼(2a,2b)들은 각각 모듈부(3)에 연결되고, 모듈부(3)는 예를 들어, 정면 충돌, 후방 충돌, 좌우충돌 및 좌우 경사 충돌과 같은 자동차의 충격 유형 및 충돌 당시의 차량의 가속도를 감지하여, 자동차의 제어부(5)에 입력하는 기능을 한다. 모듈부(3)는 이러한 입력 데이터에 따라서 액티브 댐퍼(2a,2b)에 충격 하중을 배분하도록 도 2에 도시된 바와 같이 제어부(4)와 각각의 액티브 댐퍼(2a,2b)에 연결된다.

한편, 무릎 보호대(1)와 조향 컬럼 사이에는 에어 패드(4)가 위치되며, 에어 패드(4)는 도 3에 도시된 바와 같이, 질소와 같은 압축 가스를 저장하기 위한 가스 저장부(7), 제어부(5)의 신호에 의하여 상기 저장부(7)에 저장된 가스를 펌핑하기위한 펌프(8), 및 상기 펌프(8)의 단부에 위치되어, 상기 펌프(8)의 구동에 의하여 저장부(7)에 저장된 가스를 에어 패드(4)의 본체(9)로 분사하기 위한 노즐(10)을 가지며, 에어 패드(4)의 본체(9)는 일정 크기의 공간을 가지도록 형성된다.

액티브 댐퍼(2a,2b)에 대한 모듈부(3)의 하중 배분은 다음의 표 1에 나타나 있다.

충돌 모드	하중 배분
	우측 액티브 댐퍼(2a)	좌측 액티브 댐퍼(2b)
좌측 경사 충돌우측 경사 충돌좌측 편심 충돌우측 편심 충돌정면 충돌	30%70%20%80%50%	70%30%80%20%50%

도 4는 액티브 댐퍼에 따른 무릎 보호대의 좌우 부분의 변형 곡선을 도시한 그래프이다.

도 4의 그래프에서, F'는 AIS 3 기준의 하중 파일이며, D'는 액티브 댐퍼(2a,2b)의 변형 가능한 공간이다.

도 5에는 본 발명에 따른 무릎 보호 장치의 동작을 설명하기 위한 플로우 챠트가 도시되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 운전자의 무릎 보호 장치는 먼저, 자동차의 충돌이 발생되었을 때, 정면 충돌인지를 확인한다. 이 때, 자동차의 가속도를 감지하여, 가속도에 따른 충격량이 또한 계산된다. 정면 충돌이 아닌 경우에, 충돌의 유형을 판별하여 상기의 표 1에 나타난 바와 같이 좌우 액티브 댐퍼(2a,2b)로 하중을 분배한다. 이러한 하중 분배에 따라서, 각 액티브 댐퍼(2a,2b)들이 작동된다.

상기된 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 운전자의 무릎 보호 장치에서, 무릎 보호대(1)는 초기의 충격 에너지를 흡수하여, 작동 시간을 확보하고, 에어 패드(4)는 무릎 보호대(1)의 변형에 따른 강성 물체와의 접촉에 의한 운전자 무릎의 상해를 방지한다. 한편, 액티브 댐퍼(2a,2b)들은 자동차의 충돌 유형에 따라 분배되는 하중을 흡수하도록 작동하여, 운전자의 무릎 부상을 최소화한다.

상기된 바와 같은 구조를 가지는 본 발명에 따른 운전자 무릎 보호 장치에 의하면, 자동차의 충돌 유형과 탑승자의 보호구의 착용 여부에 관계없이, 스프링, 댐퍼 및 에어 백을 적절하게 조합하여, 자동차의 충돌에 따른 운전자의 무릎 부상을 최소화할 수 있다.

Claims (3)

1. 조향 컬럼을 덮도록 설치되는 인스트루먼트 패널의 하부에 설치되는 무릎 보호대와;

   상기 무릎 보호대의 양측에 위치되어, 상기 무릎 보호대와 차체를 연결하며, 무릎 보호대에 가해지는 충격을 감쇠시키기 위한 한 쌍의 액티브 댐퍼와;

   자동차의 충격 유형 및 차량의 가속도를 감지하여, 상기 액티브 댐퍼에 하중을 배분하도록 자동차의 제어 장치와 상기 액티브 댐퍼에 각각 연결되는 모듈부와;

   상기 무릎 보호대와 조향 컬럼 사이에 위치되며, 자동차의 충돌이 발생되었을 때, 상기 제어부에 의하여 구동되는 펌프에 의하여 내부로 가스가 충진되는 에어 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자의 무릎 보호 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 에어 패드의 내부로 충진되는 가스는 질소 가스인 것을 특징으로 하는 운전자의 무릎 보호 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 에어 패드는 바람직하게 질소 가스를 저장하기 위한 가스 저장부, 상기 제어부의 신호에 의하여 상기 저장부에 저장된 가스를 펌핑하기 위한 펌프, 및 상기 펌프의 단부에 위치되어, 상기 펌프의 구동에 의하여 저장부에 저장된 가스를 상기 에어 패드의 본체로 분사하기 위한 노즐을 가지는 것을 특징으로 하는 운전자의 무릎 보호 장치.