KR100391213B1 - 자동차용 에어백 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 에어백에 관한 것으로, 차량의 추돌 발생시 가스가 그 내부로 공급되어 팽창되는 백부재(10)와;

이 백부재(10)의 내부에서 스테어링휠(1)과 인체 사이의 팽창 범위를 제어하도록 그 사이를 연결하며 비교적 그 길이가 짧은 제1테더(20)와;

상기 백부재(10)의 내부에서 스테어링휠(1)과 인체 사이의 팽창 범위를 제어하도록 그 사이를 연결하며 상기 제1테더(20)보다 그 길이가 긴 제2테더(30)로 구성되는 것에 의해, 그 충격치에 따라 일반모드와 고속모드로 구분하여 에어백의 팽창부피를 다르게 함으로써, 일반모드시 그 팽창두께가 짧은 대신 지름이 커지므로써 OOP자세에서도 백으로부터 영향을 적제 받아 상해치가 좋아지는 것이다.

또, 고속모드에서의 강한 추돌시에는 백의 팽창부피가 크게 형성되므로 인체 및 모형인형과의 접촉시간을 늘리고 그 충격 작용방향으로 가스 흐름이 퍼지게 되어 상해치가 좋아지는 것이다.

그러므로, 탑승자를 보다 안전하게 보호할 수 있고, 국내, 국외에서 시행 예정인 각종 안전 법규에 만족할 수 있는 것이다.

또, 제품의 안전성과 신뢰성이 향상되는 것이다.

Description

자동차용 에어백{Vehicle air bag}

본 발명은 자동차용 에어백에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사고시 그 충격량에 따라 팽창 부피를 서로 다르게 하므로써 특히 작은 여성과 어린이들의 보호성능을 극대화 할 수 있도록 발명된 것이다.

일반적으로 차량이 상대차량 또는 장애물과 정면 충돌하는 경우 탑승원은 정면으로 튕겨져 나거나 차실내의 돌출물과 부딪혀 상해를 입게 되는 현상은 차량과 차량, 차량과 장애물의 충돌시 충돌에 따른 충격에너지가 차량을 반대방향으로 밀어붙이게 된다.

이 때 차량에 탑승하고 있는 운전자와 탑승원은 차량이 충돌시에 운동하는 반대 방향으로 튕겨져 나가게 되며, 운전자는 앞으로 튕겨져 나가면서 스티어링 휠에 가슴부위와 머리 부분이 충돌하여 상해를 입게 되고, 앞좌석 탑승원은 차량의 인스트르먼트 판넬 부분에 부딪치거나 앞 유리창을 뚫고 밖으로 튕겨져 나가서 상해를 입게 된다.

이러한 탑승원의 상해를 줄이고 생명을 보호하는 보조장치로 충돌시 에어백을 가스로 부풀려 탑승원과 돌출물 사이에 완충작용을 하여 탑승원의 안면과 가슴을 보호하는 장치가 에어백이다.

충돌 사고시 에어백의 작동원리는 다음과 같다.

충돌 발생- 차체를 통한 충격파 전달 - 탑승원의 상해 판단검증 - 에어백 작동 여부 판단 - 가스발생장치 착화 및 화약연소 화약 연소 가스 발생 - 백내로 가스 분출및 팽창 - 커버를 뚫고 백 돌출 - 탑승원 보호순으로 작동된다.

충돌 사고시 차량의 전면 또는 차량내부에 부착된 센서로 충격의 크기를 감지한다. 충격의 크기는 충돌에 의한 차량의 감속도 크기로 판단하며 센서가 감지하는 감속의 크기는 충돌된 장벽의 등가 장벽속도 또는 차량의 감속도에 의해 표시된다.

충돌 후 센서가 설정된 감속(센서의 문턱치)을 만나면, 센서에서 오는 신호를 분석 판단하게 된다. 감속의 크기가 설정된 값보다 클 경우에는 작동기체 팽창장치(INFLATOR)로 신호를 보낸다.

충돌 후 센서가 문턱치를 만날 때까지 소요 시간은 10 - 20ms이다.

센서에 설정된 문턱치는 차량구조 특성이나 센서부착위치에 따라 다르며 일반적으로 8-14mph의 등가장벽속도나 4-10g의 감속도이다.

센서로부터 작동신호를 받은 작동기체 팽창장치는 폭발되며 폭발된 가스는 냉각층을 통과하여 백에 이른다. 센서가 신호를 보낸 후 작동기체가 폭발하여 가스를 백에 공급하기 시작할 때 까지 소요되는 시간은 약 5ms 정도이다.

작동기체 팽창장치로부터 공급받은 가스로 백을 팽창시킨다. 백이 완전히 팽창하는데 소요되는 시간은 약 30ms인 것으로 알려져 있다.

충돌 후 탑승원은 차의 무게 중심에 대하여 전방으로 상대운동을 한다. 백이 완전히 팽창되는 순간에 탑승원은 백과 접촉됨으로써 탑승원의 운동을 구속하며, 탑승원의 감속도를 팽창된 백이 충격을 흡수하여 상해도를 감소시킨다. 충돌발생 후 탑승원과 백이 접촉되는 순간까지 총 소요시간은 약 40-60ms인 것으로 알려져 있다.

탑승원은 팽창된 백과 접촉한 후, 반발되고 원위치로 복귀한다. 이때 발생되는 반발력이 작을수록 탑승원의 상해도는 감소하므로 우수한 에어백 시스템이 된다. 이상과 같이 모든 현상이 완료되는 데는 약 120-135ms정도의 시간이 소요되며, 이 시간은 눈 깜박할 정도의 짧은 시간으로 알려져 있다.

한편, 에어백이 최대한 그 성능을 발휘하기 위해서는 백의 크기, 백의 전개형상 팽창압력, 백의 피륙재질등이 잘 조화되어야 한다.

그중 백이 인체나 인체모형을 보호하기 위해서는 적절한 백의 전개형상이 가장 중요한 설계요소이다.

그리고, 백의 내부에는 그 팽창범위를 제어하기 위한 수단으로 나이론 재질로 백부재(2)의 팽창시 끊어지지 않는 설질로 된 테더(3)-TETHER-가 구비되어 있다.

이 테더(3)는 에어백의 전개 형상에 결정적 영향을 미치는 것으로써, 인체와 인형모형의 머리와 가슴 구속을 제어할 수가 있는 것이다.

테더는 백조직 내부에 백 전개시 모듈에 구석되는 부분과 인체나 인형모형쪽으로 전개되는 부분을 연결하여 테더 길이 이상의 전개를 막음으로써 전개형상을 제어하는 것으로, 통상 정해진 하나의 길이로만 설치되어 있다.

종래, 상기한 구조로 에어백(2) 내부에 하나의 정해진 길이를 갖는 테더(3) 만을 구비한 경우 고속 상태의 정상 자세의 성인남자에 맞춰서 에어백이 전개되도록 제작되어 있다.

따라서, 탑승자가 비정상적인 자세를 갖거나 또는 작은 여성과 어린이들의 경우에는 그 추돌 상상위치가 상이하게 됨으로써 백과 인체 또는 모형인형과의 접촉시간이 길어 짐으로 인해 신체상해에 악영향을 미치게 되는 것이다.

한편, 향후 개선된 차량안전규칙에 의하면 에어백 성능이 기존 성인남자의 정상적인 자세구속 뿐만 아니라, 작은 신체의 여성, 특히 어린 아이들의 비정상적 자세(이하 OOP)에 대한 안전성능까지 보장할 수 있어야 한다.

그러나, 현제의 에어백 전개형상은 성인 남자에 그 기준이 맞춰져 이러한 성능을 충족시키지 못하고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 보행자 추돌시 비정상적인 자세의 성인은 물론 작은 신체의 여성이나 어린 아이들의 자세에서도 그 보호성능을 극대화할 수 있는 자동차용 에어백을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 국내, 국외에서 시행 예정인 안전 법규에 만족할 수 있는 자동차용 에어백을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 제품의 안전성과 신뢰성이 향상되도록 한 자동차용 에어백을 제공하는데 있다.

도 1은 종래 성인 정상적인 자세에서 인체의 위치와 비정상자세 및 OOP상태의 인체위치를 비교한 이해도

도 2는 본 발명의 제1테더와 제2테더에 의해 상이한 형상으로 팽창되는 상태를 보인 비교도

도 3은 본 발명에 의한 제1테더로 에어백 팽창범위를 제어할 때 형상을 도시한 정면도

도 4는 본 발명에 의한 제2테더로 에어백 팽창범위를 제어할 때 형상을 도시한 정면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 - 스테어링휠 10 - 백부재

20 - 제1테더 30 - 제2테더

이러한 본 발명은, 차량의 추돌 발생시 가스가 그 내부로 공급되어 팽창되는 백부재(10)와;

이 백부재(10)의 내부에서 스테어링휠(1)과 인체 사이의 팽창 범위를 제어하도록 그 사이를 연결하며 비교적 그 길이가 짧은 제1테더(20)와;

상기 백부재(10)의 내부에서 스테어링휠(1)과 인체 사이의 팽창 범위를 제어하도록 그 사이를 연결하며 상기 제1테더(20)보다 그 길이가 긴 제2테더(30)로 구성되는 것에 의해 달성된다.

따라서, 그 충격치에 따라 일반모드와 고속모드로 구분하여 에어백의 팽창부피를 다르게 함으로써, 일반모드시 그 팽창두께가 짧은 대신 지름이 커지므로써 OOP자세에서도 백으로부터 영향을 적제 받아 상해치가 좋아지는 것이다.

또, 고속모드에서의 강한 추돌시에는 백의 팽창부피가 크게 형성되므로 인체 및 모형인형과의 접촉시간을 늘리고 그 충격 작용방향으로 가스 흐름이 퍼지게 되어 상해치가 좋아지는 것이다.

그러므로, 탑승자를 보다 안전하게 보호할 수 있고, 국내, 국외에서 시행 예정인 각종 안전 법규에 만족할 수 있는 것이다.

또, 제품의 안전성과 신뢰성이 향상되는 것이다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 제1테더(20)와 제2테더(30)에 의해 상이한 형상으로 팽창되는 상태를 보인 비교하여 도시하고, 도 3은 제1테더(20)로 에어백 팽창범위를 제어할 때 일반 주행모드시 팽창형상을, 도 4는 제2테더(30)로 에어백 팽창범위를 제어할 때 형상을 각각 도시하고 있다.

백부재(10)는 차량의 추돌 발생시 가스가 그 내부로 공급되어 팽창되는 데,팽창전에는 얇은 재질로 이루어져 있으므로 접혀져서 스테어링휠(1)의 중앙부에 장착되어 커버로 덮어져 보관된다.

이 백부재(10)의 내부에는 두 개의 서로 다른 길이를 갖는 제1테더(20)와 제2테더(30)가 각각 구비되는 데, 이들 제1테더(20)와 제2테더(30)는 스테어링휠(1)과 인체 사이의 팽창 범위를 제어하게 된다.

제1테더(20)와 제2테더(30)는 그 길이가 제2테더(30)에 비하여 상대적으로 짧게 제1테더(20)의 길이를 설계하게 된다.

이때, 파단 허용하중은 제1테더(20)에 비하여 제2테더(30)의 허용 하중을 크게 설계하는 것이 중요한데, 그 하중 비율은 제1테더(20)가 제2테더(30)의 파단 하중에 비하여 약 70% 내외로 설정하는 것이 바람직 하다.

이와 같이 된 본 발명은 보통 주행속도에 의한 추돌 사고시에는 그 팽창압력이 비교적 작게 가스가 백부재(10)내로 공급되도록 설정하므로써, 제1테더(20)의 길이에 대응하는 폭 이상으로는 백부재(10)가 팽창되지 못하게 된다.

따라서, 도 3에서와 같이 짧은 제1테더(20)에 의해 전개형상이 제어될 때는 인체 및 모형인형 방향으로는 백 사이즈가 작아져 모형인형이 백으로부터 일찍 분리된다.

또, 백부재(10)의 내부에서는 가스 흐름이 인체 및 모형인형 방향이 아닌 상하방향으로 퍼지게 되어 팽창모양이 상하로 넓게 펴진다.

그러므로, 정상자세나 신체가 작은 여성 및 유아들의 불특정 비정상 자세에 있는 인체가 스테어링휠(1)을 향해 강하게 추돌되는 것을 방지할 면적이 확대된다.

또, 가스흐름이 인체를 향하지 않게 되므로 백으로부터의 영향을 적게받아 상해치가 좋아지는 것이다.

한편, 고속운전시에는 그에 대응하는 가스 폭발력으로 가스가 백부재(10)내로 공급되도록 설계되는데, 그 팽창압력이 제1테더(20)의 파단하중을 넘어서 절단시키게 된다.

따라서, 도 4에서 도시한 바와같이 제2테더(30)에 의해 백형상이 형성되는데, 이때는 종래와 같이 크게 팽창되므로 인체 내지 모형인형과의 접촉시간을 늘리게 된다.

또, 이때는 가스 흐름이 모형인형 방향으로 퍼지게 되어 가스흐름에 의한 압력지지로 스테어링 휠(1)과의 상해치를 향상시키는 것이다.

이와같이 된 본 발명은 에어백의 팽창 형상을 주행모드에 따라 서로 다르게 설정할 수 있으므로 특히 작은 여성과 어린아이들의 OOP자세시 작은 압력과 작은 크기의 에어백으로 보호성능을 극대화 시킬 수가 있는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 그 충격치에 따라 일반모드와 고속모드로 구분하여 에어백의 팽창부피를 다르게 함으로써, 일반모드시 그 팽창두께가 짧은 대신 지름이 커지므로써 OOP자세에서도 백으로부터 영향을 적제 받아 상해치가 좋아지는 것이다.

또, 고속모드에서의 강한 추돌시에는 백의 팽창부피가 크게 형성되므로 인체및 모형인형과의 접촉시간을 늘리고 그 충격 작용방향으로 가스 흐름이 퍼지게 되어 상해치가 좋아지는 것이다.

그러므로, 탑승자를 보다 안전하게 보호할 수 있고, 국내, 국외에서 시행 예정인 각종 안전 법규에 만족할 수 있는 것이다.

또, 제품의 안전성과 신뢰성이 향상되는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (3)

1. 차량의 추돌 발생시 가스가 그 내부로 공급되어 팽창되는 백부재(10)와;

   이 백부재(10)의 내부에서 스테어링휠(1)과 인체 사이의 팽창 범위를 제어하도록 그 사이를 연결하며 비교적 그 길이가 짧은 제1테더(20)와;

   상기 백부재(10)의 내부에서 스테어링휠(1)과 인체 사이의 팽창 범위를 제어하도록 그 사이를 연결하며 상기 제1테더(20)보다 그 길이가 긴 제2테더(30)로 구성되고, 상기 제2테더(30)는 제1테더(20)보다 그 파단 허용하중이 작게 설정된 자동차용 에어백에 있어서, 상기 제1테더(20)는 제2테더(30)에 비하여 그 길이 및 파단 허용하중이 70% 범위에 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 에어백.
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