KR100410838B1

KR100410838B1 - 차량전복시의 루프충격흡수용 완충장치

Info

Publication number: KR100410838B1
Application number: KR10-2001-0050247A
Authority: KR
Inventors: 이승훈
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-08-21
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2003-12-18
Also published as: KR20030016594A

Abstract

본 발명은 차량이 주행중에 사고로 전복되는 경우에 전복되는 상태를 감지하고 차량의 루프부분에 가해지는 압력을 흡수하여 충돌에너지를 완화시킴으로서 탑승자의 인체상해발생과 인명사고를 감소시킬 수 있는 차량전복시의 루프충격흡수용 완충장치에 관한 것이다.

본 발명의 완충장치는, 루프패널(1)의 내측표면에 설치되며 중공이 형성된 마운트브라켓(101)과, 상기 마운트브라켓(101)의 중공에 삽입되는 하우징(105)과, 상기 하우징(105)의 내측 상단에 설치되며 가스를 폭발시켜서 팽창압력을 발생시키기 위한 것으로 상위제어부(ECU)로부터의 제어신호에 따라서 작동되는 가스제너레이터(104)와, 상기 가스제너레이터(104)의 하부측에 설치되며 가스팽창시에 하부측으로 이동하도록 설치된 충격완화용바(103)와, 상기 충격완화용바(103)의 상부측에 설치되어서 충격을 흡수하는 댐퍼(102)와, 상기 충격완화용바(103)가 작동된 후에 외부로 일탈되는 것을 방지하기 위하여 하우징(105)의 하단부에 결합되는 커버(106)와, 루프트림(2)의 내측표면에 고정되며 상기 충격완화용바(103)의 하단부와 연결용볼트(108)에 의하여 상단부가 결합되는 루프트림연결용바(107)를 포함한다.

Description

차량전복시의 루프충격흡수용 완충장치{Device for absorbing the shock of roof of overtuned vehicle}

차량이 주행중에 전복(顚覆)사고가 발생되면 탑승객이 큰 부상을 당하거나 심하면 사망하게 된다. 종래 전복사고시에 탑승객을 보호하기 위하여 차량의 루프패널과 루프트림 사이에 충격흡수용의 리인포스(reinforce)를 설치하여 전복사고 발생시에 탑승객을 보호하고 있다. 먼저 도면을 참고하여 종래 차량의 충격흡수구조를 설명한다.

도 1은 종래 충격흡수용 구조를 나타내는 차량의 측단면도이다.

도시된 바와 같이, 루프패널(1)과 루프트림(2)에 의하여 형성되는 공간의 다수 장소에 루프리인포스(3)가 설치되어 있다. 루프리인포스(3)는 도시된 것과 같이 프레임을 절곡시켜서 형성한 구조의 패널(panel)로서 차량이 전복되면 루프에 가해지는 압력에 의하여 찌그러지면서 압력을 흡수하는 완충역할을 수행하도록 구성되어 있다. 미설명부호 4,5,6은 필러를 표시하고 있다.

그러나 상기와 같은 종래 리인포스(3)는 루프패널과 루프트림 사이에 형성되는 공간에 설치되는데 탑승객의 편의성을 위하여 상부측으로 어느 정도의 공간을확보하여야 하기 때문에 리인포스 설치를 위한 충분한 공간의 확보가 어려우므로 전복시의 충돌에너지를 효과적으로 흡수하기 어려운 문제점이 있다. 또한 충분한 공간의 확보가 어렵기 때문에 차량설계시에 충격흡수용 판넬제작에 제약이 따르게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 차량이 주행중에 사고로 전복되는 경우에 전복되는 상태를 감지하고 차량의 루프부분에 가해지는 압력을 흡수하여 충돌에너지를 완화시킴으로서 탑승자의 인체상해발생과 인명사고를 감소시킬 수 있는 차량전복시의 루프충격흡수용 완충장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 충격완화를 위한 충분한 공간을 확보하지 않고서도 높은 충격흡수효과를 제공할 수 있는 차량전복시의 루프충격흡수용 완충장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 충격흡수구조를 나타내는 차량의 측단면도,

도 2는 본 발명의 완충장치가 설치된 차량의 측단면도,

도 3a는 본 발명의 완충장치의 구조를 나타내는 측단면도,

도 3b는 본 발명의 완충장치의 A-A선 절단면도,

도 4는 본 발명의 완충장치의 작동상태도,

도 5는 본 발명의 완충장치의 작동상태를 나나태는 플로우차트.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1 : 루프패널 2 : 루프트림

3 : 루프리인포스 4,5,6 : 필라(pillar)

10: 완충장치 12: ECU

14: 충돌감지센서 101: 마운트브라켓

102: 댐퍼 103: 충격완화용바

104: 가스제너레이터 105: 하우징

106; 커버 107: 루프트림연결용바

108: 연결용볼트

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량전복시의 루프충격흡수용 완충장치는, 차량의 루프에 가해지는 충격을 흡수하기 위한 완충장치에 있어서, 루프패널의 내측표면에 설치되며 중공이 형성된 마운트브라켓)과, 상기 마운트브라켓의 중공에 삽입되는 하우징과, 상기 하우징의 내측 상단에 설치되며 가스를 폭발시켜서 팽창압력을 발생시키기 위한 것으로 상위제어부(ECU)로부터의 제어신호에 따라서 작동되는 가스제너레이터와, 상기 가스제너레이터의 하부측에 설치되며 가스팽창시에 하부측으로 이동하도록 설치된 충격완화용바와, 상기 충격완화용바의 상부측에 설치되어서 충격을 흡수하는 댐퍼와, 상기 충격완화용바가 작동된 후에 외부로 일탈되는 것을 방지하기 위하여 하우징의 하단부에 결합되는 커버와, 루프트림의 내측표면에 고정되며 상기 충격완화용바의 하단부와 연결용볼트에 의하여 상단부가 결합되는 루프트림연결용바를 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 차량전복시의 루프충격흡수용 완충장치을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 차량전복시의 루프충격흡수용 완충장치의 설치상태를 도시한 차량의 측단면도이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 완충장치(10)는 종래 루프패널(1)과 루프트림(2)의 사이에 설치되며 특히 루프트림(2)의 단부에 인접한 전방 및 후방에 설치된다. 설치되는 완충장치(10)의 갯수는 차량에 따라서 변경시킬 수 있다. 또한 종래 사용되던 루프리인포스(3)와 병행하여 사용함으로서 충격흡수기능을 더욱 높일 수 있다.

각각의 완충장치(10)는 ECU(12)로부터의 제어신호에 의하여 작동된다. 실제로는 ECU(12)로부터의 제어신호에 의하여 가스제너레이터에 내장된 가스가 폭발하고, 이 때 발생되는 폭발력에 의하여 완충장치(10)의 충격완화용바(103)가 하부를 향하여 확장되어서 주름진 상태의 루프트림(2)을 팽창시키게 된다. 이러한 동작상태가 후에 설명된다. ECU(12)는 충돌감지센서(14)로부터 입력되는 신호를 검출하고 완충장치(10)의 동작여부를 결정하게 된다.

도 3a는 본 발명의 완충장치(10)의 구조를 나타내는 측단면도이다. 본 발명의 완충장치(10)는 종래 루프패널(1)의 내측표면에는 마운트브라켓(101)이 설치되고, 루프트림(2)의 내측표면에는 루프트림연결용바(107)가 설치되어서 고정된다. 마운트브라켓(101)의 개방측단부에는 중공이 형성되어 있으며, 이 중공에 하우징(105)이 삽입, 고정된다. 하우징(105)은 소정의 길이를 가지는 원통이다.

하우징(105)의 상단부에는 가스제너레이터(104)가 삽입, 고정된다. 가스제너레이터(104)는 내부에 폭발성가스와 이그나이터(ignitor)를 내장하고 있으며, ECU(12)로부터 입력되는 전기적신호에 따라서 작동되는 이그나이터에 의하여 점화되어서 고압을 순간적으로 발생시키게 된다.

가스제너레이터(104)의 일단부는 하우징(105) 또는 마운트브라켓(101)에 차단되어 있으므로 팽창된 가스는 도면에서 하방을 향하여 고속으로 이동하게 된다. 가스제너레이터(104)의 하부에는 댐퍼(102)가 위치하고 있으며, 댐퍼(102)의 하부에는 충격완화용바(103)가 이격된 상태로 삽설되어 있다. 상기 충격완화용바(103)는 원형의 막대기이다. 충격완화용바(103)의 하단부는 하우징(105)의 단부를 약간 초과하여 돌출되도록 구성되어 있다.

하우징(105)의 하단부에는 커버(106)가 결합되어 있다. 상기 커버(106)는 하우징(105)의 하단부를 차단하며 중앙에 구멍이 형성되어 있어서 충격완화용바(103)의 하단부가 관통한 상태로 결합된다. 커버(106)에 의하여 충격완화용바(103)가 하부로 이동할 때 하우징(105)으로부터 일탈하지 않고 정상적으로 하강한다.

충격완화용바(103)의 하단부는 개방된 상태를 가지고 있으며, 이것은 루프트림연결용바(107)의 상부측과 결합된다. 결합은 충격완화용바(103)의 단부와 루프트림연결용바(107)의 상단부를 연결용볼트(108)를 이용하여 관통시켜서 연결한다. 이러한 결합에 의하여 충격완화용바(103)가 하부로 이동할 때 압력이 루프트림(2)에 전달되어서 루프트림(2)의 측면부가 펴지게 된다.

이러한 목적을 위하여 루프트림(2)의 양단부를 도면에 표시된 것과 같은 주름형태로 구성하는 것이 바람직하다. 즉 평소에는 주름진 형태로 루프트림의 단부를 유지하다가 충돌시에는 가스압에 의하여 주름이 펴지면서 충분한 공간을 확보하였다가 루프에 가해지는 충격을 흡수한다.

도 3b는 도 3a의 A-A선을 따라서 절단한 단면도를 저면에서 본 것으로서, 중앙에는 원형의 충격완화용바(103)가 위치하고 있으며, 충격완화용바(103)의 주변에는 댐퍼(102)가 둘러 싸고 있으며, 그것의 주변으로 하우징(105)이 감싸는 형태로 결합된다.

상기와 같은 본 발명의 완충장치(10)를 도 4 및 도 5를 참고하여 작동상태를 설명한다. 차량의 주행이 시작되면 ECU(12)에서는 차량의 주행상태를 감지한다. 차량이 주행중에 전복되는 사고가 발생되면 충돌감지센서(14)에서 이것을 감지하고, 감지된 신호를 ECU(12)로 전달한다.

ECU(12)에서는 충돌감지센서(14)로부터 입력되는 신호파형을 검출하고 충돌상태를 감지하게 된다. 다시말하면, 차량이 전복될 때 생성되는 충돌검지센서(14)의 신호파형과 미리 전복상태에서 발생되는 신호파형을 저장하였다가 충돌검지센서(14)로부터 입력되는 신호파형과 저장된 신호파형을 비교하여 차량전복상태를 확인하는 것이다.

ECU(12)에서는 차량전복상태임이 확인되면 완충장치(10)의 가스제너레이터(104)에 폭발신호를 출력한다. 가스제너레이터(104)는 폭발신호에 따라서 내장된 이그나이터를 점화시켜서 가스를 폭발시킨다. 가스가 폭발되면 폭발에 의한 팽창이 시작되고, 압력이 댐퍼(102)에 전달된다. 전달된 압력에 의하여 충격완화용바(103)가 하방을 향하여 신장된다. 도 4에 점선으로 표시된 부분이 가스폭발에 의한 압력으로 충격완화용바(103)가 하방을 향하여 확장된 상태를 표시하고 있다.

상기와 같이 작동되는 완충장치(10)는 통상 차량의 루프패널(1)의 내측에 적당한 갯수, 예를 들어서 차량의 전장, 중량, 루프패널의 크기 등의 요소들을 고려하여 적당한 갯수를 설치할 수 있다.

충격완화용바(103)가 하방을 향하여 확장됨에 따라서 루프트림(2)의 주름부가 팽창되면서 변형공간(L)이 증대되는 효과가 있다. 상기와 같이 변형공간(L)이 증대되면 차량의 전복시에 루프에 전달되는 충격이 흡수되면서 탑승자에게 전달되는 압력이 감소하여 인체상해 및 사망을 감소시키게 된다. 이 주름부의 형성정도에 따라서 상기 변형공간(L)의 길이를 조정할 수 있으며, 충격흡수효율을 증대시킬 수 있다.

상기 변형공간(L)의 길이는 가스제너레이터(103)에서 발생되는 가스팽창압을 이용하여 조정할 수 있다. 다시말하면, 차량의 충돌시에 강한 압력이 검출되면 차량전복시에 가해지는 압력이 강한 것으로 판단하여 변형공간(L)을 최대한으로 확보하도록 가스팽창을 최대한으로 설정하고, 비교적 약한 압력이 검출되면 차량전복시에 가해지는 압력이 약한 것으로 판단하여 변형공간(L)을 최대치의 1/2~2/3 정도 확보할 수 있도록 가스팽창에 의한 폭발을 조정하는 것이다. 상기한 압력의 설정은 실험을 통하여 정확하고 적절한 수치를 구할 수 있음은 명백하다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 주행중인 차량이 사고에 의하여 전복되는 상황에서 이것을 감지하고 차량의 루프부분에 설치, 작동되어서 충돌에너지를 완화시킴으로서 탑승자의 인체상해발생과 인명사고를 감소시킬 수 있으며, 충격완화를 위한 충분한 공간을 확보하지 않고서도 충격흡수효과를 높일 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

차량의 루프에 가해지는 충격을 흡수하기 위한 완충장치에 있어서,

루프패널(1)의 내측표면에 설치되며 중공이 형성된 마운트브라켓(101)과, 상기 마운트브라켓(101)의 중공에 삽입되는 하우징(105)과, 상기 하우징(105)의 내측 상단에 설치되며 가스를 폭발시켜서 팽창압력을 발생시키기 위한 것으로 상위제어부(ECU)로부터의 제어신호에 따라서 작동되는 가스제너레이터(104)와, 상기 가스제너레이터(104)의 하부측에 설치되며 가스팽창시에 하부측으로 이동하도록 설치된 충격완화용바(103)와, 상기 충격완화용바(103)의 상부측에 설치되어서 충격을 흡수하는 댐퍼(102)와, 상기 충격완화용바(103)가 작동된 후에 외부로 일탈되는 것을 방지하기 위하여 하우징(105)의 하단부에 결합되는 커버(106)와, 루프트림(2)의 내측표면에 고정되며 상기 충격완화용바(103)의 하단부와 연결용볼트(108)에 의하여 상단부가 결합되는 루프트림연결용바(107)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량전복시의 루프충격흡수용 완충장치.