KR100438645B1 - 차량용수동형신체보호장치및그구성요소로서의에어백모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 수동형 신체보호장치에 관한 것으로, 이것은 적어도 하나 이상의 충돌센서(10, 10')를 가지고 있으며 이는 사고발생이나 사고의 심화정도를 신호로써 알려주며, 중앙전자유닛(20)을 포함한 적절한 구조유닛을 형성한다. 여기에서 충돌센서로부터 발생되는 신호가 연산된다. 더욱이 이 장치는 에어백(30), 벨트 리트렉터(40) 그리고 위치 즉 어린이용좌석인식센서(50) 그리고 차량좌석(70)의 실제 사용상태를 인식하여 주는 좌석점유센서(60)와 차량좌석에 각각 설치된 벨트위치센서와 같은 수많은 센서를 가지고 있다. 이러한 장치의 융통성으로 개개의 장치의 구성요소가 중앙전자유닛(20)으로부터 컨텐트신호를 전달받는 해답을 제안하고, 이로 인하여 개별구성요소들(30,40)은 각각 할당된 프로세서를 이용해 항상 할당되어 있는 위치센서와 어린이좌석인식센서와 좌석점유센서와 벨트위치센서들 및 충돌센서로부터 발생되는 신호를 통해 그들의 반응신호를 스스로 산출한다.

Description

차량용 수동형 신체보호장치 및 그 구성요소로서의 에어백모듈

차량용 수동형 신체보호장치는 실제로 오랜 세월동안 여러 형태로 다양하게 사용되어왔다. 이러한 신체보호장치의 한 구성 요소로서 에어백이 있는데, 예를 들면 가스백(gas bag)은 충격으로 인해 앞으로 쏠리는 운전자나 승객의 몸을 잡아주기 위해 사고 발생 시에 순식간에 팽창된다.

하나의 에어백을 포함하고 있는 이러한 신체보호장치는 일명 충돌센서(crash sensor)라 불리는 것을 구비하여, 사고시에 적당한 신호를 발생하고, 그후 신호는 전자 연산유닛에 의하여 더 처리 된다. 일반적으로 충돌센서는 지연측정장치(delay measuring device)로서, 사고의 발생시 차량이 도로에서 정상 주행중에 정상적인 제동이 걸렸을 때 보다도 사고발생 시에 더욱 강한 값을 갖는 음가속값을 측정한다. 만약 어떤 다른 것 중에서 음가속값이 어떤 미리 설정된 값을 초과한다면, 전자 연산 유닛(evaluation electronics unit)은 사고가 발생되었다고 해석할 것이고, 이 상황에서 신체보호장치의 구성요소를 작동시키기 위해 지시신호(prompting signal)가 발생된다.

지시신호(prompting signal)에 의하여, 충진물(Charge)이 점화되고 그 후에 폭발가스가 가스 백(gas bag)에 채워지도록 한다.

또 다른 형태로는 어떤 작동인자가 적정의 지시신호(prompting signal)를 받게되면, 가압저장된 가스를 가스백(gas bag)속으로 들어가 팽창되도록 할 수 있다.

한편, 종래 알려진 신체보호장치의 구성요소로써 소위 벨트 리트렉터(belt retractor)라고 알려진 것이 있는데, 이 장치는 사고 발생 시에 붕괴되는 차량 안에서 사람을 잡아주기 위해 안전벨트를 팽팽하게 하여주는 역할을 한다.

흔히 우리에게 알려져 있는 장치들에서 각 구성요소들의 반응은 고전적인 원리에 의해 반응되는데, 이는 충돌센서가 사고발생을 감지한 후 오직 특정된 하나의 방법만으로 이루어진다.

즉, 에어백은 오직 부풀려지고 벨트 리트렉터(belt retractor)는 벨트를 팽팽하게 하여주는 방식으로 여타의 조건들에 상관없이 완전히 독립적으로 이루어진다. 그러나 이런 제어장치들은 실제 몇 가지 문제점을 유발한다. 예를 들어 여기서 언급하면, 일명 유아용좌석은 일반승객용 좌석 위에 올려지고 안전벨트에 의해 단단하게 고정되기 때문에 이런 원리로는 치명적인 사고가 발생될 수 있다. 또한 사고 발생 시 승객용 에어백의 팽창은 일반 좌석 위에 올려져 있거나 앉혀져 있는 어린이들에게는 치명적인 위험이 될 수 있다.

예를들어 에어백과 같은 신체보호장치의 표준반응은 체중이나 몸의 사이즈가 각기 다른 사람 모두에게 적합하게 작용될 수는 없다. 따라서 종래의 장치나 그 구성요소들은 그 반응치가 적응적으로 되어 있지 않고 고정되어 있기 때문에 큰 단점으로 지적되고 있다.

수동형 신체보호장치를 설명하고 있는 특허문헌으로는 예를 들면, 미국특허 US-A-5,413,378과 독일특허 DE-A-41 12 579가 있다. 여기에서의 장치들은 모두 충격을 인식하고 신호를 측정하며 전달하는 역할을 수행하는 중앙제어장치(central control device)를 가지고 있다. 하지만 만약 이 중앙제어장치 자체가 충격에 의해 손상된다면, 그 결과 차량 승객용 보호장치로서 총체적 실패를 유발할 수 있다. 그 밖에 독일특허 DE-A-38 11 217의 안전설비가 적용된 것이 있다.

분산 방식에서 네트워크의 일부분 형태로 배치가 이루어지는 센서의 일련 배열은 이미 1992년 스프링거사(Springer Publighing Company)의 W.Heywang에 의한 독일특허 센서기술(DE-Z-sensor Technology)에서 알려져 있다.

그러나, 이 기술만으로는 차량 탑승자의 안전성을 보장하기 위한 차량용 수동형 신체보호장치의 특수한 요구 조건을 만족시키기에 충분치 않을 뿐만 아니라 앞에서 설명한 중앙제어장치를 필요로 한다.

본 발명의 목적은 종래 기술을 개선하여 사고의 환경이나 조건에 따라 유동적으로 반응할 수 있는 차량용 수동형 신체보호장치를 제공하는데 있다. 또한, 신체보호장치에 사용될 수 있는 구성요소를 제공하는데 있다.

본 발명은 사고와 그 정도를 예견해주는 신호를 발생하는 적어도 하나의 충돌센서를 갖는 신체보호장치로부터 시작되며, 적절하게 전술한 중앙전자유닛(central electronics unit)을 이용하여 구조유닛을 형성한다. 여기에서 신호의 값은 충돌센서에 의해 결정된다. 이러한 본 발명의 장치는 에어백이나벨트리트렉터(belt retractor)뿐만 아니라 위치, 어린이용 시트 인식, 시트의 실제 사용상태인식을 위한 한 좌석 이상에 바람직하기로는 차량의 모든 좌석에 설치한 센서 등의 많은 수의 구성요소를 구비한다. 또한, 차량의 좌석에서 벨트가 착용되고 있는지를 결정하기 위한 벨트위치센서(belt position sensor)라 불리는 적어도 하나의 센서를 더 구비하고 있다.

본 발명의 근원적인 목적은, 청구항 1에서와 같은 신체보호장치에 의해 달성가능하다. 이 장치는 그 기본적인 진행에 있어서 종래 기술과 유사한 부분이 있는 반면에, 그 중앙전자유닛(central electronics units)은 모든 구성요소들의 모든 계산을 수행하는 연산처리장치(processor)를 가지고 있지 않다. 더욱이 차량에 앉아 있는 사람의 체중을 결정하는 수단 예를 들어 무게측정수단에 의한 소위 좌석 점유센서라 불리는 것을 더 구비하고 있으며, 이는 최적반응 지시신호(prompting signal)발생을 위한 계산에 하나의 변수가 더 포함될 수 있도록 해준다.

이러한 제안에 부합하여, 본 발명의 목적은 사고 발생 시에 장치의 각 구성요소들은 중앙전자 유닛(central electronics unit)으로부터 반응을 위한 켄텐트 신호(content signal)를 받고, 개개의 구성요소들은 각각의 경우에 할당된 위치센서, 어린이용좌석인식센서, 좌석점유센서, 벨트위치센서 및 충격센서로부터 해당경우의 기능 신호를 받아 각각의 구성요소에 할당된 프로세서에 의해 자신의 반응신호를 산출하므로써 달성된다.

따라서 중앙전자유닛(central electronics unit)은 단지 사고발생 시에 각각의 구성요소들이 지정된 기능을 작동하도록 하는 신호만을 발생한다.

이 경우 각각의 구성요소들을 향한 상대적으로 복잡한 데이터 전송(data telegram)은 이루어지지 않고, 단지 구성요소의 작동을 위한 신호만 보내진다. 각 구성요소의 작동은 그 분야의 센서기술을 바탕으로 좌석 등 자체의 실제사용상태에 기초를 둔 각 구성요소들에 의해 결정된다. 가능한 반응은 첫 번째 실시예의 반응과 일치한다.

이 제안을 통해, 중앙전자유닛(central electronic unit)은 사고 시에 고비용 데이터 전송형태를 취하는 각각의 작동유발신호의 상대적으로 복잡한 계산을 하지 않아도 된다. 한가지 더 고려한다면 차량의 전자유닛은 사고발생 시 어떤 상황 하에서든 정확한 시간에 결정적인 도움을 줄 수 있어야 된다. 이를위해 신체보호장치의 중앙전자유닛(central electronics unit)은 개개의 상황에 맞게 각 구성요소들이 작동하도록 허락하기 위해 단순한 신호를 발생해야만 한다. 더욱이 중앙전자 유닛(central electronics unit)은 사고발생시 손상으로부터 보호되지 않는다. 그럼에도 불구하고 이러한 연결구성에서 중앙전자유닛(central electronics unit)으로 구성요소를 동작시키기 위해 상대적으로 간단한 신호를 발생할 수 있도록 하는 경우의 가능성이 개개의 전자유닛이 모든 구성요소들의 각각의 작동유발신호를 발생할 수 있도록 하는 경우보다 기본적으로 더 크다. 이러한 점에서 본 발명과 관련하여 좀더 높은 안정성을 성취할 수 있는 것은 부가적으로 하드웨어를, 즉 각각의 구성요소를 위해 프로세서를 분산배열방식으로 채택하고 있는 것이다.

본 발명에서 특징적인 것은, 본 발명에서는 중앙전자유닛(central electronics unit)을 각각의 구성요소와 버스라인을 통해 연결한 것이다. 이로써데이터가 적절하게 전송될 수 있다. 각각의 신체보호장치 구성요소들을 버스를 통해 중앙전자유닛(central electronics unit)에 연결한 이점은 개별적 유선을 이용한 장치에 비해 전자기 허용오차(EMT)의 명백한 증가에서 알 수 있다.

본 발명에 따라 분산적이며 규격화된 형식으로 구성된 신체보호장치는 적절한 방식으로 버스라인설계를 사용할 수 있음을 특징으로 하며 이를 통하여 시스템의 안정성은 한층 더 증가한다. 개개의 유선을 이용한 장치에서는 인접한 전기라인의 방해가 일어나면 이에 따라 어떤 환경 하에서 개개의 구성요소의 잘못된 반응이 발생될 수 있다.

본 발명은 다른 목적은 본 발명의 신체보호장치에 사용하기에 적합한 에어백모듈을 제공하는데 있으며, 이는 청구항 3항에 의해 달성 가능하다. 여기서 에어백모듈은 본질적으로 다단식 가스발생기와 하나 또는 여러개의 챔버(chamber)를 갖는 가스백(gas bag)을 가지고 있다.

다단식 가스발생기는 필요에 따라 가스백(gas bag)에 다양한 압력으로 가스를 채울 수 있는 량의 가스를 가지고 있는 상태로 있다. 다단식 챔버의 가스백(gas bag)에서 팽창되는 챔버의 수에 따라 가스백의 전체 용적이 결정된다.

본 발명의 에어백모듈은 그 자체의 전자연산유닛(electronic evaluation unit)을 가지고 있는데, 이는 이미 언급했던 바와 같이 차량 좌석의 실제사용상태를 파악하기 위해 유아용좌석인식센서, 좌석점유센서의 위치센서와 벨트위치센서와 같은 센서로부터 발생되는 신호를 연산한다.

작동시작신호(triggering signal)는 외부로부터 공급되어지며 예를 들면 중앙전자유닛(central electronics unit)에 의해 발생되는 컨텐트 신호(content signal)는 차량좌석의 실제 사용상태에 따라 가스발생기를 활성화시켜 동작시키며, 만약 필요하다면 충돌센서는 가스백(gas bag)의 하나 또는 여러 개의 챔버에 상황에 적합하게 가스가 채워지도록 한다.

여기서 한번 더 강조하면 충돌센서에서 발생되는 신호에서 사고의 정도에 대한 정보도 포함되어 있다. 이러한 방법으로 에어백 모듈은 차량좌석에서 측정된 실제값 및 사고의 심화정도에 따라 최적의 방식으로 작동된다. 그러므로 에어백모듈은, 예를 들면 가스발생기는 만약 상대적으로 큰 사람이 차량좌석에 앉아있다고 미리 판단되면 가스백의 모든 챔버를 최대 압력으로 팽창시키는 방식으로 설계되어진다. 만약 예를들어 어린이용 좌석이 일반승객용 좌석 위에 탑재되어 있다면, 벨트의 연장(매우 김), 정해진 무게(상대적으로 가벼움)를 기초로 하고 양신호의 결합을 기초로 하여 확립되며 처음에 언급한 바와 같은 위험한 상황을 연출하지 않도록 하기 위해 가스백이 모두 팽창되지 않을 것이다.

본 발명의 에어백모듈은 운전자나 승객의 사이드의 에어백으로 사용될 수 있음은 물론이다. 또한, 이것은 사이드 에어백뿐만 아니라 뒷좌석에도 사용할 수 있다.

상기 에어백모듈의 센서기술은 가스발생기의 온도를 기록하고, 에어백 모듈 센서로 보내는 대응하는 신호를 출력하는 추가 온도센서를 해당 가스 발생기 위에 설치하여, 기존 가스발생기가 외부 온도에의해 좌우되는 것을 유리하게 보완할 수 있다.

즉, 기존의 가스발생기는 가스압력의 최종분석에서 가스백을 팽창시키는 가스 압력이 매우 높은 비율로서 외부온도에 좌우되고 있다. 이 때문에 비교적 저온에서는 압력이 상대적으로 떨어지고, 고온에서는 압력이 극히 높아진다.

본 발명의 에어백 모듈에서는 기존 가스발생기의 이와 같은 문제점을 보완하기 위하여, 상기와 같은 추가온도센서를 구비하고 있는 것이다. 예컨대, 추가온도 센서의 구비에 의해 매우 낮은 온도에서는, 실내가 고온에서 다른 조건(Parameter) 하에서 변하는 경우 보다도 다수를 팽창시키려고 하는 점에서 종래의 문제점이 보완된다.

끝으로 본 발명의 에어백모듈은 부가 지시기(indicator)를 가지고 있으며, 이는 어린이용 좌석인식센서로부터 양성신호(positive signal)발생 시에 에어백모듈을 작동시키지 않는다.

양성신호(positive signal)는 센서가 어린이 좌석을 인식했다는 의미이며, 그 때문에 차량의 운전자에게 어린이의 위험성이 전달될 수 있고 에어백의 역기능을 나타내고 우연 또는 의도하지 않은 에어백의 팽창은 발생되지 않는다.

사고의 심화정도에 따라 에어백이 팽창되고, 일반승객용 좌석에서 어린이용 좌석이 인식되었을 때 여러 가지안전원리의 지배를 받게 된다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

본 발명을 도시되어 있는 도면을 바탕으로 하여 좀더 자세히 설명한다. 이 도면은 종래의 기술에 비해 좀 더 복잡한 신체보호장치가 설치되어 있는 차량을 도식적으로 보여준다.

도면에 나타낸 바와 같이 충돌센서(10)가 차량전면에 부착되어 있고 부가적으로 측면에도 충돌센서(10')가 부착되어 있다. 이 센서들(10,10')은 어떠한 내부프로세서를 포함하고 있지 않은 중앙전자유닛(central electronics unit)(20)으로 신호를 전송시킨다. 오히려 에어백(30)과 벨트 리트렉터(40)와 같은 신체보호장치의 각 구성요소가 그 자체의 프로세서를 보유하고 있다. 분산 배열되어 있는 각 프로세서들(표시되어있지 않음)은 위치센서, 어린이용좌석인식센서(50) 그리고 개별차량좌석(70)에 지정된 좌석점유센서(60)들로부터 받은 신호에 따라 진행된다. 좌석점유센서(60)는 예를 들면 본 발명의 원리에 의해 앉아있는 사람의 무게에 따라 작동되는데 이는 파라미터로서 반영되어 에어백(30)과 벨트 리트렉터(40)의 적절한 작동을 위한 분산 배열된 프로세서의 계산에 이용된다.

이런 상황에서 모든 구성요소[에어백(30)과 벨트리트렉터(40)]들은 버스라인(80)을 통하여 중앙전자유닛(central electronics unit)(20)의 데이터 인터페이스(90)와 도시한 바와 같이 연결된다.

이것은 처음 언급한 바와같이, 본 발명의 장치는 독립된 케이블을 이용한 경우에 비해 가격이 저렴한 반면 특히 외부의 또 다른 전자 시스템으로부터 받는 교란영향과 관련하여 전자기 허용오차(EMT)가 증가되거나 혹은 각각의 케이블과 관련하여 데이터 전송을 위한 인접 케이블의 교란영향을 광범위하게 배제하는 이점이 있다.

분산 배열된 각 구성요소에서 적정반응신호는 차량좌석의 실제 사용상태에 의존되어 산술된다. 그리고 만약 이 산출 값은 필요에 따라 저장될 수도 있다. 사고발생 시에 충돌센서(10.10')는 신호를 발생하며, 중앙전자유닛(central electronics unit)(20)은 데이터버스라인(80)을 통해 일반신호로 장치의 각 구성요소들을 활성화시키고 그에 따라 대표되는 구성요소 어느 하나에만 적용되지는 않는다. 이 활동개시 신호는 프롬프트신호와 부합되어 즉각 반응한다.

이 신호를 수신 후에 각 구성요소 즉, 벨트 리트렉터(40)와 어린이용 좌석인식센서(50)는 미리 계산된 적정 반응치에 따라 반응한다. 온라인계산도 생각해볼 수 있으며 이 경우 물론 반응시간은 연장된다.

이상과 같이,본 발명에 의하면 사고가 발생한 경우에 그 상황과 관련한 방법으로서 유연성을 갖고 반응되게 할 수 있다.

본 발명은 차량용 수동형 신체보호장치(a passive restraining system) 및 그의 구성요소로서의 에어백 모듈(air bag module)에 관한 것이다.

Claims (5)

1. 사고와 사고의 정도를 나타내는 신호를 발생하는 적어도 하나의 충돌센서(10.10')와, 에어백(30)과 벨트리트렉터(40)와 위치뿐만 아니라 충돌센서로부터 발생되어 평가된 신호가 보내어지는 중앙전자유닛(20)을 갖는 최적형태의 구조유닛과, 어린이용시트인식 센서(50)와, 실제사용상태를 인식하기 위하여 적어도 하나의 좌석 바람직하기로는 모든 좌석(70)에 할당된 좌석점유센서(60)와, 벨트가 착용되고 있는지를 감지하기 위하여 좌석에 배치되는 벨트위치센서를 구비하며, 신체보호장치의 개개의 구성요소들은 사고발생시 중앙전자유닛(20)으로부터 반응을위한 컨텐트신호를 받고, 이에 의하여 신체보호장치의 개개의 에어백(30)과 벨트리트렉터(40)는 각각 할당된 프로세서를 이용해 항상 할당되어 있는 위치센서와 어린이좌석인식센서와 좌석점유센서와 벨트위치센서들 및 충돌센서로부터 발생되는 신호를 통해 그들의 반응 신호를 스스로 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 수동형 신체보호장치.
2. 청구항1에 있어서, 상기 중앙전자유닛은 버스라인(80)을 통하여 개개의 에어백(30)과 벨트리트렉터(40)인 전기적으로 연결한 것을 특징으로 하는 차량용 수동형 신체보호장치.
3. 청구항1에 있어서, 상기 에어백(30)은 신체보호장치의 한 요소로서 다단계가스 발생기와, 단일 혹은 여러 개의 챔버를 갖는 가스 백을 가지고 있으며, 차량좌석의 실제 사용상태에 따라 자신의 전자연산유닛에 의해 위치센서, 어린이용 좌석인식센서(50) 그리고 좌석점유센서(60), 벨트위치센서에서 발생되는 신호를 연산하며,작동 시작신호(triggering signal)가 외부로부터 입력되어 가스 백의 하나 혹은 하나 이상의 챔버에 차량의 실제 사용상태에 따라 적절하게 가스가 채워지는 것을 특징으로 하는 차량용 수동형 신체보호장치의 구성요소로서의 에어백 모듈.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 에어백(30)에는 상기 다단식 가스발생기에, 그 온도를 기록하고, 그 에어백 프로세서로 보내는 대응하는 신호를 출력하는 추가 센서가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 에어백 모듈.
5. 청구항3 또는 청구항4에 있어서, 상기 에어백에는 어린이용좌석인식센서로부터 어린이 좌석의 인식신호를 받을 때에 상기 에어백을 작동시키도록 신호하는 지시기를 구비하는 것을 특징으로 하는 에어백 모듈.

Images