KR100452867B1 - 차량의 충돌 가속도 검출 장치 - Google Patents

차량의 충돌 가속도 검출 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 충돌 센서와 가속도 센서를 일체형으로 구성하여 충돌 및 가속도를 동시에 감지할 수 있는 차량의 충돌 가속도 검출 장치에 관한 것이다. 본 발명은 차량의 충돌 상태와 가속도 상태를 검출하는 센서에 있어서, 상기 차량의 충돌 상태를 검출하는 충돌 상태 검출부와 가속도 상태를 검출하는 가속도 상태 검출부를 일체형으로 구성한다.

Description

차량의 충돌 가속도 검출 장치{CLASH & ACCELERATION DETECTION DEVICE OF VEHICLE}
본 발명은 차량에 관한 것으로서, 특히 차량의 충돌 가속도 검출 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 차량에 사용되는 충돌 센서는 차량의 충돌을 감지하고 가속도 센서는 차량의 충돌량을 감지한다.
충돌 센서(100)는 차량의 정면 충돌시 도 1에 도시된 바와 같이 자석(110)이스프링(120) 복원력을 이기고 이동하여 스위치(130) 온(ON)되어 충돌을 감지한다.
참조 번호 (140)는 충돌 센서(100)의 케이스를 나타낸다.
한편, 가속도 센서(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 고정판(210)과 이동판(220)의 틈새 공간에 따라 커패시터 용량값을 충돌량으로 읽는다.
그러나, 위와 같은 방법을 사용할 때 종래에는 충돌 센서와 가속도 센서가 분리되어 있고 가속도 센서는 전자파에 영향을 받는 구조이며 외부 충격에 약한 구조로 에어백 오동작의 원인을 제공할 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 충돌 센서와 가속도 센서를 일체형으로 구성하여 충돌 및 가속도를 동시에 감지할 수 있는 차량의 충돌 가속도 검출 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량의 충돌 센서 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 차량의 가속도 센서 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 충돌 가속도 검출 장치의 구성을 도시한 도면.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 충돌 가속도 검출 장치의 동작상태를 도시한 도면.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 충돌 상태와 가속도 상태를 검출하는 센서에 있어서, 상기 차량의 충돌 상태를 검출하는 충돌 상태 검출부와 가속도 상태를 검출하는 가속도 상태 검출부를 일체형으로 구성하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 충돌 가속도 검출 장치(300)의 구성을 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 충돌 가속도 검출 장치(300)는 차량의 충돌 상태와 가속도 상태를 검출하는 장치에 있어서, 차량의 충돌 상태를 검출하는 충돌 상태 검출부와 가속도 상태를 검출하는 가속도 상태 검출부를 일체형으로 구성한다.
충돌 상태 검출부와 가속도 상태 검출부로 구성하는 충돌 가속도 검출 장치(300)는 도 3에 도시된 바와 같이 이동체(310), 고정체(320), 복원부(330), 이동 검출부(340, 342)를 포함하여 구성한다.
여기서, 충돌 상태 검출부와 가속도 상태 검출부의 구성은 동일하며, 충돌 상태 검출부는 일반적인 충돌 센서 기능을 하고, 가속도 상태 검출부는 일반적인 가속 센서 기능을 함에 유의해야 한다.
이동체(310)는 차량의 충돌 상태 및 가속도 상태에 변화가 발생하게 되면 설정 방향으로 이동하는 질량체이다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 차량의 전방 또는 후방을 설정하여 차량의 일방향에 대한 충돌 상태 및 가속도 상태를 검출한다.
그러나, 본 발명은 차량의 일방향에 대한 충돌 상태 및 가속도 상태를 검출하기 위한 구성을 특징으로 하는 것은 아니며, 차량의 일방향에 대한 충돌 상태 및 가속도 상태를 검출하기 위한 구성은 하나의 실시예에 불과하다.
즉, 차량의 특정 방향에 대한 한정을 특징으로 하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명은 이동체(310) 위치 변경을 포함한 설계 변경을 통해 차량의 전방 또는 후방 및 측방향을 모두 검출할 수 있도록 구성할 수 있음에 유의해야 한다.
고정체(320)는 상기 이동체(310)와는 반대 개념의 질량체로서, 이동체(310)의 움직임 방향에 장착되어 이동체(310)의 움직임을 제한하는 기능을 한다.
복원부(330)는 도 3에 도시된 바와 같이 이동체(310)와 고정체(320) 사이에 장착되어 이동체(310)의 복원력을 제공하는 스프링으로 구성한다.
이동 검출부(340, 342)는 차량의 충돌량 및 가속도 크기에 따라 다르게 움직이는 이동체(310)의 움직임 량을 검출하는 기능을 한다.
이동 검출부(340, 342)는 가변 저항 트랙(340)과 저항 브러시(342)를 포함하여 구성한다.
먼저, 가변 저항 트랙(340)은 이동체(310)의 움직임 방향에 장착되어 전기적인 가변 저항 회로를 형성한다.
저항 브러시(342)는 도 3에 도시된 바와 같이 이동체(310)의 움직임 방향 하부에서 이동체(310)와 일체형으로 결합되며, 이동체(310)의 움직임에 따라 가변 저항 트랙(340)과 접하여 저항값을 변화시키는 기능을 한다.
여기서, 이동체(310)의 저항 브러시(342)와 가변 저항 트랙(340)은 설정값 이상의 충돌량이 발생한 상태에서만 접촉되도록 구성함에 유의해야 한다.
도 3 내지 도 4b를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 충돌 가속도 검출 장치(300)의 동작상태를 설명한다.
먼저, 충돌 가속도 검출 장치(300)를 차량의 전방 또는 후방 가운데 적당한 위치를 설정하여 장착된 상태를 가정한다.
충돌 가속도 검출 장치(300)가 차량의 특정 부위에 설치된 상태에서 차량의 충돌 상태 및 가속도 상태에 변화가 발생하게 되면, 이동체(310)는 복원부(330)를 압축시키면서 차량 전방 방향(도 4a, 도 4b의 왼쪽 방향)으로 이동하게 된다.
이때, 충돌량 및 가속도 크기에 따라 이동체(310)가 움직이는 정도가 달라지게 된다.
이동체(310)와 저항 브러시(342)는 일체형으로 함께 움직이게 되며, 저항 브러시(342)는 차량의 정면 충돌시 도 4a, 도 4b의 왼쪽 방향으로 이동하면서 가변 저항 트랙(340)과 접촉하게 되어 저항값이 변하게 된다.
이때, 도 3과 도 4b에 도시된 바와 같이 전기적인 회로를 설치하여 가변 저항 트랙(340)에 5볼트(Volt)의 전원을 엔진 제어부를 통해 공급하고 다른 한쪽은 접지(Ground)시킨다.
이동체(310)가 이동하면서 신호(Signal)를 검출하기 위해서 저항 브러시(342)에 신호를 분기하여 출력되는 전압을 감지한다.
즉, 차량의 충돌량 및 가속도를 충돌에 따른 이동체(310)의 저항 브러시(342)와 가변 저항 트랙(340)의 접촉으로 인한 가변 저항값의 변화를 이용하여 저항 브러시(342) 끝단의 전압값을 엔진 제어부가 감지함으로써 얻을 수 있다.
차량의 충돌량이 클수록 이동체(310)의 저항 브러시(342)가 가변 저항트랙(340)의 왼쪽으로 이동하여 가변 저항값이 작게되어 전압 강하량이 작아지면서 충돌 가속도 검출 장치(300)의 출력 전압값이 커지게 된다.
여기서, 이동체(310)가 충돌시 저항 브러시(342)에서 신호가 검출될 때 일정 이상 충돌량이어야 신호가 검출되도록 즉, 이동체(310)의 저항 브러시(342)와 가변 저항 트랙(340)이 접촉되도록 하기 위해서는 스프링 상수(K)의 선택이 중요하다.
반드시 일정 이상의 충돌량이어야 도 4b에 도시된 B 끝단(가변 저항의 오른쪽 끝부분)과 저항 브러시(342)가 접촉되도록 하여 그때부터 엔진 제어부가 저항 브러시(342)의 신호를 검출하여 첫 신호가 나오면 그때부터 엔진 제어부는 차량이 전방 충돌이라고 감지하게 되는 것이다.
이때, 충돌을 감지하고 충돌량 및 가속도량을 측정하기 위해서는 가변 저항값을 이용한 전압값을 검출하면 된다.
상기한 바와 같이 차량의 충돌 후 도 4b에서 일정량 이상의 충돌량을 감지하게 되면, 이동체(310)는 A의 위치까지 이동하여 저항 브러시(342)와 가변 저항 트랙(340)이 접촉하게 된다.
이러한 경우 가변 저항 왼쪽에서 5볼트를 공급하고, 오른쪽을 접지시켜서 가변 저항을 이용한 저항 브러시(342)와 가변 저항 트랙(340)의 접촉부위에서 전압값을 분기하여 신호를 검출한다.
도 4b를 참조하면, 가변 저항 트랙(340)의 왼쪽으로 가까울수록 가변 저항값이 작아지기 때문에 전압강하가 적게 일어나서 5볼트에 가깝게 출력된다.
그리고, 가변 저항 트랙(340)의 오른쪽으로 가까울수록 가변 저항값이 크게되어 전압강하가 크게 일어나서 0볼트에 가깝게 출력된다.
즉, 도 4b에서 충돌량이 크면 A가 적게되고, A가 적을수록 가변 저항값이 작아 전압강하가 적게 되어 저항 브러시(342)에서 검출되는 전압값이 크게 출력된다.
이와는 반대로, 도 4b에서 충돌량이 적으면 A가 적게되는 경우와 반대의 결과가 출력된다.
실제로 충돌량을 알기 위해서는 엔진 제어부가 전압 신호를 검출하여 볼트(Volt)와 힘의 비례 함수를 미리 설정한 힘으로 변환하도록 하거나 실제로는 엔진 제어부가 전압 신호 자체만으로 그 충돌량을 판단한다.
복원부(330)의 복원력과 이동체(310)의 마찰력을 고려한 전체 충돌량은 다음과 같이 계산된다.
전체 충돌량(F) = 전압 신호 검출한 볼트 값을 고려한 힘 + 복원부(330) 복원력 + 이동체(310) 마찰력
복원부(330) 복원력 계산시 압축한 거리는 도 4b에 도시된 바와 같이 초기 설정된 위치와 A의 위치를 알면 되는데 검출된 전압 신호를 진단하면 당연히 A의 위치를 알 수 있기 때문에 복원부(330) 복원력은 스프링 상수와 초기 설정 위치에서 A의 위치까지의 거리를 이용하여 계산한다.
또한, 이동체(310)의 마찰력은 다른 충돌량 및 스프링 힘에 비해 작은 값으로 무시할 수 있다.
가속도 계산은 뉴턴의 제2 법칙을 이용하여 얻을 수 있다.
전체 충돌량(F) = 이동체(310)의 질량(Mass) * 가속도(a)
위 식을 이용하여 가속도값을 계산할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 충돌 가속도 검출 장치는 충돌 센서와 가속도 센서를 일체형으로 구성하여 충돌 및 가속도를 동시에 감지하여 종래에 비해 응답성이 빠른 효과가 있다.
또한, 전자파 영향을 받지 않고 충돌하려는 물리량을 전기적 신호로 변환시켜 엔진 제어부가 감지하기 때문에 안전하고 정확하게 진단할 수 있다.
또한, 종래의 충돌 센서와 가속도 센서 구성에 따라 발생하였던 에어백 오작동을 방지할 수 있다.
또한, 종래의 두 시스템을 하나의 시스템으로 진단 가능하여 부품 축소 및 공정 감소와 원가를 절감할 수 있다.
또한, 차량의 충돌 사고 발생시 보다 정확하고 신속하게 충돌 및 가속도량을 진단하여 에어백 전개를 함으로써 차량 탑승객을 보호할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 차량의 충돌 상태와 가속도 상태를 검출하는 장치에 있어서,
    상기 차량의 충돌 상태를 검출하는 충돌 상태 검출부와 상기 차량의 가속도 상태를 검출하는 가속도 상태 검출부를 포함하여 구성하며, 상기 충돌 상태 검출부와 상기 가속도 상태 검출부를 일체형으로 구성하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 가속도 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 충돌 상태 검출부와 가속도 상태 검출부는
    상기 차량의 충돌 상태 및 상기 차량의 가속도 상태에 변화가 발생하게 되면 설정된 방향으로 이동하는 이동체와;
    상기 이동체의 복원력을 제공하는 복원부와;
    상기 차량의 충돌량 및 상기 차량의 가속도 크기에 따라 다르게 움직이는 상기 이동체의 움직임 량을 검출하는 이동 검출부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 가속도 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이동 검출부는
    상기 이동체의 움직임 방향에 장착되어 전기적인 가변 저항 회로를 형성하는 가변 저항 트랙과;
    상기 이동체의 일측에 결합되며, 상기 이동체의 움직임에 따라 상기 가변 저항 트랙과 접하여 저항값을 변화시키는 저항 브러시를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 가속도 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 이동체에 결합된 저항 브러시와 상기 이동 검출부를 구성하는 가변 저항 트랙은 설정값 이상의 충돌 상태와 가속도 상태에서만 상호 접촉되는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 가속도 검출 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 이동체의 움직임 방향에 고정 장착되어 상기 이동체의 움직임을 제한하는 고정체를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 가속도 검출 장치.
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