KR100461115B1 - 목 부상 방지를 위한 자동차 헤드레스트 장치 - Google Patents

목 부상 방지를 위한 자동차 헤드레스트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 목 부상 방지를 위한 자동차 헤드레스트 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 후방 추돌순간 착좌자 상체가 누르는 힘에 의해 시트백 내부의 벨로우즈 챔버가 압축되는 동시에 이 벨로우즈 챔버로부터 배출된 공기압에 의한 피스톤 작동으로 시트백 상단의 실린더 내부에 삽입된 곡선형태의 헤드레스트 스테이가 상방 이동되면서 헤드레스트가 전방으로 순간 이동되도록 함으로써, 착좌자의 머리가 뒤로 급격히 젖혀져 발생하는 목 부상을 효과적으로 방지할 수 있도록 한 목 부상 방지를 위한 자동차 헤드레스트 장치에 관한 것이다.

Description

목 부상 방지를 위한 자동차 헤드레스트 장치{Automobile head rest device for neck anti-injury}
본 발명은 목 부상 방지를 위한 자동차 헤드레스트 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 후방 추돌순간 착좌자 상체가 누르는 힘에 의해 시트백 내부의 벨로우즈 챔버가 압축되는 동시에 이 벨로우즈 챔버로부터 배출된 공기압에 의한 피스톤 작동으로 시트백 상단의 실린더 내부에 삽입된 곡선형태의 헤드레스트 스테이가 상방 이동되면서 헤드레스트가 전방으로 순간 이동되도록 함으로써, 착좌자의 머리가 뒤로 급격히 젖혀져 발생하는 목 부상을 효과적으로 방지할 수 있도록 한 목 부상 방지를 위한 자동차 헤드레스트 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 시트백은 시트 부품 중 등받이를 말하며, 평상시 착좌자의 등과 허리부위에서 반력을 제공하여 착좌자가 안락감을 유지할 수 있도록 하는 부품이다.
또한, 상기 시트백은 시트쿠션과 리클라이너를 매개로 조립되어지며, 통상 지지대 역할의 시트백 프레임과, 충격흡수 및 안락감을 제공하는 폼(foam)과, 미관이나 형태의 유지를 위한 커버로 구성된다.
또한, 상기 시트백의 상단에는 헤드레스트가 장착되는 바, 이 헤드레스트는 주행 중 착좌자의 머리를 편하게 받쳐주는 기능을 하고, 추돌시에는 착좌자의 머리를 보호해주는 역활을 하게 된다.
한편, 교차로 등에 정지해 있던 차가 10 ∼ 16㎞의 속도변화를 일으키며 추돌 당하는 사고에서는 승객의 목 부위에 상해를 일으키는 경우가 매우 빈번하며, 이를 이른바 휘프래쉬 상해(whiplash injury)라 부른다.
이러한 휘프래쉬 상해, 즉 목 부위의 상해는 착좌자의 상체와 머리 사이의 상대속도 차이에 의한 것으로 알려져 있는 바, 후방 추돌시 시트백의 충격으로 착좌자의 상체가 전방으로 이동하는 반면 머리는 그 자리에 있으려 하여 목 부위에 전단력이 작용하게 되고, 이러한 전단력은 목의 관절 및 근육에 급격한 충격을 미침은 물론 목 부위 관절의 상해까지 초래한다.
이를 첨부한 도 4를 참조하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 후방 추돌시 착좌자의 상태를 나타내는 측면도로서, 헤드레스트(13)가 시트백(11)의 상단에 착좌자의 머리를 받쳐줄 수 있도록 장착되고 있다.
먼저, 후방 추돌시 시트 자체가 차체 플로어상에 완전히 고정된 상태이므로 전방으로 밀리는 차체와 이에 완전히 고정된 시트가 함께 이동하여 착좌자의 상체를 전방으로 급격히 이동시키게 된다.
이때, 착좌자의 상체가 시트백(13)에 의해 순간적으로 앞으로 밀리면서 머리는 관성에 의해 상체와 상대적인 운동을 하게 되고, 이러한 상대적인 운동으로 탑승자의 목 부위가 늘어짐을 겪게 되면서 목 부위 관절에 상당한 압력이 가해지게 된다.
결국, 매우 짧은 시간 동안 착좌자의 상체가 앞으로 밀리는 데에 반해 머리와 목은 뒤로 크게 젖혀져, 착좌자의 상체와 머리가 서로 반대방향으로 움직이면서 서로 당기는 형태가 되고, 이에 따라 저속 충돌에서도 스트레스에 의한 목 관절부위의 심각한 변형이 발생되는 것이다.
이에, 자동차 시트에 착좌한 탑승객의 목 부상을 최소화할 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 후방 추돌순간 착좌자 상체가 누르는 힘에 의해 시트백 내부의 벨로우즈 챔버가 압축되는 동시에 이 벨로우즈 챔버로부터 배출된 공기압에 의한 피스톤 작동으로 시트백 상단의 실린더 내부에 삽입된 곡선형태의 헤드레스트 스테이가 상방 이동되면서 헤드레스트가 전방으로 순간 이동되도록 함으로써, 착좌자의 머리가 뒤로 급격히 젖혀져 발생하는 목 부상을 효과적으로 방지할 수 있도록 한 목 부상 방지를 위한 자동차 헤드레스트 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 헤드레스트 장치의 구성을 보여주는 장치구성도
도 2는 본 발명에 따른 헤드레스트 장치의 작동상태를 보여주는 작동상태도
도 3은 본 발명에서 채용 가능한 체크밸브의 일 예를 보여주는 단면도
도 4는 후방 추돌시 착좌자의 상태를 나타내는 측면도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 시트백 11 : 시트백 프레임
12 : 시트백 폼 13 : 헤드레스트
14a,14b : 헤드레스트 스테이 15a,15b : 피스톤
21 : 벨로우즈 챔버 22 : 공기통로
23 : 메인통로 24a,24b : 실린더
30 : 체크밸브 31 : 밸브 본체
32 : 공기통과홀 33 : 가동개폐부재
36 : 공기홀 37 : 스프링
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 목 부상 방지를 위한 자동차 헤드레스트 장치는 시트백(10)의 폼(12) 내부에 내설되어 후방 추돌시 착좌자의 등이 시트백(10)을 누르는 힘에 의해 압축되어 내부 공기를 외부로 순간 배출하는 다수의 벨로우즈 챔버(21)와, 상기 각 벨로우즈 챔버(21)의 공기배출구와 공기통로(22)를 통해 연결된 상태로 시트백 프레임(11) 중앙에 상하로 길게 설치된 메인통로(23)와, 헤드레스트스테이(14a,14b)가 상하 안내될 수 있도록 시트백(10) 상단부에 상하로 길게 내설되고 각 하단부에 상기 메인통로(23)의 상단이 분기 연결된 좌/우측의 두 실린더(24a,24b)와, 상기 좌/우측의 두 실린더(24a,24b) 내에서 각각 삽입 안내되고 하단에 피스톤(15a,15b)이 일체로 설치된 두 헤드레스트 스테이(14a,14b)를 갖는 헤드레스트(13)를 포함하여 이루어지고; 상기 벨로우즈 챔버(21)로부터 상기 각 실린더(24a,24b)의 하단 내부로 공기압 작용시 피스톤(15a,15b) 및 헤드레스트 스테이(14a,14b)가 상승함과 동시에 헤드레스트(13)가 전방 이동될 수 있도록, 상기 두 실린더(24a,24b)와 헤드레스트 스테이(14a,14b)가 만곡된 곡선형태로 되어 있는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 각 벨로우즈 챔버(21)의 공기배출구와 메인통로(23)를 연결하는 상기 각 공기통로(22)에는 밸브 본체(31)의 공기통과홀(32)에서 전후진 가능한 가동개폐부재(33)가 스프링(37)에 의해 탄력 작동되면서 공기통과홀(32)을 개폐하는 체크밸브(30)가 설치되고, 상기 가동개폐부재(33)에는 종방향을 따라 소량의 공기가 역방향으로 흐를 수 있는 작은 직경의 공기홀(36)이 별도 형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 헤드레스트 장치의 구성을 보여주는 장치구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 헤드레스트 장치의 작동상태를 보여주는 작동상태도이다.
통상, 차량의 후방 추돌시 시트백 상단의 헤드레스트를 빠른 시간 내에 전방으로 위치시켜 착좌자의 머리가 헤드레스트에 닿도록 하면, 착좌자의 상체와 머리 사이의 상대적인 운동차이와 목의 회전각을 크게 줄일 수 있어 충돌에서도 안전할 수 있다고 알려져 있는 바, 본 발명에서는 후방 추돌시 착좌 상체의 후방 이동 운동에너지를 이용하여 착좌자의 머리가 뒤로 젖혀지지 않도록 헤드레스트가 순간 전방 이동하도록 구성된다.
이를 위하여, 시트백(10)의 폼(12) 내부에는 후방 추돌시 착좌자의 등이 시트백(10)을 누르는 힘에 의해 압축되어 순간적으로 내부 공기를 외부로 배출하는 다수의 벨로우즈 챔버(21)가 내설된다.
상기 벨로우즈 챔버(21)는 평상시 시트백 프레임(11)의 지지(반력)를 받으면서 적절히 수축/팽창되어 시트백(10) 내부의 폼(12)과 유사하게 착좌자의 안락감을 주도록 작용하나, 후방 추돌이 발생하면 착좌자의 등이 누르는 강한 힘에 의해 압축되면서 내부의 공기를 공기배출구를 통해 밖으로 순간 배출하도록 되어 있다.
또한, 상기 벨로우즈 챔버(21)가 시트백(10)의 폼(12) 내부에 설치됨에 있어서, 다수개의 벨로우즈 챔버(21)가 상하좌우 등으로 적절한 위치에 고루 배치되어 설치된다.
이는 착좌자의 신장이나 체형 등의 조건, 자세 등에 상관 없이 후방 추돌시 착좌자의 등에 의해 일부의 벨로우즈 챔버라도 반드시 눌러질 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 상기 각 벨로우즈 챔버(21)의 크기는, 후방 추돌시 일부의 벨로우즈챔버만 압축되었다 하더라도 이후 설명될 피스톤 작동이 원활히 이루어질 수 있도록, 충분한 공기량을 공급할 수 있게 적절히 고려되어 설정된다.
한편, 상기 각 벨로우즈 챔버(21)의 공기배출구는 각각의 공기통로(22)를 통해 시트백 프레임(11) 중앙에 상하로 길게 설치된 메인통로(23)와 연결되고, 이 메인통로(23)는 그 상단이 시트백(10) 상단부에서 시트백 프레임(11)에 좌/우측으로 부착된 채 내장되어 있는 좌/우 두 실린더(24a,24b)로 분기되어 연결된다.
상기 각 실린더(24a,24b)는 헤드레스트 스테이(14a,14b)가 삽입 안내되는 헤드레스트 가이드 역할을 수행하도록 구비되며, 각 헤드레스트 스테이(14a,14b)의 하단에는 각 벨로우즈 챔버(21)로부터 배출되어 메인통로(23)에서 모아진 후 좌/우 두 실린더(24a,24b) 하단의 가압실(25a,25b)로 분배된 공기압이 작용하게 되는 피스톤(15a,15b)이 일체로 구비된다.
또한, 상기 실린더(24a,24b)와 이에 삽입 안내되는 헤드레스트 스테이(14a,14b)는 만곡된 곡선형태로 구비되는 바, 헤드레스트 스테이(14a,14b)가 실린더(24a,24b) 내에서 안내되어 상방 이동된 상태에서는 헤드레스트(13)가 하측에 위치된 상태에 비해 전방으로 일정정도 이동된 상태가 된다.
여기서, 실린더(24a,24b) 및 헤드레스트 스테이(14a,14b)의 곡선반경 R이 작을수록 헤드레스트(13)의 전방 이동량을 증가시킬 수 있고, 헤드레스트(13)의 상승량은 실린더(24a,24b)의 길이를 적절히 조정하여 설계함으로써 조정 가능하다.
결국, 도 2에 도시한 바와 같이, 차량 후방 추돌시 착좌자의 등이 누르는 강한 힘에 의해 벨로우즈 챔버(21)가 순간 압축되어지면, 공개배출구를 통해 벨로우즈 챔버(21)로부터 배출된 공기가 메인통로(23)로 모아지게 되고, 이 공기는 곧 좌/우 두 실린더(24a,24b)의 가압실(25a,25b)로 분배되어 실린더(24a,24b) 내에서 상하 안내되는 피스톤(15a,15b)을 상승시키게 되며, 이에 따라 헤드레스트 스테이(14a,14b) 및 헤드레스트(13)가 상방 이동됨과 동시에 헤드레스트(13)가 일정정도 전방으로 순간 이동되면서 착좌자의 머리가 뒤로 젖혀지지 않도록 받쳐주게 된다.
도 2의 도면부호 D는 후방 추돌시 헤드레스트(13)의 전방 이동량을 나타내며, 이는 후방 추돌시 착좌자의 머리와 헤드레스트(13) 전면간 공간 축소량을 의미한다.
한편, 상기 각 벨로우즈 챔버(21)의 공기배출구와 메인통로(23) 사이에 연결된 각각의 공기통로(22)에는 체크밸브(30)가 설치되어, 상기 벨로우즈 챔버(21)에서 배출된 공기가 메인통로(23)로만 통과할 뿐 역방으로는 흐르지 않도록 구성된다.
즉, 후방 추돌시 착좌자 머리가 헤드레스트(13)를 강하게 누르게 되므로 이로 인해 공기가 벨로우즈 챔버(21) 내로 다시 역류될 수 있는 바, 상기 체크밸브(30)는 후방 추돌시 체크밸브(30)를 통과한 공기가 다시 벨로우즈 챔버(21) 내로 유입되지 않도록 해주는 것이다.
첨부한 도 3은 본 발명에서 채용 가능한 체크밸브의 일 예를 보여주고 있다.
이에 도시한 바와 같이, 상기 체크밸브(30)는 중앙에 공기통과홀(32)이 형성된 밸브 본체(31)와, 이 밸브 본체(31)의 공기통과홀(32) 내에 삽입되어 전후로 안내되는 동시에 공기압이 가해지는 선단의 가압면(34)이 상기 밸브 본체(31)의 공기통과홀(32)을 선택적으로 개폐하는 가동개폐부재(33)와, 이 가동개폐부재(33)의 후단에 구비된 걸림턱(35)과 밸브 본체(31) 사이에 장착되어 상기 가동개폐부재(33)를 탄력 작동시키는 스프링(37)으로 이루어진다.
여기서, 후방 추돌 후 헤드레스트(13) 및 벨로우즈 챔버(21)의 복원이 가능하도록, 상기 가동개폐부재(33)에는 그 중앙에 종방향을 따라 소량의 공기가 역방향으로 흐를 수 있는 작은 직경의 공기홀(36)이 별도 형성된다.
예시한 바의 체크밸브(30)에서는 밸로우즈 챔버(21)로부터 배출된 공기가 메인통로(23)측으로 흐르면서 가압면(34)에 공기압이 작용하는 바, 상기 가동개폐부재(33)가 전진하여 밸브 본체(31)의 공기통과홀(32)을 열게 되며, 상기 가압면(34)에 작용하는 공기압이 해제될 경우 스프링(37)의 탄성에 의해 가동개폐부재(33)가 후방 복귀되어 가압면(34)이 공기통과홀(32)을 다시 닫게 된다.
물론, 후방 추돌 후 가동개폐부재(33)가 밸브 본체(31)의 공기통과홀(32)을 닫고 있는 상태에서는 가동개폐부재(33)의 공기홀(36)을 통해 작은 양의 공기가 벨로우즈 챔버(21)측으로 흐르게 되면서 헤드레스트(13) 및 벨로우즈 챔버(21)의 복원이 가능해진다.
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 헤드레스트 장치에서는 후방 추돌순간 착좌자 상체가 누르는 힘에 의해 시트백(10) 내부의 벨로우즈 챔버(21)가 압축되는 동시에 이 벨로우즈 챔버(21)로부터 배출된 공기압에 의한 피스톤(15a,15b) 작동으로 시트백(10) 상단의 실린더(24a,24b) 내부에 삽입된 곡선형태의 헤드레스트스테이(14a,14b)가 상방 이동되면서 헤드레스트(13)가 전방으로 순간 이동되도록 함으로써, 착좌자의 상체와 머리 사이의 상대적인 운동차이를 크게 줄일 수 있고, 머리와 헤드레스트(13) 전면 사이의 공간을 최소화 할 수 있게 되며, 이에 따라 착좌자의 머리가 뒤로 급격히 젖혀져 발생하는 목 부상을 방지할 수 있게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차 헤드레스트 장치에 의하면, 후방 추돌순간 착좌자 상체가 누르는 힘에 의해 시트백 내부의 벨로우즈 챔버가 압축되는 동시에 이 벨로우즈 챔버로부터 배출된 공기압에 의한 피스톤 작동으로 시트백 상단의 실린더 내부에 삽입된 곡선형태의 헤드레스트 스테이가 상방 이동되면서 헤드레스트가 전방으로 순간 이동되도록 함으로써, 착좌자의 머리가 뒤로 급격히 젖혀져 발생하는 목 부상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 시트백(10)의 폼(12) 내부에 내설되어 후방 추돌시 착좌자의 등이 시트백(10)을 누르는 힘에 의해 압축되어 내부 공기를 외부로 순간 배출하는 다수의 벨로우즈 챔버(21)와, 상기 각 벨로우즈 챔버(21)의 공기배출구와 공기통로(22)를 통해 연결된 상태로 시트백 프레임(11) 중앙에 상하로 길게 설치된 메인통로(23)와, 헤드레스트 스테이(14a,14b)가 상하 안내될 수 있도록 시트백(10) 상단부에 상하로 길게 내설되고 각 하단부에 상기 메인통로(23)의 상단이 분기 연결된 좌/우측의 두 실린더(24a,24b)와, 상기 좌/우측의 두 실린더(24a,24b) 내에서 각각 삽입 안내되고 하단에 피스톤(15a,15b)이 일체로 설치된 두 헤드레스트 스테이(14a,14b)를 갖는 헤드레스트(13)를 포함하여 이루어지고; 상기 벨로우즈 챔버(21)로부터 상기 각 실린더(24a,24b)의 하단 내부로 공기압 작용시 피스톤(15a,15b) 및 헤드레스트 스테이(14a,14b)가 상승함과 동시에 헤드레스트(13)가 전방 이동될 수 있도록, 상기 두 실린더(24a,24b)와 헤드레스트 스테이(14a,14b)가 만곡된 곡선형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 목 부상 방지를 위한 자동차 헤드레스트 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 벨로우즈 챔버(21)의 공기배출구와 메인통로(23)를 연결하는 상기 각 공기통로(22)에는 밸브 본체(31)의 공기통과홀(32)에서 전후진 가능한 가동개폐부재(33)가 스프링(37)에 의해 탄력 작동되면서 공기통과홀(32)을 개폐하는 체크밸브(30)가 설치되고, 상기 가동개폐부재(33)에는 종방향을 따라 소량의 공기가 역방향으로 흐를 수 있는 작은 직경의 공기홀(36)이 별도 형성된 것을 특징으로 하는 목 부상 방지를 위한 자동차 헤드레스트 장치.
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US5558398A (en) * 1993-11-08 1996-09-24 Santos; James P. Self-adjusting seating system

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