KR100578003B1 - 차량용 보조 안전 벨트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 보조 안전 벨트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중공부가 구비된 밀봉된 형태의 보호 시트, 상기 보호 시트의 내측 전면에 걸쳐 형성된 기밀 코팅층, 및 상기 중공부 내에 위치하며, 가스 생성 물질과 캡슐에 충진된 반응 촉진제가 분산되어 있는 충격흡수층을 포함하는 차량용 보조 안전 벨트에 관한 것이다. 또한, 상기 안전 벨트는 기밀 코팅층과 충격흡수층 사이에 충격을 분산시키기 위한 충격완화층을 더욱 구비한다.

본 발명에 따른 보조 안전 벨트는 차량의 안전 벨트에 대해 탈 부착이 가능하고, 외부 충격에 의해 상기 충격흡수층 내에서 순간적으로 가스를 생성함으로써, 탑승자의 신체, 특히 어깨 부위를 안전하게 보호한다.

안전 벨트, 충격흡수층, 충격완화층, 반응 촉진제

Description

차량용 보조 안전 벨트{AID-SEATBELT FOR VEHICLE}

도 1a는 본 발명의 제1실시예에 따른 보조 안전 벨트의 단면도,

도 1b는 상기 도 1a의 A-A'의 절단면도.

도 2는 상기 도 1a의 보조 안전 벨트의 작동을 보여주는 모식도.

도 3은 외부 충격에 의해 캡슐리 터지는 방식을 나타낸 모식도.

도 4a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 보조 안전 벨트의 단면도.

도 4b는 상기 도 4a의 B-B'의 절단면도.

도 5는 보조 안전 벨트를 기존 차량의 안전 벨트에 적용함을 보여주는 예시도.

도 6a는 추돌 전 보조 안전 벨트를 나타낸 모식도.

도 6b는 추돌 후 보조 안전 벨트를 나타낸 모식도.

본 발명은 자동차 추돌시 탑승자의 신체를 안전하게 보호할 수 있는 차량용 보조 안전 벨트에 관한 것이다.

기존 차량의 탑승자용 안전 벨트는 탑승자의 신체, 특히 어깨와 가슴 부위 및 복부 등을 고정시켜, 차량 추돌시 이에 대한 반작용으로 탑승자가 차체에 직접 부딪히는 것을 막아 탑승자에게 치명상을 주지 않도록 한다. 그러나, 상기 안전 벨트는 단순한 밴드 형태를 유지하고 있어 사고시에 충격을 흡수하지 못하고 인체에 반작용에 의한 충격이 직접 가하여지므로, 특히 강한 추돌 사고시에는 탑승자에게 장파열 및 골절 등의 심각한 피해를 줄 수 있어 추돌 안전성이 매우 낮다.

이에 대한 대안으로 일본 특허출원공개 소63-258239호는 내부에 에어백이 장착된 안전 벨트를 제시하고 있다. 상기 안전 벨트는 차량 추돌시 탑승자의 상반신 이상을 보호하여 탑승자의 신체를 안전하게 보호할 수 있으나, 평상시에도 외부로 불거져 나와 사용이 불편하고, 상기 에어백의 작동을 위해 벨트의 내부 및 외부에 센서의 설치 및 연결이 이루어져야 하고, 장시간 사용시 상기 센서 등의 오동작이 발생할 우려가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 차량의 추돌 시 탑승자의 신체를 안전하게 보호할 수 있는 보조 안전 벨트를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 차량의 추돌 시 벨트 내부에 공기가 발생하여 충격을 완화할 수 있는 충격흡수층이 구비된 보조 안전 벨트를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 충격흡수층과 더불어 외부의 충격을 분산시키는 충격완화층이 더욱 구비된 보조 안전 벨트를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 탈부착이 가능하여 기존 차량의 안전 벨트에 적용 가능한 보조 안전 벨트를 제공하는 데 있다.

본 발명은 중공부가 구비된 밀봉된 형태의 보호 시트,

상기 보호 시트의 내측 전면에 걸쳐 형성된 기밀 코팅층, 및

상기 중공부 내에 위치하며, 가스 생성 물질과 캡슐에 충진된 반응 촉진제가 분산되어 있는 충격흡수층을 포함하는 차량용 보조 안전 벨트를 제공한다.

이때, 상기 차량용 보조 안전 벨트는 보호 시트와 충격흡수층 사이에 충격을 분산시키기 위한 충격완화층을 더욱 구비할 수 있다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 차량용 보조 안전 벨트는 차량의 안전 벨트에 장착하여 탑승자의 어깨 부위를 감싸도록 함으로써, 차량의 추돌 사고 또는 기타 갑작스런 충격으로부터 탑승자의 신체, 특히 어깨 부위를 안전하게 보호한다.

도 1a는 본 발명의 제1실시예에 따른 보조 안전 벨트의 단면도이고, 도 1b는 상기 도 1a의 A-A'의 절단면도를 보여준다.

도 1a를 참조하면, 상기 보조 안전 벨트(50)는 중공부가 구비되고, 밀봉된 형태의 보호 시트(10)와, 상기 보호 시트(10)의 내측 전면에 걸쳐 형성된 기밀 코팅층(20)과 상기 중공부 내에 위치하며, 가스 생성 물질과 캡슐에 충진된 반응 촉진제가 분산되어 있는 충격흡수층(30)을 포함한다.

보호 시트(10)는 화학 반응 물질인 가스 생성 물질 및 반응 촉진제를 안전하게 수용하고, 상기 화학 물질의 반응에 의해 발생하는 가스를 완전 밀봉하는 역할을 한다. 이에, 상기 보호 시트(10)는 충분한 기밀성, 탄성 및 인장력을 부여 받 기 위해 2층으로 직조된 천으로, 315 내지 1000 데니어 범위에 있는 원사를 사용하여 46×46 또는 49×49로 제직하고 봉제하여 2층의 직조된 천을 제조한다. 상기 보호 시트(10)의 재질로 본 발명에서 특별히 한정하지는 않지만, 안전 벨트 사용에 따른 마찰력을 충분히 견딜 수 있는 재질이 가능하다. 대표적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르계, 나일론6(Nylon6) 및 나일론66(Nylon66)과 같은 폴리아마이드계가 바람직하게 사용된다.

또한, 상기 보호 시트(10)는 충격흡수층(30)에서 발생하는 가스의 완전 밀봉을 위해 상기 충격흡수층(30)과 접하는 내부를 기밀성 탄성 물질로 코팅하여 기밀코팅층(20)을 형성한다. 상기 기밀성 탄성 물질은 기밀코팅층(20)이 공기의 주입에 따라 팽창 및 수축될 수 있도록 적절한 탄성 및 기밀성을 유지할 수 있도록, 아크릴 고분자, 에폭시 수지, 테프론 수지, 천연 고무, 합성 고무 및 실리콘 러버로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 재질이 가능하다.

본 발명에 따른 충격흡수층(30)은 가스 생성 물질과, 캡슐로 코팅된 반응 촉진제가 분산되어 있으며, 외부 충격에 의해 상기 캡슐이 파열되면서 반응 촉진제와 가스 생성 물질이 순간적으로 격렬히 반응하여 가스를 생성한다.

도 2는 본 발명에 따른 보조 안전 벨트의 작동을 도식화한 것으로, 충격흡수층(30)의 가스 발생에 의해 보호 시트(10)가 팽창하게 된다. 이러한 가스 발생 속도는 화학 반응에 의한 것으로 종래 차량의 에어백이 전자 장치로 감지하여 구동하는 속도에 비하여 매우 빠른 속도를 갖는다.

일예로, 가스 생성 물질인 암모니아와 반응 촉진제인 과산화수소는 서로 반 응하여 산소를 발생시킨다. 이러한 산소 발생 속도는 추돌부터 약 0.03 내지 0.05초 정도로 매우 빠르게 반응한다.

이때 생성되는 산소의 부피는 암모니아와 과산화수소의 몰비에 따라 정량적으로 계산되어, 본 발명에 따른 보조 안전 벨트(50)의 크기에 따라 가스를 얼만큼 생성시킬 것인가에 따라 그 당량비가 결정된다. 이에, 충격흡수층(30)에 도입되는 가스 발생 물질의 함량의 적절한 제어가 중요하며, 발생하는 기체의 부피가 너무 작거나 많을 경우 안전장치로서의 기능을 발휘할 수 없어 차량 추돌시 충격을 충분히 완화시킬 수 없게 된다.

이와 같은 가스 발생 물질은 두 가지 이상의 물질이 접촉하여 화학반응에 의해 가스를 생성할 수 있는 것이면 어느 것이든 사용가능하며, 대표적으로 충격흡수층(30)에 도입 가능한 가스를 발생할 수 있는 가스 생성 물질 및 반응 촉진제를 하기 표 1에 나타내었다.

가스 생성 물질	반응 촉진제	생성 가스
암모니아, 탄소	H2O2	O2
탄산수소나트륨(NaHCO3) 탄산수소칼륨 (KHCO3)	MgCO3, Ca3(PO4)2	CO2
제1인산암모늄(NH4H2PO4)	MgCO3	NH3
메탄(CH4)	금속 산화물(Metal oxide)	CO2
암모니아	Br	N2

상기 반응 촉진제는 차량 추돌시 이외에는 가스 생성 물질과의 접촉을 피하기 위해 캡슐에 충진된다. 상기 캡슐은 자동차의 에어백 작동과 연동한다. 일반적으로 에어백은 시속 20 km 이상 주행시 고정된 물체와 추돌하는 경우, 또는 앞에 서 주행하는 차의 뒷부분과 추돌한 경우 50 km 이상의 속도차가 있는 경우 작동된다. 이때 자동차에 가해지는 충격량은 2500Nㆍsec 이상으로, 상기 캡슐의 재질을 2500Nㆍsec 이상의 충격량에서만 터질 수 있도록 내충격 강도가 우수한 고분자 또는 여기에 실리카와 같은 충전제를 혼합하여 제작한다.

도 3은 외부 충격에 의해 캡슐이 터지는 방식을 나타낸 모식도이다. 도 3을 참조하면, 외부 충격이 인가되면 캡슐 외부 또는 충격 흡수층(30)의 내벽에 구비된 돌출부가 캡슐과 접촉하여 캡슐 표면이 깨져 내부에 함유된 반응 촉진제가 방출되며, 상기 방출된 반응 촉진제는 충격 흡수층(30) 내 존재하는 가스 생성 물질과 반응하여 가스를 생성시킨다. 이러한 캡슐의 설계는 본 발명에서 한정하지 않으며, 다양한 방법으로 제작될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 보조 안전 벨트는 기밀 코팅층과 충격흡수층 사이에 외부의 충격을 분산시키는 별도의 충격완화층을 더욱 구비한다.

도 4a는 본 발명의 제2실시예에 따른 보조 안전 벨트의 단면도이고, 도 4b는 상기 도 4a의 B-B'의 절단면도를 보여준다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제2실시예에 따른 보조 안전 벨트(100)는

중공부가 형성된 보호 시트(60)와,

상기 보호 시트(60)의 내측 전면에 걸쳐 형성된 기밀 코팅층(70)과,

상기 보호 시트(60)의 중공부에 형성되고, 가스 생성 물질과 캡슐에 충진된 반응 촉진제가 분산된 충격흡수층(90)과, 상기 보호 시트(60)와 충격흡수층(90) 사이에 형성되며, 메쉬 구조의 심지를 포함하는 폼 재질로 이루어진 충격완화층(80) 을 구비한다.

상기 충격완화층(80)은 공기가 포집되어 있는 폼(foam) 구조를 가짐으로써 차량 추돌시 상기 포집된 공기가 방출되어 충격 완화층(80) 자체의 압착이 일어난 후, 탄성에 의한 반작용으로 회복됨으로써 탑승자의 신체를 보호한다.

이러한 충격완화층(80)은 높은 탄성, 인장력 및 경도를 가지는 재질인 발포 고분자가 바람직하며, 구체적으로 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리스타이렌으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 재질이 가능하다. 상기 발포 고분자의 설계는 내부에 공기가 포집할 수 있도록 닫힌 셀(closed cell) 구조를 가지며, 이때 발포제의 함량, 발포 온도 및 압력에 의해 목적하는 기공의 크기 및 발포 비율을 조절하여 외부에서 인가되는 충격을 적절히 제어한다.

상기 충격완화층(80)은 외부에서 인가되는 초기 충격을 발포 고분자의 공기가 흡수하고, 충격완화층(80)을 형성하고 있는 탄성 재질의 고반발탄성 특성으로 인해 상기 흡수된 에너지가 탄성력으로 전환되고, 상기 탄성력은 충격 완화층(80) 내 포집된 공기의 방출로서 해소된다.

이와 같은 보조 안전 벨트(100)는 충격흡수층(90)에서 가스 생성 물질과 반응 촉진제에 의해 가스가 발생하여 충격을 완화시키고, 충격완화층(80)에서 충격을 흡수함으로써, 탑승자의 신체를 더욱 효과적으로 보호할 수 있다

전술한 바와 같은 보조 안전 벨트는 차량의 안전 벨트 자체에 대해 탈 부착이 가능한 형태로 제작하여, 여러 가지 형태로 변형이 가능하다. 바람직하기로, 기존 차량의 안전 벨트가 차량의 추돌시 탑승자의 어깨에 장력을 집중시켜 부상의 확률을 높이는 것을 고려하여, 본 발명에 따른 보조 안전 벨트의 형태는 탑승자의 어깨를 보호하기 위해 어깨를 감싸도록 완곡된 형태로 제작할 수 있다.

이때, 기존 차량의 안전 벨트와 탈 부착하기 위해 상기 보조 안전 벨트의 일측부에 체결부를 장착한다. 상기 체결부는 일반 안전 벨트와 접하는 보조 안전 벨트의 일측 전면 또는 일부에 벨크로 등 접착 가능한 재질을 부착하거나, 안전 벨트가 삽입될 수 있는 고리 형태의 연결부재를 구비하여 기존 차량의 안전 벨트와 체결한다.

도 5는 본 발명에 따른 보조 안전 벨트를 기존 차량의 안전 벨트에 적용함을 보여주는 예시도로, 상기 안전 벨트의 상층부, 즉, 탑승자의 어깨 부분에 위치하고, 이때 보조 안전 벨트에 구비된 체결부를 통해 기존 차량의 안전 벨트에 장착된다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 보조 안전 벨트를 기존 차량의 안전 벨트에 장착함을 보여주는 도면이다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명에 따른 보조 안전 벨트(110)는 평상시에는 일반 안전 벨트(112)에 장착되며, 탑승자의 가슴 부위와 어깨를 감싸도록 위치시킨다. 상기 보조 안전 벨트(110)는 도 6a에 나타낸 바와 같이 평상시에는 압착된 상태로 되어 있어 탑승자가 부피감을 느끼지 않는다.

그러나, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 차량의 추돌 사고 또는 기타 갑작스런 충격을 외부로부터 받게 되면 보조 안전 벨트(110)의 충격흡수층에서 가스가 분출되어 중공부가 팽창되어 외부에서 인가되는 충격의 흡수가 일어나 외부 충격으로부 터 탑승자의 신체, 특히, 탑승자의 어깨 및 가슴 부위를 전체적으로 감싸 안전하게 보호된다.

본 발명에 따른 보조 안전 벨트(110)의 형태는 그 형태를 한정하지 않으나, 탑승자의 어깨 부분만을 감싸도록 완곡된 형태로 제작하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 따른 보조 안전 벨트는 일반 차량의 안전 벨트에 장착되어 차량의 추돌 사고 또는 기타 갑작스런 충격을 외부로부터 받게 되면 충격흡수층 내 함유된 물질간 반응에 의해 가스를 발생시켜, 상기 가스에 의해 보조 안전 벨트가 팽창되면서 탑승자에 인가되는 충격을 완화시켜 상기 탑승자의 신체를 보호한다.

또한, 평상시 상기 보조 안전 벨트가 압착된 상태로 존재하기 때문에 보조 안전 벨트 착용시에 불편함이 느껴지지 않을 뿐만 아니라, 기존 차량의 안전 벨트에 대해 탈 부착이 가능하여 운전자 이외의 탑승자의 좌석에 설치함으로써, 그 적용 대상이 확대된다.

Claims (7)

1. 중공부가 구비된 밀봉된 형태의 보호 시트,

   상기 보호 시트의 내측 전면에 걸쳐 형성된 기밀 코팅층, 및

   상기 중공부 내에 위치하며, 가스 생성 물질과 캡슐에 충진된 반응 촉진제가 분산되어 있는 충격흡수층을 포함하는 차량용 보조 안전 벨트.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 보호 시트는 2층으로 직조된 천으로 제작된 것을 특징으로 하는 차량용 보조 안전 벨트.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 생성 물질은 암모니아, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 암모늄계, 메탄으로 이루어진 가스 생성이 가능한 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 차량용 보조 안전 벨트.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 반응 촉진제는 H₂O₂, MgCO₃, Ca₃(PO ₄)₂, 금속 산화물(metal oxide) 및 브롬(Br)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 차량용 보조 안전 벨트.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 차량용 보조 안전 벨트는 기밀 코팅층과 충격흡수층 사이에 충격을 분산시킬 수 있는 별도의 충격완화층을 더욱 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 보조 안전 벨트.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 충격완화층은 기공을 포함하는 폼(foam) 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 보조 안전 벨트.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 충격완화층은 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리스타이렌으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 발포 고분자인 것을 특징으로 하는 차량용 보조 안전 벨트.

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