KR100578898B1

KR100578898B1 - 무릎보호장치

Info

Publication number: KR100578898B1
Application number: KR1020040049237A
Authority: KR
Inventors: 박은석
Original assignee: 기아자동차주식회사
Priority date: 2004-06-29
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2006-05-11
Also published as: KR20060000394A

Abstract

본 발명은 무릎보호장치에 관한 것으로서, 특히 충격시에 충격흡수부재를 운전자의 무릎방향으로 돌출시켜 운전자의 무릎과 충격흡수부재와의 거리를 좁힘으로써 무릎에 가해지는 충격과 상해치를 저감하는 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 무릎보호장치는, 크래시패드(1)의 일부를 절개하고 설치되는 충격흡수부재(10)와; 상기 충격흡수부재(10)의 표면에 설치되어, 운전자의 무릎과 상기 크래시패드(1) 사이의 거리를 측정하는 거리측정센서(20)와; 차체에 설치되어, 차량의 가속도 크기를 측정하는 가속도센서(30)와; 카울크로스멤버(2)에 부착되는 지지브라켓(3)에 설치되는 구동모터(40)와; 상기 구동모터(40)에 연결되어 회동하는 기어부(50)와, 일측이 상기 기어부(50)에 연결되며, 타측이 상기 충격흡수부재(10)에 연결되는 링크부(60)와; 상기 거리측정센서(20)와 상기 가속도센서(30)의 측정값을 수신하여 상기 구동모터(40)를 제어하는 모터제어부(70)로 구성되어, 차량 충격시에 운전자의 무릎에 가해지는 충격을 흡수하여 운전자의 무릎을 보호하는 효과가 있는 것이다.

무릎보호장치, 충격흡수부재, 거리측정센서, 가속도센서, 크래시패드

Description

무릎보호장치 {Apparatus for protecting knees}

도 1은 종래의 무릎보호장치를 도시하는 측면도,

도 2는 본 발명의 무릎보호장치의 일 실시예를 도시하는 측면도,

도 3은 본 발명의 무릎보호장치를 다른 일 실시예를 도시하는 평면도,

도 4는 본 발명의 무릎보호장치의 동작을 도시하는 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 충격흡수부재 20 : 거리측정센서

30 : 가속도센서 40 : 구동모터

50 : 기어부 51 : 제1기어

52 : 제2기어 60 : 링크부

61 : 메인링크 62 : 서브링크

70 : 모터제어부

본 발명은 무릎보호장치에 관한 것으로서, 특히 충격시에 충격흡수부재를 운전자의 무릎 방향으로 돌출시켜 운전자의 무릎과 충격흡수부재와의 거리를 좁힘으로써 무릎에 가해지는 충격과 상해치를 저감하는 무릎보호장치에 관한 것이다.

차량에 충격이 가해졌을 때 운전자의 무릎은 스티어링휠 아래에 위치한 크래시패드에 부딪히게 되는데, 이때 무릎에 가해지는 충격을 최소화하기 위하여 크래시패드의 내측에는 무릎보호장치가 설치되어 충격을 흡수하며 부상을 방지하고 있다.

도 1은 종래의 무릎보호장치를 도시하는 측면도로서, 크래시패드(1) 내측에 충격흡수패드(2)가 설치되며, 무릎 충격시에 상기 충격흡수패드(2)의 후면에 부착되며, 카울크로스맴버(4)에 고정되어 있는 충격흡수브라켓(3)이 변형되면서 충격에너지를 흡수하는 구조를 나타낸다.

이때, L은 무릎과 충격흡수패드(2) 사이의 거리를 나타내며, L이 커지는 만큼 가속도가 증가하여 무릎에 가해지는 충격량이 그만큼 더 커지는 것을 알 수 있다.

그런데, 상기한 바와 같은, 종래의 무릎보호장치는, 운전자의 체형과 시트에 앉은 자세에 따라 충격흡수패드와 무릎사이의 거리가 달라지며, 거리가 길어질수록 무릎에 가해지는 충격이 커지며, 무릎이 큰 변위로 이동됨에 따라 상체도 큰 변위로 이동하게 되어 가슴이 스티어링휠에 부딪혀서 상해를 입을 수 있고, 머리 부위도 에어백에 의해 완충되는 거리가 짧아지므로 부상을 입는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 결점을 해소하기 위한 것으로, 충격시에 충격흡수부재를 운전자의 무릎방향으로 돌출시켜 운전자의 무릎과 충격흡수부재와의 거리를 좁힘으로써 무릎에 가해지는 충격과 상해치를 저하시켜 운전자의 무릎을 보호하는 무릎보호장치를 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은, 크래시패드의 일부를 절개하고 설치되는 충격흡수부재와; 상기 충격흡수부재의 표면에 설치되어, 운전자의 무릎과 상기 크래시패드 사이의 거리를 측정하는 거리측정센서와; 차체에 설치되어, 차량의 가속도 크기를 측정하는 가속도센서와; 카울크로스멤버에 부착되는 지지브라켓에 설치되는 구동모터와; 상기 구동모터에 연결되어 회동하는 제1기어와 상기 제1기어에 치합되는 제2기어로 구성되는 기어부와; 일측이 상기 제2기어의 축상에 고정되어 일체로 회동하며, 타측이 상기 충격흡수부재에 힌지결합되는 메인링크와, 일측이 상기 지지브라켓에 힌지결합되며, 타측이 상기 충격흡수부재에 힌지결합되어, 상기 메인링크와 일체로 회동하는 서브링크로 구성되는 링크부와; 상기 거리측정센서와 상기 가속도센서의 측정값을 수신하여 상기 구동모터를 제어하는 모터제어부를 구성함으로써 달성된다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 무릎보호장치의 일 실시예를 도시하는 측면도로서, 크래시패드(1)의 일부를 절개하고 설치되는 충격흡수부재(10)와; 상기 충격흡수부재(10)의 표면에 설치되어, 운전자의 무릎과 상기 크래시패드(1) 사이의 거리를 측정하는 거리측정센서(20)와; 차체에 설치되어, 차량의 가속도 크기를 측정하는 가속도센서(30)와; 카울크로스멤버(2)에 부착되는 지지브라켓(3)에 설치되는 구동모터(40)와; 상기 구동모터(40)에 연결되어 회동하는 기어부(50)와, 일측이 상기 기어부(50)에 연결되며, 타측이 상기 충격흡수부재(10)에 연결되는 링크부(60)와; 상기 거리측정센서(20)와 상기 가속도센서(30)의 측정값을 수신하여 상기 구동모터(40)를 제어하는 모터제어부(70)로 구성되며, 상기 기어부(50)는 상기 구동모터(50)에 연결되어 회동하는 제1기어(51)와; 상기 제1기어(51)에 치합되는 제2기어(52)로 구성되며, 상기 링크부(60)는 일측이 상기 제2기어(52)의 축상에 고정되어 일체로 회동하며, 타측이 상기 충격흡수부재(10)에 힌지결합되는 메인링크(61)와; 일측이 상기 지지브라켓(3)에 힌지결합되며, 타측이 상기 충격흡수부재(10)에 힌지결합되어, 상기 메인링크(61)와 일체로 회동하는 서브링크(62)로 구성되는 것을 그 기술상의 특징으로 한다.

도 3은 본 발명의 무릎보호장치를 다른 일 실시예를 도시하는 평면도로서, 도 2의 실시예와 다른 점은, 서브링크(62)가 설치되는 위치로서, 상기 서브링크(62)는 메인링크(61)와는 지면과 수평 방향의 간격을 두고 설치되어, 일측이 지지브라켓(3)에 힌지결합되며, 타측이 충격흡수부재(10)에 힌지결합되는 것을 나타내고 있다.

도 4는 본 발명의 무릎보호장치의 동작을 도시하는 순서도로서, 차체에 설치되는 가속도센서로부터 가속도 크기(변화량)를 측정하는 단계(S1)와; 측정된 가속도 크기를 기준값과 비교하는 단계(S2)와; 가속도 크기가 기준값보다 크면 구동모터를 정회전하는 단계(S3)와; 거리측정센서로부터 무릎과 충격흡수부재와의 거리를 측정하는 단계(S4)와; 측정된 거리와 설정거리를 비교하는 단계(S5)와; 측정된 거리가 설정거리보다 작은 경우에 구동모터를 일정시간 멈추는 단계(S6)와; 가속도 크기와 기준값을 비교하는 단계(S7)와; 가속도 크기가 기준값보다 작으면 구동모터를 역회전하는 단계(S8)로 구성되어 있다.

한편, 상기 충격흡수부재(10) 표면의 중앙부가 완만하게 돌출되어 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 거리측정센서(20)는 운전자의 무릎 방향으로 2개 이상 설치되는 것이 바람직한 실시예이다.

그리고, 상기 거리측정센서(20)는 적외선 거리센서 모듈 또는 초음파센서 모듈로 구현하는 것이 바람직하다.

이하, 상기 도 2 내지 도 4를 참고하여 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 아래와 같다.

크래시패드(1)의 일부를 절개하고 설치되는 충격흡수부재(10)는 탑승자의 무릎방향으로 돌출 되거나, 돌출 후에는 다시금 제자리로 후퇴될 수 있도록 설치되는데, 상기 충격흡수부재(10)의 표면에는 거리측정센서(20)가 부착되어 무릎과 상기 충격흡수부재(10)와의 거리를 측정하며, 차체에는 가속도센서(30)가 설치되어 차량의 가속도 크기를 측정하게 된다.

차량에 충돌사고가 발생했거나 차량이 급감속했을 경우에는 가속도 크기가 급격히 변화되는데, 상기 가속도센서(30)로부터 측정된 차량의 가속도 크기(변화량)가 설정된 기준값보다 커지면, 구동모터(40)를 정회전하여 상기 충격흡수부재(10)를 운전자의 무릎방향으로 이동시키는 것이다.

또한, 거리측정센서(20)로부터 운전자의 무릎과 상기 충격흡수부재(10)와의 거리를 측정하게 되는데, 상기 충격흡수부재(10)는 상기 구동모터(40)의 정회전에 의하여 운전자의 무릎방향으로 돌출 되다가 측정된 거리가 설정된 거리보다 작아지게 되면, 상기 구동모터(40)의 작동을 일정시간 멈춤으로써 상기 충격흡수부재(10)가 그 위치에서 멈추게 되는 것이다.

차량이 다시 운행하게 되어 차량의 가속도 크기가 설정된 기준값보다 작아지면 충돌상황이 아닌 것으로 판단하여, 상기 구동모터(40)를 역회전함으로써 상기 충격흡수부재(10)를 원위치로 후퇴시키는 것이다.

위의 과정을 보다 구체적으로 살펴보면 아래와 같다.

상기 가속도센서(30)로부터 신호를 수신한 상기 모터제어부(70)는 측정된 가속도 크기가 설정된 기준값보다 크면 충돌사고의 발생 가능성이 높다고 판단하여, 상기 구동모터(40)를 정회전시킴으로써, 상기 구동모터(40)에 연결되는 제1기어(51)가 회동하고, 또한 상기 제1기어(51)에 치합되는 제2기어(52)도 일체로 회동하는 것이다.

이때, 상기 제2기어(52)가 회동함에 따라, 일측이 상기 제2기어(52)의 회전축상에 고정되며, 타측이 상기 충격흡수부재(10)에 힌지결합되는 메인링크(61)가 일체로 회동하게 되며, 또한 일측이 상기 지지브라켓(3)에 힌지결합되며, 타측이 상기 충격흡수부재(10)에 힌지결합되는 서브링크(62)도 상기 메인링크(61)의 상기 메인링크(61)와 일체로 회동하는 것이다.

여기서, 상기 서브링크(62)가 설치되는 위치는 도 2에서와 같이 상기 메인링크(61)와 지면에서 볼 때 같은 수직선상에 설치되거나, 도 3에서와 같이 상기 메인링크(61)와 지면에서 볼 때 같은 수평선상에 설치될 수 있는데, 양자의 경우 모두 상기 메인링크(61)의 회전을 보조하며, 상기 충격흡수부재(10)가 원활히 이동되게 하는 것이다.

상기 모터제어부(70)는 상기 거리측정센서(20)로부터 측정된 무릎과 상기 충격흡수부재(10)와의 거리가 설정거리보다 작으면, 즉 상기 충격흡수부재(10)가 무릎에 근접하게 되면, 탑승자의 무릎으로 돌출되는 상기 충격흡수부재(10)의 이동을 일정시간 멈추게 된다.

이때, 일정시간은 3초로 실시하는 것이 바람직한데, 이것은 3초면 급제동 상황이나 충돌상황이 충분히 종료된다고 판단하기 때문이다.

상기 모터제어부(70)는 3초가 경과한 후에, 측정된 가속도 크기와 기준값을 다시 비교하여, 가속도 크기가 작은 경우에는 사고가 발생되지 않았다고 판단하여 상기 구동모터(40)를 역회전하여 상기 충격흡수부재(10)를 원위치로 후퇴시키게 된다.

한편, 상기 충격흡수부재(10) 표면은 중앙부가 완만하게 돌출되어 형성되는 것이 바람직한데, 그 이유는 충돌시에 무릎이 벌어지게 되어 그 위치를 잡아줄 수 있기 때문이다.

또한, 상기 거리측정센서(20)는 운전자의 무릎 방향으로 2개 이상 설치되어, 한 군데에서 고장이 발생하더라도 전체적인 동작에는 이상이 없게 할 수 있으나, 1개를 설치하여 비용을 절감하는 것도 가능하다.

그리고, 상기 거리측정센서(20)는 적외선 거리센서 모듈 또는 초음파센서 모듈로 구현할 수 있다.

기존의 무릎보호장치는 실제 충돌시에 단 한번만 작동되지만, 본 발명의 무릎보호장치는 차량이 급감속했을 경우나 충돌시에 모두 작동될 수 있는 유연성과, 여러 번 동작할 수 있는 반복성을 갖고 있다.

또한, 본 발명은 스티어링칼럼이나 쉬라우드와 같은 기존의 시스템에 간섭을 일으키지 않고 설계가 가능하다.

상기 구동모터(40)는 상기 충격흡수부재(10)에 충격이 가해졌을 때 자립할 수 있도록 감속비가 큰 내부기어를 갖고 있으며, 상기 구동모터(40)에 연결되는 제1기어(51)에 상기 링크부(60)에 힘을 전달할 수 있도록 적당한 기어비로 제2기어(52)를 치합하는 것이다.

이상과 같은 본 발명은, 충격시에 충격흡수부재를 운전자의 무릎방향으로 이동시켜 운전자의 무릎과 충격흡수부재와의 거리를 좁힘으로써 무릎에 가해지는 충격과 상해치를 저하시켜 운전자의 무릎을 보호할 뿐만 아니라, 무릎의 이동 변위가 줄어듦에 따라서 운전자의 상체의 이동도 줄어들게 되어 머리와 가슴에 가해지는 충격량을 저감함으로써 전체적인 충돌안전성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 발명인 것이다.

Claims

크래시패드의 일부를 절개하고 설치되는 충격흡수부재와;

상기 충격흡수부재의 표면에 설치되어, 운전자의 무릎과 상기 크래시패드 사이의 거리를 측정하는 거리측정센서와;

차체에 설치되어, 차량의 가속도 크기를 측정하는 가속도센서와;

카울크로스멤버에 부착되는 지지브라켓에 설치되는 구동모터와;

상기 구동모터에 연결되어 회동하는 제1기어와 상기 제1기어에 치합되는 제2기어로 구성되는 기어부와;

일측이 상기 제2기어의 축상에 고정되어 일체로 회동하며, 타측이 상기 충격흡수부재에 힌지결합되는 메인링크와, 일측이 상기 지지브라켓에 힌지결합되며, 타측이 상기 충격흡수부재에 힌지결합되어, 상기 메인링크와 일체로 회동하는 서브링크로 구성되는 링크부와;

상기 거리측정센서와 상기 가속도센서의 측정값을 수신하여 상기 구동모터를 제어하는 모터제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 무릎보호장치.
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제 1항에 있어서, 상기 충격흡수부재 표면의 중앙부가 완만하게 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 무릎보호장치.
제 1항에 있어서, 상기 거리측정센서는 운전자의 무릎 방향으로 2개 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 무릎보호장치.
제 1항에 있어서, 상기 거리측정센서는 적외선 거리센서 모듈인 것을 특징으로 하는 무릎보호장치.
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