KR101241159B1 - 자동차용 통합 에어백 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 자동차용 통합형 에어백 장치는 커튼 에어백 장치와 사이드 에어백 장치를 가장 효율적인 구조로 통합시킨 에어백 장치를 제공하는 주된 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 기술구성은, 자동차의 비-필라(30) 내부에서 탑승자의 가슴 부위에 해당되는 위치에 장착되는 인플레이터(40)와, 자동차 충돌 시에 상기 인플레이터(40)로부터 공급된 에어에 의해 탑승자의 가슴 부위로 전개되는 가슴보호 에어백(10)과, 자동차 충돌 시에 상기 인플레이터(40)로부터 상기 비-필라(30)의 상단부로 연결되는 에어 파이프(25)를 통해 공급된 에어에 의해 탑승자의 머리 부위로 전개되는 머리보호 에어백(20)으로 구성된다.

Description

자동차용 통합 에어백 장치{INTEGRATED AIR BAG DEVICE OF AUTOMIBLE}

본 발명은 자동차용 통합 에어백 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래에 별도로 장착되던 커튼 에어백 장치와 사이드 에어백 장치를 효율적인 구조로 통합시킨 에어백 장치에 관한 것이다.

에어백 장치의 기본 작동 원리는 질소에 나트륨을 섞어 만든 화합물을 순식간에 점화, 폭발시켜 섬유 재질로 된 에어 주머니에 공기를 주입하는 것이다. 그러나, 이러한 원리를 누구에게나 동일하게 작용하여 균일한 크기로 에어백이 팽창하다 보니 체구가 작은 사람이나 어린 아이들에게 에어백으로 인한 2차 충격을 유발해 더 크게 다치거나 사망하는 사고가 발생하게 되었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것이 바로 팽창력을 줄인 디파워드 에어백(Depowered Airbag) 장치이다. 디파워드 에어백은 개발을 통해 그 범위를 운전자뿐만 아니라 동승자에게까지 확대 적용한 제2 세대 디파워드 에어백으로 업그레이드되었다.

최근에는 운전자 및 동승자의 몸무게를 파악해 알맞게 적용하는 스마트 에어백이 개발되어 충돌 시에 알맞은 크기의 에어백을 만들어 주는 것은 물론, 안전벨트의 착용 유무, 충돌 상황에 맞게 단계별로 작동하는 스마트 에어백이 각광을 받고 있다. 현재 에어백 개발은 디파워드 에어백과 스마트 에어백에서 멈추지 않고 진화를 거듭하며 여러 종류, 여러 상황에 맞는 에어백들이 다양하게 출시되고 있다.

운전석 에어백과 조수석 에어백은 기본이고, 측면 충돌 시 머리 보호에 유용한 커튼 에어백, 탑승자의 가슴부위를 보호하는 사이드 에어백, 대퇴부를 보호하는 무릎 에어백, 안전벨트에 장착된 벨트 에어백, 뒷좌석 탑승자를 위한 후방 에어백, 충돌 자체를 예방하는 브레이킹 백 등 차량 이용자들의 궁극적 안전을 위한 매우 다양한 종류의 에어백들이 빈틈없이 탑재되고 있다.

도 1에는 이 중에서 사이드 에어백(1)과 커튼 에어백(2)이 설치된 형태를 나타낸다. 사이드 에어백(1)은 시트 백 상에 설치되고 충돌 시에 탑승자의 가슴 부위로 전개되어 이를 보호하는 기능을 하는 것이다. 커튼 에어백(2)은 얇은 도어와 유리창밖에 없어 측면 충돌 시에 위험해지는 탑승자의 머리 부분을 안전하게 보호하는 기능을 하는 것이다. 운전석 사방으로 에어백이 나와 탑승자의 머리와 상체를 보호하고, 유리 파편이 실내로 들어오는 것을 막으며, 전복사고 시에 탑승자가 차량 밖으로의 이탈을 막아주는 중요한 역할을 한다.

이와 같이, 사이드 에어백(1)과 커튼 에어백(2)이 각각 설치된 경우에는 에어백을 전개시키는 인플레이터(3)가 양쪽으로 2개씩 총 4개의 모듈이 장착되어야 하므로 원가 및 중량이 과다한 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위하여 개발된 것이 통합형 에어백 장치이다. 그러나, 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 통합형 에어백 장치(4)는 기존에 커튼 에어백이 설치되는 차체의 천정 부분에 설치되어 충돌 시에는 머리에서부터 가슴 부위로 전개될 수 있도록 구성되어 있다. 그러나, 이러한 가슴 확장형 에어백 장치는 4개의 에어백 모듈을 2개로 감소시킨 장점은 있으나, 머리에서부터 가슴 부위로 순차적으로 전개되도록 구성되어 충돌 시에 가장 먼저 보호되어야 할 가슴 부위를 실질적으로 보호할 수 없는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 충돌 시에 가슴 부위부터 먼저 에어가 공급되도록 하고, 머리 부위는 1열 및 2열을 동시에 보호할 수 있도록 해주는 자동차용 통합형 에어백 장치를 개발하는데 그 주된 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차용 통합형 에어백 장치는, 자동차의 비-필라 내부에서 탑승자의 가슴 부위에 해당되는 위치에 장착되는 인플레이터와, 자동차 충돌 시에 상기 인플레이터로부터 공급된 에어에 의해 탑승자의 가슴 부위로 전개되는 가슴보호 에어백과, 자동차 충돌 시에 상기 인플레이터로부터 상기 비-필라의 상단부로 연결되는 에어 파이프를 통해 공급된 에어에 의해 탑승자의 머리 부위로 전개되는 머리보호 에어백으로 구성된다.

또한, 상기 가슴보호 에어백은 1열 탑승자의 가슴 부위를 보호하기 위하여 전개되고, 상기 머리보호 에어백은 1열 및 2열 탑승자의 머리 부위를 함께 보호하기 위하여 전개되도록 구성된다.

또한, 상기 가슴보호 에어백은 상기 인플레이터와 연통되는 에어 연통공을 통해 30 ~ 50%의 에어가 공급되며, 상기 머리보호 에어백은 1열 탑승자를 위한 1열 머리보호 에어백과 2열 탑승자를 위한 2열 머리보호 에어백으로 구성되고, 상기 1열 머리보호 에어백과 연통되는 에어 연통공을 통해 30 ~ 50%의 에어가 공급되며, 상기 2열 머리보호 에어백과 연통되는 에어 연통공을 통해 10 ~ 30%의 에어가 공급되도록 구성된다.

또한, 상기 가슴보호 에어백에는 쿠션의 압력을 조절하기 위하여 벤트홀이 형성된다.

또한, 상기 비-필라는 상기 가슴보호 에어백이 전개되기 위하여 힌지축을 매개로 회전 가능하게 장착된 개폐문이 설치되거나, 노치를 매개로 파단 가능하게 장착되는 개폐문이 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 자동차용 통합형 에어백 장치에 따르면, 탑승자의 머리와 가슴 부위를 함께 보호하면서도 충돌 시에 가장 우선적으로 보호되어야 할 가슴 부위로 빠르게 에어가 공급될 수 있도록 해주어 에어백에 의한 안전성을 더욱 높여준다.

또한, 충돌 시에 1열 탑승자의 가슴 및 1, 2열 탑승자의 머리 부위로 에어가 고르게 공급되어 충돌 충격으로부터 효과적으로 보호할 수 있도록 해준다.

또한, 기존의 사이드 에어백과 커튼 에어백을 하나로 통합하여 원가를 절감하고 차량의 중량을 경감시켜준다.

도 1은 종래의 분리형 에어백 장치를 도시한 도면.
도 2는 종래의 통합형 에어백 장치를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 통합형 에어백 장치를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 에어백 전개부를 도시한 도면.
도 5는 도 4의 A-A' 단면의 2가지 형태를 도시한 도면.

이하에서 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 자동차용 통합형 에어백 장치의 구성을 나타낸다.

본 발명의 통합형 에어백 장치는 크게 자동차의 비-필라(30) 내부에서 탑승자의 가슴 부위에 해당되는 위치에 장착되는 인플레이터(40)와, 자동차 충돌 시에 상기 인플레이터(40)로부터 공급된 에어에 의해 탑승자의 가슴 부위로 전개되는 가슴보호 에어백(10)과, 자동차 충돌 시에 상기 인플레이터(40)로부터 상기 비-필라(30)의 상단부로 연결되는 에어 파이프(25)를 통해 공급된 에어에 의해 탑승자의 머리 부위로 전개되는 머리보호 에어백(20)을 포함한다.

상기 인플레이터(40)는 질소에 나트륨을 섞어 만든 화합물을 순식간에 점화, 폭발시켜 섬유 재질로 된 에어 주머니에 에어를 주입하는 것이다. 이 인플레이터(40)는 상기한 통상의 원리로 작동되는 것 이외에도, 각종 센서로부터 입력되는 여러가지 상황 판단 정보(예를 들어, 정면, 측면, 후면 충돌 여부에 대한 정보, 충돌 속도에 대한 정보 등)를 근거로 그 폭발하는 양이나 전개 시간을 정밀하게 조절할 수 있도록 구성된 인플레이터(40)도 있다.

본 발명에 따르면, 상기 인플레이터(40)는 탑승자의 가슴 부위와 최대한 인접한 곳에 장착되기 위하여 자동차의 비-필라(30) 내부에서 탑승자의 가슴 부위에 해당하는 위치에 장착된다. 이는 충돌 시에 머리 부위보다 가슴 부위에 먼저 충격이 가해지므로 이를 우선적으로 보호해야하는 필요성을 충족시켜 주기 위한 것으로서, 본 발명의 기본적인 기술적 특징을 이룬다. 이에 반해 종래에는 도 2를 통해 상술한 바와 같이, 통합형 에어백 장치(4)가 커튼형 에어백을 가슴 부위로 확장하는 것이어서 머리 부위보다 가슴 부위가 더 늦게 전개되었음은 이미 상기한 바와 같다.

상기 가슴보호 에어백(10)은 에어백 주머니(11)가 비-필라(30)의 가슴 부위 위치에 장착된 인플레이터(40)에 의해 전개되도록 설치되고, 이때 상기 인플레이터(40)와 연통된 에어 연통공(12)을 통해 에어가 가슴보호 에어백(10)으로 먼저 공급된다. 이때, 에어백의 전개 속도를 고려하여 가슴보호 에어백(10)은 1열 탑승자를 위한 것으로 구성하는 것이 바람직하다.

그 후, 상기 인플레이터(40)에 의해 비-필라(30)의 상단부로 연결되는 에어 파이프(25)를 통해 상승된 에어는 탑승자의 머리 부위로 전개되는 머리보호 에어백(20)으로 공급된다. 상기 에어 파이프(25)는 플라스틱, 강재, 직물 등 어느 재질의 것으로 구성되어도 무방하나, 직물로 된 에어백과의 연결성을 고려하여 쿠션이 있는 직물 재질로 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 에어 유입로가 과도한 압력으로 파손되는 것을 방지하기 위해 라운드 형상으로 직조되거나 여러 번의 박음질 가공을 통해 높은 강성을 가질 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 머리보호 에어백(20)은 1열 및 2열 탑승자의 머리 부위를 함께 보호하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 상기 머리보호 에어백(20)은 에어 연통공(23)을 통해 연결된 1열 탑승자를 위한 1열 머리보호 에어백(21)과, 또 다른 에어 연통공(24)을 통해 연결된 2열 탑승자를 위한 2열 머리보호 에어백(22)으로 구성된다.

본 발명은 상기 가슴보호 에어백(10)과 머리보호 에어백(20)으로 공급되는 에어의 양을 적절히 조절하여 각 에어백의 전개 속도를 제어함으로써 최적의 안정성을 확보할 수 있도록 해준다.

이를 위해, 상기 에어 파이프(25)는 가슴보호 에어백(10)과 연결되는 에어 연통공(12), 머리보호 에어백(20)으로 연결되는 에어 연통공(23,24)과의 직경 크기 또는 연결 각도 등을 조절하여 가슴 부위와 머리 부위로 공급되는 에어의 비율을 제어할 수 있도록 구성된다. 또한, 상기 머리보호 에어백(20)으로 연결되는 에어 연통공(23,24) 각각의 직경 크기 및 각도를 조절하여 1열 머리보호 에어백(21)과 2열 머리보호 에어백(22)으로 공급되는 에어 비율도 제어할 수 있도록 구성된다.

보다 구체적으로, 상기 가슴보호 에어백(10)은 상기 인플레이터(40)와 연통되는 에어 연통공(12)을 통해 30 ~ 50%의 에어가 공급되며, 상기 머리보호 에어백(20)은 1열 탑승자를 위한 1열 머리보호 에어백(21)과 2열 탑승자를 위한 2열 머리보호 에어백(22)으로 구성되고, 상기 1열 머리보호 에어백(21)과 연통되는 에어 연통공(23)을 통해 30 ~ 50%의 에어가 공급되며, 상기 2열 머리보호 에어백(22)과 연통되는 에어 연통공(24)을 통해 10 ~ 30%의 에어가 공급되도록 구성될 수 있다.

상기한 에어 분배 비율에 따르면, 가슴 부위보다 인플레이터(40)로부터 상대적으로 멀리 떨어져 있는 머리 부위로 공급되는 에어 양을 증가시켜 머리보호 에어백(20)이 최대한 빨리 전개될 수 있도록 해주고, 통상적으로 앞쪽으로의 충돌이 많이 발생한다는 점과 충돌 후 차량 핸들링을 위해 운전자의 안전을 우선적으로 고려해야 한다는 점 등에 근거하여 머리보호 에어백(20) 중에서는 1열 머리보호 에어백(21) 쪽으로 에어를 더 많이 공급하여 빨리 전개되도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 머리보호 에어백(20) 중에서 1열 머리보호 에어백(21) 쪽으로 에어가 더 많이 공급된다 하여도 머리보호 에어백(20) 전체가 전개된 후에는 2열 머리보호 에어백(22) 쪽으로 에어가 다시 넘어오기 때문에 전체 쿠션량에는 전혀 문제가 없다.

상기한 점을 고려한 본 발명의 일 실시예로서, 자동차 충돌 시에 가슴보호 에어백(10)으로 40%, 머리보호 에어백(20)으로 60%의 에어가 공급되고, 머리보호 에어백(20)으로 공급된 60%는 다시 1열 머리보호 에어백(21)으로 40%, 2열 머리보호 에어백(22)으로 20%로 분배되도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 가슴보호 에어백(10)에는 쿠션의 압력을 조절하기 위하여 벤트홀(13)이 형성되는 것이 바람직하다. 사람의 인체 중에서 갈비뼈 부위가 매우 약하여 에어백의 쿠션 충격으로도 골절될 수가 있기 때문에, 상기 벤트홀(13)을 형성하여 가슴보호 에어백(10)의 팽창력을 감소시킴으로써 갈비뼈 골절 등을 방지해 줄 수 있다.

마지막으로, 상기 비-필라(30)는 에어백의 전개를 위하여 필라 트림의 2가지 열림 구조가 사용될 수 있다. 이 2가지 열림 구조는 도 4에 도시된 비-필라의 A-A' 단면을 도시한 도 5에 상세히 도시되어 있다. 힌지 타입은 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 가슴보호 에어백(10)이 전개되기 위하여 힌지축(31)을 매개로 회전 가능하게 장착된 개폐문(32)이 설치되는 형태이고, 노치 타입은 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 노치(33)를 매개로 파단 가능하게 장착된 개폐문(34)이 설치되는 형태이다.

상기 힌치 타입은 노치형 타입에 비해 에어백이 1회 전개된 후에도 재사용할 수 있다는 장점이 있다.

상기에서 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

10: 가슴보호 에어백 11: 에어백 주머니
12: 에어 연통공 13: 벤트홀
20: 머리보호 에어백 21: 1열 머리보호 에어백
22: 2열 머리보호 에어백 23: 에어 연통홀
24: 에어 연통홀 25: 에어 파이프
30: 비-필라 40: 인플레이터

Claims (5)

1. 자동차의 비-필라(30) 내부에서 탑승자의 가슴 부위에 해당되는 위치에 장착되는 인플레이터(40)와,
   자동차 충돌 시에 상기 인플레이터(40)로부터 공급된 에어에 의해 1열 탑승자의 가슴 부위를 보호하기 위하여 1열 탑승자의 가슴 부위로 전개되는 가슴보호 에어백(10)과,
   자동차 충돌 시에 상기 인플레이터(40)로부터 상기 비-필라(30)의 상단부로 연결되는 에어 파이프(25)를 통해 공급된 에어에 의해 1열 및 2열 탑승자의 머리 부위를 함께 보호하기 위하여 1열 및 2열 탑승자의 머리 부위로 함께 전개되는 머리보호 에어백(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 통합형 에어백 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 가슴보호 에어백(10)은 상기 인플레이터(40)와 연통되는 에어 연통공(12)을 통해 30 ~ 50%의 에어가 공급되며,
   상기 머리보호 에어백(20)은 1열 탑승자를 위한 1열 머리보호 에어백(21)과 2열 탑승자를 위한 2열 머리보호 에어백(22)으로 구성되고, 상기 1열 머리보호 에어백(21)과 연통되는 에어 연통공(23)을 통해 30 ~ 50%의 에어가 공급되며, 상기 2열 머리보호 에어백(22)과 연통되는 에어 연통공(24)을 통해 10 ~ 30%의 에어가 공급되도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 통합형 에어백 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 가슴보호 에어백(10)에는 쿠션의 압력을 조절하기 위하여 벤트홀(13)이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 통합형 에어백 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 비-필라(30)는 상기 가슴보호 에어백(10)이 전개되기 위하여 힌지축(31)을 매개로 회전 가능하게 장착된 개폐문(32)이 설치되거나, 노치(33)를 매개로 파단 가능하게 장착된 개폐문(34)이 설치된 것을 특징으로 하는 자동차용 통합형 에어백 장치.

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