KR101443128B1 - 승객용 전방 에어백 - Google Patents

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Abstract

차량 계기판에 배치되는 조수석 전방 에어백이 제안되며, 상기 전방 에어백은 충격면 및 상기 충격면으로부터 연장되는 측면을 포함하는 에어백 커버 (10)를 포함하며, 상기 충격면이 조수석 승객의 두부(頭部) 및 어깨 영역에만 할당되며 상기 충격면은 에어백이 완전히 펼쳐져서 외부 힘으로부터 자유로운 상태일 때, 상기 충격면의 좌측부 및 우측부는 각각 중간부보다 더 차량의 내부 공간을 향해 연장되도록 오목한 형태를 포함한다.

Description

승객용 전방 에어백 {Passenger front airbag}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 조수석 전방 에어백 및 청구항 제10항에 따른 상기 조수석 전방 에어백을 갖는 차량에 관한 것이다.
소위 조수석 전방 에어백은 차량 제조 분야에 광범위하게 확산되어 있으며 승객 보호, 특히 전면 충돌 시 또는 측면 이동된 전면 충돌 시 승객의 두부 보호를 위한 것이다. 이와 같은 조수석 전방 에어백은 계기판- 주로 상부 영역에-에 배치되며 전방 충돌 시 정면 충돌이 검출되었을 때, 계기판/앞유리와 탑승자 사이에서 펼쳐진다.
종래 조수석 전방 에어백의 에어백 커버는 부피가 매우 커서 조수석 승객 전면의 계기판 상부 영역 전체를 덮는다. 이로 인해, 매우 좋은 보호가 제공될 수 있는데, 왜냐하면 조수석 전방 에어백에 의해 두부뿐만 아니라 목까지 보호될 수 있기 때문이다. 하지만 이와 같은 장점 외에 부피가 큰 조수석 전방 에어백은 많은 단점도 갖는다: 큰 부피로 인해 이에 상응하는 크고 강한 개스 생성기가 투입되어야 하는데, 이것은 우선 상대적으로 큰 무게를 의미하며, 이것은 물론 바람직하지 않다. 나아가, 부피가 큰 조수석 전방 에어백은 적시에 완전히 펼쳐진 상태에 도달하기 위해 매우 빨리 펼쳐져야만 한다. 이 때문에 만일 조수석 승객이 표준 승차 위치에 위치하고 있지 않다면, 조수석 전방 에어백은 조수석 승객에서도 위험할 수 있다.
이 문제와 관련하여 공개된 많은 수의 특허 문서가 보여주는 바와 같이, 이 문제를 해결하기 위해 많은 투자가 있어왔다.
전술한 문제로부터 출발하여 본 발명은 전술한 문제들을 해결하거나 최소한 줄일 수 있도록 조수석 전방 에어백을 개선하는 것을 과제로 한다.
상기 과제는 청구항 제 1항의 기술적 특징을 갖는 조수석 전방 에어백에 의해 해결된다. 이와 같은 조수석 전방 에어백을 갖는 차량이 청구항 제10항에 기재된다.
안전 벨트를 맨 승객에게 있어서 가슴 영역에 할당된 조수석 전방 에어백의 에어백 커버 부분이 많은 차량 지오메트리 (geometry)에서 두부나 두부-어깨 영역에 할당된 에어백 커버 부분보다 탑승객 보호에 있어 더 적은 의미를 갖는다는 것이 실험을 통해 밝혀졌다. 이것은 안전 벨트의 배부분이 배를 거의 그 출발 부분에서 지지하여, 조수석 승객의 상체의 움직임이 전방 충돌의 경우 벨트 힘의 제한 (belt force limit) 의 투입 후에 배 주위 틸팅 운동이 된다. 상체-지지 기능은 힘 제한자 (force limiter)의 다자인에 의해 달성될 수 있다. 계기판 표면이 탑승객의 머리-가슴-영역에서 비교적 많이 떨어져 있기 때문에, 조수석 전방 에어백이 배 부분을 위해서 벨트 힘의 제한을 투입한 경우에도 가용한 지지력의 기여는 비교적 작다.
많은 나라들, 특히 유럽에서는 승객이 안전 벨트 착용률이 매우 높아서 조수석 에어백의 해석에 있어서는 안전 벨트를 맨 승객으로부터 출발할 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면, 에어백 커버의 충격면 (impact surface)이 조수석 승객의 두부 또는 두부-어깨 영역에만 할당된다. 이에 의해, 조수석 전방 에어백의 에어백 커버가 비교적 작은 부피로, 바람직하게는 최고 50 리터, 특히 바람직하게는 35 내지 50 리터를 포함하도록 형성될 수 있다. 특별한 적용 및 요구가 있는 경우에 약 60 리터 정도의 보다 큰 에어백 부피가 필요할 수도 있다. 이 보다 큰 부피 (그럼에도 표준-조수석-에어백의 부피보다는 작은)는 특히 다음과 같은 경우에 필요할 수 있다: 첫째로, 에어백 모듈이 계기판 최고 영역에서 앞유리 근처에 배치되는 경우 (소위 "탑 마운트 (top mount)". 둘째로, 전방 에어백이 측면 이동된 전방 충돌시에 매우 높은 정도의 측면 보호를 제공해야 하는 경우. 측면 이동된 전방 충돌시에도 매우 좋은 보호를 제공하기 위해서, 조수석 전방 에어백의 에어백 커버의 충격면은 완전히 팽창된 상태에서 상기 충격면의 좌측 및 우측부가 중간 부분보다 더 차량의 내부 공간 쪽으로 연장되도록 오목한 형상을 포함한다.
에어백 커버의 작은 부피로 인해 현저한 무게 감소가 이루어지고, 표준 승차 위치를 벗어나서 위치하는 조수석 승객의 위험이 현저하게 감소할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 조수석 전방 에어백은 안전벨트를 착용한 조수석 승객에게만 이상적인 보호를 제공한다. 많은 나라들, 예컨대 독일에서는 안전 벨트 착용률이 매우 높다는 사실에 기반할 때, 본 발명에 따른 조수석 전방 에어백은 특히 위치를 벗어난 상황 (out-of-position situation)에 제공된다는 장점이 안전 벨트를 착용하지 않은 탑승객의 사고와 관련된 단점 보다 통계적으로 우세하다.
안전 벨트 미착용 조수석 승객의 사고 상황을 실제로 완전히 없애기 위해, 본 발명에 따른 조수석 전방 에어백은 안전벨트 미착용 조수석 승객을 위한 경고 시스템을 가진 차량에만 투입되는 것이 바람직하다. 이와 같은 경고 시스템은 공지되어 있으며, 안전벨트 미착용 조수석 승객에게 소리에 의한 경고 신호를 발생시킨다.
바람직한 실시예들, 특히 에어백 커버의 커팅 기술 (cut-techinical) 형상이 청구항 제3항 내지 제7항에 기술된다.
본 발명은 도 1 내지 13의 실시예에 근거하여 보다 자세히 설명되는데, 여기서
도 1은 하부 단면
도 2는 상부 단면
도 3은 추가 단면
도 4는 도 1 내지 3에 도시된 단면으로 조립되는 에어백 커버가 완전히 팽창된 상태
도 5는 도 4의 에어백 커버의 A 방향의 평면도
도 6은 조수석 전방 에어백을 갖는 차량의 상부 영역의 간략 단면도로서, 상기 전방 에어백의 커버가 완전히 팽창된 상태
도 7은 도 6에 도시된 B 방향 평면도로서, 승객석과 안전 벨트는 생략된 도면
도 8은 탑승객이 전방 에어백의 에어백 커버에 파묻힌 (immerse) 상태에서의 도 6의 도시
도 9는 도 4에 상응하게 도시된 도 8의 도시
도 9a는 측면 이동된 전방 충격시에 도 8의 도시
도 10 내지 13은 대안적 실시예들의 평면도들
도 14a 내지 14e는 에어백 커버의 제 2 실시예의 생산 과정
도 15는 에어백 커버의 제 3 실시예의 2개의 단면도
도 16은 도 15의 2개의 단면으로 구성된 에어백 커버가 팽창된 상태를 도시한다.
도 1 내지 3은 조수석 전방 에어백의 에어백 커버의 단면을 도시한다. 여기서 도 1은 하부 단면 (12), 도 2는 상부 단면 (16) 도 3은 추가 단면 (18)을 도시한다. 하부 단면 (12) 및 상부 단면 (16)은 상기 하부 단면 (12)이 개스 생성기 개구 (14)를 포함하다는 것 외에는 일치한다. 보통 예컨대 상부 단면 (16)에 형성될 수 있는 (미도시) 개구로서 배출구가 존재한다. 하부 단면 (12) 및 상부 단면 (16)은 각각 제 1 전방 돌출부 (12a, 16a) 및 제 2 전방 돌출부 (12b, 16b)를 포함한다. 이 두개의 부분 사이에 오목 에지 (concave edge: 12c, 16c)가 연결된다. 추가 단면은 본질적으로 렌즈 형태, 즉, 하부 에지 (18a) 및 상부 에지 (18b)를 갖는 이중 볼록부 형태이다.
전술한 3개의 단면의 결합은 상기 추가 단면 (18)의 하부 에지 (18a)를 상기 하부 단면의 오목 에지 (12c)와 봉제되고 (sew), 상기 추가 단면 (18)의 상부 에지 (18b)를 상기 상부 단면 (16)이 오목한 에지 (16c)와 봉제됨으로써 이루어진다. 상기 하부 단면 (12) 및 상기 상부 단면 (16)의 나머지 에지부들이 서로 이어져서, 에어백 커버 (10)가 완성되어 개스 공간을 둘러싸게 된다. 봉제 대신에 다른 체결 기술들, 특히 납땜이나 접착과 같은 기술들이 적용될 수 있다.
도 4는 조수석 전방 에어백 (5)의 에어백 커버 (10)가 완전히 다 봉제되어 팽창된 상태를 도시한다. 도 5는 도 4의 A 방향의 관점을 도시한다. 추가 단면 (18)이 충격면 (impact surface:11)과 실제적으로 일치하며 상기 충격면은 장착된 상태에서 좌측부와 우측부 (11b, 11c)가 차량의 내부 공간으로 연장되고 중간부 (11a)는 충격면 (11)으로 연장되어 오목한 형상을 갖게 된다는 것을 알 수 있다. 나아가, 추가 단면 (18)의 렌즈 형상으로 인해 상기 충격면이 그 중간에서 최대 높이를 갖는다는 것을 알 수 있다. 상부 및 하부 단면들 (12, 16)은 에어백 커버의 측면을 형성한다.
도 6과 7은 전술한 바와 같이 차량의 계기판에 장착된 조수석 전방 에어백 (5)에서 완전히 팽창된 상태의 에어백 커버 (10)를 도시한다. 상기 하부 단면 (12)이 계기판 (20) 표면 상에 부분적으로 놓여 있으며, 상기 에어백 커버 (10)가 여기에서부터 차량 내부로 탑승객 (I) 방향으로 연장됨을 알 수 있다. 여기에서 상기 팽창된 에어백 커버의 충격면 (11)은 완전히 상기 계기판 위에 위치하며 이로 인해 전적으로 탑승객 (I) 두부에 할당된다.
도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 보호될 탑승객은 안전 벨트를 한 상태, 즉 어깨부 (32)와 배부 (34)를 갖는 안전 벨트 (30)를 맨 상태이다. 어깨부 (32)와 배부 (34)는 벨트 버클 (36)에 의해 서로 분리된다. 이 벨트 버클은 바람직하게는 미리 정해진 인장력을 초과하는 경우 차단되어 안전 벨트의 어깨부와 배부가 서로 분리되도록 형성된다. 이와 같은 벨트 버클은 예컨대 그 개시 내용이 이 명세서에 명시적으로 참조된 유럽 특허 1 983 857에 개시된다. 이와 같은 구성에 의해, 벨트 힘의 제한이 투입되도 배부의 길이가 길어지지 않아서, 원하는 상기 배부의 인-포지션-유지 (In-Position-Holding)가 개선될 수 있다.
탑승객이 안전 벨트를 매는 것을 담보하기 위해, 바람직하게 인식 시스템 (미도시)가 존재하는데,이 시스템은 탑승객이 인식되고 이 탑승객이 안전 벨트를 매지않은 경우 탑승객이 조수석에 앉았을 때 경고음이 울린다.
도 8과 9는 탑승객 (I)가 에어백 커버(10), 즉 충격면 (11)에 파묻힌 상태에서의 도 6 내지 7의 도면을 도시한다. 탑승객 (I)의 배가 안전 벨트 (30)의 배부 (34) 때문에 거의 움직이지 않아서, 벨트 힘의 제한에 도달한 후에도 탑승객 (I)의 상체가 전방으로 움직이는 틸팅 이동을 하여 머리가 상체의 제일 앞 부분에 있으며 이 머리만이 조수석 전방 에어백 (5)에 의해 지지된다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 충격면 (11)의 오목한 형상으로 인해 측면으로 이동한 충격에 의해 충격면 정중앙에 탑승객의 머리가 놓이지 않아도 탑승객의 머리가 안전하게 지지된다.
도 10 내지 13은 추가 단면 (18)의 다양한 대안들을 도시한다. 특히 도 10 및 11에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 추가 단면 (18)은 측면 영역 (18, 18'')들을 포함하는데, 이 영역들은 충격면 (18)에 속하지 않으며, 상기 에어백 커버가 장착되어 팽창된 상태에서 차량의 종방향과 실질적으로 평행하게 연장되어 상기 에어백 커버의 측면 일부를 형성한다.
도 12 및 13로부터 알 수 있는 바와 같이, 추가 단면은 매우 강한 곡선 (contour)을 가질 수 있으며, 이로 인해 계기판의 표면 형태에 매우 잘 적응될 수 있다.
도 14a 내지 14e는 에어백 커버의 제 1 실시예를 제조 과정에 기초하여 도시한다. 이 에어백 커버도 3개의 단면들 (도 14a)로 이루어지며, 이중 2개의 단면들 (41, 42)은 이 단면들이 상부 단면, 하부 단면이 아니고 좌측 단면 우측 단면이기는 하지만, 동일하다. 상기 2개의 단면들 (41, 42)은 동일하게 말굽 형태로 형성되며 각각 굴곡을 포함한다. 제 3의 단면 (43)은 도시된 실시예에서 둥글다.
먼저 2개의 제 1 단면들 (41, 42)이 굴곡들이 원형의 개구를 형성하도록 놓인다: 여기서 제 제 1 단면 (41)과 제 2 단면 (42)이 일부 서로 포개진다. 가려진 선은 점선으로 도시된다. 이 상태에서 2개의 제 1 단면들이 제 1 봉제 (45)에 의해 서로 결합된다. 점선으로 도시된 제 1 봉제선들은 쉐어 솔기 (shear seam)이다.
그 후, 원형의 개구가 제 3 단면 (43)을 사용하여 폐쇄되며, 이것은 제 2 봉제선 (46)에 봉제된다. 이 봉제도 마찬가지로 쉐어 솔기이며 점선으로 도시된다. 하지만, 이 봉제는 필 솔기 (peel seam)일 수 있다. (도 14c)
이렇게 생성된 가공물은 도 14c에 도시된 접는 선 (49: 점선으로 도시된)을 따라 접혀서 (도 14d) 제 3의, 솔기 봉제로 형성된 봉제 (47: 표준의 점-점-스트리치로 도시된)에 의해 테두리가 폐쇄된다 (도 14e). 도 14e는 위에서 내려다 본 도면이다.
도 15, 16은 에어백 커버의 제 3 실시예를 도시한다. 이것은 2개의 단면으로 구성되는데, 이 단면들은 제 4, 제 5의 단면들 (51, 52)로 지칭되며, 제 1 실시예에서와 유사하게, 상부 및 하부 단면들이다. 이 단면들은 동일하지 않으며, 제 4 단면 (51)에서의 각 전방 에지 (51c, 51d)는 오목하지만, 제 5 단면 (52)에서는 물결 모양이다. 이 2개의 단면들도 전방 돌출부들 (51a, 51b: 52a, 52b)을 포함한다. 상기 2개의 단면들은 테두리가 예컨대 봉제에 의해 연결된다. 도 16에 도시된 것처럼, 팽창된 상태에서 오목한 충격면 (11)이 생긴다.
5 조수석 전방 에어백
10 에어백 커버
11 충격면
11a 중간부
11b 좌측부
11c 우측부
12 하부 단면
12a 제1 전방 돌출부
12b 제2 전방 돌출부
12c 오목한 에지
14 개스 생성기 개구
16 상부 단면
16a 제1 전방 돌출
16b 제2 전방 돌출부
16c 오목한 에지
18 추가 단면
18a 하부 에지
18b 상부 에지
20 계기부
22 앞 유리
25 차량 시트
30 안전 벨트
32 어깨부
34 배부
36 벨트 버클
41 제 1 단면
42 제 2 단면
43 제 3 단면
45 제 1 봉제
46 제 2 봉제
47 제 3 봉제
49 접는 선
51 제 4 단면
52 제 5 단면
51a 제 1 전방 돌출부
51b 제 2 전방 돌출부
51c 전방 에지
52 제 5 단면
52a 제1 전방 돌출부
52b 제 2 전방 돌출부
52c 전방 에지
I 탑승객

Claims (13)

  1. 좌석 위치에 있는 전방 탑승객을 위한 전방 탑승객 안전 장치로서, 전방 탑승객의 두부(頭部)는 좌석 헤드레스트(headrest)와 겹치는 높이에 위치되고, 전방 탑승객 안전 장치는:
    차량의 내부 공간을 향하는 계기판내의 에어백으로서, 에어백은 중간부 및, 상기 중간부로부터 연장된 좌측부 및 우측부에 의해 형성된 측면(lateral surface)들을 구비한 충격면을 가지는 에어백 커버를 포함하고, 에어백 커버가 완전히 팽창되었을 때 충격면은 전방 탑승객의 두부 영역에 할당되고 충격면 전체는 계기판보다 위에 위치되고, 에어백은 에어백 커버가 완전히 팽창되어 외력을 받지 않을 때 오목한 형상을 가짐으로써, 좌측부 및 우측부는 각각 중간부보다 차량의 내부 공간 안으로 더 연장되고, 에어백은 탑승객의 두부를 제한하는 힘을 제공하는, 에어백; 및,
    배부 및 어깨부를 가진 전방 탑승객 안전 벨트 시스템으로서, 어깨부는 전방 탑승객의 상부 몸통의 전방으로 기울어지는 움직임에 대하여 제한하는 힘(restraining force)을 제공하는, 전방 탑승객 안전 벨트 시스템;을 포함하고,
    에어백은 오직 탑승객의 두부에 대하여 제한하는 힘을 제공하는, 전방 탑승객 안전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    에어백 커버는 60 리터보다 크지 않은 완전 팽창 체적을 가지는, 전방 탑승객 안전 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    에어백 커버의 완전 팽창 체적은 35 내지 50 리터 사이인, 전방 탑승객 안전 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    측면들은 적어도 부분적으로 하나의 상부 단면 및 하나의 하부 단면에 의해 형성되고, 상부 단면 및 하부 단면중 적어도 하나는 충격면에 오목한 형상을 부여하는 오목한 에지를 가지는, 전방 탑승객 안전 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    충격면은 상부 단면과 하부 단면 사이에 유지되는 다른 단면 또는 다른 단면의 일부에 의해 형성된 추가 단면을 더 포함하는, 전방 탑승객 안전 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    하부 단면은 에어백 커버가 완전히 팽창되었을 때 적어도 부분적으로 계기판과 접촉하도록 구성되는, 전방 탑승객 안전 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    하부 단면은 인플레이터(inflator)를 위한 개구를 가지는, 전방 탑승객 안전 장치.
  8. 제 1 항에 따른 전방 탑승객 안전 장치를 포함하는 차량.
  9. 제 8 항에 있어서,
    안전 벨트 시스템은 안전 벨트 미착용 전방 탑승객을 위한 인식 시스템을 더 포함하고, 인식 시스템은 전방 탑승객의 안전 벨트 미착용이 인식되는 때에 경고 신호를 발생시키도록 구성되는, 차량.
  10. 제 8 항에 있어서,
    안전 벨트 시스템은 안전 벨트의 어깨부로부터 배부를 분리시키는 안전 벨트 혀 부분(tongue) 및 안전 벨트 버클을 더 포함하고, 안전 벨트 혀 부분은 미리 정해진 한계 힘(threshold)이 초과되었을 때 안전 벨트의 어깨부와 배부를 서로로부터 분리시키도록 구성되는, 차량.
  11. 안전 벨트가 설치된 좌석 위치에 있는 전방 탑승객을 위한 전방 탑승객 안전 장치로서, 전방 탑승객의 두부는 좌석 등받이 높이를 초과하는 높이로 연장되고, 전방 탑승객 안전 장치는:
    차량의 내부 공간을 향하는 계기판내의 에어백으로서, 에어백은 중간부 및, 상기 중간부로부터 연장된 좌측부 및 우측부에 의해 형성된 측면(lateral surface)들을 구비한 충격면을 가지는 에어백 커버를 포함하고, 에어백 커버가 완전히 팽창되었을 때 충격면은 전방 탑승객의 두부 영역에 할당되고 충격면 전체는 계기판보다 위에 위치되고, 에어백은 에어백 커버가 완전히 팽창되어 외력을 받지 않을 때 오목한 형상을 가짐으로써, 좌측부 및 우측부는 각각 중간부보다 차량의 내부 공간 안으로 더 연장되고, 에어백은 탑승객의 두부를 제한하는 힘을 제공하는, 에어백; 및,
    배부 및 어깨부를 가진 전방 탑승객 안전 벨트 시스템으로서, 어깨부는 전방 탑승객의 상부 몸통의 전방으로 기울어지는 움직임에 대하여 제한하는 힘을 제공하는, 전방 탑승객 안전 벨트 시스템;을 포함하고,
    싱기 에어백은 오직 탑승객의 두부에 대하여 제한하는 힘을 제공하는, 전방 탑승객 안전 장치.
  12. 삭제
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