KR101563367B1 - 차량 조향 컬럼의 시트 벨트 연계형 충격하중 가변장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조향 컬럼(1)의 초기 컬랩스 로드(Break Away Load)를 시트벨트 착용 여부에 맞추어 다른 크기를 갖도록 ACU(10,Airbag Controller Unit)와 연계시켜 작동해 줌에 따라, 조향 컬럼(1)에 작용하는 다양한 충격 조건에 관계없이 운전자의 가슴 상해가 최소화되는 최적 조건을 구현하여 각국 법규와 상해 평가 인자를 만족시키고, 상기 컬랩스 로드에 대한 튜닝(Tuning)설계도 보다 용이하게 구현하는 특징을 갖는다.

캡슐, 시트벨트, 가변

Description

차량 조향 컬럼의 시트 벨트 연계형 충격하중 가변장치{Collapse load adjusting device cooperated seat belt for steer column in vehicle}

본 발명은 차량 조향 컬럼에 관한 것으로, 특히 조향 컬럼에 설치된 시트 벨트 연계형 충격하중 가변장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량 충돌시 조향 컬럼의 충격하중(Collapse Load 또는 Break Away Load하 함)에 대한 승객 가슴 변형량의 관계는 각국 법규와 상품성 관련 시험의 중요한 상해 평가 인자이다.

상기와 같이 규제하는 법규와 상품성을 만족하는 가슴 변형량 정도를 얻기 위해서, 조향 컬럼쪽에는 다양한 충격 흡수 수단을 설치한다.

일례로, 충돌 에너지를 흡수하기 위해 조향축에서 몰딩핀(Molding Pin)의 파단력을 형성하거나, 조향 컬럼의 마운팅 브라켓에서 캡슐핀(Capsule Pin)의 파단력을 형성하거나, 조향 컬럼의 튜브사이에서 마찰력을 형성하거나 또는, 조향 컬럼의 마운팅 브라켓에서 커링 플레이트(Curling Plate)의 변형을 형성하는 방식을 적용한다.

상기와 같은 충돌 에너지를 흡수 방식은 모두 적용하게 되면, 충돌시 조향 컬럼은 약 80mm가량 하방으로 이동하면서 승객의 충격에너지를 흡수할 수 있다.

상기와 같은 충돌 에너지를 흡수 성능은 통상 조향 컬럼의 정압축 하중 특성선도를 이용해 해석하는데, 이러한 선도는 몰딩핀(Molding Pin)과 캡슐핀(Capsule Pin) 및 튜브 마찰력과 커링 플레이트(Curling Plate)의 상호 작용에 따른 피크(Peak)구간을 갖고, 상기 피크 구간에 이어져 튜브 마찰력과 커링 플레이트(Curling Plate)의 상호 작용에 따른 감소(Decrease)구간을 갖으며, 상기 감소 구간에 이러져 튜브 마찰력에 따른 일정(Uniform)구간을 형성하는 특징을 가지므로, 이를 이용하여 하중에 대한 튜닝(Tuning)이 이루어진다.

상기 조향 컬럼의 정압축 하중 특성 선도중 초기에 나타나는 피크(Peak)구간은 그 크기로서 조향 컬럼의 충격(Collapse)이 시작되는 시점을 좌우하는 중요 인자이므로, 상기 피크(Peak)구간에서 초기 충격하중인 컬랩스 로드(Collapse Load 또는 Break Away Load)가 갖는 크기 조절로 승객 가슴 변형량에 대한 각국 법규와 상품성 관련 시험의 중요한 상해 평가 인자를 만족시키는 방향으로 튜닝(Tuning)이 이루어진다.

일례로, 튜닝(Tuning)설계는 충격(Collapse)이 시작되는 시점을 좌우하는 중요 인자가 조향 컬럼의 정압축 하중 특성 선도에서 초기 피크(Peak)구간이므로, 한가지 종류의 충격 하중을 설정해 조향 컬럼쪽으로 국한시켜 초기 컬랩스 로드를 분석하는 방식으로 이루어진다.

하지만, 상기와 같은 튜닝 설계 방식은 운전자의 신체 구속 상태를 고려하지 않고 단지, 조향 컬럼에 가해지는 충격만을 고려하는 방식이므로, 조향 컬럼의 초 기 컬랩스 로드를 너무 크게 잡는 단점이 있다.

일례로, 시트 벨트가 운전자를 구속하느냐 여부에 따라 즉, 시트벨트 미 착용시 거동 구속을 위해 초기 컬랩스 로드를 높게 유지해야 하지만, 시트벨트 착용시에는 상대적으로 낮은 초기 컬랩스 로드에서도 가슴 변형량을 줄여줄 수 있다.

이와 같이 운전자가 필수적으로 착용하는 시트벨트도 가슴 변형량 정도에 영향을 끼치므로, 운전자의 시트벨트 착용 여부에 맞추어 초기 컬랩스 로드를 변화시킬 수 있으면, 다양한 충돌 조건하에서도 운전자의 상해를 최소화 할 수 있는 튜닝 설계가 가능하게 된다

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 운전자의 시트벨트 착용여부로 조향 컬럼의 초기 컬랩스 로드(Break Away Load)가 높거나 낮게 변화되도록 해, 초기 컬랩스 로드 변화 조절만으로도 다양한 충돌 조건하에서 운전자의 상해를 최소화 할 수 있는 조향 컬럼의 충격하중 가변장치를 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 운전자의 시트벨트 착용 여부를 에어백 컨트롤러(ACU)와 연계해 구현함으로써, 전체적으로 간단하게 구성할 수 있도록 한 조향 컬럼의 충격하중 가변장치를 제공함에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량 조향 컬럼의 시트벨트 연계형 출격하중 가변장치가 조향 컬럼(1)을 감싼 마운팅 브라켓(2)에 장착된 캡슐(3)쪽에 일단이 고정되고, 승객의 시트벨트 착용을 감지한 ACU(10,Airbag Control Unit)의 제어로 가스 압력에 의한 하중을 상기 마운팅 브라켓(2)쪽에 부가하여, 상기 캡슐(3)을 고정한 캡슐핀(4)의 파단 시기를 앞당겨주는 충격부가단(5)을 포함해 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 충격부가단(5)은 상기 캡슐(3)의 위쪽을 덮으면서 캡슐(3)과 함께 마운팅 브라켓(2)에 고정하는 마운팅핀(6a)이 체결된 플레이트(6)와, 상기 플레이트(6)에 고정된 상태에서 마운팅 브라켓(2)의 측면 플랜지(2a)쪽으로 위치되고, ACU(10)에 전기 회로를 형성하여 작동시 발생된 가스압력을 상기 측면 플랜지(2a)쪽에 가하는 이동챔버로 구성한다.

상기 이동챔버는 내부 공간이 빈 챔버 하우징(7)과, 상기 챔버 하우징(7)의 안쪽에 위치되어 상기 ACU(10)와 전기 회로를 형성해 폭발시 가스를 분출하는 MGG(8,Micro Gas Generator)와, 상기 챔버 하우징(7)의 가스 분출구를 막고, 가스 압력으로 빠져나가는 캡(9)으로 구성한다.

이러한 본 발명에 의하면, 운전자가 시트벨트를 착용하지 않을 때는 조향 컬럼의 초기 컬랩스 로드(Break Away Load)를 높게 하고, 시트벨트 착용시는 낮추어, 다양한 충돌 상황에서도 조향 컬럼을 통한 운전자의 가슴 상해를 최소화해 각국 법규와 상해 평가 인자를 만족시키는 효과가 있고, 튜닝(Tuning)설계도 보다 용이하게 구현할 수 있는 효과를 갖는다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 차량 조향 컬럼의 시트 벨트 연계형 충격하중 가변장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 조향 컬럼(1)을 지지하도록 대시보드 쪽으로 장착하는 마운팅 브라켓(2)에 충격하중 가변장치가 장착되며, 상기 충격하중 가변장치는 운전자가 착용하는 시트벨트와 연동하여 작동한다.

본 발명에 따른 상기 조향 컬럼(1)에는 일반적으로 다양한 충격 흡수 수단이 설치되며, 이는 조향축쪽의 몰딩핀(Molding Pin)이나, 조향 컬럼(1)의 마운팅 브라켓(2)쪽의 캡슐핀(Capsule Pin)이나, 조향 컬럼(1)의 튜브사이 마찰 구조나 또는 조향 컬럼(1)의 마운팅 브라켓(2)쪽의 커링 플레이트(Curling Plate)등으로서, 이 들 모두가 적용되거나 일부가 적용된다.

본 실시예에 따른 충격하중 가변장치는 운전자가 시트벨트를 착용하지 않을 때는 조향 컬럼(1)의 초기 컬랩스 로드(Break Away Load)를 높게 하는 반면, 시트벨트 착용시는 초기 컬랩스 로드(Break Away Load)를 낮추는 방식으로, 운전자의 가슴 상해가 최소화되는 최적 조건을 구현한다.

상기와 같은 충격하중 가변장치는 마운팅 브라켓(2)에 장착된 캡슐(3)과 연계되고, 운전자의 시트 벨트 착용 여부를 감지하는 ACU(10,Airbag Control Unit)의 제어를 받아 작동되는 충격부가단(5)으로 구현한다.

상기 캡슐(3)은 마운팅 브라켓(2)에 다수의 캡슐핀(4)을 매개로 결합되며, 상기 캡슐핀(4)은 조향 컬럼(1)이 받는 충격 크기로 파단될 때, 파단력으로 충격을 흡수하는 방식으로서, 일반적으로 구현되는 방식이다.

그리고, 상기 충격부가단(5)은 ACU(10)가 신호를 보낼 때 작동되어 상기 캡슐(3)의 파단 시기를 보다 빠르게 하여, 조향 컬럼(1)의 초기 컬랩스 로드를 약 150Kgf ~ 200Kgf 정도 미리 낮추는 작용을 한다.

본 실시예에 따른 충격부가단(5)의 작용은 가스 압력을 이용하지만, 다양한 방식을 적용할 수 있게 된다.

도 2는 본 실시예를 나타낸 것으로서, 상기와 같이 충격부가단(5)은 캡슐(3)의 위쪽을 덮으면서 캡슐(3)과 함께 마운팅 브라켓(2)에 고정하는 마운팅핀(6a)이 체결된 플레이트(6)와, 상기 플레이트(6)에 고정된 상태에서 마운팅 브라켓(2)의 측면 플랜지(2a)쪽으로 위치되고, ACU(10)에 전기 회로를 형성한 이동챔버로 구성 한다.

상기 충격부가단(5)을 이루는 플레이트(6)와 이동챔버가 갖는 길이는 마운팅 브라켓(2)의 길이에 비해 약간의 간극을 갖는 길이로서, 이를 위해 상기 이동챔버의 끝단이 마운팅 브라켓(2)의 측면 플랜지(2a)에 접촉되지 않는 상태로 조립한다.

본 실시예에 따른 상기 플레이트(6)의 폭은 캡슐(3)의 폭보다 작은 폭으로 이루어진다.

그리고, 상기 이동챔버는 내부 공간이 빈 챔버 하우징(7)과, 상기 챔버 하우징(7)의 안쪽에 위치되어 ACU(10)와 전기 회로를 형성해 폭발시 가스를 분출하는 MGG(8,Micro Gas Generator)와, 상기 챔버 하우징(7)의 가스 분출구를 막고, 가스 압력으로 빠져나가는 캡(9)으로 구성한다.

상기 MGG(8)는 시트벨트의 프리 텐셔너(Pre-Tensioner)등에 통상적으로 적용하는 타입이다.

이와 같이 본 발명은 조향 컬럼(1)의 초기 컬랩스 로드(Break Away Load)를 시트벨트 착용 여부에 맞추어 다른 크기를 갖도록, ACU(10,Airbag Controller Unit)와 연계시켜 작동되는 시트벨트 연계형 충격하중 가변장치를 이용한다.

도 1은 상기와 같은 충격하중 가변장치가 조향 컬럼(1)쪽으로 설치된 상태를 나타낸다.

도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 충격하중 가변장치는 에어백을 제어하고 시트벨트를 감지하는 ACU(10)와 전기 회로를 이루며, 조향 컬럼(1)의 마운팅 브라 켓(2)에서 캡슐(3)쪽에서 마운팅핀(6a)을 매개로 캡슐(3)과 함께 설치된 충격부가단(5)으로 구성한다.

도 2는 운전자가 시트벨트를 착용한 상태에서 충격하중 가변장치의 작동 상태를 나타내며, 이러한 경우에는 미 작동시에 비해 조향 컬럼(1)의 초기 컬랩스 로드를 약 150Kgf ~ 200Kgf 정도 미리 낮추게 된다.

즉, ACU(10)가 운전자의 시트벨트 착용을 감지한 상태에서 조향 컬럼(1)쪽으로 충격이 전달되면, 상기 ACU(10)는 내부 공간이 빈 챔버 하우징(7)의 안쪽에 위치된 MGG(8)에 전류를 보내 폭발시켜 준다.

상기 MGG(8)의 폭발로 가스가 분출되면서 챔버 하우징(7)의 밀폐된 공간의 압력이 급격히 상승되고, 이러한 압력 상승을 직접 받는 캡(9)은 챔버 하우징(7)으로부터 빠져나가 마운팅 브라켓(2)의 측면 플랜지(2a)쪽에 밀착된다.

상기와 같이 마운팅 브라켓(2)의 측면 플랜지(2a)쪽에 밀착된 캡(9)은 지속되는 가스 압력으로 측면 플랜지(2a)를 강하게 밀고, 이러한 가압력은 캡(9)을 통하여 가스 분출 방향으로 가해지는 압력으로 전환된 상태에서 마운팅 브라켓(2)에 전달된다.

상기 마운팅 브라켓(2)에 가해진 힘은 캡슐(3)을 고정한 캡슐핀(4)을 파단시키는 힘으로 전환되며, 이로 인해 상기 캡슐핀(4)은 MGG(8)의 가스 압력으로 부가된 힘과 조향 컬럼(1)쪽으로 가해지는 충격력이 합하여진 상승된 힘을 받아 보다 빠른 파단이 일어나고, 이러한 작용으로 캡슐(3)에서는 보다 신속한 충격 흡수 작용이 일어난다.

도 3은 상기와 같은 작용에 따른 특성 선도를 나타내며, 도3(가)는 본 실시예에 따른 MGG(8)를 갖춘 충격부가단(5)이 없는 일반적인 경우로서, 가슴 상해를 높이는 조향 컬럼(1)의 초기 컬랩스 로드(Break Away Load)가 매우 높음을 알 수 있다.

이에 반해 도3(나)는 본 실시예에 따른 MGG(8)를 갖춘 충격부가단(5)이 설치된 경우로서, 상기 MGG(8)의 작용 여부에 따라 조향 컬럼(1)의 초기 컬랩스 로드(Break Away Load)가 높거나 낮음을 알 수 있다.

즉, 상기 MGG(8)가 작동하지 않은 경우에 비해 MGG(8)가 작동해 캡슐(3)의 파단을 보다 빠르게 한 경우는, 가스 압력에 의한 가압력 크기 많큼 상대적으로 조향 컬럼(1)의 초기 컬랩스 로드(Break Away Load)를 낮출 수 있게 된다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 충격하중 가변장치로 인해 조향 컬럼(1)에 작용하는 다양한 충격 조건에 관계없이 운전자의 가슴 상해가 최소화되는 최적 조건을 구현하여 각국 법규와 상해 평가 인자를 만족시키고, 상기 컬랩스 로드에 대한 튜닝(Tuning)설계도 보다 용이하게 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차차량 조향 컬럼의 시트 벨트 연계형 충격하중 가변장치의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 시트 벨트 연계형 충격하중 가변장치의 작동도

도 3은 본 발명에 따른 시트 벨트 연계형 충격하중 가변장치의 적용에 따른 차량 조향 컬럼의 충격하중 선도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 조향 컬럼 2 : 마운팅 브라켓

2a : 측면 플랜지 3 : 캡슐

4 : 캡슐핀 5 : 충격부가단

6 : 플레이트 6a : 마운팅핀

7 : 챔버 하우징 8 : MGG(Micro Gas Generator)

9 : 캡 10 : ACU(Airbag Control Unit)

Claims (4)

1. 조향 컬럼을 감싼 마운팅 브라켓(2)에 장착된 캡슐쪽에 일단이 고정되고, 승객의 시트벨트 착용을 감지한 ACU(Airbag Control Unit)의 제어로 가스 압력에 의한 하중을 상기 마운팅 브라켓쪽에 부가하여, 상기 캡슐을 고정한 캡슐핀의 파단 시기를 앞당겨주는 충격부가단을 포함하고;

   상기 충격부가단은 상기 캡슐의 위쪽을 덮으면서 상기 캡슐과 함께 상기 마운팅 브라켓에 고정하는 마운팅핀이 체결된 플레이트와, 상기 플레이트에 고정된 상태에서 상기 마운팅 브라켓의 측면 플랜지쪽으로 위치되고, 상기 ACU에 전기 회로를 형성하여 작동시 발생된 가스압력을 상기 측면 플랜지쪽에 가하는 이동챔버로 구성되며;

   상기 이동챔버에는 챔버 하우징의 가스 분출구를 막고, 가스 압력으로 빠져나가는 캡이 조립상태에서 상기 측면 플랜지에 접촉되지 않는 것을 특징으로 하는 차량 조향 컬럼의 시트벨트 연계형 출격하중 가변장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 이동챔버에는 상기 챔버 하우징의 안쪽에 위치되어 상기 ACU와 전기 회로를 형성해 폭발시 가스를 분출하는 MGG(Micro Gas Generator)이 포함된 것을 특징으로 하는 차량 조향 컬럼의 시트벨트 연계형 출격하중 가변장치.
4. 삭제

Images