KR101619542B1

KR101619542B1 - 차량의 에어백 장치 및 그 전개 방법

Info

Publication number: KR101619542B1
Application number: KR1020100104893A
Authority: KR
Inventors: 김종환
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2016-05-10
Also published as: KR20120043551A

Abstract

본 발명은 차량의 에어백 장치에 관한 것으로서, 스티어링 휠에 마련된 에어백 하우징과; 상기 에어백 하우징의 내부에 마련된 인플레이터와; 상기 인플레이터의 내부에 마련되며, 상기 인플레이터의 팽창력에 의해 팽창되는 에어백과; 차량의 충돌 신호 및 횡방향(Y축 방향) 감가속도를 감지하는 충돌 감지부와; 상기 에어백 하우징의 내부에 상기 에어백을 중심으로 대칭되는 위치에 각각 마련되며, 길이 조절 가능하고 상기 에어백의 전개 형상을 유지시켜주는 테더 유닛과; 상기 충돌 감지부에서 감지된 횡방향 감가속도를 기초로 하여 상기 테더 유닛을 구동시켜 상기 테더의 길이를 조절함으로써 상기 에어백의 전개 형상이 대칭 또는 비대칭이 되도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 차량이 경사 또는 옵셋 충돌이 발생할 경우 횡방향 감가속도 크기를 감지하여 에어백이 비대칭 모양으로 전개될 수 있도록 함으로써, 승객의 안전을 최대한 보호할 수 있다.

Description

차량의 에어백 장치 및 그 전개 방법 {AIRBAG DEVICE OF VEHICLE AND UNFOLDING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 차량의 에어백 장치 및 그 전개 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 차량의 충돌 유형에 따라 적합한 에어백의 전개가 이루어질 수 있는 차량의 에어백 장치 및 그 전개 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량 충돌시 관성에 의해 운전자의 몸이 급격하게 전방으로 숙여지고, 경우에 따라서는 스티어링 휠에 운전자의 상체가 부딛혀 심각한 상해를 입을 수 있다.

이러한 상해를 방지하기 위해 최근에는 스티어링 휠의 중앙에 에어백 장치를 설치하여 정면 충돌시 전개되어 운전자의 안전을 도모하고 있다.

상기 에어백 장치는 화약이 내장된 인플레이터와, 인플레이터 내의 화약 폭발시 발생하는 가스에 의해 팽창하여 전개됨으로써 운전자를 보호하는 에어백과, 인플레이터 내의 고정바에 연결되어 완전 전개시 에어백의 형상을 유지시켜주는 테더가 설치되어 있다.

이러한 종래 에어백 장치는 차량에 일정 강도 이상의 충돌이 발생하면 충돌감지센서로부터 충돌신호를 인가받은 ACU(Air-bag Control Unit)의 제어 명령을 통해, 인플레이터 내부의 기폭장치가 작동되어 화약이 폭발되고, 이 때 발생하는 가스에 의해 에어백이 부풀어 운전자의 상반신을 받쳐줌으로써 부상을 방지하게 된다.

그런데, 차량의 정면 충돌 중 경사 또는 옵셋 충돌과 같이 충돌 이후 차량이 회전되는 경우 운전자는 스티어링 휠에 일직선으로 부딛히지 않고 옆으로 빗나가 부딛히게 된다. 이와 같이 차량이 회전되는 충돌이 발생하는 경우, 스티어링 휠의 중앙에 에어백이 전개되었더라도 운전자는 에어백의 옆 부분으로 미끄러지면서 대쉬 판넬에 부딛혀 상해를 입는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 경사 또는 옵셋 충돌로 인한 차량이 회전되는 상황을 고려하여 운전자의 상해를 최대한 방지할 수 있는 차량의 에어백 장치 및 그 전개 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명의 차량의 에어백 장치에 따라, 스티어링 휠에 마련된 에어백 하우징과; 상기 에어백 하우징의 내부에 마련된 인플레이터와; 상기 인플레이터의 내부에 마련되며, 상기 인플레이터의 팽창력에 의해 팽창되는 에어백과; 차량의 충돌 신호 및 횡방향(Y축 방향) 감가속도를 감지하는 충돌 감지부와; 상기 에어백 하우징의 내부에 상기 에어백을 중심으로 대칭되는 위치에 각각 마련되며, 길이 조절 가능하고 상기 에어백의 전개 형상을 유지시켜주는 테더 유닛과; 상기 충돌 감지부에서 감지된 횡방향 감가속도를 기초로 하여 상기 테더 유닛을 구동시켜 상기 테더의 길이를 조절함으로써 상기 에어백의 전개 형상이 대칭 또는 비대칭이 되도록 하는 제어부에 의해 달성된다.

여기서, 상기 제어부는 상기 스티어링 휠의 회전 각도에 대한 신호를 더 받아들여 상기 테더 유닛을 구동시키는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 테더 유닛은 상기 에어백을 중심으로 좌우 대칭되는 위치에 마련된 제1, 2 테더 유닛과, 상하 대칭되는 위치에 마련된 제3, 4 테더 유닛으로 이루어진 것이 좋다.

한편, 상기 목적은 본 발명의 차량의 에어백 장치의 전개 방법에 따라, (a) 차량의 충돌 신호를 감지한 후, 충돌 신호의 크기가 소정 크기(A) 이상인지 판단하는 단계; (b) (a) 단계에서 충돌 신호의 크기가 소정 크기(A) 이상인 경우, 횡방향 감가속도 크기가 소정 크기(B) 이상인지 판단하는 단계; (c) (b) 단계에서 횡방향 감가속도 크기가 소정 크기(B) 이상인 경우, 횡방향 감가속도 방향이 왼쪽인지 오른쪽인지 판단하고, 횡방향 감가속도 크기가 소정 크기(B) 미만인 경우, 왼쪽과 오른쪽의 테더의 길이를 동일하게 유지시켜 에어백의 형상이 대칭을 이루도록 전개시키는 단계; (d) (c) 단계에서 횡방향 감가속도 방향이 왼쪽인 경우 왼쪽 테더의 길이를 최대한 인장시키고 오른쪽 테더의 길이를 최소화시키고, 횡방향 감가속도 방향이 오른쪽인 경우 오른쪽 테더의 길이를 최대한 인장시키고 왼쪽 테더의 길이를 최소화시키는 단계에 의해 달성된다.

이 때, (e) (b) 단계에서 횡방향 감가속도 크기가 소정 크기(B) 이상인지 판단하기 전, 스티어링 휠의 회전 각도가 소정의 정상 범위 내에 있는지 판단하는 단계를 더 포함하여, (f) (e) 단계에서 스티어링 휠의 회전 각도가 정상 범위에 있는 경우 (c) 단계를 판단하고, 스티어링 휠의 회전 각도가 정상 범위를 벗어난 경우 길이 조절할 테더를 변경한 후 (c) 단계를 판단하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 차량이 경사 또는 옵셋 충돌이 발생할 경우 횡방향 감가속도 크기를 감지하여 에어백이 비대칭 모양으로 전개될 수 있도록 함으로써, 승객의 안전을 최대한 보호할 수 있는 차량의 에어백 장치 및 그 전개 방법이 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 에어백 장치의 제어 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 차량의 에어백 장치의 에어백의 전개가 대칭되게 이루어진 상태를 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 차량의 에어백 장치의 에어백의 전개가 비대칭되게 이루어진 상태를 나타낸 개략도.
도 4는 도 2 및 도 3의 테더 유닛을 나타낸 사시도.
도 5는 도 2의 테더 유닛을 보여주기 위한 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 차량의 에어백 장치의 전개 방법을 나타낸 제어 흐름도.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 에어백 장치의 제어 블럭도, 도 2는 본 발명에 따른 차량의 에어백 장치의 에어백의 전개가 대칭되게 이루어진 상태를 나타낸 개략도, 도 3은 본 발명에 따른 차량의 에어백 장치의 에어백의 전개가 비대칭되게 이루어진 상태를 나타낸 개략도, 도 4는 도 2 및 도 3의 테더 유닛을 나타낸 사시도, 도 5는 도 2의 테더 유닛을 보여주기 위한 평면도이다.

본 발명에 따른 차량의 에어백 장치는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 크게 에어백 하우징(10), 인플레이터(20), 에어백(30), 충돌 감지부(40), 테더 유닛(71, 72, 73, 74), 제어부(80)로 구성된다.

에어백 하우징(10)은 스티어링 휠에 마련되어 인플레이터(20), 에어백(30), 테더 유닛(71, 72, 73, 74) 등의 부품이 수용되기 위한 것이다.

인플레이터(20)는 에어백 하우징(10)의 내부에 마련되며, 제어부(80)의 제어에 의해 폭발되는 화약을 내장하고 있다. 이에, 차량이 일정 이상의 강도로 충돌하는 경우 제어부(80)는 인플레이터(20)의 기폭장치를 제어하여 화약을 폭발시키고, 이 때의 공기 팽창력에 의해 에어백(30)이 부풀어 운전자의 상반신을 받쳐줌으로써 부상을 방지할 수 있다.

에어백(30)은 인플레이터(20)의 팽창력에 의해 전개되어 운전자를 보호하는 기능을 하며, 전개된 후 테더(51)에 의해 형상이 유지될 수 있다.

충돌 감지부(40)는 차량의 충돌 신호를 감지할 뿐만 아니라 횡방향(Y축 방향) 감가속도를 감지하여 제어부(80)에 그 신호를 송출하는 역할을 한다. 이에, 제어부(80)는 충돌 신호를 기초로 에어백(30)의 전개 여부를 판단하고, 횡방향 감가속도의 신호를 기초로 에어백(30)의 전개 형상을 잡아주는 테더(51)의 길이를 조절하여 에어백(30)을 대칭 또는 비대칭 형상으로 만들어줄지 판단하게 된다.

여기서, 횡방향 감가속도는 차량의 정면 충돌시 경사 또는 옵셋 충돌이 발생하였는지를 가늠하는 정보로서, 횡방향 감가속도 크기가 일정 속도 이상이면 경사 또는 옵셋 충돌이 발생하여 차량이 회전을 일으키므로 횡방향의 방향(왼쪽 또는 오른쪽)으로 에어백(30)이 치우쳐 전개되도록 테더(51)의 길이를 조절하고, 횡방향 감가속도 크기가 일정 속도 미만이면 경사 또는 옵셋 충돌이 발생하지 않는 일반적인 정면 충돌로 판단하여 에어백(30)이 대칭되게 전개되도록 테더(51)의 길이를 조절하게 되는 것이다.

테더 유닛은, 도 4에 도시된 바와 같이, 에어백 하우징(10)의 내부에 에어백(30)을 중심으로 대칭되는 위치에 각각 마련됨으로써, 에어백(30)이 전개될 때 에어백(30)의 형상을 유지시켜 주는 역할을 한다.

이러한 테더 유닛은 에어백(30)을 중심으로 좌우 대칭되는 위치에 마련된 제1, 2 테더 유닛(71, 72)과, 상하 대칭되는 위치에 마련된 제3, 4 테더 유닛(73, 74)으로 이루어진다. 본 실시예에서는 테더 유닛이 90도 방향마다 설치되어 총 4개로 이루어져 있으나 45도 방향마다 설치되어 총 8개로 이루어질 수도 있으며, 대칭되는 위치라면 이보다 많게 설치될 수도 있음은 물론이다.

이 때, 제1, 2, 3, 4 테더 유닛(71, 72, 73, 74)의 구성은 모두 동일하게 이루어지므로 제1 테더 유닛(71)을 대표로 설명하기로 하겠다.

제1 테더 유닛(71)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 크게 에어백(30)의 형상을 유지시켜주는 테더(51)가 권취되며 에어백(30)이 부풀어 오르는 힘에 의해 회전하는 드럼(50)과, 드럼(50)과 인접한 위치에 마련되어 드럼(50)의 회전량을 조절하는 회전 조절기(60)로 구성된다.

드럼(50)의 외주면에는 테더(51)가 권취되어 있고, 일측에는 걸림 돌기(52)가 돌출 형성되어 있다.

회전 조절기(60)에는 드럼(50)의 걸림 돌기(52)와 걸림 유지 또는 걸림 해제되는 쐐기(62)가 형성되어 있으며, 이 회전 조절기(60)는 제어부(80)에 의해 구동되는 솔레노이드(61)와 연결되어 드럼(50)의 축과 평행한 방향으로 직선 이동된다. 이에, 에어백(30)이 전개되지 않은 상태에서는 회전 조절기(60)의 쐐기(62)와 드럼(50)의 걸림 돌기(52)가 서로 이격된 위치에 있어 걸림 해제된 상태가 되고, 에어백(30)이 전개되는 경우 그 팽창력에 의해 드럼(50)이 회전하면서 테더(51)가 풀리게 되는데, 이 때 제어부(80)의 신호에 의해 솔레노이드(61)가 걸림 돌기(52)를 향하는 방향으로 직선 이동하면 쐐기(62)가 걸림 돌기(52)와 맞닿으면서 드럼(50)의 회전이 멈추어 테더(51)가 더 이상 풀리지 않게 되는 것이다.

제어부(80)는 충돌 감지부(40)에서 감지된 충돌 신호를 기초로 하여 에어백(30)의 전개 여부를 판단하고, 충돌 감지부(40)에서 감지된 횡방향 감가속도를 테더 유닛(71, 72, 73, 74)을 구동시켜 테더(51)의 길이를 조절함으로써 에어백(30)이 전개되는 형상을 대칭 또는 비대칭으로 할지 판단하게 된다.

즉, 일 예로, 제어부(80)는 횡방향 감가속도가 일정 크기 미만인 경우, 에어백(30)이 도 2와 같이 좌우 대칭되는 모양이 되도록 제1 테더 유닛(71)과 제2 테더 유닛(72)의 각 테더(51)가 일정한 길이로 드럼(50)으로부터 풀릴 수 있도록 솔레노이드(61)를 작동시키고, 횡방향 감가속도가 일정 크기 이상이면서 그 방향이 왼쪽인 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 왼쪽에 위치한 제1 테더 유닛(71)의 테더(51)의 길이가 최대로 풀리게 하고 제2 테더 유닛(72)의 테더(51)의 길이가 최소가 되도록 하여 에어백(30)이 좌측으로 치우지는 비대칭 형상을 이루도록 하여 좌측으로 쏠리는 운전자의 상해를 최대한 방지하게 된다.

한편, 제어부(80)는 스티어링 휠의 회전 각도에 대한 신호를 더 받아들여 길이 조절할 테너를 변경하는 것이 좋다. 그 이유는 에어백 장치가 스티어링 휠과 함께 회전하는 시스템인 경우, 스티어링 휠의 회전 각도에 따라 에어백(30)이 전개될 때 길이를 조절해야 할 테더(51)가 다르게 결정될 수 있기 때문이다.

예를 들어, 스티어링 휠이 회전하지 않은 상태(정상 상태)에서 왼쪽 방향의 횡방향 감가속도 크기가 일정 크기 이상인 경우, 도 3과 같이 왼쪽에 위치한 제1 테더 유닛(71)의 테더(51)의 길이가 최대한 길게 풀어지도록 하고 오른쪽에 위치한 제2 테더 유닛(72)의 테더(51)의 길이가 최대한 짧게 풀어지도록 하는데, 스티어링 휠이 정상 상태에서 180도 회전된 상태에서 왼쪽 방향의 횡방향 감가속도 크기가 일정 크기 이상인 경우, 제1 테더 유닛(71)과 제2 테더 유닛(72)의 위치가 반대로 바뀌게 되므로 길이 조절할 테더(51)도 반대로 변경해야 한다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 차량의 에어백 장치의 전개 방법의 제어 흐름도는 도 6에 도시된 바와 같다.

먼저, 차량이 충돌된 경우 충돌 감지부(40)는 차량의 충돌 신호를 감지한 후, 그 충돌 신호를 제어부(80)에 송출한다(S1).

다음, 제어부(80)는 충돌 신호의 크기가 소정 크기(A) 이상인지 판단하여(S2), 충돌 신호의 크기가 소정 크기(A) 이상이면 에어백(30)을 전개해야 하므로 스티어링 휠의 회전 각도(에어백 회전 각도)가 정상 범위 내인지 판단하고(S3), 충돌 신호의 크기가 소정 크기(A) 미만이면 에어백(30)을 미전개한다.

상기 (S3) 단계에서, 스티어링 휠의 회전 각도가 정상 범위 내에 있으면 정상 회전 상태임을 인지하고 횡방향 감가속도 크기가 소정 크기(B) 이상인지 판단하고(S4), 스티어링 휠의 회전 각도가 정상 범위를 벗어나면 과도한 회전 상태임을 인지하고 길이 조절할 테더(51)를 변경한 후(S5), 상기 (S4) 단계를 판단한다.

상기 (S4) 단계에서, 횡방향 감가속도 크기가 소정 크기(B) 이상이면 경사 또는 옵셋 충돌이 일어난 경우이므로 횡방향 감가속도 방향이 왼쪽인지 오른쪽인지 판단하고(S6), 횡방향 감가속도 크기가 소정 크기(B) 미만이면 일반 정면 충돌이 일어난 경우이므로 왼쪽의 제1 테더 유닛(71)의 테더(51)와 오른쪽의 제2 테더 유닛(72)의 테더(51)의 길이가 동일하게 유지될 수 있도록 각 솔레노이드(61)를 제어하여 전개된 에어백(30)의 형상이 대칭을 이룰 수 있도록 한다(S7).

한편, 상기 (S6) 단계에서, 횡방향 감가속도 방향이 왼쪽 방향이면 왼쪽의 제1 테더 유닛(71)의 테더(51)의 길이는 최대가 되도록 오른쪽의 제2 테더 유닛(72)의 테더(51)의 길이는 최소가 되도록 각 솔레노이드(61)를 제어하여 도 2와 같이 에어백(30)의 형상이 좌측으로 치우친 비대칭을 이루도록 한다(S8). 그리고, 횡방향 감가속도 방향이 오른쪽 방향이면 왼쪽의 제1 테더 유닛(71)의 테더(51)의 길이는 최소가 되도록 오른쪽의 제2 테더 유닛(72)의 테더(51)의 길이는 최대가 되도록 각 솔레노이드(61)를 제어하여 에어백(30)의 형상이 우측으로 치우친 비대칭을 이루도록 한다(S9).

이와 같이, 본 발명에 따르면, 차량이 경사 또는 옵셋 충돌이 발생할 경우 횡방향 감가속도 크기를 감지하여 에어백(30)이 비대칭 모양으로 전개될 수 있도록 함으로써, 승객의 안전을 최대한 보호할 수 있는 이점이 있다.

10 : 에어백 하우징 20 : 인플레이터
30 : 에어백 40 : 충돌 감지부
50 : 드럼 51 : 테더
52 : 걸림 돌기 60 : 회전 조절기
61 : 솔레노이드 62 : 쐐기
71, 72, 73, 74 : 테더 유닛 80 : 제어부

Claims

스티어링 휠에 마련된 에어백 하우징;
상기 에어백 하우징의 내부에 마련된 인플레이터;
상기 인플레이터의 내부에 마련되며, 상기 인플레이터의 팽창력에 의해 팽창되는 에어백;
차량의 충돌 신호 및 횡방향(Y축 방향) 감가속도를 감지하는 충돌 감지부;
상기 에어백 하우징의 내부에 상기 에어백을 중심으로 대칭되는 위치에 각각 마련되며, 길이 조절 가능하고 상기 에어백의 전개 형상을 유지시켜주는 테더를 가진 테더 유닛; 및
상기 충돌 감지부에서 감지된 횡방향 감가속도를 기초로 하여 상기 테더 유닛을 구동시켜 상기 테더의 길이를 조절함으로써 상기 에어백의 전개 형상이 대칭 또는 비대칭이 되도록 하는 제어부;를 포함하고,
상기 테더 유닛은,
상기 테더가 권취되어 상기 에어백의 팽창에 의해 회전하며, 일측에 걸림 돌기가 형성된 드럼;
상기 드럼과 인접한 위치에 마련되며, 일측에 쐐기가 형성되는 회전 조절기; 및
상기 회전 조절기에 연결되고, 상기 제어부에 의해 구동되는 솔레노이드;를 포함하고,
상기 솔레노이드의 구동에 의해 상기 회전 조절기가 직선 이동하여 상기 쐐기가 상기 걸림돌기와 걸림 유지 또는 걸림 해제됨에 따라 상기 드럼의 회전량이 조절되는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 상기 스티어링 휠의 회전 각도에 대한 신호를 더 받아들여 상기 테더 유닛을 구동시키는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 테더 유닛은 상기 에어백을 중심으로 좌우 대칭되는 위치에 마련된 제1, 2 테더 유닛과, 상하 대칭되는 위치에 마련된 제3, 4 테더 유닛으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 장치.
청구항 제1항에 따른 차량의 에어백 장치를 이용한 차량의 에어백 장치의 전개방법으로,
(a) 차량의 충돌 신호를 감지한 후, 충돌 신호의 크기가 소정 크기(A) 이상인지 판단하는 단계;
(b) (a) 단계에서 충돌 신호의 크기가 소정 크기(A) 이상인 경우, 횡방향 감가속도 크기가 소정 크기(B) 이상인지 판단하는 단계;
(c) (b) 단계에서 횡방향 감가속도 크기가 소정 크기(B) 이상인 경우, 횡방향 감가속도 방향이 왼쪽인지 오른쪽인지 판단하고, 횡방향 감가속도 크기가 소정 크기(B) 미만인 경우, 왼쪽과 오른쪽의 테더의 길이를 동일하게 유지시켜 에어백의 형상이 대칭을 이루도록 전개시키는 단계;
(d) (c) 단계에서 횡방향 감가속도 방향이 왼쪽인 경우 왼쪽 테더의 길이를 최대한 인장시키고 오른쪽 테더의 길이를 최소화시키고, 횡방향 감가속도 방향이 오른쪽인 경우 오른쪽 테더의 길이를 최대한 인장시키고 왼쪽 테더의 길이를 최소화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 장치의 전개 방법.
청구항 5에 있어서,
(e) (b) 단계에서 횡방향 감가속도 크기가 소정 크기(B) 이상인지 판단하기 전, 스티어링 휠의 회전 각도가 소정의 정상 범위 내에 있는지 판단하는 단계를 더 포함하여,
(f) (e) 단계에서 스티어링 휠의 회전 각도가 정상 범위에 있는 경우 (c) 단계를 판단하고, 스티어링 휠의 회전 각도가 정상 범위를 벗어난 경우 길이 조절할 테더를 변경한 후 (c) 단계를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 에어백 장치의 전개 방법.