KR101685485B1 - 차체 에어백의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차체를 구성하는 사이드멤버에 장착되는 차체 에어백의 구조에 관한 것으로써, 차체의 길이방향으로 휠의 내측에 배치된 사이드멤버에 장착되되 상기 사이드멤버의 외측면에 장착되어 휠과 마주하며 전기적 신호에 의해 내장된 가스를 폭발시킬 수 있는 인플레이터; 및 부피가 작아지도록 접혀진 상태로 인플레이터에 장착되되, 가스의 폭발에 의해 팽창된 상태가 됐을때 휠을 타격하도록 인플레이터에 결합된 커버;를 포함하고, 미리 정해진 조건 하에서 차체 충돌이 발생하면 가스의 폭발에 따라 커버가 팽창하여 휠을 타격하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 스몰 오버랩 테스트 및 이와 유사한 조건에서 차량의 충돌이 발생하면 차체의 차폭방향 거동이 증대됨에 따라 차체가 충격을 보다 효율적으로 흡수하고 탑승자의 상해치를 낮출 수 있는 효과가 있다.

Description

차체 에어백의 구조{Structure of airbag for car-body}

본 발명은 차체 에어백의 구조와 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 스몰오버랩 충돌 시 휠을 선회시키거나 이탈시킴으로써 차체의 차폭방향 거동을 증대시켜 차량의 충돌성능을 증대할 수 있는 차체 에어백의 구조에 관한 것이다.

차량의 법적 안전기준 및 테스트 안전기준은 점차적으로 강화되고 있는 추세이다. 특히, 미국고속도로안전보험협회(IIHS: Insurance Institute for Highway Safety)는 차량의 안전도 평가 시 스몰오버랩 테스트(small overlap test)를 안전도 평가 항목에 추가하여 반영하고 있다.

스몰 오버랩 테스트는 시속 40 마일(약 64km/h)로 주행할 때, 도 1a 와 같이 차량 전면부의 25% (차폭 중 25%)만을 배리어(barrier, 방호벽)에 충돌시킨 후, 더미(충돌 테스트 마네킹)의 추정 상해치 및 차량의 변형량을 측정하여 차량의 안전성을 평가하도록 구성된다.

한편, 스몰 오버랩 테스트 시에는 도 1b 에 도시된 바와 같이 충돌시 차폭방향 거동이 적게 발생하는 차종과 도 1c 에 도시된 바와 같이 차폭방향 거동이 많이 발생하는 차종을 찾아 볼 수 있다.

우선, 차폭방향 거동이 (상대적으로) 작게 발생하는 차량은 차체 내에서 배리어에 충돌하는 부분이 증가하기 때문에 충격량이 증대될 뿐만아니라 상기 배리어에 밀려 내부 부품들이 차량 실내로 진입함에 따라 더미의 상해치가 증가하는 문제가 발생한다. 반면에, 차폭방향 거동이 (상대적으로) 크게 발생하는 차체에 차폭방향으로 이동됨에 따라 배리어에 충돌하는 부분은 감소하여 충격량은 저감되고 차체가 충격을 보다 효율적으로 흡수하여 차량 실내의 변형이 작게 발생함에 따라 더미의 상해치는 낮아진다.

즉, 스몰 오버랩 테스트 및 유사한 차량충돌 발생 시 차체의 차폭방향 거동이 증가하면 승객의 상해치는 낮아지므로 차폭방향 거동이 더 크게 유도되어야 할 필요성이 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 필요성에 따라서 스몰 오버랩 충돌이 발생하는 경우 차체의 차폭방향 거동을 증가시킬 수 있는 차체 에어백의 구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.

더 상세하게는, 스몰 오버랩 테스트에서 배리어와 충돌 시 차폭방향 거동이 작게 발생하는 경우에는 휠과 타이어가 먼저 차체의 에이프런패널(apron panel)에 충격을 가하고, 상기 에이프런패널의 밀림과 함께 언더프레임(underframe)의 전방측에 위치한 사이드실(side sill)이 좌굴(buckling)되어 차량의 실내 쪽으로 밀려들어오게 됨에 따라 차량의 충돌성능이 저하되는 문제점이 있었으나, 본 발명의 차체 에어백은 차체에 충돌이 발생하면 (선회 또는 이탈이 유도되도록) 휠에 타격을 가함으로써 에이프런패널, 언더프레임 및 사이드실의 연쇄적인 좌굴을 방지할 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차체의 길이방향(전장방향)으로 휠의 내측에 배치된 사이드멤버에 장착되되 상기 사이드멤버의 외측면에 장착되어 휠과 마주하며 ACU(airbag control unit)의 전기적 신호에 의해 내장된 가스를 폭발시킬 수 있는 인플레이터; 및 부피가 작아지도록 접혀진 상태로 인플레이터에 장착되되, 가스의 폭발에 의해 팽창된 상태가 됐을때 휠을 타격하도록 인플레이터에 결합된 커버;를 포함하고, 미리 정해진 조건(스몰오버랩 테스트와 유사한 조건의) 하에서 차체 충돌이 발생하면 가스의 폭발에 따라 커버가 팽창하여 휠을 타격하는 것을 특징으로 한다.

상기 커버는 링 모양을 갖되 직경의 크기가 순차적으로 커지도록 구성된 다수 개의 링부재들이 연결된 확장부재;와 원통형 모양을 가지며 가장 작은 직경을 갖는 링부재의 중앙에 결합되는 센터부재;를 포함하고, 상기 링부재의 일측 테두리와 타측 테두리 및 센터부재의 일측 테두리에는 꺽임부가 각각 형성되고 커버가 팽창된 상태가 됐을 때 이웃하는 링부재들의 꺽임부들은 서로 간의 이탈을 단속하여 링부재들과 센터부재의 이탈이 방지된다.

상기 확장부재와 센터부재는 스틸재로 제조되며, 상기 확장부재와 센터부재 내측에는 가스 폭발 시 펼쳐지는 직물재로 제조된 내부커버가 장착된다.

상기 인플레이터는 둘레를 따라 나사산이 형성된 볼트부를 가지며, 상기 사이드멤버에는 볼트부가 나사체결되는 나사홀이 타공된다.

그리고, 상기 볼트부는 탄성을 갖는 고무패킹이 끼워진 상태로 나사홀에 체결된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 스몰 오버랩 테스트 및 이와 유사한 조건에서 차량의 충돌이 발생하면 차체의 차폭방향 거동이 증대됨에 따라 차체가 충격을 보다 효율적으로 흡수하고 탑승자의 상해치를 낮출 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 커버는 (가령, 종래의 라디오 안테나의 신축구조와 유사하게) 꺽임부들의 연결을 통해 신축되는 구조를 가짐으로써 스틸재로 제조되어도 접혀진 상태에서 소형화될 수 있으며, 내부에는 직물재의 내부커버가 장착되어 가스의 폭발력이 커버의 팽창력으로 전환될 때 (확장부재와 센터부재의 틈새로 가스가 누출되는 것을 방지할 수 있으므로) 에너지 손실을 방지할 수 있다.

아울러, 나사체결을 통해 장착이 이뤄지므로 장착이 용이하며, 고무패킹이 삽입되어 인플레이터와 사이드멤버 사이에서 이물질의 침투를 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1a 는 스몰 오버랩 테스트 시 차량이 배리어에 충돌하기 직전의 모습을 도시한 도면,
도 1b 는 스몰 오버랩 테스트에서 차량이 배리어에 충돌할 때 차폭방향 거동이 상대적으로 적게 발생하는 경우를 도시한 도면,
도 1c 는 스몰 오버랩 테스트에서 차량이 배리어에 충돌할 때 차폭방향 거동이 상대적으로 많이 발생하는 경우를 도시한 도면,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차체 에어백의 단면 모습으로써 커버가 접혀진 상태를 도시한 도면,
도 3 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차체 에어백의 단면 모습으로써 커버가 팽창된(펼쳐진) 상태를 도시한 도면,
도 4 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차체 에어백이 사이드멤버에 장착되는 부분을 표시한 도면,
도 5 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차체 에어백이 사이드멤버에 장착된 모습을 도시한 도면,
도 6 은 스몰 오버랩 테스트에서 본 발명에 따른 차체 에어백의 커버가 휠을 타격하여 상기 휠이 회전된 모습을 도시한 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차체 에어백의 구조를 더욱 상세히 설명한다.

도 2 와 도 3 을 참조하면, 본 발명의 차체 에어백(100)은 인플레이터(inflater)(10)와 커버(20)가 결합되어 구성되어 차체의 사이드멤버(40)에 장착된다.

상기 인플레이터(10)는 전장방향으로 휠의 내측에 배치된 사이드멤버(40)에 장착되되(도 4 와 5 의 장착 위치 참조), 휠과 마주하도록 상기 사이드멤버(40)의 외측면에 장착된다. 그리고, 차량 충돌을 감지하는 센서 및 ACU(airbag control unit) 등과 전기적으로 연결되어 상기 ACU 에서 생성되는 전기적 신호에 의해 내장된 가스를 폭발시키도록 구성된다(참고적으로 상기 센서는 차량 실내에 장착된 시트밸트의 프리텐셔너와 연결된 센서와 같이 종래의 센서 및 부품들을 공유하여 사용할 수 있다).

상기 커버(20)는 도 2 와 같이 부피가 작아지도록 접혀진 상태로 인플레이터(10)에 장착되되, 가스의 폭발에 의해 도 3 과 같이 팽창된 상태가 됐을때 휠을 타격하도록 구성된다. 이에 따라 스몰오버랩 테스트와 유사한 미리 정해진 조건 하에서 차체 충돌이 발생하면 ACU 의 전기적 신호에 의해 인플레이터(10)는 가스를 폭발 시키고 이에 따라 커버(20)가 도 3 과 같이 팽창하여 휠을 타격한다.

한편, 본 발명에 따른 상기 커버(20)는 가스폭발 시 길이가 신축하는 확장부재(21)와 상기 확장부재(21)에 결합된 센터부재(22)를 포함하여 구성된다. 상기 확장부재(21)는 링 모양으로 형성되되 직경의 크기가 순차적으로 커지도록 구성된 다수 개의 링부재들(21a, 21b, 21c, 21d)이 (종래의 라디오 안테나의 구조와 같이 같이 접철 및 신축이 가능하도록) 연결되어 구성된다. 상기 센터부재(22)는 원통형 모양을 가지며 가장 작은 직경을 갖는 링부재(21d)의 중앙에 결합된다.

그리고, 상기 링부재들(21a, 21b, 21c, 21d)은 (도면 상에서) 아랫쪽 테두리의 바깥쪽 및 윗쪽 테두리의 안쪽으로 "ㄷ" 모양의 단면을 갖도록 꺽임부가 각각 형성되며, 상기 센터부재(22)의 아랫쪽 테두리에서도 바깥쪽으로 꺽임부가 형성된다.

상기 링부재들(21a, 21b, 21c, 21d)과 센터부재(22) 각각의 꺽임부들은 커버(20)가 접혀진 상태에서는 이웃하는 링부재들 사이에서 윗쪽과 아랫쪽에서 서로 이격되도록 놓여짐에 따라 커버(20)의 크기는 작아질 수 있고, 가스가 폭발하여 커버(20)가 펼쳐질 때 바깥쪽에 위치한 꺽임부와 안쪽에 위치한 꺽임부들은 서로 결속되어 링부재들(21a, 21b, 21c, 21d)과 센터부재(22)는 서로 간의 분리가 방지된다.

한편, 상기 확장부재(21)와 센터부재(22)는 휠을 타격할 때 충돌에너지가 효율적으로 전달될 수 있도록 스틸재로 제조된다. 이때, 각 링부재들(21a, 21b, 21c, 21d) 사이로 가스가 누출되는 것을 방지하도록 상기 확장부재(21)와 센터부재(22) 내측에는 가스 폭발 시 펼쳐지는 직물재로 제조된 내부커버(23)가 장착된다.

아울러, 상기 인플레이터(10)는 커버가 장착되는 부분의 반대쪽 면에서 둘레를 따라 나사산이 형성된 볼트부(11)가 형성되며, 사이드멤버(40)에는 상기 볼트부(11)가 나사체결되는 나사홀(41)이 타공된다.

그리고, 상기 나사홀(41)에는 인플레이터(10)로 전기적 신호를 제공하기 위해 ACU 등과 연결된 전선(미도시)이 매립되며, 상기 나사홀(41)로 이물질과 수분이 침투하는 것을 방지하고, 인플레이터(10)로 전달되는 진동을 감쇄시킬 수 있도록 상기 인플레이터(10)와 사이드멤버(40) 사이에 위치하게 탄성을 갖는 고무패킹(30)이 상기 볼트부(11)에 끼워진 상태로 나사홀(41)에 체결된다.

도 4 와 도 5 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차체 에어백(100)은 커버(20)가 휠과 마주하도록 휠의 내측에 배치된 사이드멤버(40)의 외측면에서 장착된다. 상기 차체 에어백(100)은 도 6 에 도시된 바와 같이 차축의 후방에 배치되어 차량이 배리어와 충돌했을 때 휠이 바깥쪽을 향하여 선회되는 방향(가령, 차체의 왼쪽에서 배리어가 충돌했을 때 휠은 차량이 오른쪽으로 선회하는 방향)으로 타격할 수 있도록 배치된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 커버(20)의 펼쳐짐에 의해 휠과 타이어의 선회가 유도되므로 충돌 시 보다 용이하게 휠이 차체에서 이탈될 수 있다. 이에 따라 차량 전체의 거동이 배리어와 멀어지는 방향으로 이뤄지기 때문에 보다 큰 차폭방향 거동을 발생될 수 있다. 그러므로, 차체의 효율적인 변형이 이뤄져서 충격량의 완충효율이 증가되고 탑승자의 상해치를 낮출 수 있다.

또한, 본 발명에서는 커버(20)가 스틸재로 제조되어 휠과 타이어를 회전 시킬 수 있을 만큼 충분한 힘을 제공할 수 있으며, 고무패킹(30)을 통해 인플레이터(10)는 사이드멤버(40)에 밀착되므로 이물질 침투에 따른 오작동을 방지할 수 있다.

이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 인플레이터
20 : 커버
21 : 확장부재
22 : 센터부재
23 : 내부커버
30 : 고무패킹
40 : 사이드멤버

Claims (5)

1. 차체의 길이방향으로 휠의 내측에 배치된 사이드멤버에 장착되되 상기 사이드멤버의 외측면에 장착되어 휠과 마주하며 전기적 신호에 의해 내장된 가스를 폭발시킬 수 있는 인플레이터; 및
   링 모양을 갖되 직경의 크기가 순차적으로 커지도록 구성된 다수 개의 링부재들이 연결된 확장부재와 원통형 모양을 가지며 가장 작은 직경을 갖는 링부재의 중앙에 결합되는 센터부재로 이루어져, 부피가 작아지도록 접혀진 상태로 인플레이터에 장착되어, 가스의 폭발에 의해 팽창된 상태가 됐을때 휠을 타격하도록 인플레이터에 결합된 커버를 포함하고,
   미리 정해진 조건 하에서 차체 충돌이 발생하면 가스의 폭발에 따라 커버가 팽창하여 휠을 타격하도록 한 차체 에어백의 구조에 있어서,
   상기 커버 내측에 가스의 폭발력이 커버의 팽창력으로 전환될 때 확장부재와 센터부재의 틈새로 가스가 누출되는 것을 방지할 수 있도록 직물재의 내부커버가 설치된 것을 특징으로 차체 에어백의 구조.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 링부재의 일측 테두리와 타측 테두리 및 센터부재의 일측 테두리에는 꺽임부가 각각 형성되고 커버가 팽창된 상태가 됐을 때 이웃하는 링부재들의 꺽임부들은 서로 간의 이탈을 단속하여 링부재들과 센터부재의 이탈이 방지되는 것을 특징으로 하는 차체 에어백의 구조.
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