KR101888129B1 - 자동차의 운전석 에어백 장치 - Google Patents

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Abstract

자동차의 운전석 에어백 장치는 메인 에어백, 서브 에어백, 및 구속장치를 포함한다. 메인 에어백은 자동차의 스티어링 휠에 장착되어 상기 자동차의 충돌로 인해 상기 스티어링 휠 및 상기 자동차의 운전석에 착석한 운전자 사이에서 팽창한다. 서브 에어백은 상기 메인 에어백의 후방으로부터 상기 운전자를 향하여 추가로 팽창된다. 구속 장치는 자동차의 충돌 모드 또는 운전자 조건에 따라 서브 에어백을 선택적으로 팽창시킨다. 이러한 구성으로 운전자의 신체 사이즈 또는 자동차의 충돌 모드에 따라 서브 에어백을 선택적으로 팽창시켜 운전자 보호 효과를 높이고, 특히 운전자의 뇌 상해치를 감소시킬 수 있다.

Description

자동차의 운전석 에어백 장치 {DRIVER SEAT AIRBAG APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 충돌에 의한 자동차의 급격한 감속 시 스티어링 휠 및 운전자의 사이에서 전개하여 운전자를 보호하는 자동차의 운전석 에어백 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 에어백 장치는 자동차 충돌 시 충격 감지 센서의 신호에 따라 에어백에 가스를 주입하여 급속히 에어백을 팽창시킴으로써 탑승자를 보호하는 안전장치이다.
일반적으로, 운전석 에어백은 스티어링 휠에 동심으로 장착되어 자동차의 급 감속에 대응하여 에어백이 신속하게 팽창하도록 구성된다.
종래의 초기 운전석 에어백은 에어백 팽창 시 대략 공 모양으로 팽창되어 에어백의 하부가 스티어링 휠의 하부를 충분히 커버하지 못하여 운전자의 흉부가 스티어링 휠에 부딪혀 상해를 입는 문제점이 있었다.
이를 위하여, 종래에는 에어백의 내부에 테더 부재를 추가로 설치하여 에어백의 중심부 팽창 두께를 구속하여 스티어링 휠의 하부를 충분히 커버할 수 있도록 하는 구성이 제안되었다.
운전석에 착석한 운전자 조건, 예를 들면 다양한 신체 사이즈, 몸무게, 착석 위치, 또는 자동차의 충돌 시나리오에 따라 팽창된 에어백과 운전자 사이의 거리 또는 운전자 거동이 달라질 수 있으며, 그 경우 에어백은 원하는 보호 기능을 발휘할 수 없다. 따라서, 다양한 운전자 조건 및 충돌 모드에 따라 적절히 대응할 수 있는 에어백에 대한 연구가 요구된다.
현재 세계 각국에서는 자국의 상황에 맞는 자동차 안전 법규를 제정하여 최소한의 자동차 안전도 확보를 하고 있다, 이와 더불어 국가별 혹은 지역별로 소비자의 보다 높은 차량 안전 요구를 만족시키기 위하여 법규와는 별도로 신차안전도 평가 프로그램(NCAP: New Car Assessment Program)을 개발하여 시행하고 있다. 비록 신차안전도 평가프로그램이 법적 강제성은 없지만 법규보다 강화된 시험조건과 차별화된 안전성능평가 방법으로써 소비자들의 신차 구입시 차량간의 안전성능 비교 기준으로서 영향력이 매우 크다. 이러한 신차 안전도 평가 시험은 1979년 미국(USNCAP)에서 처음 시행되었으며 점차 유럽(Euro NCAP), 일본(JNCAP), 호주(ANCAP), 한국(KNCAP), 그리고 중국(CNACP)등으로 확대되었다.
예를 들면, 미국신차안전도평가 방법은 운전석에 남성 성인 평균 더미(Hybrid Ⅲ 50th percentile Male; H350)와 여성 성인 소형 더미(Hybrid Ⅲ 5th percentile Female; H305)를 착석시킨 차량을 예컨대 시속 56kph로 견인하여 고정 벽면에 충돌 시킨다. 이때, 더미에 장착된 센서로부터 측정된 데이터를 이용하여 머리, 목, 흉부 그리고 대퇴부의 점수를 산출하게 된다.
남성 성인 평균 더미(Hybrid Ⅲ 50th percentile Male)는 키 175㎝, 몸무게 78㎏의 평균 남성을 대표하고, 여성 성인 소형 더미(Hybrid Ⅲ 5th percentile Female)는 키 152㎝, 몸무게 54㎏의 여성을 대표한다.
미국연방자동차 안전기준 208 (FMVSS 208)은 상술한 하이브리드 Ⅲ더미가 적용된 자동차 정면 충돌 규정을 요구하고 있다.
상술한 더미는 주로 금속과 발포 고무, 플라스틱으로 만들어진다. 지금까지 가장 진화한 더미 모델인 상술한 하이브리드 Ⅲ는 머리와 목, 가슴, 척추, 골반, 다리에는 가속도계와 센서 등 측정용 센서가 40개가 장착된다.
하지만 최근 상용화될 차세대 더미인 Thor 50th percentile 남성 더미는 하이브리드 50th percentile 남성 더미와 같은 사이즈이지만 생체 역학적으로 인간에 더 가깝게 제작되었다. 고정식이던 어깨가 유연하게 움직이고 센서의 측정부분도 125개로 늘었다. 이와 같이 새로운 도입이 검토되고 있다.
일 예로, 미국도로교통안전국(NHTSA: National Highway Traffic Safety Administration)은 최근 신차안전평가프로그램을 위한 새로운 변경 사항을 발표하였다. 이러한 변경 사항은 완전 정면 충돌, 측면 경사 폴 충돌, 측면 MDB 충돌의 3 충돌모드에 영향을 미치고, 정면 경사 충돌 테스트를 추가로 포함한다.
완전 정면 충돌 테스트에서는 운전석에 THOR 50th percentile 남성 더미를 착석시키고, 전방 조수석에 여성 성인 소형 더미(Hybrid Ⅲ 5th percentile Female)를 착석시키고, 조수석 후방 좌석에 여성 성인 소형 더미를 착석시킨 상태에서 56Km/h로 견인하여 고정 벽면에 충돌 시킨다.
정면 경사 충돌 테스트에서는 경사 이동 변형 장벽(OMDB: Oblique Moving Deformable Barrier)이 정지된 자동차에 15도 각도로, 자동차의 정면 일측의 35%로 중첩된 상태로 충돌시킨다. OMDB는 2486Kg의 무게를 가지며, 더 넓어진 전면 플레이트, 서스펜션(suspension), 및 새로운 벌집 장벽 (Honeycomb barrier)을 갖는다. 이러한 OMDB 테스트에서, 자동차의 운전석 및 조수석에 THOR 50th percentile 더미를 착석시키고, OMDB를 90km/h로 정지된 자동차에 충돌시킨다.
상술한 바와 같이 미국을 비롯한 다양한 국가에서 새로운 THOR 더미를 이용한 자동차 평가 방법을 도입하고 있으며, 이에 적절히 대응 가능한 에어백 개발이 요구되고 있다.
일본실용신안공개번호 61-11084 미국특허번호 US 6,626,459
본 발명의 목적은 자동차의 충돌 모드 또는 운전자(더미)의 조건에 따라 메인 에어백의 후방측으로부터 서브 챔버가 선택적으로 팽창되도록 구현하여 운전자의 두부를 효과적으로 구속하는 운전석 에어백 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 서브 챔버의 전개 형상을 개선하여 팽창된 에어백에 의하여 운전자의 상부 가슴부가 가압되어 상해를 입는 것을 방지하는 운전석 에어백 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예를 따르면, 자동차의 스티어링 휠에 장착되어 상기 자동차의 충돌로 인해 팽창 시, 상기 스티어링 휠 및 상기 자동차의 운전석에 착석한 운전자 사이에서 팽창 전개하는 메인 에어백; 상기 메인 에어백의 후방으로부터 상기 운전자를 향하여 연장되어 팽창하는 서브 에어백; 상기 자동차의 충돌 모드 또는 상기 운전자 조건에 따라 상기 서브 에어백을 선택적으로 팽창시키는 구속 장치를 포함하는 자동차의 운전석 에어백 장치가 제공된다.
상기 구속 장치는 일단이 상기 서브 에어백에 연결되고 타단이 상기 메인 에어백의 전방측의 인플레이터 연결부측에 고정된 인장부재; 상기 테더부재를 절단하는 커터장치; 및 상기 자동차의 충돌모드 또는 상기 운전자 조건에 따라 선택적으로 상기 커터장치를 동작시키는 제어기를 포함할 수 있다.
상기 인장부재는 상기 서브 에어백의 중심으로부터 방사상으로 배치되고 각각의 일단이 상기 서브 에어백에 연결된 복수의 테더부재; 상기 각각의 테더부재의 타단을 구속하는 보조지지부재; 및 상기 보조지지부재에 일단이 연결되고, 타단이 상기 인플레이터 연결부측에 고정된 지지테더를 포함할 수 있다.
상기 서브 에어백은 상기 메인 에어백과 동심으로 연장되어 상기 메인 에어백 및 상기 서브 에어백의 팽창 시 그 측부 형상이 사다리꼴을 가질 수 있다.
상기 서브 에어백은 팽창 시, 상기 메인 에어백의 하단으로부터 단차를 이루며 상기 운전자를 향하여 팽창하도록 구성될 수 있다.
상기 제어기는 상기 자동차의 정면 경사 충돌 모드 시, 상기 커터 장치를 동작시켜 상기 인장부재를 절단하도록 구성될 수 있다.
상기 제어기는 상기 운전자가 Hybrid Ⅲ 50th percentile 남성 더미 또는 THOR 50th percentile 남성 더미 조건에서 상기 커터 장치를 동작시켜 상기 인장부재를 절단하도록 구성될 수 있다.
상기 제어기는 상기 운전석의 위치를 감지하는 위치 감지센서의 신호에 따라 상기 운전자의 착석 위치를 판단하고, 상기 운전자의 착석 위치에 따라 상기 커터장치를 선택적으로 동작시켜 상기 인장부재를 절단하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예를 따르면, 운전석 에어백을 메인 에어백 및 메인 에어백의 후방측에서 추가적으로 팽창하는 서브 에어백으로 구성하여 운전자의 조건 또는 자동차의 충돌 상황에 따라 서브 에어백을 선택적으로 팽창시켜 다양한 충돌 상황 및 운전자 조건에 따라 운전자를 적절히 보호할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예를 따르면 팽창 시, 서브 에어백이 사다리꼴의 측부 형상을 갖거나, 메인 에어백의 하단으로부터 일정 거리만큼 이격된 상태에서 후방으로 더 돌출된 계단 형태로 팽창되어 운전자의 가슴부가 팽창된 에어백에 의해 상해를 입는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명을 따른 운전석 에어백 장치의 구성을 설명하기 위한 측면도이다.
도 2는 본 발명을 따른 팽창된 운전석 에어백을 운전자가 자동차 내부에서 바라본 상태를 도시한 정면도이다.
도 3은 도 2의 선Ⅲ-Ⅲ을 따라 취해진 단면도이다.
도 4는 도 3의 메인 에어백으로부터 서브 에어백이 추가로 팽창된 상태를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명을 따른 운전석 에어백 장치의 메인 에어백 및 서브 에어백이 함께 팽창되어 운전자를 구속하는 상태를 도시한 측면도이다.
도 6은 본 발명을 따른 운전석 에어백 장치의 메인 에어백 및 서브 에어백이 함께 팽창되어 운전자를 구속하는 상태를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명을 따른 다른 운전석 에어백 장치의 구성을 도시한 정면도이다.
도 8은 도 7의 선 Ⅷ-Ⅷ을 따라 취해진 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
이하에서, 참조부호 U는 자동차의 상방향을 나타내고, 참조부호 L은 자동차의 하방향을 나타내고, 참조부호 F는 자동차의 전방향을 나타내고, 참조부호 R은 자동차의 후방향을 나타낸다.
도 1은 본 발명을 따른 운전석 에어백 장치의 구성을 설명하기 위한 측면도이고, 도 2는 본 발명을 따른 팽창된 운전석 에어백을 운전자가 자동차 내부에서 바라본 상태를 도시한 정면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 운전석 에어백 장치(1)는 자동차의 운전석측의 스티어링 휠(2)내에 장착된다. 운전석 에어백 장치(1)는 스티어링 휠(2) 내의 하우징(5)에 폴딩 상태로 장착되는 운전석 에어백(100, 이하 에어백이라 칭함)과, 에어백(100)에 연결되어 에어백(100)이 스티어링 휠(2) 및 운전자(O1, O2)의 사이에서 팽창하도록 가스를 공급하는 인플레이터(7)를 포함한다.
에어백(100)은 메인 에어백(110), 서브 에어백(130)을 포함한다.
메인 에어백(110)은 팽창 시, 스티어링 휠(2)을 기본적으로 커버하도록 팽창하여 운전자(O1, O2) 및 스티어링 휠(2)의 사이에 개재되어 운전자(01,02)가 스티어링 휠(2)에 부딪히는 것을 방지한다.
서브 에어백(130)은 메인 에어백(110)의 후면으로부터 후방으로 추가적으로 팽창된다. 서브 에어백(130)은 구속장치(170)의 동작에 따라 선택적으로 팽창, 전개된다. 서브 에어백(130)은 자동차의 충돌 모드, 또는 운전자 조건에 따라 선택적으로 팽창 전개 된다.
구속 장치(170)는 일단이 서브 에어백(130)에 연결되고 타단이 메인 에어백(100)의 전방측의 인플레이터(7) 연결부측에 고정된 인장부재(171); 인장부재(171)를 절단하는 커터장치(175), 및 자동차의 충돌모드 또는 상기 운전자 조건에 따라 선택적으로 상기 커터장치(175)를 동작시키는 제어기(177)를 포함한다.
인장부재(171)는 서브 에어백(130)의 중심으로부터 방사상으로 배치되고 각각의 일단이 상기 서브 에어백(130)에 연결된 복수의 테더부재(172); 각각의 테더부재(172)의 타단을 구속하는 보조지지부재(173), 및 보조지지부재(173)에 일단이 연결되고, 타단이 인플레이터(7) 연결부측에 고정된 지지테더(174)를 포함한다.
자동차 충돌 모드는 정면 경사 충돌 모드를 포함할 수 있다. 정면 경사 충돌 모드라 함은 자동차의 앞 부분에서 각도를 이루어 가해지는 충격이 발생하되 그 충격이 자동차의 전방 좌측 또는 우측 부분에서 상대적으로 좁은 부분에 가해지는 전방 충격이다. 이와 같은 충돌 시, 자동차의 중심이 회전하여 이동선으로부터 이탈함을 유발하는 경향이 있다. 이 경우 자동차의 내부의 운전자는 전방 및 측방을 성분을 갖는 벡터를 가지고 전방으로 움직여질 수 있으며, 운전자의 두부는 회전하여 뇌상해치(BrIC)가 높아질 수 있다.
운전자 조건이란 승객의 사이즈, 몸무게 또는 착석 위치 등 다양한 인자를 포함할 수 있다.
본 발명을 따르면, 운전석 에어백 장치(1)는 상술한 운전자 조건을 감지하는 운전석 위치 감지 센서(191), 자동차의 충돌 상황을 감지하는 자동차 충돌 모드 감지 센서(193), 및 운전석 위치 감지 센서(191) 및 자동차 충돌 모드 감지 센서(193)로부터의 신호를 기초로 제어기(177)는 커터장치(175)를 선택적으로 동작시킨다.
예를 들면, 운전자가 예컨대, 여성 성인 소형 더미(Hybrid Ⅲ 5th percentile Female)에 준하는 여성 또는 남성(이하 소형 운전자(O1)라 칭함)인 경우, 소형 운전자(O1)는 운전석을 자동차의 전방으로 당기게 된다. 이 경우, 운전자(O1)의 두부(H1)를 포함하여 신체는 자동차의 전방(F)으로 상대적으로 이동하게 되고, 운전석 위치 감지 센서(191)에 의해 이러한 운전자(O1)의 착석 위치가 감지된다.
이러한 상태에서, 자동차 충돌로 인해 에어백(100) 팽창 시, 제어기(177)는 커터장치(175)가 비활성화되도록 제어한다. 따라서, 커터장치(175)는 비 동작됨에 따라 지지테더(174) 및 테더부재(172)는 메인 에어백(110)이 자동차의 후방으로 팽창 전개되는 동안 일정 거리만큼 자동차의 후방으로 전개된다. 한편, 일정 거리만큼 자동차의 후방으로 전개된 지지테더(174) 및 복수의 테더부재(172)는 인장된 상태를 유지하고, 그 인장력에 의해 서브 에어백(130)은 전방(F)으로 당겨진 상태로 구속된다.
따라서, 서브 에어백(130)은 비 팽창 상태를 유지하여 상대적으로 신체 사이즈가 작은 운전자(O1)를 적절히 보호한다. 즉, 메인 에어백(110)만이 팽창되더라도 팽창된 메인 에어백(110)과 상대적으로 자동차의 전방으로 이동하여 착석한 운전자(O1) 사이의 거리가 적절히 유지되어 운전자(O1)를 보호할 수 있다.
한편, 일반적으로 운전자가 예컨대, 남성 성인 평균 더미 또는 THOR 50th percentile 남성 더미에 준하는 체격을 가질 경우(이하 대형 운전자(O2)라 칭함), 운전자(O2)는 상대적으로 자동차의 후방으로 이동하여 착석하게 될 것이다. 이 경우, 운전자(O2)의 두부(H2)는 소형 운전자(O1)의 두부(H1)로부터 일정거리(L1)만큼 자동차의 후방으로 이동된 상태에 있다. 이러한 운전자(O2)의 착석 상태는 운전석 위치 감지 센서(191)에 의해 감지될 수 있다.
이러한 상태에서, 자동차 충돌로 인해 에어백(100) 팽창 시, 제어기(177)는 커터장치(175)가 활성화되도록 제어한다. 제어기(177)의 제어 신호에 따라 커터장치(175)가 동작됨에 따라 지지테더(174)는 절단되고, 복수의 테더부재(172)의 인장력은 해제된다.
그 결과, 메인 에어백(110)내의 가스는 서브 에어백(130) 부분을 자동차의 후방으로 가압하여 메인 에어백(110)으로부터 서브 에어백(130)이 자동차의 후방으로 추가적으로 팽창시킨다.
즉, 큰 신체 사이즈로 인해 자동차의 후방으로 일정 거리만큼 이동된 운전자(O2)와 팽창된 메인 에어백(110)의 사이에서, 서포트 에어백(150) 및 서브 에어백(130)이 추가적으로 팽창되어 운전자의 두부가 서브 에어백(130)에 의해 빠르게 수용된다. 따라서, 큰 신체 사이즈를 갖는 운전자(O2)의 두부를 신속하게 구속하여 운전자(O2)의 두부(H2)가 자동차의 전방으로 이동하면서 회전하는 것을 저지하여 운전자의 뇌상해치를 저감시킬 수 있다.
특히, 서브 에어백(130)이 추가로 팽창됨에 따라 운전자(O2)의 두부(H2)는 신속하게 구속되어 두부(H2)가 자동차의 폭방향 축을 중심으로 회전하는 것이 저지되어 운전자(O2)의 뇌상해치를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
자동차 충돌 모드 감지 센서(193)는 자동차 충돌 시 자동차의 충돌 상태를 감지한다. 예를 들면, 충돌 모드 감지 센서(193)는 자동차의 정면 경사 충돌 상태를 감지한다.
정면 경사 충돌은 자동차의 앞부분에서 각도를 이루어 가해지는 충격이 발생하되 자동차 정면의 일부분 대략 40%이하로 중첩되어 충돌하는 경우를 포함할 수 있다. 이와 같은 충돌은 자동차의 중심이 회전하여 이동선으로부터 이탈함을 유발하는 경향이 있고, 운전자의의 두부 전방 및 측방의 성분들을 갖는 벡터를 가지고 전방으로 움직여질 수 있고 회전할 수 있다. 이와 같은 경향으로 탑승자의 뇌상해치가 높아질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서는 이러한 충돌 상황은 자동차 충돌 모드 감지 센서(193)를 통해 감지되어 제어기(177)로 전달된다. 제어기(177)는 커터 장치(175)를 동작시켜 지지 테더(174)를 커팅하도록 한다. 그 결과, 메인 에어백(110)과 서브 에어백(130)이 함께 팽창되어 운전자의 신체, 특히 운전자의 두부를 신속하게 구속하여 운전자 보호 기능을 수행할 수 있다.
상술한 자동차 정면 경사 충돌 상황에서 운전자의 조건, 예를 들면, 신체 사이즈, 몸무게, 착석 상태 등을 감지하여 커터장치(175)가 동작되어 서브 에어백(130)이 팽창되도록 할 수 있다.
예를 들면, 충돌 감지 센서(193)을 통하여 자동차 정면 경사 충돌 상황이 감지된 상태에서 남성 성인 평균 더미, 또는 THOR 50th percentile 남성 더미에 준하는 운전자(O2)가 운전석에 착석한 경우, 제어기(177)는 커터 장치(175)를 동작시켜 서브 에어백(130)이 추가적으로 팽창된다.
한편, 충돌 감지 센서(193)를 통하여 자동차 정면 경사 충돌 상황이 감지된 상태일지라도 여성 성인 소형 더미에 준하는 소형 운전자(O1)가 운전석에 착석한 경우, 제어기(177)는 커터장치(175)를 비활성화시켜 메인 에어백(110)만이 팽창되도록 제어할 수 있다. 소형 운전자(O1)가 착석한 상태에서 서브 에어백(130)을 추가로 팽창시킬 경우, 소형 운전자(O1)의 두부(H1)는 서브 에어백(130)의 팽창력에 의해 오히려 상해를 입을 수 있으므로, 이 경우 커터장치(175)는 비 동작되어 서브 에어백(130)은 비 팽창상태를 유지하도록 한다.
상술한 운전석 위치 감지 센서(191), 자동차 충돌 모드 감지 센서(193)는 다양한 형태로 변경 가능하며, 선택적으로 채용 가능하다. 한편, 운전자의 조건을 감지함에 있어서, 상술한 운전석 위치 감지 센서(191) 이외에도 운전자의 무게, 사이즈 등을 감지하는 다양한 방식에 의할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명을 따르면, 미국연방자동차 안전기준 208 (FMVSS 208) 및 미국도로교통안전국(NHTSA: National Highway Traffic Safety Administration)은 최근 신차안전평가프로그램의 사항에 만족할 수 있는 운전석 에어백 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 운전석 에어백 장치는 미국 외에 다양한 국가에서 요구하는 안전기준 및 신차안전평가프로그램의 준수사항을 적절히 만족시킬 수 있다.
도 3은 도 2의 선Ⅲ-Ⅲ을 따라 취해진 단면도로서, 소형 운전자(O1)을 구속하기 위한 상태를 도시한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 소형 운전자(O1)가 착석한 경우 커터장치(175)가 비 동작되어 서브 에어백(130)이 테더부재(172), 보조지지부재(173), 지지 테더(174)의 인장력에 의해 구속될 경우, 메인 에어백(110)의 후방측의 서브 에어백(130)이 위치하는 부분은 오목한 형태를 유지할 수 있다. 이 경우 운전자(O1)의 두부(H1)는 오목한 부분(R)에 수용되어 자동차 충돌 측으로 튕겨져 나가는 것을 구속할 수 있다.
도 4는 도 3의 메인 에어백으로부터 서브 에어백이 추가로 팽창된 상태를 도시한 단면도로서, 대형 운전자(O2)를 보호하기 위한 상태를 도시한다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 운전석에 대형 운전자(O2)가 착석한 경우, 제어기(177)는 커터장치(175)를 동작시켜 지지테더(174)가 절단된다. 지지테더(174)가 절단됨에 따라 테더부재(172)들의 인장력이 해제되어 메인 에어백(110)내의 가스압에 의해 서브 에어백(130)은 자동차의 후방으로 추가적으로 팽창 전개된다.
이때, 팽창된 메인 에어백(110) 및 서브 에어백(130)의 측부 형상은 대략 사다리꼴 형상을 갖는다. 이러한 전개 형상에 의해 대형 운전자(O2)의 상부 가슴부가 가압되는 것이 해소된다.
다음은 상술한 바와 같이 구성된 운전석 에어백 장치의 동작에 대해서 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 운전석에 여성 성인 소형 더미(Hybrid Ⅲ 5th percentile Female)에 준하는 소형 운전자(O1)가 착석된 경우 운전석 위치 감지 센서(191)에 의하여 운전석의 위치가 감지된다. 여기서, 운전석 위치 감지 센서(191)는 충돌 테스트 시 적용되는 트랙 포지션 센서(Track Position Sensor)에 대응될 수 있다.
소형 운전자(O1)인 경우 자동차의 전방(F)으로 이동된 상태로 착석됨에 따라 실질적으로 스티어링 휠(2)에 더욱 가깝게 위치된다.
이 경우, 제어기(177)는 커터장치(175)가 비활성화되도록 제어한다. 그 결과, 인플레이터(7)로부터 발생된 가스는 메인 에어백(110)의 내부로 공급되고, 메인 에어백(110)은 소형 운전자(O1)를 향하여 팽창된다. 이때 인장부재(171)인 복수의 테더부재(172)의 일단은 서브 에어백(130)의 내면에 연결되고, 타단은 보조지지부재(173)에 지지되고, 보조지지부재(173)는 지지테더(174)에 의해 간접적으로 메인 에어백(110)의 인플레이터(7) 연결부측에 고정적으로 연결됨에 따라 서브 에어백(130)은 테더부재(172), 보조지지부재(173), 및 지지테더(174)에 의해 구속되어 팽창이 저지된다.
그 결과, 차량 충돌로 인해 자동차의 전방으로 이동하는 소형 운전자(O1)의 두부(H1)는 실질적으로 메인 메어백(110)의 팽창에 의해 구속된다. 소형 운전자(O1)인 경우 상대적으로 자동차의 전방으로 일정 거리만큼 이동된 상태로 착석됨에 따라 메인 에어백(110)만으로 충분히 구속할 수 있다.
테더부재(172), 보조지지부재(173), 및 지지테더(174)에 의해 구속된 서브 에어백(130)에 의해 메인 에어백(110)의 후방에는 자동차의 전방을 향하여 오목한 오목부(R)를 이룰 수 있다. 이러한 구성으로, 자동차의 전방으로 돌출하는 운전자(O1)의 두부(H1)가 수용되어 운전자(O1)의 두부(H1)가 메인 에어백(110)으로부터 미끄러지는 것을 추가적으로 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명을 따른 운전석 에어백 장치의 메인 에어백 및 서브 에어백이 함께 팽창되어 운전자를 구속하는 상태를 도시한 측면도이고, 도 6은 본 발명을 따른 운전석 에어백 장치의 메인 에어백 및 서브 에어백이 함께 팽창되어 운전자를 구속하는 상태를 도시한 사시도이다.
도 1, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 운전석에 남성 성인 평균 더미(Hybrid Ⅲ 50th Percentile male), 또는 THOR 50th percentile 남성 더미에 준하는 대형 운전자(O2)가 착석한 경우 운전자(O2)는 운전자(O1)에 비하여 몸무게 및 키가 크므로 운전석을 뒤로 밀어 착석하게 된다. 그 경우, 스티어링 휠(2)과 대형 운전자(O2) 사이의 거리는 스티어링 휠(2)과 소형 운전자(O1) 사이의 거리보다 일정거리(L1)만큼 더 길어지게 된다.
이러한 경우, 제어기(177)는 커터장치(175)를 동작시키고, 커터장치(175)는 지지테더(174)를 절단한다. 그 결과, 서브 에어백(130)의 구속력이 해제되어 메인 에어백(110) 내의 가스압에 의해 서브 에어백(130)은 운전자(O2)를 향하여 팽창 전개된다.
따라서, 운전자(O2)의 두부(H2)는 서브 에어백(130)에 수용되어 신속하게 구속됨에 따라 자동차의 전방으로 이동하고 회전되는 것이 방지된다. 운전자(O2)의 두부(H2)는 초기에 서브 에어백(130)에 의해 구속됨에 따라 운전자(O2)의 두부(H2)가 자동차 폭 방향 축을 중심으로 회전하는 것을 방지하여 뇌상해치를 월등히 감소시킬 수 있다.
한편, 메인 에어백(110) 및 서브 에어백(130)은 팽창 시, 그 측부 형상이 대략 사다리꼴 형상을 가짐에 따라 운전자(O2)의 가슴부가 가압되는 것을 해소할 수 있다. 따라서, 운전자(O2)의 가슴부가 팽창된 에어백(100)에 의해 상해를 입는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명을 따른 다른 운전석 에어백 장치의 구성을 도시한 정면도이고, 도 8은 도 7의 선 Ⅷ-Ⅷ을 따라 취해진 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 서브 에어백(130)은 메인 에어백(110)의 중심으로부터 상부로 편심된 상태로 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실 시 예를 따르면, 서브 에어백(130)은 팽창 시, 메인 에어백(110)의 하단으로부터 일정 거리(D)만큼 상승된 위치에서 메인 에어백(110)으로부터 후단으로 더 돌출 되어 에어백(100)이 대략 계단 형태를 갖도록 팽창되도록 구성될 수 있다.
이러한 구성으로, 서브 에어백(130)은 메인 에어백(110)의 하부 영역을 일부 회피하도록 구성되어 대형 운전자(O2)의 두부(H2)를 실질적으로 수용하고, 운전자(02)의 가슴부가 에어백(100)으로부터 가압되는 것을 방지한다.
도 7 및 도 8에서 대략 원형의 서브 에어백(130)을 도시되었으나, 서브 에어백(130)의 형상은 다양하게 변형 가능하다.
이와 같이 서브 에어백(130)을 메인 에어백(110) 보다 작게 구성하여 메인 에어백(110)의 하부에서 서브 에어백(130)이 추가로 팽창하는 것을 회피할 수 있어 운전자(O2)의 두부(H1)는 서브 에어백(130)에 의해 신속하게 구속되어 뇌상해치를 감소시킴과 아울러서, 운전자(O2)의 가슴부가 가압되어 상해를 입는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 에어백(100)에 의하면, 예컨대 미국연방자동차 안전기준 208 (FMVSS 208) 및 미국도로교통안전국(NHTSA: National Highway Traffic Safety Administration)은 최근 신차안전평가프로그램의 사항 둘 다를 만족할 수 있다.
예를 들면, 미국연방자동차 안전기준 208 및 미국 신차안전평가프로그램을 따라 운전석에 Hybrid Ⅲ 50th percentile 남성 더미 또는 THOR 50th percentile 남성 더미를 착석시켜 정면 경사 충돌 테스트를 할 경우, 커터 장치(175)를 활성화시켜 메인 에어백(110), 서브 에어백(130)이 팽창되도록 하여 Hybrid Ⅲ 50th percentile 남성 더미 또는 THOR 50th percentile 남성 더미의 두부를 신속하게 구속하도록 할 수 있다.
미국연방자동차 안전기준 208의 일 정면 테스트 조건에 따라 운전석에 여성 성인 소형 더미(Hybrid Ⅲ 5th percentile Female)를 착석시켜 테스트할 경우, 커터 장치(175)는 비활성화되고, 메인 에어백(110)만이 팽창 전개되도록 할 수 있다.
미국의 신차안전평가프로그램에서 요구하는 정면 테스트 조건에 따라 운전석에 THOR 50th percentile 남성 더미를 착석시켜 테스트할 경우, 커터 장치(175)를 활성화시켜 메인 에어백(110)과 서브 에어백(130)이 팽창되도록 할 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술하는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
1: 운전석 에어백 장치 100: 에어백
110: 메인 에어백 130: 서브 에어백
170: 구속장치 171: 인장부재
172: 테더부재 173: 보조지지부재
174: 지지테더 175: 커터장치
177: 제어기 191: 위치 감지 센서

Claims (8)

  1. 자동차의 스티어링 휠에 장착되어 상기 자동차의 충돌 시, 상기 스티어링 휠 및 상기 자동차의 운전석에 착석한 운전자 사이에서 팽창 전개하는 메인 에어백;
    상기 메인 에어백의 후방으로부터 상기 운전자를 향하여 연장되어 팽창하는 서브 에어백;
    상기 자동차의 충돌 모드 또는 운전자 조건에 따라 상기 서브 에어백을 선택적으로 팽창시키는 구속 장치를 포함하고,
    상기 구속 장치는 일단이 상기 서브 에어백에 연결되고 타단이 상기 메인 에어백의 전방측의 인플레이터 연결부측에 고정된 인장부재;
    상기 인장부재를 절단하는 커터장치; 및
    상기 자동차의 충돌모드 또는 상기 운전자 조건에 따라 선택적으로 상기 커터장치를 동작시키는 제어기를 포함하며,
    상기 메인 에어백 후방측은 상기 서브 에어백을 비 팽창시키고 상기 메인 에어백만을 팽창시키는 경우, 상기 인장부재의 인장력을 이용해서 상기 서브 에어백이 위치하는 부분이 오목하게 형성되어 운전자의 두부를 수용해서 자동차 충돌 측으로 튕겨져 나가는 것을 구속하는 것을 특징으로 하는 자동차의 운전석 에어백 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 인장부재는 상기 서브 에어백의 중심으로부터 방사상으로 배치되고 각각의 일단이 상기 서브 에어백에 연결된 복수의 테더부재;
    상기 각각의 테더부재의 타단을 구속하는 보조지지부재; 및
    상기 보조지지부재에 일단이 연결되고, 타단이 상기 인플레이터 연결부측에 고정된 지지테더를 포함하는 자동차의 운전석 에어백 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 서브 에어백은 상기 메인 에어백과 동심으로 연장되어 상기 메인 에어백 및 상기 서브 에어백의 팽창 시 그 측부 형상이 사다리꼴을 갖는 자동차의 운전석 에어백 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 서브 에어백은 상기 메인 에어백의 하단으로부터 상방으로 일정 거리만큼 이동된 위치에서 후방으로 더 돌출되게 팽창하는 자동차의 운전석 에어백 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 자동차의 정면 경사 충돌 모드 시, 상기 커터장치를 동작시켜 상기 인장부재를 절단하도록 구성된 자동차의 운전석 에어백 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 운전자가 Hybrid Ⅲ 50th percentile 남성 더미 또는 THOR 50th percentile 남성 더미 조건에서 상기 커터 장치를 동작시켜 상기 인장부재를 절단하도록 구성된 자동차의 운전석 에어백 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 운전석의 위치를 감지하는 위치 감지센서의 신호에 따라 상기 운전자의 착석 위치를 판단하고, 상기 운전자의 착석 위치에 따라 상기 커터장치를 선택적으로 동작시켜 상기 인장부재를 절단하도록 구성된 자동차의 운전석 에어백 장치.
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