KR102623772B1 - 차량의 충격 저감 장치 - Google Patents

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KR102623772B1
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Abstract

본 발명은 차량의 충격 저감 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 충격 저감 장치는, 차량의 시트의 하단에 결합되고 내부에 일면이 개방된 내부 홈이 형성된 흡수 프레임; 상기 흡수 프레임에 형성된 상기 내부 홈에 배치되는 흡수 부재; 상기 차량에 고정되고, 상기 흡수 프레임이 상부에 배치된 베이스; 및 상기 차량에 발생된 충격에 의해 상기 흡수 프레임이 이동되어 충돌되도록 상기 차량에 고정된 댐퍼를 포함할 수 있다.

Description

차량의 충격 저감 장치{SHOCK REDUCING APPARATUS OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 충격 저감 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 시트에 설치되어 차량 충돌 시 차량에 탑승한 탑승자에 전달되는 충격을 저감할 수 있는 차량의 충격 저감 장치에 대한 발명이다.
차량의 시트는 시트 쿠션과 등받이로 구성되며, 시트 쿠션은 탑승자의 신체 조건에 따라 전방이나 후방으로 슬라이딩되도록 조정될 수 있고 시트 쿠션의 경사를 조절할 수 있다. 그리고 탑승자의 상체를 시트에 구속시키기 위한 안전벨트가 구비된다.
상기와 같은 시트에 탑승하여 안전벨트를 착용한 상태에서 사고가 발생하는 경우, 안전벨트에 의해 탑승자는 시트에 구속되어 차량 내부의 다른 구조물에 부딪히거나 차량에서 이탈되지 않아 탑승자가 보호될 수 있다.
하지만, 사고 후에 안전벨트에 의해 탑승자의 몸에는 안전벨트에 의한 상흔이 남는 경우가 존재하는 경우가 있다. 이는 안전벨트는 탑승자에게 전달되는 충격량 자체를 줄이는 역할을 하지 못하기 때문이다.
즉, 안전벨트를 착용하더라도 탑승자에게 가해지는 충격량으로 인해 탑승자가 상해를 입는 문제가 있다.
일본 등록특허 제6691480호 (2020.04.14.) 대한민국 공개특허 제10-1999-019677호 (1999.03.15.)
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 배경에서 발명된 것으로서, 차량의 사고 시 탑승자가 입는 상해를 저감할 수 있는 차량의 충격 저감 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 충격 저감 장치는, 차량의 시트의 하단에 결합되고 내부에 일면이 개방된 내부 홈이 형성된 흡수 프레임; 상기 흡수 프레임에 형성된 상기 내부 홈에 배치되는 흡수 부재; 상기 차량에 고정되고, 상기 흡수 프레임이 상부에 배치된 베이스; 및 상기 차량에 발생된 충격에 의해 상기 흡수 프레임이 이동되어 충돌되도록 상기 차량에 고정된 댐퍼를 포함할 수 있다.
상기 흡수 프레임의 하면에 결합되고, 상기 흡수 프레임이 이동될 때 상기 베이스와 마찰을 발생시키는 마찰부재를 더 포함할 수 있다.
상기 베이스는, 상기 흡수 프레임이 상면에 배치되는 슬라이딩판; 상기 슬라이딩판을 지지하고 상기 차량에 고정하는 복수 개의 다리; 및 상기 슬라이딩판의 양 측면에 배치되고, 상기 흡수 프레임이 이동을 가이드 하는 레일 가이드를 포함할 수 있다.
상기 레일 가이드는 상단에 상기 슬라이딩판의 내측 방향으로 돌출된 가이드 롤러를 포함하고, 상기 흡수 프레임에는 양 측면에 상기 가이드 롤러가 삽입되는 레일 홈이 형성될 수 있다.
상기 레일 홈은 상기 흡수 프레임이 이동되는 방향으로 소정의 길이를 갖도록 상기 흡수 프레임에 형성될 수 있다.
상기 베이스는, 상기 슬라이딩판에서 상하 방향으로 이동되도록 배치된 걸림돌기를 더 포함할 수 있다.
상기 걸림돌기는 상기 흡수 프레임의 하중에 의해 상기 슬라이딩판의 돌출되지 않고 상기 흡수 프레임의 하중이 제거될 때 상기 슬라이딩판의 상면에서 상부 방향으로 돌출되도록 배치될 수 있다.
상기 흡수 프레임은 거친 입자가 압축된 소재를 가질 수 있다.
상기 흡수부재는 충격을 흡수할 수 있는 복수의 기공 층을 가진 해면구조를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 차량의 시트 하부에 충격 저감 장치를 장착하여, 차량의 시트에 전해지는 충격을 충격 저감 장치에서 흡수함에 따라 탑승자에게 전해지는 충격량을 줄여 탑승자가 입는 상해를 최소화할 수 있다.
더욱이, 충격 저감 장치가 전방으로 이동된 이후에 해당 위치에 정지함에 따라 시트에 전해지는 충격이 충격 저감 장치의 흡수부재로 흡수되어 충격 저감 장치로 최대한의 충격을 흡수할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 충격 저감 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 저감 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 저감 장치의 흡수 프레임 및 마찰부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일시시예에 따른 충격 저감 장치의 베이스 및 댐퍼를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 저감 장치가 외부 충격에 의해 이동된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있기 위한 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 충격 저감 시스템(10)에 대해 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 충격 저감 시스템(10)은 차량의 시트(200) 및 충격 저감 장치(100)를 포함하고, 시트(200)에 전달되는 충격량을 흡수할 수 있도록 충격 저감 장치(100)가 차량의 시트(200)에 장착될 수 있다.
시트(200)는 차량에 설치되고, 탑승자가 착석하기 위해 배치된다. 이러한 시트(200)는 시트 구션 및 등받이를 포함하고, 또한, 탑승자의 상체를 시트(200)에 구속시키는 안전벨트가 배치될 수 있다. 안전벨트는 3점식 안전벨트일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 2점식 안전벨트일 수도 있다.
또한, 본 실시예에서, 시트(200)는 탑승자 1인이 앉을 수 있는 1인용 시트일 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 2인용 시트 또는 3인용 시트일 수 있다. 즉, 본 실시예에서, 차량의 충격 저감 시스템(10)은 1인용 시트 및 다인용 시트에 적용될 수 있다.
충격 저감 장치(100)는, 시트(200)의 하부에 배치되고, 시트(200)에 전달되는 충격량을 흡수할 수 있다. 이러한 충격 저감 장치(100)는, 흡수 프레임(110), 마찰부재(120), 베이스(130) 및 댐퍼(140)를 포함한다.
흡수 프레임(110)은 소정의 길이, 소정의 너비 및 소정의 높이를 가지며, 시트(200)의 하부에 배치되고, 시트(200)와 함께 이동될 수 있게 시트(200)에 결합된다. 이러한 흡수 프레임(110)은 대략 직육면체 형상을 가질 수 있으며, 직육면체 형상에서 길이 방향의 일면이 개방되어 내부 홈(114)이 형성될 수 있다. 즉, 내부 홈(114)은 흡수 프레임(110)의 흡수 프레임(110)의 내부에 형성되고, 일면이 개방된 형상을 가질 수 있으며, 흡수 프레임(110)의 길이 방향으로 깊이를 가질 수 있다.
흡수 프레임(110)은 외부에서 전달되는 충격량을 내부 홈(114)으로 전달하며, 이를 위해 흡수 프레임(110)은 거친 입자가 압축된 소재를 가질 수 있으며, 충돌이 발생할 때 입자 간 전단응력이 발생하여 충격을 감소할 수 있는 소재일 수 있다. 이러한 흡수 프레임(110)은 예컨대, 합성수지를 포함할 수 있다.
흡수 프레임(110)에는 레일 홈(112)이 형성될 수 있다. 레일 홈(112)은 흡수 프레임(110)의 양 측면에 형성될 수 있고, 양 측면에 형성된 레일 홈(112)은 소정의 길이 및 소정의 깊이를 가지도록 각각 형성될 수 있으며, 서로 대향된 위치에 나란하게 형성될 수 있다.
여기서, 레일 홈(112)은 흡수 프레임(110)의 내부 홈(114)이 형성된 일면을 기준으로 양 측면의 외측면에 형성될 수 있다. 그리고 레일 홈(112)은 흡수 프레임(110)의 길이 방향으로 소정의 길이를 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 레일 홈(112)은 내부 홈(114)의 깊이 방향과 나란한 방향으로 길이 방향을 가지도록 형성될 수 있다.
흡수부재(116)는 흡수 프레임(110)의 내부 홈(114)에 삽입되어 배치될 수 있다. 흡수부재(116)는 흡수 프레임(110)에서 전달된 충격량을 흡수할 수 있는 소재를 포함할 수 있다. 이러한 흡수부재(116)는 충격을 흡수할 수 있는 복수 개의 기공 층을 갖는 해면구조일 수 있으며, 소정의 탄성력을 가질 수 있다.
따라서 흡수부재(116)는 흡수 프레임(110)을 통해 충격이 전달되면 복수 개의 기공 층이 압착되면서 전달된 충격을 흡수할 수 있다. 이러한 흡수부재(116)는 흡수 프레임(110)의 내부 홈(114)에서 충격 흡수를 위해 형상이 변형되거나 소정의 거리가 이동될 수 있다.
마찰부재(120)는 흡수 프레임(110)의 하면에 결합되어 배치된다. 마찰부재(120)는 흡수 프레임(110)이 충격에 의해 베이스(130) 상에서 이동될 때 마찰부재(120)와 베이스(130) 사이에 마찰이 발생되도록 하여 흡수 프레임(110)에 전달되는 충격을 흡수할 수 있다.
이러한 마찰부재(120)는 상면이 흡수 프레임(110)의 하면에 결합되고, 하면이 베이스(130)의 상면과 접촉되도록 배치되어, 흡수 프레임(110)이 이동될 때 베이스(130)의 상면과 발생된 마찰을 통해 흡수 프레임(110)에 전달되는 충격 에너지를 열에너지 및 소리 에너지로 전환하는 역할을 한다.
이러한 마찰부재(120)는 흡수 프레임(110)의 하면 전체를 덮을 수 있는 넓이를 가질 수 있으며, 소정의 두께를 가질 수 있다.
베이스(130)는 차량에 고정되고, 상부에 흡수 프레임(110) 및 마찰부재(120)가 배치될 수 있다. 이러한 베이스(130)는 슬라이딩판(132), 다리(134), 레일 가이드(136) 및 걸림돌기(138)를 포함한다.
슬라이딩판(132)은 소정의 길이 및 소정의 너비를 가지는 플레이트 형상을 가지며, 상면에 흡수 프레임(110)이 배치될 수 있다. 이러한 슬라이딩판(132)의 상면은 마찰부재(120)와 소정의 마찰이 발생할 수 있는 소재를 가질 수 있다. 따라서 슬라이딩판(132)의 상면은 마찰부재(120)와 마찰력이 높아지도록 거친 면으로 형성될 수 있다.
예컨대, 슬라이딩판(132)은 금속 소재 또는 합성수지 소재를 포함할 수 있으며, 슬라이딩판(132)의 상면은 매끄럽지 않도록 수많은 요철이 형성될 수 있다. 또는 슬라이딩판(132)의 상면에서 흡수 프레임(110)이 충돌 시 진행하는 방향에 수직한 방향으로 복수 개의 홈이 형성될 수 있다.
다리(134)는 슬라이딩판(132)을 지지하기 위해 슬라이딩판(132)의 하면에 복수 개가 배치된다. 다리(134)는 시트(200)의 위치를 조정할 수 있는 구조물과 결합되거나 차량의 실내 바닥에 결합될 수 있다. 따라서 시트(200)의 위치가 조정된 상태에서 차량이 충돌되더라도 슬라이딩판(132)은 다리(134)에 의해 움직이지 않고 고정된 상태가 유지될 수 있다.
레일 가이드(136)는 슬라이딩판(132)의 양 측면에 배치되도록 두 개가 구비될 수 있다. 레일 가이드(136)는 슬라이딩판(132)의 양 측면에 배치되고 상부 방향으로 소정의 높이를 가지도록 배치되며, 레일 가이드(136)의 높이는 레일 가이드(136)의 상부 끝단이 흡수 프레임(110)에 형성된 레일 홈(112)의 위치에 대응되는 높이를 가질 수 있다.
이러한 레일 가이드(136)에는 슬라이딩판(132)의 내측 방향으로 가이드 롤러(136a)가 상단에 배치될 수 있다. 가이드 롤러(136a)는 레일 가이드(136)의 상단에 배치되고, 흡수 프레임(110)의 레일 홈(112)의 길이 방향을 따라 회전할 수 있도록 배치된다. 즉, 흡수 프레임(110)이 차량의 충격에 의해 이동될 때, 가이드 롤러(136a)는 레일 홈(112) 내에 배치되어 회전됨에 따라 흡수 프레임(110)이 이동되는 것을 가이드할 수 있다.
이러한 가이드 롤러(136a)는 롤러의 형상을 가지지만, 필요에 따라 롤러가 아닌 레일 가이드(136)에서 슬라이딩판(132)의 내측 방향으로 돌출된 돌기 형상을 가질 수도 있다. 가이드 롤러(136a)는 차량의 충격에 의해 흡수 프레임(110)의 진행 방향을 가이드하고, 진행 방향이 아닌 다른 방향으로 흡수 프레임(110)이 진행되는 것을 방지할 수 있으면 된다.
걸림돌기(138)는 슬라이딩판(132)에 상하로 이동될 수 있게 배치된다. 걸림돌기(138)는 흡수 프레임(110)이 차량의 충격에 의해 이동된 다음 해당 위치에 고정되도록 흡수 프레임(110)을 지지하도록 슬라이딩판(132)에서 상부 방향으로 돌출될 수 있다. 이를 위해 걸림돌기(138)는 하부에 스프링과 같은 탄성체가 배치될 수 있다.
따라서 도 2에 도시된 바와 같이, 흡수 프레임(110)이 슬라이딩판(132)에 배치된 상태에서, 걸림돌기(138)는 슬라이딩판(132)의 하부에 배치되어 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이, 흡수 프레임(110)이 댐퍼(140) 방향으로 이동되면 슬라이딩판(132)에서 상부 방향으로 돌출될 수 있다. 즉, 걸림돌기(138)는 상부에 흡수 프레임(110)이 배치되면 흡수 프레임(110)의 하중에 의해 눌려 슬라이딩판(132)의 상부로 돌출되지 못하고, 흡수 프레임(110)이 이동하여 걸림돌기(138)의 상부에 흡수 프레임(110)이 없는 경우에 슬라이딩판(132)의 상부로 돌출될 수 있다.
걸림돌기(138)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 댐퍼(140) 방향에 수직한 형상을 가지도록 측면 형상이 대략 삼각형 형상을 가질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 걸림돌기(138)의 형상은 흡수 프레임(110)이 댐퍼(140) 측으로 이동된 다음 다시 되돌아오는 것을 방지할 수 있는 형상이면 어떤 형상으로 형성되든 무관하다.
댐퍼(140)는 충격에 의해 흡수 프레임(110)이 이동되어 충돌할 수 있는 위치에 베이스(130)와 소정의 거리가 이격된 위치에 배치된다. 댐퍼(140)는 흡수 프레임(110)과 충돌하여 흡수 프레임(110)과의 충돌로 인해 발생하는 충격 에너지를 흡수할 수 있다. 이를 위해 댐퍼(140)는 충격 에너지를 흡수할 수 있는 소재를 포함할 수 있다.
댐퍼(140)는 도 1에 도시된 바와 같이, 시트(200)의 하부에 배치되고, 흡수 프레임(110)과 충돌했을 때 흡수 프레임(110)의 전면과 동일한 높이가 되는 높이를 가질 수 있다. 즉, 댐퍼(140)는 베이스(130)의 다리(134)에서부터 흡수 프레임(110)까지의 높이를 가질 수 있다. 여기서, 댐퍼(140)는 흡수 프레임(110)의 상면보다 상부로 돌출되는 높이를 가져도 무방하다.
상기와 같은 충격 저감 장치(100)는, 차량에 충격이 발생할 때 시트(200)에 전달되는 충격 에너지를 줄여 시트(200)에 탑승한 탑승자에게 전달되는 충격 에너지를 감소시키기 위한 장치이다. 이러한 충격 저감 장치(100)는, 딱따구리가 나무를 두드릴 때 발생하는 충격 에너지가 딱따구리의 뇌로 그대로 전달되지 않고 저감되는 원리를 이용한다.
딱따구리의 부리는 케라틴 층, 기포 층 및 골성 층으로 이루어져 있으며, 딱따구리의 부리에서 나무를 두드릴 때 발생하는 충격 에너지를 흡수한다. 그에 따라 본 실시예에 따른 충격 저감 장치(100)는, 마찰부재(120), 흡수부재(116) 및 흡수 프레임(110)의 구조로 대응하여 구성됨에 따라 마찰부재(120), 흡수부재(116) 및 흡수 프레임(110)에서 충격 에너지를 흡수할 수 있다.
또한, 딱따구리의 혀는 두개골을 감싸는 형태로 배치되어 있으며, 이러한 딱따구리의 혀는 안전벨트에 대응될 수 있고, 딱따구리의 두개골은 시트(200)에 대응될 수 있으며, 딱따구리의 뇌는 탑승자에 대응될 수 있다.
이러한 충격 저감 장치(100)의 동작을 보면, 도 1 및 도 2에서와 같이 충격 저감 장치(100)가 시트(200)에 배치된 상태에서, 차량에 충격이 발생하면, 흡수 프레임(110)이 베이스(130)의 슬라이딩판(132)에서 댐퍼(140)를 향해 이동된다. 여기서, 레일 가이드(136)가 흡수 프레임(110)의 레일 홈(112)을 따라 흡수 프레임(110)의 이동 방향을 가이드한다. 이렇게 흡수 프레임(110)이 슬라이딩판(132)에서 이동되는 동안 마찰부재(120)와 슬라이딩판(132)의 상면 사이의 마찰에 의해 일부 충격 에너지가 열에너지 및 소리 에너지로 전환될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 흡수 프레임(110)이 댐퍼(140)를 향해 이동되어 댐퍼(140)와 충돌되면, 댐퍼(140)와 흡수 프레임(110)에서 충격 에너지를 각각 흡수한다. 여기서, 흡수 프레임(110)은 거친 입자가 압축되면서 입자 간 전단응력이 발생하여 충격을 감쇄하고 나머지 충격 에너지를 흡수부재(116)로 전달한다. 흡수부재(116)로 전달된 충격 에너지는 충격을 흡수할 수 있는 기공 층을 가진 해면구조에 의해 흡수된다.
상기와 같이, 댐퍼(140), 흡수 프레임(110), 흡수부재(116) 및 마찰부재(120)에 의해 충격 에너지가 흡수됨에 따라 시트(200)를 통해 탑승자에게 전달되는 충격 에너지가 저감될 수 있다.
10: 충격 저감 시스템
100: 충격 저감 장치
110: 흡수 프레임 112: 레일 홈
114: 내부 홈 116: 흡수부재
120: 마찰부재
130: 베이스
132: 슬라이딩판 134: 다리
136: 레일 가이드 136a: 가이드 롤러
138: 걸림돌기
140: 댐퍼
200: 시트

Claims (9)

  1. 차량의 시트의 하단에 결합되고 내부에 일면이 개방된 내부 홈이 형성된 흡수 프레임;
    상기 흡수 프레임에 형성된 상기 내부 홈에 배치되는 흡수 부재;
    상기 차량에 고정되고, 상기 흡수 프레임이 상부에 배치된 베이스; 및
    상기 차량에 발생된 충격에 의해 상기 흡수 프레임이 이동되어 충돌되도록 상기 차량에 고정된 댐퍼를 포함하고,
    상기 베이스는,
    상기 흡수 프레임이 상면에 배치되는 슬라이딩판;
    상기 슬라이딩판을 지지하고 상기 차량에 고정하는 복수 개의 다리; 및
    상기 슬라이딩판의 양 측면에 배치되고, 상기 흡수 프레임의 이동을 가이드 하는 레일 가이드를 포함하는,
    충격 저감 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 흡수 프레임의 하면에 결합되고, 상기 흡수 프레임이 이동될 때 상기 베이스와 마찰을 발생시키는 마찰부재를 더 포함하는,
    충격 저감 장치.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 레일 가이드는 상단에 상기 슬라이딩판의 내측 방향으로 돌출된 가이드 롤러를 포함하고,
    상기 흡수 프레임에는 양 측면에 상기 가이드 롤러가 삽입되는 레일 홈이 형성된,
    충격 저감 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 레일 홈은 상기 흡수 프레임이 이동되는 방향으로 소정의 길이를 갖도록 상기 흡수 프레임에 형성된,
    충격 저감 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 베이스는,
    상기 슬라이딩판에서 상하 방향으로 이동되도록 배치된 걸림돌기를 더 포함하는,
    충격 저감 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 걸림돌기는 상기 흡수 프레임의 하중에 의해 상기 슬라이딩판의 돌출되지 않고 상기 흡수 프레임의 하중이 제거될 때 상기 슬라이딩판의 상면에서 상부 방향으로 돌출되도록 배치되는,
    충격 저감 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 흡수 프레임은 거친 입자가 압축된 소재를 갖는,
    충격 저감 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 흡수부재는 충격을 흡수할 수 있는 복수의 기공 층을 가진 해면구조를 갖는,
    충격 저감 장치.
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