KR200140867Y1

KR200140867Y1 - A collision sensing apparatus for ultrasonic wave sensor and double bumper

Info

Publication number: KR200140867Y1
Application number: KR2019960005436U
Authority: KR
Inventors: 강경훈
Original assignee: 강경훈
Priority date: 1996-03-20
Filing date: 1996-03-20
Publication date: 1999-05-01
Also published as: KR970054353U

Abstract

본 고안은 에어백용 이중범퍼와 초음파 센서를 이용한 충돌 감지장치에 관한 것으로서, 자동차본체(1)의 전방에 이중의 제1 및 제2범퍼(2)(2a)를 형성하고 이들간에 스프링(3)을 설치하며, 상기 제2범퍼(2a)의 전면벽에 초음파 센서(4)를 설치 하여서 된 것이다.The present invention relates to a collision detection device using a double bumper and an ultrasonic sensor for an airbag, and forms a double first and second bumper (2) (2a) in front of the vehicle body (1) and the spring (3) between them It is to install, by installing the ultrasonic sensor 4 on the front wall of the second bumper (2a).

Description

Collision detection device using double bumper and ultrasonic sensor

제1도는 본 고안에 따른 구성도이다.1 is a block diagram according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 자동차본체 2, 2a : 제1 및 제2범퍼1: Car body 2, 2a: 1st and 2nd bumper

3 : 스프링 4 : 초음파 센서3: spring 4: ultrasonic sensor

본 고안은 이중범퍼와 초음파 센서를 이용한 충돌 감지장치에 관한 것이다.The present invention relates to a collision detection device using a double bumper and an ultrasonic sensor.

자동차 문화의 정착과 안전에 대한 관심이 높아가는 가운데, 이에 부응하려는 자동차 안전장치가 속속 등장하고 있다. 특히 전기전자의 발전은 이런 안전에 대한 욕구와 지능적인 시스템의 구현을 위한 수단으로 각광을 받고 있다. 이런 안전장치 가운데 자동차가 충돌시 운전자가 전면으로 쏠리는 것을 막아주기 위해 동작하는 에어백을 장착하는 자동차가 갈수록 증가하고 있다.With the growing interest in the establishment and safety of the automobile culture, automobile safety devices are appearing one after another. In particular, the development of electrical and electronics is in the spotlight as a need for safety and a means for implementing an intelligent system. More and more of these safety devices are equipped with airbags that operate to prevent the driver from tipping to the front when the car crashes.

그러나 그동안 안전하다고 생각이 되어 왔던 에어백이 상황에 따라서는 흉기가 될 수 있다는 사례가 심심치 않게 발표되고 있다. 이런 에어백에 의한 사고는 근본적으로 에어백의 충돌 감지방법에 문제가 있다. 충돌 후 에어백이 작동하는 것이 운전자가 앞으로 쏠리는 힘과 에어백의 팽창력이 운전자에게 심한 충격을 주기 때문이다. 그래서 에어백이 팽창력의 팽창력이 운전자에게 심한 충격을 주기 때문이다.However, there are some cases where airbags, which have been considered safe in the past, can become scary depending on the situation. Accidents caused by these airbags are fundamentally a problem in the airbag collision detection method. The airbags act after the crash because the driver's forward force and the inflation force of the airbags are severely impacted. This is because the airbag's inflation force exerts a severe impact on the driver.

그래서 에어백이 작동시 운전자에게 주는 충격을 최대한 줄일 수 있는 새로운 방법이 필요하다. 즉 100% 완전한 충돌시 작동시켜 운전자에게 충격을 현재의 에어백 시스템보다 훨씬 줄일 수 있는 보다 안전한 시스템이 필요한 것이다.Thus, there is a need for new ways to minimize the impact on the driver when the airbag operates. In other words, there is a need for a safer system that can operate at 100% complete collisions, reducing the impact to the driver much more than current airbag systems.

에어백은 정면충돌, 또는 정면과 30도 내의 측면충돌 발생시 충격 감지센서가 에어백 안의 무해성 고체화학물을 연소시켜 질소가스를 발생함으로써 작동한다. 그 가스로 에어백을 부풀려 핸들 중앙부위의 커버를 찢으면서 팽창해 운전자의 머리, 가슴 부위를 보호하는 것이다.Airbags operate by impact sensors in the event of a frontal collision, or a frontal and lateral collision within 30 degrees, to generate nitrogen gas by burning harmless solid chemicals in the airbag. The gas is used to inflate the airbag, tearing the cover in the center of the handle and inflating it to protect the driver's head and chest.

에어백의 부풀림은 약 0.03~0.05초 라는 짧은 순간에 이뤄진다. 자동차 내부에는 차종에 따라 3~5개의 센서가 있는데, 이중 충격 감지센서가 2~3대 있고, 1~2개의 안전센서가 있다. 감지센서는 운전석과 조수석 중간지점의 앞쪽에 있다. 안전센서는 필요치 않는 에어백 작동을 방지해 주는 역할을 한다.The inflation of the airbag takes place in a short time of about 0.03 to 0.05 seconds. There are three to five sensors in the car, depending on the car model. There are two to three shock sensors, and one to two safety sensors. The sensor is located in front of the driver's and passenger's halfway points. The safety sensor prevents unnecessary airbag operation.

에어백이 터지는 강도는 센서의 위치나 차종 등에 약간씩 차이가 난다. 보통 시속 20km 이상 달리면서 고정된 단단한 물체와 충돌할 경우 터지고 앞에서 달리는 차의 뒷부분과 충돌할 경우에는 시속 50km 정도에서 터지도록 되어 있다. 앞좌석 에어백은 측면충돌, 후면충돌, 전복사고, 하부충돌 또는 시동이 꺼져 있을 경우에는 터지지 않는다.The strength of the airbag bursting differs slightly depending on the location of the sensor and the type of vehicle. Normally 20 km / h, it will burst when it collides with a fixed solid object, and when it collides with the back of a car running in front, it will burst at about 50 km / h. The front seat airbags do not fire if there is a side collision, rear collision, rollover accident, lower collision or when the ignition is off.

최근 들어 미국에서는 에어백이 안전한가에 대한 질문이 꾸준히 제기되고 있다. 얼마전 한 할머니가 6세 어린이를 앞 좌석에 태우고 고속도로를 운전하다가 충돌사고를 냈다. 할머니는 무사했으나 어린이가 숨졌다. 언론은 어린이가 숨진 것이 에어백 때문이라고 목청을 높였다. 이 어린이는 에어백의 팽창력에 목이 부러진 것으로 진단했다. 그런가 하면 미연방고속도로 교통안전국(NHTSA)은 지난달 10월 28일 미국의 부모들에게 경고를 내렸다. 에어백이 어린이나 노약자에게 흉기가 될 수 있다는 것이다. 이 기관은 1985~1992년 교통사고로 사망한 1만 600명을 상대로 분석한 결과를 발표했다. 교통사고로 숨진 8명의 어린이중 2명은 에어백이 주는 충격으로 머리에 상처를 입어 사망했다는 것이다. 17명의 어른도 주된 사망 원인은 에어백 때문이라고 주장했다. 에어백을 믿고 안전벨트를 하지 않았다는 것이다. 그 외에도 에어백으로 인한 목부상, 안구파열, 화상, 찰과상 등의 사례는 미국에서 심심치 않게 보도된다.Recently, questions have been raised in the United States whether airbags are safe. Not long ago, a grandmother crashed while driving on a highway with a 6-year-old child in the front seat. Grandma was safe but the child died. The press raised the airbags because the child died. The child was diagnosed with a broken neck due to the inflating force of the airbag. The US National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) issued a warning to US parents last October 28. Airbags can be scary to children or the elderly. The agency published an analysis of 1,600 people who died in traffic accidents between 1985 and 1992. Two out of eight children who died in a car accident died of injured heads in shock from airbags. Seventeen adults also claimed that the main cause of death was air bags. He believed the airbags and didn't wear seat belts. In addition, cases such as neck injuries, eye ruptures, burns and abrasions caused by air bags are reported in the United States.

에어백의 사고 원인은 팽창력에 있다고 자동차 전문가들은 지적한다. 짧은 순간 펼쳐지는 강력한 힘이 충격을 준다는 것이다. 물론 에어백 장착 차량의 경우 사망률이 낮은 것은 사실이다. 에어백의 보급과 함께 그 위험성을 아울러 주지시켜야 한다는 지적이 그래서 나온다.The cause of the accident is caused by inflation, auto experts say. The powerful force unfolding in a short moment shocks. Of course, airbag-equipped vehicles have a low mortality rate. It is therefore pointed out that airbags should be notified with the spread of airbags.

이런 일예의 에어백에 의한 피해는 근본적으로 에어백의 충돌에 대한 감지책에 문제가 있다. 현재의 에어백의 감지책은 크게 충격 센서와 가속도 센서에 의해 이루어진다. 자동차가 충돌 후 충격량과 가속도에 의해 에어백이 작동을 하게 되고 에어백이 작동한 후 에어백이 완전한 동작을 했는지를 다시 판단하여 에어백의 팽창력을 조절하게 된다. 그런데 이런 현재의 감지책은 자동차가 충돌을 한후에 감지가 가능한 방법이다. 즉 자동차에 충격이 가해져 운전자가 충격을 느낀후에 에어백이 작동을 하는 것이다. 그렇기 때문에 경우에 따라 충돌 후 운전자가 전면으로 몸이 쏠리는 순간에 에어백이 팽창하여 팽창력과 운전자가 쏠리는 힘이 운전자에게 전달이 되어 심한 충격을 주게 되는 것이다.The damage caused by this example airbag is fundamentally problematic in the sense of airbag collision. Current airbag detection measures are largely made by shock sensors and acceleration sensors. After the collision, the airbag is operated by the impact amount and the acceleration, and after the airbag is operated, it is again determined whether the airbag is fully operated and the inflation force of the airbag is adjusted. However, this current detection is a way to detect after a car crashes. That is, the airbag is activated after the driver is shocked by the shock. Therefore, in some cases, the airbag is inflated at the moment when the driver is inclined to the front after the collision, and the inflation force and the driver's force are transmitted to the driver and give a severe shock.

이런 에어백의 팽창력과 운전자가 전면으로 쏠리는 힘의 영향을 줄일 수 있다면 현재의 에어백의 팽창력에 의한 피해를 훨씬 줄일 수가 있다. 그런데 한가지 고려해야 할 점은 자동차가 충돌하기 전에 에어백을 작동시키느냐 아니면 자동차가 추돌 후에 작동을 하느냐 하는 데에 있다.If we can reduce the influence of the inflation force of the airbag and the driver's forward force, the damage caused by the inflation force of the current airbag can be much reduced. One thing to consider, however, is whether to operate the airbag before the car crashes or whether the car runs after a collision.

이런 자동차의 충돌에 대한 여러 안전장치들이 많이 연구되고 있는데, 에어백을 여러개를 달아 운전자를 보호한다던가, 차량 충돌방지 시스템 같은 자동차의 상호간의 일정한 거리를 유지하며 미리 자동차 간의 거리를 일정하게 유지하거나 위험할 것이라고 판단이 되면 강제로 브레이크를 걸어 운전자를 보호하는 장치가 있다. 그러나 이런 시스템은 전면을 중심으로 삼아 앞차와의 거리를 측정한다. 이 앞차와의 거리를 측정하는 방법은 카메라를 이용한 영상처리방법, 레이저나 초음파 센서를 이용하여 앞 물체와의 거리를 측정하는 방법, 레이다를 이용하여 자동차의 주위를 포착하는 방법 등이 있다. 그러나 각각의 방법들은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.Many safety devices against such collisions are being studied, such as protecting the driver by attaching several airbags, maintaining a constant distance between vehicles such as a vehicle collision prevention system, and maintaining a constant distance or danger between vehicles in advance. If you think you can, there is a device that forces the brakes to protect the driver. However, such a system measures the distance to the vehicle in front of the front. The method of measuring the distance to the front vehicle includes an image processing method using a camera, a method of measuring a distance to a front object using a laser or an ultrasonic sensor, and a method of capturing the surroundings of a vehicle using a radar. However, each method has the following problems.

첫째, 카메라를 이용하는 방법은 무인자동차 연구에서 사용되는 방법으로 도로 영상처리 기법이라고 부르며 이진 영상처리 기법, 그레이(gray) 영상처리 기법, 칼라 영상처리 기법 등으로 나눌 수 있다. 이진 영상처리 기법은 그 방법이 매우 간단하나 도로가 가지고 있는 모든 정보를 이용할 수 없으므로 좋은 특성을 갖기가 어렵다. 반면에 칼라 영상처리 기법은 도로가 가지고 있는 모든 정보를 이용할 수 있으나 처리해야 될 정보가 매우 광대하므로 그 기법이 매우 복잡하고 어렵다. 그레이(gray) 영상처리 기법은 중간 정도의 특성을 갖는다.First, the method of using a camera is a road image processing technique, which is used in driverless vehicle research, and can be divided into binary image processing technique, gray image processing technique, and color image processing technique. Although the binary image processing technique is very simple, it is difficult to have good characteristics because it cannot use all the information the road has. On the other hand, the color image processing technique can use all the information of the road, but the technique is very complicated and difficult because the information to be processed is very vast. Gray image processing techniques have moderate characteristics.

그러나 이런 카메라를 이용하는 기법은 비가 오거나 안개가 낀 상황에서 사용하기에는 적합하지 않은 방법이다.However, such cameras are not suitable for use in rainy or foggy conditions.

충돌방지 시스템의 경우는 자동차 업체들이 레이더 기술을 적용, 충돌사고를 예방할 수 있는 시스템을 개발해 상용화에 나서고 있다. 레이다 기술의 원리는 방사된 레이저 빔이나 밀리미터 앞차나 장애물에 부딪혀 반사된 것을 레이더가 감지해 거리 및 상대속도 등을 측정하는 것이다. 충돌 위험이 있다고 판단되면 경보음을 내거나 자동으로 속도를 줄여 줌으로써 충돌사고를 방지할 수 있게 해 준다.In the case of anti-collision systems, automakers are developing commercial systems using radar technology to prevent collisions. The principle of radar technology is to measure distances and relative speeds by the radar to detect reflected laser beams, millimeters ahead of cars or obstructions. If it is determined that there is a risk of collision, an alarm sound or automatic speed reduction can prevent collision accidents.

이와 관련된 기술 개발 추세는 충돌경보 시스템(CWS. Collision Warning System), 자동 감속장치(AICC. Autonomous Interligent Cruise Control), 충돌방지 시스템(CAS. Collision Avoidance System) 등이 있다. CWS는 충돌 위험이 있을때 경보음을 내주는데 그친다. 이에 비해 AICC는 브레이크나 스로틀밸브의 자동작동으로 감속이 이루어지도록 한다. CAS는 더 나아가 핸들까지 자동 조절 됨으로써 더 확실하게 사고를 방지 해 준다.Related technology development trends include the Collision Warning System (CWS), the Autonomous Interligent Cruise Control (AICC), and the Collision Avoidance System (CAS). CWS only emits an alarm when there is a risk of collision. AICC, on the other hand, allows the deceleration to take place by automatic operation of the brake or throttle valve. The CAS furthermore automatically adjusts to the steering wheel, which further reliably prevents accidents.

앞서 언급한 시스템을 이용하여 충돌 직전에 에어백을 작동시킬 수가 있으나 이것은 다음과 같은 딜레마를 안게 된다. 그것은 에어백이 작동한 시기가 정확히 사고가 나는 확률이 100%이냐 하는 문제이다.The system mentioned above can be used to operate the airbag just before the crash, but this presents the following dilemma: It's a question of when the airbag was in operation exactly 100% of the time.

현재의 자동차 모두가 자동항법장치를 가지고 있는 것도 아니고 운전자의 수동운전에 의해 운행이 되기 때문에 정확히 미리 100%의 충돌 가능성을 예측한다는 것은 무리가 따른다. 그렇다면 자동차가 충돌 후 에어백을 작동시켜야 하는데 이렇게 할 경우의 에어백을 작동시키는 시간은 운전자에게 충격이 가기 전에 에어백을 작동시켜 운전자가 전면으로 쏠리는 힘을 줄이고 에어백을 충돌 후 운전자에게 충격이 전달되기 전에 에어백을 미리 작동시켜 놓으면 현재의 에어백에 의한 피해를 줄일 수 있다.Since all current cars do not have automatic navigation systems and are driven by the driver's manual operation, it is difficult to predict the possibility of collision 100% in advance. If so, the car must operate the airbag after the crash, in which case the time to activate the airbag will activate the airbag before it hits the driver, reducing the force that the driver is forced to the front and before the shock is delivered to the driver after the crash. By operating it in advance, you can reduce the damage caused by current airbags.

또 하나 충격량을 측정하는 충격센서가 한번밖에 사용할 수 없고, 충격에 민감하기 때문에 완성차에 장착하기 전까지 취급에 세심한 주의가 필요하다. 경우에 따라서는 충격 센서의 불량으로 충돌시 에어백이 동작하지 않을 수도 있기 때문에 충격에만 의존하는 현재의 에어백 감지방법은 보완책이 필요한 것이다.In addition, the shock sensor that measures the amount of impact can be used only once, and it is sensitive to shock, so care must be taken before handling it on the finished vehicle. In some cases, the airbag may not operate in the event of a collision due to a failure of the shock sensor, so the current airbag detection method that relies solely on shock needs to be supplemented.

따라서 본 고안의 목적은 에어백의 충격을 줄일 수 있는 새로운 충돌 감지장치를 제공한다.Therefore, an object of the present invention is to provide a new collision detection device that can reduce the impact of the airbag.

이하, 도시하여 첨부된 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, illustrated with reference to the accompanying drawings as follows.

도시된 바와 같이 자동차본체(1)의 전방에 이중의 제1 및 제2범퍼(2)(2a)를 형성하고 이들간에 스프링(3)을 설치하며, 상기 제2범퍼(2a)의 전면벽에 초음파 센서(4)를 설치한다.As shown in the drawing, double first and second bumpers 2 and 2a are formed in front of the vehicle body 1, springs 3 are installed between them, and the front wall of the second bumper 2a is provided. The ultrasonic sensor 4 is installed.

이상과 같은 본 고안은 이중의 범퍼(2)(2a) 사이를 초음파 센서로 계속 측정하면서 제1범퍼(2)가 밀려오는 속도 및 가속도를 계속 측정한다. 이때 충돌이 발생하면 제1범퍼(2)는 스프링(3)의 탄발력에 의해 충격이 흡수됨은 물론 제1범퍼(2)가 제2범퍼(2a)에 닿는 속도를 줄여준다. 제1범퍼(2)가 제2범퍼(2a)에 닿기 전에 초음파 센서(4)에서 감지하여 충격량을 속도로 환산하여 자동차본체(1)에 충격이 가해지기 전에 에어백(도시하지 않았음)을 터뜨려 운전자가 앞으로 쏠리는 거리를 최소한으로 줄일 수가 있다.The present invention as described above continues to measure the speed and acceleration that the first bumper 2 is pushed while continuing to measure between the double bumper (2) (2a) with an ultrasonic sensor. In this case, when the collision occurs, the first bumper 2 may not only absorb shock by the spring force of the spring 3 but also reduce the speed at which the first bumper 2 contacts the second bumper 2a. Before the first bumper 2 touches the second bumper 2a, the ultrasonic sensor 4 detects the shock and converts the impact amount into a speed so that the airbag (not shown) is opened before the shock is applied to the vehicle body 1. You can reduce the distance the driver points forward.

따라서, 충돌시 운전자가 에어백에 의한 피해를 줄이면서 충돌 전에 미리 에어백을 동작시킬 수 있음과 동시에 에어백이 완성차에 장착하는 과정에서 생길 수 있는 충격센서의 오동작을 방지할 수 있다.Therefore, the driver can operate the airbag before the collision while reducing the damage caused by the airbag, and at the same time prevent the malfunction of the shock sensor that may occur in the process of mounting the airbag on the finished vehicle.

Claims

Dual first and second bumpers 2 and 2a are formed in front of the vehicle body 1 and springs 3 are installed between them, and an ultrasonic sensor 4 is disposed on the front wall of the second bumper 2a. Collision detection device using double bumper and ultrasonic sensor.