KR20030097518A - 에어백의 충돌 및 충돌량 감지센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어백의 충돌 및 충돌량 감지센서에 관한 것으로서, 케이스(22)와, 상기 케이스의 내부에 슬라이딩가능케 결합된 이동체(26)와, 상기 이동체에 탄성 복원력을 가하도록 그 일단은 상기 케이스의 내부 일단에 고정되고 그 타단은 상기 이동체에 결합된 탄성부재(24)와, 상기 탄성부재의 변형에 따라 전기신호를 발생하도록 상기 탄성부재의 표면에 부착된 스트레인 게이지(28)를 포함하고 있으므로, 하나의 센서로 충돌 및 충돌량을 동시에 감지하므로 구조가 간단하고 부품수가 절감될 뿐만 아니라, 전자파의 영향을 받지 않고 스트레인 게이지에 의해 충돌 및 충돌량이 정확하게 감지되므로 에어백의 오동작을 방지하여 에어백 작동의 신뢰성을 높일 수 있다.

Description

에어백의 충돌 및 충돌량 감지센서{impact and impulsive load sensor of air bag}

본 발명은 에어백의 충돌 및 충돌량 감지센서에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 충돌 사고시에 탑승자를 안전하게 보호하기 위한 시트벨트의 보조장치로서 에어백 시스템이 장착되어 있는 데, 이 에어백 시스템은 에어백과 가스발생기 및 패트 커버를 갖춘 에어백 모듈과, 충돌감지센서, 가속도센서, 컨트롤러를 가진 제어모듈 등으로 구성되어 있다.

이에 따라 자동차가 일정속도 이상으로 주행 중에 다른 차량 등과 충돌하게 되면, 충돌 감지센서에 의한 충돌신호 및 가속도센서에 의한 충돌량 신호가 컨트롤러에 전달되어 가스발생기가 트리거링(triggering)됨과 더불어 이 가스발생기에서 발생하는 가스가 에어백에 주입되면서 에어백이 급속히 팽창하여 사용자의 안면부를 보호하게 되어 있다.

상기 에어백은 고무가 코팅된 나일론 섬유제의 원판형 주머니로서 대개 그 용량이 50~60ℓ정도이고, 접혀진 상태에서 가스 발생기 위에 설치되어, 가스발생기로부터 질소가스를 공급받아 급속하게 팽창하게 되어 있다.

종래 리이드 스위치를 구비한 충돌감지센서는 도1에 도시한 바와 같이, 케이스(12)의 내부 일측에는 리이드 스위치(14)가 설치되고, 상기 케이스(12)의 내부 타측에는 자석부재(16)가 슬라이딩 가능케 설치되며, 상기 리이드 스위치(14)와 상기 자석부재(16) 사이에는 상기 자석부재(21)에 탄성력을 가하는 스프링(18)이 결합된 구조이다.

차량이 충돌하여 관성력에 의해 자석부재(16)가 스프링(18)의 탄성력을 이기고 소정거리 이동하면, 상기 자석부재(16)의 자화력에 의해 리이드 스위치(14)의 접점(14a)이 닫혀 전기신호가 컨트롤러에 전달하게 된다.

종래 가속도 센서는, 케이스의 내부에 고정된 고정판과, 상기 고정판과 소정의 간격을 두고 이동가능케 설치된 이동판을 구비한 구조로서, 차량이 충돌하여 이동판이 이동함에 따라 상기 고정판과 이동판 사이의 간격이 변화하여 생기는 정전용량의 차이로 충돌량을 감지하는 구조이다.

그런데, 종래 에어백의 센서는 차량의 충돌시 충돌을 감지하는 충돌센서와, 차량의 충돌시 그 충돌량을 감지하는 가속도 센서가 각각 별개로 설치되므로 에어백 시스템의 구조가 복잡하고 부품이 많이 들며, 외부충격에 약한 구조로 되어 있으므로 오동작의 우려가 있다는 문제점이 있었다.

특히 최근의 자동차는 차량 네비게이션 시스템, 무선 로킹 시스템 등이 장착되어 전자파에 의해 무선으로 작동하는 제어시스템을 구비하고 있는데, 종래 가속도 센서는 전자파의 영향을 받게 되므로, 이러한 전자파의 영향으로 인하여 자동차의 충돌사고가 발생하지 않았는데도 가속도 센서로부터 전기신호가 발생하여 에어백을 오동작시킨다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 구조가 간단하고 부품수가 절감될 뿐만 아니라 전자파의 영향을 받지 않으며 진동이나 외부의 미소한 충격에 의해 오동작되지 않는 에어백의 충돌 및 충돌량 감지센서를 제공하는 데 있다.

도1은 종래 에어백의 충돌감지센서를 나타내는 구성도,

도2는 본 발명에 의한 에어백의 충돌 및 충돌량 감지센서를 나타내는 구성도,

도3은 본 발명에 의한 에어백의 충돌 및 충돌 감지센서의 작용상태도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

22 : 케이스 24 : 스프링

26 : 이동체 28 : 스트레인 게이지

본 발명에 의한 에어백의 충돌 및 충돌량 감지센서는, 케이스와, 상기 케이스의 내부에 슬라이딩가능케 결합된 이동체와, 상기 이동체에 탄성 복원력을 가하도록 그 일단은 상기 케이스의 내부 일단에 고정되고 그 타단은 상기 이동체에 결합된 탄성부재와, 상기 탄성부재의 변형에 따라 전기신호를 발생하도록 상기 탄성부재의 표면에 부착된 스트레인 게이지를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2에 도시한 바와 같이, 케이스(22)의 내부 일측에는 스프링(24)의 일단이 고정되고, 상기 스프링(24)의 타단에는 차량의 충돌시에 관성력에 의해 이동하는 이동체(26)가 결합되고, 상기 스프링(24)의 표면에는 이 스프링의 변형에 따라 전기신호를 발생하도록 스트레인 게이지(28)가 부착되어 있다.

상기 케이스(22)는 상기 이동체(26)를 안내하는 역할을 함과 동시에 내부의 부품을 외부로부터 보호하는 역할을 하는 것으로서, 이동체의 형상에 따라 사각통, 원통 등 다양한 형상으로 이루어진다.

상기 스프링(24)은 인장스프링으로 되어 있으며, 평시에는 자유상태의 길이로 이동체(26)에 걸려 있으며, 충돌량이 일정량 이상이어야 이동체가 일정거리 움직여서 스프링이 늘어나도록 스프링 상수가 결정된다.

상기 이동체(26)에는 상기 스프링(24)이 걸리도록 고리(26a)가 형성되어 있으며, 상기 이동체(26)의 일측(우측)에는 차량의 충돌시 관성력에 의해 이동하도록 공간부(S)가 형성되어 있다.

상기 스트레인 게이지(28)는 상기 스프링(24)의 중간부 표면에 공지의 스트레인 접착제로 부착되는데, 기계적인 미세한 변화를 저항치에 의한 전기신호로 변환하여 검출하는 센서이다. 스트레인 게이지를 기계나 구조물의 표면에 접착하여 두면, 그 표면에서 생기는 미세한 치수의 변화, 즉 스트레인(strain)을 측정하는 것이 가능하고, 그 크기로부터 강도나 응력을 알 수 있다. 이러한 스트레인 게이지는 힘, 압력, 가속도, 변위, 토오크 등의 물리량을 전기신호로 바꾸기 위한 센서의수감 소자로도 응용되고, 실험, 연구뿐만 아니라 계측 제어용으로도 널리 이용되고 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 에어백의 충돌 및 충돌량 감지센서에서, 자동차의 충돌사고가 발생하게 되면, 도3에 도시한 바와 같이, 이동체(26)가 스프링(24)의 복원력을 이기고 우측(화살표 방향)으로 이동하게 되어, 스프링(24)이 늘어나게 된다. 따라서 스프링(24)의 길이가 늘어남에 따라 스프링(24)의 표면에 부착된 스트레인 게이지의 저항값이 변화하여 도시하지 않은 콘트롤러에 전기신호가 전달되는데, 관성력에 따라 이동체의 움직이는 거리가 크게 되어 스프링의 늘어나는 양이 많아지므로 충돌량(힘)을 정확히 감지할 수 있다.

즉, 초기 스프링의 길이를 x라 하고, 충돌시 스프링의 길이가 δ만큼 변했을 때 스트레인 게이지를 통해 나오는 전기적인 신호를 검출하면 δ를 통해 힘 F1을 구할 수 있다.

전체 충돌량(힘) F는 다음 식을 통해 콘트롤러에 의해 계산된다.

F = F1 + F2 + F3

여기서 F1은 상기 스트레인 게이지를 통해 구한 힘이고, F2는 스프링이 늘어나기 시작할 때까지 가해지는 힘(차량에 장착하기 전에 실험으로 구함)이고, F3는 마찰력이다. 이 마찰력 F3는 마찰을 최소화하는 재질을 사용하고 슬라이딩 면을 최적의 상태로 유지시키면 다른 힘에 비해 작으므로 무시할 수 있다.

이와 같은 충돌 및 충돌량 감지센서에 의하면, 전자파의 영향을 받는 가속도 센서가 불필요하게 되어 전자파로 인한 에어백의 오동작을 방지하며, 하나의 센서로 충돌 및 충돌량을 동시에 감지하므로 구조가 간단하고 부품수가 절감된다.

본 발명에 의한 에어백의 충돌 및 충돌량 감지센서는 하나의 센서로 충돌 및 충돌량을 동시에 감지하므로 구조가 간단하고 부품수가 절감될 뿐만 아니라, 전자파의 영향을 받지 않고 스트레인 게이지에 의해 충돌 및 충돌량이 정확하게 감지되므로 에어백의 오동작을 방지하여 에어백 작동을 신뢰성을 높이는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 케이스와,

   상기 케이스의 내부에 슬라이딩가능케 결합된 이동체와,

   상기 이동체에 탄성 복원력을 가하도록 그 일단은 상기 케이스의 내부 일단에 고정되고 그 타단은 상기 이동체에 결합된 탄성부재와,

   상기 탄성부재의 변형에 따라 전기신호를 발생하도록 상기 탄성부재의 표면에 부착된 스트레인 게이지를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 에어백의 충돌 및 충돌량 감지센서.