KR20060118546A - 충돌 결과 자동차 도어에 대해 가해지는 에너지의 충격도중에 탑승자를 보호하는 자동차용 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 충돌 결과 자동차 도어(6)에 대해 측방으로 가해지는 에너지의 충격 도중에 탑승자를 보호하는 자동차용 장치에 관한 것이다. 상기 장치는, 제1 부분과 제2 부분의 적어도 두 부분을 포함하는 연결 구조물(7)을 가지며, 상기 제1 부분(T1)은 자동차 도어(6)에 확고하게 연결되고 상기 제2 부분(T2)은 자동차(1)의 내부에 배치된 자동차 보디(5)의 에너지 흡수 영역에 확고하게 연결되며, 이들 두 부분은 자동차 도어(6)에 측방으로 작용하는 충격 에너지의 적어도 일부를 선택적으로 상기 자동차 보디(5) 영역으로 분산시키도록 적어도 하나의 공통 연결 섹션(F)을 통해서 능동적으로 연결될 수 있다. 본 발명은, 상기 제1 및/또는 제2 부분(T1, T2)이, 변형가능한 재료에의 에너지 입력으로 인해 특히 이들 두 부분이 인접하여 인터로크되게 하는 형상 변경 형태의 기계적 상태 변경을 겪는 것을 특징으로 한다.

자동차 도어, 연결 구조물, 충격 에너지, 연결 섹션, 기계적 상태 변경, 연결 윤곽, 변형가능 재료, 접근 감지 기구

Description

충돌 결과 자동차 도어에 대해 가해지는 에너지의 충격 도중에 탑승자를 보호하는 자동차용 장치{DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE THAT AFFORDS OCCUPANT PROTECTION DURING THE IMPACT OF ENERGY DIRECTED AGAINST A MOTOR VEHICLE DOOR AS A RESULT OF A CRASH}

본 발명은 자동차 도어에 대해 가해지는 에너지의 충격 도중에 탑승자를 보호하는 자동차용 장치에 관한 것이다.

자동차 내의 탑승자 보호는 신규 자동차의 구조 및 개발에 있어서 주요 관심사이다. 고유 개발 목표는 전방 및 후방으로부터의 충돌시에 객실(passenger compartment)을 보호할 수 있는 개별 붕괴 영역을 차량의 전방 및 후방 부분에 설계하는 것이다. 그러나 탑승자 보호는 차량의 측방 구조의 짧은 변형 경로 및 최소 흡수 능력으로 인해 측방으로부터의 충돌시에 상당한 문제점을 안고 있다. 측방 충돌시의 위험으로부터 탑승자 위험을 완화하기 위한 종래기술의 해결책은 차량 도어를 보강하는 것이다. 예를 들어, 공지된 것은 차량의 횡방향으로 상당한 강성을 갖거나 및/또는 상당한 에너지 흡수능력을 갖는 차량 도어에 통합된 몰딩이다. 예를 들어, DE 196 33 637 A1에는, 충돌 중에 뒤틀리고 그 효과가 가드 네트(guard net)와 유사한 방식으로 인장 부하 하에 변형되는 아치형 스테이 바(stay bars)가 도어 프레임에 구비되는 측방 충격 보호가 제공된 차량 도어가 개시되어 있다.

그러나, 대응 종방향 빔을 제공함으로써 측방 도어를 보강하는 것이, 외력이 가해질 때 측방 도어가 차체의 도어 개구를 통해서 압축됨으로써 탑승자 생존 공간이 현저히 감소되고 그로인해 생존 기회도 줄어드는 경우와 같은 위험한 충돌 시에 탑승자를 보호하는데 있어서 언제나 충분한 것은 아니다.

또한, 종래 기술에서는, 측방 도어에 작용하는 힘을 예를 들어 도어와 도어 개구 사이의 대규모 중첩에 의해서 또는 도어의 에지로부터 연장되는 볼트에 의해서 자동차의 보디로 전달하기에 적합한 일련의 대책이 공지되어 있다. 충돌의 경우 볼트는 자동차 보디의 도어 개구에 있는 보강 리세스에 메쉬결합된다. DE AS 22 15 674는, 외부 충격의 결과로 변형될 때 그 단부 섹션이 대응하는 안정적인 리세스에 진입하는 외향-곡선형 빔을 반드시 포함하는 자동차 도어 강화 수단을 개시하고 있다. 이 빔은 각각의 형상으로 형성되는 성형된 스틸 시트를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 대책들이 자동차의 중량을 증가시키는 것을 방지하기 위해, DE 41 25 299 C2는 중량 감소를 위해 섬유-강화 복합 재료로 제조된 아치형 강화 수단을 포함하는 자동차 도어 강화 수단을 개시하고 있다. 이 경우에도 강화 장치가 도어의 내부에 완전히 배치된다. 강화 장치는 충돌시에만 강화 빔의 변형 결과로서 그 단부 섹션이 도어 밖으로 나온다. 단부 섹션은 이후 자동차 보디의 도어 프레임에 있는 안정적인 지지 플랭크(flank)와 확실하게 연결된다.

DE 196 39 519 A1은 측방 충돌시에 탑승자를 보호하는 수단으로서 횡단 빔 구조를 제공하는 객실을 개시한다. 충돌시에, 횡단 빔 구조는, 차량 도어가 객실로 들어가는 영역 전방의 시트 영역이 보호되어야 하는 방식으로 차량 도어와 중심 콘솔 사이를 확실하게 횡방향 연결한다. 횡단 빔 구조는 불꽃식 또는 공압식 작동기가 힌지식 크로스 빔 구조를 연장하는 충돌이 있는 경우에만 나타나며, 그렇지 않을 경우에는 시트, 도어에 통합되어 콘솔 커버링을 커버하고 안정적인 횡단 연결부를 형성한다.

상기 종래 기술에 기초하여, 본 발명의 목적은, 측방 충격 또는 측방-충격형 충돌 상황 도중에 탑승자를 보다 보호할 수 있는 최적의 탑승자 보호 시스템을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은, 충돌시 차량 도어에 측방으로 작용하는 변형 에너지가 선택적으로 차량 도어의 영역으로부터 안전하게 멀리 분산됨으로써 충돌에 의한 차량 도어의 변형에 의해 객실 공간이 현저히 축소되는 것을 방지하고 각각 도어의 부품들이 객실을 침투할 때 탑승자에 부상을 입히는 것을 방지하는 방식으로 보호 시스템을 개선하는 것이다.

본 발명이 기초로 하는 상기 목적에 대한 해결책이 청구항1에 개시되어 있다. 본 발명의 개념을 유리하게 향상시키는 특징은 특히 바람직한 실시예를 참조한 본 발명의 상세한 설명 및 종속항의 요지이다.

충돌 결과 자동차 도어에 대해 측방으로 가해지는 에너지의 충격 도중에 탑승자를 보호하는 자동차용 장치로서, 제1 부분과 제2 부분의 적어도 두 부분을 포함하는 연결 구조물을 가지며, 상기 두 부분중 제1 부분은 자동차의 도어에 확고하게 연결되고 제2 부분은 자동차의 내부에 배치된 자동차 보디의 에너지 흡수 영역에 확고하게 연결되며, 이들 두 부분은 자동차 도어에 측방으로 작용하는 충격 에너지의 적어도 일부를 선택적으로 상기 자동차 보디 영역으로 분산시키도록 적어도 하나의 공통 연결 섹션을 통해서 능동적으로 연결될 수 있는, 자동차용 탑승자 보호 장치는, 변형가능한 재료에의 에너지 입력이 제1 및/또는 제2 부분의 기계적 상태를 변경시키고 그 결과 그 형상을 변경시킴으로써 상기 두 부분이 인접, 인터로크, 및 가역적으로 언로크되도록 설계된다.

공개 공보 DE-AS 2 215 674 및 DE 196 33 637 A1에 따라, 극단적인 경우 작용 방향에 대해 횡방향으로 자동차 도어에 향하는 충돌 에너지를 이런 식으로 분산하기 위해 충돌 시에 자동차 보디의 보다 안정적인 영역에 측방으로 진입하는, 자동차 도어를 통해서 돌출하는 측방-충격 빔이 제공되는, 자동차 도어의 강성을 향상시키기 위한 전술한 종래 기술의 해결책에 대조적으로, 본 발명의 해결책은, 자동차 도어에 연결되고, 그로인해 특히 측방 충격 시나리오에서의 충돌 에너지가 본질적으로 작용 방향에 평행하게, 자동차 내부에 배치된 자동차 보디 영역으로 분산되는 안정적인 연결 구조물을 제공한다. 이 연결 구조물은, 자동차 도어에 대해 전통적인 측방 충격 방향이 아닌 다른 방향으로부터 작용하는 측방 도어에 대한 힘을 각각 선택적으로 분산할 수도 있다. 본 발명의 장치의 특징은, 한편으로는 이상적인 경우에 자동차 도어의 기능이 손상없이 유지된다는 것인 바, 즉 도어가 전과 같이 여전히 자유롭게 개폐될 수 있다는 점이다. 그러나 다른 한편, 도어가 폐쇄될 때 바람직하게는 시트의 하부구조(substructure) 영역에서 자동차 도어와 자동차 보디 내부 사이에서 동일 평면에 놓이는 연결 구조물은, 충돌의 경우에 바람직하게는 연결 구조물에 대해 종방향으로 작용하는 충격 에너지에 대해 안정적인 지지 기능을 갖는다. 또한, 반복적인 로킹 및 언로킹은, 검출되는 상황의 임계 정도에 대한 기술적으로 초래되는 잘못된 정보를 이송할 수 있고 급박한 충돌의 보고를 확인하기 위해 보다 큰 분석 및 평가 입력을 요구할 수 있으며, 한편으로는 예를 들어 로킹을 위한 반응 시간을 축소시키는, 예를 들어 광학 또는 레이더-기초의 센서 형태의 점진적인 소위 충돌전 센서와의 결합을 허용한다. 전술한 가역적 로킹은 있을 수 있는 잘못된 정보를 보다 용인할 수 있으며, 따라서 보다 큰 전체 안전성을 허용한다. 이들 요건에 따른 연결 구조물을 실현하기 위한 실시예는 여러가지가 존재한다.

가장 간단한 경우에는, 제1 및 제2 부분 전체 또는 일부를 변형가능한 재료로 제조하고 이를 충돌 시에 작동시키는 것이 명백하다. 기본적으로, 피에조-세라믹, 전왜 세라믹, 형상기억 합금과 같은 고체상 변형가능 재료가 바람직한 다수의 상이한 첨단 변형가능한 재료가 사용될 수 있다. 이러한 형태의 변형가능한 재료는, 자동차 도어 및 자동차 보디 내부에 연결된 부분들이 연결 구조물에 적합한 방식으로 성형되면 직접 사용될 수 있다.

또한, 첨단 재료는, 적절하게 선택된 캡슐 내에 있을 경우 상황 하에서 연결 구조물의 범위 내에서 사용하기에 적합한 예를 들어 피에조-폴리머, 전기점성 유체, 폴리머 겔, 및 자기점성 유체와 같은 유체 변형가능한 재료이다.

제안된 연결 구조물에 있어서 변형가능한 재료를 사용하면, 충돌시에 및 그로인해 충돌-관련 및 탑승자-관련 보디-시트 시스템에 있어서 능동적으로 연결되는 부분들의 강성을 선택적으로 조절할 수 있고 거동을 감쇠시킬 수 있다. 예를 들어, 형상기억 재료로 제조된 변형가능한 재료는 소정 방식으로 선택적 전류 입력에 의해 형상을 변경할 수 있고 동시에 재료 강성 및/또는 재료 감쇠 특성에 영향을 미칠 수 있다. 이 특성은, 각각 부분 영역인 적어도 두 개의 분리가능한 부분을 갖는 적어도 하나의 연결 섹션을 제공하는 형상기억 재료로 제조된 연결 구조물이, 두 부분이 폐쇄적이고 안정적으로 확실하게 연결되고 그로인해 연결 구조물을 따라서 자동차 도어에 작용하는 충돌 에너지가 안정적 영역으로, 바람직하게는 자동차의 플로어 영역 또는 에너지-흡수 영역으로 선택적으로 분산되는 방식으로, 충돌 상황에서 선택적으로 에너지가 입력됨으로써 작동될 수 있다는 점에서, 본 발명의 장치에서 유리하게 사용된다.

연결 구조물을 따른 힘의 선택적 분산에 추가적으로, 사용되는 변형가능 재료는, 자동차 내부의 탑승자에 대한 감소된 생리학적 스트레스의 도움으로, 변형가능한 재료에 선택적으로 작용하는 예를 들어 전기 에너지, 열 에너지 또는 유사 에너지 형태의 에너지 형태를 능동적으로 제어함으로써, 강성 거동, 감쇠 거동을 변경할 수 있다. 사용되는 변형가능한 재료의 강성 거동, 감쇠 거동의 개별 제어의 규제는 예를 들면 자동차 내부 탑승자의 네크 가속을 감소시키기 위한 다양한 타겟 기능에 따라서 수행될 수 있다. 이들 타겟 기능은 기본적으로 나이, 몸무게, 성별, 크기뿐 아니라 자동차 내부 탑승자의 각각의 착석 자세에 종속된다.

상기 장치는 물론 자동차의 측방 도어에서 성공적으로 사용될 수 있을뿐 아니라, 연결 구조물은 해치백(hatchback)을 안정화시키는 데에도 적합하다. 측방 도어의 경우에는, 자동차 보디의 안정적인 내부에 연결되는 연결 구조물 부분이 자동차 시트 아래의 영역에서 자동차 보디와 확실하게 능동적으로 연결되면 특히 유리한 것으로 입증되었다. 자동차의 내부에 제공되는 연결 구조물의 이러한 형태의 고정은, 특히 연결 구조물이 상기 조절가능한 감쇠 및 강성 거동을 갖는 변형가능한 재료로 제조될 경우, 충돌 상황에서 자동차 시트에 앉아있는 탑승자에게 있어서 특히 생리학적으로 바람직하다.

그러나, 변형가능한 재료를 사용하는 연결 구조물의 상기 설계는 예를 들어 전기 에너지 입력과 같은 외부 인가된 에너지에 의한 각 재료의 작동을 반드시 전제하지는 않으며, 전술한 방식으로 유리하게 단지 수동적으로만 설계된 연결 구조물을 사용하는 것도 가능하다. 따라서, 형상기억 재료로 제조된 연결 구조물은 대응하는 재료 고유 특성(예를 들면, 초탄성 또는 재료 히스테리시스)을 사용하여 강성 과정 및/또는 감쇠 과정의 재료 조절을 생성할 수 있으며, 이는 측방 충격 도중에 자동차 보디에 작용하고 따라서 자동차 시트에 앉아있는 탑승자에게 작용하는 충격 에너지의 소정 조절을 가능하게 한다.

실현가능한 것은, 전술한 내용과 유사하게 재료 특성, 부품 특성을 선택적으로 정량적으로 조절하는 것이다. 예를 들어 형상 기억 금속을 사용할 경우에는 재료 히스테리시스를 가변 조절하기 위해 열활성화를 사용하는 것이 실현가능하다.

또한, 조인 연결을 형성하기 위해 충돌 에너지 자체를 이용하는 것도 실현가능하다. 충돌 에너지는 연결 구조물의 부분들을 로크시키는데 사용될 수 있다. 능동 요소는 이어서 도어의 개방과 탑승자 구출을 허용 및 촉진하기 위해 상기 부분들을 분리시킬 수 있다.

변형가능 재료를 활성화시키기 위해 충돌 에너지를 사용하는 것도 실현가능하다. 형상 기억 금속의 경우에, 기계적 에너지는 열에너지로 전환될 수 있으며, 이 열에너지에 의해 이후 형상 기억 효과의 실제적인 작동이 달성된다.

더욱이, 복잡하게 설계된 연결 구조물을 제공하는 바람직한 실시예가 실현될 수 있다. 따라서, 능동 연결되는 제1 부분과 제2 부분의 평행한 배열이 가능하도록 연결 구조물의 각각의 제1 부분과 제2 부분을 이중으로 설계하는 것이 실현될 수 있다. 따라서, 제1 부분은 그 내부에서 연장되는 별도의 로드(rod)를 갖는 파이프로서 실행될 수 있다. 두 부품은 상이한 재료로 제조될 수 있다. 대안적으로 또는 선행 변형예와 조합적으로, 제2 부분은 종방향으로 두 섹션으로 분할될 수 있는 바, 하나의 섹션은 변형가능한 재료로 제조되고 다른 섹션은 종래의 재료로 제조된다. 상기 고려사항들은 자동차 도어 영역으로부터 충돌 에너지를 효과적으로 분산하고, 흡수하기 위한 목적을 갖는 연결 구조물을 최적화하기 위해 연결 구조물의 설계의 각종 다양한 방식에 실제로 아무런 제한이 없음을 보여주기 위한 것이다.

충돌 결과 자동차 도어에 대해 가해지는 에너지의 충격 도중에 탑승자를 보호하는 장치는 첨부도면을 참조한 하기의 바람직한 실시예에 대한 설명으로부터 보다 명백해진다.

도 1은 그 내부(1)에서 사람(2)이 자동차 시트(3)에 앉아있는 자동차의 부분 단면도이다.

자동차 시트(3)는 대응 로킹 요소(4)를 통해서 자동차의 보디(5)의 플로어 영역에 연결된다. 여기에서 로킹 요소가 작용하는 방식은 관련이 없다. 단면도에서 폐쇄 상태로 도시되어 있는 자동차 도어(6)는 사람(2)의 좌측에 위치한다. 특히 중요한 것은 연결 구조물(7)이 그 단부(71)가 자동차 도어(6) 내부에 확고하게 힌지 연결되고 그 단부(72)가 자동차 보디(5)의 플로어 영역에 확고하게 연결된다는 점이다. 자동차 도어(6)에 대한 측방 충격의 경우에, 충격 에너지(E)는, 연결 구조물(7)이 충돌 에너지(E)의 활동 방향으로 배향된 종방향 연장부를 구비하는 사실로 인해, 자동차 도어(6)의 어떤 큰 변형이 없이, 연결 구조물(7)을 통해서 자동차 도어(6)의 플로어 영역으로 매우 효과적으로 분산되는 것이 명백하다. 상기 에너지(E)는 이 종방향 연장부를 따라서 보디(5)의 안정적인 플로어 영역으로 이송된다. 자동차 도어의 작동 방식을 손상시키지 않도록, 연결 구조물(7)에는 연결 구조물(7)을 부분(T1, T2)으로 분리시키는 적어도 하나의 연결 섹션(F)이 제공된다.

충돌 시에 충격 에너지(E)를 자동차 보디(5)의 플로어 영역으로 분산하고 사람(2)을 생리학적 부상으로부터 보호하기 위해 연결 구조물(7)의 부분(T1, T2)이 폐쇄적이고 안정적으로 연결되는 것을 보장하기 위해, 연결 섹션은 대응하는 방식으로 구조되고 안정적인 능동 연결에 들어간다. 두 부분(T1, T2)의 그러한 형태의 능동 연결을 실현하기 위한 가능한 바람직한 실시예에 대해서는 전술한 설명이 참 조된다.

장치가 기초하는 측방 충돌뿐 아니라 조합 충돌 상황에서 탑승자 보호를 향상시키기 위한 목적은, 충돌시에 시트에 작용하는 힘, 가속도, 변형의 영향을 제어하여 탑승자에 대한 생리학적 스트레스를 선택적으로 감소시킴으로써 달성된다. 이러한 영향 제어는, 시트의 하부구조의 강성 영역과 자동차 도어 사이의 연결 구조물을 변형가능한 재료, 예를 들면 형상기억 재료를 선택적으로 사용하여 설계함으로써 특히 유리하게 달성될 수 있다.

Claims (11)

1. 충돌 결과 자동차 도어(6)에 대해 측방으로 가해지는 에너지의 충격 도중에 탑승자를 보호하는 자동차용 장치로서, 제1 부분과 제2 부분의 적어도 두 부분을 포함하는 연결 구조물(7)을 가지며, 상기 제1 부분(T1)은 자동차 도어(6)에 확고하게 연결되고 상기 제2 부분(T2)은 자동차(1)의 내부에 배치된 자동차 보디(5)의 에너지 흡수 영역에 확고하게 연결되며, 이들 두 부분은 자동차 도어(6)에 측방으로 작용하는 충격 에너지의 적어도 일부를 선택적으로 상기 자동차 보디(5) 영역으로 분산시키도록 적어도 하나의 공통 연결 섹션(F)을 통해서 능동적으로 연결될 수 있는, 자동차용 탑승자 보호 장치에 있어서,

   상기 제1 및/또는 제2 부분(T1, T2)은 변형가능한 재료에의 에너지 입력으로 인해 특히 이들 두 부분이 인접하여 인터로크되게 하는 형상 변경 형태의 기계적 상태 변경을 겪는 자동차용 탑승자 보호 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 부분(T1) 및/또는 제2 부분(T2) 각각은 연결 섹션(F)에서 합치-설계된 연결 윤곽을 갖는 자동차용 탑승자 보호 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 두 부분(T1, T2)의 합치 연결 윤곽은, 연결 섹션(F)에서 제1 부분(T1)이 제2 부분(T2)을 적어도 부분적으로 둘러싸거나 부분적으로 진입하도록 설계되어 있는 자동차용 탑승자 보호 장치.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 두 부분(T1, T2)은 자동차 도어(6)를 폐쇄함으로써 상기 연결 섹션(F)에서 인접하게 되어 있는 자동차용 탑승자 보호 장치.
5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 두 개의 인접하게 되어 있는 부분(T1, T2)은 인터로크 및 언로크가능한 자동차용 탑승자 보호 장치.
6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 변형가능한 재료는 피에조-세라믹, 피에조-폴리머, 전왜 세라믹, 전기점성 유체, 폴리머 겔, 자기점성 유체, 형상기억 합금, 형상기억 폴리머로 이루어지는 그룹중 적어도 하나로 제조되는 자동차용 탑승자 보호 장치.
7. 제1항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 부분(T1) 및/또는 제2 부분(T2) 또는 상기 제1 및/또는 제2 부분의 적어도 부분적인 영역은, 상기 두 부분이 확고하고 분리가능하게 능동적으로 연결되도록, 충돌 결과 자동차 도어에 대해 가해지는 에너지의 충격의 직전 및 도중에 형상 변경을 겪는 변형가능한 재료로 제조되는 자동차용 탑승자 보호 장치.
8. 제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 자동차 상에 또는 자동차 내 에는, 피할 수 없는 충돌 상황을 감지하고, 적어도 하나의 능동 요소 및/또는 지능형 구조물을 작동시킬 수 있는 신호를 발생시키는 접근 감지 기구가 제공되는 자동차용 탑승자 보호 장치.
9. 제1항 내지 제8항중 어느 한 항에 있어서, 자동차 도어(6)는 측방 도어이며, 제2 부분(T2)은 시트의 하부구조에 이웃하거나 그 아래에 위치하는 자동차 보디의 플로어 영역에 부착되는 자동차용 탑승자 보호 장치.
10. 제1항 내지 제9항중 어느 한 항에 있어서, 기계적 상태의 변경은 변형가능한 재료의 진동 거동 및/또는 감쇠 거동에 영향을 주는 효과를 낳는 자동차용 탑승자 보호 장치.
11. 제1항 내지 제10항중 어느 한 항에 있어서, 변형가능한 재료에의 에너지 입력은 충돌 에너지와 무관한 자동차용 탑승자 보호 장치.

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