KR20100018747A - 차량용 프레임의 충격흡수 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 프레임의 충격흡수 시스템에 관한 것으로서, 특히 차량 충돌 발생시 차체의 프레임에 가해지는 충격에너지를 완화하여 자동차의 변형을 최적화시키는 동시에 운전자 및 탑승자의 인체상해를 최소화하기 위한 것으로, 차체의 프레임(2) 전방에 장착되고, 충돌 발생시 범퍼(1) 외부로 전개되어 충격에너지를 1차적으로 감소시키는 에어백(100)과; 차체의 프레임(2) 전방에 구비되어 충돌 발생시 압축 변형되도록 하여 충격에너지를 2차적으로 감소시키는 충격흡수부(200)와; 상기 충격흡수부(200) 내부에 구비되어 충돌 발생시 공기압을 통해 완충되도록 하여 충격에너지를 3차적으로 감소시키는 공기챔버(300)로 구성되어, 차량 충돌시 발생하는 충격에너지의 완화를 통해 자동차의 변형을 최적화시킴으로써 사고시 발생되는 충격량을 줄이게 되므로 운전자나 탑승자의 인체상해를 최소화시켜 충돌 안전성을 향상시키는데 효과가 있도록 하는 것이다.

프레임, 충격흡수, 에어백, 챔버

Description

차량용 프레임의 충격흡수 시스템{System for shock absorber of frame for vehicle}

본 발명은 차량용 프레임의 충격흡수 시스템에 관한 것으로서, 특히 차량 충돌 발생시 차체의 프레임에 가해지는 충격에너지를 완화하여 자동차의 변형을 최적화하므로서 운전자나 탑승자의 인체상해를 최소화시켜 충돌 안전성을 향상시키기 위한 차량용 프레임의 충격흡수 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 프레임은 섀시(chassis)의 구성부품이나 몸체를 설치할 수 있는 골격을 지칭하는 것으로, 자동차의 추진력, 브레이크 작용, 조향시의 원심력, 노면으로부터의 충격력, 차체의 중량에 의한 수직하중, 각종 반력에 의한 변형 및 비틀림, 인장, 압축 및 진동에 의한 국부적 또는 전체적인 파손으로부터 충분히 지탱할 수 있어야 하고, 자동차가 충돌하게 되는 경우 차량에 가해지는 충격에너지를 충분히 흡수할 수 있는 구조로 이루어져야 한다.

여기서, 차량 운행중 충돌이 발생되었을 경우 차체 전방에 설치된 범퍼 및 상기 범퍼가 장착되는 차체의 프레임에서 충격에너지를 흡수하게 되는 구조를 갖는다.

즉, 범퍼와 차체의 프레임이 효과적으로 소성 변형되면서 충돌에 따른 충격에너지가 효과적으로 흡수되는 구조에 의하여 운전자 등의 안전이 보장될 수 있는 것이다.

도 1은 종래의 차량용 충격흡수 프레임을 도시하는 단면도이다.

종래의 차량용 충격흡수 프레임은 차량의 각종 주요장치가 정해진 위치에 장착되어 차체의 골격 역할을 하는 것으로, 자동차의 전후측에 설치되어 차량 충돌 발생시 충격을 완화시켜주는 범퍼와 연결된다.

한편, 범퍼(1)는 강성(剛性)과 안전성(安全性)을 동시에 만족시켜야 하며, 상기 범퍼(1)와 프레임(2)의 사이에는 볼트와 너트에 의해 범퍼 스테이(3)가 설치되어 차량 충돌 발생시 상기 범퍼(1)를 파괴하고 프레임(2)으로 직접 충격이 가해질 때 상기 프레임(2)에 가해지는 충격에너지를 흡수할 수 있도록 한다.

그러나 종래의 차량용 충격흡수 프레임은 경미한 충돌의 경우 범퍼만으로 어느 정도까지의 충격 흡수가 가능하지만, 상기 범퍼의 완충 한계를 초과하는 강한 충돌의 경우에는 충돌에 의한 충격이 프레임까지 전해지게 되어 자동차의 변형이 심해져 수리비가 증가하게 되는 동시에 차량 탑승객의 안전성을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 차량용 프레임의 충격흡수 시스템에 관한 것으로서, 특히 차량 충돌 발생시 차체의 프레임에 가해지는 충격에너지를 완화하여 자동차의 변형을 최적화하므로서 운전자나 탑승자의 인체상해를 최소화시켜 충돌 안전성을 향상시키기 위한 것을 목적으로 한다.

이러한 본 발명은 차체의 프레임 전방에 장착되고, 충돌 발생시 범퍼(1) 외부로 전개되어 충격에너지를 1차적으로 감소시키는 에어백과; 차체의 프레임 전방에 구비되어 충돌 발생시 압축 변형되도록 하여 충격에너지를 2차적으로 감소시키는 충격흡수부와; 상기 충격흡수부 내부에 구비되어 충돌 발생시 공기압을 통해 완충되도록 하여 충격에너지를 3차적으로 감소시키는 공기챔버로 구성함으로써 달성된다.

이상과 같은 본 발명은 차량 충돌시 발생하는 충격에너지의 완화를 통해 자동차의 변형을 최적화하여 사고시 발생되는 충격량을 줄이게 되므로 운전자나 탑승자의 인체상해를 최소화시켜 충돌 안전성을 향상시키는데 효과가 있는 발명인 것이다.

도 2 내지 도 8은 본 발명의 차량용 프레임의 충격흡수 시스템에 관한 것으로, 도 2는 본 발명의 차량용 프레임의 충격흡수 시스템을 도시하는 도이고, 도 3은 본 발명의 차량용 프레임의 충격흡수 시스템의 정면 및 후면 에어백을 도시하는 도이고, 도 4는 본 발명의 차량용 프레임의 충격흡수 시스템의 측면 에어백을 도시하는 도이고, 도 5는 본 발명의 차량용 프레임의 충격흡수 시스템의 에어백모듈을 도시하는 구성도이다.

또한, 도 6은 본 발명의 차량용 프레임의 충격흡수 시스템에 대한 충돌상태의 충격흡수부를 도시하는 단면도이고, 도 7은 본 발명의 차량용 프레임의 충격흡수 시스템의 충격흡수 프레임 내에 위치한 공기챔버를 도시하는 도이고, 도 8은 본 발명의 차량용 프레임의 충격흡수 시스템에 대한 공기챔버를 도시하는 구성도이다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 차량용 프레임의 충격흡수 시스템은 도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 충격흡수부(200)의 프레임(2) 전방에 장착되고 차량 충돌 발생시 범퍼(1) 외부로 전개되는 에어백(100)과, 압축 변형되는 충격흡수부(200)와, 충격흡수부(200)의 프레임(2) 내부에 위치하여 공기압축에 의해 완충작용을 하는 공기챔버(300)가 구비되어, 충격에너지 완화를 통해 자동차의 변형을 최적화하는 것을 그 기술상의 기본 특징으로 한다.

이하 본 발명의 차량용 프레임의 충격흡수 시스템에 대한 각 구성요소를 첨부한 도면을 참조하여 하나씩 살펴보면 다음과 같다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 에어백(100)은 차체의 프레임(2) 전방에 장착되고, 외부 차량과의 충돌 발생시 범퍼(1) 외부로 전개되도록 함으로써, 충돌에 의해 차량이 흡수하게 되는 충격에너지를 1차적으로 감소시키게 된다.

에어백(100)은 차체의 프레임(2)에 범퍼(1)가 장착되는 차량의 전면과 후면, 그리고 도어(3)가 장착되는 측면에도 구비되어, 전방충돌과 후방충돌뿐만 아니라 측방충돌에 대해서도 대비할 수 있도록 한다.

여기서, 프레임(2) 전방에 장착되고 범퍼(1) 외부로 전개하는 에어백(100)은 차량으로부터 독립적인 제어로직으로서 범퍼(1)측에 에어백모듈(110)이 추가적으로 적용되도록 한다.

한편, 에어백모듈(110)에는 상대차량을 인식하는 카메라(111)와, 상대차량의 속도를 감지하는 속도감지센서(112)와, 차체에 탑승한 승객을 인식하는 승객인식센서(113)와, 상대차량과의 거리를 측정하는 거리측정센서(114)가 포함된다.

상기와 같은 에어백모듈(110)을 통해 검출된 신호는 ECU(Electronic Control Unit)로 전달되며, 상기 ECU에서는 상기 에어백모듈(110)에서 검출된 상대차량 속도감지신호와, 탑승객 감지신호, 상대차량 거리감지신호를 판정하여 에어백(100)을 전개시키도록 하는 것이다.

이때, 에어백(100)의 용량은 200 ~ 400L 정도가 적당하며, 에어백(100)의 개 수는 전후방 및 측면에 각각 1개씩 구비되는 것을 기본으로 하지만 다수개 장착되어도 좋다.

여기서, 에어백(100)의 강도 및 압력은 승용차를 기준으로 했을 때 50km/h 충돌 시 충격에너지 100KJ ~ 200KJ을 흡수 할 수 있으며, 충돌 속도에 따른 에어백(100) 압력은 가변적으로 설정될 수 있다.

이처럼, 차체 내부에 장착된 기존의 SRS(Supplemental Restraint System)용 에어백은 차량 충돌 후 탑승자 보호를 위한 장치이지만, 프레임(2) 전방에 장착되고 범퍼(1) 외부로 전개하는 본 발명의 에어백(100)은 에어백모듈(110)을 통해 상대차량이 일정속도 이상으로 일정거리 내에 근접하게 도달했을 경우, 즉 충돌이 발생하기 전에 범퍼(1) 내부의 에어백(100)을 전개시켜 차체에 전해지는 충격에너지를 최소화시키는 장치인 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 충격흡수부(200)는 차체의 프레임(2) 전방에 구비되어 외부 차량과의 충돌 발생시 상기 충격흡수부(200)가 압축 변형되도록 함으로써, 충돌에 의해 차량이 흡수하게 되는 충격에너지를 에어백(100)을 거쳐 2차적으로 감소시키게 된다.

여기서, 충격흡수부(200)는 주름부가 형성된 벨로우즈 타입의 철제프레임으로 성형되도록 하여, 충돌시 발생하는 충격에너지가 상기 충격흡수부(200)로 전달되어 상기 주름부가 압축될 때 소성 변형을 통해 충격에너지를 감소시키게 되는 것이다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 공기챔버(300)는 프레임(2) 전방의 충격흡수부(200) 내부에 구비되어 외부 차량과의 충돌 발생시 공기압을 통해 완충되도록 함으로써, 충돌에 의해 차량이 흡수하게 되는 충격에너지를 에어백(100), 충격흡수부(200)를 거쳐 3차적으로 감소시키게 된다.

공기챔버(300)는 원기둥 형상의 고무재질의 튜브로 구비되며, 상기 튜브 양측단에는 금속재질의 커버(310)가 장착되도록 한다.

공기챔버(300)는 원기둥 형상의 고무튜브로 이루어지며, 그 양측단에는 금속재질의 커버(310)가 장착되어 이하 기술하게 될 입력밸브(311)와, 출력밸브(312)가 설치될 수 있도록 한다.

여기서, 공기챔버(300)는 내부에 공기를 주입시켜 상기 공기챔버(300)의 공기압을 상승시키는 입력밸브(311)와, 내부의 공기를 배출시켜 상기 공기챔버(300)의 공기압을 저하시키는 출력밸브(312)가 추가적으로 장착되는데, 이때 상기 출력밸브(312)는 일정 공기압 도달시 공기챔버(300) 내부의 공기를 배출시키기도 한다.

한편, 차량 엔진룸 측에는 에어 컴프레서(320)가 구비되도록 하여 공기챔버(300)에 공기 주입이 가능하도록 하며, 상기 에어 컴프레서(320)의 작동을 주관하는 제어부(330)가 구비되어 상기 공기챔버(300)에 주입되는 공기의 양과 주입여부를 제어하도록 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

차량 충돌시 발생하는 충격에너지를 흡수하는 과정은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 충격흡수부(200)의 프레임(2) 전방에 장착되고 범퍼(1) 외부로 전개하는 에어백(100)이 1차적으로 충격에너지를 저감시키고, 프레임(2) 전방에 구비된 충격흡수부(200)를 통해 2차적으로 충격에너지를 저감시키고, 상기 충격흡수부(200) 내부에 구비된 공기챔버(300)를 통해 3차적으로 충격에너지를 저감시키게 된다.

여기서, 에어백(100) 작동은 도 5에 도시된 바와 같이, 에어백모듈(110)에 의해 제어되는데, 상기 에어백모듈(110)은 카메라(111)와, 속도감지센서(112)와, 승객인식센서(113)와, 거리측정센서(114)로 이루어져, 상기 에어백모듈(110)로부터 검출된 신호를 이용하여 상기 에어백(100)의 전자제어가 가능하게 되는 것이다.

한편, 차량 충돌 발생시 충격흡수부(200)의 프레임(2) 전방에 장착되고 범퍼(1) 외부로 전개하는 에어백(100)에 의해 충격에너지를 저감시키게 되지만 상기 에어백(100)만으로는 충격에너지를 완벽하게 제로화 시키기 어렵다.

따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 충격흡수부(200)의 프레임(2) 전방에 장착되고 범퍼(1) 외부로 전개하는 에어백(100)과 연계되어 2차적으로 충격에너지를 저감시킬 수 있는 충격흡수부(200)가 구비되도록 하여 상기 충격흡수부(200)의 압축 변형에 의해 충격흡수가 가능하도록 한다.

또한, 1차 충격에너지 저감을 위한 에어백(100) 전개와 2차 충격에너지 저감을 위한 충격흡수부(200)로도 충격에너지 최소화가 어려울 경우, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 공기챔버(300)가 구비되도록 하여 차량 충돌시 발생하는 충격에 너지를 3차에 걸쳐 저감시킬 수 있게 한다.

여기서, 공기챔버(300)에 장착된 입력밸브(311)는 차량 시동시 압축 공기가 상기 입력밸브(311)를 통해 주입되어 상기 공기챔버(300) 내부를 채우게 한다.

그리고, 출력밸브(312)는 차량 충돌시 충격흡수부(200)가 변형되면 공기챔버(300) 또한 변형되는데 이때 상기 공기챔버(300) 내부의 공기 압력이 일정이상 상승하면 외부로 배출하여 완충작용을 발생시킴으로써 충돌시 발생하는 충격에너지를 최소화 할 수 있게 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 차량용 프레임의 충격흡수 시스템은 차량 충돌 발생시 충격흡수부의 프레임 전방에 장착되고 범퍼 외부로 전개되는 에어백과, 압축 변형되는 충격흡수부와, 공기압축에 의해 완충작용을 하는 공기챔버가 구비되어, 충격에너지 완화를 통해 자동차의 변형을 최적화하여 사고시 발생되는 충격량을 줄여 운전자나 탑승자의 인체상해를 최소화시킴으로써, 차량의 충돌 안전성을 향상시키는데 탁월한 이점을 가진 발명인 것이다.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 종래의 차량용 충격흡수 프레임을 도시하는 단면도,

도 2는 본 발명의 차량용 프레임의 충격흡수 시스템을 도시하는 도,

도 3은 본 발명의 차량용 프레임의 충격흡수 시스템의 정면 및 후면

에어백을 도시하는 도,

도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 차량용 프레임의 충격흡수 시스템의 측면

에어백을 도시하는 도,

도 5는 본 발명의 차량용 프레임의 충격흡수 시스템의 에어백모듈을

도시하는 구성도,

도 6의 (a)는 본 발명의 차량용 프레임의 충격흡수 시스템에 대한 충돌이전

상태의 충격흡수부를 도시하는 단면도,

도 6의 (b)는 본 발명의 차량용 프레임의 충격흡수 시스템에 대한 충돌이후

상태의 충격흡수부를 도시하는 단면도,

도 7은 본 발명의 차량용 프레임의 충격흡수 시스템의 공기챔버를

도시하는 도,

도 8은 본 발명의 차량용 프레임의 충격흡수 시스템에 대한 공기챔버를

도시하는 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 범퍼 2 : 프레임

3 : 도어 100 : 에어백

110 : 에어백모듈 111 : 카메라

112 : 속도감지센서 113 : 승객인식센서

114 : 거리측정센서 200 : 충격흡수부

300 : 공기챔버 310 : 커버

311 : 입력밸브 312 : 출력밸브

320 : 에어 컴프레서 330 : 제어부

Claims (4)

1. 차체의 프레임 전방에 장착되고, 충돌 발생시 범퍼 외부로 전개되어 충격에너지를 1차적으로 감소시키는 에어백과;

   차체의 프레임 전방에 구비되어 충돌 발생시 압축 변형되도록 하여 충격에너지를 2차적으로 감소시키는 충격흡수부와;

   상기 충격흡수부 내부에 구비되어 충돌 발생시 공기압을 통해 완충되도록 하여 충격에너지를 3차적으로 감소시키는 공기챔버로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 프레임의 충격흡수 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 에어백은 차체의 프레임에 범퍼가 장착되는 전방과 후방, 그리고 도어가 장착되는 측면에도 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 프레임의 충격흡수 시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 충격흡수부는 주름부가 형성된 벨로우즈 타입의 프레임으로 성형되는 것을 특징으로 하는 차량용 프레임의 충격흡수 시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 공기챔버는 내부에 공기를 주입시켜 공기압을 상승시키는 입력밸브와, 내부의 공기를 배출시켜 공기압을 저하시키는 출력밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 프레임의 충격흡수 시스템.

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