KR20120000874A

KR20120000874A - 차량용 니볼스터

Info

Publication number: KR20120000874A
Application number: KR1020100061373A
Authority: KR
Inventors: 김시열
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2012-01-04
Also published as: KR101601291B1

Abstract

차량 충돌시 탑승자의 두 무릎(10,20) 중 어느 하나에 하중이 편중될 경우 유체(140)의 완충 작용에 의해 편중된 하중이 다른 무릎쪽으로 분산되어 좌우 무릎하중의 불균형이 해소될 수 있게 되고, 두 무릎에 의해 균형된 하중이 일정 한도 이상으로 니볼스터 플레이트(200)에 가해질 경우 유체(140)의 압력이 해제되어 충돌시의 에너지 흡수 효율이 향상될 수 있는 차량용 니볼스터가 소개된다. 이러한 차량용 니볼스터는 차량의 로어패널의 내측에 위치되고 차체의 카울 크로스 바(1)에 설치되어 차량 충돌시 차량 탑승자의 무릎에 가해지는 충격을 완화하는 니볼스터에 있어서, 한 쌍의 피스톤(110,120)이 실린더(130) 내부의 유체(140)에 의해 서로 연동되어 상반된 방향으로 움직이도록 형성된 완충 실린더 장치(100)와, 상기 한 쌍의 피스톤(110,120)에 레볼루트 조인트(R)로 연결되어 상기 한 쌍의 피스톤(110,120)의 상반된 방향으로의 움직임에 따라 탑승자의 무릎 위치에서 좌우로 회동될 수 있는 니볼스터 플레이트(200)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 니볼스터{KNEE BOLSTER FOR VEHICLE}

본 발명은 좌우 무릎하중의 불균형을 해소할 수 있고, 충돌시 에너지 흡수 효율을 향상할 수 있는 차량용 니볼스터에 관한 것이다.

차량의 충돌 사고시, 운전석에 탑승한 운전자와 조수석에 탑승한 탑승자가 전방으로 이동하여 전방에 배치된 로어패널에 접속하게 된다. 이때 로어패널이 쉽게 변형되면 무릎이 많이 이동하게 되어 머리와 가슴이 뒤로 젖혀지는 현상이 발생하여 에어백이 승객을 제대로 보호하지 못하게 된다. 이를 예방하기 위하여 차량의 충돌 사고시 무릎이 로어패널의 안쪽으로 깊숙이 이동하지 못하게 하는 한편 충돌시의 충격을 흡수하는 니볼스터(knee bolster)가 운전석과 조수석 앞쪽에 위치한 로어패널의 내측에 설치된다.

이러한 니볼스터는 차량 충돌시 탑승자의 무릎 운동을 구속하여 충돌에너지가 승객의 상체 및 하체에 균형있게 배분되도록 자세를 제어하는 구속 장치라고 말할 수 있으며, 탑승자의 무릎 상해가 일정 한도를 넘지 않도록 유지하면서, 무릎이 로어패널의 안쪽으로 과다하게 침투하는 것을 방지하여 에어백의 구속 성능을 향상시키는 역할을 하는데, 차량 충돌시의 무릎 하중과 가슴 하중 및 가슴 변위의 한계치는 법규로 규정된다. 따라서 차량의 생산시 각 지역의 법규를 만족하도록 생산하는 것이 중요하며, 나아가 각 지역의 상품성 시험에 대비하여 상품성이 극대화될 수 있도록 성능을 향상시키는 것 또한 중요한 과제이다.

한편, 도 1은 종래의 니볼스터 구조의 일 예를 도시한 사시도이며, 도시된 바와 같이, 종래의 니볼스터의 구조는 카울 크로스 바(1) 상의 일측에 니볼스터 브라켓(2)이 결착되고, 니볼스터 브라켓(2)에 니볼스터 플레이트(3)가 설치되는 구조이다.

그런데, 차량의 충돌시 탑승자의 두 무릎은 동일한 하중으로 니볼스터에 부딪히기보다는 어느 한 쪽의 무릎이 먼저 니볼스터에 부딪히게 되는데, 종래와 같은 니볼스터 구조하에서는 차량의 충돌시 무릎하중이 어느 한 쪽으로만 편중되어 어느 한 쪽의 무릎 상해치(법규 만족 시험 또는 상품성 시험시 하중 피크값으로 표현됨)가 높아지게 되는 문제점이 있었다.

또한, 차량의 충돌시 니볼스터가 충격 에너지를 흡수함에 있어서, 니볼스터 브라켓(2)의 변형에 의존하였기에 충격 흡수 효율이 높지 않다는 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 문제점들을 보완하여 점점 강화되고 있는 각 지역의 법규 만족은 물론 상품성 시험에도 효과적으로 대응할 수 있는 니볼스터의 개발이 요구되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고, 필요성을 충족하기 위해 제안된 것으로, 차량 충돌시 탑승자의 두 무릎 중 어느 하나에 하중이 편중될 경우 유체의 완충 작용을 이용하여 편중된 하중이 다른 무릎쪽으로 분산되도록 함으로써 좌우 무릎하중의 불균형을 해소하고, 두 무릎에 의해 균형된 하중이 일정 한도 이상으로 니볼스터 플레이트에 가해질 경우 유체의 압력을 해제하여 충돌시 에너지 흡수 효율이 향상될 수 있도록 하는 차량용 니볼스터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 니볼스터는, 차량의 로어패널의 내측에 위치되고 차체의 카울 크로스 바에 설치되어 차량 충돌시 차량 탑승자의 무릎에 가해지는 충격을 완화하는 니볼스터에 있어서, 한 쌍의 피스톤이 실린더 내부의 유체에 의해 서로 연동되어 상반된 방향으로 움직이도록 형성된 완충 실린더 장치와, 상기 한 쌍의 피스톤에 레볼루트 조인트(revolute joint)로 연결되어 상기 한 쌍의 피스톤의 상반된 방향으로의 움직임에 따라 탑승자의 무릎 위치에서 좌우로 회동될 수 있는 니볼스터 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 실린더는 U형으로 형성되어 양 단부가 차량의 실내를 향해 나란한 방향으로 배열되고, 상기 한 쌍의 피스톤은 상기 실린더의 양 단부에 설치되어 서로 평행하게 배열되는 것이 바람직하다.

상기 실린더에는 바이패스 관이 연결되고, 이 바이패스 관은 서지 탱크에 연결되며, 상기 바이패스 관과 실린더와의 연결부에는 일정 압력 이상일 때 개방되어 실린더 내부의 유체가 바이패스 관을 통해 상기 서지 탱크로 이동될 수 있도록 하는 압력 스위치가 설치되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 차량용 니볼스터에 따르면, 차량 충돌시 탑승자의 두 무릎 중 어느 하나에 하중이 편중될 경우 유체의 완충 작용에 의해 편중된 하중이 다른 무릎쪽으로 분산되어 좌우 무릎하중의 불균형이 해소될 수 있게 되고, 두 무릎에 의해 균형된 하중이 일정 한도 이상으로 니볼스터 플레이트에 가해질 경우 유체의 압력이 해제되어 충돌시의 에너지 흡수 효율이 향상될 수 있게 된다.

도 1은 종래의 차량용 니볼스터 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터에 편중된 하중이 가해진 경우의 작동 상태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터에 균형된 하중이 가해진 경우의 작동 상태를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터를 적용한 경우의 탑승자의 우측 무릎에 대한 F-T 선도를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터를 적용한 경우의 탑승자의 좌측 무릎에 대한 F-T 선도를 나타낸 도면.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2를 참조하되 앞서 설명된 도 1을 부분적으로 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터는 차량의 로어패널의 내측에 위치되고 차체의 카울 크로스 바(1)에 설치되어 차량 충돌시 차량 탑승자의 무릎에 가해지는 충격을 완화하고자 하는 장치이다.

이러한 본 발명에 따른 차량용 니볼스터는 상기 카울 크로스 바(1)에 설치되는 완충 실린더 장치(100)와, 이 완충 실린더 장치(100)에 연결되는 니볼스터 플레이트(200)를 포함한다.

상기 완충 실린더 장치(100)는 내부에 유체(140)가 채워진 실린더(130)와, 이 실린더(130)에 설치되는 한 쌍의 피스톤(110,120)를 포함하다. 여기서, 상기 유체(140)로는 유압을 형성할 수 있는 오일이 사용되는 것이 바람직하나, 공기 또는 가스를 유체(140)로 사용할 수도 있다.

상기 실린더(130)는 U형으로 형성되어 실린더(130)의 양 단부가 차량의 실내를 향해 나란한 방향으로 배열되도록 이루어지고, 이러한 실린더(130)의 양 단부에는 상기 한 쌍의 피스톤(110,120)이 서로 평행하게 배열된다.

상기 실린더(130)의 양 단부가 차량의 실내를 향해 나란한 방향으로 배열될 수 있다면 실린더(130)의 형상은 반드시 U형일 필요는 없으며, 다른 형상으로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 한 쌍의 피스톤(110,120)은 실린더 내부의 유체에 의해 서로 연동되어 상반된 방향으로 움직인다. 즉, 제 1 피스톤(110)이 화살표(B) 방향으로 움직일 때 상기 제 1 피스톤(110)에 의해 유체(140)에 가해진 압력에 의해 제 2 피스톤(120)은 화살표(A) 방향으로 움직이게 되고, 이때 니볼스터 플레이트(200)는 화살표(D) 방향으로 회동된다. 반대로, 제 2 피스톤(120)이 화살표(B) 방향으로 움직일 경우 상기 제 1 피스톤은 화살표(A) 방향으로 움직이게 되고, 이때 니볼스터 플레이트(200)는 화살표(C) 방향으로 움직이게 된다. 이와 같은 상기 한 쌍의 피스톤(110,120) 및 니볼스터 플레이트(200)에 대한 움직임의 설명은 단순히 작동 관계를 설명한 것이며, 실제로는 상기 니볼스터 플레이트(200)의 회동이 먼저 이루어지고, 이에 따라 상기 한 쌍의 피스톤(110,120)의 상반된 방향으로의 이동이 이루어지게 된다.

상기 니볼스터 플레이트(200)는 상기 한 쌍의 피스톤(110,120)에 레볼루트 조인트(revolute joint)(R)로 연결되어 상기 한 쌍의 피스톤의 상반된 방향으로의 움직임에 따라 탑승자의 무릎 위치에서 좌우로 회동될 수 있게 된다. 따라서, 도 3에 도시된 것처럼 차량 충돌시 탑승자의 무릎(10,20) 중 왼쪽 무릎(10)이 먼저 니볼스터 플레이트(200)에 부딪히게 되더라도 유체(140)가 화살표 (E) 방향으로 이동하여 탑승자의 왼쪽 무릎(10)에 가해진 하중이 오른쪽 무릎(20)으로 분산됨으로써, 탑승자의 무릎 상해가 경감될 수 있게 된다.

한편, 상기 실린더(130)의 중앙부에는 서지 탱크(400)에 연결된 바이패스 관(300)이 더 연결될 수 있고, 상기 바이패스 관(300)과 실린더(130)와의 연결부에는 일정 압력 이상일 때 개방되어 실린더(130) 내부의 유체(140)가 상기 바이패스 관(300)을 통해 상기 서지 탱크(400)로 이동될 수 있도록 하는 압력 스위치(500)가 설치될 수 있다.

상기 바이패스 관(300)과 서지 탱크(400)와 압력 스위치(500)의 추가적인 설치는 상기 한 쌍의 피스톤(110,120)에 균형된 하중이 가해질 경우에도 탑승자의 무릎에 가해지는 충격이 완화될 수 있도록 하기 위한 것이다. 즉, 도 4에 도시된 것처럼 차량 충돌시 탑승자의 무릎(10,20)이 동시에 니볼스터 플레이트(200)에 부딪혀 실린더(130) 내부의 유체(140)가 제 1 피스톤(110) 쪽에서는 화살표(F) 방향으로 이동하고 제 2 피스톤(120) 쪽에서는 화살표(E) 방향으로 이동하게 되며, 압력 스위치(500)가 설치된 실린더(130)의 중앙부는 단면이 작게 형성되었기에 실린더(130)의 중앙부에서의 유체(140)의 압력은 더욱 상승하게 되며, 이때 유체(140)에 미리 설정한 일정 압력 이상의 압력이 가해질 경우 실린더(130) 내부의 유체(140)는 상기 압력 스위치(500)를 통해 실린더(130) 외부로 유출되고, 유출된 유체(140)는 바이패스 관(300)을 따라 서지 탱크(400)로 이동되며, 결국 상기 한 쌍의 피스톤(110,120) 및 이에 연결된 니볼스터 플레이트(200)는 화살표(B) 방향으로 이동되어 탑승자의 양 무릎(10,20)에 가해진 충격이 완화될 수 있게 된다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터를 차량에 적용한 효과는 도 5 및 도 6에 도시된 F-T선도로부터 확인할 수 있다.

도 5를 참조하면, 동일한 실험 조건에서 종래의 오른쪽 무릎에 대한 F-T선도(S1)에서는 150kgf의 피크 값(무릎상해치)(P1)이 나타난 반면, 본 발명을 적용한 오른쪽 무릎에 대한 F-T선도(S3)에서는 피크 값이 50kgf 이하임을 알 수 있다. 또한, 도 6을 참조하면, 동일한 실험 조건에서 종래의 왼쪽 무릎에 대한 F-T선도(S2)에서는 90kgf의 피크 값(무릎상해치)(P2)이 나타난 반면, 본 발명을 적용한 왼쪽 무릎에 대한 F-T선도(S4)에서는 피크 값이 20kgf 이하임을 알 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 니볼스터에 따르면, 차량 충돌시 탑승자의 두 무릎 중 어느 하나에 하중이 편중될 경우 유체의 완충 작용에 의해 편중된 하중이 다른 무릎쪽으로 분산되어 좌우 무릎하중의 불균형이 해소될 수 있게 되고, 두 무릎에 의해 균형된 하중이 일정 한도 이상으로 니볼스터 플레이트에 가해질 경우 유체의 압력이 해제되어 충돌시의 에너지 흡수 효율이 향상될 수 있게 된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 차량용 자전거 캐리어는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1 : 카울 크로스 바 100 : 완충 실린더 장치
110 : 제 1 피스톤 120 : 제 2 피스톤
130 : 실린더 140 : 유체
200 : 니볼스터 플레이트 300 : 바이패스 관
400 : 서지 탱크 500 : 압력 스위치

Claims

차량의 로어패널의 내측에 위치되고 차체의 카울 크로스 바(1)에 설치되어 차량 충돌시 차량 탑승자의 무릎(10,20)에 가해지는 충격을 완화하는 니볼스터에 있어서,
한 쌍의 피스톤(110,120)이 실린더(130) 내부의 유체(140)에 의해 서로 연동되어 상반된 방향으로 움직이도록 형성된 완충 실린더 장치(100);
상기 한 쌍의 피스톤(110,120)에 레볼루트 조인트(R)로 연결되어 상기 한 쌍의 피스톤(110,120)의 상반된 방향으로의 움직임에 따라 탑승자의 무릎 위치에서 좌우로 회동될 수 있는 니볼스터 플레이트(200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 니볼스터.
청구항 1에 있어서,
상기 실린더(130)는 U형으로 형성되어 양 단부가 차량의 실내를 향해 나란한 방향으로 배열되고, 상기 한 쌍의 피스톤(110,120)은 상기 실린더(130)의 양 단부에 설치되어 서로 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 차량용 니볼스터.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 실린더(130)에는 바이패스 관(300)이 연결되고, 이 바이패스 관(300)은 서지 탱크(400)에 연결되며, 상기 바이패스 관(300)과 실린더(130)와의 연결부에는 일정 압력 이상일 때 개방되어 실린더(130) 내부의 유체(140)가 바이패스 관(300)을 통해 상기 서지 탱크(400)로 이동될 수 있도록 하는 압력 스위치(500)가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 니볼스터.