KR20180033861A - 자동차의 운전석 에어백 장치 - Google Patents

자동차의 운전석 에어백 장치 Download PDF

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Abstract

운전석 에어백 장치는 자동차의 스티어링 휠에 장착되어 상기 자동차의 충돌로 인해 팽창 시, 상기 스티어링 휠 및 상기 자동차의 운전석에 착석한 운전자 사이에서 팽창 전개하고, 상기 스티어일 휠을 향하는 전방 패널과 상기 운전자를 향하는 후방 패널로 구성된 메인 에어백; 상기 메인 에어백의 상기 후방 패널 상에서 상기 메인 에어백과 연통하도록 구성되어 상기 자동차의 충돌 상황, 또는 상기 운전자 조건에 따라 선택적으로 팽창 전개하는 서브 에어백; 상기 메인 에어백과 상기 서브 에어백의 연통로를 선택적으로 개폐하는 개폐장치; 및 상기 자동차의 충돌 상황 또는 상기 운전자의 조건에 따라 상기 개폐장치를 동작시키는 제어기를 포함한다. 이러한 구성으로 다양한 자동차 충돌 상황 또는 운전자의 사이즈, 착석 상태 등에 따라 적절히 운전자를 보호할 수 있다.

Description

자동차의 운전석 에어백 장치 {DRIVER SEAT AIRBAG APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 충돌에 의한 자동차의 급격한 감속 시 스티어링 휠 및 운전자의 사이에서 전개하여 운전자를 보호하는 자동차의 운전석 에어백 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 에어백 장치는 자동차 충돌 시 충격 감지 센서의 신호에 따라 에어백에 가스를 주입하여 급속히 에어백을 팽창시킴으로써 탑승자를 보호하는 안전장치이다.
일반적으로, 운전석 에어백은 스티어링 휠에 동심으로 장착되어 자동차의 급 감속에 대응하여 에어백이 신속하게 팽창하도록 구성된다.
종래의 초기 운전석 에어백은 에어백 팽창 시 대략 공 모양으로 팽창되어 에어백의 하부가 스티어링 휠의 하부를 충분히 커버하지 못하여 운전자의 흉부가 스티어링 휠에 부딪혀 상해를 입는 문제점이 있었다.
이를 위하여, 종래에는 에어백의 내부에 테더 부재를 추가로 설치하여 에어백의 중심부 팽창 두께를 커버하여 스티어링 휠의 하부를 충분히 커버할 수 있도록 하는 구성이 제안되었다.
운전석에 착석한 운전자 조건, 예를 들면 다양한 신체 사이즈, 몸무게, 착석 위치, 또는 자동차의 충돌 시나리오에 따라 팽창된 에어백과 운전자 사이의 거리 또는 운전자 거동이 달라질 수 있으며, 그 경우 에어백은 원하는 보호 기능을 발휘할 수 없다. 따라서, 다양한 운전자 조건 및 충돌 모드에 따라 적절히 대응할 수 있는 에어백에 대한 연구가 요구된다.
현재 세계 각국에서는 자국의 상황에 맞는 자동차 안전 법규를 제정하여 최소한의 자동차 안전도 확보를 하고 있다, 이와 더불어 국가별 혹은 지역별로 소비자의 보다 높은 차량 안전 요구를 만족시키기 위하여 법규와는 별도로 신차안전도 평가 프로그램(NCAP: New Car Assessment Program)을 개발하여 시행하고 있다. 비록 신차안전도 평가프로그램이 법적 강제성은 없지만 법규보다 강화된 시험조건과 차별화된 안전성능평가 방법으로써 소비자들의 신차 구입시 차량간의 안전성능 비교 기준으로서 영향력이 매우 크다. 이러한 신차 안전도 평가 시험은 1979년 미국(USNCAP)에서 처음 시행되었으며 점차 유럽(Euro NCAP), 일본(JNCAP), 호주(ANCAP), 한국(KNCAP), 그리고 중국(CNACP)등으로 확대되었다.
예를 들면, 미국신차안전도평가 방법은 운전석에 남성 성인 평균 더미(Hybrid Ⅲ 50th percentile Male; H350)와 여성 성인 소형 더미(Hybrid Ⅲ 5th percentile Female; H305)를 착석시킨 차량을 예컨대 시속 56kph로 견인하여 고정 벽면에 충돌 시킨다. 이때, 더미에 장착된 센서로부터 측정된 데이터를 이용하여 머리, 목, 흉부 그리고 대퇴부의 점수를 산출하게 된다.
남성 성인 평균 더미(Hybrid Ⅲ 50th percentile Male)는 키 175㎝, 몸무게 78㎏의 평균 남성을 대표하고, 여성 성인 소형 더미(Hybrid Ⅲ 5th percentile Female)는 키 152㎝, 몸무게 54㎏의 여성을 대표한다.
미국연방자동차 안전기준 208 (FMVSS 208)은 상술한 하이브리드 Ⅲ더미가 적용된 자동차 정면 충돌 규정을 요구하고 있다.
상술한 더미는 주로 금속과 발포 고무, 플라스틱으로 만들어진다. 지금까지 가장 진화한 더미 모델인 상술한 하이브리드 Ⅲ는 머리와 목, 가슴, 척추, 골반, 다리에는 가속도계와 센서 등 측정용 센서가 40개가 장착된다.
하지만 최근 상용화될 차세대 더미인 Thor 50th percentile 남성 더미는 하이브리드 50th percentile 남성 더미와 같은 사이즈이지만 생체 역학적으로 인간에 더 가깝게 제작되었다. 고정식이던 어깨가 유연하게 움직이고 센서의 측정부분도 125개로 늘었다. 이와 같이 새로운 도입이 검토되고 있다.
일 예로, 미국도로교통안전국(NHTSA: National Highway Traffic Safety Administration)은 최근 신차안전평가프로그램을 위한 새로운 변경 사항을 발표하였다. 이러한 변경 사항은 완전 정면 충돌, 측면 경사 폴 충돌, 측면 MDB 충돌의 3 충돌모드에 영향을 미치고, 정면 경사 충돌 테스트를 추가로 포함한다.
완전 정면 충돌 테스트에서는 운전석에 THOR 50th percentile 남성 더미를 착석시키고, 전방 조수석에 여성 성인 소형 더미(Hybrid Ⅲ 5th percentile Female)를 착석시키고, 조수석 후방 좌석에 여성 성인 소형 더미를 착석시킨 상태에서 56Km/h로 견인하여 고정 벽면에 충돌 시킨다.
정면 경사 충돌 테스트에서는 경사 이동 변형 장벽(OMDB: Oblique Moving Deformable Barrier)이 정지된 자동차에 15도 각도로, 자동차의 정면 일측의 35%로 중첩된 상태로 충돌 시킨다. OMDB는 2486Kg의 무게를 가지며, 더 넓어진 전면 플레이트, 서스펜션(suspension), 및, 새로운 벌집 장벽 (Honeycomb barrier)을 갖는다. 이러한 OMDB 테스트에서, 자동차의 운전석 및 조수석에 THOR 50th-ile 더미를 착석시키고, OMDB를 90km/h로 정지된 자동차에 충돌 시킨다.
상술한 바와 같이 미국을 비롯한 다양한 국가에서 새로운 THOR 더미를 이용한 자동차 평가 방법을 도입하고 있으며, 이에 적절히 대응 가능한 에어백 개발이 요구되고 있다.
일본실용신안공개번호 61-11084 미국특허번호 US 6,626,459
본 발명의 목적은 자동차의 충돌 모드 또는 운전자(더미)의 조건에 따라 메인 에어백의 후방측으로부터 서브 챔버가 선택적으로 팽창되도록 구현하여 운전자의 두부를 효과적으로 구속하는 운전석 에어백 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예를 따르면, 자동차의 스티어링 휠에 장착되어 상기 자동차의 충돌로 인해 팽창 시, 상기 스티어링 휠 및 상기 자동차의 운전석에 착석한 운전자 사이에서 팽창 전개하고, 상기 스티어링 휠을 향하는 전방 패널과 상기 운전자를 향하는 후방 패널로 구성된 메인 에어백; 상기 메인 에어백의 상기 후방 패널 상에서 상기 메인 에어백과 연통하도록 구성되어 상기 자동차의 충돌 상황, 또는 상기 운전자 조건에 따라 선택적으로 팽창 전개하는 서브 에어백; 상기 메인 에어백과 상기 서브 에어백의 연통로를 선택적으로 개폐하는 개폐장치; 및 상기 자동차의 충돌 상황 또는 상기 운전자의 조건에 따라 상기 개폐장치를 동작시키는 제어기를 포함하는 자동차의 운전석 에어백 장치가 제공된다.
상기 서브 에어백은 상기 메인 에어백의 상부에 구비되어 상기 운전자의 두부와 마주하도록 구성될 수 있다.
상기 연통로는 상기 메인 에어백의 후방 패널에 형성된 적어도 하나의 연통홀을 포함하고, 상기 개폐장치는 상기 연통홀을 덮는 덮개부재; 일단이 상기 덮개부재에 연결되고, 타단이 상기 메인 에어백에 연결된 인플레이터와 인접한 위치에 고정적으로 연결되어 상기 메인 에어백의 팽창 시 인장되는 인장부재; 및 상기 제어기의 신호에 따라 상기 인장부재를 절단하는 커터장치를 포함할 수 있다.
상기 메인 에어백 및 상기 서브 에어백의 사이에 구비되고, 상기 서브 에어백의 팽창 체적보다 작은 팽창 체적을 갖는 적어도 하나의 서포트 에어백이 추가로 구비될 수 있다.
상기 제어기는 상기 자동차의 정면 경사 충돌 상황 시, 상기 커터 장치를 동작시켜 상기 인장부재를 절단하도록 구성될 수 있다.
상기 제어기는 상기 운전자가 Hybrid Ⅲ 50th percentile 남성 더미 또는 THOR 50th percentile 남성 더미 조건에서 상기 커터 장치를 동작시켜 상기 인장부재를 절단하도록 구성될 수 있다.
상기 제어기는 상기 운전석의 위치를 감지하는 감지센서의 신호에 따라 상기 운전자의 착석 위치를 판단하고, 상기 운전자의 착석 위치에 따라 상기 커터 장치를 선택적으로 동작시켜 상기 인장부재를 절하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예를 따르면, 운전석 에어백을 메인 에어백 및 메인 에어백의 후방측에서 추가적으로 팽창하는 서브 에어백으로 구성하여 운전자의 조건 또는 자동차의 충돌 상황에 따라 서브 에어백을 선택적으로 팽창시켜 다양한 충돌 상황 및 운전자 조건에 따라 운전자를 적절히 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명을 따른 운전석 에어백 장치의 구성을 설명하기 위한 측면도이다.
도 2는 도 1의 화살표 Ⅱ를 따라 바라본 정면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예를 따른 운전석 에어백 장치의 구성을 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 운전석 에어백 장치의 메인 에어백이 팽창된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 운전석 에어백 장치의 메인 에어백, 서브 에어백, 및 지지 에어백이 팽창된 상태를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
이하에서, 참조부호 U는 자동차의 상방향을 나타내고, 참조부호 L은 자동차의 하방향을 나타내고, 참조부호 F는 자동차의 전방향을 나타내고, 참조부호 R은 자동차의 후방향을 나타낸다.
도 1은 본 발명을 따른 운전석 에어백 장치의 구성을 설명하기 위한 측면도이고, 도 2는 도 1의 화살표 Ⅱ를 따라 바라본 정면도이다.
운전석 에어백 장치(1)는 자동차의 운전석측의 스티어링 휠(2)내에 장착된다. 운전석 에어백 장치(1)는 스티어링 휠(2) 내의 하우징(5)에 폴딩 상태로 장착되는 운전석 에어백(100, 이하 에어백이라 칭함)과, 에어백(100)에 연결되어 에어백(100)이 스티어링 휠(3) 및 운전자(O)의 사이에서 팽창하도록 가스를 공급하는 인플레이터(7)를 포함한다.
에어백(100)은 메인 에어백(110), 서브 에어백(130), 및 서포트 에어백(150)을 포함한다.
메인 에어백(110)은 팽창 시 자동차의 전방을 향하는 전방 패널(111)과, 전방패널(111)과 마주하며 운전자를 향하는 후방 패널(113)을 포함하는 메인 에어백(110)을 포함한다. 전방 패널(111)은 메인 에어백(110) 내의 가스를 외부로 배출시키는 벤트홀(111a)이 형성된다. 벤트홀(111a)은 팽창된 메인 에어백(110)에 운전자의 두부 또는 흉부가 충돌 할 경우, 메인 에어백(110)내의 가스가 외부로 배출되는 것을 허용하여 운전자가 팽창된 메인 에어백(110)에 의해 상해를 입는 것을 방지한다.
서브 에어백(130)은 메인 에어백(110)의 후방 패널(113) 상에 구비되고 메인 에어백(110)과 연통하도록 구비된다. 서브 에어백(130)은 개폐장치(170)의 동작에 따라 선택적으로 팽창, 전개된다. 즉, 서브 에어백(130)은 자동차의 충돌 모드, 또는 운전자 조건에 따라 선택적으로 팽창 전개 된다.
서브 에어백(130)은 메인 에어백(110)의 상부에 배치되고 메인 에어백(110)보다 실질적으로 작은 팽창 체적을 갖는다. 서브 에어백(130)은 팽창 시 운전자의 두부를 실질적으로 수용한다.
서포트 에어백(150)은 메인 에어백(110) 및 서브 에어백(130)의 사이에 구비되고 메인 에어백(110) 및 서브 에어백(130)을 연통 시키도록 구성된다. 서포트 에어백(150)은 서브 에어백(130)보다 작은 팽창 체적을 갖도록 구성되고, 일정 간격을 두고 복수개가 배치될 수 있다. 서포트 에어백(150)은 서브 에어백(130)을 메인 에어백(110)에 지지하면서, 서브 에어백(130)의 팽창 체적의 축소를 가능케 한다. 그 결과, 단일의 인플레이터(7)를 이용하여 메인 에어백(110)만 팽창되어 운전자를 보호하는 경우의 에어백 성능과, 서브 에어백(130)이 추가로 팽창되어 운전자를 보호하는 경우의 에어백 성능이 유사하도록 할 수 있다. 즉, 단일의 인플레이터(7)을 이용하면서, 메인 에어백(150)에 의한 운전자 보호 기능 및 메인 에어백(150) 및 서브 에어백(130)에 의한 운전자 보호 기능을 적절히 획득할 수 있다.
개폐 장치(170)는 메인 에어백(110)의 후방 패널(113)에 형성된 연통홀(113a)을 덮는 덮개부재(171)와, 일단이 덮개부재(171)에 연결되고 타단이 메인 에어백(110)의 전방측 인플레이터(7)와 인접한 위치에 고정적으로 연결된 인장 부재(173)와, 자동차의 충돌 모드 또는 운전자 조건에 따라 인장 부재(173)를 절단하는 커터 장치(175)를 포함한다.
인장 부재(173)는 메인 에어백(110)의 팽창 시 인장되어 덮개부재(171)를 구속함에 따라 덮개부재(171)가 후방 패널(113)의 연통홀(113a)을 폐쇄하여 메인 에어백(110) 내의 가스가 연통홀(113a)을 통과하는 것을 차단한다. 그리하여, 메인 에어백(110)만이 팽창되고, 서브 에어백(130) 및 서포트 에어백(150)은 비 팽창 상태를 유지한다.
자동차 충돌 모드는 정면 경사 충돌 모드를 포함할 수 있다. 정면 경사 충돌 모드라 함은 자동차의 앞 부분에서 각도를 이루어 가해지는 충격이 발생하되 그 충격이 자동차의 전방 좌측 또는 우측 부분에서 상대적으로 좁은 부분에 가해지는 전방 충격이다. 이와 같은 충돌 시, 자동차의 중심이 회전하여 이동선으로부터 이탈함을 유발하는 경향이 있다. 이 경우 자동차의 내부의 탑승자는 전방 및 측방을 성분을 갖는 벡터를 가지고 전방으로 움직여질 수 있으며, 운전자의 두부는 회전하여 뇌상해치(BrIC)가 높아질 수 있다.
운전자 조건이란 승객의 사이즈, 몸무게 또는 착석 위치 등 다양한 인자를 포함할 수 있다.
본 발명을 따르면, 운전석 에어백 장치(1)는 상술한 운전자 조건을 감지하는 운전석 위치 감지 센서(191), 자동차의 충돌 상황을 감지하는 자동차 충돌 모드 감지 센서(193), 및 운전석 위치 감지 센서(191) 및 자동차 충돌 모드 감지 센서(193)로부터의 신호를 기초로 개폐장치(170)의 커터장치(175)를 선택적으로 동작시키는 제어기(180)를 더 포함한다.
예를 들면, 운전자가 예컨대, 여성 성인 소형 더미에 준하는 여성 또는 남성인 경우, 운전자는 운전석을 자동차의 전방으로 당기게 된다. 이 경우, 운전자의 두부를 포함하여 신체는 자동차의 전방으로 상대적으로 이동하게 되고, 운전석 위치 감지 센서(191)에 의해 이러한 운전자의 착석 위치가 감지된다.
이러한 상태에서, 자동차 충돌로 인해 에어백(100) 팽창 시, 제어기(180)는 개폐장치(170)의 커터장치(175)가 비활성화되도록 제어한다. 따라서, 커터장치(175)는 비 동작됨에 따라 인장부재(173)의 일단은 메인 에어백(110)이 자동차의 후방으로 팽창 전개되는 동안 메인 에어백(110)의 후방 패널(113)과 함께 이동한다.
그 결과, 인장부재(173)는 인장력이 발생되어 덮개부재(171)를 구속함에 따라 연통홀(113a)은 덮개부재(171)에 의해 폐쇄되고, 메인 에어백(110)내의 가스가 연통홀(113a)을 통해 배출되는 것이 차단된다. 따라서, 서포트 에어백(150) 및 서브 에어백(130)은 비 팽창 상태를 유지하여 상대적으로 신체 사이즈가 작은 운전자를 적절히 보호한다. 즉, 메인 에어백(110)만이 팽창되더라도 팽창된 메인 에어백(110)과 상대적으로 자동차의 전방으로 이동하여 착석한 운전자 사이의 거리가 적절히 유지되어 운전자를 적절히 보호할 수 있다.
한편, 일반적으로 운전자가 예컨대, 남성 성인 평균 더미 또는 THOR 50th percentile 남성 더미에 준하는 체격을 가질 경우, 운전자는 상대적으로 자동차의 후방으로 이동하여 착석하게 될 것이다. 이러한 운전자의 착석 상태는 운전석 위치 감지 센서(191)에 의해 감지된다.
이러한 상태에서, 자동차 충돌로 인해 에어백(100) 팽창 시, 제어기(180)는 개폐장치(170)의 커터장치(175)가 활성화되도록 제어한다. 제어기(180)의 제어 신호에 따라 커터장치(175)가 동작됨에 따라 인장부재(173)는 절단되고, 덮개부재(171)는 인장부재(173)로부터 해제된다.
그 결과, 메인 에어백(110)내의 가스는 연통홀(113a)을 통해 배출되어 서포트 에어백(150)내로 공급되어 서포트 에어백(150)이 팽창되고, 계속하여 서브 에어백(130)이 팽창 전개된다. 메인 에어백(100), 서포트 에어백(150) 및 서브 에어백(130)은 모두 팽창 상태를 유지하고, 상대적으로 신체 사이즈가 큰 운전자를 적절히 보호할 수 있다.
즉, 큰 신체 사이즈로 인해 자동차의 후방으로 일정 거리만큼 이동된 운전자와 팽창된 메인 에어백(110)의 사이에서, 서포트 에어백(150) 및 서브 에어백(130)이 추가적으로 팽창되어 운전자의 두부가 서브 에어백(130)에 의해 빠르게 수용된다. 따라서, 큰 신체 사이즈를 갖는 운전자의 두부를 신속하게 구속하여 운전자의 두부가 자동차의 전방으로 이동하면서 회전하는 것을 저지하여 운전자의 뇌상해치를 저감시킬 수 있다.
자동차 충돌 모드 감지 센서(193)는 자동차 충돌 시 자동차의 충돌 상태를 감지한다. 예를 들면, 충돌 모드 감지 센서(193)는 자동차의 정면 경사 충돌 상태를 감지한다.
정면 경사 충돌은 자동차의 앞부분에서 각도를 이루어 가해지는 충격이 발생하되 자동차 정면의 일부분 대략 40%이하로 중첩되어 충돌하는 경우를 포함할 수 있다. 이와 같은 충돌은 자동차의 중심이 회전하여 이동선으로부터 이탈함을 유발하는 경향이 있고, 운전자의의 두부 전방 및 측방의 성분들을 갖는 벡터를 가지고 전방으로 움직여질 수 있고 회전할 수 있다. 이와 같은 경향으로 탑승자의 뇌상해치가 높아질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서는 이러한 충돌 상황은 자동차 충돌 모드 감지 센서(193)를 통해 감지되어 제어기(180)로 전달된다. 제어기(180)는 커터 장치(175)를 동작시켜 인장부재(173)를 커팅하도록 한다. 그 결과, 메인 에어백(110)을 비롯하여 서포트 에어백(150), 서브 에어백(130)이 함께 팽창되어 운전자의 신체, 특히 운전자의 두부를 신속하게 구속하여 운전자 보호 기능을 수행할 수 있다.
상술한 자동차 정면 경사 충돌 상황에서 운전자의 조건, 예를 들면, 신체 사이즈, 몸무게, 착석 상태 등을 감지하여 커터장치(175)가 동작되어 서포트 에어백(150) 및 서브 에어백(130)이 팽창되도록 할 수 있다.
예를 들면, 충돌 감지 센서(193)을 통하여 자동차 정면 경사 충돌 상황이 감지된 상태에서 남성 성인 평균 더미, 또는 THOR 50th percentile 남성 더미에 준하는 운전자가 운전석에 착석한 경우, 제어기(180)는 커터 장치(175)를 동작시켜 서포트 에어백(150) 및 서브 에어백(130)이 추가적으로 팽창되도록 할 수 있다.
한편, 충돌 감지 센서(193)를 통하여 자동차 정면 경사 충돌 상황이 감지된 상태일지라도 여성 성인 소형 더미에 준하는 운전자가 운전석에 착석한 경우, 제어기(180)는 커터장치(175)를 비활성화시켜 메인 에어백(110)만이 팽창되도록 제어할 수 있다.
상술한 운전석 위치 감지 센서(191), 자동차 충돌 모드 감지 센서(193)는 다양한 형태로 변경 가능하며, 선택적으로 채용 가능하다.
한편, 운전자의 조건을 감지는 상술한 운전석 위치 감지 센서(191) 이외에도 운전자의 무게, 사이즈 등을 감지하는 다양한 방식에 의할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명을 따르면, 미국연방자동차 안전기준 208 (FMVSS 208) 및 미국도로교통안전국(NHTSA: National Highway Traffic Safety Administration)은 최근 신차안전평가프로그램의 사항에 만족할 수 있는 운전석 에어백 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 운전석 에어백 장치는 미국 외에 다양한 국가에서 요구하는 안전기준 및 신차안전평가프로그램의 준수사항을 적절히 만족시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예를 따른 운전석 에어백 장치의 구성을 도시한 측면도이다.
도 3을 참조하면, 서브 에어백(130)은 메인 에어백(110)의 후방측에 직접적으로 연결될 수 있다.
이 경우, 서브 에어백(130)의 자동차 전, 후 방향 팽창 길이는 도 1에 도시된 서브 에어백보다 길게 된다. 결과적으로, 서브 에어백(130)의 팽창 체적이 증대된다. 이 경우, 보다 증대된 가스 발생 기능을 갖는 인플레이터(7)를 채용하여 메인 에어백(110)만 팽창되는 경우와, 메인 에어백(110) 및 서브 에어백(130)이 팽창되는 경우에 따라 인플레이터의 가스 발생량을 조절되도록 할 수 있다. 다른 실시 예로, 인플레이터를 복 수개 구비하여 서브 에어백(130)의 추가 팽창 시, 서브 에어백(130)에 추가로 공급될 가스를 보충하도록 할 수 있다.
다음은 상술한 바와 같이 구성된 운전석 에어백 장치의 동작에 대해서 설명한다.
도 4는 본 발명의 운전석 에어백 장치의 메인 에어백이 팽창된 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 운전석(S)에 여성 성인 소형 더미(Hybrid Ⅲ 5th percentile Female)가 착석한 상태가 도시된다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 이와 같이 여성 성인 소형 더미(O1, 이하 여성더미라 칭함)가 착석된 경우 운전석 위치 감지 센서(191)에 의하여 운전석의 위치가 감지된다. 여기서, 운전석 위치 감지 센서(191)는 충돌 테스트 시 적용되는 트랙 포지션 센서(Track Position Sensor)에 대응될 수 있다.
여성 더미(O1)인 경우 자동차의 전방(F)으로 이동된 상태로 착석됨에 따라 실질적으로 스티어링 휠(2)에 더욱 가깝게 위치된다.
이 경우, 제어기(180)는 개폐장치(170)의 커터장치(175)가 비활성화되도록 제어한다. 그 결과, 인플레이터(7)로부터 발생된 가스는 메인 에어백(110)의 내부로 공급되고, 메인 에어백(110)은 더미(O1)를 향하여 팽창된다. 인장부재(173)의 일단은 메인 에어백(110)의 후방 패널(113)의 연통홀(113a)을 덮는 덮개부재(171)에 연결되고, 인장 부재(173)의 타단은 인플레이터(7)와 인접된 위치에서 고정적으로 연결됨에 따라 인장부재(173)의 일단은 후방 패널(113)과 함께 여성 더미(O1)를 향하여 이동하여 인장된다.
그 결과, 덮개부재(173)는 인장부재(173)에 의해 구속되어 연통홀(113a)을 폐쇄하여, 서포트 에어백(150) 및 서브 에어백(130)은 비 팽창 상태를 이루고, 따라서, 여성 소형 더미(O1)의 두부(H1)는 메인 에어백(11)에 수용되어 구속된다.
여성 더미(O1)인 경우 상술한 바와 같이 상대적으로 자동차의 전방으로 일정 거리만큼 이동된 상태로 착석됨에 따라 메인 에어백(11)만으로 충분히 구속할 수 있다. 만일, 서포트 에어백(150) 및 서브 에어백(130)이 추가적으로 팽창된 경우 여성 더미(O1)의 머리부(H1)와 팽창된 서브 에어백(130)에 의해 오히려 상해를 입을 수 있다.
도 5는 본 발명의 운전석 에어백 장치의 메인 에어백, 서브 에어백, 및 서포트 에어백이 팽창된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 운전석(S)에 남성 성인 평균 더미(Hybrid Ⅲ 50th Percentile male), 또는 THOR 50th percentile 남성 더미(O2, 이하 "남성 더미"라 칭함)가 착석한 상태가 도시된다.
도 1, 4, 및 5를 참조하면, 남성 더미(O2)는 여성더미(O1)에 비하여 몸무게 및 키가 크므로 운전석(S)을 뒤로 밀어 착석하게 된다. 그 경우, 스티어링 휠(2)과 남성 더미(O2) 사이의 거리는 스티어링 휠(2)과 여성더미(O1) 사이의 거리보다 일정거리(D)만큼 더 길어지게 된다.
이러한 경우, 제어기(180)는 개폐장치(170)의 커터장치(175)를 동작시키고, 커터장치(175)는 인장부재(173)를 절단한다. 그 결과, 덮개부재(171)의 인장부재(173)로부터의 구속력이 해제되어 메인 에어백(110) 내의 가스는 연통홀(113a)을 통하여 서포트 에어백(150)을 경유하여 서브 에어백(130)으로 공급된다.
따라서, 남성 더미(O2)의 두부(H2)는 서브 에어백(130)에 수용되어 신속하게 구속됨에 따라 자동차의 전방으로 이동하고 회전되는 것이 방지된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 에어백(100)에 의하면, 예컨대 미국연방자동차 안전기준 208 (FMVSS 208) 및 미국도로교통안전국(NHTSA: National Highway Traffic Safety Administration)은 최근 신차안전평가프로그램의 사항 둘 다를 만족할 수 있다.
예를 들면, 미국연방자동차 안전기준 208 및 미국 신차안전평가프로그램을 따라 운전석에 Hybrid Ⅲ 50th percentile 남성 더미 또는 THOR 50th percentile 남성 더미를 착석시켜 정면 경사 충돌 테스트를 할 경우, 커터 장치(175)를 활성화시켜 메인 에어백(110), 서포트 에어백(150) 및 서브 에어백(130)이 팽창되도록 하여 Hybrid Ⅲ 50th percentile 남성 더미 또는 THOR 50th percentile 남성 더미의 두부를 신속하게 구속하도록 할 수 있다.
미국연방자동차 안전기준 208의 일 정면 테스트 조건에 따라 운전석에 여성 성인 소형 더미(Hybrid Ⅲ 5th% percentile Female)를 착석시켜 테스트할 경우, 커터 장치(175)는 비활성화되고, 메인 에어백(110)만이 팽창 전개되도록 할 수 있다.
미국의 신차안전평가프로그램에서 요구하는 정면 테스트 조건에 따라 운전석에 THOR 50th percentile 남성 더미를 착석시켜 테스트할 경우, 커터 장치(175)를 활성화시켜 메인 에어백(110), 서포트 에어백(150) 및 서브 에어백(130)이 팽창되도록 할 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술하는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
1: 운전석 에어백 장치 100: 에어백
110: 메인 에어백 130: 서브 에어백
150: 서포트 에어백 170: 개폐장치
171: 덮개부재 173: 인장부재
175: 커터장치 180: 제어기
191: 운전석 위치 감지 센서 193: 정면 경사 충돌 감지 센서

Claims (7)

  1. 자동차의 스티어링 휠에 장착되어 상기 자동차의 충돌로 인해 팽창 시, 상기 스티어링 휠 및 상기 자동차의 운전석에 착석한 운전자 사이에서 팽창 전개하고, 상기 스티어링 휠을 향하는 전방 패널과 상기 운전자를 향하는 후방 패널로 구성된 메인 에어백;
    상기 메인 에어백의 상기 후방 패널 상에서 상기 메인 에어백과 연통하도록 구성되어 상기 자동차의 충돌 상황, 또는 상기 운전자 조건에 따라 선택적으로 팽창 전개하는 서브 에어백;
    상기 메인 에어백과 상기 서브 에어백의 연통로를 선택적으로 개폐하는 개폐장치; 및
    상기 자동차의 충돌 상황 또는 상기 운전자의 조건에 따라 상기 개폐장치를 동작시키는 제어기를 포함하는 자동차의 운전석 에어백 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 서브 에어백은 상기 메인 에어백의 상부에 구비되어 상기 운전자의 두부와 마주하는 자동차 운전석 에어백 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 연통로는 상기 메인 에어백의 후방 패널에 형성된 적어도 하나의 연통홀을 포함하고,
    상기 개폐장치는 상기 연통홀을 덮는 덮개부재;
    상기 덮개부재에 일단이 연결되고, 타단이 상기 메인 에어백에 연결된 인플레이터와 인접한 위치에 고정적으로 연결되어 상기 메인 에어백의 팽창 시 인장되는 인장부재; 및
    상기 제어기의 신호에 따라 상기 인장부재를 절단하는 커터장치를 포함하는 자동차의 운전석 에어백 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 메인 에어백 및 상기 서브 에어백의 사이에 구비되고, 상기 서브 에어백의 팽창 체적보다 작은 팽창 체적을 갖는 적어도 하나의 서포트 에어백이 추가로 구비된 자동차의 운전석 에어백 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제어기는 상기 자동차의 정면 경사 충돌 모드 시, 상기 커터 장치를 동작시켜 상기 인장부재를 절단하도록 구성된 운전석 에어백 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제어기는 상기 운전자가 Hybrid Ⅲ 50th percentile 남성 더미 또는 THOR 50th percentile 남성 더미 조건에서 상기 커터 장치를 동작시켜 상기 인장부재를 절단하도록 구성된 운전석 에어백 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 제어기는 상기 운전석의 위치를 감지하는 감지센서의 신호에 따라 상기 운전자의 착석 위치를 판단하고, 상기 운전자의 착석 위치에 따라 상기 커터 장치를 선택적으로 동작시켜 상기 인장부재를 절단하는 운전석 에어백 장치.
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