KR100716855B1 - 차량용 사이드 에어백의 쿠션. - Google Patents

차량용 사이드 에어백의 쿠션. Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 사이드 에어백의 쿠션에 관한 것으로서, 고압가스를 공급받아 팽창하는 토락스챔버 내부에 이너포켓이 설치되고, 상기 이너포켓에는 상기 토락스챔버로 상기 고압가스를 토출하는 측에 단면이 원형이고 출구쪽의 면적이 넓어지는 형상을 갖는 디푸저를 설치함으로써 상기 토락스챔버내에서 상기 고압가스의 와류를 발생시켜 쿠션내의 고압가스 유동흐름의 효율을 향상시켜 헤드챔버의 전개소요시간을 단축하는 차량용 사이드 에어백의 쿠션을 제공한다.
이너포켓, 토락스챔버, 헤드챔버, 디푸저, 와류

Description

차량용 사이드 에어백의 쿠션.{Side Air-Bag Cushion for Vehicle}
도 1은 , 일반적인 차량용 사이드 에어백의 장착구조를 나타내는 분해 사시도,
도 2는 , 종래 기술에 따른 차량용 사이드 에어백의 쿠션을 나타내는 단면도,
도 3은 , 본 발명에 따른 차량용 사이드 에어백의 쿠션를 나타내는 단면도,
도 4는 , 디푸저의 입,출구의 단면적 비율에 따른 출구에서의 마하수와의 관계를 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
50 : 쿠션 51 : 이너포켓
51a : 벤트홀 51b : 디푸저
52 : 토락스챔버 53 : 헤드챔버
54 : 격막 54a : 벤트홀
본 발명은 차량용 사이드 에어백의 쿠션에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량용 사이드 에어백의 쿠션에 효율적으로 고압가스를 공급하기 위하여 고압가스를 공급받아 팽창하는 토락스챔버 내부에 이너포켓을 설치하고, 상기 이너포켓에는 상기 토락스챔로버 상기 고압가스를 토출하는 측에 단면이 원형이고 출구쪽의 면적이 넓어지는 형상을 갖는 디푸저를 설치하는 것에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 에어백 시스템은 일정 크기 이상의 충돌사고 발생 시 에어백을 풍선처럼 부풀게 함으로써 에어백의 쿠션작용에 의해 승객의 충격을 완화하고 승객이 차체 밖으로 튕겨 나가는 것을 방지하는 안전장치로서, 정면 충돌 시 앞좌석 승객을 보호하는 운전석 에어백(Driver Air-Bag, DAB) 및 조수석 에어백(PAB)과, 측면 충돌 시 승객의 옆을 보호하는 사이드 에어백(SAB) 등이 있다.
그리고, 에어백 형태는 충돌 순간 신체의 이동방향에 맞춰 그 형태를 결정하여 부착되는데, 운전석 에어백 및 조수석 에어백은 원형의 전개형태인데 대하여 사이드 에어백은 선형의 전개형태로 설계된다.
도 1은 일반적인 차량용 사이드 에어백의 장착구조를 나타내는 분해 사시도이다.
일반적으로 차량용 사이드 에어백은 에어백 모듈(2)과, 내부에 상기 에어백 모듈(2)이 삽입되어 볼트 등의 고정구에 의하여 시트백(1)의 시트프레임(7)에 장착하기 위한 에어백하우징(6)을 포함하여 구성된다.
상기 에어백 모듈(2)은 고압가스를 발생시키는 인플레이터(Inflator;3)와, 상기 인플레이터(3)가 내부에 설치된 인플레이터 하우징(6)과, 상기 인플레이터(3)로부터 고압가스를 전달받는 쿠션(5)으로 구성된다.
도 2는 종래 기술에 따른 차량용 사이드 에어백의 쿠션(5)을 나타내는 사시도이다.
종래 기술에 따른 차량용 사이드 에어백의 쿠션(5)은 고압가스를 공급받아 팽창하는 토락스챔버(Thorax Chamber;5c)와, 상기 토락스챔버(5c)와 연결되고 상기 토락스챔버(5c)에 공급된 상기 고압가스를 전달받아 팽창하는 헤드챔버(Head Chamber;5d)를 포함하여 구성되고, 상기 토락스챔버(5c)내부에는 이너포켓(Inner Pocket;5a)이 설치되어 있다.
또한, 상기 이너포켓(5a)에는 상기 토락스챔버(5c)로 상기 고압가스가 토출되는 측에 벤트홀(Vent Hole;5b)이 형성되고, 상기 토락스챔버(5c)와 상기 헤드챔버(5d)사이에는 격막(5e)이 형성되어 구획되고, 상기 격막(5e)에는 벤트홀(5f)이 형성된다.
이와같이 상기 차량용 사이드 에어백의 쿠션(5)은 쿠션의 손상을 방지하고 유동을 적절히 배분하기 위해 이중챔버구조(Dual-Chamber Structure)를 갖는다.
상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 차량이 충돌이나 전복 등의 사고를 당할 경우 차량에 설치된 임팩트 센서(미도시)는 상기 충돌이나 전복 등을 감지하여 차량의 전자제어유닛(미도시)에 신호를 전달하고, 차량용 사이드 에어백은 상기 전자제어유닛으로부터 전달된 신호에 의해 작동된다.
따라서, 차량의 측면충돌이 감지되면, 상기 전자제어유닛으로부터 신호를 받은 인플레이터(3)는 고압가스를 발생시키고, 상기 고압가스는 토락스챔버(5c)내의 이너포켓(5a)에 전달되어 감속, 압축된 후에 상기 이너포켓(5a)의 벤트홀(5b)을 통해 상기 토락스챔버(5c)로 토출된다.
상기 토락스챔버(5c)로 전달된 상기 고압가스는 상기 토락스챔버(5c)를 팽창시킨 후에 일부가 상기 토락스챔버(5c)와 헤드챔버(5d) 사이에 설치된 격막(5e)의 벤트홀(5f)을 통해 상기 헤드챔버(5d)로 전달된다.
상기 토락스챔버(5c)에서 상기 헤드챔버(5d)로 상기 고압가스를 전달하는 역할은 상기 토락스챔버(5c)에서 상기 헤드챔버(5d)방향의 정압(靜壓)성분이다.
그러나, 상기 이너포켓(5a)에서 토출된 상기 고압가스의 동압(動壓)은 주로 전방방향성분을 가지게 된다.
따라서, 상기 토락스챔버(5c)내에서 상기 고압가스의 유동은 전방방향 동압성분이 모두 정압으로 변환된 후에 다시 팽창하여 상기 헤드챔버(5d)방향의 동압성분으로 전환되는 유동의 가감속과정이다.
상기와 같은 상기 고압가스의 유동의 가감속으로 인하여 공기역학적 에너지 손실이 발생하고 상기 헤드챔버(5d)의 전개소요시간이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
자동차 사이드 에어백의 쿠션내의 고압가스 유동흐름의 효율을 향상시켜 헤드챔버의 전개소요시간을 단축하는 차량용 사이드 에어백의 쿠션을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 차량용 사이드 에어백의 쿠션은 고압가스를 공급받아 팽창하는 토락스챔버와, 상기 토락스챔버와 연결되고, 상기 토락스챔버에 공급된 상기 고압가스를 전달받아 팽창하는 헤드챔버를 포함하고, 상기 토락스챔버 내부에는 이너포켓이 설치되고, 상기 이너포켓에는 상기 토락스챔버로 상기 고압가스를 토출하는 측에 단면이 원형이고 출구쪽의 면적이 넓어지는 형상을 갖는 디푸저가 설치된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 사이드 에어백의 쿠션을 나타내는 단면도이고, 도 4는 디푸저의 입,출구의 단면적 비율에 따른 출구에서의 마하수와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 사이드 에어백의 쿠션 (50)은 고압가스를 공급받아 팽창하는 토락스챔버(52)와, 상기 토락스챔버(52)와 연결되고 상기 토락스챔버(52)에 공급된 상기 고압가스를 전달받아 팽창하는 헤드챔버(53)를 포함하여 구성되고, 상기 토락스챔버(52)내부에는 이너포켓(51)이 설치되고, 상기 이너포켓(51)에는 상기 토락스챔버(52)로 상기 고압가스를 토출하는 측에 디푸저(Diffuser;51b)가 설치된다.
상기 디푸저(51b)는 단면이 원형이고 출구쪽의 면적이 넓어지는 형상으로 형성된다.
특히, 상기 디푸저(51b)는 팽창형 노즐형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 디푸저(51b)는 단면이 다른 형상을 가질 수도 있다.
상기 이너포켓(51)에는 벤트홀(51a)이 더 형성되고, 상기 벤트홀(51a)은 상기 토락스챔버(52)로 상기 고압가스를 토출하는 측에 상기 디푸저(51b)와 소정간격 이격되어 형성된다.
상기 벤트홀(51a)은 상기 토락스챔버(52) 내에서 상기 벤트홀(51a)방향으로 회전하는 와류를 형성하도록 상기 헤드챔버(53)쪽에 설치된다.
상기 벤트홀(51a)은 상기 디푸저(51b)와 같이 상기 이너포켓(51)에 공급된 고압가스를 상기 토락스챔버(52)로 전달하는 역할을 한다.
또한, 상기 벤트홀(51a)과 상기 디푸저(51b)는 입구의 형상과 단면적을 같이 한다.
차량용 사이드 에어백의 쿠션(50)내의 고압가스 유동은 초음속유동에 해당하고 일반적으로 초음속유동에서는 디푸저의 출구속도가 입구속도보다 빠르게 된다.
따라서, 상기 토락스챔버(52)내의 유동은 상기 디푸저(51b)의 출구에서의 상기 고압가스의 속도가 상기 벤트홀(51a)의 출구에서의 상기 고압가스의 속도보다 빠르게 되어 상기 벤트홀(51a)에서 상기 디푸저(51b)방향으로 속도구배가 나타나고, 이러한 속도구배에 의해 상기 토락스챔버(52)내에는 상기 벤트홀(51a)방향으로 회전하는 와류가 형성된다.
또한, 도 4에서 도시한 바와 같이 상기 디푸저(51b)의 출구에서의 상기 고압가스의 속도는 상기 디푸저의 출구쪽 면적을 증가시킬수록 더 빠른 유동을 갖는다.
따라서, 상기 디푸저(51b)의 출구면적을 조절함으로써 상기 토락스챔버(52)내의 속도구배를 크게하여 와류의 강도를 크게 할 수 있다.
한편, 상기 토락스챔버(52)와 상기 헤드챔버(53)는 사이에는 격막(54)이 형성되어 구획되고, 상기 격막(54)에는 벤트홀(54a)이 형성된다.
상기 헤드챔버(53)는 상기 토락스챔버(52)의 위쪽에 설치된다.
상기 격막(54)에 형성된 상기 벤트홀(54a)을 통하여 상기 토락스챔버(52)에 공급된 상기 고압가스가 상기 헤드챔버(53)를 팽창시킨다.
상기 격막(54)에 형성된 상기 벤트홀(54a)은 상기 토락스챔버(52)내에 형성된 와류에 의해 상기 고압가스가 상기 헤드챔버(53)로 원활히 전달되도록 적절한 위치에 형성된다.
그리고, 상기 토락스챔버(52)는 상기 디푸저(51b)에 대향하는 측의 하부가 라운드형상으로 형성된다.
상기 토락스챔버 하부의 라운드형상은 주위에 또 하나의 작은 와류를 형성하 여 상기 토락스챔버(52)내의 상기 디푸저(51b)와 상기 벤트홀(51a)에 의해 생성된 와류의 전방방향의 동압성분을 상기 헤드챔버(53)방향으로 전환시키는데 기여한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
인플레이터에서 발생한 고압가스는 이너포켓(51)에서 감속되고 압축된 후에 토락스챔버(52)로 토출되는 측의 벤트홀(51a)과 디푸저(51b)를 통하여 상기 토락스챔버(52)로 전달되고, 상기 토락스챔버(52)내에서는 상기 벤트홀(51a)과 상기 디푸저(51b)의 출구에서의 속도차이로 인하여 상기 벤트홀(51a)에서 상기 디푸저(51b)방향으로 상기 고압가스의 유동의 속도구배가 생기고 이로 인하여 상기 토락스챔버(52)내에서는 상기 벤트홀(51a)방향의 와류가 생성된다.
상기 와류는 상기 토락스챔버(52)와 헤드챔버(53)사이의 격막(54)에 형성된 벤트홀(54a)을 통하여 상기 헤드챔버(53)로 전달되어 상기 헤드챔버(53)를 전개하게 된다.
상기한 바와 같이, 상기 와류는 상기 토락스챔버(52)내에서 상기 고압가스 유동의 운동방향을 전환시키고, 상기 고압가스가 곧바로 상기 격막(54)에 형성된 상기 벤트홀(54a)을 통하여 상기 헤드챔버(53)로 전달되게하여 상기 토락스챔버(52)내의 상기 고압가스 유동의 가감속과정을 상당부분 줄여준다.
또한, 상기 토락스챔버(52)의 하부의 라운드 형상에 의해 생성된 작은 와류는 상기 이너포켓(51)에 설치된 상기 벤트홀(51a)과 상기 디푸저(51b)에 의해 상기 토락스챔버(52)내에 생성된 와류의 전방방향의 동압성분을 상기 헤드챔버(53)방향 으로 전환시키는데 기여한다.
따라서, 상기와 같은 과정을 통해 상기 고압가스 유동의 가감속으로 인한 공기역학적 에너지 손실을 줄이고 상기 헤드챔버(53)의 전개시간을 단축시키는 이점이 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량용 사이드 에어백의 쿠션은 이너포켓에서 토락스챔버로 토출되는 고압가스의 전방방향의 동압성분을 상기 토락스챔버내에서 형성된 와류에 의해 곧바로 헤드챔버로 전달하여 상기 고압가스 유동의 가감속으로 인한 공기역학적 에너지 손실을 줄이고 쿠션내의 상기 고압가스 유동흐름의 효율을 향상시켜 상기 헤드챔버의 전개 소요시간을 단축시키는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 고압가스를 공급받아 팽창하는 토락스챔버와;
    상기 토락스챔버와 연결되고, 상기 토락스챔버에 공급된 상기 고압가스를 전달받아 팽창하는 헤드챔버를 포함하고,
    상기 토락스챔버 내부에는 이너포켓이 설치되고, 상기 이너포켓에는 상기 토락스챔버로 상기 고압가스를 토출하는 측에 단면이 원형이고 출구쪽의 면적이 넓어지는 형상을 갖는 디푸저가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 에어백의 쿠션.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 이너포켓에는 벤트홀이 더 형성되고, 상기 벤트홀은 상기 토락스챔버로 상기 고압가스를 토출하는 측에 상기 디푸저와 소정간격 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 에어백의 쿠션.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 벤트홀은 상기 토락스챔버 내에서 상기 벤트홀 방향으로 회전하는 와류를 형성하도록 상기 헤드챔버쪽에 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 에어백의 쿠션.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 토락스챔버와 상기 헤드챔버는 사이에는 격막이 형성되어 구획되고, 상기 격막에는 벤트홀이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 에어백의 쿠션.
  6. 청구항 1, 청구항 3, 청구항 4 또는 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토락스챔버는 상기 디푸저에 대향하는 측의 하부가 라운드 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 사이드 에어백의 쿠션.
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