KR101704254B1 - 자동차용 발목 상해 방지 장치 - Google Patents

자동차용 발목 상해 방지 장치 Download PDF

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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 스몰 오버랩 충돌시 풋레스트에 올려진 탑승객의 발목에 상해가 발생하는 것을 용이하게 방지할 수 있도록 한 자동차용 발목 상해 방지 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 풋레스트 프레임과 로워트림 사이공간에 별도의 완충 구조물을 장착하여, 스몰 오버랩 충돌시 풋레스트에 올려진 운전자의 발에 수직하중(Fz) 및 좌우 모멘트(Mx)가 작용하는 것을 억제시킬 수 있도록 함으로써, 운전자의 발목 상해를 용이하게 방지할 수 있는 자동차용 발목 상해 방지 장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 발목 상해 방지 장치{Device for preventing ankle injury in the vehicle}
본 발명은 자동차용 발목 상해 방지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스몰 오버랩 충돌시 풋레스트에 올려진 탑승객의 발목에 상해가 발생하는 것을 용이하게 방지할 수 있도록 한 자동차용 발목 상해 방지 장치에 관한 것이다.
스몰 오버랩(Small overlap) 충돌이란, 차량의 전면 좌우폭 중 일부분(운전석 또는 조수석쪽)이 장애물과 충돌하는 일종의 편심 충돌 상황을 말한다.
다시 말해서, 상기 스몰 오버랩 충돌은 차량의 충돌 사고시 운전자가 스티어링 휠을 좌측 또는 우측으로 순간 조향시키는 등의 이유로 차량의 전면 전체가 장애물과 충돌하지 않고, 차량의 전면 좌우폭 중 일부분(운전석 또는 조수석쪽 약 25%)이 장애물과 충돌하는 상황을 말한다.
이에, 자동차 안전성 평가 기준이 강화되면서 정면충돌 테스트 방법 중 스몰오버랩 충돌 평가가 실시되고 있다.
이러한 스몰 오버랩 충돌시, 탑승객의 상해가 발생하는 신체 부위 중 풋레스트에 올려진 발과 발목 부분이 포함된다.
여기서, 종래의 풋레스트 구조를 살펴보면 다음과 같다.
첨부한 도 1은 종래의 풋레스트 장착 상태를 도시한 사시도이고, 도 2는 그 배면도이다.
도 1 및 도 2에서, 도면부호 20은 풋레스트 프레임을 지시하며, 이 풋레스트 프레임의 표면에 외관미를 고려하여 풋레스트 커버(미도시됨)가 커버링된다.
상기 풋레스트 프레임(20)은 운전자의 한쪽 발(브레이크 페달 및 가속페달을 조작하는 발의 반대쪽 발)을 올려 놓는 일종의 발 받침대로서, 운전자의 올바른 운전자세를 유지하기 위한 편의성을 제공한다.
도 1에서 보듯이, 상기 풋레스트 프레임(20)은 발을 올려놓을 수 있는 크기로 제작되어, 발의 거치각을 감안하여 경사진 형태로 장착된다.
특히, 상기 풋레스트 프레임(20)은 운전자의 발이 닿는 위치를 고려하여, 차체 외부쪽 로워트림(30)과 일정거리 떨어진 위치에 장착됨으로써, 도 2에서 보듯이 로워트림(30)과 풋레스트 프레임 사이에 약 60mm 이상의 빈공간이 형성된다.
그러나, 위와 같은 종래의 풋레스트 장착 구조는 스몰 오버랩 충돌시 다음과 같은 문제점이 있다.
스몰 오버랩 충돌시, 도 3에서 보듯이 풋레스트 프레임(20)에 올려진 운전자의 발에 Y방향(차체바닥으로부터 발바닥쪽으로 향하는 방향) 거동 증가에 따른 수직하중(Fz)이 작용하고, 이와 동시에 풋레스트 프레임(20)의 지지 강성 부족으로 인하여 도 4에서 보듯이 운전자의 발목에 회전을 유발하는 좌우 모멘트(Mx)가 크게 발생함으로써, 결국 운전자의 발목 꺽임 과다로 인하여 발목 상해를 크게 입게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 풋레스트 프레임과 로워트림 사이공간에 별도의 완충 구조물을 장착하여, 스몰 오버랩 충돌시 풋레스트에 올려진 운전자의 발에 수직하중(Fz) 및 좌우 모멘트(Mx)가 작용하는 것을 억제시킬 수 있도록 함으로써, 운전자의 발목 상해를 용이하게 방지할 수 있는 자동차용 발목 상해 방지 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차체 외부쪽 로워트림과 풋레스트 프레임 사이 공간에 스몰 오버랩 충돌시 승객의 발에 작용하는 수직하중(Fz) 및 좌우 모멘트(Mx)를 억제시킬 수 있는 완충 구조물을 장착하여서 된 것을 특징으로 하는 자동차용 발목 상해 방지 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따른 상기 완충 구조물은 풋레스트 프레임과 동일 평면을 이루는 높이와, 승객의 발뒤꿈치가 닿는 후단끝에서 전단끝까지 100mm 이하의 길이와, 풋레스트 프레임과 로워트림 사이 거리의 60% 이상의 폭을 가지도록 제작된 것임을 특징으로 한다.
특히, 상기 완충 구조물은: 승객의 발이 부분 거치되는 거치판; 거치판의 좌우측단에 일체로 형성되어 차체 바닥에 장착되는 좌우모멘트 억제프레임; 및 거치판의 후단에 일체로 형성되어 차체 바닥쪽으로 절곡된 수직하중 억제프레임; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 거치판의 표면에는 전후 길이방향을 따라 수평방향 강성 증대를 위한 수평방향 비드가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 좌우모멘트 억제프레임은 거치판의 좌우측단 길이방향 구간을 삼등분한 중간 구간에 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 좌우모멘트 억제프레임에는 상하방향을 따라 수직방향 강성 증대를 위한 수직방향 비드가 형성된 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 좌우모멘트 억제프레임의 하단에는 차체 바닥에 밀착되어 조립되는 장착단이 일체로 절곡 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수직하중 억제프레임에는 충돌시 좌굴 및 파단을 유도하는 복수개의 유도홀이 관통 형성된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 풋레스트 프레임과 로워트림 사이공간에 별도의 완충 구조물을 장착하여, 스몰 오버랩 충돌시 풋레스트에 올려진 운전자의 발에 수직하중(Fz) 및 좌우 모멘트(Mx)가 작용하는 것을 억제시킬 수 있고, 그에 따라 운전자의 발목이 꺽이는 등의 상해 발생을 용이하게 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 풋레스트 장착 상태를 도시한 사시도,
도 2는 종래의 풋레스트를 도시한 배면도,
도 3은 스몰 오버랩 충돌시 종래의 풋레스트에 수직하중(Fz)이 작용하는 것을 나타낸 도면,
도 4는 스몰 오버랩 충돌시 종래의 풋레스트에 좌우 모멘트(Mx)가 발생하는 것을 나타낸 도면
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 자동차용 발목 상해 방지 장치를 도시한 사시도,
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 자동차용 발목 상해 방지 장치의 장착 상태를 도시한 사시도,
도 10은 본 발명에 따른 자동차용 발목 상해 방지 장치의 좌우 모멘트 억제 효과를 도시한 테스트 결과 그래프.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 운전자의 한쪽 발(브레이크 페달 및 가속페달을 조작하는 발의 반대쪽 발)을 풋레스트에 올려놓은 상태에서 운전 중 스몰 오버랩 충돌이 발생하였을 때, 풋레스트에 올려놓은 운전자의 발 및 발목 등에 상해가 가해지는 것을 방지할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.
첨부한 도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 자동차용 발목 상해 방지 장치의 장착 상태를 도시한 사시도이다.
도 7 내지 9에 도시된 바와 같이, 승객의 발목 상해 방지를 위한 완충 구조물(10)이 차체 외부쪽 로워트림(30)과 풋레스트 프레임(20)의 사이 공간에 장착된다.
보다 상세하게는, 상기 풋레스트 프레임(20)이 운전자의 발이 닿는 위치를 고려하여, 차체 외부쪽 로워트림과 일정거리 떨어진 위치에 장착됨으로써, 로워트림(30)과 풋레스트 프레임(20) 사이에 약 60mm 이상의 빈공간이 형성되는 바, 이 빈공간에 승객의 발목 상해 방지를 위한 완충 구조물(10)이 장착된다.
이에, 상기 완충 구조물(10)은 패드류, 플라스틱, 스틸 등 다양한 재질을 이용하여 성형 제작되어, 스몰 오버랩 충돌시 승객의 발 및 발목 등에 작용하는 수직하중(Fz) 및 좌우 모멘트(Mx)를 억제시켜서 발목 상해가 발생하는 것을 방지하는 기능을 한다.
이를 위해, 상기 완충 구조물(10)은 풋레스트 프레임(20)과 동일 평면을 이루는 높이와, 승객의 발뒤꿈치가 닿는 후단끝에서부터 전단끝까지 약 100mm 이하의 길이와, 풋레스트 프레임(20)과 로워트림(30) 간의 총거리 중 60% 이상의 거리에 상당하는 폭을 가지도록 제작된다.
도 7을 참조하면, 상기 완충 구조물(10)의 높이(①)는 풋레스트 프레임(20)과 동일 평면을 이루는 높이로 제작되어야 하며, 그 이유는 첫째 승객의 발바닥을 서로 동일 평면을 이루는 풋레스트 프레임(20) 및 완충 구조물(10)의 표면에 안정적으로 거치시킬 수 있도록 함에 있고, 둘째 완충 구조물(10)의 높이가 풋레스트 프레임(20)의 높이와 일치하지 않으면, 높이 차이에 의한 단차가 발생하게 되고, 스몰 오버랩 충돌시 충격으로 발목 부분이 단차 부분에 걸려서 발목 꺽임이 발생할 수 있기 때문이다.
도 8을 참조하면, 상기 완충 구조물(10)의 길이(②)는 승객의 발뒤꿈치가 닿는 후단끝에서부터 전단끝까지 약 100mm 이하의 길이를 갖도록 제작되어야 하며, 그 이유는 완충 구조물이 100mm 이상의 큰 길이로 제작되면 스몰 오버랩 충돌 초기시 차체 변형으로부터 영향을 받아 완충 구조물이 심하게 변형 및 파손될 수 있고, 또한 완충 구조물이 충돌 초기에 이미 변형 및 파손되면 발목 꺽임 등을 방지하는 기능을 제대로 발휘할 수 없기 때문이다.
도 9를 참조하면, 상기 완충 구조물(10)의 폭(③)이 풋레스트 프레임(20)과 로워트림(30) 간의 총거리 중 60% 이상의 거리에 상당하는 수준으로 제작되어야 하며, 그 이유는 스몰 오버랩 충돌시 풋레스트 프레임(20)과 로워트림(30) 사이의 빈공간으로 발목이 끼이는 현상 및 발목이 끼인 상태에서 충격에 의한 발목 꺽임 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 함에 있다.
도 9에서, 미설명부호 40은 풋레스트 프레임(20)과 완충 구조물(10)을 외관상 커버하는 커버부재이면, 이 커버부재의 표면이 실질적인 발 안착 표면이 된다.
여기서, 본 발명의 완충 구조물에 대한 구체적인 구조를 살펴보면 다음과 같다.
첨부한 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 자동차용 발목 상해 방지 장치를 도시한 사시도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 완충 구조물(10)은 풋레스트 프레임(20)에 거치되는 승객의 발 일부분이 거치되도록 한 거치판(11)과, 이 거치판(11)의 좌우측단에 일체로 형성되어 차체 바닥에 장착되는 좌우모멘트 억제프레임(12)과, 상기 거치판(11)의 후단에 일체로 형성되어 차체 바닥쪽으로 일정 각도 절곡된 수직하중 억제프레임(13)으로 구성된다.
상기 완충 구조물(10)의 거치판(11)은 풋레스트 프레임(20)과 함께 동일 평면을 이루면서 커버부재(도 9 참조)로 감싸여지게 되고, 커버부재로 감싸여진 상태에서 승객의 발바닥을 풋레스트 프레임(20)과 함께 받쳐주는 역할을 한다.
이때, 스몰 오버랩 충돌시 상기 거치판(11)에 수평방향 충격이 전달될 수 있으므로, 거치판(11)이 자체적으로 수평방향 충격에 견디는 강성을 갖도록 제작되어야 하고, 이를 위해 거치판(11)의 표면에는 전후 길이방향을 따라 수평방향 강성 증대를 위한 복수의 수평방향 비드(14)가 돌출 형성된다.
상기 완충 구조물(10)의 수직하중 억제프레임(13)은 거치판(11)의 후단에 일체로 형성되어 차체 바닥쪽으로 일정 각도 절곡된 후, 그 하단이 차체 바닥에 지지된다.
바람직하게는, 상기 수직하중 억제프레임(13)은 스몰 오버랩 충돌에 따른 차체 변형시 쉽게 좌굴 및 파단될 수 있는 구조로 구비되며, 이를 위해 수직하중 억제프레임(13)에는 충돌시 좌굴 및 파단을 유도하는 복수개의 유도홀(15)이 관통 형성된다.
상기 완충 구조물(10)의 좌우모멘트 억제프레임(12)은 거치판(11)의 높이를 결정하는 수직 타입 프레임으로서, 거치판(11)의 좌우측단 길이방향 구간을 삼등분한 중간 구간에 일체로 형성된다.
또한, 상기 좌우모멘트 억제프레임(12)의 하단에는 차체 바닥에 밀착되어 조립되는 장착단(17)이 일체로 절곡 형성되며, 이 장착단(17)이 차체 바닥에 대한 전체 완충 구조물(10)의 조립 고정점이 된다.
이때, 상기 좌우모멘트 억제프레임(12)을 거치판(11)의 좌우측단 길이방향 구간을 삼등분한 중간 구간에만 일체로 형성시킨 이유는 상기 거치판(11)의 전단부 및 후단부(좌우모멘트 억제프레임이 없는 부분)가 스몰 오버랩 충돌 초기를 지나서 차체가 변형될 때, 차체와 함께 용이하게 좌굴 및 파단됨을 유도할 수 있도록 함에 있다.
만일, 상기 거치판(11)의 전단부 및 후단부(좌우모멘트 억제프레임이 없는 부분)가 좌굴 및 파단되지 않으면, 오히려 거치판(11)의 전단부 및 후단부가 들려 올라가면서 발목을 꺽이게 할 수 있으므로, 상기와 같이 좌우모멘트 억제프레임(12)을 거치판(11)의 좌우측단 길이방향 구간을 삼등분한 중간 구간에만 일체로 형성시키는 것이 바람직하다.
더욱이, 상기 거치판(11)의 전단부 및 및 후단부가 좌굴 및 파단될 때, 수직하중 억제프레임(13)도 좌굴 및 파단을 유도하는 복수개의 유도홀(15)이 관통 형성된 상태이므로 거치판(11)의 후단부와 함께 쉽게 좌굴 및 파단될 수 있고, 그에 따라 스몰 오버랩 충돌시 승객의 발바닥으로 들어오는 수직방향 하중(Fz)을 감소시킬 수 있다.
한편, 상기 좌우모멘트 억제프레임(12)은 승객의 발목 부분에 작용하는 좌우방향 모멘트(Mx)를 억제시키는 역할을 하는 바, 이 좌우모멘트 억제프레임(12)의 수직방향 강성이 부족하면 승객의 발목 부분에 좌우방향 모멘트(Mx)가 크게 발생할 수 있다.
이에, 상기 좌우모멘트 억제프레임(12)의 표면에는 상하방향을 따라 수직방향 강성 증대를 위한 수직방향 비드(16)가 돌출 형성된다.
여기서, 본 발명에 따른 완충 구조물의 발목 상해 방지 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 스몰 오버랩 충돌에 따른 차체 변형과 함께 상기 완충 구조물(10)에 충격이 전달되면, 완충 구조물(10)의 거치판(11)의 전단부 및 후단부, 그리고 복수개의 유도홀(15)을 갖는 수직하중 억제프레임(13)이 쉽게 좌굴 및 파단되면서 스몰 오버랩 충돌시 승객의 발바닥으로 들어오는 수직방향 하중(Fz)을 감소시키게 된다.
이때, 승객의 발바닥은 거치판(11)의 중간부분(좌우모멘트 억제프레임(12)과 일체로 연결된 부분) 표면에 계속 안착된 상태이지만, 상기 좌우모멘트 억제프레임(12)이 좌굴 및 파단되지 않은 채 승객의 발목 부분에 작용하는 좌우방향 모멘트(Mx)를 억제시키는 역할을 하게 된다.
이와 같이, 스몰 오버랩 충돌시 풋레스트에 올려진 승객(운전자)의 발과 발목 부분에 수직하중(Fz) 및 좌우 모멘트(Mx)가 작용하는 것을 완충 구조물에서 억제시킬 수 있도록 함으로써, 운전자의 발목이 꺽이는 등의 상해 발생을 용이하게 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 완충 구조물(10)을 실차에 탑재하여 스몰 오버랩 충돌 시험을 실시하였는 바, 그 결과는 첨부한 도 10에 도시된 바와 같다.
도 10에서 보듯이, 스몰 오버랩 충돌시 승객(운전자)의 발과 발목 부분에 작용하는 좌우 모멘트(Mx)가 기존 대비 100Nm 이하(발목 꺽임을 방지할 수 있는 수준) 수준으로 감소됨을 알 수 있었다.
이상에서 본 바와 같이, 상기 완충 구조물(10)의 형상 및 구조를 하나의 바람직한 실시예로 설명하였을 뿐, 풋레스트 프레임과 로워트림 사이공간에 장착되어 스몰 오버랩 충돌시 운전자의 발에 수직하중(Fz) 및 좌우 모멘트(Mx)가 작용하는 것을 억제할 수 있는 어떠한 형상도 본 발명의 범주내에 속하는 것으로 이해해야 할 것이다.
10 : 완충 구조물
11 : 거치판
12 : 좌우모멘트 억제프레임
13 : 수직하중 억제프레임
14 : 수평방향 비드
15 : 유도홀
16 : 수직방향 비드
17 : 장착단
20 : 풋레스트 프레임
30 : 로워트림
40 : 커버부재

Claims (8)

  1. 차체 외부쪽 로워트림과 풋레스트 프레임 사이 공간에 스몰 오버랩 충돌시 승객의 발에 작용하는 수직하중(Fz) 및 좌우 모멘트(Mx)를 억제시킬 수 있는 완충 구조물을 장착하되,
    상기 완충 구조물은:
    풋레스트 프레임과 동일 평면을 이루는 높이와, 승객의 발뒤꿈치가 닿는 후단끝에서 전단끝까지 100mm 이하의 길이와, 풋레스트 프레임과 로워트림 사이 거리의 60% 이상의 폭을 가지도록 제작되고,
    승객의 발이 부분 거치되는 거치판;
    거치판의 좌우측단에 일체로 형성되어 차체 바닥에 장착되는 좌우모멘트 억제프레임; 및
    거치판의 후단에 일체로 형성되어 차체 바닥쪽으로 절곡된 수직하중 억제프레임;
    으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 발목 상해 방지 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 거치판의 표면에는 전후 길이방향을 따라 수평방향 강성 증대를 위한 수평방향 비드가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 발목 상해 방지 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 좌우모멘트 억제프레임은 거치판의 좌우측단 길이방향 구간을 삼등분한 중간 구간에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 발목 상해 방지 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 좌우모멘트 억제프레임에는 상하방향을 따라 수직방향 강성 증대를 위한 수직방향 비드가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 발목 상해 방지 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 좌우모멘트 억제프레임의 하단에는 차체 바닥에 밀착되어 조립되는 장착단이 일체로 절곡 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 발목 상해 방지 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 수직하중 억제프레임에는 충돌시 좌굴 및 파단을 유도하는 복수개의 유도홀이 관통 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 발목 상해 방지 장치.
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KR1020150128186A KR101704254B1 (ko) 2015-09-10 2015-09-10 자동차용 발목 상해 방지 장치

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10297343A (ja) * 1997-04-25 1998-11-10 Honda Motor Co Ltd 自動車用フットレスト
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JP2008201233A (ja) * 2007-02-20 2008-09-04 Sekisui Plastics Co Ltd 下肢部保護用衝撃吸収部材
US8939496B2 (en) * 2012-09-28 2015-01-27 Mazda Motor Corporation Vehicle structure

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