KR101756005B1 - 차량용 전방 에어백 및 그 제어방법 - Google Patents

차량용 전방 에어백 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

실내측 챔버, 중앙 챔버 및 도어측 챔버로 구성된 에어백 쿠션; 인플레이터의 가스를 에어백 쿠션의 각 챔버에 공급하는 가스 유로; 인플레이터와 가스 유로 사이에 마련되어 가스 유로를 선택적으로 폐쇄 또는 개방시키는 가변밸브; 및 차량의 충돌상황을 충돌센서를 통해 판단하고 가변밸브를 제어하는 제어부;를 포함하는 차량용 전방 에어백이 소개된다.

Description

차량용 전방 에어백 및 그 제어방법 {FRONT AIRBAG FOR VEHICLE AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 차량의 탑승자 정면에 위치하는 에어백에 관한 것으로 구체적으로 경사충돌시 탑승자가 크래시패드나 센터페시아 등과 같은 구조물과 충돌하는 것을 방지하고, 머리의 회전을 통해 목이나 뇌의 손상을 방지하기 위한 에어백에 관한 것이다.
차량의 기능성 및 편의성과 더불어 탑승객의 안전에 대한 관심이 높아지면서, 사고 발생시 탑승객을 보호할 수 있는 안전과 관련된 장치들의 중요성이 점차 증대되고 있다. 탑승객 보호를 위한 안전장치 중에서, 특히 에어백 시스템은 차량의 충돌상황에서 탑승객의 충격을 분산시키는 가장 기본이 되는 보호장치이다.
그 중에서도 가장 기본이 되는 것은 전방 에어백으로써, 탑승자의 정면에 위치하여 충돌상황에서 탑승 차량내부의 각종 구조물과의 직접충돌을 방지하며 외부에서 전달되는 충격에너지를 차단하는 역할을 수행한다.
다만, 종래의 에어백은 경사충돌의 상황에서는 탑승자를 충분히 보호하지 못하고 센터페시아와 직접충돌하는 상황이 발생하거나, 전개된 에어백의 표면을 탑승자의 머리가 타고 흐르는 과정에서 목과 뇌에 상해를 입는 경우가 발생하는 문제점이 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2012-0122744 A
본 발명은 차량의 경사 충돌 상황에서 탑승자의 머리가 센터페시아 등의 구조물과 직접 충돌하거나 에어백 챔버의 표면을 타고 흐르는 과정에서 목에 상해를 입게되는 상황을 방지할 수 있는 전방 에어백을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 전방 에어백은 실내측 챔버, 중앙 챔버 및 도어측 챔버로 구성된 에어백 쿠션; 인플레이터의 가스를 에어백 쿠션의 각 챔버에 공급하는 가스 유로; 인플레이터와 가스 유로 사이에 마련되어 가스 유로를 선택적으로 폐쇄 또는 개방시키는 가변밸브; 및 차량의 충돌상황을 충돌센서를 통해 판단하고 가변밸브를 제어하는 제어부;를 포함한다.
실내측 챔버와 중앙 챔버를 연통시키는 제1벤트홀; 및 중앙챔버와 도어측 챔버를 연통시키는 제2벤트홀;을 더 포함할 수 있다.
제어부는 경사충돌 상황으로 판단되는 경우 가변밸브를 제어하여 중앙 챔버 및 실내측 챔버를 전개제어 할 수 있다.
제어부는 정면충돌 상황으로 판단되는 경우 가변밸브를 제어하여 중앙 챔버 및 도어측 챔버를 전개제어 할 수 있다.
제1벤트홀 및 제2벤트홀은 액티브 벤트홀이고, 제어부는 경사충돌 상황으로 판단되는 경우 제1벤트홀은 폐쇄제어하고, 제2벤트홀은 개방제어 할 수 있다.
제1벤트홀 및 제2벤트홀은 액티브 벤트홀이고, 제어부는 정면충돌 상황으로 판단되는 경우 제1벤트홀 및 제2벤트홀을 개방제어 할 수 있다.
도어측 챔버에는 챔버의 외부와 연통시키는 제3벤트홀;을 더 포함할 수 있다.
실내측 챔버에 연결된 가스 유로의 직경은 나머지 가스 유로의 직경보다 크게 형성될 수 있다.
차량용 전방 에어백의 제어방법으로서 승객의 탑승여부를 확인하는 승객탑승확인단계; 차량의 충돌상황을 판단하는 충돌신호감지단계; 충돌신호감지단계에서 감지된 신호에 따라 전개할 챔버를 선택하는 전개챔버 선택단계; 및 전개챔버 선택단계에서 선택된 챔버가 전개되도록 가변밸브를 제어하는 가변밸브제어단계;를 포함한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 차량용 전방 에어백에 따르면, 차량의 경사 충돌 상황에서 실내측 챔버와 중앙 챔버만을 전개시켜 탑승자가 센터페시아 등의 차량 구조물과 직접충돌하는 상황을 방지하고, 실내측 챔버의 압력을 높게 유지하여 탑승자의 머리가 회전하여 입게되는 목과 뇌의 상해를 방지할 수 있게 된다.
아울러 정면충돌 및 경사충돌 상황에서 에어백 챔버를 선택적으로 전개시킬 수 있게 됨으로써, 에어백 챔버의 부피가 증가하더라도 인플레이터의 용량 증가가 불필요하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전방에어백의 정면충돌 상황의 작동상태도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전방에어백의 경사충돌 상황의 작동 상태도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전방에어백의 정면충돌 상황의 벤트홀의 작동 상태도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전방에어백의 경사충돌 상황의 벤트홀의 작동 상태도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전방에어백 제어방법의 순서도
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전방에어백의 정면충돌 상황의 작동상태도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전방에어백의 경사충돌 상황의 작동 상태도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전방에어백의 정면충돌 상황의 벤트홀의 작동 상태도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전방에어백의 경사충돌 상황의 벤트홀의 작동 상태도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전방에어백 제어방법의 순서도이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 전방 에어백은 실내측 챔버(101), 중앙 챔버(103) 및 도어측 챔버(105)로 구성된 에어백 쿠션(100); 인플레이터(113)의 가스를 에어백 쿠션(100)의 각 챔버에 공급하는 가스 유로(200); 인플레이터(113)와 가스 유로(200) 사이에 마련되어 가스 유로(200)를 선택적으로 폐쇄 또는 개방시키는 가변밸브(300); 및 차량의 충돌상황을 충돌센서(401)를 통해 판단하고 가변밸브(300)를 제어하는 제어부(400);를 포함한다.
제어부(400)는 경사충돌 상황으로 판단되는 경우 가변밸브(300)를 제어하여 중앙 챔버(103) 및 실내측 챔버(101)를 전개제어 할 수 있다.
제어부(400)는 정면충돌 상황으로 판단되는 경우 가변밸브(300)를 제어하여 중앙 챔버(103) 및 도어측 챔버(105)를 전개제어 할 수 있다.
일반적으로 차량용 전방에어백의 경우 차량의 스티어링 휠 내부에 장착되거나 크래쉬패드 내부에 내장되어 있다. 이는 차량의 충돌센서(401) 또는 ECU(403)등에서 얻어지는 각종 신호값을 통해 충돌상황이 감지되는 경우 신속하게 전개되어 탑승자가 각종 차체 구조물들과 직접 충돌하는 것을 방지해주고, 외부로부터 전달되는 충격력을 흡수하여 탑승자에게 충격이 전달되는 것을 방지해주는 역할을 한다.
종래 차량의 경우 충돌상황이 발생하면 기존의 커튼 에어백과 전방에어백을 통해 운전자의 보호가 이루어지고 있었다. 다만, 정면 또는 측면충돌이 아닌 경사충돌 상황에서는 예상치 못한 탑승자의 거동에 의하여 탑승객의 보호가 미흡해지는 경우가 발생하였다.
구체적으로 예를들어 살펴보면, 경사충돌 상황에서는 탑승자의 머리가 에어백 쿠션(100)의 중앙에 로딩되지 않고 측면에 로딩되게 된다. 이때 종래의 에어백 쿠션(100)은 실내측면이 로딩되는 머리를 지지하지 못하고 주저앉으면서 머리가 에어백 쿠션(100)의 표면을 따라 타고 내려가 크래쉬패드 또는 센터페시아와 직접충돌하여 상해를 입는 경우가 발생한다. 또한, 머리가 에어백 쿠션(100)의 실내측면을 따라 타고 내려가는 과정에서 머리가 회전하면서 목 또는 뇌가 손상되는 경우도 발생하였다.
이를 방지하기 위하여 에어백 쿠션(100)의 크기를 증가시켜 센터페시아 영역까지 보호하도록 하는 경우 증가되는 에어백 쿠션(100)의 부피에 따라 인플레이터(113) 용량에 부담이 발생하고, 에어백의 전개속도가 늦어져 탑승자의 보호에 미흡함이 발생하게 된다.
따라서 본 발명에서는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 에어백 쿠션(100)의 크기를 센터페시아 영역까지 보호할 수 있도록 증가시키되, 에어백 쿠션(100)의 각 챔버에 인플레이터(113) 가스를 선택적으로 공급하여 전개되도록 제어함으로써 인플레이터(113)의 용량 증가 없이도 에어백의 전개속도를 빠르게 하여 경사충돌상황에서 탑승자를 충분히 보호할 수 있도록 구성하고 있다.
도면을 참조하여 구체적으로 살펴보면, 에어백 쿠션(100)을 실내측 챔버(101), 중앙 챔버(103), 도어측 챔버(105)로 구획한다. 이때 각각의 챔버는 한개 또는 복수개로 구성될 수 있다. 각각의 챔버에 인플레이터(113)의 가스를 공급할 수 있도록 가스 유로(200)를 연결하되, 가변밸브(300)를 인플레이터(113)와 가스 유로(200)사이에 마련하여 가스 유로(200)를 차단 또는 개방함으로써 각각의 챔버를 선택적으로 전개시킬 수 있게 되는 것이다.
제어부(400)는 충돌센서(401) 또는 ECU(403)등의 정보로부터 정면충돌 상황으로 판단되는 경우 가변밸브(300)를 제어하여 중앙 챔버(103)와 도어측 챔버(105)가 전개되도록 한다. 또한 제어부(400)가 경사충돌 상황으로 판단한 경우, 가변밸브(300)를 제어하여 중앙 챔버(103)와 실내측 챔버(101)가 전개되도록 한다. 이를 통해 실질적으로 전개되는 챔버의 부피를 줄여 정면충돌 및 경사충돌 상황에 모두 효과적으로 대응하면서도 인플레이터(113)의 용량의 증가는 불필요하게 되는 것이다.
실내측 챔버(101)와 중앙 챔버(103)를 연통시키는 제1벤트홀(107); 및 중앙챔버와 도어측 챔버(105)를 연통시키는 제2벤트홀(109);을 더 포함할 수 있다.
제1벤트홀(107) 및 제2벤트홀(109)은 액티브 벤트홀이고, 제어부(400)는 경사충돌 상황으로 판단되는 경우 제1벤트홀(107)은 폐쇄제어하고, 제2벤트홀(109)은 개방제어 할 수 있다.
경사충돌 상황의 경우 앞서 언급한바와 같이 센터페시아와의 충돌을 방지하기 위하여 에어백 쿠션(100)의 보호영역을 증가시키는 것도 중요하지만, 증가된 부분이 주저앉지 않고 지지력을 유지하는 것 또한 중요하다.
따라서 본 발명에서는 실내측 챔버(101)와 중앙 챔버(103)를 연통시키는 제1벤트홀(107)은 폐쇄하여 실내측 챔버(101)로 공급된 가스가 유지되도록 하여 지지력을 확보하고, 중앙챔버와 도어측 챔버(105)를 연통시키는 제2벤트홀(109)은 개방제어하여 탑승자의 머리가 로딩된 후 자연스럽게 가스가 제2벤트홀(109)을 통해 도어측 챔버(105)로 배출되도록 함으로써, 압력을 낮추도록 구성하고 있다.
이를 통하여 탑승자의 센터페시아와의 직접충돌을 방지하고 머리의 회전에 의한 뇌와 목의 부상을 방지하며 에어백의 전개압력에 의해 탑승자에 전해지는 충격 또한 완화시킬 수 있게 된다.
제1벤트홀(107) 및 제2벤트홀(109)은 액티브 벤트홀이고, 제어부(400)는 정면충돌 상황으로 판단되는 경우 제1벤트홀(107) 및 제2벤트홀(109)을 개방제어 할 수 있다.
정면충돌의 경우 탑승자의 머리 및 상체가 로딩되는데에 있어서 치우침이 적기 때문에 중앙 챔버(103)와 도어측 챔버(105)의 압력을 균일하게 유지함이 유리하다. 또한, 에어백의 전개압력에 의해 탑승자에게 가해지는 충격을 완화시킬 수 있도록 인플레이터(113) 가스를 배출시키는 것 또한 중요하다.
따라서 본 발명에서는 중앙챔버와 도어측 챔버(105)를 연통시키는 제2벤트홀(109)을 개방제어하여 중앙챔버와 도어측 챔버(105)의 압력을 균일하게 유지하고, 실내측 챔버(101)와 중앙 챔버(103)를 연통시키는 제1벤트홀(107)을 개방하여 탑승자의 머리 및 상체가 로딩될 때 가스가 자연스럽게 실내측 챔버(101)로 배출되도록 구성하고 있다.
도어측 챔버에는 챔버의 외부와 연통시키는 제3벤트홀(111);을 더 포함할 수 있다. 부가적으로 도어측 챔버(105)에 외부와 연통되는 별도의 일반 벤트홀을 추가적으로 마련하여 도어측 챔버(105)의 가스배출이 원활하도록 구성할 수도 있다.
실내측 챔버(101)에 연결된 가스 유로(201)의 직경은 나머지 가스 유로(203, 205)의 직경보다 크게 형성될 수 있다.
경사충돌 상황의 경우 앞서 언급한 바와 같이 탑승자의 머리가 로딩될 때 회전을 방지하기 위하여 실내측 챔버(101)의 압력을 높게 유지하여 지지력을 확보할 필요가 있다. 이때 실내측 챔버(101)에 연결된 가스 유로의 직경을 크게하여 보다 많은 가스가 충진되도록 함으로써 전개속도 및 압력을 높여 탑승자를 보호하도록 할 수 있다.
차량용 전방에어백의 제어방법으로서 승객의 탑승여부를 확인하는 승객탑승확인단계(S100); 차량의 충돌상황을 판단하는 충돌신호감지단계(S200); 충돌신호감지단계(S200)에서 감지된 신호에 따라 전개할 챔버를 선택하는 전개챔버 선택단계(S300); 및 전개챔버 선택단계(S300)에서 선택된 챔버가 전개되도록 가변밸브(300)를 제어하는 가변밸브제어단계(S400);를 포함한다.
승객탑승확인단계(S100)에서는 승객의 탑승여부를 확인하여 에어백을 작동시킬지 여부를 결정한다. 충돌신호감지단계(S200)에서는 차량의 충돌상황을 충돌센서(401) 또는ECU(403)의 정보를 바탕으로 충돌의 발생여부(S201) 및 충돌상황(S203)을 판단한다. 전개챔버 선택단계(S300)에서는 충돌신호감지단계(S200)에서 감지된 신호에 따라 전개할 챔버를 선택하고, 가변밸브제어단계(S400)에서는 전개챔버 선택단계(S300)에서 선택된 챔버가 전개되도록 가변밸브(300)를 제어한다.
위와 같은 방법으로 차량용 전방에어백을 제어함으로써, 정면충돌 및 경사충돌상황 모두 효과적으로 대응하여 탑승자의 보호에 만전을 기할 수 있게 된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 에어백 쿠션 101 : 실내측 챔버
103 : 중앙 챔버 105 : 도어측 챔버
107 : 제1벤트홀 109 : 제2벤트홀
111 : 제3벤트홀 113 : 인플레이터
200 : 가스 유로 300 : 가변밸브
400 : 제어부 S100 : 승객탑승확인단계
S200 : 충돌신호감지단계 S300 : 전개챔버 선택단계
S400 : 가변밸브제어단계

Claims (9)

  1. 실내측 챔버, 중앙 챔버 및 도어측 챔버로 구성된 에어백 쿠션;
    하나의 인플레이터의 가스를 에어백 쿠션의 각 챔버에 공급하는 복수의 가스 유로;
    인플레이터와 가스 유로 사이에 마련되어 가스 유로를 선택적으로 폐쇄 또는 개방시키는 하나의 가변밸브;
    차량의 충돌상황을 충돌센서를 통해 판단하고 가변밸브를 제어하는 제어부;
    실내측 챔버와 중앙 챔버를 연통시키는 제1벤트홀; 및
    중앙챔버와 도어측 챔버를 연통시키는 제2벤트홀;을 포함하고,
    제1벤트홀 및 제2벤트홀은 액티브 벤트홀이고,
    제어부는 경사충돌 상황으로 판단되는 경우, 가변밸브를 제어하여 중앙 챔버 및 실내측 챔버를 전개제어하되, 제1벤트홀은 폐쇄제어하며, 제2벤트홀은 개방제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 전방 에어백.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    제어부는 정면충돌 상황으로 판단되는 경우 가변밸브를 제어하여 중앙 챔버 및 도어측 챔버를 전개제어 하는 것을 특징으로 하는 차량용 전방 에어백.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    제어부는 정면충돌 상황으로 판단되는 경우 제1벤트홀 및 제2벤트홀을 개방제어 하는 것을 특징으로 하는 차량용 전방 에어백.
  7. 청구항 6에 있어서,
    도어측 챔버에는 챔버의 외부와 연통시키는 제3벤트홀;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전방 에어백.
  8. 청구항 1에 있어서,
    실내측 챔버에 연결된 가스 유로의 직경은 나머지 가스 유로의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 차량용 전방 에어백.
  9. 청구항 1의 차량용 전방 에어백의 제어방법으로서
    승객의 탑승여부를 확인하는 승객탑승확인단계;
    차량의 충돌상황을 판단하는 충돌신호감지단계;
    충돌신호감지단계에서 감지된 신호에 따라 전개할 챔버를 선택하는 전개챔버 선택단계; 및
    전개챔버 선택단계에서 선택된 챔버가 전개되도록 가변밸브를 제어하는 가변밸브제어단계;를 포함하고,
    충돌신호감지단계에서 감지된 신호가 경사충돌 신호일 경우, 전개챔버 선택단계 시, 전개할 챔버를 중앙 챔버 및 실내측 챔버로 선택하며,
    전개챔버 선택단계에서 전개할 챔버로 중앙 챔버 및 실내측 챔버가 선택된 경우, 가변밸브제어단계 시, 가변밸브를 제어하여 중앙 챔버 및 실내측 챔버를 전개제어 하되, 제1벤트홀은 폐쇄제어하고, 제2벤트홀은 개방제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 전방 에어백의 제어방법.
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