KR20160060531A

KR20160060531A - 전방 국부 충돌을 위한 차량 바퀴 비틀림 시스템

Info

Publication number: KR20160060531A
Application number: KR1020150065580A
Authority: KR
Inventors: 브랄 바브니트
Original assignee: 현대 아메리카 테크니컬 센타, 아이엔씨; 기아자동차주식회사; 현대자동차주식회사
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2015-05-11
Publication date: 2016-05-30
Also published as: CN105691341A; US20160144894A1

Abstract

하나의 실시예에서, 차량의 휠에 결합된 텔레스코픽 링크를 포함하는 시스템이 개시된다. 상기 시스템은 차량의 전방 국부 충돌을 검출하는 센서를 또한 포함한다. 상기 시스템은 상기 센서와 텔레스코픽 링크에 결합된 제어기를 더 포함한다. 상기 제어기는 차량의 전방 국부 충돌이 검출되었음을 상기 센서로부터 수신하는 것에 반응하여 텔레스코픽 링크를 작동시킨다. 상기 텔레스코픽 링크는 상기 제어기에 의하여 작동되었을 때 상기 휠을 회전시킨다.

Description

전방 국부 충돌을 위한 차량 바퀴 비틀림 시스템{VEHICLE WHEEL TWIST SYSTEM FOR SMALL OVERLAP FRONTAL COLLISIONS}

본 발명은 차량 내에서 충격력을 분산하기 위한 시스템에 관한 것이다. 특히, 충격력이 차량의 객실로부터 멀어지도록 하는 기술이 개시된다.

많은 현대 차량은 충돌 동안 충격력을 돌리고/돌리거나 흡수하는 다수의 기술들이 장착된다. 예를 들어, 몇몇 차량은 정면 충돌 동안 충격력의 일부를 흡수하는 "크럼플 존(crumple zone)"이 구축되어 있다. 일반적으로, 크럼플 존은 차량의 희생부에 의하여 작동하여 충격력을 차량의 객실로부터 멀어지도록 돌린다. 이에 따라, 충돌 시, 차량은 객실의 구조적 온전성은 유지하는 반면 "구겨지게" 된다.

크럼플 존을 사용하는 것에 추가적으로, 현대 차량은 승객에 대한 충격력을 최소화 및/또는 분산하도록 된 기술들이 또한 장착된다. 예를 들어, 안전 벨트와 같은 승객 규제가 충돌 동안 승객이 그 자리에 고정되도록 도와 준다. 충돌 동안 에어백이 또한 전개되어 충격이 승객에 가해지는 것을 완화하도록 도와 준다. 몇몇 차량의 경우, 에어백은 차량의 전방(즉, 정면 충돌 동안 사용되기 위한)과 차량의 문들을 따라(즉, 차량의 측면 충돌 동안 사용되기 위한) 위치할 수 있다.

최근에 떠오르는 관심 분야 중 하나는 전방 국부 충돌에 대한 연구이다. 완전한 정면 충돌과는 달리, 전방 국부 충돌은 일반적으로 다른 물체와 충돌하는 차량의 정면의 작은 부분만을 포함한다. 예를 들어, 고속도로 안전보호협회(Insurance Institute for Highway Safety; IIHS)는 전방 국부 충돌을 위한 정규화된 시험을 반포하였는데, 그것에서는 단지 차량의 정면 너비의 25%±1%만이 장벽에 충돌한다. 이러한 충돌은 차량이 장벽에 직접 충격되는 것에 비하여 차량에 상당히 다른 영향을 끼칠 수 있다. 다시 말하면, 다른 종류의 충돌(예를 들어, 완전한 정면 충돌, 측면 충돌 등)을 다루기 위한 수단들이 전방 국부 충돌을 완전히 다룰 수 없다.

관련 기술들의 문제점을 해결하기 위하여, 전방 국부 충돌과 같은 특정 충돌 조건 동안 충격력을 제어된 방식으로 돌리기 위한 기술의 발전이 요구되고 있다.

배경기술에 기재된 정보들은 단지 본 발명의 배경기술에 대한 이해를 돕기 위한 것일 뿐이고, 이에 따라 이 나라에서 당업자에게 이미 알려진 선행 기술을 구성하는 것이 아닌 정보를 포함할 수 있다.

본 발명은 차량의 전방 국부 충돌 동안 차량의 객실에 최소한으로 침범하는 시스템 및 방법을 제공한다. 특히, 충돌에 가까운 전륜이 충돌 동안 강제적으로 회전하고, 그것에 의하여 충격력을 돌리는 기술이 기재된다.

하나의 실시예에서, 본 발명은 차량의 휠에 결합된 텔레스코픽 링크를 포함하는 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 또한 차량의 전방 국부 충돌을 검출하는 센서를 포함한다. 상기 시스템은 또한 상기 센서와 텔레스코픽 링크에 결합된 제어기를 포함한다. 상기 제어기는 차량의 전방 국부 충돌이 검출되었음을 상기 센서로부터 수신하는 것에 반응하여 텔레스코픽 링크를 작동시킨다. 상기 텔레스코픽 링크는 상기 제어기에 의하여 작동되었을 때 상기 휠을 회전시킨다.

몇몇 양상에서, 상기 텔레스코픽 링크는 작동되었을 때 충돌에 가까운 휠의 끝단을 차량을 향하여 회전시킨다. 다른 양상에서, 상기 텔레스코픽 링크는 파이로테크닉(pyrotechnic) 링크이다. 상기 링크는 내부 구멍을 정의하는 하우징, 상기 휠에 결합되고 상기 내부 구멍 내에 위치하는 액츄에이터 암, 상기 액츄에이터 암에 결합된 피스톤, 상기 하우징의 내부 구멍 내에 위치하는 포, 그리고 상기 포를 점화하도록 된 점화기를 포함할 수 있다. 하나의 양상에서, 상기 제어기는 에어백 제어 유닛이다. 다른 양상에서, 상기 시스템은 상기 휠을 조향 기어 박스에 연결하는 조타봉을 더 포함할 수 있다. 상기 텔레스코픽 링크는 작동되었을 때 상기 조타봉을 조향 기어 박스로부터 분리한다. 다른 양상에서, 상기 텔레스코픽 링크는 센서가 차량의 전방 국부 충돌을 검출한 때로부터 20ms 이내에 작동된다. 또 다른 양상에서, 상기 휠은 그에 연결된 제어 암에 의하여 정의된 축을 기준으로 회전한다.

다른 실시예에서, 방법이 개시된다. 상기 방법은 제어기에서 차량의 하나 이상의 센서로부터 충돌 데이터를 수신하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 제어기에 의하여 차량의 전방 국부 충돌을 검출하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 제어기에 의하여 차량의 휠에 결합된 텔레스코픽 링크를 작동시키는 단계를 더 포함한다. 텔레스코픽 링크는 작동되었을 때 상기 휠을 회전시킨다.

다른 실시예에서, 시스템이 개시된다. 상기 시스템은 차량의 전방 국부 충돌을 센싱하기 위한 센싱 수단을 포함한다. 상기 시스템은 차량의 휠이 회전하도록 힘을 가하는 힘을 가하는 수단을 더 포함한다. 상기 시스템은 센싱 수단이 차량의 전방 국부 충돌을 센싱하는 것에 반응하여 힘을 가하는 수단을 작동시키는 제어 수단을 더 포함한다.

몇몇 양상에서, 상기 시스템은 상기 휠을 조향하기 위한 조향 수단을 더 포함한다. 다른 양상에서, 상기 시스템은 상기 조향 수단을 휠로부터 분리하기 위한 분리 수단을 더 포함한다. 다른 양상에서, 상기 힘을 가하는 수단이 작동될 때까지 휠을 차량에 결합하기 위한 고정시키는 수단을 더 포함한다.

유리하게도, 여기에서 개시되는 시스템과 방법은 전방 국부 충돌을 검출하는 것에 반응하여 차량의 휠이 강제적으로 회전하도록 하고, 그것에 의하여 그렇지 않은 경우 힘이 차량 측을 향해 차량의 객실 내로 잠재적으로 나쁜 영향을 끼칠 수 있는 충격이 가해지는 잠재적인 힘의 경로를 제거할 수 있다.

앞에서 언급한 본 발명의 특징들 및 다른 특징들은 예시의 목적으로만 아래에서 주어져 있으며 이에 따라 본 발명을 한정하지 않는 첨부된 도면들에 도시된 몇몇 실시예들을 참조하여 자세히 설명된다.
도 1a~1d는 다양한 차량의 정면 충돌을 도시하고 있다.
도 2a~2b는 차량의 조향 시스템을 도시한 도면이다.
도 3a~3c는 전방 국부 충돌을 위한 휠 비틀림 시스템을 도시한 도면이다.
도 4a~4b는 휠 비틀림 시스템이 장착된 차량에 전방 국부 충돌이 가해진 것을 도시한 도면이다.
도 5a~5b는 전방 국부 충돌 동안 차량의 하부를 도시한 도면이다.
도 6a~6b는 전방 국부 충돌 동안 차량 객실을 도시한 도면이다.
도 7은 시뮬레이션 된 차량의 충돌 피해 결과를 도시한다.
앞에서 참조한 도면들은 축적이 정확하지 않으며 본 발명의 기본적인 원리들을 나타내는 다양한 특징들을 다소 간략화한 표현으로 나타내고 있음을 이해하여야 할 것이다. 예를 들어, 특정 치수, 방향성, 위치, 그리고 형상을 포함하는 본 발명의 특정한 특징들은 특별히 의도된 응용 분야 및 사용 환경에 의하여 부분적으로 결정될 수 있다.
도면에서, 도면 번호는 전체 도면에 걸쳐 본 발명의 동일하거나 동등한 부분을 언급한다.

이하, 본 발명의 실시예들이 당업자가 용이하게 구현할 수 있도록 기재된다.

본 명세서에서 사용된 "차량", "차", "차량의", "자동차" 또는 다른 유사한 용어들은 스포츠 실용차(sports utility vehicles; SUV), 버스, 트럭, 다양한 상용차를 포함하는 승용차, 다양한 종류의 보트나 선박을 포함하는 배, 항공기 및 이와 유사한 것을 포함하는 자동차를 포함하며, 하이브리드 차량, 전기 차량, 플러그 인 하이브리드 전기 차량, 수소연료 차량 및 다른 대체 연료(예를 들어, 석유 외의 자원으로부터 얻어지는 연료) 차량을 포함한다. 여기에서 언급된 바와 같이, 하이브리드 차량은, 예를 들어 가솔린과 전기에 의하여 구동되는 차량과 같이 두 개 이상의 동력원을 가진 차량이다.

추가적으로, 몇몇 방법들은 적어도 하나의 제어기에 의하여 실행될 수 있다. 제어기라는 용어는 메모리와, 알고리즘 구조로 해석되는 하나 이상의 단계들을 실행하도록 된 프로세서를 포함하는 하드웨어 장치를 언급한다. 상기 메모리는 알고리즘 단계들을 저장하도록 되어 있고, 프로세서는 아래에서 기재하는 하나 이상의 프로세스들을 수행하기 위하여 상기 알고리즘 단계들을 특별히 실행하도록 되어 있다.

더 나아가, 본 발명의 제어 로직은 프로세서, 제어기 또는 이와 유사한 것에 의하여 실행되는 실행 가능한 프로그램 명령들을 포함하는 컴퓨터가 읽을 수 있는 수단 상의 일시적이지 않고 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체로 구현될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 수단의 예들은, 이에 한정되지는 않지만, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 플래쉬 드라이브, 스마트 카드 및 광학 데이터 저장 장치를 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어들은 특정 실시예들만을 기재하기 위한 것으로 본 발명을 한정하기 위한 의도가 아니다. 본 명세서에서 사용된 단수 형태들은, 맥락에서 명백히 이와 다르게 지칭하고 있지 않는 한, 복수 형태들을 함께 포함한다. "포함하다" 및/또는 "포함하는" 등과 같은 용어는 본 명세서에서 사용되었을 때 기재된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들 및/또는 부품들이 존재하는 것을 나타내며, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 요소들, 부품들 및/또는 그들의 그룹들이 존재하는 것 또는 추가되는 것을 배제하기 위한 것이 아님을 이해하여야 할 것이다. 본 명세서에서 사용된 "및/또는"이라는 용어는 하나 이상의 연관되고 리스트에 언급된 항목들 중 어느 하나 및 모든 조합을 포함한다. "결합된"이라는 용어는 두 부품들 사이의 물리적 관계를 나타내고, 그것에 의하여 상기 부품들은 서로 직접 연결되거나 하나 이상의 중간 부품을 통하여 간접적으로 연결된다.

본 발명은 차량 내에서 충격력을 분산하기 위한 시스템을 제공한다. 특히, 본 발명에서, 정면 국부 충돌의 문제를 근본적으로 해결하기 위하여, 정면 국부 충돌을 검출하는 것에 반응하여 차량의 휠을 강제적으로 회전하고, 그것에 의하여 힘이 차량의 실내로 전달되는 것을 방지하는 시스템 및 방법이 개시된다. 달리 말하면, 여기에서 개시된 기술은 전방 국부 충돌 동안 차량의 객실로 나쁜 영향을 주지 않도록 휠이 비틀리는 것을 허용한다.

본 발명에 따르면, 차량의 휠에 결합된 텔레스코픽 링크를 포함하는 시스템이 개시된다. 상기 시스템은 차량의 전방 국부 충돌을 검출하는 센서를 더 포함한다. 상기 시스템은 상기 센서와 텔레스코픽 링크에 결합된 제어기를 더 포함한다. 상기 제어기는 차량의 전방 국부 충돌이 검출되었음을 상기 센서로부터 수신하는 것에 반응하여 텔레스코픽 링크를 작동시킨다. 상기 텔레스코픽 링크는 상기 제어기에 의하여 작동되었을 때 상기 휠을 회전시킨다.

도 1a~1d를 참조하면, 다양한 형태의 차량의 전방 충돌이 도시되어 있다. 도 1a는 일반적인 차량(100)에 40% 오프셋(offset) 전방 충돌이 도시되어 있다. 이 시나리오에서, 차량(100)은 그 전방 너비의 대략 40% 정도가 물체(102)를 충돌한다. 도 1b는 차량(100)의 완전 정면 충돌이 도시되어 있다. 도 1a에 도시된 시나리오와는 달리, 도 1b에 도시된 시나리오에서는 차량(100)의 정면 너비의 100%가 장벽(108)에 충돌한다. 양 시나리오에서, 차량(100)은 도어 부분(104)이 상대적으로 영향을 덜 받고 남아 있다. 이것은 대부분의 현대 차량이 상당한 정면 충돌을 보상하도록 설계되어 있기 때문이다. 다시 말하면, 차량의 하나 이상의 정면 구조상의 레일들이 40% 오프셋 또는 완전 전방 충돌에서 각각 충격력을 흡수하고 분산할 수 있다. 게다가, 차량(100)의 하부 구조는 차량(100)의 객실로 충격력의 전달을 감소시키도록 되어 있을 수 있다(예를 들어, 전방 크럼플 존(crumple zone)을 제공하는 것에 의하여).

도 1c~1d에는 차량(100) 관련 전방 국부 충돌이 도시되어 있다. 이 시나리오에서는, 차량(100)의 정면 너비의 주변부만이 물체(112)를 충돌한다. 충돌 테스트 목적으로, 상기 너비는 일반적으로 20%±1%이다. 그런데, 실제 충돌은 차량의 정면 너비의 일부(예를 들어, 차량의 정면 너비의 1% 미만부터 21%까지의 어떠한 곳)에서 일어날 수 있음이 인정되고 있다. 도 1a~1b에 도시된 시나리오와는 달리, 도 1c~1d에 도시된 전방 국부 충돌은 도어 부분(104)에서 상당한 차량(100)의 도어 변형을 보여주고 있다. 이것은 물체(112)가 차량(100) 프레임의 전방 레일들을 피하는 방식으로 차량(100)이 물체(112)에 충돌하기 때문이다. 결과적으로, 물체(112)와의 충돌 동안 생성된 충격력은 휠(110)을 통하여 도어 부분(104) 내로 전달되고 잠재적으로 차량(100)의 객실에 나쁜 영향을 끼칠 수 있다. 특히, 충격력은 휠(110)로부터 차량(100)의 도어 힌지 필라 및 도어 실로 전달된다. 다시 말하면, 휠(110)은 전방 국부 충돌 동안 충격력을 도어 부분(104)에 전달하는 힘의 경로를 제공할 수 있다.

도 2a~2b에는 다양한 실시예에 따른 차량의 조향 시스템(200)이 도시되어 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 전방 휠(110)은 조향 링크(208), 기어 박스(206) 및 스티어링 컬럼(steering column)(204)을 통하여 핸들(202)에 결합될 수 있다. 핸들(202)이 회전되면, 회전력이 스티어링 컬럼(204)을 통하여 기어 박스(206)에 전달된다. 다양한 실시예에서, 스티어링 컬럼(204)는 고정된 샤프트 또는 다수의 링크 된 샤프트들(예를 들어, 유니버셜 조인트 등을 통하여)을 포함하고, 그것에 의하여 핸들(202)이 기어 박스(206)에 대하여 어떤 위치에 위치하도록 한다.

도 2b에 더욱 자세히 도시된 바와 같이, 기어 박스(206)는 스티어링 컬럼(204)으로부터의 회전력을 조향 링크(210)에 전달되는 인력 또는 척력(F)으로 변환한다. 예를 들어, 기어 박스(206)는 랙과 피니언 메커니즘 또는 다른 적절한 메커니즘을 사용하여 스티어링 컬럼(204)으로부터의 회전력을 힘(F)으로 변환할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 조향 펌프(도시하지 않음)는 기어 박스(206)에 유압을 공급할 수 있고, 그것에 의하여 조향 링크(210)에 가해지는 인력 또는 척력(F)을 향상시킨다. 특히, 휠(110)의 마운트(212)는 상기 링크(208)와 제어 암(210) 모두에 결합될 수 있다. 특히, 힘(F)이 조향 링크(208)를 통하여 마운트(212)에 가해지면, 휠(110)은 상기 마운트(212)를 제어 암(210)에 결합시키는 부시(214)를 기준으로 회전할 수 있다. 따라서, 회전 방향은 힘(F)의 방향의 함수(예를 들어, 마운트(212)를 당기면 휠(110)이 하나의 방향으로 회전하고 마운트(212)를 밀면 휠(110)이 반대 방향으로 회전함)이다. 알려진 바와 같이, 도시된 조향 시스템(200)은 단지 예시적인 것이며, 다른 형태의 조향 시스템도 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다.

도 3a는 조향 링크(208)와 결합된 예시적인 힘을 가하는 메커니즘을 도시하고 있다. 다양한 실시예에서, 힘을 가하는 메커니즘(302)은 작동되었을 때 조향 링크(208)에 구동력을 가하도록 되어 있다. 예를 들어, 힘을 가하는 메커니즘(302)는 조향 링크(208)를 휠(110)을 향하여 구동하여 전방 국부 충돌 동안 휠의 후단이 차량으로부터 멀어지도록 회전시키는 파이로테크닉, 유압, 또는 가스로 작동하는 피스톤을 포함할 수 있다. 특히, 이하에서 자세히 기재하는 바와 같이, 이러한 회전은 충격력을 위한 잠재적인 힘의 경로를 변화시키고, 그것에 의하여 충격력이 차량의 도어 부분으로부터 멀어지도록 방향을 정한다. 다양한 실시예에서, 힘을 가하는 메커니즘(302)은 조향 링크(208)에 외부에서 고정되거나(예를 들어, "L"자 형상의 연결 구조 등을 통하여), 링크(208)의 끝단에 위치하거나(예를 들어, 조향 링크(208)와 기어 박스(206) 사이), 또는 조향 링크(208)에 일체화될 수 있다. 다양한 실시예에서, 힘을 가하는 메커니즘(302)은 또한 링크(208)를 따라서 어떠한 지점에도 위치할 수 있다.

다양한 실시예에 따른 전방 국부 충돌을 위한 휠 비틀림 시스템(300)이 도 3b에 도시되어 있다. 일반적으로, 힘을 가하는 메커니즘(302)은 텔레스코픽 디자인일 수 있으며, 외부 하우징(310)과, 적어도 부분적으로 하우징(310)의 구멍 내에 위치하는 내부 액츄에이터 암(312)을 포함할 수 있다. 즉, 힘을 가하는 메커니즘(302)은 액츄에이터 암(312)을 뻗도록 하는 텔레스코픽 암일 수 있으며, 그것에 의하여 링크(208)가 휠(110)을 향하도록 한다.

하나의 실시에에서, 하우징(310)은 일반적인 실린더 형상일 수 있다. 다른 실시예에서, 하우징(310)은, 이에 한정되지는 않지만, 삼각형 튜브, 사각형 튜브, 오각형 튜브 등 다른 기하학적 형상일 수 있다. 액츄에이터 암(312)은 하우징(310) 내부에 존재하는 피스톤(308)에 결합되거나 일체로 형성될 수 있다. 힘을 가하는 메커니즘(302)이 작동되면, 피스톤(308)에 작용하는 하우징(310) 내부 압력이 구동력(F)을 생성하고, 그것에 의하여 액츄에이터 암(312)이 하우징(310)으로부터 외부로 뻗게 힘을 가한다. 도시된 바와 같이, 하나의 실시예에서 이러한 압력은 불꽃에 의하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 점화기(304)가 파이로테크닉 포(306)를 점화하고, 그것에 의하여 피스톤 상에 작용하는 압력을 하우징 내에 생성하고 액츄에이터 암(312)을 하우징(310)으로부터 외부로 구동할 수 있다. 충격력이 차량의 휠에 전달되기 전까지 반응에 이용 가능한 시간이 짧으므로, 힘을 가하는 메커니즘(302)의 불꽃 작동은 충돌 관련 제품에 잘 어울릴 수 있다.

다양한 실시예에서, 시스템(300)은 버스(358)를 통하여 서로 통신하고 있는하나 이상의 프로세서(352), 하나 이상의 메모리(354) 및 하나 이상의 인터페이스를 포함한다. 프로세서(352)는, 이에 한정되지 않지만, 마이크로프로세서, 주문형 반도체(application specific integrated circuit; ASIC), 또는 논리 연상을 수행하도록 된 다른 회로를 포함할 수 있다. 메모리(354)는 프로세서(352)에 의하여 실행되었을 때 프로세서(352)가 여기에서 기재된 작동을 수행하도록 하는 기계어 명령을 포함할 수 있다. 메모리(354)는, 이에 한정되지 않지만, 하드 드라이브, RAM, ROM, 반도체 저장 장치, 분리 가능 매체(예를 들어, CD, DVD 등), 또는 프로세서(352)에 의하여 실행되기 위한 명령을 저장하도록 된 다른 일시적이지 않은 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체를 포함할 수 있다.

인터페이스(356)는 제어기(350)와 차량 내에 위치하는 다른 장치들 사이에 무선 및/또는 유선 연결을 제공한다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 인터페이스(356)는 제어기(350)와 차량 내에 위치하는 충돌 센서(340) 사이의 통신 링크를 제공할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 센서(340)는 전방 국부 충돌(예를 들어 차량의 측면에 대하여 차량의 너비의 20% 내의 충돌)에 해당하는 힘의 경로를 따라 차량에 위치한다. 예를 들어, 하나 이상의 센서(340)는 전방 국부 충돌 동안 충격력을 통상적으로 받을 수 있는 차량의 크러시 존(crush zone) 내에 위치할 수 있다.

제어기(350)는 센서(340)로부터 수신한 데이터를 기초로 차량의 전방 국부 충돌이 일어났다고 결정할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 제어기(350)는 (예를 들어, 차량의 에어백이 전개되어야 하는 시점을 결정하기 위하여) 차량의 전방에 위치하는 적절한 개수의 충돌 센서(340)로부터 충돌 데이터를 수신하는 에어백 제어 유닛일 수 있다. 만약 차량의 일측에 가깝게 위치하는 센서들(340)이 충돌에 의하여 작동되고 차량의 정면을 따라 다소 중앙에 위치한 센서들(340)이 작동되지 않으면, 제어기(350)는 전방 국부 충돌이 일어났다고 판단할 수 있다.

전방 국부 충돌이 검출되었음을 판단하는 것에 반응하여, 제어기(350)는 제어 신호를 액츄에이터 암(312)의 작동을 유발하는 힘을 가하는 메커니즘(302)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 제어기(350)는 제어 신호를 통하여 점화기(304)를 폭발시키고, 그것에 의하여 액츄에이터 암(312)의 작동 및 차량 휠의 비틀림을 유발할 수 있다. 이러한 작동의 예가 도 3c에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 힘을 가하는 메커니즘(302)을 작동시키는 것(예를 들어, 힘을 가하는 메커니즘(302)의 길이를 조정하는 것)에 의하여 생성된 합력(F)은 조향 링크(208)에 전달될 수 있고, 그것에 의하여 휠(110)이 제어 암(210)에 결합된 부쉬(214)에 의하여 정의된 축을 기준으로 회전하도록 할 수 있다. 다양한 실시예에서, 휠(110)의 회전 방향은 충돌에 가까운 휠의 끝단이 차량을 향하여 내측으로 회전하고 충돌에서 먼 휠의 끝단이 차량으로부터 멀어지도록 회전하는 방향(예를 들어 휠을 잘 돌리는 방향)일 수 있다. 몇몇 경우에, 힘(F)은 힘을 가하는 메커니즘(302)이 작동되었을 때 조향 링크(208)가 조향 유닛(steering rack)의 나머지들로부터 분리(예를 들어, 조향 기어 박스(206) 등으로부터 분리)될 수 있을 정도일 수 있고, 그것에 의하여 휠(110)의 잠재적 회전양을 극대화할 수 있다.

도 4a 및 4b는 다양한 실시예에 따른 휠 비틀림 시스템(300)이 장착된 차량(100)에 전방 국부 충돌이 가해진 것을 도시하고 있다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 차량(100)의 전단에 위치한 하나 이상의 센서(340)가 물체(112)와의 전방 국부 충돌을 검출할 수 있다. 예를 들어, 충돌 후 5ms에서, 하나 이상의 센서(340)가 충돌의 감지를 알리는 센서 데이터를 제어기(350)에 전달할 수 있다. 이에 반응하여, 제어기(350)는 전방 국부 충돌이 검출되었다고 판단하고 힘을 가하는 메커니즘(302)을 작동시킬 수 있다. 20ms 후 차량(100)에 대한 충돌의 영향은 도 4b에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 휠(110)은 힘을 가하는 메커니즘(302)에 의하여 충돌로부터 먼 휠(110)의 끝단이 차체로부터 멀어지게 바깥쪽으로 비틀리도록 강제로 비틀릴 수 있다. 그렇게 함으로써, 휠(110)은 더 이상 물체(112)와 차량의 힌지 컬럼/도어 실 사이에 직접적인 힘의 경로를 제공하지 않고, 그것에 의하여 차량의 도어 부분에서의 구겨지는 양을 줄일 수 있다.

도 5a 및 5b는 다양한 실시예에서 전방 국부 충돌 동안 차량의 하부를 도시한 도면이다. 휠 비틀림 시스템(300)이 없는 차량(100)에 전방 국부 충돌이 가해진 시뮬레이션이 도 5a에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 물체(112)와 충돌하는 차량(100)에 의하여 생성된 충격력은 휠(110)을 따라 차량(100)의 도어 실(504)과 도어 힌지 컬럼에 전달되고, 그것에 의하여 구김(502)이 발생한다. 즉, 전형적인 전방 국부 충돌에서, 휠(110)은 차량(100)의 도어 부근으로 충격력이 가해지는 경로를 제공한다.

도 5b는 하나의 실시예에 따른 휠 비틀림 시스템(300)을 장착한 차량(100)에 전방 국부 충돌이 가해진 경우를 도시하고 있다. 도 5a와는 달리, 휠 비틀림 시스템(300)은 물체(112)와의 충돌을 감지하는 것에 반응하여 휠(110)을 도어 실(504)로부터 멀어지도록 회전시킨다. 그렇게 함으로써, 도 5a에 도시된 구김(502)이 방지되고, 그것에 의하여 차량(100)의 객실에 침범하는 것으로부터 보호할 수 있다.

도 6a 및 6b는 다양한 실시예에 따른 전방 국부 충돌 동안 차량의 객실(600)을 도시한 도면이다. 도 6a는 차량(100)이 휠 비틀림 시스템(300)을 장착하지 않은 도 5a에 도시된 충돌에 대응한다. 도시된 바와 같이, 구김(502)이 객실(600), 특히 운전자의 발판이 위치한 지역(602) 주위로 침범한다. 따라서, 객실(600)의 구조가 위태로워 졌으므로 이러한 충돌은 잠재적으로 운전자의 상해를 유발한다. 알려진 바와 같이, 차량의 측면으로 충돌이 가해지면 차량의 조수석에 유사한 결과가 일어날 수 있다. 도 6b에는 차량(100)이 휠 비틀림 시스템(300)을 장착하고 도 5b에 도시된 충돌에 대응하는 객실(600)이 도시되어 있다. 특히, 휠(110)을 차량의 도어 지역으로부터 멀어지도록 비틂으로써, 지역(602)에 가해지는 손상이 매우 감소되고 승객을 잠재적으로 상해로부터 보호할 수 있다.

전방 국부 충돌 동안 차량의 구조적 성능을 평가하기 위한 다양한 테스트 방법이 제안되었다. 이러한 테스트 규격 중 하나는 테스트 동안 단지 차량의 너비의 25%±1%만이 장벽에 충돌하는 미국고속도로안전보호협회(Insurance Institute for Highway Safety (IIHS)에 의하여 2012년 12월에 반포된 "Small Overlap Frontal Crashworthiness Evaluation Crash Test Protocol (Version Ⅱ)"이다. 상기 프로토콜 하에서, 차량의 객실로의 침범을 평가하기 위하여 차량을 따라 다양한 지점에서 충돌 동안 측정이 이루어진다. 예를 들어, IIHS 프로토콜 하에서의 침범 측정은 조향 컬럼, 좌측 하부 인스트루먼트 패널, 브레이크 페달, 주차 브레이크 페달, 좌측 발판, 운전자의 좌석을 차량의 바닥에 고정하는 두 개의 후방 좌석 볼트들, 좌측 토우팬, 상부 대쉬, 하부 및 상부 힌지 필라(예를 들어, 차량의 힌지 필라/A 필라를 따라 총 6개 지점), 그리고 차량의 로커 패널(rocker panel)을 따른 지점들에서 이루어질 수 있다. 각 지점에서의 침범의 양은 평가되어 충돌 동안 차량이 훌륭한 구조적 성능을 보이는지 판단할 수 있다. 예를 들어, 하부 힌지 필라에서 객실로의 0~15cm의 침입은 "좋은 것"으로, 15~22.5cm의 침입은 "허용 가능한 것"으로, 22.5~30cm의 침입은 "임계치"로, 35cm 이상은 "나쁜 것"으로 여겨질 수 있다.

도 7은 다양한 실시예에 따른 차량의 시뮬레이션 된 충돌 침입 결과를 도시하고 있다. 그래프(700)에 도시된 바와 같이, 차량 내 다양한 지점에서의 변형량은 기준 차량과 휠 비틀림 시스템(300)이 장착된 동일한 차량에 대하여 도시되어 있다. 알 수 있는 바와 같이, 시스템(300)과 같은 휠 비틀림 시스템은 차량을 따라 IIHS에서 정의한 모든 지점에서 변형량을 상당히 감소시킴을 시뮬레이션이 알려준다. 게다가, 시뮬레이션 동안 차량이 휠 비틀림 시스템을 장착하고 있을 때 객실로의 최대 침입량 또한 상당히 감소하였다.

이에 따라, 여기에서 기재된 기술은 시뮬레이션에서 전방 국부 충돌 동안 차량의 구조적 온점함을 상당히 향상시키는 것을 보여준다. 특히, 휠 비틀림 시스템은 휠이 차량의 힌지 필라/도어 실로의 힘의 경로를 더 이상 제공하지 않도록 충돌에 따라 차량의 전방 휠이 강제적으로 움직이도록 한다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims

차량의 휠에 결합된 텔레스코픽 링크;
차량의 전방 국부 충돌을 검출하는 센서; 그리고
상기 센서와 텔레스코픽 링크에 결합된 제어기;
를 포함하며,
상기 제어기는 차량의 전방 국부 충돌이 검출되었음을 상기 센서로부터 수신하는 것에 반응하여 텔레스코픽 링크를 작동시키고, 상기 텔레스코픽 링크는 상기 제어기에 의하여 작동되었을 때 상기 휠을 회전시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 텔레스코픽 링크는 작동되었을 때 충돌에 가까운 휠의 끝단을 차량을 향하여 회전시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 텔레스코픽 링크는 파이로테크닉(pyrotechnic) 링크인 것을 특징으로 하는 시스템.
제3항에 있어서,
상기 텔레스코픽 링크는
내부 구멍을 정의하는 하우징;
상기 휠에 결합되고 상기 내부 구멍 내에 위치하는 액츄에이터 암;
상기 액츄에이터 암에 결합된 피스톤;
상기 하우징의 내부 구멍 내에 위치하는 포; 그리고
상기 포를 점화하도록 된 점화기;
를 포함하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어기는 에어백 제어 유닛인 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 휠을 조향 기어 박스에 연결하는 조타봉을 더 포함하며,
상기 텔레스코픽 링크는 작동되었을 때 상기 조타봉을 조향 기어 박스로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 텔레스코픽 링크는 센서가 차량의 전방 국부 충돌을 검출한 때로부터 20ms 이내에 작동되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 휠은 그에 연결된 제어 암에 의하여 정의된 축을 기준으로 회전하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제어기에서 차량의 하나 이상의 센서로부터 충돌 데이터를 수신하는 단계;
제어기에 의하여 차량의 전방 국부 충돌을 검출하는 단계; 그리고
제어기에 의하여 차량의 휠에 결합된 텔레스코픽 링크를 작동시키는 단계;
를 포함하며,
텔레스코픽 링크는 작동되었을 때 상기 휠을 회전시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 텔레스코픽 링크는 작동되었을 때 충돌에 가까운 휠의 끝단을 차량을 향하여 회전시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 텔레스코픽 링크는 파이로테크닉(pyrotechnic) 링크인 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 텔레스코픽 링크는
내부 구멍을 정의하는 하우징;
상기 휠에 결합되고 상기 내부 구멍 내에 위치하는 액츄에이터 암;
상기 액츄에이터 암에 결합된 피스톤;
상기 하우징의 내부 구멍 내에 위치하는 포; 그리고
상기 포를 점화하도록 된 점화기;
를 포함하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 제어기는 에어백 제어 유닛인 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 텔레스코픽 링크는 작동되었을 때 조타봉을 조향 기어 박스로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 텔레스코픽 링크는 센서가 차량의 전방 국부 충돌을 검출한 때로부터 20ms 내에 작동되는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 휠은 그에 연결된 제어 암에 의하여 정의된 축을 기준으로 회전하는 것을 특징으로 하는 방법.
차량의 전방 국부 충돌을 센싱하기 위한 센싱 수단;
차량의 휠이 회전하도록 힘을 가하는 힘을 가하는 수단; 그리고
센싱 수단이 차량의 전방 국부 충돌을 센싱하는 것에 반응하여 힘을 가하는 수단을 작동시키는 제어 수단;
을 포함하는 시스템.
제17항에 있어서,
상기 휠을 조향하기 위한 조향 수단을 더 포함하는 시스템.
제18항에 있어서,
상기 조향 수단을 휠로부터 분리하기 위한 분리 수단을 더 포함하는 시스템.
제19항에 있어서,
상기 힘을 가하는 수단이 작동될 때까지 휠을 차량에 결합하기 위한 고정시키는 수단을 더 포함하는 시스템.