KR20190080645A

KR20190080645A - Sensor based inflatable Air bags system comprising fabric with breaking area

Info

Publication number: KR20190080645A
Application number: KR1020170183219A
Authority: KR
Inventors: 김효대
Original assignee: 주식회사 새날테크-텍스
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2019-07-08

Abstract

The present invention relates to an airbag. More specifically, the present invention provides a wearable airbag for human body protection, comprising: an airbag made of fabric having two or more areas with different bursting strength; an acceleration sensor for detecting the movement of a user; an inflator for injecting gas into the airbag and having an exhaust valve and an intake valve; a pressure sensor for measuring gas pressure in the airbag; and a control unit for, when the value measured by the acceleration sensor reaches the fall reference value, operating the inflator to inject gas into the airbag and for selectively operating the exhaust valve and the intake valve by judging based on the value measured by the pressure sensor.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a human-wearable air bag comprising a fabric having a rupture region expanding from a pressure gas container by sensor detection,

본 발명은 에어백에 관한 것으로, 더 상세하게는 본 발명은 에어백의 공기 팽창에 따른 충격완화를 개선하기 위하여 센서, 인플레이터, 파열영역을 구비하는 직물을 사용한 에어백에 대한 것이다.The present invention relates to an air bag, and more particularly, to an air bag using a fabric having a sensor, an inflator, and a rupturing area to improve the impact mitigation resulting from air expansion of the air bag.

현재 산업 현장이나 일상생활에서 발생하는 여러 가지 재해로부터 인명을 보호하기 위한 많은 노력들이 이루어지고 있다. 일상생활에서 볼 수 있는 가장 대표적인 보호 장치로는 자동차용 에어백이 있으며, 실제 에어백 장착이 인명을 보호하는 효과적인 방안이라는 것은 널리 알려진 사실이다. 이러한 차량용 에어백 시스템을 개량, 개선하여 인체에 착용할 수 있는 제품을 개발하여 일상생활 뿐 만 아니라 산업현장에 적용한다면 각종 산업 재해로부터 인명을 보호할 수 있을 것이다. Many efforts are being made to protect human lives from various disasters that occur in the industrial field or everyday life. The most prominent safeguards in everyday life are automotive airbags and it is well known that the actual airbag deployment is an effective way to protect people. Such a vehicle air bag system can be improved and improved to develop a product that can be worn on the human body, so that it can protect human lives from various industrial disasters if applied to industrial sites as well as daily life.

현재의 사회 통계를 보면 산업재해 사고 중 떨어짐, 넘어짐 등과 같은 전도 사고에 의한 재해자가 가장 많은 것으로 나타났다. 이와 같이 산업재해의 유형별 발생 형태에서 추락 또는 전도 등의 낙하 형태의 재해 비율이 높은 것을 알 수 있으며 낙상 사고의 경우 사망률이 다른 재해에 비하여 월등하게 높은 수치를 보인다. 이러한 낙상 사고로 인한 재해와 사망을 방지하기 위하여 건설현장에서의 추가적인 시설 설치에 대한 부담을 줄이고 작업자가 간편하게 직접 착용할 수 있는 형태의 보호용 에어백의 개발 및 보급이 절실한 상황이다. According to the current social statistics, it is found that the most disaster is caused by evacuation accidents such as fall, fall, etc. In this way, it can be seen that the type of industrial accidents is high in the type of falling accident such as falling or falling. In the case of fall accident, mortality rate is much higher than other disasters. In order to prevent disasters and deaths caused by such falls, it is necessary to develop and distribute protective airbags in a form that can be easily worn by workers, reducing the burden of installing additional facilities at the construction site.

더불어 위험한 작업환경에서 일하는 작업자 외에도 노약자, 중증 질병 환자들의 일상생활에서의 미끄러짐 등의 전도 사고로 인한 상해의 수도 크게 증가하였다. 전도 낙상시 신체에 미치는 충격의 정도는 매우 크기 때문에 엉덩이뼈 또는 고관절 등이 손상될 수 있다. 특히, 신경 및 혈관이 조밀하게 분포하는 고관절이 손상되는 경우 치유가 매우 어려우며 과도한 하중이 가해질 경우 심각한 후유장애 또는 사망에까지 이를 수 있다. 이러한 낙상 재해의 위험에서 작업자 뿐 만 아닌 고령의 노인, 거동이 불편한자들을 보호하기 위한 착용형 에어백의 개발 및 보급이 매우 절실하다. In addition to workers working in hazardous work environments, the number of injuries caused by evacuation accidents such as slips in daily life of the elderly and severely ill patients has increased greatly. The degree of impact on the body during a conduction fall is so great that it can damage the hip bone or hip joints. In particular, healing is very difficult if the hip and joints in which the nerves and blood vessels are tightly distributed are damaged, and if excessive loads are applied, it can lead to serious post-injury or death. It is very urgent to develop and supply a wearable airbag to protect elderly elderly people who are not only workers but also those who have difficulty in the behavior in the risk of such a fall injury.

이러한 충격 보호용 직물형 에어백은 필요시 순간적인 공기의 주입을 통해 팽창하여 인체에 가해지는 일시적인 충격을 흡수하여 인체를 보호한 후, 수초 이후에는 자연적인 공기의 누출에 의해 충격 흡수기능을 상실하도록 되어있다. Such a fabric-type airbag for shock protection expands through instantaneous air inflow if necessary, absorbs temporal impact applied to the human body, protects the human body, and after a few seconds it loses its shock absorbing function due to natural air leakage have.

현재까지 이륜자동차용 또는 낙상 보호용으로 착용형 에어백의 개발이 활발하게 이뤄지고 있으나 기술 투자 대비 높은 생산단가 문제와 초기시장에서의 실제 구매자들의 인플레이터 시스템에 대한 신뢰도 문제로 시장진입에 어려움을 겪고 있다. Until now, wearable airbags have been actively developed for two-wheelers or fall protection. However, they are having difficulties in entering the market due to the problem of high production cost compared to technology investment and reliability of actual buyers' inflator systems in the early market.

현재 일반적인 인체 착용형 에어백 제품의 경우 제직 → 코팅 → 1차 봉제 → 접착 (air cushion형성) → 2차 봉제(센서 부착 및 의복 형태 완성)의 복잡하고 많은 공정으로 이루어져 있어 생산성이 매우 낮고, 제조비용이 높으며 단계별 불량품의 발생으로 인해 제품의 신뢰성이 낮은 문제점 등이 있다. At present, in the case of a general human-wearing airbag product, the productivity is very low due to the complicated and many processes of weaving → coating → first sewing → adhesion (air cushion forming) → second sewing (sensor attachment and completion of clothes form) And the reliability of the product is low due to the occurrence of defective products in stages.

이를 극복하기 위하여 별도 봉제가 필요없이 자카드 제직기술을 활용한 OPW 직물과 고 내구성 코팅 기술, 최적 센서, 인플레이터 제조 기술 개발을 통하여 제조공정에서의 생산성 향상과 사용자의 착용 편의성 및 경량성을 극대화한 추락, 전도/전복 사고 충격 보호용 에어백 시스템을 개발이 필요하다. In order to overcome this, OPW fabric using jacquard weaving technology, high durability coating technology, optimum sensor, and inflator manufacturing technology have been developed to improve productivity in manufacturing process and to reduce user's comfort and lightness , It is necessary to develop an airbag system for protection against overturning and impact.

인체가 충격시 팽창된 에어백의 과도한 내부 압력에 의하여 상해를 입거나 충격 완화가 부족하여 HIC 값이 크게 나오는 경우가 생기므로 최근에 각종의 개량된 에어백이 많이 개발되고 있다. An excessive internal pressure of the air bag inflated when the human body is impacted may cause injury or lack of impact mitigation, resulting in a large HIC value. Therefore, many improved air bags have been developed recently.

또한, 본 발명에서 개발하고자 하는 인체보호용 smart 에어백은 저비용과 센서의 반응시간이 단축된 선도적인 고성능의 에어백을 개발하여 시장 확보 및 확대에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.In addition, the smart airbag for protecting human body to be developed in the present invention is expected to contribute to securing and expanding the market by developing a high-performance airbag which is low in cost and shortens the response time of the sensor.

선행기술 1: 한국공개특허 제1992-006556호(1992.04.27 공개)Prior Art 1: Korean Published Patent Application No. 1992-006556 (published Apr. 27, 1992)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 효율이 우수하고 안전성이 향상된 에어백을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an air bag which is excellent in efficiency and improved in safety.

본 발명의 바람직한 일 실시예 따르면, 본 발명은 상이한 파열 강도를 갖는 2 이상의 영역을 구비하는 직물을 구비하는 에어백; 사용자의 움직임을 감지하는 가속도 센서; 상기 에어백에 기체를 주입시키며, 배기밸브와 흡기밸브를 구비하는 인플레이터; 상기 에어백 내의 기체압력을 측정하는 압력센서; 및 상기 가속도 센서에 의해 측정한 값이 추락 기준값에 도달하는 경우에, 상기 인플레이터를 작동시켜 에어백에 기체를 주입하며, 상기 압력센서에 의해 측정한 값으로 판단하여 상기 배기밸브와 상기 흡기밸브를 선택적으로 작동시키는 제어부;를 구비하는 인체 보호 착용형 에어백을 제공한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the present invention provides an airbag comprising a fabric having at least two regions with different rupture strengths; An acceleration sensor for sensing movement of a user; An inflator for injecting gas into the airbag and having an exhaust valve and an intake valve; A pressure sensor for measuring a gas pressure in the airbag; And when the value measured by the acceleration sensor reaches a fall reference value, the inflator is operated to inject gas into the airbag, and the exhaust valve and the intake valve are selectively And a control unit for controlling the operation of the airbag.

본 발명의 바람직한 일 실시예 따르면, 본 발명은 사용자 위치의 높이를 측정하는 중력센서를 더 포함하는 인체 보호 착용형 에어백을 제공한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the present invention provides a human body wearing type airbag further comprising a gravity sensor for measuring a height of a user's position.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예 따르면, 상기 파열 강도는 경사와 위사의 인터레이싱 구조의 변화에 의해서 조정되는 것을 특징으로 하는 직물을 포함하는 에어백을 사용할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the rupture strength is adjusted by a change in the interlacing structure of warp and weft yarns.

그리고, 본 발명의 바람직한 일 실시예 따르면, 상기 경사와 위사의 인터레이싱 구조의 변화는 상기 경상와 위사의 인터레이싱 교차횟수에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 직물을 포함하는 에어백을 사용할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the change in the interlacing structure of the warp yarn and the weft yarn is determined by the number of interlacing crosses of the warp yarn and the weft yarn.

본 발명의 센서는 추락의 감지를 담당하는 센서 외에 중력센서를 사용하여 실제 추락 높이를 계산하고 필요한 에어백의 내부압력을 조절하게 하는 스마트한 보호 기능을 제공할 수 있다.The sensor of the present invention can provide a smart protection function to calculate the actual fall height using a gravity sensor in addition to the sensor for detecting fall and adjust the internal pressure of the necessary air bag.

또한, 본 발명의 인플레이터는 중력센서로부터 감지된 높이에서 계산되어 필요한 충격시의 에어백 내부 압력보다 가스통의 가스양이 많을 때에는 대기 중으로 잉여의 가스가 배출되게 하는 장치로 HIC가 더 낮게 유지할 수 있게 한다. 또 반대로 더 높은 위치로부터의 낙하가 감지되면 더 많은 에어백의 내부 압력이 필요할 경우에는 벤츄리(venturi) 효과에 의한 외부 공기의 유입이 가능하게 하여 더 낮은 HIC값이 유지되게 할 수 있다.Further, the inflator of the present invention is calculated from the height sensed by the gravity sensor, so that when the amount of gas in the gas can be greater than the pressure inside the airbag during a required impact, surplus gas is discharged into the atmosphere. Conversely, when a drop from a higher position is sensed, the inflow of outside air by the venturi effect is enabled, so that a lower HIC value can be maintained if more internal pressure of the airbag is needed.

본 발명의 에어백용 직물은 파열 강도가 상이한 영역을 구비하여, 에어백의 전개 시에 일부분이 먼저 파열되며, 이러한 파열에 순서나 위치 등에 대한 패턴을 조정할 수 있으므로, 상기 에어백용 직물을 사용한 에어백은 효율이 우수하고 안전성이 향상될 수 있다. The airbag fabric of the present invention is provided with regions having different rupture strengths so that a part of the airbags are first ruptured at the time of deployment of the airbag and the pattern of the rupture can be adjusted in order or position, And the safety can be improved.

본 발명의 기술로부터 같은 재료의 에어백의 크기와 주입 시의 공기 양에 의해서 가장 효율이 높은 에어백의 완충효과를 나타냄으로써 다음과 같은 실질적 기대효과를 가져올 수 있다. 즉 동일 충격량을 완충하기 위하여 필요한 에어백의 크기와 인플레이터의 공기의 양을 줄이거나, 같은 재료로 된 같은 크기의 에어백과 같은 인플레이터 공기의 양을 가지고 더 큰 충격량을 완충할 수 있는 효과이다.The following effects can be obtained by showing the buffering effect of the airbag with the highest efficiency by the size of the airbag of the same material and the amount of air at the time of injection from the technology of the present invention. That is, it is an effect of reducing the size of the airbag required to buffer the same amount of impact and the amount of air in the inflator, or buffering a larger amount of impact with the amount of inflator air, such as airbags of the same size, made of the same material.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백에 대한 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백에 대한 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백에 대한 흉부 가속도 거동을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백에 대한 흉부 가속도 거동을 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백용 직물을 나타낸 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate exemplary embodiments of the invention and, together with the description of the invention, It should not be construed as limited.
1 illustrates a system for an airbag according to an embodiment of the present invention.
2 shows a system for an airbag according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating chest acceleration behavior for an airbag according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing chest acceleration behavior for an airbag according to an embodiment of the present invention.
5-12 illustrate a fabric for an airbag according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 각 도면은 명확한 설명을 위해 일부가 간략하거나 과장되게 표현되었다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 도시되었음에 유의해야 한다. 또한, '포함(또는 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 더불어, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Each drawing has been partially or exaggerated for clarity. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the respective drawings, the same constituent elements are shown to have the same reference numerals as possible even if they are displayed on different drawings. Also, components and acts referred to as " comprising (or comprising) " do not exclude the presence or addition of one or more other components and operations. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1을 참조하면, 본 발명은 상이한 파열 강도를 갖는 2 이상의 영역을 구비하는 직물을 구비하는 에어백; 사용자의 움직임을 감지하는 가속도 센서; 상기 에어백에 기체를 주입시키며, 배기밸브와 흡기밸브를 구비하는 인플레이터; 상기 에어백 내의 기체압력을 측정하는 압력센서; 및 상기 가속도 센서에 의해 측정한 값이 추락 기준값에 도달하는 경우에, 상기 인플레이터를 작동시켜 에어백에 기체를 주입하며, 상기 압력센서에 의해 측정한 값으로 판단하여 상기 배기밸브와 상기 흡기밸브를 선택적으로 작동시키는 제어부;를 구비하는 인체 보호 착용형 에어백을 제공한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to Figure 1, the present invention provides an airbag comprising a fabric having two or more regions having different rupture strengths; An acceleration sensor for sensing movement of a user; An inflator for injecting gas into the airbag and having an exhaust valve and an intake valve; A pressure sensor for measuring a gas pressure in the airbag; And when the value measured by the acceleration sensor reaches a fall reference value, the inflator is operated to inject gas into the airbag, and the exhaust valve and the intake valve are selectively And a control unit for controlling the operation of the airbag.

도 2를 참조하면, 본 발명은 사용자 위치의 높이를 측정하는 중력센서를 더 포함하는 인체 보호 착용형 에어백을 제공한다.Referring to FIG. 2, the present invention provides a human body protecting wearable type airbag further comprising a gravity sensor for measuring a height of a user's position.

센서는 힘센서, 운동센서, 중력센서, 자기장센서, 음향센서, 영상센서 등에 의하여 부지불식간의 추락을 감지하는데 주로는 운동센서에 의하여 선형 및 각 가속도를 감지하여 가속도가 설정된 값에 다다르면 사고의 추락이라고 감지하게 된다. The sensor senses an unexpected fall due to a force sensor, a motion sensor, a gravity sensor, a magnetic sensor, an acoustic sensor, an image sensor, and the like. When the acceleration is detected by a motion sensor, .

상기 가속도 센서는, 작업 전에 바닥에서 센서 작동 스위치를 켠후 가속도 센서에서 높이 차이를 항상 측정할 수 있으며, 이를 통하여 추락시 높이가 계산될 수 있다. 또한, 1미터 이상 각 50센티마다 현재 높이를 음향이나 진동, led등으로 높이를 알려줘서 작업자가 위험 인식을 할 수도 있다.The acceleration sensor can always measure the height difference in the acceleration sensor after turning on the sensor operation switch on the floor before the operation, and the height can be calculated through the acceleration sensor. In addition, the height can be recognized by the operator by notifying the height of the present height by sound, vibration, led, etc. for each 50 centimeters over 1 meter.

상기 중력센서는 실제 추락의 높이를 측정하게 할 수 있다. 이렇게 중력센서로부터 계산된 높이는 필요한 에어백 내부 압력을 계산하고 최종의 에어백 팽창에 소요되는 가스의 양을 계산하여 밸브 등의 조작에 의하여 에어백 내부 압력을 조절하게 된다. 이 때 센서는 만약의 오작동에 대한 redundancy 보완이 필요하여 음향 및 영상 센서도 추가 할 수 있다. 그러나 많은 redundancy 설계로 인한 반응 소요시간 및 오작동 빈도 증가 등은 견제하여야 한다.The gravity sensor can measure the height of the actual fall. The height calculated from the gravity sensor thus calculates the required internal pressure of the airbag, calculates the amount of gas required to inflate the final airbag, and adjusts the internal pressure of the airbag by operating a valve or the like. At this time, the sensor needs to be supplemented with redundancy for malfunction if it can add sound and image sensor. However, due to the redundancy design, the response time and frequency of malfunction should be checked.

센서 및 MPU로부터 사고의 추락일 때는 즉시 압력 가스통의 마개를 여는 장치가 작동하게 된다. 이 때 주변의 기온이나 압력 가스의 종류에 따라서 단열팽창시의 급냉각에 의한 결로 현상을 감안하여 인플레이터 장치를 고안하여야 한다. 또한 중력 센서로부터 추락의 높이가 계산되고 그로부터 에어백의 크기와 가스의 양으로부터 팽창 시 및 충격 시 에어백 내부 압력이 계산된다. 압력 가스통의 가스의 양이 에어백에 필요한 양보다 많을 때에는 가스 관로 중에 설치된 압력센서로 측정하여 별도의 인플레이터 밸브가 작동하여 대기 중으로 방출되게 한다. 한편 매우 큰 높이 추락으로 충분히 긴 시간이 주어질 경우에는 고압 가스통의 분출로 인한 고속의 공기 흐름을 이용하여 외부 공기의 흡입을 할 수 있는 구조를 만들어서 부족한 공기를 보충하여 충격 완화를 위한 적정의 에어백 내부 압력을 보충하게 한다. 다른 방법으로는 별도의 인플레이터와 이중 에어백 또는 별도의 에어백을 추가로 설치하여 센서의 지령을 수신하여 작동하게 하는 방법도 있다. In the event of an accident from the sensor or MPU, the device for opening the pressure gas cylinder immediately operates. At this time, the inflator device should be devised in consideration of the dew condensation due to quenching during the thermal expansion depending on the ambient temperature or the type of pressure gas. The height of the fall is also calculated from the gravity sensor, from which the airbag internal pressure is calculated from the size of the airbag and the amount of gas upon inflation and impact. When the amount of gas in the pressure gas cylinder is greater than the amount required for the air bag, it is measured by a pressure sensor installed in the gas pipe, and a separate inflator valve is operated and released to the atmosphere. On the other hand, when a sufficiently long time is given due to a very large height fall, a structure capable of sucking outside air by using a high-speed air flow due to the ejection of a high-pressure gas can be provided to compensate for insufficient air, Have pressure supplemented. Alternatively, a separate inflator and a double air bag or a separate air bag may be additionally provided to receive and operate the sensor command.

추락하는 높이에 따라 낙하 시간 및 충격시 속도가 정해지고 인체가 갖는 충격가속도가 에어백의 크기나 내부 압력에 따라서 달라지게 된다. 이 때 중요한 것은 에어백에 외부 충격이 가해졌을 때의 가속도나 속도, 변형은 다음 도 3과 같이 된다. 그러나 일반적으로 흉부 가속도가 60g일 경우는 50%의 치명상 확률이며, 1% 이하가 되려면 40g이하가 돼야 한다고 알려져 있다. 그러므로 본 발명에서는 도 4와 같은 거동을 보일 에어백을 고안하는 것이다.The falling time and the impact speed are determined according to the falling height, and the impact acceleration of the human body is varied depending on the size of the airbag and the internal pressure. In this case, the acceleration, the speed and the deformation when an external impact is applied to the airbag are as shown in Fig. However, in general, a chest acceleration of 60g is 50% probability of fatalities, and less than 1% is said to be less than 40g. Therefore, in the present invention, an air bag which will exhibit the behavior as shown in Fig. 4 is devised.

이렇게 충격가속도를 줄이고 최소한의 크기의 에어백과 내부 압력을 나타내도록 전체 설계를 하는 동시에 본 발명에서는 에어백 직물 조직을 변형함으로써 특별히 설계된 파열영역이 발생되도록 하여 더 효율적인 에어백을 발명하는 것이다. 본 발명에서 개발하고자 하는 인체보호용 스마트 에어백은 저비용의 최적화된 방법으로 파열영역이 별도로 설계된 에어백을 만들거나, 센서의 정확도를 높이고, 팽창시 필요한 에어백의 내부 압력을 미리 계산하기도 하고, 인플레이터의 선도적인 고성능의 air bag을 개발하여 시장 확보 및 확대에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.This reduces the impact acceleration and minimizes the size of the airbag and the overall design to provide the internal pressure, while at the same time, the invention creates a more efficient airbag by modifying the airbag fabric structure to generate a specially designed rupture area. The smart airbag for human body protection to be developed in the present invention is an optimized method of low cost and can be used to make an airbag designed separately for the rupture region, to increase the accuracy of the sensor, to calculate in advance the internal pressure of the airbag necessary for inflation, It is expected that it will contribute greatly to securing and expanding the market by developing high performance air bag.

본 발명의 바람직한 일 실시예 따르면, 선형 및 각 가속도 센서를 활용하여 각각의 가속도를 측정하여 가속도가 설정된 값에 다다르면 사고의 추락이라 판정하게 된다.According to a preferred embodiment of the present invention, each acceleration is measured using a linear acceleration sensor and an angular acceleration sensor, and when the acceleration reaches a set value, it is determined that the accident is a fall.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예 따르면, 상기의 가속도 센서와 병행하여 중력 센서를 활용하여 실제 높이를 측정하여 인플레이터의 작동에 변수를 주게 할 수도 있다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the gravity sensor may be used in parallel with the acceleration sensor to measure the actual height to give a variable to the operation of the inflator.

그리고, 본 발명의 바람직한 일 실시예 따르면, 각 종의 센서들의 오작동으로 인한 redundancy 설계로서 음향 및 영상 센서를 활용할 수도 있으나 이는 반응시간 지연 등의 방해가 발생할 수 있어 주의가 필요하다.According to a preferred embodiment of the present invention, sound and image sensors may be used as a redundancy design due to malfunction of various kinds of sensors, but it is necessary to take care that reaction time delay and the like may occur.

본 발명의 바람직한 일 실시예 따르면, 센서 및 MPU로부터 사고의 추락일 때는 즉시 압력 가스통의 마개를 여는 장치가 작동하게 된다. According to a preferred embodiment of the present invention, when the accident occurs from the sensor and the MPU, the device for opening the cap of the pressure gas cylinder is operated immediately.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예 따르면, 중력 센서로부터 추락의 높이가 계산되고 그 상황에서 충격완화에 필요한 에어백의 크기와 가스의 양이 계산되어 팽창 시 및 충격 시 에어백 내부 압력이 계산된다. 이 때 압력 가스통의 가스의 양이 에어백에 필요한 양보다 많을 때에는 가스 관로 중에 설치된 압력센서로 측정하여 별도의 인플레이터 밸브가 작동하여 대기 중으로 방출되게 한다. In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the height of the fall is calculated from the gravity sensor, and the size of the airbag required for shock mitigation and the amount of gas are calculated to calculate the internal pressure of the airbag upon inflation and impact. At this time, when the amount of gas in the pressure gas cylinder is larger than the amount required in the air bag, it is measured by a pressure sensor installed in the gas pipe, so that a separate inflator valve is operated and released to the atmosphere.

그리고, 본 발명의 바람직한 일 실시예 따르면, 매우 큰 높이 추락으로 충분히 긴 시간이 주어질 경우에는 고압 가스통의 분출로 인한 고속의 공기 흐름을 이용하여 외부 공기의 흡입을 할 수 있는 구조를 만들어서 부족한 공기를 보충하여 충격 완화를 위한 적정의 에어백 내부 압력을 보충하게 한다. According to a preferred embodiment of the present invention, when a sufficiently long time is given by a very large height fall, a structure capable of sucking outside air using a high-speed air flow due to the ejection of a high- To compensate for the proper airbag pressure for impact mitigation.

본 발명의 바람직한 일 실시예 따르면, 상이한 파열 강도를 갖는 2 이상의 영역을 구비하는 직물을 포함하는 에어백을 제공한다.According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided an airbag comprising a fabric having two or more regions having different rupture strengths.

본 발명의 에어백용 직물은 파열 강도가 상이한 영억을 구비하여, 에어백의 전개 시에 일부분이 먼저 파열되며, 이러한 파열에 순서나 위치 등에 대한 패턴을 조정할 수 있으므로, 상기 에어백용 직물을 사용한 에어백은 효율이 우수하고 안전성이 향상될 수 있다. The airbag fabric according to the present invention is provided with an airbag having different rupture strengths so that a part of the airbag is ruptured first when the airbag is deployed and the pattern of the rupture can be adjusted in order or position, And the safety can be improved.

전체 구조 : OPW 또는 일반 에어백의 fabric에 특정 위치에 필요한 크기와 형태로 interlacing structure가 다른 조직으로 설계한 직물을 제직하고, 이렇게 제직된 fabric을 적당한 종류의 수지와 두께로 코팅한 에어백.Overall structure: An air bag made by weaving fabrics designed with different interlacing structure in the size and shape required for a specific location in the fabric of an OPW or general airbag, and coating the thus woven fabric with an appropriate type of resin and thickness.

특정 위치에 필요한 크기와 형태로 경위사의 interlacing structure가 다른 조직이란 직물의 경사, 위사가 서로 interlacing 되지 않고, 경사, 위사 어느 한방향이나 양 방향으로 뜬(float) 갯수가 일반적인 평직, 능직, 주자직이나 그 범주의 변형 조직에서나 보인 것과 같이 경사, 위사 방향으로 많아야 10가닥 정도를 뜬(float) 것을 벗어난 크기로 경사, 위사 방향에서 서로 독립적으로 다르게 뜬 조직으로 된 부분의 영역이 에어백의 필요한 특정 위치에 필요한 크기와 형태로 설계되어 제직된 직물이다.In other words, the interlacing structure of the warp yarn is not interlaced with the warp and weft of the fabric, and the number of float yarns in either one direction or both directions is generally plain weave, twill weave, As shown in the modified structure of the category, the area of the portion of the tissue which is different from each other in the weft direction is inclined at a size deviating from the float of at most 10 strands in the warp and weft directions, It is a woven fabric designed in the required size and shape.

직물 중 특정 부분의 경위사의 interlacing structure를 변경하여 조절함으로써 coated fabric의 경위사 방향의 인장력은 큰 차이가 없으나 직물 위에 coating된 수지막은 에어백이 팽창했을 때 고압의 internal pressure에 의하여 직물 조직이 벌어지거나 경위사 interlacing된 부분의 정도의 차이로 인한 강력의 차이에 의하여 약한 bursting strength가 된다.The tensile strength of the coated fabric in the warp direction is not significantly different by changing the interlacing structure of the warp yarn of the specific part of the fabric. However, when the airbag is expanded, the fabric film is opened due to the high pressure internal pressure, Weak bursting strength due to differences in strength due to differences in the degree of interlaced part.

Vent hole 형성 : 특정의 위치에 필요한 크기와 형태로 경위사 interlacing structure가 다른 직물에 코팅을 하게 되면 적절한 수지 종류나 양에 따라 bursting strength가 다르게 되어 약한 bursting strength의 영역이 파열되어 vent hole이 되도록 한다.Vent hole formation: When the interlacing structure is coated on other fabric in the size and shape required for the specific position, the bursting strength is different according to the type and amount of resin, so that the weak bursting strength region ruptures and becomes the vent hole .

여기서 에어백의 전개 과정 중의 inflated 에어백에 인체 및 물체가 충격시 internal air pressure가 증가할 때 일정 수준의 압력에서 1차로 가장 약한 영역이 파열되어 vent hole로 작용되게 함. vent hole로부터 air가 빠지면 bounce 되지 않고 계속 감가속도가 이루어지기 때문에 충격이 완화되는 것이다.In this case, when the internal air pressure increases when the human body and the object are impacted on the inflated air bag during the air bag deployment process, the weakest region is firstly ruptured at a certain level of pressure to act as a vent hole. When the air is released from the vent hole, the shock is relaxed because the depressurization speed is maintained without bouncing.

위의 과정에서도 충분한 감가속도가 이루어지지 않고 즉 vent hole로 빠지는 air보다 더 큰 에어백의 변형으로 internal air pressure가 증가하면 그 다음 약간 큰 bursting strength로 조절된 영역이 파열되어 2차의 vent hole이 발생되어 다시 한번의 충격 완화가 이루어지게 되어 궁극적으로 15초나 36초의 감가속도 적분 영역에서 최대한의 감가속이 이루어져서 더 낮은 HIC 값이 된다.If the internal air pressure is increased due to deformation of the air bag which is larger than the air which is not sufficient to reach the vent hole, the regulated region with a slightly larger bursting strength is ruptured and a secondary vent hole is generated So that the shock is relaxed once again. Ultimately, the maximum deceleration is achieved in the depression speed integral area of 15 seconds or 36 seconds, resulting in a lower HIC value.

위의 과정을 계속 거치도록 즉 순차적으로 강한 bursting strength 부분이 계속적으로 파열되게 하면 최종적으로는 multi-step-attenuation 에어백이 된다. Continuing with the above procedure, that is, sequentially bursting the strong bursting strength portion, eventually becomes a multi-step-attenuation air bag.

vent hole은 이러한 interlacing의 불균일한 영역에서 만들어진다. 즉 interlacing structure를 조절하는 정도에 따라서 달라지므로, 자카드와 같은 조직변화로 필요한 부분에, 필요한 크기로, 필요한 interlacing 조직 변화, 수지종류 및 양에 따라서도 전체 bursting 은 달라질 수 있다.Vent holes are created in the non-uniform region of this interlacing. That is, depending on the degree of control of the interlacing structure, the overall bursting can be varied depending on the required size of the tissue change such as jacquard, the required size, the required interlacing tissue change, the resin type and amount.

그러므로 에어백의 크기, 충격의 양 등에 의하여 vent hole이 될 수 있는 부분의 위치, 크기, 조직이 달라진다.Therefore, the position, size, and structure of the vent hole may vary depending on the size of the airbag, the amount of impact, and the like.

충격에 의하여 inflated된 에어백의 internal pressure가 일정 수준 올라갔을 때 충격흡수가 일어나도록 특정의 약한 부분에서 1차 bursting이 일어난다. 그 이후 과정의 계속되는 관성의 영향으로 internal pressure의 증가가 더 커서, 1차 rip(rive)된 부분으로 vent 되는 것보다 압축이 더 크게 일어나도록 vent hole의 크기를 어떤 한계 이하로 조절한다.The first bursting occurs at a specific weak part so that shock absorption occurs when the internal pressure of the impact inflated airbag is raised to a certain level. The subsequent increase in internal pressure due to the subsequent inertia of the process is greater, and the size of the vent hole is regulated below a certain limit so that compression is greater than venting to the first ripped portion.

또한, 충격이 큰 경우에는 앞의 1차 과정 이후 vent에 의한 압력 감소보다 관성에 의한 internal pressure의 증가가 크게 되는 경우 1차 vent hole이 된 부분보다 bursting strength가 더 큰 다른 부분에 의하여 새로운 bursting에 의한 2차 vent hole이 만들어짐으로써 충격 흡수가 일어난다.Also, if the impact is large, if the increase of the internal pressure due to the inertia is greater than the pressure decrease due to the vent after the first step, the bursting strength is greater than that of the primary vent hole. The second vent hole is formed by the second vent hole.

where t ₁ and t ₂ are the initial and final times (in seconds) of the interval during which HIC attains a maximum value, and acceleration a is measured in gs (standard gravity acceleration). The maximum time duration of HIC, t ₂ - t ₁, is limited to a specific value between 3 and 36　ms, usually 15　ms. _{_{where t 1 and t 2 are the}} initial and final times (in seconds) of the interval during which HIC attains a maximum value, and acceleration a is measured in g s (standard gravity acceleration). The maximum time duration of HIC, t ₂ - t ₁ , is limited to a specific value between 3 and 36 ms, usually 15 ms.

At a HIC of 1000, there is an 18% probability of a severe head injury, a 55% probability of a serious injury and a 90% probability of a moderate head injury to the average adult.At a HIC of 1000, there is an 18% probability of a severe head injury, a 55% probability of a serious injury, and a 90% probability of a moderate head injury.

충돌시 인체에 가해지는 충격을 계산하기 위한 실험 계산치 HIC를 줄이기 위하여는 감가속도를 줄이는 것이 필요하다. 본 발명에서는 일정한 압력 이상에서 에어백의 특별히 설계 제직된 원단의 특정 부분의, 특정 크기의, 우선적 파열로 인한 ventilation이 생김으로써 가속도의 크기가 작게 되며, 결과적으로 HIC가 작아지게 하는 것이다. It is necessary to reduce the depreciation rate to reduce the experimental calculated HIC to calculate the impact on the human body in the event of a collision. In the present invention, ventilation due to a certain size, preferential rupture of a specific portion of a specially designed woven fabric of an airbag over a certain pressure results in a reduction in the magnitude of the acceleration, resulting in a smaller HIC.

본 발명의 구체적인 설명으로는 충돌-inflation시 에어백의 공기 팽창으로 인한 내부 압력이 증가할때, 에어백의 직물 밀도가 가장 낮게 제직되어, 파열강도가 낮은 특정 부위가 우선적으로 파열되게 하는 것이며, 직물 밀도가 낮게 제직되는 것은 특정 위치에 필요한 크기로 경, 위사가 interlacing이 되지 않고 floating되게 제직 설계하는 것이다. 에어백의 표면 조직 밀도가 경, 위사 방향으로 일반 조직의 각각 최저 20%가 되게 한다면, 표면에 나타나는 경위사 조직 점이 0.2^2 즉 4%에 지나지 않아 코팅의 피막을 지탱하는 힘이 그만큼 낮아지게 하여 그 부분이 우선적으로 파열에 이르게 되는 것이다. 이렇게 제직 설계에서 경, 위사 방향으로 특정 비율로 floating되게 jacquard설계를 하는 것이 본 발명의 기술의 핵심 기초이다. 또한 특정 비율의 floating 설계된 부분의 크기가 적당히 조절됨으로써 우선 파열된 부분의 크기에 의한 ventilation 정도를 조절할 수 있다. 이 1차의 ventilation에 의해 가속도를 줄여주나 계속되는 충돌 물체의 관성에 의한 내부 압력이 증가할 때 그 다음으로 floating이 덜 약하게 설계된 부분이 2차적으로 파열을 일으켜서 다시 가속도를 줄여줄 수 있게 만드는 것이다.A specific description of the present invention is that when the internal pressure due to the air expansion of the airbag increases during impact-inflation, the fabric density of the airbag is woven at the lowest level so that a specific region with low rupture strength is preferentially ruptured, The weft is designed to be so small that the weft yarns and weft yarns are not interlaced but are floating in a specific position. If the surface density of the airbag is at least 20% of the normal tissue in the light and weft direction, the strength of the coating on the coating is reduced to as low as 0.2 ^ 2 or 4% That part will lead to rupture preferentially. It is a key basis of the present invention to design the jacquard to be floating at a certain ratio in the weaving design in the light and weft direction. Also, by adjusting the size of the floating part of a certain ratio, the degree of ventilation by the size of the ruptured part can be controlled first. This primary ventilation reduces the acceleration, and when the internal pressure due to the inertia of the impacting object continues to increase, then the floating is designed so that the less weakly designed part will secondaryly burst and reduce the acceleration again.

전체적으로 본 발명은 1차로 파열 작용을 하게 될 특정 부위에, 특정 크기로, 특정 비율의 floating 제직 설계를 하고, 1차 부위와 상관성을 갖는 위치, 크기와 비율로 floating설계에 의한 2차, 3차의 파열을 갖게 하는 것이다.In general, the present invention relates to a method of designing a specific size of a specific size of a floating weave design at a specific region to be firstly ruptured and designing floating, To have a rupture.

본 발명의 기술로부터 같은 재료의 에어백의 크기와 inflation시 공기의 양에 의해서 가장 효율이 높은 에어백의 완충효과를 나타냄으로써 다음과 같은 실질적 기대효과를 가져올 수있다. 즉 동일 충격량을 완충하기 위하여 필요한 에어백의 크기와 인플레이터의 공기의 양을 줄이거나, 같은 재료로 된 같은 크기의 에어백과 같은 인플레이터 공기의 양을 가지고 더 큰 충격량을 완충할 수 있는 효과이다.From the technology of the present invention, by showing the buffering effect of the airbag which is the most efficient by the size of the airbag of the same material and the amount of air upon inflation, the following practical effect can be expected. That is, it is an effect of reducing the size of the airbag required to buffer the same amount of impact and the amount of air in the inflator, or buffering a larger amount of impact with the amount of inflator air, such as airbags of the same size, made of the same material.

직물의 강도를 조절함으로써 작은 크기로도 큰 충격량의 충격흡수도 가능하게 할 수 있는 방법이다. 즉 10층 높이에서 일반적인 직물로 보호가 될려면 매우 큰 에어백을 형성하여야 하고 적절한 internal pressure를 형성하게 하기 위해서는 매우 많은 양의 가스가 필요하여 가스통이 크고 무거우므로 휴대용으로는 불가능해진다. 그러나 본 기술이 p-Aramid나 Polyarylate, PBO, UHMWPE등의 고강도 직물에 적용됐을 때 작은 크기로도 효율적인 충격흡수의 에어백이 만들어진다.By controlling the strength of the fabric, it is possible to make shock absorption with a large impact even with a small size. That is, in order to be protected by general fabric at a height of 10 layers, it is necessary to form a very large air bag and to form a proper internal pressure, a very large amount of gas is required, and the gas cylinder is large and heavy. However, when this technology is applied to high-strength fabrics such as p-Aramid, Polyarylate, PBO, UHMWPE, etc., small impact-efficient airbags are produced.

Claims

An airbag having a fabric having at least two regions having different breaking strengths;
An acceleration sensor for sensing movement of a user;
An inflator for injecting gas into the airbag and having an exhaust valve and an intake valve;
A pressure sensor for measuring a gas pressure in the airbag; And
Wherein when the value measured by the acceleration sensor reaches a fall reference value, the inflator is operated to inject gas into the airbag, and the exhaust valve and the intake valve are selectively And a control unit that operates the airbag.

The method according to claim 1,
Further comprising a gravity sensor for measuring a height of the user's position.

The method according to claim 1,
Wherein the rupture strength is adjusted by changing the interlacing structure of the warp and weft.

The method of claim 3,
Wherein the change in the interlacing structure of the warp and weft yarns is determined by the number of interlacing crossings of the warp and weft yarns.