KR100247681B1

KR100247681B1 - 차량탑승자보호시스템용직선구동식액츄에이터

Info

Publication number: KR100247681B1
Application number: KR1019970016958A
Authority: KR
Inventors: 비어 프란쯔
Original assignee: 한스 위르겐 코흐; 테에르베 오커판트 레스트레인트 시스템즈 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 1996-05-06
Filing date: 1997-05-02
Publication date: 2000-05-01
Also published as: ES2110383T3; EP0806327B1; DE59703122D1; JPH1044934A; JP2887124B2; CN1167706A; KR970074384A; ES2110383T1; BR9703074A; EP0806327A1; DE29608210U1; US5871235A

Abstract

본 발명은 실린더(10)와, 그 실린더내에서 이동할 수 있고, 원추형 외측 섹션(28)을 구비하는 로킹부(22)와 그 로킹부(22)와 동일축으로 된 밀봉부(26)로 구성되며, 그 외에 상기 로킹부(22)의 원추형 외측 섹션(28)과 상기 실린더(10)의 내벽 사이에서 이동할 수 있게 배치된 다수의 잠금 본체(24)를 추가로 구비하는 피스톤(12)과, 그리고 지지부(16;116;216)에 의해 상기 피스톤(12)에 접속된 견인 요소(14;114)를 포함하는, 차량 탑승자 보호 시스템용 직선 구동식 액츄에이터에 관한 것으로, 상기 로킹부(22)에는 상기 밀봉부(26)를 마주하는 원추형 외측 섹션(28)의 축방향 단부에 원주 홈(30)이 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

차량 탑승자 보호 시스템용 직선 구동식 액츄에이터{LINEAR ACTRATOR FOR A VEHICLE OCCUPANT RESTRAINT SYSTEM}

본 발명은 차량 탑승자 보호 시스템용 직선 구동식 액츄에이터(linear actuator)에 관한 것이다. 그 직선 구동식 액츄에이터에는 실린더와, 이 실린더 내에서 이동할 수 있는 피스톤과, 유지 부재(holding part)에 의해 피스톤에 결합되어 있는 견인 요소(pulling element)가 포함되어 있고, 상기 피스톤은 원추형 외측 섹션(conical outer section)이 마련되어 있는 로크 부재(locking part)와, 그 로크 부재와 동일축으로 된 밀봉 부재로 구성되며, 그 외에 상기 로크 부재의 원추형 외측 섹션과 상기 실린더의 내벽 사이에서 이동 가능하게 배치된 복수개의 잠금체(locking body)를 더 포함한다.

이러한 직선 구동식 액츄에이터는 초고압의 압축 가스 에너지를 인장 행정(tensioning stroke)으로 전환시키는 기능을 하는데, 이 인장 행정은 벨트 리트랙터의 벨트 릴을 권취 방향으로 회전시키거나 시트 벨트의 버클을 적당하게 변위시킴으로써 시트 벨트 시스템의 늘어짐(slack)을 제거하는 데 사용될 수 있다.

본 발명은 전체 길이[전장]가 매우 짧으면서도 매우 간단하게 장착 가능한 특징을 갖는 직선 구동식 액츄에이터를 제공한다. 이러한 목적을 위해, 본 발명에 따라서 상기 로크 부재에는 상기 밀봉 부재를 향하는 원추형 외측 섹션의 로크 부재 축방향 단부에 원주 홈이 마련된다. 이러한 구성에 따라, 로크 부재에 대한 잠금체는 2개의 배치, 즉 잠금체가 실린더 내벽에 맞닿지 않는 위치인 원주 홈 내의 부착 위치(fitting position)와, 잠금체가 실린더의 내벽에 접촉되는 위치인 작동 위치(operative position)를 가질 수 있다. 상기 부착 위치에서 피스톤은 실린더의 종축을 따라 양방향으로 이동될 수 있으며, 이것은 특히 장착에 있어 장점으로 작용한다. 이에 비해, 상기 작동 위치에서, 상기 피스톤은 실린더 내부에서 일방향으로만 이동 가능하다.

밀봉 부재에는 원추형 외측 섹션을 향하는 그 축방향 단부에서 잠금체용 지지 립(supporting lip)이 포함되고, 로크 부재 혹은 유지 부재에는 원통형의 외측 섹션이 형성되는 것이 바람직하며, 그 외측 섹션상에서 상기 밀봉 부재는 원추형 외측 섹션으로부터 축방향으로 이격된 부착 위치와 그 원추형 섹션에 근접한 작동 위치 사이에서 이동할 수 있다. 이와 같이 구성함으로써, 피스톤은 매우 간단한 수단에 의해 부착 위치에서 작동 위치로 이동될 수 있다. 밀봉 부재가 부착 위치에 위치될 때, 잠금체는 밀봉 부재의 지지 립에 의해 원주 홈에 확실하게 유지된다. 밀봉 부재가 부착 위치에서 작동 위치로 이동될 때, 지지 립은 잠금체를 원주 홈으로부터 원추형 섹션상의 소정 위치 즉, 상기 잠금체가 실린더의 내벽과 접촉하게 되는 위치로 밀어냄으로써, 직선 구동식 액츄에이터는 작동 대기 상태에 돌입한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 로크 부재는 상기 유지 부재상에서 미끄러지도록 제공됨으로써, 상기 유지 부재는 상기 로크 부재의 내부에 배열된다. 이와 같이 함으로써 직선 구동식 액츄에이터의 전체 길이는 특히 짧아지게 되는데, 왜냐하면 견인 요소가 어떠한 경우의 피스톤에 대해 요구되는 전장(全長) 내에서 피스톤에 결합되기 때문이다.

상기 유지 부재를 원추형의 섹션으로 형성하는 것이 바람직하며, 이렇게 함으로써 피스톤과 견인 요소 사이에서 매우 균일한 하중 전달이 이루어지도록 하여 결국 피스톤과 견인 요소 사이에 매우 큰 결합 강도를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 로크 부재는 냉간 압출된 부재이고, 이로 인해 로크 부재는 중공의 원통형 관형부를 위주로 하여 용이하게 제조할 수 있으며, 냉간 압출이 이루어지는 동안에 발생하는 로크 부재의 가공 경화로 인해, 뜨임 열처리를 하지 않은 금속(non-tempered metal)으로도 제조될 수 있는 특히 고강도의 로크 부재가 얻어진다.

본 발명의 상세한 내용은 종속항에 기재된 대로이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 직선 구동식 액츄에이터를 작동 위치에서 개략적으로 도시한 단면도.

도 2는 도 1의 직선 구동식 액츄에이터를 부착 위치에서 도시한 도면.

도 3은 도 1 및 도 2의 직선 구동식 액츄에이터의 다른 변형예를 부착 위치에서 도시한 도면.

도 4는 도 1 및 도 2의 직선 구동식 액츄에이터의 다른 변형예를 작동 위치에서 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 직선 구동식 액츄에이터의 제2 실시예를 도시한 도면.

도 6은 본 발명에 따른 직선 구동식 액츄에이터의 제3 실시예를 도시한 도면이다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 실린더

12 : 피스톤

14 : 견인 요소(케이블)

16,116,216 : 유지 부재(예비 성형부)

18,28 : 원추형 섹션

22 : 로크 부재

24 : 잠금체

26 : 밀봉 부재

30 : 원주 홈

32 : 밀봉 립

34 : 지지 립

도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 직선 구동식 액츄에이터의 제1 실시예가 도시되어 있다. 상기 직선 구동식 액츄에이터에는 실린더(10)가 포함되어 있고, 그 실린더(10)의 내부에는 견인 요소(14)에 결합된 피스톤(12)이 이동 가능하게 배치되어 있다. 상기 직선 구동식 액츄에이터가 작동되면, 도 1 및 도 2의 우측에 도시된 피스톤의 단부는 압축 가스의 충격으로 화살표(A) 방향으로 이동된다. 견인 요소(14)로 전달되는 상기 운동은 예를 들면, 벨트 리트랙터의 벨트 릴이 권취 방향으로 회전하거나 혹은 시트 벨트 시스템의 고정부가 다른 부분들에 대해 적합한 방향으로 이동함으로써, 시트 벨트 시스템의 늘어짐을 제거하는 데 이용될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서, 견인 요소(14)는 케이블로서 구성되며, 피스톤(12)쪽을 향하는 그 단부에는 피스톤(12)용 유지 요소 혹은 유지 부재가 제공되는데, 이 유지 부재는 도시된 실시예에서 케이블상에 크림프 가공된(crimped) 예비 성형부(preform)(16)로서 구성되어 있다. 상기 예비 성형부(16)에는 원추형 섹션(18)과, 원통형 외측면(20)이 마련된 돌출부가 포함되고, 원통형 외측면에는 나사산이 가공되어 있다.

피스톤(12)은 로크 부재(22), 복수개의 잠금체(24), 그리고 밀봉 부재(26)로 구성된다. 도시된 실시예에서, 잠금체(24)는 로크 부재(22)의 원추형 외측 섹션(28)상에서, 도 1에 도시된 시작 위치와, 잠금체가 실린더(10) 내벽과 로크 부재(22) 사이에 끼워지는 위치인 잠금 위치 사이에서 이동할 수 있는 볼(ball)로 형성되어 있어서, 화살표(B) 방향으로의 피스톤(12) 이동이 방지되거나 에너지 변환에 따라 지연된다.

밀봉 부재(26)는 실린더(10) 내벽에 접촉하는 밀봉 립(32)과, 지지 립(34)을 포함한다. 상기 밀봉 부재(26)는 연장부(20)상에 나사 결합되어, 도 2의 부착 위치와 도 1의 작동 위치 사이에서 이동 가능하다. 부착 위치에서, 상기 지지 립(34)은 잠금체(24)를 원주 홈(30)에 유지하고, 이로 인해 상기 잠금체(24)는 실린더(10) 내벽에 접촉되지 않는다. 이 상태에서, 피스톤(12)은 실린더내에서 양쪽 화살표(A,B) 방향으로 이동할 수 있고, 이는 직선 구동식 액츄에이터의 장착이 자유롭다는 점에서 주요한 장점으로 작용한다. 밀봉 부재(26)가 부착 위치에서 작동 위치 방향으로 나선 이동되면, 잠금체(24)는 실린더(10) 내벽에 접촉될 때까지 지지 립(34)에 의해 원주 홈(30)으로부터 로크 부재(22)의 원추형 외측 섹션(28)으로 강제로 이동되고, 직선 구동식 액츄에이터는 작동 가능한 상태로 된다. 즉, 피스톤(12)은 압축 가스의 충격을 받으면 잠금체(24)에 의한 방해를 받지 않는 방향인 화살표(A) 방향으로 이동될 수 있는 반면, 화살표(B) 방향을 따른 피스톤(12)의 이동은 잠금체(24)에 의해 방해를 받는다. 밀봉 부재(26)가 부착 위치에서 작동 위치로 이동될 때, 지지 립(34)이 변형되고, 그 결과 밀봉 부재(26)의 부착 위치에서 확실하게 원주 홈(30)에 유지되어 있는 잠금체가 그 원주 홈(30)과 원추형 외측 섹션(28) 사이의 쇼울더 너머로 강제 이동된다.

본 발명에 따라 직선 구동식 액츄에이터를 구성한 결과, 일련의 장점들을 얻는다. 잠금체(24)는 부착 위치에서 실린더(10) 내벽으로부터 이격되어 유지될 수 있기 때문에, 직선 구동식 액츄에이터는 보다 자유롭게 장착될 수 있다. 왜냐하면, 그 부착 위치에서 피스톤(12)은 실린더내에서 양 화살표(A,B) 방향으로 이동될 수 있기 때문인데, 이는 피스톤이 실린더내에서 일방향으로만, 다시 말해 화살표(A) 방향으로만 이동될 수 있는 종래의 직선 구동식 액츄에이터에 비해 실질적인 장점으로 작용한다. 케이블의 유지 부재상에 피스톤 전체가 배치된 구조인 포갬식 구성(nested configuration)으로 인해, 전장(全長)을 특히 짧게 할 수 있다. 이상의 필요 조건들을 만족하는 적합한 피스톤(12) 재료를 선택함으로써, 전체적으로 중량을 낮출 수 있다. 큰 표면 압력에 노출되지 않는 밀봉 부재(26)는 플라스틱 재료로 제조될 수 있는 반면에, 상당한 집중 응력을 받는 로크 부재는 금속으로 제조된다. 원추형 섹션(18)에 의해 케이블(14)과 피스톤(12) 사이에 큰 힘이 작용하여 예비 성형부(16)에 대해 클램핑 효과가 생기고, 그에 따라 상기 예비 성형부(16)를 비교적 경량으로 구성할 수 있어, 알루미늄으로 된 예비 성형부(16)를 사용할 수 있다. 더욱이, 피스톤과 케이블(14) 사이에서 힘 전달이 양호하게 이루어지기 때문에, 경량으로 구성된 로크 부재(22)를 사용할 수 있다. 어떤 언더컷(undercut)도 없는 로크 부재(22)의 적절한 구성에 의해 그 로크 부재를 냉간 압출 부품으로서 제조할 수 있다. 냉간 압출에 따른 재료의 냉간 가공 경화로 인해 로크 부재(22)의 강도가 증가되기 때문에, 로크 부재를 뜨임처리 하지 않은 금속으로 제조할 수 있다.

도 3에는 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명에 따른 직선 구동식 액츄에이터의 변형례가 도시되어 있다. 도 1 및 도 2를 통해 이미 알고 있는 유사 요소들에 대해서는 동일한 도면 부호로 표시하였고, 이들 요소의 작용에 대해서는 도 1 및 도 2에 대한 설명을 참조한다.

도 3에 도시된 변형 실시예와 도 1 및 도 2의 실시예와의 차이점은 도 3에 도시된 직선 구동식 액츄에이터의 실시예에 있어서는, 예비 성형부(16)의 돌출부의 원통형 외측면(20)이 나사 형태가 아닌 평면으로 제조되어 있다는 점과, 스냅식 체결 접속부(40)가 마련되어 밀봉 부재(26)가 로크 부재(22)의 작동 위치에서 고정될 수 있다는 점이다. 밀봉 부재(26)는 돌출부의 원통형 외측면(20)에 억지 끼워맞춤되어 있기 때문에, 도 3에 도시된 부착 위치에 확실하게 유지된다. 밀봉 부재(26)를 부착 위치에서 작동 위치로 이동시키기 위해서, 밀봉 부재(26)는 단지, 상기 스냅식 체결부(40)가 적소에서 맞물리 때까지 원추형 외측 섹션(28) 방향으로 이동하면 된다. 스냅식 체결부(40)가 맞물리는 동안 지지 립(34)이 확장되기 때문에, 잠금체(24)는 원주 홈(30)으로부터 원추형 외측 섹션(28)으로 용이하게 이동된다. 또한, 도 3에는 피스톤(12)이 화살표(B) 방향으로 이동하는 것을 방해하는 위치에 자리한 다른 종류의 잠금체(24')가 도시되어 있다.

이러한 변형예를 통해 얻을 수 있는 장점들은 도 1 및 도 2에 따른 실시예에서 얻을 수 있는 장점들과 실질적으로 일치한다. 또한, 밀봉 부재(26)는 예를 들면, 피스톤이 견인 요소(14)에 의해 실린더(10)의 대응하는 단부면에 이르기까지 도 3을 참조로 할 때 우측으로 당겨짐으로써 부착 위치로부터 작동 위치로 쉽게 이동될 수 있어서, 로크 부재(22)는 밀봉 부재(26) 내로 강제 이동되는데, 이는 종래의 액츄에이터에서는 잠금체(24)가 피스톤(12)의 그러한 이동을 방해하기 때문에 불가능하다.

도 4에는 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명에 따른 직선 구동식 액츄에이터의 다른 변형 실시예가 도시되어 있으며, 도 1 및 도 2에 따른 실시예와의 차이점은 로크 부재(22) 내부의 상보적인 오목부에 수용되어 있는 플랜지형 단부 섹션(50)이 유지 부재(16)에 포함되어 있다는 점이다. 이 변형예에서는 피스톤(12)과 케이블(14)간의 하중은 상기 단부 섹션(50)과 로크 부재(22) 사이의 하중의 전달 방향에 수직하게 연장되는 접촉면에 의해 전달되어, 로크 부재(22)를 확장시키도록 작용하는 힘의 성분이 배제된다.

도 5에는 본 발명에 따른 직선 구동식 액츄에이터의 제2 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 도 5의 실시예에 있어서, 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와의 차이점은 견인 요소가 중실(中實)의 견인 바아(bar)(114)로서 구성되어 있으며 그 바아의 일단부에 유지 부재(116)가 일체로 형성되어 있다는 점이다. 견인 케이블 대신에 그러한 견인 바아를 사용하는 것이 가능하고 또 유리하기도 한데, 이러한 경우에 피스톤의 운동이 편향되지 않고 전달될 수 있다. 견인 바아의 강도가 크기 때문에, 전체적으로 중량은 감소된다.

도 6에는 본 발명에 따른 직선 구동식 액츄에이터의 제3 실시예가 예시되어 있다. 이 실시예에서도 역시, 견인 요소로서 중실의 견인 바아(114)가 사용되고 있으며, 제3 실시예의 유지 부재(216)는 피스톤(12)의 로크 부재(22)에 일체로 결합되어 있다. 하중이 피스톤(12)과 견인 바아(114) 사이에서 직접적으로 전달되기 때문에, 특히 중량이 감소된다. 또한, 로크 부재와 더불어 견인 바아를 제조하는 동안 생기는 재료의 냉간 가공 효과를 유익하게 이용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 전체 길이가 매우 짧으면서도 매우 간단하게 장착 가능한 특징을 갖는 직선 구동식 액츄에이터가 제공된다. 본 발명에 따른 이러한 목적을 위해, 상기 로크 부재에는 상기 밀봉 부재를 마주하는 원추형 외측 섹션의 로크 부재 축방향 단부에 원주 홈이 마련된다. 이러한 구성에 따라, 로크 부재에 대한 잠금체는는 2개의 배치 즉, 잠금체가 실린더 내부벽에 맞닿지 않는 위치인 원주 홈내의 부착 위치와, 잠금체가 실린더의 내벽에 접촉되는 위치인 작동 위치를 가질 수 있다. 상기 부착 위치에서 피스톤은 실린더의 종축을 따라 양방향으로 이동할 수 있으며, 이것은 특히 장착에 있어 장점으로 작용한다. 이에 비해, 작동 위치에 있는 피스톤은 실린더 내부에서 일방향으로만 이동 가능하다.

Claims

실린더(10)와, 이 실린더내에서 이동할 수 있는 피스톤(12)과, 유지 부재(16;116;216)에 의해 상기 피스톤(12)에 결합되는 견인 요소(14;114)가 포함되고, 상기 피스톤(12)은 원추형 외측 섹션(28)이 마련되어 있는 로크 부재(22)와 그 로크 부재(22)와 동일축으로 된 밀봉 부재(26)로 구성되며, 그 외에 상기 상기 로크 부재(22)의 원추형 외측 섹션(28)과 상기 실린더(10)의 내벽 사이에서 이동 가능하게 배치된 복수개의 잠금체(24)를 더 구비하는 차량 탑승자 보호 시스템용 직선 구동식 액츄에이터에 있어서,

상기 로크 부재(22)에는 상기 밀봉 부재(26)를 향하는 원추형 외측 섹션(28)의 축방향 단부에 원주 홈(30)이 마련되는 것을 특징으로 하는 차량 탑승자 보호 시스템용 직선 구동식 액츄에이터.
제1항에 있어서, 상기 밀봉 부재(26)에는 상기 원추형 외측 섹션(28)을 향하는 그 축방향 단부에 상기 잠금체(24)용 지지 립(34)이 제공되고, 상기 밀봉 부재(26)를 향하는 상기 로크 부재(22)의 축방향 단부에는 원통형 외측 섹션(20)이 마련된 돌출부가 제공되며, 상기 원통형 외측 섹션상에서 상기 밀봉 부재는 상기 원추형 외측 섹션(28)으로부터 축방향으로 이격된 부착 위치와 상기 원추형 섹션(28)에 근접한 작동 위치 사이에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 차량 탑승자 보호 시스템용 직선 구동식 액츄에이터.
제1항에 있어서, 상기 유지 부재에는 원통형 외측 섹션(20)이 마련되고, 이 외측 섹션상에서 상기 밀봉 부재(26)는 상기 원추형 외측 섹션(28)으로 부터 축방향으로 이격된 부착 위치와 상기 원추형 섹션(28)에 근접한 작동 위치 사이에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 차량 탑승자 보호 시스템용 직선 구동식 액츄에이터.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 유지 부재의 원통형 외측 섹션(20)에는 상기 밀봉 부재(26)가 나선 이동될 수 있는 나사산이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 차량 탑승자 보호 시스템용 직선 구동식 액츄에이터.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 밀봉 부재(26)는 상기 유지 부재의 상기 원통형 섹션(20)상에 억지 끼워맞춤되는 것을 특징으로 하는 차량 탑승자 보호 시스템용 직선 구동식 액츄에이터.
제5항에 있어서, 상기 밀봉 부재(26)와 상기 로크 부재(22) 사이에는 상기 밀봉 부재(26)가 작동 위치에서 상기 로크 부재(22) 상에 잠겨지도록 하는 스냅식 체결 접속부(40)가 제공되는 것을 특징으로 하는 차량 탑승자 보호 시스템용 직선 구동식 액츄에이터.
제1항에 있어서, 상기 로크 부재(22)는 상기 유지 부재(16;116)상에서 미끄럼 이동되며, 상기 유지 부재는 상기 로크 부재의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량 탑승자 보호 시스템용 직선 구동식 액츄에이터.
제7항에 있어서, 상기 견인 요소는 견인 케이블(14)이며, 상기 유지 부재는 상기 케이블상에 크림프 가공된 예비 성형부(16)인 것을 특징으로 하는 차량 탑승자 보호 시스템용 직선 구동식 액츄에이터.
제7항에 있어서, 상기 견인 요소는 견인 바아(114)이며, 상기 유지 부재(116;216)는 상기 견인 바아(114)와 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 탑승자 보호 시스템용 직선 구동식 액츄에이터.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유지 부재(16)에는 원추형 섹션(18)이 포함되는 것을 특징으로 하는 차량 탑승자 보호 시스템용 직선 구동식 액츄에이터.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유지 부재(16;116;216)에는 플랜지형 단부 섹션(50)이 포함되는 것을 특징으로 하는 차량 탑승자 보호 시스템용 직선 구동식 액츄에이터.
제1항에 있어서, 상기 로크 부재(22)는 냉간 압출 부재인 것을 특징으로 하는 차량 탑승자 보호 시스템용 직선 구동식 액츄에이터.
제12항에 있어서, 상기 로크 부재(22)는 뜨임 처리되지 않은 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는 차량 탑승자 보호 시스템용 직선 구동식 액츄에이터.
제12항에 있어서, 상기 유지 부재는 상기 케이블상에 크램핑 가공된 예비 성형부(16)로 형성되며, 상기 크램핑 가공된 예비 성형부(16)는 알루미늄으로 제조되는 것을 특징으로 하는 차량 탑승자 보호 시스템용 직선 구동식 액츄에이터.