KR100414603B1 - 프리텐셔너의 트리거 작동 가속도 감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 프리텐셔너의 트리거 작동 가속도 감지장치는 질량체의 가속도에 의해 격판을 움직이도록 구성한 캠 결합 구조로 가속도를 감지하여, 트리거 장치의 작동에 따른 민감도를 조절하는데 그 목적이 있는 것으로서, 파이로테크닉 리와인딩부(2)와 릴 역회전 장치(3)와 트리거 장치(4)로 이루어진 프리텐셔너에 장착되며, 트리거 장치(4)는 전원이 공급되도록 전자제어유닛(70)에 접속되며 공이(10)와 기폭제(5)의 사이에 배치된 격판(50)을 결합시킨 마그네틱(40, 40')과, 마그네틱(40, 40')의 격판(50) 하부에 배치된 캠(63)을 관성력에 의해서 회전시킬 수 있도록, 캠(63)에 커넥팅 로드(64)로 결합된 질량체(65)를 구비한 캠작동부(60)를 포함하되, 마그네틱(40, 40')은 질량체(65)의 가속도에 따라 캠(63)을 회전시켜, 격판(50)을 상부로 이동시키고, 트리거 장치(4)의 공이(10)가 격판(50)의 핀구멍(51)을 관통하여 기폭제(5)를 발화시킬 때, 질량체(65)의 가속도에 따라서 트리거 장치(4)의 민감도를 제어한다.

Description

프리텐셔너의 트리거 작동 가속도 감지장치{APPARATUS FOR SENSING ACCELERATION OF TRIGGER DEVICE OPERATION IN PRETENSIONERS}

본 발명은 파이로테크닉 안전벨트 리트랙터와 같은 프리텐셔너에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프리텐셔너의 기폭제를 발화시키는 트리거 장치의 작동 가속도에 따른 민감도를 조절하고 감지하는 프리텐셔너의 트리거 작동 가속도 감지장치에 관한 것이다.

일반적으로 고급화, 대형화되고 있는 자동차를 이용하는 운전자들은 주행, 승차감, 속도 등과 같은 기본적인 자동차 성능을 뿐만 아니라, 승객의 안전을 보호할 수 있는 안전장치에 대해 많은 관심을 갖고 있다.

이런 자동차용 안전장치는 안전벨트, 에어백, 스티어링 안전축, 등과 같은 것으로서, 자동차 사고시에 자동으로 작동하여 운전자를 최대한 보호하도록 고안되어 있고, 전세계적으로 자동차에 필수적으로 설치해야만 하는 안전장치로 인식되고 있다.

특히, 안전벨트의 웨빙(webbing)은 고장력 섬유재질로 형성되어 있고, 분리 및 연결 가능하게 버클을 갖는다. 그러한 웨빙을 릴(reel)에 감고 있는 안전벨트 리트랙터(retractor)는 사용자의 편의성을 증대시키도록, 차체의 측벽에 고정되어서, 사용자의 미소하고 저속의 움직임에 대해서, 자유롭게 안전벨트를 풀거나 감는 역할을 한다.

그러한 안전벨트 리트랙터는 "U"자 형상의 브래킷에 릴을 회전가능하도록 결합시키고 있고, 시계태엽형상의 스프링의 탄성력을 이용하여, 릴을 원래의 위치로 복원시킬 수 있게 되어 있다.

또한, 안전벨트 리트랙터의 측면에는 자동차의 급격한 감속(예를 들면, 정면 충돌 등에 의한 자동차의 정지)시, 운전자의 상체가 앞쪽으로 약간 움직이므로써, 안전벨트가 순간적으로 릴에서 풀려나올 때, 릴을 일시적으로 고정시키는 충격센서를 갖는다.

그러나, 안전벨트는 운전자를 좌석에 구속시키는 원래의 목적과 상반되게, 실제 사고에서 사용자로 하여금 창문 또는 운전대에 얼굴을 부딪히게 하는 단점이 있다. 이는, 충돌 직후 운전자의 상체와 안전벨트 및 좌석의 등받이 사이에 틈새가 존재하기 때문이다.

자동차업계에서는 통상적으로 상술한 바와 같은 틈새를 없애는 장치를 프리텐셔너(pretensioners)라 부른다.

종래 기술에 따른 프리텐셔너는 도 1에 도시된 바와 같이, "U"자 형상의 브래킷(1)의 양측면에 파이로테크닉(pyrotechnic) 리와인딩부(2)를 장착하여, 차량의 충돌 직후의 매우 짧은 시간(약 20msec ; 0.02 초)이내에 웨빙(7)을 강제적으로 역회전시켜서, 탑승자로 하여금 강제적으로 좌석 등받이쪽으로 구속되게 하여 탑승자를 안전하게 보호하는 역할을 하는 파이로테크닉 안전벨트 리트랙터이다.

이런 프리텐셔너의 파이로테크닉 리와인딩부(2)는 크게 릴 역회전 장치(3)와 트리거 장치(4 ; trigger device)로 구성되어 있다.

먼저, 트리거 장치(4)는 평상시, 베어링 조립체(12 ; bearing assembly)의서보 레버(11 ; servo lever)를 질량 조립체(13)의 센서 레버(29 ; sensor lever)로 걸게 결합되어 있고, 외부에서 가해지는 충격 및 급격한 차량의 정지시에, 질량 조립체(13)가 관성을 받는 소정 중량의 추(24 ; weight)에 의해서 힌지 작동(a)함과 동시에 서보 레버(11)와 센서 레버(29)가 분리됨으로써, 베어링 조립체(12)의 실린더(9) 내부에 장착된 고탄성 스프링에 의해 공이(10)를 발사시킬 수 있도록 되어 있다.

또한, 종래의 파이로테크닉 안전벨트 리트랙터는 공장에서 조립작업시나, 차량에 설치작업시에 트리거 장치(4)와 릴 역회전 장치(3)가 오작동되는 것을 막도록, 다수의 안전장치를 구비하고 있다.

즉, 안정장치는 베어링 조립체(12)의 공이(10)와 기폭제(5)가 직접적으로 접촉되는 것을 막도록 격판과 손잡이가 달린 안전구(15)와, 질량 조립체(13)를 베어링 조립체(12)에 고정시키고 유사시 질량 조립체(13)와 베어링 조립체(12)의 잠금을 해제하도록, 고정핀(16)의 이동을 제어하는 록킹멤버(17)를 구비하고 있다.

여기에서, 손잡이가 달린 안전구(15)는 사용자가 외부로 잡아당길 경우에 기폭제(5)를 작동대기 상태로 유지시킨다.

그리고, 록킹멤버(17)는 평상시 기어장치(19)의 기어레버(20)와, 링크바(21)를 고정시키는 탄성 클립(22)에 의해서, 베어링 블록(12)의 고정핀(16)을 잠금시키는 상태로 유지한다. 이런 록킹멤버(17)는 볼트조임을 통해 파이로테크닉 안전벨트 리트랙터를 차량에 설치시, 탄성 클립(22)이 "U"자 형상의 브래킷(1)에 밀착되면서, 링크바(21)를 해제시키는 위치로 이동시키고, 이런 링크바(21)의 이동에 따라 베어링 조립체(12)의 고정핀(16)을 잠금상태에서 해제상태로 하고, 그러므로써, 트리거 장치(4)를 작동대기 상태로 유지시킨다.

여기에서, 트리거 장치(4)의 실린더(9) 내에 설치된 공이(10)는 작동 대기 상태일 때, 고탄성 스프링의 탄성력을 지지받고 있지만 공이(10)의 끝단을 가로막고 있는 센서 레버(11)의 격판(도시 안됨)에 의해서 발사되지 않게 되어 있다.

한편, 자동차의 급격한 감속(예를 들면, 정면 충돌 등에 의한 자동차의 정지)시, 앞서 설명한 바와 같이 센서 레버(11)가 서보 레버(29)에서 분리됨과 센서 레버(11)에 결합된 스프링(도시 안됨)이 작동하여서 공이(10)의 끝단을 가로막고 있는 격판이 공이(10)를 릴리스시키는 쪽으로 움직이므로, 그 결과 공이(10)가 발사된다.

이후 발사된 공이(10)는 릴 역회전 장치(3)의 기폭제(5 ; initiator)를 발화시킨다. 따라서, 기폭제(5)의 발화로 고압의 가스압력이 "U"자 형상과 같이 굴곡된 튜브(6) 내부에 발생된다. 이 가스압력에 의해서, 튜브(6)의 내부에 배치된 다수의 구슬들이 빠른 속도로 이동하여서, 릴 역회전 장치(3)의 역회전 기어(도시 안됨)를 웨빙(8)이 감기는 방향으로 회전시키고, 이에 따라 역회전 기어에 축결합된 릴(8)이 역회전함으로써, 릴(8)에 감겨진 웨빙(7)인 시트 벨트가 탑승객을 구속시키게 된다.

그러나, 종래 기술에 따른 프리텐셔너의 트리거 장치는 베어링 조립체의 서보 레버와 질량 조립체의 센서 레버와 같이 기계적 결합에 의해 결합되어 있어서, 공이의 끝단을 가로막고 있는 센서 레버의 격판을 릴리스시킬 때 가속도에 민감하지 못한 단점이 있다.

또한, 종래 기술에 따른 프리텐셔너의 트리거 장치는 센서 레버와 격판을 센서 스프링으로 연결하고 있어서, 격판을 릴리스시킬 때 매우 섬세하게 제어하지 못하는 단점이 있다.

따라서, 종래 기술의 프리텐셔너는 작동상의 민감도에 있어서, 상대적으로 작동 성능이 떨어져서 제품의 품질을 떨어뜨릴 우려가 있다.

따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 질량체의 가속도에 의해 격판을 움직이도록 구성한 캠 결합 구조로 가속도를 감지하여, 트리거 장치의 작동에 따른 민감도를 조절하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 파이로테크닉 안전벨트 리트랙터인 프리텐셔너의 구성을 설명하기 위한 사시도,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 프리텐셔너의 트리거 작동 가속도 감지장치의 구성을 설명하기 위한 평면도,

도 3a와 도 3b는 도 2에 도시된 프리텐셔너의 트리거 작동 가속도 감지장치의 작동방법을 설명하기 위한 주요 단면도.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

2 : 파이로테크닉 리와인딩부 3 : 릴 역회전 장치

4 : 트리거 장치 5 : 기폭제

10 : 공이 40, 40' : 마그네틱

50 : 격판 51 : 핀구멍

60 : 캠작동부 61 : 하우징

63 : 캠 64 : 커넥팅 로드

65 : 질량체 100 : 안정핀

앞서 설명한 바와 같은 목적은 파이로테크닉 리와인딩부와 릴 역회전 장치와 트리거 장치로 이루어진 프리텐셔너의 트리거 작동 가속도 감지장치에 있어서, 트리거 장치는 공이와 기폭제의 사이에 배치된 격판을 하단에 결합시킨 마그네틱과, 마그네틱의 격판 하부에 배치된 캠을 관성력에 의해서 회전시킬 수 있도록, 캠에 커넥팅 로드로 결합된 질량체를 구비한 캠작동부를 포함하되, 마그네틱은 질량체의 가속도에 따라 캠을 회전시켜, 격판을 상부로 이동시키고, 트리거 장치의 공이가격판의 핀구멍을 관통하여 기폭제를 발화시킬 때, 질량체의 가속도에 따라서 트리거 장치의 민감도를 제어하도록 하는 프리텐셔너의 트리거 작동 가속도 감지장치에 의해 달성된다.

또한, 본 발명에 따르면, 캠작동부는 격판을 직선 이동시키도록 다수의 가이드부들을 일체형으로 갖는 하우징에 안착되어 있는 것이 바람직하다.

아래에서, 본 발명에 따른 프리텐셔너의 트리거 작동 가속도 감지장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 2는 본 발명의 프리텐셔너에 장착된 트리거 안전장치의 구성을 설명하기 위한 평면도이고, 도 3a와 도 3b는 도 2에 도시된 프리텐셔너의 트리거 작동 가속도 감지장치의 작동방법을 설명하기 위한 주요 단면도이다.

본 실시예에서 프리텐셔너의 트리거 작동 가속도 감지장치는 통상의 프리텐셔너의 트리거 장치의 실린더 주위에 장착됨으로써, 발명의 개념을 명확하기 위해 앞서 종래 기술에서 설명한 내용은 생략하며, 유사하거나 동일한 구성과 도면 부호에 대해서는 유사하거나 동일한 도면 부호가 사용되었다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 프리텐셔너의 트리거 작동 가속도 감지장치는 파이로테크닉 릴 역회전 장치(3)와 트리거 장치(4)로 이루어진 프리텐셔너에 장착된다.

특히, 트리거 장치(4)는 평상시, 베어링 조립체의 서보 레버와 후크 결합하는 센서 레버에 연결되고, 가속도를 측정하는 감지 센서와 같이 수행하도록 한 쌍의 마그네틱(40, 40')들을 제공한다.

이들 중 제 1마그네틱(40)은 트리거 장치(4)에 고정된 케이싱(41)의 내부 일측면에 고정되어 있다. 그리고, 제 2마그네틱(40')은 고정식 제 1마그네틱(40)에 대응방향에 배치되어 상기 케이싱(41)의 내부에서 축방향으로 이동가능하게 결합되어 있다. 여기에서, 제 1마그네틱(40)은 제 2마그네틱(40')과 자석의 척력에 의해 프리텐셔너가 작동 대기 상태일 때, 격판(50)을 하단부에 고정한 제 2마그네틱 (40')부에 자기력(척력)을 작용시키며, 하기에 상세히 설명할 캠작동부(60)에 의해서 격판(50)이 상부로 이동할 때의 움직임을 제어함으로써, 차량 충돌시의 가속도를 감지하는 센서 역할을 한다.

또한, 제 2마그네틱(40')의 하단에 고정된 격판(50)은 공이(10)를 통과시킬 수 있는 파이어링 핀구멍(51)을 두께 방향으로 관통하게 형성하고 있으며, 이런 격판(50)을 움직일 수 있게 캠작동부(60)가 배치되어 있다.

여기에서, 격판(50)은 프리텐셔너의 작동 대기 상태일 때, 공이(10)로 하여금 기폭제(5) 쪽으로 발사되지 않게 하도록, 공이(10)의 끝단과 기폭제(5)의 사이에 개재되어 있으며, 축방향, 즉 축의 위쪽 방향으로 미끄럼 작동하여 직선이동될 수 있도록, 상기 하우징(61)에 일체형으로 형성된 다수의 가이드부(69)들 사이에 놓여 있다.

또한, 캠작동부(60)는 하우징(61)에 안착되어 회전축(62)에 회전가능하게 결합된 캠(63)을 구비하고, 이런 캠(63)의 장단부에는 커넥팅 로드(64)가 힌지 결합되어 있다.

그리고, 커넥팅 로드(64)의 반대쪽 단부는 질량체(65)에 고정되며,질량체(65)는 하우징(61)의 내부에 형성된 받침대에서 캠(63)이 결합된 쪽으로 자유롭게 직선이동 가능하게 놓여져 있다. 여기에서, 질량체(65)는 프리텐셔너의 조립라인에서 별도의 안전 고정핀(100)에 의해서 축방향으로 움직이지 않게 구속되어 있고, 안전 고정핀은 프리텐셔너가 차량에 장착된다. 이상 흔들림으로 인하여 질량체(65)가 움직이므로써, 그 결과 캠(63)이 격판(50)을 상부로 이동시키려고 하더라도, 제 1, 제 2마그네틱(40, 40')들간의 척력에 의해서 격판(50)이 상부로 움직이지 않게 된다.

질량체(65)는 차량의 충돌시 가해지는 충격 가속도에 대응한 관성력을 발생시켜서 커넥팅 로드(64)와 함께 직선운동되게 결합되어 있으며, 이렇게 직선운동하게 결합된 커넥팅 로드(64)가 힌지 결합된 캠(60)을 유한한 회전각으로 회전시키고, 이에 따라 캠(60)이 앞서 설명한 격판(60)을 상부로 밀어올릴 수 있게 결합되어 있다.

아래에서, 앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 프리텐셔너의 트리거 작동 가속도 감지장치의 작동방법에 대해서 설명하겠다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 프리텐셔너의 트리거 작동 가속도 감지장치는 상세하게 도시하지 않았지만, 차량에 설치된 프리텐셔너에 장착되어 있으며, 제 1마그네틱(40)이 소정 크기의 자기력으로 하단의 제 2마그네틱(40')과 연결된 격판(50)을 상부로 이동시키지 못하게 하고 있다.

또한, 격판(50)에 의해 가려진 공이(10)는 실린더(9)의 내부에서 고탄성 스프링(18)에 의해 탄성력을 받고 있으며, 하우징(61)에 장착된 질량체(65)와 캠(63)은 정위치에 위치하게 된다.

그러나, 외부에서 차량으로 충격이 가해지거나, 차량이 급격하게 정지(충돌)할 때에는 앞서 종래 기술에서 설명한 질량 조립체가 관성을 받아 소정 중량의 추에 의해서 힌지 작동하고, 이와 동시에 서보 레버와 센서 레버가 분리됨으로써, 트리거 장치가 작동 대기 상태로 된다.

이 경우, 도 3b에 도시한 바와 같이, 관성력에 의해서 질량체(65)는 캠(63)쪽으로 직선이동(a)하며, 이런 질량체(65)에 고정된 커넥팅 로드(64)가 캠(63)을 회전축(62)을 기준으로 유한한 각도로 회전(b)시킨다. 이런 경우, 캠(63)이 가이드부(69)에 의해 미끄럼 작동 가능한 격판(50)을 상향으로 이동시키려고 한다. 이때, 제 2마그네틱(40')은 질량체(65)의 관성력에 대응한 가속도를 감지하여, 제 1마그네틱(40)과의 척력을 초과하므로써, 마그네틱(40)의 격판(50)의 상하운동을 섬세하게 제어한다. 결과적으로 격판(50)이 소정 크기 이상 상부로 움직(c)이면 고탄성 스프링(18)에 의해 힘을 받는 공이(10)가 격판(50)의 파이어링 핀구멍(51)을 통과함으로써, 즉 발사되어 기폭제(5)를 점화시킨다.

이렇게 본 발명의 프리텐셔너 트리거 작동 가속도 감지장치는 기폭제(5)의 점화 전까지의 차량에 가해지는 가속도를 감지할 수 있고, 캠작동부(60)에 의해서 가속도에 따른 민감도 조절이 가능하다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 프리텐셔너의 트리거 작동 가속도감지장치는 캠작동부와 마그네틱을 구비하여 질량체의 가속도를 감지하고, 이 가속도에 따른 트리거 장치의 민감도를 제어할 수 있기 때문에, 섬세한 작동 제어가 가능한 제품으로서 그 작동 성능을 향상시킬 수 있으며, 프리텐셔너의 오작동을 미연에 방지하는데 사용될 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 프리텐셔너의 트리거 장치는 마그네틱간의 자기력(척력)에 의한 작동 제어로 인하여, 격판을 공이로부터 릴리스시킬 때 매우 섬세하게 제어할 수 있으며, 부가적으로 안전 장치와 같은 역할을 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 프리텐셔너의 트리거 작동 가속도 감지장치는 질량체를 구비한 캠작동부와 같이 실제 매커니컬한 링크 구조로 이루어져 있어서, 차량의 충돌시에 발생가능한 가속도에 따른 민감도를 실제적으로 제어할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 프리텐셔너의 트리거 작동 가속도 감지장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (3)

1. 파이로테크닉 리와인딩부(2)와 릴 역회전 장치(3)와 트리거 장치(4)로 이루어진 프리텐셔너의 트리거 작동 가속도 감지장치에 있어서,

   상기 트리거 장치(4)는 공이(10)와 기폭제(5)의 사이에 배치된 격판(50)을 결합시킨 마그네틱(40, 40')과, 상기 마그네틱(40, 40')의 격판(50) 하부에 배치된 캠(63)을 관성력에 의해서 회전시킬 수 있도록, 상기 캠(63)에 커넥팅 로드(64)로 결합된 질량체(65)를 구비한 캠작동부(60)를 포함하되,

   상기 마그네틱(40, 40')들은 서로 척력을 작용하여 상기 격판(50)을 지지하며, 상기 질량체(65)의 가속도에 따라 발생된 상기 캠(63)으로 상기 격판(50)을 상부로 이동시키고, 상기 트리거 장치(4)의 공이(10)가 상기 격판(50)의 핀구멍(51)을 관통하여 상기 기폭제(5)를 발화시킬 때, 상기 질량체(65)의 가속도에 따라서 상기 트리거 장치(4)의 민감도를 제어하는 프리텐셔너의 트리거 작동 가속도 감지장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 마그네틱(40, 40')들은 상기 트리거 장치(4)에 고정된 케이싱(41)의 내부 일측면에 고정된 제 1마그네틱(40)과, 상기 제 1마그네틱(40)에 대응하는 방향에 배치되어 상기 케이싱(41)의 내부에서 축방향으로 이동가능하게 결합된 제 2마그네틱(40')으로 이루어진 것을 특징으로 하는 프리텐셔너의 트리거 작동 가속도 감지장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 캠작동부(60)는 상기 격판(50)을 직선이동시키도록 다수의 가이드부 (69)들을 일체형으로 갖는 하우징(61)에 안착되어 있는 것을 특징으로 하는 프리텐셔너의 트리거 작동 가속도 감지장치.