KR100482134B1 - 가변압력식 에어백 인플레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변압력식 에어백 인플레이터에 관한 것으로, 가스발생제를 연소시킴에 따라 발생되어 에어백으로 공급되는 가스압을 에어백 제어 유니트의 제어에 따라 조절하는 가변압력밸브를 포함하여 구성되어, 에어백을 부풀리는 가스압력을 차량의 다양한 충돌상황에 따라 변화시켜서 각 충돌상황에 따라 능동적으로 대응할 수 있다.

Description

가변압력식 에어백 인플레이터 {Airback inflater capable of a pressure control}

본 발명은 가변압력식 에어백 인플레이터에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 에어백을 부풀리는 가스압력을 차량의 다양한 충돌상황에 따라 변화시킬 수 있는 가변압력식 에어백 인플레이터에 관한 것이다.

일반적으로, 에어백 인플레이터는 점화장치에 의하여 가스 발생제를 순간적으로 연소시켜 가스를 발생시킴으로써 에어백을 부풀게 하는 것으로, 상기 점화장치는 부스터에 접해 있고, 상기 부스터 주위에는 가스 발생제가 채워져 있다. 따라서, 에어백 제어 유니트에서 상기 점화장치에 전류를 흘려 점화시키면 인화성이 강한 부스터가 먼저 연소하면서 가스 발생제를 연소시켜서 가스를 발생시키고, 이 가스압으로 에어백을 부풀리는 것이다.

상기한 바와 같은 에어백 인플레이터는 단일 스테이지 타입(single stage type)과 듀얼 스테이지 타입(dual stage type)이 있다.

상기한 단일 스테이지 타입의 인플레이터는 점화장치가 1개 뿐으로 한가지 압력으로 가스를 발생시키고, 듀얼 타입의 인플레이터는 점화장치가 2개로 이들의 조합을 이용하여 3가지 압력을 발생시킬 수 있으나, 3가지 모두 의미를 가질 정도로 조절이 안되므로 실제로는 2가지 압력만을 발생시켜 사용한다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 따른 에어백 인플레이터는, 다양한 차량의 충돌상황에 대해 한가지 또는 두가지 압력밖에 발생시킬 수 없어 각 충돌상황에 따라 능동적으로 대응하기가 어려운 문제점이 있었다.

또한, 듀얼 타입의 에어백 인플레이터는 점화장치가 두 개 필요하고 이에 따른 와이어링이나 에어백 제어 유니트의 부담이 증가하며 에어백 제어 로직도 복잡해지는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 에어백을 부풀리는 가스압력을 차량의 다양한 충돌상황에 따라 변화시켜서 각 충돌상황에 따라 능동적으로 대응하면서도, 기존의 듀얼 타입 에어백에 비하여 점화장치 및 와이어링이 감소되는 가변압력식 에어백 인플레이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가변압력식 에어백 인플레이터는, 점화장치가 가스발생제를 연소시킴에 따라 발생되는 가스압을 이용하여 에어백을 부풀게 하는 에어백 인플레이터에 있어서, 상기 인플레이터에서 생성되어 에어백으로 공급되는 가스압을 에어백 제어 유니트의 제어에 따라 조절하는 가변압력밸브가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 가변압력밸브는, 상기 인플레이터의 가스토출구에 장착되는 밸브케이스와, 상기 밸브케이스내에 상하이동 가능하도록 위치된 밸브노즐과, 상기 에어백 제어 유니트의 제어에 따라 상기 밸브노즐이 일측방향으로 이동시켜서 상기 가스압이 에어백으로 공급되도록 하는 솔레노이드와, 상기 밸브노즐을 리턴시켜서 상기 에어백으로 공급되는 가스압이 차단되도록 하는 리턴스프링과, 상기 밸브노즐, 솔레노이드, 리턴스프링를 상기 밸브케이스내에 내장한 채로 고정하기 위한 케이스커버를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 가변압력식 에어백 인플레이터의 외관 사시도이다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가변압력식 에어백 인플레이터(10)는 가스발생제가 연소함에 따라 발생되어 에어백으로 공급되는 가스압을 미도시된 에어백 제어 유니트의 제어에 따라 조절하는 가변압력밸브(20)가 일측에 구비되어 있다.

상기 가변압력밸브(20)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 에어백 인플레이터의 가스토출구에 장착되는 밸브케이스(21)와, 상기 밸브케이스(21)내에 상하이동 가능하도록 위치된 밸브노즐(22)과, 에어백 제어 유니트의 제어에 따라 상기 밸브노즐(22)를 상승시켜서 가스발생제가 연소함에 따라 발생되는 가스압을 에어백으로 공급하도록 영구자석(23-1)과 코일(23-2)로 이루어진 솔레노이드(23)와, 상기 밸브노즐(22)을 하강시켜서 에어백으로 공급되는 가스압을 차단하는 리턴스프링(24)과, 상기 밸브노즐(22), 솔레노이드(23), 리턴스프링(24)를 상기 밸브케이스(21)내에 내장한 채로 고정하기 위한 케이스커버(25)를 포함하여 구성되어 있다.

이때, 상기 솔레노이드(23)의 코일(23-1)에 전원을 공급하는 전원라인은 점화장치의 전원라인을 연장하여 사용하며, 이는 에어백 제어 유니트로부터 점화전원이 공급된 후 3ms 이내에 점화가 이루어지고, 3ms 이후에는 상기 점화장치의 전원라인을 사용하지 않으므로, 이 전원라인을 사용하여 상기 솔레노이드(23)의 코일(23-1)로 공급되는 전원을 제어하여도 작동상에는 아무런 문제가 없기 때문이다.

또한, 에어백 제어 유니트는 상기와 같이 전원라인을 통해 가변압력밸브(20)의 솔레노이드(23)의 코일(23-1)로 공급되는 전원은 듀티 제어함으로써, 상기 가변압력밸브(20)를 통해 에어백으로 공급되는 가스압을 조절하도록 되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 가변압력식 에어백 인플레이터의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

에어백 인플레이터가 작동하지 않을 때에는 도 4에 도시된 바와 같이, 가변압력밸브(20)의 밸브노즐(22)이 리턴스프링(24)의 탄력에 의해 아래로 하강되어 있음에 따라 가변압력밸브(20)가 닫힌 상태로 된다.

한편, 에어백 전개 조건이 되어서, 에어백 제어 유니트가 전원라인을 통해 점화전원을 점화장치로 공급하면 상기 점화장치가 가스발생제를 순간적으로 연소시켜서 가스가 발생된다. 이때에는 가변압력밸브(20)의 솔레노이드(23)의 코일(23-2)에도 전원이 공급됨에 따라 도 5에 도시된 바와 같이, 솔레노이드(23)의 힘에 의해 밸브노즐(22)이 리턴스프링(24)의 탄력을 극복하고 상승하게 되고, 이에 따라 발생된 가스가 가변압력밸브(20)를 통해 에어백으로 공급되어 에어백을 부풀린다.

이때, 에어백 제어 유니트가 가변압력밸브(20)의 열고 닫는 시간을 제어하여 결과적으로 에어백으로 공급되는 가스압력을 제어한다.

즉, 밸브(20)가 완전히 열렸을때의 압력을 P1, 완전히 닫혔을때의 압력을 P2라고 하면, 밸브를 온/오프할때의 인플레이터의 압력(Pout)은 다음의 수학식으로부터 구해진다.

Pout = P1 + (P2-P1) ×(t2/(t1+t2))

여기서, t1은 밸브를 여는 시간, t2는 밸브를 닫는 시간이다.

따라서, 에어백 제어 유니트가 도 6에 도시된 바와 같은 듀티제어신호를 출력하면서 t1과 t2의 비율을 제어하면 인플레이터의 압력을 P1과 P2 사이에서 연속적으로 제어할 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 에어백을 고압 전개하기 위해서는 t2(Von)를 길게하고 t1(Voff)를 짧게 하면 밸브가 닫혀 있는 시간이 길어지므로, 인플레이터의 방출압력은 고압(Pmax)에 가깝게 된다.

압력의 변화는 관성을 갖는 물리계이므로 전기신호와 같이 즉각적으로 압력이 변하지는 않지만 밸브가 열리고 닫힘에 따라 '실제 압력 변화'선과 같이 압력이 요동치되 고압에 가깝게 움직여 결과적으로 '유효 평균 압력'은 고압에 나타난다

또, 주기(T)를 짧게 하면 실제 압력 변화가 요동치는 진폭이 줄고 보다 세밀하게 제어가 가능하지만 솔레노이드 밸브의 응답성능의 한계에 따라 주기(T)가 결정된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 에어백을 부풀리는 가스압력을 차량의 다양한 충돌상황에 따라 변화시켜서 각 충돌상황에 따라 능동적으로 대응하면서도, 기존의 듀얼 타입 에어백에 비하여 점화장치 및 와이어링이 감소되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가변압력식 에어백 인플레이터의 외관 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 가변압력밸브의 외관 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 가변압력밸브의 부분 절개 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 가변압력밸브가 닫혔을 때의 상태를 도시한 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 가변압력밸브가 열렸을때의 상태를 도시한 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 가변압력밸브의 듀티제어신호를 나타낸 도면,

도 7은 본 발명에 따른 가변압력밸브를 듀티제어함에 따라 압력이 변화하는 과정을 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 인플레이터 20 : 가변압력밸브

21 : 밸브케이스 22 : 밸브노즐

23 : 솔레노이드 24 : 리턴스프링

25 : 케이스커버

Claims (4)

1. 점화장치가 가스발생제를 연소시킴에 따라 발생되는 가스압을 이용하여 에어백을 부풀게 하는 에어백 인플레이터에 있어서, 상기 인플레이터에서 생성되어 에어백으로 공급되는 가스압을 에어백 제어 유니트의 제어에 따라 조절하는 가변압력밸브가 더 구비되어 있는 한편,

   상기 가변압력밸브는, 상기 인플레이터의 가스토출구에 장착되는 밸브케이스와, 상기 밸브케이스내에 상하이동 가능하도록 위치된 밸브노즐과, 상기 에어백 제어 유니트의 제어에 따라 상기 밸브노즐을 일측방향으로 이동시켜서 상기 가스압이 에어백으로 공급되도록 하는 솔레노이드와, 상기 밸브노즐을 리턴시켜서 상기 에어백으로 공급되는 가스압이 차단되도록 하는 리턴스프링과, 상기 밸브노즐, 솔레노이드, 리턴스프링를 상기 밸브케이스내에 내장한 채로 고정하기 위한 케이스커버를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 가변압력식 에어백 인플레이터.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 솔레노이드에 전원을 공급하는 전원라인은 점화장치의 전원라인에서 연장된 것을 특징으로 하는 가변압력식 에어백 인플레이터.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 에어백 제어 유니트는 상기 전원라인을 통해 공급되는 전원을 듀티 제어하여 상기 가변압력밸브를 통해 에어백으로 공급되는 가스압을 조절하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 가변압력식 에어백 인플레이터.