KR100489756B1 - 탑승자구속시스템용구동장치 - Google Patents

Abstract

벨트 인장기용의 구동 장치에서, 작동 챔버(32)가 몇 개의 부품(10, 16)으로 조립된 하우징과 가스 발생기 캡슐(22)용의 수용 공간(20)에 형성되어 있으며, 상기 공간은 상기 챔버와 유체 연통되어 있다. 가스 발생기 캡슐(22)은 수용 공간(20) 내에서 하우징의 상기 부분(10, 16) 사이의 밀봉 접촉부 내에 삽입된 슬리브(24)에 내장되어 있다. 예비챔버(26)가 가스 발생기 캡슐(22)의 바닥부 반대쪽의 슬리브(24) 내에 형성되어 있다.

Description

탑승자 구속 시스템용 구동 장치{DRIVING DEVICE FOR A PASSENGER RESTRAINT SYSTEM}

본 발명은 작동 챔버 및 그 작동 챔버와 유체 연통되어 있는 점화 추진 장약(pyrotechnic propellant charge)용의 수용 공간이 형성되어 있으며 소정 개수의 부품이 조립된 하우징을 포함하는, 특히 벨트 텐셔너(belt tensioner)와 같은 탑승자 구속 시스템용 구동 장치에 관한 것이다.

이러한 종류의 구동 장치는 다수의 변형예가 존재하는 것으로 알려져 있다. 그러한 시스템은 대체로 회전식 구동 장치와 직선형 구동 장치로 분류된다. 2가지 종류의 장치에 있어서, 하우징은 본체부와, 이 본체부의 개방측에 위치하는 커버 플레이트로 이루어진다. 회전식 구동 장치의 경우에는 회전자가 하우징에 내장되어 있으며, 그 회전자는 베인형 회전자 또는 회전식 피스톤 회전자일 수 있다. 직선형 구동 장치의 경우에, 하우징은 피스톤이 이동 가능하게 내장된 실린더를 포함하고 있다. 양자의 경우에, 작동 챔버는 결합된 하우징 부품 사이에 형성되어 있다. 점화식 가스 발생기 캡슐용의 대략 원통형의 수용 공간은 작동 챔버 내로 개방되어 있다. 하우징 부품은 복수 개의 나사 또는 리벳에 의해 서로에 대해 체결되어 있다. 가스 발생기 캡슐 내의 추진 장약이 점화되면, 지속 시간은 짧지만 400 내지 500 바(bar) 또는 그 이상일 수 있는 극히 높은 압력이 하우징의 수용 공간 내에 발생한다.

도 1은 커버가 분리된 상태에 있는 구동 장치 하우징의 본체부의 평면도.

도 2는 커버가 적소에 있는 도 1의 구동 장치의 단면도.

도 3은 실시예 중 하나의 부분 단면도.

도 4는 도 1 및 2에 도시된 실시예의 확대 사시도.

도 5는 피스톤/실린더 직선형 구동기를 구비한 구동 장치의 실시예의 개략적인 단면도.

도 6, 도 7 및 도 8은 캡슐을 둘러싸는 슬리브의 3가지 변형예를 도시한 도면.

도 9는 형상화된 부품으로 구성된 하우징을 구비한 한 실시예의 횡단면도.

도 10은 도 9의 선 X-X선을 따라 취한 단면도.

도 11은 가스 발생기 캡슐이 내부에 삽입되어 있는 슬리브의 사시도.

도 12는 슬리브에 직접 배치된 추진 장약을 구비한 변형예를 도시한 도면.

도 13은 슬리브, 추진제, 점화기 및 배출 노즐로 구성된 유닛을 도시한 도면.

본 발명은, 가스 발생기의 작동 직후에 높은 압력으로 인한 누설 손실이 하우징의 수용 공간에 발생하여, 압축 가스가 작동 챔버 내로 제어되지 않으면서 유입된다는 점의 이해를 바탕으로 이루어졌다. 이러한 고압 응력 상태하에서는 나사 또는 리벳이 늘어나서 추가의 누설 손실이 발생할 수 있는 간극(間隙)이 형성된다. 하우징 내의 수용 공간과 작동 챔버 사이에 예비 챔버가 배치되는 경우에는, 작동 챔버로 통하는 통로 섹션의 치수를 적절한 방법으로 정할 수 있으므로, 시간에 대한 압력 프로파일에 영향을 주어 작동 피스톤의 구성 파라미터에 적합하게 할 수 있다. 작동 챔버로 통하는 통로 섹션이 감소된 경우에는, 가스 발생기가 작동된 후의 단시간 동안 작동 챔버 내의 압력은 예비 챔버 내의 압력보다 상당히 낮을 것이다. 수용 공간 및 예비 챔버 내의 높은 압력은 누설 손실의 발생을 증가시키는 경향이 있다.

본 발명은 수용 공간 및 예비 챔버의 구역에서 누설 손실이 발생하는 것을 효과적으로 방지한다. 본 발명에 따르면, 추진 장약을 둘러싸는 슬리브가 마련되며, 그 슬리브는 하우징의 수용 공간내의 부품 사이에 시일로서 배치된다. 슬리브는 수용 공간의 내부 표면을 따라, 특히 하우징 부품 사이의 분할 연결부에서 시일을 형성한다. 추진 장약에 의해 방출된 압축 가스는 슬리브의 내부 표면을 따라 작동 챔버로 도입된다. 베인형 회전자를 구비한 회전식 구동 장치에 대한 본 발명의 바람직한 용례에서는, 출력이 현저하게 증가되는 것으로 확인되었다. 이것에 의해, 한편으로는 추진 장약의 점화 직후에 누설 손실이 방지되고, 다른 한편으로는 슬리브의 존재에 의해 추가적인 설계 가능성이 있을 수 있다. 점화 시에, 압축 가스가 통과해서 새나가는 간극이 압박 체결된 2개의 하우징 부품 사이에 실제로 형성될 수 있다는 인식은 종래의 연구나 일반적인 조사의 관점에서는 이루어지지 않았던 것이다. 가스 발생기의 작동으로부터 벨트가 인장 상태로 되기까지의 전체 구동 공정은 몇 밀리 초안에 진행되므로, 누설 상황의 상세한 연구는 거의 불가능하다. 슬리브가 추진 장약을 수용하는 가스 발생기 캡슐의 길이에 걸쳐 축방향으로 연장되는 경우에, 시간에 대한 가스 압력 프로파일에 영향을 주어 구동 장치의 요구 사항에 적합하게 하기 위해, 슬리브는 작동 챔버의 상류에 위치하는 예비 챔버를 구현하는 데에 이용될 수도 있다.

바람직하게는, 가스 발생기 캡슐과 슬리브의 재료 및 벽두께는, 슬리브와 수용 공간의 내부 표면 사이의 밀봉 접촉을, 한편으로는 추진 장약의 점화 시의 반경방향 팽창 압력에 의해, 다른 한편으로는 하우징의 수용 공간 내의 슬리브에 부여되는 지지에 의해 강화시키는 속성을 갖는다. 동시에, 슬리브는 하우징 내의 수용 공간의 벽에 대해 압박되므로, 그 영역에서 밀봉 효과가 증가한다.

하우징의 구성품, 즉 본체부와 커버 플레이트는 효율적인 일련의 제작을 위해 형상화된 부분, 예컨대 경합금 다이 캐스트 부품으로 구현되는 것이 바람직하다. 추진 장약용의 수용 공간은 각각 본체부와 커버 플레이트에 대향하도록 배치된 2개의 오목부에 의해 형성된다. 형상화된 부분을 몰드로부터 용이하게 분리하기 위해, 그러한 오목부는 본체부와 커버 플레이트 사이의 분리면에서 둔각으로 종단된다. 슬리브는 축선에 평행한 2개의 리브로 구성되는 것이 바람직하며, 이들 리브는 본체부와 커버 플레이트 사이의 분리면과 접하고, 특히 적절한 합성 재료를 슬리브에 사용함으로써 슬리브에 의해 얻게 되는 밀봉 효과를 향상시킨다.

본 발명의 또 다른 특성과 이점은 이하의 설명과 첨부된 도면으로부터 명백해질 것이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 벨트 텐셔너용 구동 장치의 실시예는 베인형 회전자를 구비한 회전식 구동기에 관한 것이다. 상기 구동 장치는 2개의 부품으로 이루어진 하우징을 구비하고 있으며, 하우징의 본체부(10)에는 평탄한 바닥부와, 그 바닥부로부터 돌출하는 원주 벽이 형성되어 있고, 그 원주 벽은 베인형 회전자(14)가 내장된 회전자 챔버(12)의 경계를 이루고 있다. 본체부(10)의 개방측은 커버 플레이트(16)에 의해 폐쇄되어 있다. 커버 플레이트(16)는 복수 개의 나사 볼트 또는 리벳(18)에 의해 하우징 본체부(10)에 견고하게 체결되어 있다. 본체부(10)에는 원통형 수용 공간(20)의 절반이 오목하게 되어 있고, 커버 플레이트(16)에는 그 수용 공간(20)의 나머지 절반이 오목하게 되어 있다. 수용 공간(20)에는 원통형 슬리브(24)로 둘러싸인 점화식 가스 발생기 캡슐(22)이 마련되어 있다. 슬리브(24)는 가스 발생기 캡슐(22)의 축방향 단부 너머로 돌출하여 예비 챔버(26)를 형성하도록 연장되며, 이 예비 챔버는 좁은 부분(28)과 노즐(30)을 거쳐서 회전자 챔버(12)의 상류에 배치된 작동 챔버(32) 내로 개방되어 있다.

가스 발생기 캡슐(22)은 벽이 얇은 컵형 부품을 포함하며, 이 컵형 부품은 수용 공간(20) 내의 대응 시트에 축방향으로 고정되도록 환상 칼라(22a)가 외측 단부에 형성되어 있다. 도 1은 가스 발생기 캡슐(22)의 전기 점화기에 연결하기 위한 전기 커넥터 플러그(34)를 보여주고 있다. 충격 점화기에 의한 기계적인 작동도 마찬가지로 가능하다.

적절한 치수로 정해지고 적절한 재료로 제조되는 경우, 슬리브(24)는 가스 발생기 캡슐의 점화 시에 발생하는 팽창 압력에 견디기에 충분한 강도를 가질 수 있다. 하지만, 슬리브(24)는 알루미늄 등의 비교적 연질인 재료로 제조될 수도 있다. 내측 축방향 단부에서 밀봉 효과를 증진시키기 위해, 슬리브(24)의 외측 원주의 환상 홈에 위치하여 수용 공간의 내부 표면과 맞닿는 O링 시일(36)이 추가로 마련되어 있다.

회전식 구동기의 세부 내용은 본 발명과 큰 관련이 없으므로 본 명세서에서 다루지 않는다.

도 2로부터 알 수 있듯이, 원통형 가스 발생기 캡슐(22)의 축선은 본체부(10)와 커버 플레이트(16) 사이의 분리면에 위치되어 있다. 가스 발생기 캡슐(22)이 점화되면 그 바닥 부분이 파열되는데, 그 이유는 원통형 측벽이 슬리브(24)를 매개로 수용 공간(20)의 내면에 의해 지지되기 때문이다. 이에 따라, 수백 바(bar)에 이르는 극히 높은 압력이 단기간 동안 예비 챔버(26)에 발생한다. 팽창 압력의 반경 방향 성분으로 인하여, 가스 발생기 캡슐(22)의 벽은 슬리브(24)의 내부 표면에 대해, 그리고 슬리브(24)는 수용 공간(20)의 내부 표면에 대해 압박된다. 두 접촉면 사이가 양호하게 밀봉되어 있으므로, 어떠한 누설이나, 제어되지 않은 압축 가스의 작동 챔버(32)로의 유입도 방지된다. 시간에 대한 가스 압력의 프로파일은, 가능한 최적의 구동력을 달성하기 위해, 좁은 부분(28)과 노즐(30)을 구비한 예비 챔버(26)의 설계에 의해 영향을 받을 수 있다.

도 3에 도시된 실시예에서, 가스 발생기 캡슐(22)의 축선은 본체부(10)와 하우징 커버 플레이트(16) 사이의 분리면에 평행하지만 그로부터 간격을 두고 있다. 하우징 커버 플레이트(16)에는 일체형으로 형성된 벽 부분(16a, 16b)이 마련되어 있으며, 이들 벽 부분(16a, 16b)은 그 주위가 슬리브(24)와 접촉하고, 본체부(10)의 대응 오목부와 억지 끼워맞춤식으로 맞물려 있다. 벽 부분(16a, 16b)은 있을 수 있는 누설 흐름을 위한 여분의 통로로 되며, 따라서 증가한 흐름 저항에 직면하게 된다.

도 5에 도시된 실시예에서, 구동 장치는 실린더(40)와 피스톤(42)이 이동 가능하게 내장된 직선형 텐셔너이며, 피스톤은 견인 케이블(44)을 매개로 벨트 버클(46)과 맞물려 있다. 실린더(40)는 그 한쪽 단부에서, 전술한 실시예와 마찬가지로 본체부(10)와 커버 플레이트(도 5에는 도시 생략)를 구비한 하우징에 부착되어 있다. 본체부(10)는, 슬리브로 둘러싸여서 그 슬리브에 의해 하우징 내부에 밀봉된 가스 발생기 캡슐(22)을 전술한 실시예와 동일한 방법으로 수용하고 있다. 밀봉은 전술한 실시예와 동일한 방법으로 이루어질 수 있으므로, 중복 설명은 생략한다.

도 6에 따른 실시예에서, 슬리브(24)는 비교적 얇은 벽을 구비하고 있으며 기계적 강도가 낮은 재료로 제조되어 있다. 예비 챔버(26)의 영역에서, 슬리브(24)는 수용 공간(20)의 내부 표면에 의해 지지되어 있다. 슬리브(24)는 플라스틱으로 제조되거나, 벽이 얇은 알루미늄 컵으로서 구현될 수 있음에 주목한다. 그러한 실시예 중 어느 것을 실시하는 경우에도, 더 많은 수의 나사 볼트나 리벳이 필요하게 될 수 있다.

도 7에 도시된 실시예에 있어서, 고체 입자가 점화 추진 장약으로부터 배출되는 것을 방지하여 완전 연소를 보장하기 위해 판형 체(sieve)(50)가 예비 챔버(26)의 내부에 마련된다.

도 8에 도시된 실시예에서, 슬리브(24)에는 가스 발생기 캡슐(22)의 내측 단부에 멈춤부가 마련되어 있으며, 이 멈춤부는 둘러싸는 환상 견부(肩部)(52)에 의해 형성되며 가스 발생기 캡슐(22)의 주위 바닥 림을 축방향으로 지지하는 기능을 한다.

도 9 내지 도 11에 도시된 실시예에서, 본체부(10)와 커버 플레이트(16)는 형상화된 부품, 구체적으로는 경합금 다이 캐스트 부품으로서 구성되어 있다. 가스 발생기 캡슐 및 슬리브(24)용의 수용 공간은 본체부(10)와 커버 플레이트(16)내에 대향하도록 각각 배치된 두 개의 오목부(20a, 20b)에 의해 형성되어 있다. 형상화된 부품이 몰드로부터 용이하게 분리되도록, 오목부(20a, 20b)는 각각 본체부(10)와 커버 플레이트(16) 사이의 분리면(T)에서 둔각으로 종단된다. 오목부(20a)가 오목부(20b)보다 더 깊기 때문에, 슬리브(24)의 밀봉 리브(14a, 14b)를 수용하기 위한, 횡단면에서 보았을 때 대략 삼각형 형상인 공간이 분리면(T)에 구현되어 있으며, 이 리브는 그와 상응하도록 형성되어 있으며 축선에 평행하다. 슬리브의 가스 발생기 캡슐(22)로부터 멀어지는 단부면에는 밀봉 링(62)이 내부에 삽입되는 환상 홈(60)이 마련되어 있다.

도 12에 도시된 실시예에서, 케이싱으로 둘러싸인 추진제는 필요한 경우 슬리브(24)에 직접 삽입될 수 있다. 배출 노즐은 파열성 바닥부(66)으로 폐쇄되어 있다. 추진 장약(64)의 반대측에는 기부(70)에 의해 지지되는 점화기(68)가 배치되어 있다. 기부(70)는 래칭 수단(latching means)(72)에 의해 슬리브(24) 내의 미리 정해진 회전 위치에 고정되어 있다. 슬리브의 비대칭 형상에 의해(도 11), 기부(70)에서의 전기적 플러그인(plug­in) 접촉부의 회전 위치는 하우징에 대해 한정된다. 이 실시예에서, 슬리브(24)는 추진 장약(64) 및 점화기(68)와 함께 미리 조립되는 구성품으로서 구현될 수 있다. 슬리브(24)의 내부 공간은 파열성 바닥부(66)에 의해 기밀 밀봉됨으로써 추진 장약을 외부의 영향으로부터 보호한다.

도 12에 따른 실시예와는 달리, 도 13의 변형예는 슬리브(24)의 본체에 합체된 점화기(68)를 보여주고 있다. 플러그인 기부(74)도 슬리브의 일체형 부품이다. 추진 장약(64)과 점화기(68)의 삽입을 가능하게 하기 위해, 슬리브(24)는 한쪽 축방향 단부에서 개방되어 있다. 추진제(64), 점화기(68) 및 판형 체(50)의 삽입 이후, 슬리브(24)는 바닥 플레이트(76)에 의해 폐쇄되며, 배출 노즐(30)은 파열성 바닥부에 의해 폐쇄되어 형성된다. 바닥 플레이트(76)는 슬리브에 결합 또는 용접될 수 있다.

Claims (17)

1. 소정 개수의 부품(10, 16)이 조립된 하우징을 포함하고, 그 하우징 내에는 작동 챔버(32)와, 점화식 추진 장약(64)용의 수용 공간(20)이 형성되어 있으며, 상기 수용 공간은 상기 작동 챔버와 유체 연통되어 있는 것인 탑승자 구속 시스템용 구동 장치로서,

   추진 장약을 둘러싸는 슬리브(24)가 상기 하우징의 부품(10, 16) 사이에서 상기 수용 공간(20) 내에 삽입되어 시일(seal)로서 작용하는 것을 특징으로 하는 탑승자 구속 시스템용 구동 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 슬리브(24)의 재료 및 벽두께는, 추진 장약의 점화 시의 반경 방향 팽창 압력에 의해, 그리고 상기 하우징의 수용 공간(20) 내의 슬리브(24)에 부여되는 지지에 의해 상기 슬리브와 상기 수용 공간(20)의 내면 사이의 밀봉 접촉이 강화되도록, 선정되는 것을 특징으로 하는 탑승자 구속 시스템용 구동 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 슬리브(24)는 축방향 단부 중 적어도 하나에 시일(36)을 구비하며, 이 시일(36)에 의해 상기 슬리브(24)가 상기 수용 공간(20)의 내부 표면과 밀봉 접촉하는 것을 특징으로 하는 탑승자 구속 시스템용 구동 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 예비 챔버(26)를 더 구비하며, 이 예비 챔버는 상기 슬리브(24) 내에서 상기 추진 장약 반대쪽에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 탑승자 구속 시스템용 구동 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 예비 챔버(26)는 상기 작동 챔버(32)로 향하는 단부에 노즐(30)로서 형상화되어 있는 것을 특징으로 하는 탑승자 구속 시스템용 구동 장치.
6. 제5항에 있어서, 체(sieve; 50)를 더 구비하며, 이 체는 상기 예비 챔버(26)내에 삽입되어 있는 것인 탑승자 구속 시스템용 구동 장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하우징은 본체부(10)와, 그 본체부의 개방 측에 분리면을 따라 위치하는 커버 플레이트(16)로 구성되며, 상기 수용 공간(20)은 상기 본체부 내에 부분적으로 만입된 공간과, 상기 커버 플레이트 내에 부분적으로 만입된 공간에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 탑승자 구속 시스템용 구동 장치.
8. 제7항에 있어서, 원통형의 상기 추진 장약의 축선은 상기 본체부(10)와 상기 커버 플레이트(16)의 분리면에 위치하는 것을 특징으로 하는 탑승자 구속 시스템용 구동 장치.
9. 제7항에 있어서, 원통형의 상기 추진 장약의 축선은 상기 본체부(10)와 상기 커버 플레이트(16)의 분리면으로부터 간격을 두고 그 분리면과 평행하게 위치하며, 상기 커버 플레이트는, 상기 추진 장약과 접촉하며 상기 본체부(10) 내의 대응 오목부와 억지 끼워맞춤되게 맞물리는 돌출 벽 부분(16a, 16b)을 구비하는 것을 특징으로 하는 탑승자 구속 시스템용 구동 장치.
10. 제7항에 있어서, 상기 본체부(10)와 상기 커버 플레이트(16)는 형상화된 부품으로서 형성되고 서로 대향하도록 배치된 오목부를 구비하며, 이들 오목부는 상기 수용 공간(20)을 형성하며 상기 분리면에서 둔각으로 종단되는 것을 특징으로 하는 탑승자 구속 시스템용 구동 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 슬리브(24)는 상기 축선에 평행하게 배치된 2개의 밀봉 리브를 구비하며, 이들 리브는 상기 슬리브의 주위면으로부터 반경 방향으로 돌출하고 상기 분리면으로부터 상기 본체부(10)의 오목부에 이르는 천이부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 탑승자 구속 시스템용 구동 장치.
12. 제7항에 있어서, 상기 슬리브(24)는 밀봉 링을 수용하기 위한 환상 홈을 내측 단부면에 구비하는 것을 특징으로 하는 탑승자 구속 시스템용 구동 장치.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 추진 장약은 상기 슬리브(24)로 둘러싸인 캡슐(22) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 캡슐(22)의 바닥에 있는 원주 림은 상기 슬리브(24)의 내부 표면 상의 멈춤부와 맞닿아 있는 것을 특징으로 하는 탑승자 구속 시스템용 구동 장치.
15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 추진 장약(64)은 점화기(68)와 함께 상기 슬리브(24) 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 탑승자 구속 시스템용 구동 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 슬리브(24)와 상기 점화기(68)를 지지하는 베이스(70)에는 상기 점화기를 상기 슬리브 내의 위치에 고정시키기 위한 상호 맞물림 요소(72)가 마련되는 것을 특징으로 하는 탑승자 구속 시스템용 구동 장치.
17. 제15항에 있어서, 상기 추진 장약(64) 반대쪽에 예비 챔버(26)가 상기 슬리브(24) 내에 형성되며, 상기 예비 챔버는 상기 추진 장약으로부터 멀어지는 방향에 있는 단부 상에 배출 노즐(30)을 구비하고, 그 배출 노즐은 파열성 바닥부(66)에 의해 기밀 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 탑승자 구속 시스템용 구동 장치.