KR101252219B1

KR101252219B1 - 차량용 시트벨트 프리텐셔너

Info

Publication number: KR101252219B1
Application number: KR1020110105738A
Authority: KR
Inventors: 장성훈
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-10-17
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2013-04-05

Abstract

본 발명은 차량용 시트벨트 프리텐셔너에 관한 것으로, 원활한 로드리미터 작동을 도모할 수 있게 됨으로써 로드리미터 작동시 시트벨트(2)의 초기 하중을 경감시킬 수 있게 되고, 이를 통해 시트벨트(2)에 의한 승객의 부상을 최소화시킬 수 있도록 된 것이다.

Description

차량용 시트벨트 프리텐셔너{SEAT BELT PRETENSIONER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 시트벨트 프리텐셔너에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로드리미터 작동시 시트벨트의 초기 하중이 증가하는 것을 예방할 수 있도록 된 차량용 시트벨트 프리텐셔너에 관한 기술이다.

도 1에 도시된 바와 같이 차량에 구비된 시트(1)에는 충돌 사고 발생시 승객의 상체를 구속시켜서 보호할 수 있는 시트벨트(2)가 구비되어 있으며, 상기 시트벨트(2)는 프리텐셔너(10)와 함께 동작하도록 구성되어 있다.

즉, 상기 프리텐셔너(10)는 충돌사고가 발생하면 시트벨트(2)를 순간적으로 되감아 주는 기능을 하는 것으로, 상기 시트벨트(2)의 구속력에 의해 승객의 상체가 전방으로 이동하는 것을 막아줌으로써 시트벨트(2)의 기능을 더욱 향상시키게 되는 것이다.

상기 프리텐셔너(10)에는 로드리미터(load limiter)의 기능이 함께 포함되어 있는데, 상기 로드리미터 기능은 충돌 사고시 시트벨트(2)가 승객이 이동을 억제하고 있는 상황에서 시트벨트(2)에 가해지는 하중(승객의 상체가 시트벨트에 가하는 하중)이 일정 수준을 넘게 되면 시트벨트(2)에 의한 승객을 부상을 최소화될 수 있도록 감겨진 시트벨트(2)를 조금씩 풀어주는 기능이다.

도 2에는 스틸볼을 사용한 종래의 프리텐셔너(10)가 도시되어 있는 바, 상기 프리텐셔너(10)는 시트벨트컨트롤러(3)의 제어신호에 의해 폭발하면서 가스압을 발생하는 가스발생기(11)와, 볼이동통로(12a) 및 볼배출구(12b)를 구비한 하우징(12)과, 상기 볼이동통로(12a)에 설치되고 상기 가스발생기(11)의 폭발압력에 의해 상기 볼이동통로(12a)를 따라 이동하는 볼피스톤(13)과, 상기 볼피스톤(13)과 함께 상기 볼이동통로(12a)에 설치되는 다수개의 볼베어링(14)과, 상기 볼베어링(14)과 접촉하는 외측기어(15a) 및 내측기어(15b)가 외주면과 내주면에 각각 형성되어서 상기 볼베어링(14)이 볼이동통로(12a)를 따라 이동을 할 때에 회전하는 링기어(15)와, 상기 링기어(15)의 안쪽에 설치되고 상기 시트벨트(2)와 연결되도록 설치되어서 상기 링기어(15)와 함께 회전하는 피니언기어(16)를 포함하여 이루어진 구성으로 되어 있었다.

상기와 같이 구성된 종래의 프리텐셔너(10)는 충돌에 의해 가스발생기(11)가 폭발을 하면, 폭발가스의 압력에 의해 볼피스톤(13)과 볼베어링(14)은 도 3과 같이 볼배출구(12b)쪽으로 이동을 해서 일부의 볼베어링(14)은 볼배출구(12b)를 통해 배출되고, 상기 볼베어링(14)이 이동하는 과정에서 링기어(15)와 피니언기어(16)는 도시 상태에서 반 시계방향으로 회전(화살표 R1)을 하게 되는 바, 이 결과 시트벨트(2)가 감겨지면서 승객 상체의 움직임을 구속하게 된다.

그리고, 시트벨트(2)에 가해지는 하중(승객의 상체가 시트벨트에 가하는 하중)이 일정 수준을 넘게 되면 피니언기어(16)와 링기어(15)는 다시 시계방향으로 회전((화살표 R2)을 하는 로드리미터 기능을 수행하게 되는 바, 이 결과 시트벨트(2)가 조금씩 풀어지면서 시트벨트(2)의 하중을 줄여주게 된다.

도 2에 도시된 미설명 도면부호 G1은 가스발생기에서 발생된 가스이다.

그런데, 상기와 같은 종래의 프리텐셔너(10)는 볼이동통로(12a)에 존재하는 가스(G1)가 볼피스톤(13)에 의해 막혀서 외부로 빠지지 않는 구조이기에, 로드리미터 작동시 가스(G1)의 압력에 의해 링기어(15)가 시계방향으로 회전을 하는 데에 큰 장애가 있게 되고, 이러한 장애로 인해 시트벨트(2)의 초기 하중이 증가하게 됨에 따라 시트벨트(2)에 의한 승객의 부상이 가중되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 프리텐셔너(10)는 실리콘(silicon)으로 형성된 볼피스톤(13)이 가스발생기(11)와 가장 근접한 한쪽 끝에 설치된 구조이기에 가스발생기(11)가 폭발할 때 가장 큰 압력을 받게 되고, 가스 압력에 의해 도 4와 같이 외형이 손상되는 경우가 빈번하게 발생된다.

상기와 볼피스톤(13)의 외형이 손상되면 볼이동통로(12a)와의 간섭이 커져서 볼이동통로(12a)를 따라 이동하는 것이 어려워지게 되고, 이로 인해 로드리미터 작동시 링기어(15)의 시계방향 회전을 구속하는 요인으로 작용하게 됨으로써, 로드리미터 작동시 시트벨트(2)의 초기 하중을 더욱 증가시킴에 따라 시트벨트(2)에 의한 승객의 부상이 더욱 가중되는 문제점도 있었다.

또한, 도 4와 같이 볼피스톤(13)의 외형이 손상되고 볼피스톤(13)이 볼이동통로(12a)를 따라 원활히 이동하지 못하게 되면, 볼베어링(14)이 링기어(15)의 외측기어(15a)사이에 정확히 끼워지지 않고 서로 어긋나게 끼워지진 상황이 발생하게 된다.

상기와 같이 볼베어링(14)과 링기어(15)의 어긋남 현상이 발생하게 되면, 추후 로드리미터 작동시 링기어(15)의 시계방향 회전이 원활하지 않게 되고, 이로 인해 로드리미터 작동시 시트벨트(2)의 초기 하중을 더욱 증가시킴에 따라 시트벨트(2)에 의한 승객의 부상이 더욱 더 가중되는 문제점도 있었다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 프리텐셔닝 작동 후 로드리미터 작동이 원활하게 진행될 수 있는 차량용 시트벨트 프리텐셔너를 제공함으로써, 로드리미터 작동시 시트벨트의 초기 하중이 증가하는 것을 예방할 수 있도록 하고, 이를 통해 시트벨트에 의한 승객의 부상을 최소화시킬 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 시트벨트 프리텐셔너는, 가스발생기와 연결된 볼이동통로내에 설치되어서 상기 가스발생기에서 발생한 가스의 압력을 전달받아 상기 볼이동통로를 따라 이동하는 볼피스톤; 상기 볼피스톤을 기준으로 볼배출구쪽을 향하는 상기 볼이동통로내에 설치된 다수개의 전방볼베어링; 및 상기 볼피스톤을 기준으로 상기 가스발생기쪽을 향하는 상기 볼이동통로내에 설치되고, 상기 가스발생기의 가스 압력을 상기 볼피스톤으로 전달하는 통로를 구비함과 동시에 상기 볼피스톤과 일체로 연결되게 구성된 다수개의 후방볼베어링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 후방볼베어링에는 상기 가스발생기의 가스 압력을 상기 볼피스톤으로 전달하기 위한 가스통로가 서로 연통되게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 볼피스톤과 상기 다수개의 후방볼베어링은 상기 가스통로를 관통하는 와이어를 매개로 일체로 연결되게 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 가스발생기의 가스 압력에 의해 상기 볼피스톤이 상기 볼배출구쪽을 향하여 최종적으로 이동하였을 때에 상기 전방볼베어링은 모두 링기어를 통과해서 외측기어와 접촉하지 않는 상태가 되도록 설치된 것이 바람직하다.

상기 가스발생기의 가스 압력에 의해 상기 볼피스톤이 상기 볼배출구쪽을 향하여 최종적으로 이동하였을 때에 상기 볼피스톤은 링기어의 외측기어와 접촉한 상태가 되도록 설치된 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 시트벨트 프리텐셔너는, 원활한 로드리미터 작동을 도모할 수 있게 됨으로써 로드리미터 작동시 시트벨트의 초기 하중을 경감시킬 수 있게 되고, 이를 통해 시트벨트에 의한 승객의 부상을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 시트벨트 프리텐셔너가 구비된 차량 시트의 도면,
도 2는 종래 시트벨트 프리텐셔너를 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 2의 작동 상태도,
도 4와 도 5는 종래 시트벨트 프리텐셔너의 문제점을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 시트벨트 프리텐셔너를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명에 사용되는 전방볼베어링과 볼피스톤 및 후방볼베어링을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 시트벨트 프리텐셔너의 작동 상태도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 시트벨트 프리텐셔너에 대해 살펴본다.

본 발명에 따른 차량용 시트벨트 프리텐셔너(10)는 볼베어링에 의해 작동하는 구성으로 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 시트벨트컨트롤러(3)의 제어신호에 의해 폭발하면서 가스압을 발생하는 가스발생기(11)와, 볼이동통로(12a) 및 볼배출구(12b)를 구비한 하우징(12)과, 외측기어(15a) 및 내측기어(15b)가 외주면과 내주면에 각각 형성되고 회전 가능하게 설치된 링기어(15)와, 상기 링기어(15)의 안쪽에 설치되고 시트벨트(2; 도1 참조)와 연결되도록 설치되어서 상기 링기어(15)와 함께 회전하는 피니언기어(16)와, 상기 가스발생기(11)와 연결된 볼이동통로(12a)내에 설치되어서 상기 가스발생기(11)에서 발생한 가스의 압력을 전달받아 상기 볼이동통로(12a)를 따라 이동하는 볼피스톤(21)과, 상기 볼피스톤(21)을 기준으로 볼배출구(12b)쪽을 향하는 상기 볼이동통로(12a)내에 설치된 다수개의 전방볼베어링(22)과, 상기 볼피스톤(21)을 기준으로 상기 가스발생기(11)쪽을 향하는 상기 볼이동통로(12a)내에 설치되고, 상기 가스발생기(11)의 가스 압력을 상기 볼피스톤(21)으로 전달하는 통로를 구비함과 동시에 상기 볼피스톤(21)과 일체로 연결되게 구성된 다수개의 후방볼베어링(23)을 포함하여 이루어진 구성이다.

여기서, 상기 후방볼베어링(23)에는 상기 가스발생기(11)의 가스 압력을 상기 볼피스톤(21)으로 전달하기 위한 가스통로(23a)가 서로 연통되게 형성된다.

또한, 상기 볼피스톤(21)과 상기 다수개의 후방볼베어링(23)은 상기 가스통로(23a)를 관통하는 와이어(24)를 매개로 일체로 연결되게 설치된다.

즉, 상기 와이어(24)의 일단은 볼피스톤(21)과 일체로 연결되고 상기 와이어(24)는 모든 후방볼베어링(23)에 형성된 가스통로(23a)를 관통하도록 설치되며 반대편의 타단은 가스발생기(11)와 가장 근접한 마지막 후방볼베어링(23)과 일체로 연결되게 설치된 구조인 것이다.

따라서, 볼피스톤(21)이 볼이동통로(12a)를 따라 이동하게 되면, 와이어(24)를 매개로 연결된 모든 후방볼베어링(23)도 함께 이동을 하는 구성이다.

한편, 상기 가스발생기(11)의 가스 압력에 의해 상기 볼피스톤(21)이 상기 볼배출구(12b)쪽을 향하여 최종적으로 이동하였을 때에 상기 전방볼베어링(22)은 모두 링기어(15)를 통과해서 외측기어(15a)와 접촉하지 않는 상태가 되도록 설치된 것이 바람직하다.

즉, 가스발생기(11)의 가스 압력에 의해 볼피스톤(21)이 볼배출구(12b)쪽을 향하여 최종적으로 이동하였을 때에 일부의 전방볼베어링(22)이 링기어(15)의 외측기어(15a)와 접촉한 상태가 되면, 상기 전방볼베어링(22)과 볼피스톤(21)은 일체로 연결된 구조가 아니기 때문에 이들 사이에는 갭이 존재할 수 있는데, 상기 갭은 로드리미터 작동시 작동시간 지연 및 원활한 작동을 저해하는 요소로 작용할 수 있다.

따라서, 로드리미터 작동의 원활함을 위해 가스발생기(11)의 가스 압력에 의해 볼피스톤(21)이 볼배출구(12b)쪽을 향하여 최종적으로 이동하였을 때에는, 전방볼베어링(22)은 모두 링기어(15)를 통과해서 외측기어(15a)와 접촉하지 않는 상태가 되도록 설치된 것이 바람직한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 가스발생기(11)의 가스 압력에 의해 상기 볼피스톤(21)이 상기 볼배출구(12b)쪽을 향하여 최종적으로 이동하였을 때에 상기 볼피스톤(21)은 링기어(15)의 외측기어(15a)와 접촉한 상태가 되도록 설치된 것이 바람직하다.

즉, 볼피스톤(21)이 전방볼베어링(22)과 마찬가지로 링기어(15)를 통과해서 외측기어(15a)와 접촉하지 않는 상태가 되면, 이후 로드리미터 작동시 볼피스톤(21)의 이동이 불가하게 되고, 더욱이 상기 볼피스톤(21)과 와이어(24)를 매개로 연결된 후방볼베어링(23)도 이동이 불가해짐에 따라, 로드리미터 작동이 원활하게 이루어지지 않는 문제가 발생하게 된다.

따라서, 본 발명은 로드리미터 작동의 원활함을 위해 가스발생기(11)의 가스 압력에 의해 볼피스톤(21)이 볼배출구(12b)쪽을 향하여 최종적으로 이동하였을 때에는, 상기 볼피스톤(21)은 링기어(15)의 외측기어(15a)와 접촉한 상태가 되도록 설치된 것이 바람직한 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 시트벨트 프리텬셔너(10)는 가스발생기(11)가 작동해서 가스가 발생하면, 가스 압력이 후방볼베어링(23)의 가스통로(23a)를 통해 볼피스톤(21)으로 전달되고, 상기 볼피스톤(21)은 가스 압력에 의해 도 7과 같이 볼이동통로(12a)를 따라 이동해서 링기어(15)의 외측기어(15a)와 접촉한 상태가 된다.

따라서, 가스발생기(11)에서 발생한 가스는 볼이동통로(12a)의 밖으로 모두 빠져나가게 되는 바, 이로 인해 로드리미터 작동을 위해 링기어(15)가 시계방향 회전(도 7에서 화살표 R2방향)을 하게 되더라도 가스 압력에 의한 저항요소가 없기 때문에 원활한 로드리미터 작동을 할 수 있게 되고, 이 결과 로드리미터 작동시 시트벨트(2)의 초기 하중이 증가하는 현상을 없앨 수 있게 됨으로써 시트벨트(2)에 의한 승객의 부상을 줄일 수 있는 장점이 있게 된다.

또한, 본 발명은 볼피스톤(21)이 전방볼베어링(22)과 후방볼베어링(23)사이에 위치한 구성으로 가스발생기(11)의 가스 압력을 직접 전달받지 않고 가스통로(23a)를 통해 전달받는 구조인 바, 이에 따라 본 발명에 따른 볼피스톤(21)은 종래와 같이 외형이 손상되는 현상은 발생하지 않게 된다.

따라서, 본 발명은 볼피스톤(21)과 볼이동통로(12a)와의 간섭이 발생하지 않아서 원활한 로드리미터 작동이 가능한 장점이 있고, 이를 통해 시트벨트(2)의 초기 하중 경감 및 시트벨트(2)에 의한 승객의 부상을 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 볼피스톤(21)의 외형이 손상되지 않는 구조이기에 종래와 같이 볼피스톤(21)이 링기어(15)의 외측기어(15a)사이에 끼이는 현상도 발생하지 않는 바, 이 결과 로드리미터 작동의 원활함을 도모할 수 있게 되고 특히 로드리미터 작동시 시트벨트(2)의 초기 하중 경감 및 시트벨트(2)에 의한 승객의 부상을 줄일 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

11 - 가스발생기 12 - 하우징
12a - 볼이동통로 21 - 볼피스톤
22 - 전방볼베어링 23 - 후방볼베어링
23a - 가스통로 24 - 와이어

Claims

가스발생기(11)와 연결된 볼이동통로(12a)내에 설치되어서 상기 가스발생기(11)에서 발생한 가스의 압력을 전달받아 상기 볼이동통로(12a)를 따라 이동하는 볼피스톤(21);
상기 볼피스톤(21)을 기준으로 볼배출구(12b)쪽을 향하는 상기 볼이동통로(12a)내에 설치된 다수개의 전방볼베어링(22); 및
상기 볼피스톤(21)을 기준으로 상기 가스발생기(11)쪽을 향하는 상기 볼이동통로(12a)내에 설치되고, 상기 가스발생기(11)의 가스 압력을 상기 볼피스톤(21)으로 전달하는 통로를 구비함과 동시에 상기 볼피스톤(21)과 일체로 연결되게 구성된 다수개의 후방볼베어링(23);을 포함하는 차량용 시트벨트 프리텐셔너.
청구항 1에 있어서,
상기 후방볼베어링(23)에는 상기 가스발생기(11)의 가스 압력을 상기 볼피스톤(21)으로 전달하기 위한 가스통로(23a)가 서로 연통되게 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 시트벨트 프리텐셔너.
청구항 2에 있어서,
상기 볼피스톤(21)과 상기 다수개의 후방볼베어링(23)은 상기 가스통로(23a)를 관통하는 와이어(24)를 매개로 일체로 연결되게 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 시트벨트 프리텐셔너.
청구항 1에 있어서,
상기 가스발생기(11)의 가스 압력에 의해 상기 볼피스톤(21)이 상기 볼배출구(12b)쪽을 향하여 최종적으로 이동하였을 때에 상기 전방볼베어링(22)은 모두 링기어(15)를 통과해서 외측기어(15a)와 접촉하지 않는 상태가 되도록 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 시트벨트 프리텐셔너.
청구항 1에 있어서,
상기 가스발생기(11)의 가스 압력에 의해 상기 볼피스톤(21)이 상기 볼배출구(12b)쪽을 향하여 최종적으로 이동하였을 때에 상기 볼피스톤(21)은 링기어(15)의 외측기어(15a)와 접촉한 상태가 되도록 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 시트벨트 프리텐셔너.