KR101683233B1

KR101683233B1 - 공기주입장치

Info

Publication number: KR101683233B1
Application number: KR1020150055987A
Authority: KR
Inventors: 이규대; 송재훈; 이동엽; 김영호; 유제성; 신이수; 안순재
Original assignee: 연세대학교 원주산학협력단
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2015-04-21
Publication date: 2016-12-07
Also published as: KR20160125159A

Abstract

공기주입장치는 동력부, 트리거, 연결부 및 압축공기 저장부를 포함한다. 상기 동력부는 충격신호를 인가받아 회전력을 생성한다. 상기 트리거는 상기 동력부에서 생성된 상기 회전력을 이용하여 걸림턱으로 작용한다. 상기 연결부는 에어백의 입구와 밀봉되어 상기 공기가 상기 에어백으로 주입되는 공기주입통로와, 상기 트리거의 회전에 따라 축방향을 따라서 이동하는 가압플레이트와, 뒷부분은 평평한 형상을 가지며 상기 가압부에 의해 지지되고, 앞부분은 뾰족한 형상을 갖는 공이를 포함한다. 상기 압축공기 저장부는 압축공기가 저장되는 탱크와, 상기 탱크와 상기 연결부를 탈착가능하도록 결합하는 결합부와, 상기 연결부 내에 삽입되고 상기 공이를 마주보도록 배치되어 상기 공이가 상기 가압플레이트에 의해 가압되면 파절되어 상기 압축공기를 배출하는 커버를 포함한다.

Description

공기주입장치{AIR INFLATING DEVICE}

본 발명은 공기주입장치를 제공하는데 있다. 보다 상세하게는 재사용이 가능하며 공기유출이 방지되는 저소음 공기주입장치에 관한 것이다.

사회가 안정되고 의료기술이 발당함에 따라 노인인구의 비중이 높아지고 있다. 노인의 경우 골밀도가 감소하고 근육의 탄력이 감소하여 외부 충격에 취약하다. 특히 노인이 골절상을 입는 경우, 회복이 더디기 때문에 회복과정 중에 건강이 극도로 악화되는 2차 피해가 발생한다.

이러한 사태를 방지하기 위하여 외부충격으로부터 노인들을 보호하는 장비들이 연구되고 있다.

대한민국등록특허 제10-1302175호("신체를 보호하는 시스템 및 방법")는 고령자의 낙상 사고시 피해와 손실을 최소화하기 위하여 낙상시 목부분에서 에어백이 전개하여 골절 및 찰과상을 예방하는 기술이 개시되어 있다. 대한민국등록특허 제10-1302175호의 경우 화약을 이용하는 방식으로, 전류를 인플레이터에 흘려주면 전기 스파크가 화약과 반응하여 압축공기 카트리지의 입구를 폭파하는 방식으로 공기를 주입하고 있다. 그러나 화약을 이용하는 경우, 공기주입 카트리지의 재활용이 불가능하며 화약폭파시 큰 소음이 발생하기 때문에 소음으로 인한 2차 피해가 발생된다.

미국등록특허 제5,500,952호("허리에서 전개되는 보호장치{HIP INFLATABLE PROTECTION DEVICE}")는 사용자의 낙상을 감지하여 엉덩이, 골반 등을 보호하는 에어백과 이를 수납하는 벨트가 개시되어 있다. 미국등록특허 제5,500,952호의 경우 압축공기 카트리지에 솔레노이드 밸브를 이용하여 공기 유입을 제어하는 방식을 이용한다. 그러나 솔레노이드 밸브를 이용하는 경우, 진동 등에 의해서 공기가 유출되기 쉬워서 오류가 발생하고 수명이 짧다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 재사용이 가능하며 공기유출이 방지되는 저소음 공기주입장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 공기주입장치가 사용되는 에어백 시스템은 외부의 충격을 감지하는 센서, 상기 센서에 의해 감지된 충격신호를 이용하여 압축공기를 제공하는 상기 공기주입장치, 및 상기 공기주입장치로부터 제공된 공기를 이용하여 팽창되는 에어백을 포함한다. 상기 공기주입장치는 동력부, 트리거, 연결부 및 압축공기 저장부를 포함한다. 상기 동력부는 상기 충격신호를 인가받아 회전력을 생성한다. 상기 트리거는 상기 동력부에서 생성된 상기 회전력을 이용하여 걸림턱으로 작용한다. 상기 연결부는 상기 에어백의 입구와 밀봉되어 상기 공기가 상기 에어백으로 주입되는 공기주입통로와, 상기 트리거의 회전에 따라 축방향을 따라서 이동하는 가압플레이트와, 뒷부분은 평평한 형상을 가지며 상기 가압부에 의해 지지되고, 앞부분은 뾰족한 형상을 갖는 공이를 포함한다. 상기 압축공기 저장부는 압축공기가 저장되는 탱크와, 상기 탱크와 상기 연결부를 탈착가능하도록 결합하는 결합부와, 상기 연결부 내에 삽입되고 상기 공이를 마주보도록 배치되어 상기 공이가 상기 가압플레이트에 의해 가압되면 파절되어 상기 압축공기를 배출하는 커버를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 트리거는, 상기 동력부의 회전력을 인가받는 회전축, 상기 회전축을 기준으로 중심이 한쪽으로 치우친 평판형상을 갖는 트리거 몸체, 상기 트리거 몸체의 일측에 배치되고 나머지 부분보다 좁은 폭을 갖는 선단부, 및 상기 선단부에 연결되고 상기 트리거몸체의 면을 기준으로 경사지게 형성되는 블레이드를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 가압플레이트는 외주면, 상기 외주면으로부터 상기 외주면의 축을 향하여 연장되어 경사각을 형성하는 경사면, 상기 외주면의 축방향을 따라서 상기 경사면을 관통하여 형성되고 상기 공기가 상기 공기주입통로로 이동하는 관통구, 및 상기 경사면에 연결되는 가압부를 포함하고, 상기 트리거의 회전에 따라 상기 외주면의 상기 축방향을 따라서 이동할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 공기주입장치가 스프링-트리거 구조에 의해 카트리지가 개방되는 방식을 사용한다.

충격신호에 응답하여 소음이 거의 없는 동력부를 이용하여 압축공기 저장부를 오픈(open)하기 때문에 소음이 적다. 또한, 공이에 의해 압축공기 저장부의 커버를 파절하여 압축공기를 빠른 속도로 주입할 수 있기 때문에, 에어백이 빠른 시간 내에 팽창될 수 있다.

또한 압축공기 저장부가 탈착가능하도록 구성되어 압축공기 저장부만을 교체함으로써 공기주입장치의 반영구적인 재사용이 가능하다.

또한 압축공기 저장부의 커버를 통하여 밀폐성이 유지되기 때문에, 평상시 공기유출이 방지되어 구동시 신뢰성이 보장된다.

더욱이 경사면을 갖는 트리거와 가압플레이트의 조합으로 신속하고 부드러운 동작이 가능하여 저소음의 신뢰성 높은 공기주입장치가 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 공기주입장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 공기주입장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 가압플레이트를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가압플레이트를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 3의 트리거를 나타내는 사시도이다.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백 시스템을 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 에어백 시스템은 에어백(10), 공기주입장치(20), 및 충격감지센서(30)를 포함한다.

에어백(10)은 평상시에 포캣(도시되지 않음) 내에 접혀져 있다가, 외부충격이 있는 경우 공기주입장치(20)로부터 공급된 공기를 이용하여 포캣(도시되지 않음) 외부로 팽창된다. 팽창된 에어백(10)은 외부충격으로부터 사용자를 보호하여, 골절, 타박상 등의 부상을 방지한다.

공기주입장치(20)는 외부충격이 있는 경우, 충격감지센서(30)의 충격신호에 응답하여 에어백(10)에 공기를 주입한다.

충격감지센서(30)는 외부충격을 감지하여 충격신호를 생성한다. 충격감지센서(30)에서 생성된 충격신호는 공기주입장치(20)로 전달된다.

충격감지센서(30)는 스트링스위치, 압전소자, 가속도센서, 등 다양한 형태의 센서들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 충격감지센서(30)가 스트링스위치를 포함하는 경우, 외부의 충격에 의해 도전라인(스트링)이 끊어지는 경우 충격신호를 생성할 수 있다. 또한 충격감지센서(30)가 압전소자를 포함하는 경우, 외부충격에 의해 생성된 전압의 크기가 임계점을 넘는 경우 충격신호를 생성할 수 있다. 충격감지센서(30)가 가속도센서를 포함하는 경우, 외부충격에 의해 생성된 가속도의 크기가 임계점을 넘는 경우 충격신호를 생성할 수 있다.

에어백 시스템은 목도리 형태, 허리띠 형태, 상의 또는 하의에 장착되는 형태, 자동차에 장착되는 형태 등 다양하게 사용될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 공기주입장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 공기주입장치를 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 공기주입장치는 연결부(100), 동력부(200), 트리거(300), 및 압축공기 저장부(400)를 포함한다.

연결부(100)는 트리거(300)의 제어에 의해 압축공기 저장부(400)에 저장된 공기를 에어백(10)으로 전달한다.

연결부(100)는 공기주입통로(105), 스프링(110), 가압플레이트(120), 및 공이(130)를 포함한다.

공기주입통로(105)는 에어백(10)의 입구에 연결된다. 공기주입통로(105)의 외곽은 에어백(10)의 입구와 밀봉되어 외부로 공기가 유출되지 않고 압축공기 저장부(400)로부터 공급되는 공기가 온전히 에어백(10)으로 주입된다. 본 실시예에서, 공기주입통로(105)는 원통형상을 가지며 중간에 공기가 주입되는 실린더를 포함한다.

스프링(110)은 공기주입통로(105)의 외주면을 따라서 배치되고 평상시에는 가압플레이트(120)에 의해 수축된 상태를 유지한다.

가압플레이트(120)는 스프링(110)의 단부를 가압하고, 트리거(300)의 제어에 의해 공이(130)를 압축공기 저장부(400) 쪽으로 밀어올린다.

도 4는 도 3의 가압플레이트를 나타내는 사시도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 가압플레이트(120)는 관통구(122), 외주면(124), 경사면(125), 및 가압부(127)를 포함한다.

관통구(122)는 외주면(124)의 축방향을 따라서 배열되어 압축공기 저장부(400)로부터 공급된 공기가 공기주입통로(105)로 이동하는 통로로 기능한다.

본 실시예에서 관통구(122)는 외주면(124)을 따라서 평행하게 배열되는 복수개의 홈들을 포함한다. 다른 실시예에서, 가압플레이트(100)는 다양한 형상의 관통구를 포함할 수 있다.

경사면(125)은 외주면(124)의 단부와 가압부(127)의 외곽을 연결하고 외주면(124)을 기준으로 경사각을 형성한다. 즉, 경사면(125)은 외주면(124)으로부터 외주면(124)의 축을 향하여 내측으로 연장되어 경사각을 형성한다.

트리거(300)는 외주면(124)을 따라서 가압플레이트(120)를 이동시킨다.

가압부(127)는 공이(130)의 뒷부분에 부착되어 스프링(110)의 탄성에 의해 공이(130)를 압축공기 저장부(400) 쪽으로 이동시킨다. 본 실시예에서, 가압부(127)는 경사면(125)에 연결된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가압플레이트를 나타내는 사시도이다. 본 실시예에서, 외주면 및 공기주입밸브를 제외한 나머지 구성요소들은 도 4의 실시예와 동일하므로, 동일한 구성요소들에 대한 중복되는 설명은 생략한다.

도 5를 참조하면, 가압플레이트는 공기주입밸브(122a), 외주면(124a), 경사면(125), 및 가압부(127)를 포함한다.

공기주입밸브(122a)는 경사면(125) 상에 복수개가 배열되고, 압축공기 저장부(400)로부터 공급되는 공기를 가압플레이트의 배면쪽으로 전달한다. 공기주입밸브(122a)는 공기가 역류하는 것을 방지하여 애어백(10)의 신뢰성을 향상시킨다.

본 실시예에서 외주면(124a)은 매끄러운 형상을 가져서 외주면(124a)과 연결부(100)의 내면 사이로 공기가 누출되는 것이 방지된다.

도 1 내지 도 4를 다시 참조하면, 공이(130)는 가압플레이트(120)와 압축공기 저장부(400)의 사이에 배치되어, 가압플레이트(120)가 전달하는 스프링(110)의 압력에 의해 압축공기 저장부(400)의 입구쪽으로 이동된다.

공이(130)의 뒷부분은 평평한 형상을 가져서 가압플레이트(120)의 가압부(127)에 지지되고, 앞부분은 뾰족한 형상을 가져서 압축공기 저장부(400)의 입구의 커버(401)를 관통할 수 있다.

동력부(200)는 충격감지센서(30)로부터 인가받은 충격신호에 응답하여 트리거(300)로 동력을 전달한다. 본 실시예에서, 동력부(200)는 모터를 포함하고, 충격신호에 응답하여 회전력을 생성하여 트리거(300)에 회전력을 인가한다.

트리거(300)는 평상시에 가압플레이트(120)의 외주면(124)을 지지한다. 동력부(200)로부터 회전력이 트리거(300)에 인가되면, 트리거(300)가 가압플레이트(120)의 외주면(124)으로부터 이탈한다. 트리거(300)가 외주면(124)으로부터 이탈하면, 가압플레이트(120)는 스프링(110)의 탄성력에 의해 중심축을 따라서 압축공기 저장부(400) 쪽으로 가압된다.

가압플레이트(120)가 압축공기 저장부(400) 쪽으로 가압되면, 가압플레이트(120)의 가압부(127) 상에 배치된 공이(130)가 압축공기 저장부(400) 쪽으로 밀려올라가서 압축공기 저장부(400)의 커버(401)를 관통한다.

도 6는 도 3의 트리거를 나타내는 사시도이다.

도 1 내지 도 3, 및 도 6을 참조하면, 트리거(300)는 평판형상을 가지며, 선단부(310), 블레이드(320), 트리거 몸체(330), 및 회전축(340)을 포함한다.

선단부(310)는 트리거 몸체(330)의 일 측면에 배치되고, 트리거(300)의 나머지 부분들보다 좁은 폭을 갖는다. 선단부(310)가 트리거(300)의 나머지 부분들보다 좁은 폭을 갖는 경우, 트리거(300)가 가압플레이트(120)의 경사면(125) 상에 용이하게 미끄러져서 트리거(300)가 가압플레이트(120)에 용이하게 제어할 수 있다.

블레이드(320)는 선단부(310)에 연결되고 트리거 몸체(330)에 비해 경사진다. 블레이드(320)는 가압플레이트(120)의 경사면(125)을 마주보고, 경사면(125) 상에 미끄러짐으로써, 동력부(200)에서 제공되는 회전력이 적더라도 용이하게 회전이 가능하다.

트리거 몸체(330)는 회전축(340)을 기준으로 중심이 한쪽으로 치우친 평판형상을 가져서, 회전축(340)을 중심으로 트리거(300)가 회전함에 따라 가압플레이트(120)의 걸림턱으로 작용한다.

본 실시예에서 회전축(340)은 고정부(345)를 더 포함하여, 동력부(200)에서 제공된 회전력이 온전하게 트리거(300)에 전달된다. 예를 들어, 고정부(345)는 회전축(340)으로부터 수직방향으로 돌출되는 고정홀을 포함하여, 동력부(200)에서 연장된 축과 트리거(300)의 고정부(345)를 관통하는 고정핀(도시되지 않음)을 이용하여 고정될 수 있다.

도 1 내지 도 3을 다시 참조하면, 압축공기 저장부(400)는 연결부(100) 중에서 에어백(10)의 반대방향에 결합되어, 연결부(100)를 통하여 에어백(10)으로 공기를 주입한다. 압축공기 저장부(400)는 연결부(100)와 탈착가능하도록 결합된다. 예를 들어, 압축공기 저장부(400) 내에 저장된 압축공기가 한번 사용된 경우, 종래의 압축공기 저장부(400)를 연결부(100)로부터 제거하고, 새로운 압축공기 저장부(400)를 연결부(100)에 결합시킬 수 있다.

압축공기 저장부(400)는 커버(401), 결합부(410), 및 탱크(420)를 포함한다.

커버(401)는 평상시에 압축공기 저장부(400)의 입구를 밀봉하다가, 충격신호에 의해 동력부(200), 트리거(300), 가압 플레이트(130), 공이(130)를 통하여 순차적으로 인가된 압력에 의해 파절되어 압축되어 있던 공기를 배출한다. 즉, 커버(401)는 공이(130)의 뾰족한 부분을 마주보도록 배치되어 공이(130)가 가압플레이트(130)에 의해 가압되면 파절되어 관통구(122), 공기주입통로(105)를 통하여 에어백(10)으로 압축되어 있던 공기를 배출한다.

결합부(410)는 스크류, 보스, 클램프, 클립 등 다양한 결합구조를 이용하여 연결부(100)에 탈착가능하도록 결합된다. 예를 들어, 결합부(410)는 스크류결합을 통하여 연결부(100)에 탈착가능하도록 결합될 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 공기주입장치가 스프링-트리거 구조에 의해 카트리지가 개방되는 방식을 사용한다.

본 발명은 노인, 장애인의 신체를 보호하는 휴대용 에어백, 자전거, 인라인, 스케이트보드, 등의 스포츠용 보호장비, 자동차용 에어백 등 긴급히 공기를 주입할 필요가 있는 다양한 보호장치에 사용될 수 있는 산업상 이용가능성이 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

10 : 에어백 20 : 공기주입장치
30 : 충격감지센서 100 : 연결부
105 : 공기주입통로 110 : 스프링
120 : 가압플레이트 122 : 관통구
124 : 외주면 125 : 경사면
127 : 가압부 130 : 공이
200 : 동력부 300 : 트리거
310 : 단부 320 : 블레이드
330 : 트리거 몸체 340 : 회전축
345 : 고정부 400 : 압축공기 저장부
401 : 커버 410 : 결합부
420 : 탱크

Claims

외부의 충격을 감지하는 센서, 상기 센서에 의해 감지된 충격신호를 이용하여 압축공기를 제공하는 공기주입장치, 및 상기 공기주입장치로부터 제공된 공기를 이용하여 팽창되는 에어백을 포함하는 에어백 시스템에 사용되는 공기주입장치에 있어서,
상기 충격신호를 인가받아 회전력을 생성하는 동력부;
상기 동력부에서 생성된 상기 회전력을 이용하여 걸림턱으로 작용하는 트리거;
상기 에어백의 입구와 밀봉되어 상기 공기가 상기 에어백으로 주입되는 공기주입통로와, 상기 트리거의 회전에 따라 축방향을 따라서 이동하는 가압플레이트와, 뒷부분은 평평한 형상을 가지며 가압부에 의해 지지되고, 앞부분은 뾰족한 형상을 갖는 공이를 포함하는 연결부; 및
압축공기가 저장되는 탱크와, 상기 탱크와 상기 연결부를 탈착가능하도록 결합하는 결합부와, 상기 연결부 내에 삽입되고 상기 공이를 마주보도록 배치되어 상기 공이가 상기 가압플레이트에 의해 가압되면 파절되어 상기 압축공기를 배출하는 커버를 포함하는 압축공기 저장부를 포함하는 공기주입장치.
제1항에 있어서, 상기 트리거는,
상기 동력부의 회전력을 인가받는 회전축;
상기 회전축을 기준으로 중심이 한쪽으로 치우친 평판형상을 갖는 트리거 몸체;
상기 트리거 몸체의 일측에 배치되고 나머지 부분보다 좁은 폭을 갖는 선단부; 및
상기 선단부에 연결되고 상기 트리거몸체의 면을 기준으로 경사지게 형성되는 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기주입장치.
제1항에 있어서, 상기 가압플레이트는 외주면, 상기 외주면으로부터 상기 외주면의 축을 향하여 연장되어 경사각을 형성하는 경사면, 상기 외주면의 축방향을 따라서 상기 경사면을 관통하여 형성되고 상기 공기가 상기 공기주입통로로 이동하는 관통구, 및 상기 경사면에 연결되는 가압부를 포함하고, 상기 트리거의 회전에 따라 상기 외주면의 상기 축방향을 따라서 이동하는 것을 특징으로 하는 공기주입장치.