KR19980038806A - 가스 발생기의 가스발생량 조절장치 및 그 동작 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 승원의 체중에 따라 에어백을 팽창시키는 가스의 발생압력을 적절히 조절함으로서, 에어백 전개시 유아나 아동에게 가해지는 에어백의 충격력을 저감시킬 수 있도록 하는 가스 발생기의 가스발생량 조절장치 및 그 동작 제어방법에 관한 것으로서, 충격신호를 발생시키는 충격센서와, 에어백, 상기 에어백의 전개부가 형성되는 패트 커버, 상기 에어백의 팽창가스를 발생시키는 가스 발생기로 이루진 에어백 모듈과, 상기 가스 발생기를 동작시키는 제어모듈로 구성된 에어백 시스템에 있어서, 보조석의 승원 중량을 감지하는 중량센서가 보조석에 설치되어 상기 제어모듈에 연결되고, 상기 가스 발생기의 연소실과 발산실을 연통하는 연소공에 상기 연소실로부터 발산실로 취출되는 가스의 통과 유량을 보조석의 승원 중량에 따라 조절하는 솔레노이드가 설치되는 가스 발생기의 가스발생량 조절장치이다.

Description

가스 발생기의 가스발생량 조절장치 및 그 동작 제어방법

본 발명은 가스 발생기의 가스발생량 조절장치 및 그 동작 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 승원의 체중에 따라 에어백을 팽창시키는 가스의 발생압력을 적절히 조절할 수 있도록 하는 가스 발생기의 가스발생량 조절장치 및 그 동작 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 운전자 또는 그 외의 승원을 시트에 고정시켜 승원의 신체 각부에 작용하는 감속도를 경감할 수 있도록 하는 시트벨트가 장착되어 있으며, 그 시트벨트는 2차 충돌 방지 또는 그 충격의 완화를 꾀하면서 승원이 자동차 밖으로 튀어 나가는 것을 방지할 수 있었다.

최근 자동차에는 상기한 시트벨트와는 별도로, 충돌시에 운전자와 조향핸들 사이 또는 보조석의 승원과 인스트러먼트 패널 사이에 순간적으로 에어백(공기 주머니)을 부풀게 하여 충격으로 인한 부상을 저감시킬 수 있도록 하는 에어백 시스템(air bag system)의 장착이 점차적으로 보편화되어 가고 있다.

여기서 보조석에 설치되는 에어백 시스템의 전형적인 한예를 도 1 및 도 2에 도시하였는 바, 이를 간단히 살펴보게 되면, 보조석의 승원 측으로 향하는 전개부가 형성되어 있는 패트 커버(106), 뇌관(112)의 폭발에 의해 가스를 발생시키는 가스 발생기(104; inflater), 그 발생된 가스에 의해 전개부로 팽창 전개되는 에어백(105)으로 이루어져 인스트러먼트 패널에 설치되는 에어백 모듈(103)과, 주행속도가 급속히 저하되어 중력가속도가 설정치에 도달될 경우 충격 신호를 발생하는 충격센서(102)와, 충격 신호에 따라 가스 발생기(104)의 뇌관(112)을 폭발시키는 제어 모듈(101)로 이루어져 있다.

에어백 모듈(103)의 가스 발생기(104)는 가스용기(110)의 내부에 연소실(111)과 이의 외측에 관통된 발산실(116)이 형성된 구조로 이루어지며, 연소실에는 뇌관(112), 화약(113), 점화제(114), 가스발생제(115)가 내장되어 있고, 발산실(116)에는 스크린(117)이 설치되어 있다. 또한, 발산실(116)의 외측 벽에는 외부 즉, 에어백(105)으로 연통되는 발산공(118)이 다수개 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 에어백 시스템은 예를 들어, 정면 충돌에 의해 주행속도가 급격히 저하되게 되면 충격센서(102)가 접점되면서 충격 신호를 발생하게 된다. 이때, 충격 신호를 인식한 제어모듈(101)은 뇌관(112)을 통해 화약(113)을 점화시킨다. 그 점화된 화약(113)에 의해 점화제(114)가 연소하게 되고, 그 연소열에 의해 가스발생제(115)가 연소하게 된다. 연소하는 가스발생제(115)는 급속히 질소가스를 발생하면서 발산실(116)의 스크린(117)을 거쳐 발산공(118)으로 취출된다. 발산공(118)으로 취출되는 질소가스는 에어백(105)을 팽창시키면서 패드 커버(106)의 전개부를 통해 보조석의 승원 측으로 전개된다.

이렇게 전개된 에어백(105)은 승원과 접촉하면서 충돌에 의한 충격하중을 부분적으로 흡수하고, 관성에 의해 승원의 머리와 가슴이 팽창된 에어백(105)과 충돌될때, 에어백(105)의 질소가스는 에어백(105)에 형성된 배출공으로 급속히 배출되며 운전자의 전면부에 완충 작용하게 된다.

따라서, 전면 충돌시 승원에게 전달되는 충격력을 효과적으로 완충시켜 주므로서, 2차 상해를 경감할 수 있었다.

그러나, 이러한 에어백 시스템에 있어서는 상기한 바와 같은 그 유용성에도 불구하고 몇 가지 문제점을 가지게 되었다. 즉, 충돌 사고시 전개되는 에어백에 의해 충돌시 신체에 작용 및 가해지는 충격력을 감소시킬 수 있겠지만, 급속히 발생되는 질소가스에 의해 폭발적으로 팽창되는 에어백은 강한 팽창압으로 승원의 신체에 타격을 가하게 되었다. 특히, 유아나 어린이 등이 유아용 시트벨트를 착용하지 않은 경우에는 에어백에서 신체 전면으로 가해지는 팽창압에, 전방으로 작용하는 관성에 의해 시트에서 벗어나려는 신체의 운동에너지가 더 가증되게 되므로 성인에 비해 체력이 약한 유아나 아동에게는 치명상을 입게 하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 승원의 체중에 따라 에어백(105)을 팽창시키는 발생압력을 적절히 조절함으로서, 에어백 전개시 성인에 비해 체격이 약한 유아나 아동에 가해지는 에어백의 충격력을 저감시킬 수 있도록 하는 가스 발생기의 가스발생량 조절장치 및 동작 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 충격신호를 발생시키는 충격센서와, 에어백, 상기 에어백의 전개부가 형성되는 패트 커버, 상기 에어백의 팽창가스를 발생시키는 가스 발생기로 이루진 에어백 모듈과, 상기 가스 발생기를 동작시키는 제어모듈로 구성된 에어백 시스템에 있어서, 보조석의 승원 중량을 감지하는 중량센서가 보조석에 설치되어 상기 제어모듈에 연결되고, 상기 가스 발생기의 연소실과 발산실을 연통하는 연소공에 상기 연소실로부터 발산실로 취출되는 가스의 통과 유량을 보조석의 승원 중량에 따라 조절하는 솔레노이드가 설치되는 가스 발생기의 가스발생량 조절장치를 제공한다.

도 1은 일반적인 자동차 에어백 시스템의 구성을 보인 블록도

도 2는 일반적인 자동차 에어백 시스템의 가스 발생기를 보인 단면도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가스 발생기의 가스발생량 조절장치의 구성을 보인 블록도

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가스 발생기의 가스발생량 조절장치의 가스 발생기를 보인 단면도

도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 요부의 구성 및 동작상태를 보인 것으로서,

도 5는 보조석의 승원이 아동중량일 경우 솔레노이드가 정지상태를 유지한 상태도이고,

도 6은 보조석의 승원이 유아중량일 경우 솔레노이드의 1차 코일을 가동한 상태도이며,

도 7은 보조석의 승원이 성인중량일 경우 솔레노이드의 2차 코일을 가동한 상태도이다.

도 8은 본 발명의 동작 제어상태를 보인 흐름도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 제어 모듈 2 : 충격센서

3 : 에어백 모듈 4 : 가스 발생기

5 : 에어백 5 : 패트 커버

6 : 중량센서 10 : 가스용기

11 : 연소실 12 : 내관

13 : 화약 14 : 점화제

15 : 가스발생제 16 : 연소공

17 : 발산실 18 : 스크린

19 : 발산공 20 : 솔레노이드

21 : 가동축 22 : 1차 코일

23 : 2차 코일 24 : 밸브봉

L : 하점 M : 중점

H : 상점

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면에 의거 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 실시예에 따른 가스 발생기의 가스발생량 조절장치는 도 3 및 도 4에 도시되는 바와 같이, 주행속도가 급속히 저하되어 중력가속도가 설정치에 도달될 경우 충격 신호를 발생하는 충격센서(2)가 차체의 선단부에 설치되고, 보조석의 승원 측으로 향하는 전개부가 형성되는 패트 커버(6), 뇌관(12)의 폭발에 의해 팽창가스를 발생시키는 가스 발생기(4), 그 발생된 가스에 의해 전개부를 통해 팽창되면서 전개되는 에어백(5)으로 이루진 에어백 모듈(3)이 보조석의 전방에 위치되는 인스트러먼트 패널에 설치된다.

에어백 모듈(3)의 가스 발생기(4)는 연소실(11) 및 이의 외곽에 발산실(17)을 형성하는 가스용기(10)로 이루어진다. 연소실(11) 내에는 제어모듈(1)과 커넥트를 통해 연결되는 뇌관(12), 그 뇌관(12)의 주위를 덮는 화약(13), 그 화약(13)의 주위를 덮는 점화제(14), 가스발생제(15)가 내장되고, 상단에는 발산실(17)과 연통되는 연소공(16)이 형성된다. 연소공(16)의 상단에는 이 연소공(16)으로부터 발산실(17)로 취출되는 질소가스의 유량 즉, 통과량을 조절하는 솔레노이드(20)가 설치된다.

그 솔레노이드(20)는 도 5에 도시되는 바와 같이, 가동축(21)이 단계로 동작하는 위치점을 가지며, 그 3단계로 동작할 수 있도록 1차 코일(22)과 2차 코일(23)을 갖으며, 가동축(21)의 끝단에는 밸브봉(24)이 설치된다. 밸브봉(24)은 연소공(16)을 통해 발산실(17)로 취출되는 가스의 흐름 간섭을 원활히 할 수 있도록 하부로 경사면이 형성된다. 밸브봉(24)은 가동축(21)의 3단계 동작에 의해 연소공(16)으로부터 낮은 상태인 하점(L), 중간 상태인 중점(M), 높은 상태인 상점(H)에 각각 위치되게 된다. 솔레노이드(20)가 동작하지 않은 상태에서는 하점(L)을 유지하고, 1차 코일(22)에 전원이 인가되면 중점(M)으로 이동하고, 2차 코일(23)에 전원이 인가되면 상점(H)으로 이동한다. 즉, 밸브봉(24)은 연소실(11)로부터 발산실(17)로 취출되는 가스를 간섭하게 되므로 하점(L)일 경우 취출되는 가스가 소량으로, 중점(M)일 경우 중량으로, 상점(H)일 경우 정상적인 가스의 통과 유량을 가지게 된다.

상기 가동축(21)은 중점(M)과 상점(H)을 위치할 경우 일정 시간까지는 그 위치를 유지해야 함으로 가동축(21)이 접점부(27)를 두고, 밸브봉(24)이 중점(M) 및 상점(H)에 해당되는 위치에서 접점부(27)를 감지하는 상점 리미트 스위치(25)와 중점 리미트 스위치(26)를 설치하여 해당 코일에 전원을 피드백하도록 한다. 그리고, 솔레노이드(20)는 브라켓(30)을 통해 가스용기의 상단에 고정된다.

발산실(17)에는 외측 벽에는 외부 즉, 에어백(5)으로 연통되는 발산공(19)이 다수개 형성되고, 내부 공간부에는 연소실(11)로부터 발산공(19)으로 취출되는 질소가스를 여과, 냉각시킴과 동시에 소음을 저감시키는 스크린(18)이 설치된다.

보조석의 하부에는 승원의 중량을 감지하는 중량센서(7)가 설치되어 제어 모듈(1)과 커넥터를 통해 연결된다. 그 중량센서(7)는 가해지는 압력에 따라 압전기를 발생하는 압전소자로 이루어진다.

한편, 충격센서(2)의 충격 신호에 따라 가스 발생기(4)의 뇌관(12)을 폭발시키는 제어 모듈(1)은 중량센서(7)로부터 감지된 중량이 0-8㎏미만인 유아중량으로 판단되면 솔레노이드(20)를 정지상태로 유지하고, 감지된 중량이 20-40㎏미만인 아동중량으로 판단되면 솔레노이드(20)의 밸브봉(24)을 중점(M)으로 위치시키며, 감지된 중량이 40㎏이상으로 판단되면 솔레노이드(20)의 밸브봉(24)을 상점(H)으로 위치시킨다.

도 8은 본 발명에 따른 가스 발생기의 가스발생량 조절장치의 동작상태가 도시되는 흐름도로서, 중량센서(7)를 통해 보조석의 승원 중량을 검출하는 단계와, 감지된 중량에 따라 가스 발생기(4)의 연소실(11)로부터 발산실(17)로 취출되는 가스 통과 유량을 조절하는 단계와, 충돌시 충돌센서에서 발생되는 충돌신호에 의해 뇌관(12)을 폭발시키는 단계로 이루어진다.

상기 검출된 중량이 0-20㎏미만의 유아중량일때에는 솔레노이드(20)를 정지상태로 유지하여 밸브봉(24)을 하점(L)에 위치시키고, 20-40㎏미만의 아동중량일때에는 솔레노이드(20)의 1차 코일(22)에 전원을 인가시켜 가동축(21)을 상승, 밸브봉(24)을 중점(M)에 위치시키고, 40㎏이상의 성인중량일때에는 솔레노이드(20)의 2차 코일(23)에 전원을 인가시켜 가동축(21)을 상승, 밸브봉(24)을 상점(H)에 위치시킴을 보이고 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 살펴보게 되면, 먼저 제어모듈(1)은 보조석의 하부에 설치된 중량센서(7)를 통해 보조석에 앉은 승원 중량을 검출하고, 그 검출된 중량이 0-20㎏미만의 유아중량, 20-40㎏미만의 아동중량, 40㎏이상의 성인중량인가를 판단하게 된다.

그 판단된 중량이 예를 들어 20-40㎏의 아동중량으로 판단된 경우, 솔레노이드(20)의 1차 코일(22)에 전원을 인가시켜 가동축(21)을 1차 코일(22)로 당긴다. 이때 하점(L)에 위치되어 있던 밸브봉(24)은 도 5에 도시되는 바와 같이, 가동축(21)의 상승으로 중점(M)에 위치된다.

이렇게 밸브봉(24)이 중점(M)에 위치된 상태에서, 차량의 정면 충돌로 충격센서(2)로부터 충격신호가 들어오게 되면 뇌관(12)을 통해 화약(13)을 점화시킨다. 그 점화된 화약(13)에 의해 점화제(14)가 연소하게 되고, 그 연소열에 의해 가스발생제(15)가 연소하게 된다. 연소하는 가스발생제(15)는 질소가스를 급속히 발생하게 되고, 그 발생된 가스는 연소공(16)을 통해 발산실(17)로 취출되는 이때, 연소공(16)을 상단 중점(M)에 위치한 밸브봉(24)은 취출되는 가스를 간섭하게 되므로 급속히 발생되는 가스의 통과 유량을 저감시키게 된다.

이에 따라, 발산실(17)을 통해 에어백(5)을 팽창시키 폭발적인 가스의 압력을 저감시키되므로 폭발적인 가스의 팽창압으로 인해 성인에 비해 체력이 약한 아동에게 입혔던 치명상을 줄일 수 있다.

한편, 보조석에 앉은 승원의 중량이 유아중량일 경우에는 도 6에 도시되는 바와 같이, 솔레노이드(20)의 밸브봉(24)을 하점(L)에 위치시켜, 연소실(11)로부터 발생되어 발산실(17)로 취출되는 가스의 통과 유량을 아동에 비해 더욱 저감시켜 아동보다 취약한 유아를 보호할 수 있게 된다.

또한, 보조석에 앉은 승원의 중량이 성인중량일 경우에는 도 7에 도시되는 바와 같이, 솔레노이드(20)의 밸브봉(24)을 상점(H)에 위치시켜, 연소실(11)로부터 급격히 발생되는 질소가스가 신속히 연소봉을 통해 발신실을 거쳐 에어백(5)을 팽창시키도록 하여 충돌시 성인의 신체에 작용하는 운동에너지를 효과적으로 흡수할 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 보조석에 앉은 승원의 중량에 따라 에어백의 팽창압을 조절할 수 있게 됨으로서, 충돌에 의해 에어백이 전개될 때, 그 에어백의 팽창압에 의해 유아 등에게 가해지는 충격력을 적절히 저감시킬 수 있어, 에어백에 따른 유아의 치명상을 효과적으로 줄일 수 있다.

Claims (5)

1. 충격신호를 발생시키는 충격센서(2)와, 에어백(5), 상기 에어백(5)의 전개부가 형성되는 패트 커버(6), 상기 에어백(5)의 팽창가스를 발생시키는 가스 발생기(4)로 이루진 에어백 모듈(3)과, 상기 가스 발생기(4)를 동작시키는 제어모듈(1)로 구성된 에어백 시스템에 있어서, 보조석 승원의 중량을 감지하는 중량센서(7)가 보조석에 설치되어 상기 제어모듈(1)에 연결되고, 가스 발생기(4)의 연소실(11)과 발산실(17)을 연통하는 연소공(16)에 보조석의 승원 중량에 따라 상기 연소실(11)로부터 발산실(17)로 취출되는 가스의 통과 유량을 조절하는 솔레노이드(20)가 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 발생기의 가스발생량 조절장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 솔레노이드(20)는 가동축(21)이 3단계로 동작할 수 있도록 1차 코일(22)과 2차 코일(23)이 설치되고, 가동축(21)의 끝단에는 연소공(16)으로부터 취출되는 가스의 흐름을 간섭하는 밸브봉(24)이 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 발생기의 가스발생량 조절장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 밸브봉(24)은 하부로 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 발생기의 가스발생량 조절장치.
4. 중량센서(7)를 통해 보조석의 승원 중량을 검출하는 단계와, 감지된 중량에 따라 가스 발생기(4)의 연소실(11)로부터 발산실(17)로 취출되는 가스 통과 유량을 조절하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 발생기의 가스발생량 조절장치의 동작 제어방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 검출된 중량이 유아중량일때에는 솔레노이드(20)를 정지상태로 유지하고, 아동중량일때에는 솔레노이드(20)의 1차 코일(22)에 전원을 인가시키며, 성인중량일때에는 솔레노이드(20)의 2차 코일(23)에 전원을 인가시키는 것을 특징으로 하는 가스 발생기의 가스발생량 조절장치의 동작 제어방법.