KR20080059148A - 파이로테크닉 액추에이터 - Google Patents
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Abstract
능동 보닛용 파이로테크닉 액추에이터는 실린더, 추진 가스의 작용 하에 실린더 내에서 이동 가능한 피스톤 및 추진 가스를 형성하기 위한 제 1 가스 제너레이터를 포함한다. 상기 제너레이터는 제 1 가스 제너레이터와 독립적으로 점화될 수 있는 하나 이상의 추가적인 가스 제너레이터를 포함한다.
Description
본 발명은 차량의 능동 보닛용 파이로테크닉 액추에이터에 관한 것이다.
능동 보닛은 보닛과 이의 하부에 위치된 차량의 부품들 사이의 간격을 증가시키기 위해 충돌 시 하나 이상의 액추에이터에 의해 자동적으로 상승되는 보닛을 의미하며, 이에 따라 보닛이 변형되기 어려우며 제동 경로가 연장된 상태로 보닛에 대해 보행자가 충돌할 수 있다. 이는 생명을 위협하는 부상을 야기할 수 있는 속도로 변형 가능한 몸체 부품에 대해 보행자가 충돌하는 것을 방지하기 위함이다.
다양한 파이로테크닉 액추에이터는 보닛 움직임을 구현하기 위해 에어백으로 공지된 가스 제너레이터를 이용하는 것을 의도한다. 바람직하게 이러한 파이로테크닉 액추에이터는 이들이 전기적으로 점화되기 때문에 짧은 응답 시간을 가지며, 이에 따라 강성의 부품들이 이들을 작동시키기 위해 시간이 소요되는 방식으로 가속되지 않으며, 보닛의 파워풀한 가속을 구현하여 가장 짧은 시간에 상승된 위치로 도달된다. 그러나 종래의 파이로테크닉 액추에이터는 원상태로 되돌릴 수 없는 문제점을 가진다. 즉 종래의 파이로테크닉 액추에이터는 일회용으로 적합하며, 그 위 교체되어야 한다.
이에 따라 액추에이터에 따라 유발된 문제점은 작업장에서 항시 비용이 많이 소요되는 데 있다. 또한 사고 시 액추에이터의 작동을 거의 방지할 수 없기 때문에 보닛이 사고에 의해 영향을 받지를 않기를 원한다면 파이로테크닉 액추에이터가 장착된 차량의 수리 비용이 이러한 액추에이터 없는 차량보다 사고 후에 상대적으로 높아진다.
스프링력에 의해 기계적으로 작동되는, 차량의 가역 액추에이터는 DE 103 08140 B3호에 공개된다. 이러한 타입의 액추에이터에 따라 작동 후 보닛을 정상 위치로 되돌리는 것이 용이해지며, 이에 따라 새로운 트리거링(renewed triggering)이 수행될 수 있지만 매우 짧은 리프팅 시간으로 인해 스프링은 큰 치수를 가져야 하며, 스프링은 오직 기어링 다운 메커니즘(gearing down mechanism)의 도움으로 반전될 수 있다. 인장된 스프링이 장애물에 대한 높은 하중으로 압축됨에 따른 추가적인 문제점은 액추에이터가 작동 시 상당히 신속하게 이동되는 데 있다. 장애물에 대한 스프링의 높은 압력으로 인해 이에 따른 높은 구동력이 장애물을 제거시키며, 이에 따라 액추에이터의 액추에이팅 움직임이 상당히 지연된다.
종래의 능동 보닛의 추가적인 문제점은, 공지된 액추에이터가 보닛을 가속시키기 위한 위치에 위치되지만 액추에이터가 이의 스톱에 도달하자마자 보닛은 이전에 가속되었던 것보다 보다 더욱 감소되며, 강하게 진동한다.
보행자가 2개의 액추에이터 사이의 보닛의 영역과 충돌하면 상기 영역이 하향 변향되는 반면 보닛의 영역과 이의 하부에 위치된 차량의 강성의 부품 사이의 간격이 뚜렷하게 감소되며, 이에 따라 보행자의 감속을 위한 거리가 상기 강성의 차량 부품과 충돌을 방지하기에 충분하지 못한 위험성이 있다.
본 발명의 제 1 목적은 보닛의 리프팅 움직임 후 작업장(workshop) 내에서 지체됨이 없이 보닛의 리프팅 움직임들을 구현하기에 적합한 능동 보닛용 액추에이터를 제공하는 데 있으며, 이에 따라 기계적인 구동의 문제점이 방지된다.
이러한 목적은 실린더, 추진 가스에 의해 실린더 내에서 이동 가능한 피스톤 및 서로 독립적으로 점화될 수 있는 복수의 가스 제너레이터를 포함하는 파이로테크닉 액추에이터(pyrotechnic actuator)에 의해 구현된다.
또한 바람직하게 액추에이터는 외부 점화 명령 시 각각의 경우 개별적으로 그리고 연속적으로 가스 제너레이터를 점화시키는 전자 점화 회로를 가진다.
본 발명의 추가 목적은 보닛이 이의 바람직하지 못한 진동을 적어도 제한하거나 또는 방지하기 위해 상승되는 위치에 있는 액추에이터를 제공하는 데 있다.
이러한 목적은 실린더, 추진 가스에 의해 실린더 내에서 이동 가능한 피스톤 및 추진 가스를 형성하기 위한 제 1 가스 제너레이터를 포함하는 파이로테크닉 액추에이터로 구현되며, 상기 실린더는 가스 제너레이터로부터 추진 가스가 채워질 수 있는 피스톤의 한 측부 상에 2개의 챔버를 가진다. 액추에이터의 정상 위치에서 제 1 챔버는 제 2 챔버보다 상당히 작다면 제 1 챔버로 공급된 소량의 가스가 피스톤을 이동시키는 높은 압력을 형성하기에 충분하다. 이러한 움직임은 필연적으로 제 2 챔버의 부피를 연속적으로 감소시키고, 이에 따라 제 2 챔버 내에 형성된 배압(counter-pressure)이 피스톤의 움직임을 점차 감속시키며, 이에 따라 보닛은 액추에이터에 의해 구동된다. 보닛의 강력한 진동을 유발시키는 이러한 조절 경로의 단부에서 피스톤의 상당한 스토핑(stopping)이 방지된다.
제 2 챔버 내에 불필요한 배압이 형성되는 것을 방지하기 위해, 제 2 챔버는 제 1 챔버 이후 추진 가스가 채워지는 것이 선호된다. 이러한 타입의 순서에 따라, 제 2 챔버는 제 1 챔버를 통해 추진 가스가 용이하게 채워질 수 있다. 이러한 타입의 장치에 따라서, 제 2 챔버는 제 1 챔버 내에 충분한 압력이 형성될 때 제 1 챔버로부터 제 2 챔버로 유입되기에 충분한 양의 추진 가스만을 수용한다.
추진 가스가 제 2 챔버로 공급되는 것을 지연시키기 위해, 제 2 챔버로의 추진 가스를 위한 유입 경로는 피스톤의 정지 위치에서 차단되는 것이 선호되며, 오직 피스톤이 정지 위치로부터 벗어날 때 개방된다.
액추에이터의 제 1 챔버 내에 형성된 가스 압력에 의하여 보닛을 상승된 상태로 효율적으로 지지하기 위해, 유입 경로는 피스톤이 정지 위치와 상반된 단부 위치에 있을 때 적절히 차단되어야 한다.
제 1 챔버로부터 제 2 챔버로의 추진 가스의 교축 이송(throttled transfer)은 실린더의 중앙 영역에서 실린더의 내측 폭이 이의 단부 영역들 중 적어도 하나에서의 크기보다 클 때 용이하게 이용될 수 있다.
보행자가 보닛과 충돌하여 액추에이터 피스톤이 후방으로 이동된다면, 이러한 움직임 동안 이동 작업은 제 1 챔버 내의 추진 가스의 압력에 의해 수행되며 보행자는 감속된다. 이러한 하향 움직임 동안 제 1 챔버 내의 추진 가스의 압력을 유지시키기 위하여, 피스톤은 피스톤에 연결된 중앙 부분과 중앙 부분을 둘러싸는 에이프론을 포함하며, 상기 중앙 부분은 상기 에이프런 내에서 축방향으로 이동될 수 있다.
중앙 부부넹 대한 에이프런의 축방향 이동 가능성은 에이프런이 중앙 부분의 움직임에 따라 이동되는 것을 보장하기 위해 스톱에 의해 양 방향으로 제한되어야 한다.
보닛의 상향 움직임 동안 가스가 제 2 챔버로 이동되는 것을 돕기 위하여, 에이프런은 관통구들이 제공될 수 있다.
바람직하게 에이프런의 한 단부로부터 관통구들의 간격은 제 1 챔버로부터 제 2 챔버로의 추진 가스의 이동이 보닛의 상향 움직임 동안만 수행되며 하향 움직임 동안 수행되지 않도록 중앙 영역의 길이보다 길다.
제 2 챔버가 스로틀 경로에 의해 주위 환경과 연통됨에 따라 피스톤 움직임을 감속시키는 배압이 제 2 챔버 내에 보다 이전에 형성되는 것이 방지된다.
또한 본 발명은 상기 언급된 타입의 액추에이터에 의해 차량의 프레임 상에 고정되는 능동 보닛을 포함하는 차량에 관한 것이다. 액추에이터는 자체적으로 충돌 시 움푹 들어가기 때문에(yield), 보닛은 전체 표면에 대해 가요성 있게 형성되며, 이에 따라 보행자가 충돌하는 보닛의 위치를 고려하지 않고 보행자는 효율적으로 보호될 수 있다.
본 발명의 추가 특징 및 장점은 첨부된 도면에 따르는 실시예의 하기 기술 내용으로부터 도출된다.
도 1은 액추에이터에 의해 상승된 위치에 고정된 보닛을 포함하는 차량을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따르는 액추에이터의 전개된 투시도.
도 3은 정상 위치에 있는 액추에이터를 절단한 단면도.
도 4는 상승된 피스톤을 포함하는 도 3으로부터의 액추에이터 실린더를 도시하는 도면.
도 5는 정상 위치에서 본 발명의 제 2 형상에 따르는 액추에이터 실린더를 절단한 단면도.
도 6은 보닛이 상승되는 동안 액추에이터 실린더를 도시하는 도면.
도 7은 최대로 상승된 보닛을 포함하는 액추에이터 실린더를 도시하는 도면.
도 8은 보행자의 충돌에 의해 보닛이 하향 이동되는 동안 액추에이터 실린더를 도시하는 도면.
도 9는 후에 하향 이동 동안 액추에이터 실린더를 절단한 단면도.
*도면 부호*
1: 엔진 보닛 2: 변부
3: 액추에이터 4: 변부
5: 액추에이터 6: 몸체 부분
7: 실린더 8: 고정 플랜지
9: 가스 유입 플랜지 10: 유입구
11: 가스 제너레이터 캐리어 12: 가스 제너레이터
13: 커버 14: 시그널 케이블
15: 피스톤 16: 하층 챔버
17: 상측 챔버 18: 피스톤 로드
19: 가스 라인 20, 21, 22: 부분
23: 화살표 24: 스로틀 경로
25: 중앙 부분 26: 슬리브
27: 웹 28: 개구부
29: 부분 30: 상측 벽
도 1은 엔진 보닛(engine bonet, 1)이 보닛의 전방 변부(4) 또는 후방 변부(2)에 인접한 액추에이터(5, 3)에 의해 인접한 차체 부분(6)과 동일한 높이에 위치되는 정상 위치에 비해 상승된 위치에 위치되는 엔진 보닛(1)의 차량을 도식적으로 도시한다. 상기 보닛(1)은 오직 액추에이터(3, 5)에 의해 지지된다.
도 2는 액추에이터(3, 5)들 중 한 액추에이터의 전개된 투시도를 도시한다. 상기 액추에이터는 차량의 고정된 프레임 상에 실린더(7)의 조립체를 위한 2개의 고정 플랜지(8)가 형성된 신장된 실린더(7)를 포함한다. 유입구(10)를 포함하는 가스 유입 플랜지(9)는 고정 플랜지(8)들 사이에 배열된다. 가스 제너레이터 캐리어(gas generator carrier, 11)는 가스가 새지 않는 방식으로 유입 플랜지(9) 상에 고정되도록 제공된다. 가스 제너레이터 캐리어(11)는 유입구(10)로 연결된 3개의 가스 제너레이터(12)용 챔버를 가진다. 도면에 도시되지 않은 파괴가능한 파티션이 유입구(10)와 각각의 챔버 사이의 경로 내에서 가스 제너레이터 캐리어(11)에 부착될 수 있으며, 각각의 경우 상기 파티션은 가스 제너레이터(12)가 이와 연결된 챔버 내에서 점화될 때 파열되어 개방되지만 인접한 챔버 내에서 가스 제너레이터(12)의 폭발에 의해 점화됨에 따라 챔버 내에 수용된 가스 제너레이터(12)를 보호한다.
실린더(7)로부터 이격된 가스 제너레이터 캐리어(11)의 측면 상에 조립되는 커버(13)는 전기 점화 회로를 포함하며, 시그널 케이블(14)에 의해 점화 명령의 수신 시 가스 제너레이터(12)들 중 하나를 점화시킨다.
따라서 도 2의 액추에이터는 쓸모 없어지고 교체되기 전 보닛(1)의 3가지의 리프팅 움직임(lifting movement)을 수행시키기 위한 위치에 위치된다.
대략 3개의 가스 제너레이터(12)가 가스 제너레이터 캐리어(11) 내에 수용될 수 있다. 그러나 일반적으로 차량의 수명 동안 예상되는 보닛 리프팅 움직임의 개수가 제한되기 때문에 가스 제너레이터의 개수는 5개 또는 6개보다 많지 않다.
기본적으로 단일의 가스 제너레이터를 포함하는 가스 제너레이터가 가능하며, 보닛(1)의 리프팅 후 각각 교체되지만 실린더는 차량 내에 잔류된다. 보닛(1) 의 각각의 리프팅 단계 후 필요한 제너레이터 캐리어의 교체는 차량 작업장에서 보장되기에 어려운 상당한 안전상의 주의를 필요로 한다.
도 3은 정상 상태에 있는 본 발명의 제 1 형상에 따르는 액추에이터의 실린더(7)를 절단한 단면도이다. 이동 가능한 부분(15)은 실린더(7)의 내부를 2개의 챔버로 분할시키며, 상기 2개의 챔버는 도시된 정상 상태에서 챔버의 부피가 최소화되는 하측 챔버(16)와 실린더(7)의 전체적인 내부를 포함하는 상측 챔버(17)이고, 상기 상측 챔버를 통해 피스톤 로드(18)가 보닛(1)이 고정되는 도시되지 않은 상단부까지 연장된다. 가스 라인(19)은 유입구(10)로터 하측 챔버(16)까지 연장된다.
실린더(17)의 벽은 종방향으로 3개의 부분(20, 21, 22)으로 세분화된다. 상측 부분(22)과 하층 부분(20)의 횡단면은 피스톤(15)의 횡단면과 일치되어 상기 피스톤의 횡단면은 실린더 벽에 대해 실질적으로 인접한 상태로 배열된다. 중앙 부분(21)에서 실린더의 내측 폭은 부분(20, 22) 내에서보다 다소 크며, 이에 따라 피스톤(15)이 가스 라인(19)에 의해 가스 챔버(16)로 흐르는 추진 가스(propellant gas)를 이용하여 부분(21)으로 상승될 때 추진 가스의 일부분이 화살표(23)로 도시된 바와 같이 피스톤(15)을 지나 상측 챔버(17)로 흐를 수 있다. 피스톤(15)이 이의 추가적인 상향 움직임 중에 상측 부분(22)으로 도달될 때, 재차 실린더 벽과 인접하고 상측 챔버(22) 내의 가스가 압축된다. 이에 따라 형성된 배압(counter-pressure)은 피스톤(15)을 감속시키며, 이에 따라 피스톤(15)은 실린더(7)의 상측 벽과 접촉하지 않거나 거의 접촉하지 않는다.
상측 벽 내에 스로틀 경로(throttle passage, 24)가 도시되며, 상기 스로틀 경로를 통해 챔버(17) 내에서 압축된 공기가 배출될 수 있다. 부분(21) 내의 실린더 벽과 피스톤(15) 사이의 자유 경로 횡단면 및 스로틀 경로(24)의 경로 횡단면은 챔버(17) 내의 배압이 피스톤이 실린더(7)의 상측 벽과 충돌되기 바로 전 피스톤의 상향 움직임을 중단시키도록 서로에 대해 적합하도록 형성된다. 실린더의 상측 벽 내에서 피스톤 로드(18)로부터 이격된 개구부로써 도시되는 스로틀 경로(24)는 이러한 경로를 둘러싸는 실린더의 상측벽과 피스톤 로드(18) 사이의 간격에 의해 형성될 수 있다.
도 3 및 도 4에서 부분(20, 22)에 비해 다소 증가된 직경을 가진 중앙 부분(21)이 원통형으로 도시된다. 명백하게 부분(21) 내의 내측 폭은 예를 들어 부분(21)의 길이에 대해 실린더(7)의 중공 축의 방향으로 연장된 하나 이상의 요홈에 의해 오직 원주의 일부분에서만 증가될 수 있으며, 상기 요홈 사이에서 벽 부분이 확장되며, 상기 벽 부분은 부분(20, 22)과 동일 평면상에 있으며 중앙 부분(21) 내에서 피스톤(15)을 정밀하게 안내한다.
액추에이터의 추가적으로 개선된 형상은 도 5 내지 도 9의 도움으로 설명된다. 실린더(7)는 상기 고려된 바와 실질적으로 동일한 형상을 가진다. 피스톤(15)은 중앙 피스(25)를 둘러싸는 슬리브(26)와 피스톤 로드(18)에 고정되게 연결된 평평한 원통형 중앙 피스(25)로 세분화된다. 슬리브(26)는 이의 상측 및 하측 단부에 중앙 피스(25)에 대한 스톱(stop)을 형성하는 내측을 향하는 원주 웹(inwardly directed peripheral web, 27)을 가진다. 복수의 관통구(through opening, 28)는 중앙 피스(25)의 두께보다 두껍지 않은 슬리브(26)의 상측 변부로부터 이격된 위치 에 형성된다. 개구부가 없는 슬리브(26)의 하측 부분(29)은 적어도 실린더(7)의 중앙 부분(21)까지이다.
피스톤의 중앙 부분(25)이 가스 라인(19)을 따라 흐르는 추진 가스에 의해 도 5에 도시된 정상 상태로부터 작동될 때, 관성으로 인해 정지 상태로 유지되는 슬리브(26)의 내측에서 상승된다. 오직 중앙 부분(25)이 상부 웹(27)에 대해 충돌할 때, 슬리브(26)가 함께 이동되며(entrain), 피스톤(15)은 도 6에 도시된 위치에 도달되고 여기서 하측 챔버(16)로부터 상측 챔버(17)로의 가스의 이동은 관통구(28)를 통해 수행된다.
도 7에 도시된 바와 같이 피스톤의 추가적인 상향 움직임 동안, 피스톤은 상측 챔버(17) 내에 형성된 가스 압력에 의해 점차 감속된다. 피스톤이 정지되는 위치에서, 개구부들이 부분(21)을 통과하여 추가적인 가스들이 상기 개구부들을 통과하지 못한다.
그 뒤 승객의 힘에 의해 보닛이 하부를 향해 이동될 때, 초기에 오직 중앙 부분(25)만이 이동되며, 슬리브(26)는 도 8에 도시된 바와 같이 오직 하측 웹(27)에 도달되자마자 함께 이동된다(follow). 중앙 부분(25)이 실린더(7)의 부분(21)에 위치될지라도 관통구(28)가 부분(22)에 위치되기 때문에 추진 가스는 하측 챔버(16)로부터 상측 챔버(17)까지 상당 거리 이동될 수 없으며, 이에 따라 피스톤을 하향 이동시키는 힘은 보행자의 충돌 에너지로부터 발생된다.
도 9는 관통구(28)가 실린더의 중앙 부분(21)에 도달되는 피스톤의 하향 움직임의 단계를 도시한다. 이와 같이, 중앙 부분(25)과 슬리브(26)의 하측 변부는 이미 부분(21)에 도달되어 져 어떠한 가스도 상측 챔버(17)로 유출되지 않는다(overflow).
따라서 보행자는 피스톤(15)의 전체 행정을 효과적으로 감속시키며 최적화된 상태로 보호된다.
Claims (14)
- 실린더(7), 추진 가스에 의해 실린더(7) 내에서 이동 가능한 피스톤(15) 및 추진 가스를 형성하기 위한 제 1 가스 제너레이터(12)를 포함하는 능동 보닛용 파이로테크닉 액추에이터(3, 5)에 있어서, 상기 액추에이터(3, 5)는 제 1 가스 제너레이터(12)에 대해 독립적으로 점화될 수 있는 하나 이상의 추가 가스 제너레이터(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이로테크닉 액추에이터.
- 제 1 항에 있어서, 개별적인 그리고 연속된 외부 점화 명령 시 가스 제너레이터(12)는 전자 점화 회로에 의해 점화되는 것을 특징으로 하는 파이로테크닉 액추에이터.
- 전 항들 중 어느 한 항에 따르는, 실린더(7), 추진 가스에 의해 실린더(7) 내에서 이동 가능한 피스톤(15) 및 추진 가스를 형성하기 위한 제 1 가스 제너레이터(12)를 포함하는 능동 보닛용 파이로테크닉 액추에이터(3, 5)에 있어서, 실린더(7)는 가스 제너레이터(12)로부터 추진 가스가 채워질 수 있는 피스톤(15)의 한 측부에 2개의 챔버(16, 17)를 가지는 것을 특징으로 하는 파이로테크닉 액추에이터.
- 제 3 항에 있어서, 제 2 챔버(17)는 제 1 챔버(16) 이후 추진 가스가 채워질 수 있는 것을 특징으로 하는 파이로테크닉 액추에이터.
- 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 제 2 챔버(17)는 제 1 챔버(16)를 통해 추진 가스가 채워질 수 있는 것을 특징으로 하는 파이로테크닉 액추에이터.
- 제 3 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 제 2 챔버(17)로의 추진 가스용 유입 경로는 피스톤(15)의 정지 위치에서 차단되고, 피스톤(15)이 정지 위치로부터 편향될 때 개방되는 것을 특징으로 하는 파이로테크닉 액추에이터.
- 제 6 항에 있어서, 유입 경로는 피스톤(15)이 정기 위치와 상반된 단부 위치에 있을 때 차단되는 것을 특징으로 하는 파이로테크닉 액추에이터.
- 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 실린더(7)의 중앙 영역(21)에서 실린더(7)의 내측 폭은 이의 하나 이상의 단부 영역(20, 22)에서보다 큰 것을 특징으로 하는 파이로테크닉 액추에이터.
- 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 피스톤(15)은 피스톤 로드(18)에 연결된 중앙 부분(25)과 중앙 부분(25)을 둘러싸는 에이프런(apron, 26)을 포함하며, 상기 중앙 부분은 상기 에이프런 내에서 축방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 파이로테크닉 액추에이터.
- 제 9 항에 있어서, 중앙 부분(25)에 대한 에이프런(26)의 축방향 이동은 스톱에 의해 양 방향으로 제한되는 것을 특징으로 하는 파이로테크닉 액추에이터.
- 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 에이프런(26)은 관통구(28)를 가지는 것을 특징으로 하는 파이로테크닉 액추에이터.
- 제 8 항 및 제 11 항에 있어서, 에이프런(26)의 한 단부로부터 관통구(28)의 간격은 중앙 부분(21)의 길이보다 큰 것을 특징으로 하는 파이로테크닉 액추에이터.
- 제 3 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 챔버(17)는 스로틀 경로(24)에 의해 주위 환경과 연통되는(communicate) 것을 특징으로 하는 파이로테크닉 액추에이터.
- 능동 보닛을 포함하는 차량에 있어서, 보닛(1)은 3 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따르는 액추에이터(3, 4)에 의해 차량의 프레임으로 고정되는 것을 특징으로 하는 차량.
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