KR20130017290A - 리트랙터 프리텐셔너 - Google Patents

Abstract

리트랙터 프리텐셔너를 제공한다.
본 발명은 차량 충돌시 가스발생기(112)의 폭발력에 의해 시트벨트를 권입시키는 리트랙터 프리텐셔너에 있어서, 상기 가스발생기(112)가 일단에 배치되고, 타단은 밀폐되는 곡선형 파이프형상의 실린더(110); 상기 실린더(110) 내부에 채워지고 전원인가시 액체상에서 고체상으로 상변화되고 전원공급 중단시 원상태로 복귀하는 자기유동체(120) ; 상기 실린더(110)의 개구부를 통해 노출되는 자기유동체(120)에 외주면 일부가 접하도록 배치되는 기어부(120) ; 및 상기 가스발생기(112)의 폭발시 발생하는 가스압력에 기인하는 회전력에 의해서 전기를 발생시키고, 발생된 전기를 상기 자기유동체(120)에 공급하도록 상기 자기유동체(120)와 전기적으로 연결되는 발전부(140) ; 를 포함한다.

Description

리트랙터 프리텐셔너{A Retractor Pretensioner}

본 발명은 리트랙터 프리텐셔너에 관한 것으로, 더욱 상세히는 차량 충돌에 기인하는 작동시 시트벨트에 걸리는 급격한 오버슈트를 축소하거나 안정화시킴으로써 탑승자의 목이나 가슴상해를 줄여 탑승자의 보호성능을 극대화시킬 수 있는 리트랙터 프리텐셔너에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 설치되는 시트벨트는 차량 충돌시 탑승자의 몸을 구속하여 2차 충돌 방지 및 충격 완화를 꾀하면서 탑승자가 차량 밖으로 튀어나가는 것을 방지하도록 구성되는 것으로서, 가장 일반적인 형태로 어깨구속용의 숄더 벨트와 허리구속용의 랩 벨트가 조합된 3점식 시트벨트가 주로 적용되고 있다.

이러한 시트벨트는, 주지된 바와 같이, 차량 충돌시 높은 안전성이 입증되어 탑승자의 안전에 절대적으로 필요한 장치가 되고 있으며, 최근에는 시트벨트가 신체조건에 따른 최적의 구속높이로 조절될 수 있도록 설치되거나, 사고시 탑승자의 피해를 줄이면서 활동에는 제한을 주지 않는 여타 록킹장치 등이 개발되어 장착되고 있다.

한편, 최근에는 이러한 시트벨트에 리트랙터 프리텐셔너를 추가하여 차량 충돌 발생시 벨트를 되감아 차량의 운전자나 승객과 같은 탑승자를 시트에 밀착 고정시키는 것이다.

즉, 차량의 충돌이 감지되면 리트랙터에 설치된 폭발부재가 작동하도록 하여 폭발력을 발생시키게 되고, 상기 폭발부재의 폭발력으로 볼부재가 벨트 감김부재를 역회전시켜 벨트가 되감을 수 있도록 하는 것이다.

이와 같이 차량의 충돌시 시트벨트를 순간적으로 되감아 운전자 또는 탑승자를 시트에 밀착 고정시킴으로써 탑승자의 관성에 의한 이동거리를 최소화시키게 되고, 이로 인하여 차량의 내부에서 발생할 수 있는 탑승자의 상해 가능성을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 리트랙터 프리텐셔너의 작동상태를 도시한 순서도이다.

종래의 리트랙터 프리텐셔너는 도 1에 도시된 바와 같이, 가이드(11)가 형성된 실린더부(10)와, 상기 실린더부(10)의 가이드(11)에 삽입된 다수의 볼(20)과, 상기 볼(20)에 의해 회전 가능하게 구비되는 기어부(30)로 이루어진다.

상기 기어부(30)는 내,외주면에 기어(31a)를 형성한 외부링기어부(31)와, 외주면에 기어를 형성한 내부링기어부(32)를 포함한다.

상기 실린더부(10) 하단에는 폭발부재(40)가 장착되며, 시트벨트 일측에는 화약을 넣은 피스톤이 장착되어 차량 충돌 발생시 에어백 제어부에서 신호를 받아 화약을 점화시키게 된다.

여기서, 충돌 발생에 의해 화약이 점화되면 가스가 폭발하게 되어 볼(20)이 이동하게 되는데, 상기 볼(20)의 이동에 의해 기어부(30)의 외주링기어부(31)가 도면상 반시계방향으로 회전하게 되면서 시트벨트를 권입시켜 차량 충돌 후 운전자 또는 탑승자가 앞으로 이동하게 될 때 다시 좌석측으로 잡아당기는 역할을 수행하게 된다.

그러나, 종래의 리트랙터 프리텐셔너는 시트벨트가 사람을 계속 좌석에 밀착시키도록 설정되어 있음으로 인해 큰 상해는 아니더라로 운전자 또는 탑승자가 압박에 의한 충격을 받을 수 있는 상황이기 때문에 이러한 충격을 저감시키기 위해 필요한 것이 로드리미터이다.

이러한 로드리미터는 시트벨트에 일정한 하중이 걸리게 되면 다시 일정량을 풀어주어 시트벨트를 권출시킴으로써, 충격을 감소하도록 하여 운전자 또는 탑승자의 흉부에서 발생할 수 있는 상해를 저감시켜 안전성을 향상시키도록 하는 것이다.

그러나, 차량충돌시 리트랙터 프리텐셔너가 도 2에 도시한 바와 같이, 내,외부링기어부(31,32)로 이루어지는 기어부(30)의 외부링기어부(31)를 도면상 시계반대방향으로 돌려서 시트벨트를 감아 프리텐션 기능을 수행한 후, 과다한 벨트하중을 억제하기 위한 로드리미터의 작동시 도면상 시계방향으로 회전하는 외부링기어부(31)의 외주기어(31a)와 볼(20)간의 끼임현상에 의하여 오버슈트가 발생한다.

즉, 상기 로드리미터의 작동시 실린더내의 볼과 외부기어부간의 끼임현상에 의하여 도 3에 도시한 바와 같이, 벨트하중이 급격히 증가하는 오버슈트구간(OS)이 발생하고, 상기 오버슈트구간(OS)에서 급격히 증가하는 오버슈트세기(F)에 의해서 로드리미터의 성능을 저하시키거나 불균일해지기 때문에 시트벨트와 접하게 되는 탑승자의 목이나 가슴의 상해가 증가되는 문제점이 있었다.

이에 따라, 종래의 리트랙터 프리텐셔너는 시트벨트에 걸리는 오버슈트에 기인하는 급격한 하중증가에 의한 탑승자의 목이나 가슴상해를 줄이기 위해 로드리미터에 토션바와 같은 별도의 압력제어장치를 추가로 적용할 수 있으나, 이러한 경우 탑승자를 보호하는 안전성은 높아지게 되는 반면에 제조원가를 상승시키는 요인이 됨과 동시에 중량이 증가하게 되어 상품성을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 차량 충돌에 기인하는 작동시 시트벨트에 걸리는 급격한 오버슈트를 축소하거나 안정화시킴으로써 탑승자의 목이나 가슴상해를 줄여 탑승자의 보호성능을 극대화시킬 수 있는 리트랙터 프리텐셔너를 제공하고자 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 차량 충돌시 가스발생기의 폭발력에 의해 시트벨트를 권입시키는 리트랙터 프리텐셔너에 있어서, 상기 가스발생기가 일단에 배치되고, 타단은 밀폐되는 곡선형 파이프형상의 실린더; 상기 실린더 내부에 채워지고 전원인가시 액체상에서 고체상으로 상변화되고 전원공급 중단시 원상태로 복귀하는 자기유동체 ; 상기 실린더의 개구부를 통해 노출되는 자기유동체에 외주면 일부가 접하도록 배치되는 기어부 ; 및

상기 가스발생기의 폭발시 발생하는 가스압력에 기인하는 회전력에 의해서 전기를 발생시키고, 발생된 전기를 상기 자기유동체에 공급하도록 상기 자기유동체와 전기적으로 연결되는 발전부 ; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 리트랙터 프리텐셔너를 제공한다.

바람직하게, 상기 기어부는 상기 자기유동체와 접하는 외주면에 일정간격을 두고 외주기어를 형성하고, 내주면에 내주기어를 형성한 링형 외부기어를 포함한다.

더욱 바람직하게, 상기 외주기어는 꼭지점으로부터 기어몸체로 연장되는 양측 경사면이 서로 다른 경사각으로 이루어지고, 밀림이동되는 자기유동체의 밀림방향과 대응하는 일측 경사면의 각도는 반대편 타측 경사면의 각도보다 상대적으로 크게 형성된다.

바람직하게, 상기 발전부는 상기 가스발생기에서 발생된 가스가 공급되는 가스공급홀과, 공급된 가스가 배출되는 가스배출홀을 각각 관통형성한 케이스와, 상기 케이스의 회전축에 조립되고, 복수개의 영구자석을 구비하는 회전체 및 상기 영구자석과의 상호작용에 의해서 전자기 유도전류를 발생시키는 코일을 포함한다.

더욱 바람직하게, 상기 회전체는 서로 인접하는 영구자석사이마다 방사방향으로 돌출되는 복수개의 날개를 구비한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 차량충돌에 기인하여 작동하는 가스발생기에서 발생한 가스에 의해서 전류를 발생시키고, 발생된 전류를 공급받아 순간적으로 고체로 상변화되면서 가스압에 의해 밀려지는 자기유동체와 기어부사이에 마찰력이 발생함으로써 기어부를 벨트의 감김방향으로 회전시킬 수 있기 때문에 차량 충돌 발생시 관성에 의해 전방으로 이동하게 되는 운전자 또는 탑승자를 조기에 구속하여 좌석에 밀착시킬 수 있는 것이다.

(2) 가스발생기에서의 가스발생 중단시 이와 더불어 전류발생이 중단되어 순간적으로 액체로 상변화되면서 가스압에 의해 밀려져 있던 자기유동체와 기어부사이의 마찰력이 발생하지 않음으로써 로드리미터의 초기작동시 기어부를 벨트의 풀림방향으로 회전시킬 수 있기 때문에 오버슈트를 축소하거나 제거하여 탑승자의 목이나 가슴이 상해되는 안전사고를 방지하여 탑승자의 보호성능을 향상시킬 수 있는 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 리트랙터 프리텐셔너의 작동상태를 도시한 순서도이다.
도 2는 종래기술에 따른 리트랙터 프리텐셔너에서의 끼임현상을 도시한 상세도이다.
도 3은 리트랙터 프리텐셔너의 작동시 시트벨트 하중의 변화를 도시한 그래프이다.
도 4(a)(b)는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 리트랙터 프리텐셔너를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 리트랙터 프리텐셔너의 작동순서도이다.

상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 리트랙터 프리텐셔너(100)는 도 4a 와 도 4b에 도시한 바와 같이, 차량 충돌시 가스발생부재의 폭발력에 의해 시트벨트를 권입시킨 후 로드리미터의 초기작동시 벨트풀림이 원활하도록 벨트하중을 가중시키는 오버슈트를 축소시키거나 안정화하여 제거할 수 있도록 실린더(110), 자기유동체(120), 기어부(130) 및 발전부(140)를 포함한다.

상기 실린더(110)는 차량 충돌시 감지되는 신호에 의해서 화약을 점화시켜 폭발되면서 가스를 발생시키는 가스발생기(112)를 일단에 구비하고, 타단은 밀폐된 중공원통형상의 곡선형 파이프부재로 이루어진다.

상기 자기유동체(120)는 상기 실린더(110)의 내부공간에 채워지는 작동체이며, 이러한 자기유동체는 외부로부터의 전원인가시 액체에서 전단력을 갖도록 고체화되는 반면에 전원공급 중단시 원상태로 복귀하는 물질로 이루어진다.

여기서, 상기 자기유동체(Magnetorheological fluid, MR Fluid)는 초기상태인 액체 안에 수 미크론 크기의 입자를 포함하고 있으며, 불순물의 영향을 거의 받지 않는 재료로 이루어지고, 2 내지 25볼트 정도의 전원에서 작동하며, 발생된 자기장에 따라 자기유동체의 미세입자들이 수천분의 일초사이에 반응하면서 액체의 밀도가 거의 고체상태로 전환되는 물질이며, 이러한 상변화 성질을 이용하여 운동을 가변제어한다.

상기 기어부(130)는 상기 가스발생기(112)가 장착되는 실린더(110)의 일단의 정반대편 타단 근방에 배치되고, 이에 개구형성된 개구부를 통해 노출되는 자기유동체(120)에 외주면 일부가 접하도록 배치된다.

이에 따라, 차량충돌에 의한 가스폭발시 벨트를 감아 권입하도록 일방향(도면상 반시계방향)으로 회전되는 회전체이다.

이러한 기어부(130)는 상기 자기유동체(120)와 접하는 외주면에 일정간격을 두고 외주기어(131)를 형성하고, 내주면에 내주기어(132)를 형성한 링형 외부기어(130a)를 포함한다.

상기 링형 외부기어(130a)의 내부에는 상기 내주기어(132)와 기어물림되는 링형 내부기어(미도시)를 배치한다.

상기 발전부(140)는 차량충돌시 발생하는 신호에 의한 가스발생기(112)의 폭발시 발생된 가스의 압력에 기인하는 회전력에 의해서 전기를 발생시키고, 발생된 전기를 상기 자기유동체(120)에 공급하도록 상기 자기유동체(120)와 케이블(141)을 매개로 전기적으로 연결된다.

상기 발전부(140)는 상기 가스발생기(112)를 구비하는 실린더의 일단부에 상기 가스발생기에 근접하도록 구비되는 것이 바람직하다.

이러한 발전부(140)는 상기 가스발생기(112)에서 발생된 가스가 공급되는 가스공급홀(142a)과, 공급된 가스가 일정경로를 통과하여 배출되는 가스배출홀(142b)을 각각 관통형성한 케이스(142)와, 상기 케이스(142)의 내부에 회전가능하게 지지된 회전축(143a)에 조립되고, 원주방향으로 일정간격을 두고 복수개의 영구자석(143b)을 구비하는 회전체(143) 및 상기 영구자석(143b)의 자기장에 기인하는 전자기유도에 의하여 전류를 발생시키는 코일(144)을 포함한다.

여기서, 상기 회전체(143)는 서로 인접하는 영구자석(143b)사이마다 상기 가스공급홀을 통해 유입되어 상기 가스배출홀을 통해 배출하는 과정에서 일방향으로 흐르는 가스흐름과 간섭되도록 방사방향으로 돌출되는 복수개의 날개(143c)를 구비한다.

즉, 상기 실린더(110)의 내부에 자기유동체(120)가 채워지고, 개구부를 통해 자기유동체(120)에 기어부(130)의 링형 외부기어(130a)가 접하고, 상기 실린더(110)의 단부에는 가스발생기(112)와 더불어 발전부(140)를 구비한다.

이러한 상태에서 리트랙터 프리텐셔너가 작동하지 않게 되면, 상기 자기유동체(120)는 액체상태를 유지하고 있어 상기 기어부와의 마찰저항이 전혀 없기 때문에 시트벨트는 탑승자에 의해서 자유롭게 권입 및 권출이 가능한 상태를 유지하게 된다.

반면에, 도 4(a)(b)와 도 5에 도시한 바와 같이, 차량 충돌에 의한 충돌감지신호에 의해서 가스발생기(112)가 폭발하게 되면, 이때 발생하는 가스압력에 의해서 상기 실린더(110)내의 자기유동체(120)는 기어부(120)측으로 실린더의 내부면을 따라 밀려져 이동된다.

이와 동시에 상기 가스발생기(112)에서 발생한 가스 중 일부량 또는 전체량은 상기 발전부(140)의 케이스(142)에 형성된 가스공급홀(142a)을 통해 상기 케이스내부의 경로를 거쳐 가스배출홀(142b)을 통해 배출된다.

이러한 가스공급및 배출경로상에는 영구자석(143b)을 갖는 회전체(143)를 구비하고, 상기 회전체(143)의 외부면에는 일방향으로 흐르는 가스흐름과 접하는 날개(143c)를 구비함으로써 상기 회전체(143)는 일방향으로 회전되는 것이다.

그리고, 일방향으로 회전되는 회전체(143)의 영구자석(143b)과 상기 케이스(142)의 내부면에 구비된 코일(143)간의 상호작용에 의하여 전자기 유도전류가 발생하게 되고, 발생된 전류는 케이블(131)을 통하여 자기유동체(120)에 공급되고 이로 인하여 전원이 인가된 자기유동체(120)의 액체상의 초기상태에서 고체상으로 짧은시간내에 상변화된다.

이에 따라, 고체상으로 상변화되면서 가스압력에 의해 기어부(120)측으로 밀려지는 자기유동체(120)와 기어부(120)의 링형 기어부(130a)간의 마찰력에 의해서 상기 링형 기어부(130a)는 벨트를 권입시키는 감김방향(도면상 반시계방향)으로 회전됨으로써 차량 충돌 발생시 관성에 의해 전방으로 이동하게 되는 운전자 또는 탑승자를 조기에 구속하여 좌석에 밀착시킬 수 있는 것이다.

이때, 상기 링형 외부기어(130a)의 외주기어(131)는 꼭지점으로부터 기어몸체로 연장되는 양측 경사면이 서로 다른 경사각으로 이루어지고, 고체상으로 상변화된 자기유동체(120)와의 마찰력을 증대시킬 수 있도록 가스발생시 밀림이동되는 자기유동체(120)의 밀림방향과 대응하는 일측 경사면의 각도는 반대편 타측 경사면의 각도보다 상대적으로 크게 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 충돌 발생시 시트벨트에 걸리는 하중이 일정 값 이상일 경우에는 로드리미터 작동을 통해 벨트의 감김방향으로 권입시켰던 시트벨트를 다시 풀림방향으로 권출시키게 되는데, 이때 가스발생기(112)에 기인하는 가스발생이 중단되면서 상기 발전부(140)에서의 전자기 유도전류의 발생도 동시에 중단된다.

이에 따라, 고체상으로 상변화되어 있던 자기유동체(120)는 초기상태인 액체상으로 짧은 시간내에 전환복귀되면서 액체상으로 전환된 자기유동체(120)와 기어부(120)의 링형 외부기어(130a)간의 마찰저항은 발생되지 않기 때문에 로드리미터의 초기작동시 링형 외부기어(130a)에 과도한 저항을 가하지 않아 벨트를 권출시키는 풀림방향(도면상 시계방향)으로의 회전을 원활하게 수행할 수 있는 것이다.

이로 인하여, 로드리미터의 초기 작동시 발생하였던 오버슈트를 축소하거나 안정화하여 제거함으로써 탑승자의 목이나 가슴이 상해되는 안전사고를 방지하여 탑승자의 보호성능을 향상시킬 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

110 : 실린더 112 : 가스발생기
120 : 자기유동체 130 : 기어부
130a : 링형 외부기어 131 : 외주기어
132 : 내주기어 140 : 발전부

Claims (5)

1. 차량 충돌시 가스발생기(112)의 폭발력에 의해 시트벨트를 권입시키는 리트랙터 프리텐셔너에 있어서,
   상기 가스발생기(112)가 일단에 배치되고, 타단은 밀폐되는 곡선형 파이프형상의 실린더(110);
   상기 실린더(110) 내부에 채워지고 전원인가시 액체상에서 고체상으로 상변화되고 전원공급 중단시 원상태로 복귀하는 자기유동체(120) ;
   상기 실린더(110)의 개구부를 통해 노출되는 자기유동체(120)에 외주면 일부가 접하도록 배치되는 기어부(120) ; 및
   상기 가스발생기(112)의 폭발시 발생하는 가스압력에 기인하는 회전력에 의해서 전기를 발생시키고, 발생된 전기를 상기 자기유동체(120)에 공급하도록 상기 자기유동체(120)와 전기적으로 연결되는 발전부(140) ; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 리트랙터 프리텐셔너.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 기어부(130)는 상기 자기유동체(120)와 접하는 외주면에 일정간격을 두고 외주기어(131)를 형성하고, 내주면에 내주기어(132)를 형성한 링형 외부기어(130a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리트랙터 프리텐셔너.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 외주기어(131)는 꼭지점으로부터 기어몸체로 연장되는 양측 경사면이 서로 다른 경사각으로 이루어지고, 밀림이동되는 자기유동체(120)의 밀림방향과 대응하는 일측 경사면의 각도는 반대편 타측 경사면의 각도보다 상대적으로 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 리트랙터 프리텐셔너.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 발전부(140)는 상기 가스발생기(112)에서 발생된 가스가 공급되는 가스공급홀(142a)과, 공급된 가스가 배출되는 가스배출홀(142b)을 각각 관통형성한 케이스(142)와, 상기 케이스(142)의 회전축(143a)에 조립되고, 복수개의 영구자석(143b)을 구비하는 회전체(143) 및 상기 영구자석(143b)과의 상호작용에 의해서 전자기 유도전류를 발생시키는 코일(144)을 포함하는 것을 특징으로 하는 리트랙터 프리텐셔너.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 회전체(143)는 서로 인접하는 영구자석(143b)사이마다 방사방향으로 돌출되는 복수개의 날개(143c)를 구비하는 것을 특징으로 하는 리트랙터 프리텐셔너.

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