KR101500265B1

KR101500265B1 - 시트벨트용 앵커 프리텐셔너

Info

Publication number: KR101500265B1
Application number: KR20140034797A
Authority: KR
Inventors: 안택영; 김범중; 김응주
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-03-06

Abstract

본 발명은 시트벨트용 앵커 프리텐셔너에 관한 것으로서, 와이어 및 커넥터의 장길이 노출 및 그로 인한 외관 품질 저하의 문제점을 개선하고, 충돌시 벨트 교각 감소로 인한 서브마린 현상(웨빙 복부 끼임 현상)의 문제점을 해소할 수 있는 시트벨트용 앵커 프리텐셔너를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 마운팅 브라켓에 회전 가능하게 장착되는 드럼; 상기 드럼에 하단부가 일체로 고정되고 상단부가 시트벨트 웨빙과 연결되는 로테이터; 상기 드럼에 권취된 상태로 구비되는 와이어; 상기 와이어의 일단에 결합된 피스톤을 가지는 실린더; 상기 피스톤의 이동을 위한 가스압을 실린더에 공급하는 가스발생기;를 포함하며, 피스톤 이동시 당겨지는 와이어가 드럼으로부터 풀리면서 드럼을 회전시키고, 드럼 회전시 로테이터가 드럼을 중심으로 하여 전방으로 회동되면서 시트벨트 웨빙을 당겨주도록 된 것을 특징으로 하는 시트벨트용 앵커 프리텐셔너가 개시된다.

Description

시트벨트용 앵커 프리텐셔너{Anchor pre-tensioner for seat belt}

본 발명은 시트벨트용 앵커 프리텐셔너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 와이어 노출 및 그로 인한 외관 품질 저하의 문제점을 개선하고, 충돌시 벨트 교각 감소로 인한 서브마린 현상(웨빙 복부 끼임 현상)의 문제점을 해소할 수 있는 시트벨트용 앵커 프리텐셔너에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 충돌사고 등의 각종 외부 충격에 대비하여 시트에 착좌한 운전자 및 승객이 상해를 입는 것을 방지하는 시트벨트가 구비되어 있다.

이러한 시트벨트는 자동차의 충돌에너지에 따라 단독으로 승객을 보호하기도 하지만, 차량 충돌시 주로 에어백 장치와 함께 승객의 신체를 구속하여 상해 정도를 줄이고, 승객을 더욱 안전하게 보호하는 역할을 한다.

하지만, 시트벨트는 신체 구속시 너무 강하게 구속하거나 반대로 너무 느슨하게 당겨주게 되면 승객의 상해 정도가 더욱 커지거나 보호 효과가 감소한다.

따라서, 시트벨트를 느슨하게 풀어서 착용하는 습관을 가진 승객의 안전을 보장하기 위하여, 리트랙터 프리텐셔너(retractor pre-tensioner) 외에, 시트벨트의 웨빙 슬랙(slack)을 제거하는데 효과적인 앵커 프리텐셔너(anchor pre-tensioner)를 장착한다.

시트벨트용 앵커 프리텐셔너는 차량의 B 필러(pillar) 하단 또는 B 필러 주변의 차체나 시트에 마운팅되어 시트벨트 웨빙(랩(lap) 벨트 부분의 웨빙)의 하단 지지점을 이루는 부분으로서, 차량 충돌시 웨빙을 당겨주어 승객의 골반부위를 조기에 구속하는 장치이다.

이러한 앵커 프리텐셔너는 도 1에 나타낸 바와 같이 커넥터(3)에 의해 시트벨트 웨빙(1)에 연결되는 와이어(2)와, 상기 와이어(2)에 결합된 피스톤(5)을 가지는 실린더(4)와, 상기 피스톤(5)의 전진을 위한 가스압을 실린더(4)에 공급하는 가스발생기(MGG:Micro Gas Generator)(6)를 주된 구성으로 한다.

이러한 구성에서, ACU(Airbag Control Unit)로부터 전개신호가 입력되면 가스발생기(6)가 착화되고, 폭발시의 가스압에 의해 피스톤(5)이 실린더(4)를 따라 이동하여 와이어(2)를 당겨주게 된다.

이에 와이어(2)에 연결된 시트벨트 웨빙(1)이 당겨지면서 승객의 골반부위를 구속하게 된다.

이와 같은 시트벨트용 앵커 프리텐셔너는 충돌사고 발생시 시트벨트에 장력을 가하여 웨빙 슬랙(slack)을 제거하고, 승객의 초기 구속능력(Initial restraint ability)을 향상시켜, 승객이 가진 충돌에너지를 에어백 및 시트벨트 등의 승객 구속장치(restraint system)가 보다 효율적으로 흡수할 수 있게 도와준다.

이하, 종래의 앵커 프리텐셔너가 가지는 문제점을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 차량 장착 상태에서 와이어(2)와 커넥터(3)가 긴 길이로 외부에 노출되어 있으므로 외관상의 불리함이 있다.

또한, 외관 개선을 위해 와이어에 고무 재질의 자바라(7)를 씌우고 있으나, 와이어 인입시 자바라가 압착되면서 프리텐셔너의 작동을 방해하여 인입량을 감소시키고, 자바라 끼임에 의한 인입 편차가 발생한다.

또한, 차량의 충돌 발생시 서브마린(submarine) 현상이 발생할 수 있는데, 서브마린 현상이란 승객이 시트벨트를 기준으로 상대적으로 하방으로 이동하는 현상을 통칭한다.

이러한 서브마린 현상이 발생하는 과정에서 여러 문제점이 발생하며, 그 중 하나가 승객의 하방 이동으로 인해 시트벨트의 웨빙이 상대적으로 상방 이동하여 승객의 복부 쪽에 끼이는 현상, 즉 웨빙 복부 끼임 현상이다.

웨빙 복부 끼임 현상은 주로 골반이 작고 복부가 낮은 신체 조건에서 발생하게 된다.

현재 각 국가별로 차량 정면 충돌시험시 5%ile 여성 더미를 동승석에 착좌시켜 차량을 이미 평가하고 있거나 평가할 예정이며, 상해뿐만 아니라 서브마린 발생 유무를 평가에 반영한다.

웨빙 복부 끼임은 차량 충돌시 웨빙 부분이 상방 이동하여 더미의 골반에서 복부로 상대적으로 이동함에 따라 근골격이 없는 복부를 압박하게 되어 복부 눌림량이 과다하게 발생하는 현상이다.

이와 같은 웨빙 복부 끼임 현상은 웨빙이 강성이 약한 복부를 압박함으로 인해 골반 구속력을 저하시키고, 골반 이동량을 증가시켜 무릎 상해를 증가시킬 뿐만 아니라, 상체 거동을 불안정하게 하여 예측 불허의 더미 거동을 발생시킨다.

특히, 실제 현장에서는 충돌사고시 복부 압박으로 인해 승객의 복부 장파열 등의 상해를 발생시킬 우려가 있다.

웨빙 복부 끼임 현상의 주요 영향 인자 중에 하나는 벨트 교각이며, 벨트 교각은 도 2에 나타낸 바와 같이 앵커 프리텐셔너의 장착 위치와 더미 간의 상대적 위치로 결정된다.

차량 충돌로 인한 승객의 전방 거동시 벨트 교각은 점차 감소하는데, 벨트 교각이 감소하면 웨빙 복부 끼임 현상이 발생한다.

차량 내에서 앵커 프리텐셔너의 장착 위치를 전방 및 하방으로 이동시킬 경우 벨트 교각의 증대가 가능하지만, 차량 레이아웃상 B 필러(Pillar) 주변으로 한번 위치가 정해지면 부품 간섭으로 인해 위치 이동이 어렵다.

더미의 위치는 실내 패키지에 의해 결정되기 때문에 변경이 어려우며, 더욱이 시트를 전방으로 이동시켜 시트 트랙의 최전방에 착좌하는 5%ile 여성 더미의 경우 복부 끼임 현상의 발생 확률이 높아진다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 와이어 노출 및 그로 인한 외관 품질 저하의 문제점을 개선하고, 충돌시 벨트 교각 감소로 인한 서브마린 현상(웨빙 복부 끼임 현상)의 문제점을 해소할 수 있는 시트벨트용 앵커 프리텐셔너를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 마운팅 브라켓에 회전 가능하게 장착되는 드럼; 상기 드럼에 하단부가 일체로 고정되고 상단부가 시트벨트 웨빙과 연결되는 로테이터; 상기 드럼에 권취된 상태로 구비되는 와이어; 상기 와이어의 일단에 결합된 피스톤을 가지는 실린더; 상기 피스톤의 이동을 위한 가스압을 실린더에 공급하는 가스발생기를 포함하며, 피스톤 이동시 당겨지는 와이어가 드럼으로부터 풀리면서 드럼을 회전시키고, 드럼 회전시 로테이터가 드럼을 중심으로 하여 전방으로 회동되면서 시트벨트 웨빙을 당겨주도록 된 것을 특징으로 하는 시트벨트용 앵커 프리텐셔너를 제공한다.

여기서, 상기 드럼 측면에 돌기를 가지는 끼움부가 형성되고, 로테이터 하단부에 끼움부 및 돌기가 끼워지도록 된 결합홀이 형성되어, 상기 끼움부와 결합홀의 결합에 의해 드럼 회전시 로테이터가 하단부를 중심으로 일체 회전하도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 드럼의 중심부에 형성된 축홀, 상기 로테이터 하단부에 형성된 결합홀, 마운팅 브라켓의 체결홀을 지지축이 차례로 관통하도록 조립되고, 드럼 및 로테이터 하단부가 지지축 상에 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 로테이터 상단부에 로워 앵커 브라켓이 회전 가능하게 힌지 결합되고, 상기 로워 앵커 브라켓에 시트벨트 웨빙의 단부가 결합되어, 로테이터가 로워 앵커 브라켓을 매개로 하여 시트벨트 웨빙과 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 마운팅 브라켓에는 로테이터가 정해진 양 이상 과도하게 회전시 접촉 및 간섭되면서 로테이터의 회동을 제한하는 스토퍼가 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 시트벨트용 앵커 프리텐셔너에 의하면, 웨빙의 당김 및 승객 골반 구속을 위한 작동방향이 종래의 축방향에서 회전방향으로 변경됨으로써 충돌시 벨트 교각을 증대시키는 효과를 얻을 수 있고, 웨빙 복부 끼임 등의 서브마린 현상이 효과적으로 방지될 수 있게 된다.

또한, 와이어가 외부로 노출되지 않으므로 외관 향상이 가능해지고, 자바라가 삭제되므로 웨빙의 인입량(골반 구속량)에 있어 나타나는 편차가 축소될 수 있게 된다.

도 1은 종래의 시트벨트용 앵커 프리텐셔너를 도시한 도면이다.
도 2는 웨빙 복부 끼임 현상의 주요 인자인 벨트 교각을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 앵커 프리텐셔너의 작동방향을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 앵커 프리텐셔너의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 앵커 프리텐셔너의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프리텐셔너의 분해 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 앵커 프리텐셔너에서는 웨빙 당김 및 승객 골반 구속을 위한 작동방향을 종래의 축방향에서(와이어 및 웨빙이 축방향으로 당겨짐, 도 1 참조) 회전방향으로 변경하여 충돌시 벨트 교각 감소로 인한 서브마린 현상(웨빙 복부 끼임 현상)을 방지하고, 와이어 노출로 인한 외관 품질 저하의 문제점을 개선하고자 한다.

도 3은 실시예에 따른 앵커 프리텐셔너의 작동방향을 보여주는 도면으로서, 차량 충돌시 가스발생기(160)의 가스압에 의해 실린더(150)가 작동할 때 후술하는 로테이터(130)가 차체 방향을 기준으로 전방으로 회동된다.

이때, 시트벨트 웨빙(1)의 하단 지지점이 되는 로테이터(130)의 상단부가 전방 및 하방으로 위치 변경되고, 동시에 웨빙(1)이 승객의 복부 위치에서 좀더 앞쪽으로 이동되면서 충돌시 전방으로 이동하는 승객의 골반부위를 효과적으로 구속할 수 있게 된다.

또한, 차량 충돌과 동시에 승객이 전방 이동할 때, 시트벨트 웨빙(1)의 하단 지지점(로테이터의 상단부)이 전방 및 하방으로 이동하게 됨으로써 벨트 교각이 증가하는 효과가 나타나고, 이에 따라 웨빙 복부 끼임과 같은 서브마린 현상이 방지될 수 있게 된다.

도 4는 실시예에 따른 앵커 프리텐셔너의 정면도이고, 도 5는 실시예에 따른 앵커 프리텐셔너의 사시도이며, 도 6은 실시예에 따른 프리텐셔너의 분해 사시도이다.

이를 참조하여 구성을 살펴보면, 실시예의 앵커 프리텐셔너(100)는, 마운팅 브라켓(110)에 회전 가능하게 장착되는 드럼(120)과, 상기 드럼(120)에 일단부가 일체로 고정되고 타단부가 시트벨트 웨빙(1)에 연결되는 로테이터(130)와, 상기 드럼(120)에 권취된 상태로 구비되는 와이어(140)와, 상기 와이어(140)의 일단에 결합된 피스톤(151)을 가지는 실린더(150)와, 상기 피스톤(151)의 이동을 위한 가스압을 실린더(150)에 공급하는 가스발생기(160)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 마운팅 브라켓(110)은 B 필러나 그 주변의 차체 부분 또는 시트 측면 등에 고정 설치되는 부재로서, 앵커 프리텐셔너(100)의 구성요소들을 지지하는 역할을 한다.

상기 드럼(120)은 주연부를 따라 와이어(140)가 감겨지는 부분인 권취홈(121)이 형성된 구조를 가지며, 마운팅 브라켓(110)에 결합되는 볼트 형태의 지지축(132) 상에 회전 가능하게 지지되도록 조립된다.

이를 위해, 상기 드럼(120)의 중심부에는 지지축(132)이 관통하도록 형성된 축홀(122)이 형성된다.

또한, 드럼(120)의 측면에 로테이터(130)의 일단부(하단부)가 일체로 고정되는데, 드럼(120)이 회전될 때 로테이터(130)가 그 하단부 및 드럼(120)을 중심으로 함께 회전되도록 되어 있다.

또한, 드럼(120)과 로테이터(130)의 단부가 서로 일체 고정될 수 있도록 드럼 측면에는 돌기(123a)를 가지는 끼움부(123)가 형성되고, 로테이터(130)의 하단부에는 끼움부(123) 및 돌기(123a)가 끼워지도록 된 결합홀(131)이 형성된다.

이에 결합홀(131)에 끼움부(123)가 끼워지도록 로테이터(130)의 하단부를 드럼(120) 측면에 조립한 뒤, 지지축(132)을 로테이터(130)의 결합홀(131)과 드럼(120)의 축홀(122), 마운팅 브라켓(110)의 체결홀(111)에 차례로 통과시켜 B 필러 등의 차체 부분 또는 시트 등의 장착부위에 볼트 체결한다.

물론, 지지축(132)을 장착부위의 홀에 관통시킨 뒤 반대쪽에서 지지축(132) 끝단의 나사산 부위에 너트를 체결하는 방식으로 고정하는 것도 가능하다.

상기 로테이터(130)는 하단부가 일체로 고정되어 있는 드럼(120)의 회전에 의해 드럼을 중심으로 회동되는 부재이면서 시트벨트 웨빙(1)을 지지하고 당겨주는 부재가 된다.

이를 위해, 로테이터(130)의 타단부(상단부)가 시트벨트 웨빙(1)의 단부와 연결되며, 바람직하게는 로워 앵커 브라켓(133)을 매개로 하여 시트벨트 웨빙(1)의 단부와 연결될 수 있다.

즉, 로테이터(130)의 상단부에 로워 앵커 브라켓(133)을 리벳(134) 등의 체결수단을 이용하여 힌지 결합하고, 상기 로워 앵커 브라켓(133)의 홀(133a)을 통해 시트벨트 웨빙(1)의 단부를 결합하는 것이다.

이에 따라, 로테이터(130)가 차체 방향을 기준으로 전방으로 회동될 때, 로워 앵커 브라켓(133)이 회전되면서 시트벨트 웨빙(1)이 당겨지고, 시트벨트 웨빙(1)이 당겨짐과 동시에 웨빙 자체가 전방으로 이동되는 상태를 나타내게 된다.

이때, 웨빙(1)의 하단 지지점이 되는 로테이터(130)의 상단부가 전방 및 하방으로 위치 변경되면서, 웨빙 또한 아래로 당겨지는 것과 더불어 전방으로 이동될 수 있게 된다.

평상시의 시트벨트 사용 동안에는 로워 앵커 브라켓(133)이 시트벨트 웨빙(1)의 단부를 지지하고 있는 상태로 로테이터(130)의 단부에서 회전 고리 형태로 회전된다.

한편, 상기 와이어(140)는 일부가 드럼(120)에 권취되어 있는 상태에서 그 일단이 실린더(150) 내 가스압에 의해 이동되는 피스톤(151)에 결합되는 연결 구조를 가지며, 실린더(150) 내에서 피스톤(151)이 가스압에 의해 이동될 때 와이어(140)가 피스톤(151)에 의해 당겨지게 된다.

상기 가스발생기(160)와 실린더(150)는 마운팅 브라켓(110)을 통해 차체나 시트에 고정되어 장착되고, 그 기본 구성 및 작동원리는 종래와 차이가 없으므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

다만, 가스발생기(160)로부터 발생되어 실린더(150) 내부로 공급되는 가스압에 의해 피스톤(151)이 이동될 때, 피스톤(151)에 의해 당겨지는 와이어(140)가 드럼(120)으로부터 풀릴 수 있도록, 그리고 와이어(140)가 풀리면서 드럼(120)이 회전될 수 있도록 가스발생기와 실린더의 위치, 방향 및 각도, 와이어 당김방향 등이 정해진다.

도면부호 112는 마운팅 브라켓(110)의 일측에 돌출 형성된 스토퍼를 나타내는 것으로, 상기 스토퍼(112)는 로테이터(130)가 정해진 양 이상으로 회전되지 않도록 로테이터(130)의 회동을 제한하는 부분이다.

로테이터(130)가 정해진 양 이상으로 회동되려 할 때 스토퍼(112)에 로테이터(130)가 접촉 및 간섭되면서 더 이상의 회동이 제한된다(오버-스트로크(over-stroke) 방지).

이하, 실시예에 따른 앵커 프리텐셔너의 작동상태에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, ACU(도시하지 않음)로부터 전개신호가 입력되면 가스발생기(160)가 착화되고, 이때 가스발생기(160)에서 생성된 가스가 실린더(150) 내부로 공급된다.

이에 실린더(150) 내에 주입된 가스압에 의해 피스톤(151)이 실린더(150)를 따라 이동하여 와이어(140)를 당겨주게 되고, 와이어(140)가 당겨지면서 드럼(120)이 회전된다.

이와 같이 드럼(120)이 회전되면, 로테이터(130)가 드럼(120)을 중심으로 하여 전방으로 회동되고, 로테이터(130)에 마운팅되어 있는 로워 앵커 브라켓(133)이 회전되면서 시트벨트 웨빙(1)이 좀더 앞쪽 및 아래 위치에서 당겨지게 된다.

이때, 시트벨트 웨빙(1)이 복부가 아닌 보다 앞쪽에서 승객의 골반부위를 구속하게 되며, 동시에 벨트 교각이 증대되는 효과가 나타나게 되면서 웨빙 복부 끼임 현상이 방지될 수 있게 된다.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 앵커 프리텐셔너에서는 웨빙의 당김 및 승객 골반 구속을 위한 작동방향이 종래의 축방향에서 회전방향으로 변경됨으로써 충돌시 벨트 교각을 증대시키는 효과를 얻을 수 있고, 웨빙 복부 끼임 등의 서브마린 현상이 효과적으로 방지될 수 있게 된다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

100 : 프리텐셔너 110 : 마운팅 브라켓
111 : 체결홀 112 : 스토퍼
120 : 드럼 121 : 권취롤
122 : 축홀 123 : 끼움부
123a : 돌기 130 : 로테이터
131 : 결합홀 132 : 지지축
133 : 로워 앵커 브라켓 133a : 홀
134 : 리벳 140 : 와이어
150 : 실린더 151 : 피스톤
160 : 가스발생기

Claims

마운팅 브라켓에 회전 가능하게 장착되는 드럼;
상기 드럼에 하단부가 일체로 고정되고 상단부가 시트벨트 웨빙과 연결되는 로테이터;
상기 드럼에 권취된 상태로 구비되는 와이어;
상기 와이어의 일단에 결합된 피스톤을 가지는 실린더;
상기 피스톤의 이동을 위한 가스압을 실린더에 공급하는 가스발생기;
를 포함하며, 피스톤 이동시 당겨지는 와이어가 드럼으로부터 풀리면서 드럼을 회전시키고, 드럼 회전시 로테이터가 드럼을 중심으로 하여 전방으로 회동되면서 시트벨트 웨빙을 당겨주도록 된 것을 특징으로 하는 시트벨트용 앵커 프리텐셔너.
청구항 1에 있어서,
상기 드럼 측면에 돌기를 가지는 끼움부가 형성되고, 로테이터 하단부에 끼움부 및 돌기가 끼워지도록 된 결합홀이 형성되어, 상기 끼움부와 결합홀의 결합에 의해 드럼 회전시 로테이터가 하단부를 중심으로 일체 회전하도록 된 것을 특징으로 하는 시트벨트용 앵커 프리텐셔너.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 드럼의 중심부에 형성된 축홀, 상기 로테이터 하단부에 형성된 결합홀, 마운팅 브라켓의 체결홀을 지지축이 차례로 관통하도록 조립되고, 드럼 및 로테이터 하단부가 지지축 상에 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 시트벨트용 앵커 프리텐셔너.
청구항 1에 있어서,
상기 로테이터 상단부에 로워 앵커 브라켓이 회전 가능하게 힌지 결합되고, 상기 로워 앵커 브라켓에 시트벨트 웨빙의 단부가 결합되어, 로테이터가 로워 앵커 브라켓을 매개로 하여 시트벨트 웨빙과 연결되는 것을 특징으로 하는 시트벨트용 앵커 프리텐셔너.
청구항 1에 있어서,
상기 마운팅 브라켓에는 로테이터가 정해진 양 이상 과도하게 회전시 접촉 및 간섭되면서 로테이터의 회동을 제한하는 스토퍼가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 시트벨트용 앵커 프리텐셔너.