KR0156299B1 - 자동차 핸들장착용 하이브리드 에어백 장치 - Google Patents

Abstract

조수석에만 사용되어온 하이브리드타입의 에어백장치를 자동차 핸들에 장착시킬 수 있도록 한 자동차 핸들 장착용 하이브리드 에어백 장치를 제공한다.

그 에어백 장치는, 중앙개구를 지니며, 핸들베이스에 장착되는 바닥판; 하부에서 상기 바닥판의 중앙 개구에 밀폐되게 고정되고, 상부에 점화불꽃이 유도되는 점화불꽃통로가 형성되며, 점화장치와 점화제가 내장된 점화제케이스; 상기 점화불꽃에 의해 착화되어 가스를 발생시켜 상부로 분사시키도록 가스발생제를 내장하는 가스발생제 케이스; 상부로 분사되는 가스의 압력에 의해 상부로 이동하는 작동핀; 압축가스가 저장되며, 상기 작동핀의 상부로의 이동에 의해 압축가스를 분출시키도록 파열디스크가 고정되는 압력용기; 그리고 그 압축가스에 의해 팽창되도록 그 압력용기의 상부에서 접혀지고 하부개방부가 그 압력용기를 둘러싸고 에어백지지부재에 의해 상기 바닥판에 고정되는 에어백을 구비한다.

이에 따라, 화약식 에어백장치와 가스충전식에어백장치의 단점을 보완한 하이브리드타입 에어백장치를 운전석의 핸들에 장착시킬 수 있고, 조수석에 설치되는 구조의 하이브리드타입 에어백장치와 동일한 성능을 발휘할 수 있는 효과가 있다.

Description

자동차 핸들 장착용 하이브리드 에어백 장치

제1도(a)는 종래의 화약식 운전석 에어백 장치가 핸들에 장착된 상태를 도시한 개략정면도이고, (b)는 제1도(a)의 선 A-A 개략단면도이며, (c)는 제1도(b)의 인플레이터만을 도시한 상세단면도,

제2도(a)는 종래의 하이브리드타입조수석 에어백 장치가 대쉬보드(dash board)에 장착된 상태를 도시한 개략단면도이고, (b)는 제2도(a)의 상세단면도,

제3도(a)는 본 발명에 따른 하이브리드타입 운전석 에어백장치의 상세단면도이고, (b)는 제3도(a)의 절반 배면도이고, (c)는 파열핀(작동핀)의 측단면도,

제4도는 본 발명에 따른 제3도(a)의 에어백장치가 운전석 핸들에 장착된 상태를 도시한 개략단면도,

제5도는 본 발명에 따른 제3도(a)의 에어백장치의 작동상태를 도시한 상세단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 핸들 10 : 폭발식 에어백 장치

12 : 에어백 12a : 패드카버(pad cover)

12b : 크리스(crease) 14 : 인플레이터(inflator)

15 : 인플레이터카버 16 : 바닥판

17 : 점화장치 17a : 점화핀

18 : 점화제 19 : 가스발생제

20 : 디퓨저(diffuser) 30 : 하이브리드타입 에어백장치(조수석)

32 : 에어백 34 : 인플레이터

36 : 점화핀 100 : 하이브리드타입 에어백 장치(본 발명)

102 : 에어백 104 : 바닥판

106 : 에어백고정부재 107 : 가스통로

108 : 압력용기 110 : 압축가스저장

112 : 밀봉컵 120 : 점화장치케이스

121 : 내부컵 122 : 점화장치

124 : 플라스틱 캡 126 : 점화제

128 : 점화 불꽃 통로 130 : 가스발생제

132 : 가스발생제 케이스 134 : 판스프링

136 : 작동핀 138 : 작동핀가이드

140 : 보조파열디스크 142 : 파열디스크

본 발명은 자동차 핸들 장착용 하이브리드 에어백 장치에 관한 것으로, 더 상세히는 종래의 보조석에만 사용하던 하이브리드(hybird)타입 에어백장치를 자동차 핸들에 장착하여 에어백의 기능을 완벽하게 수행하도록 한 하이브리드타입 에어백장치의 구조에 관한 것이다.

통상, 차량에는 운전자나 승객의 안전을 도모하기 위해 여러가지의 안전장치가 요구되는 바, 그 중에서 자동차의 운행중 갑작스런 감속 내지는 충돌에 의해 동작하는 여러가지 형태의 센서에 의해 작동되어 에어백을 팽창시킴으로써 운전자나 승객을 그 충돌로부터 보호하는 여러가지 타입의 에어백장치가 개발되어 있다.

그 대표적인 에어백장치로는 에어백의 팽창물질에 따라 가스발생제의 연소 내지는 폭발에 의해 가스를 발생시켜 에어백을 순간적으로 팽창시키는 폭발식 에어백장치와, 압력용기에 저장된 압축가스를 충돌시 분출시켜 에어백을 순간적으로 팽창시키는 가스충전식 에어백장치와, 그 두가지 타입의 장점을 겸비한 하이브리드타입 에어백장치가 있는데, 그 중에서 가스충전식이나 하이브리드타입은 조수석에 사용되는 에어백장치만이 개발되어 있고, 압력용기의 부피, 무게, 핸들온도에 따른 압력의 증대, 압축가스의 분출속도의 낮음 등으로 인하여 장착되는 운전석용으로는 사용되지 못하고 있다.

자동차의 핸들에 장착된 대표적인 폭발식 에어백장치(10)는 제1도(a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이 핸들(1)의 중앙부 핸들베이스상에 고정되게 설치되며, 인플레이터(14)의 상부에 에어백(12)이 접혀진 상태로 배치되고 그 위를 패드카버(12a)가 덮고 있다. 그 패드카버(12a)에는 크리스(12b)가 형성되어 있어 에어백(12)의 팽창시 그 크리스(12b)가 파열됨으로써 에어백(12)이 운전자측으로 팽창되어 나오게 된다. 에어백(12)은 도시가 생략된 지지부재에 의해 그 개방단부가 밀폐되게 인플레이터(14)의 바닥판(16)에 고정된다.

그 인플레이터(14)는 제1도(c)에서 바닥판(16)에 의해 핸들(1)의 베이스에 장착되고, 그 바닥판(16)과 인플레이터카버(15)사이에는, 중앙부에 점화핀(17a)을 지니는 점화장치(17)가 설치되고, 그 점화장치(17)의 외주에는 점화불꽃통로와 칸막이를 두고 가스발생제(19)가 수납되며, 그 가스발생제(19)의 외주에는 가스통로와 칸막이를 두고 디퓨저(20)가 설치된다.

이와 같은 구조의 폭발식에어백장치(10)에 있어서, 일반적으로 소정의 충격이상이 가해진 때에 소정 레벨의 신호를 출력시키는 센서에 의해 점화핀(17a)에 점화신호가 가해짐으로써 제1도(c)의 화살표방향을 따라, 점화장치(17)에서 작약이 폭발하고, 점화제(18)가 급속히 연소하며, 그 연소된 열에 의해 가스발생제(19)로부터 가스가 급속히 발생하게 되고, 그 가스가 디퓨저(20)를 통과하여 에어백을 팽창시키게 된다.

그런데, 그 발생된 가스가 고온이기 때문에 에어백이 파손되기 쉽고 운전자가 고온에 의한 손해를 입기 쉽다. 따라서, 이를 방지하기 위해 디퓨저(20)에 스크린을 부착시켜 가스의 필터 및 소음제거역할과 함께 가스를 어느 정도 냉각시키고 있다. 그러나, 여전히 그 발생된 가스는 고온, 고압으로 작동되기 때문에 상술한 문제점들이 완전히 제거되기 어려우며, 또한, 냉각효과를 크게 하기 위해서는 별도 냉각장치가 요구되고, 나아가 장치의 구조가 복잡해질 뿐만 아니라 중량이 증대하여 여기에도 한계가 있다.

또한, 상술한 가스발생제(19)는 소듐 아지드(sodium azide ; NaN3), 포테슘 니트레이트(potassium nitrate ; KNO3), 실리콘 다이옥사이드(silicone dioxide ; SiO2) 등과 같은 폭발성이 높은 화약제를 포함하며, 독성이나 화염 및 연기가 없어야 하기 때문에 바인더(binder)외에도 경화제, 안정제, 산화제 등을 함유하게 되고 이로 인하여 가스발생제(19)의 구조 및 제조가 복잡하게 되는 문제점이 있다.

한편, 조수석으로 개발되어 사용되고 있는 가스충전식 에어백장치 내지는 하이브리드 타입 에어백장치(30)는 제2도(a)에 도시된 바와 같이 대쉬보드(2)의 내부에 설치되기 때문에 압축가스를 충전시킨 압력용기를 지닌 인플레이터(34)를 에어백(32)과 함께 핸들에 비하여 비교적 넓은 내부 공간부에 설치할 수 있다.

제2도(b)에서 압축가스를 저장하는 압력용기(34a)와 함께 점화핀(36), 점화장치, 점화제 등으로 구성된 인플레이터(34)가 대쉬보드(2)의 후방에 설치되고, 대쉬보드(2)의 전방에는 에어백(32)이 접혀진 상태로 설치된다.

따라서, 폭발식 에어백장치의 경우, 충돌시 일반적으로 상기 폭발식 에어백장치와 관련하여 설명한 바와 같이 센서로부터 점화신호를 입력받아 점화핀(36)이 가열되고, 이에 따라 점화장치의 작약의 폭발 및 점화제 연소의 과정을 거치며, 상기 폭발식에어백장치와는 달리 그 점화제연소에 의해 압력용기내의 압축가스가 분출하는 구조로 되어 있으며, 하이브리드타입 에어백장치의 경우에는 점화제연소와 압축가스분출과정사이에 그 점화제 연소에 의한 가스발생제가 연소하여 가스를 발생시키는 과정이 추가된다.

이와 같이 하이브리드타입 에어백장치는 가스발생제에 의해 발생되는 가스와 압력용기로부터 분출되는 가스의 양자에 의해 에어백을 팽창시키는 고조이기 때문에 압력용기의 부피, 무게 등을 줄일 수 있고 가스발생제에 의해 발생되는 가스가 압력용기로부터 분출되는 가스에 의해 냉각될 수 있다.

가스충전식이나 화약식 에어백장치의 결점이 보완될 수 있다.

따라서, 본 발명은 조수석에만 사용되어온 상술한 하이브리드타입의 에어백장치를 자동차 핸들에 장착시킬 수 있도록 구조를 개선한 신규한 구조의 자동차 핸들 장착용 하이브리드 에어백 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차 핸들 장착용 하이브리드 에어백 장치는, 하이브리드타입 에어백장치에 있어서;중앙 개구를 지니며, 핸들베이스에 장착되는 바닥판; 하부에서 상기 바닥판의 중앙 개구에 밀폐되게 고정되고, 상부에 점화불꽃이 유도되는 점화불꽃통로가 형성되며, 점화장치와 점화제가 내장된 점화제케이스; 상기 점화불꽃통로로부터의 점화불꽃에 의해 착화되어 가스를 발생시켜 상부로 분사시키도록 가스발생제를 내장하며, 그 점화제케이스의 상부에 고정되게 배치되는 가스발생제 케이스; 그 가스발생제케이스의 상부로 분사되는 가스의 압력에 의해 상부로 이동하도록 상기 가스발생제케이스의 상부에 배치되는 작동핀; 압축가스가 저장되며, 상기 작동핀의 상부로의 이동에 의해 압축가스를 분출시키도록 파열디스크가 고정되고, 상기 바닥판에 고정되는 압력용기; 그리고 그 압력용기로부터 분출되는 압축가스에 의해 팽창되도록 그 압력용기의 상부에서 접혀지고 하부개방부가 그 압력용기를 둘러싸고 에어백지지부재에 의해 상기 바닥판에 고정되는 에어백을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차 핸들장착용 하이브리드 에어백장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예가 설명된다.

제3도(a)에서 본 발명의 일실시예에 따른 자동차 핸들 장착용 하이브리드 에어백 장치(100)는, 중앙개구와, 핸들베이스에 장착시키기 위한 다수의 볼트개구(104a)(제3도(b) 참조)를 지니는 바닥판(104)을 지닌다. 자동차 핸들 장착용 하이브리드 에어백 장치(100)는 그 바닥판(104)을 개재하여 제4도에 도시된 바와 같이 핸들베이스(1a)에 탈착가능하게 고정되며, 그 자동차 핸들 장착용 하이브리드 에어백 장치(100)의 상부는 패드카버(12a)가 종래와 같이 핸들상부로 부터 핸들포크(1b)에 삽입된다.

그 바닥판(104)의 중앙개구에는 제3도(a)에 도시된 바와 같이 하향으로 플랜지를 구비하는 것이 보강측면과 조립 및 용접성면에서 바람직하다.

압축가스 저장실(110)을 형성하는 밀폐된 압력용기(108)는 핸들베이스상에 장착하기 위해서는 높이가 낮고 직경이 큰 원통인 것이 바람직하며, 제3도(a)에서 역 U 자형 밀봉컵(112)과 외부컵(108b) 및 하부판(108a)이 밀봉컵(112)이 일체로 형성된 하부판(108a)과 외부컵(108b)으로 형성되며, 이와 같이 그 압력용기(108)는 여러가지로 구조를 변경할 수 있다.

제3도(a)에서 상술한 압력용기(108)는 그 밀봉컵(112)의 하단부를 연장하여 에어백(102)으로의 다수의 가스배출구(112a)를 형성하고, 그 연장된 하단부가 상기 바닥판 중앙 개구에 삽입되어 용접에 의해 바닥판(104)에 밀폐되게 고정된다. 또, 상기 압력용기(108)의 밀봉컵(112)의 상면에는 가스분출개구가 형성되고 그 가스분출개구 주위에 파열디스크(142)가 용접에 의해 밀폐되게 고정된다.

이와 같이, 상술한 압력용기(108)는 일차 용접, 조립이 완료되면, 제3도(a)에서 도시된 바와 같이 공기주입구(108b)를 통해 압축가스가 충전된다.

또한, 내부에 가스발생제(103)가 내장된 가스발생제 케이스(132)와, 내부에 점화제(126) 및 점화장치(122)가 내장된 점화장치케이스(120)가 역 U 자 형상의 내부컵(121)에 수납된 채, 상기 밀봉컵(112)의 하부로부터 삽입되어 그 내부컵(121)과 점화장치케이스(120)가 그 하단에서 밀봉컵(112)과 함께 용접에 의해 바닥판(104)의 중앙개구에 밀폐되게 고정된다.

상기 점화 장치 케이스(120)에는 상부에 점화불꽃통로(128)가 형성되고, 그 통로는 밀봉테이프(127)로 밀폐되며, 하부는 개방되어 있어, 점화제(126)와 점화장치(122)를 수납시킨 후에 플라스틱 캡(124)으로 점화케이블(122a)이 돌출된 채 밀폐된다.

상술한 내부컵(121)의 상면에는 상기 가스발생제(130)에 의한 가스가 분사되는 개구가 형성되고, 그 개구상부에는 판스프링(134)를 개재하여 작동핀(136)이 분사되는 가스압력과 유동에 의해 상부로 발사되도록 설치되며, 그 반사되는 작동핀(136)의 발사안내와 이동거리제한을 위하여 작동핀가이드(138)가 상기 내부컵(121)의 상면의 개구외주에 용접에 의해 밀폐되게 고정된다. 그리고, 그 작동핀 가이드(138)의 상면에는 얇은 막의 보조 파열디스크(140)가 부착된다.

제3도(a)에서는 점화제케이스(120) 및 가스발생제케이스(132)가 내부컵(121)을 개재하여 바닥판(104)에 고정되지만, 그 내부컵(121)없이 직접 용접에 의해 고정될 수도 있다. 이 경우에는 용접시 가스발생제(130)가 가열되어 가스가 발생되지 아니하도록 가스발생제 케이스(132)가 냉각되거나, 열전달을 감소시키는 구조로 형성될 필요가 있다.

제3도(c)는 작동핀(136)의 일예를 도시한다. 원통형 파이프형상에, 상면이 경사지게 형성되고, 하부에 외부로 돌출되는 걸림턱이 형성되어 있어, 파열첨부(136b)의 형성이 용이하며, 그 내부 공간을 통해 제3도(a)에서 가스발생제(130)로부터 발생한 가스가 그 작동핀(136)의 발사후 용이하게 분출될 수 있게 된다.

또, 에어백(102)은 상부가 접어진 상태이고 하부가 개방된 상태에서 하단부에 리테이너 링(retainer ring)와 같은 지지부재를 개재하여 압력용기(108)를 씌워 하부의 바닥판에 리베트 또는 나사와 같은 고정수단으로 고정된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 본 발명의 작용 및 효과는 다음과 같다.

상술한 구조의 본 발명의 일실시예에 따른 자동차 핸들 장착용 하이브리드 에어백 장치(100)는 제4도에 도시된 바와 같이 핸들 베이스(1a)에 고정되고, 점화케이블(122a)이 충격감지센서에 연결되며, 패드카버(12a)가 조립됨으로써 핸들에 장착되게 된다. 충돌 등에 의해 충격감지센서로부터 점화신호가 점화케이블(122a)로 입력되면, 점화장치(122)의 점화핀(제1도(c)에서 도번 17a 참조)의 상단의 브리지와이어가 가열되고, 이에 의해 작약이 폭발하며, 그 불꽃에 의해 상부에 위치한 점화제(126)가 급속히 연소하게 된다.

점화장치케이스(120)의 상부 점화불꽃통로(128)를 통한 점화제(126)의 연소열과 불꽃에 의해 가스발생제(130)로부터 대량의 가스가 급속히 발생하게 되고, 그 대량의 가스압력에 의해 가스발생제 케이스(132)가 파열되면서 판스프링(134)을 개재하여 상부에 위치한 작동핀(136)이 제5도에 도시된바와 같이 발사된다. 그 작동핀(136)은 작동핀가이드(138)에 안내되어 보조파열디스크(140) 및 파열디스크(12)를 파열하게 되고 압축가스저장실(110)내의 압축가스가 그 파열디스크(142)의 파열된 부분을 통해 급속히 밀봉컵(23)의 내부로 분출되고 이어서 배출구(112a)를 통해 분출되어 에어백(102)이 팽창하게 된다.

한편, 가스발생제(130)로부터 발생한 고온의 가스도 제3도(c)에서 작동핀(136)의 내부통로를 타고 밀봉컵(112)의 내부로 분출되어 상술한 압력용기(108)로부터 분출된 저온의 가스와 혼합되어 배출구(112a)를 통해 분출, 에어백(102)을 팽창시킨다.

이와 같이, 하이브리드타입 에어백장치는 가스발생제(130)로부터 발생한 고온의 가스가 압력용기(108)로부터 분출된 저온의 가스에 의해 냉각되므로 폭발식 에어백장치의 결점들이 보완되며, 순수한 압축가스충전식 에어백장치에 비해 일부 가스발생제(130)로부터의 보다 급속한 가스 발생 속도를 이용할 수 있고 압력용기의 크기를 줄일 수 있는 등의 장점이 있다.

상술한 바와 같이 자동차 핸들 장착용 하이브리드 에어백 장치(100)가 작동되어 사용한 후에는 제4도에서 핸들베이스(1a)로부터 사용된 자동차 핸들 장착용 하이브리드 에어백 장치(100)를 분리, 제거시키고, 새로운 자동차 핸들 장착용 하이브리드 에어백 장치를 장착시킴으로써 안전을 도모할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 일실시예에 따른 구성과 작용에 의하면, 두께가 얇고 직경이 큰 원통형 압력용기와, 그 압력용기의 중앙부분에 정화장치, 가스발생제 등을 배치시키도록 구성함으로써 화약식 에어백장치와 가스충전식에어백장치의 단점을 보완한 하이브리드타입 에어백장치를 운전석의 핸들에 장착시킬 수 있고, 조수석에 설치되는 구조의 하이브리드타입 에어백장치와 동일한 성능을 발휘할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다. 예를 들면, 특히, 압력용기의 구조는 핸들에 적합한 구조이면서 용이하게 제작할 수 있도록 여러가지로 변경할 수 있으며, 또한, 내부컵의 구조나, 내부컵유무에 따른 관련 부품의 구조 역시 여러가지로 변경이 가능하다.

Claims (4)

1. 하이브리드타입 에어백장치에 있어서; 중앙 개구를 지니며, 핸들베이스에 장착되는 바닥판; 하부에서 상기 바닥판과 중앙 개구에 밀폐되게 고정되고, 상부에 점화불꽃이 유도되는 점화불꽃통로가 형성되며, 점화장치와 점화제가 내장된 점화제케이스; 상기 점화불꽃통로로부터의 점화불꽃에 의해 착화되어 가스를 발생시켜 상부로 분사시키도록 가스발생제를 내장하며, 그 점화제케이스의 상부에 고정되게 배치되는 가스발생제 케이스; 그 가스발생제케이스의 상부로 분사되는 가스의 압력에 의해 상부로 이동하도록 상기 가스발생제케이스의 상부에 배치되는 작동핀; 압축가스가 저장되며, 상기 작동핀의 상부로의 이동에 의해 압축가스를 분출시키도록 파열디스크가 고정되고, 상기 바닥판에 고정되는 압력 용기; 그리고 그 압력용기로부터 분출되는 압축가스에 의해 팽창되도록 그 압력용기의 상부에서 접혀지고 하부개방부가 그 압력용기를 둘러싸고 에어백 지지부재에 의해 상기 바닥판에 고정되는 에어백을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차 핸들장착용 하이브리드 에어백장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 압력용기가 하단에서 상기 바닥판의 중앙 개구에 삽입되어 밀폐되게 고정되며, 측벽 하부에 적어도 하나이상의 배출구가 형성되고, 상부에 파열디스크가 밀폐되게 고정되며, 중앙 상부로부터 상기 배출구로의 통로를 두고 상기 점화제케이스, 가스발생제케이스 및 작동핀이 설치되는 역 U 형상의 밀봉컵과; 상기 밀봉컵의 배출구 바로 위 측벽에 밀폐되게 고정되고, 공기 주입구가 설치된 하부판과; 상기 밀봉컵과의 사이에 압축가스 저장실을 위한 공간을 둠과 동시에 상기 에어백 고정부재와의 사이에서 밀봉컵의 배출구로부터 에어백으로의 통로를 두고 그 하부판의 외주 단부에 밀폐되게 고정되는 역 U 형상의 외부컵으로 형성된 것을 특징으로 하는 자동차 핸들장착용 하이브리드 에어백장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 가스발생제케이스가 상부에 수납되고, 상기 점화제케이스가 하부에 고정되게 수납되며, 하부로 개방되고 상부에 가스가 분사되는 개구를 지니는 역 U 형상의 내부컵을 추가로 구비하며, 그 내부컵을 개재하여 상기 점화제케이스가 상기 바닥판에 밀폐되게 고정되는 것을 특징으로 하는 자동차 핸들장착용 하이브리드 에어백장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 점화제케이스가 하부로 개방되고, 그 점화제케이스의 점화불꽃통로를 밀폐시키는 밀봉테이프를 추가로 구비하며, 그 개방된 부분을 통해 점화제와 점화장치를 수납한 후, 그 하부의 개방된 부분을 밀폐시키는 플라스틱 캡을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차 핸들장착용 하이브리드 에어백장치.