차량 전방 충돌 시 승객 안전성 확보를 위한 안전벨트 시스템의 리트렉터 프리텐셔너 동특성 분석 및 성능 최적화

Abstract

교통연구조사기관에 따르면 교통사고 발생 시 안전벨트를 미착용한 상태와 착용한 상태를 비교했을 때 착용한 상태에서 최대 70.5% 승객 안전성이 상승한다고 시험을 통해 결과가 도출되었다. 또한, 보도 자료에서 발췌한 자동차안전연구원 시험 결과에 의하면 안전벨트를 느슨하게 착용할 경우 정상적으로 착용했을 때 대비 중상 위험성이 5배 증가한다고 한다. 위의 사례에서 볼 수 있듯이 차량 안전시스템 중 안전벨트의 착용 유/무에 따라 사고 충돌 시 승객의 상해치는 크게 증가하며, 안전벨트를 어떻게 착용하느냐에 따라서도 중상 위험 가능성이 매우 높아진다. 초기 안전벨트의 늘어짐(Slack) 현상을 제거하고 충돌로 인한 승객의 초기 거동을 제한하며 승객을 최적의 위치에 존재시켜 에어백 등 다른 안전장치와 공동 작용으로 최선의 승객 안전 효과를 낼 수 있도록 차량 안전 시스템의 안전벨트 부품 중에서 리트렉터(Retractor) 프리텐셔너(Pre-tensioner) 기술이 개발되었다. 연구 논문에 의하면 리트렉터 프리텐셔너 작동시간이 늦어짐에 따라 가슴 가속도는 27% 증가하고, 흉부 압박량은 11% 증가하여 승객의 상해치를 증가시킨다고 한다. 연구 결과에서 볼 수 있듯이 리트렉터 프리텐셔너는 차량 안전시스템에서 중요한 역할을 담당한다. 리트렉터 프리텐셔너의 작동원리는 차량 충돌 시 ECU로부터 전기신호(Sensor)를 받아 MGG(Micro Gas Generator) 화약을 점화시켜 이때 발생하는 고압의 가스를 동력원으로 랙기어(Rack Gear)를 하강시켜 피니언 기어(Pinion Gear)와 연결되어 있는 스풀(Spool)의 역회전을 이용하여 안전띠(Webbing)를 권입시키는 메커니즘(Mechanism)을 가지고 있다. 본 연구에서는 리트렉터 프리텐셔너의 압력과 작동 시점을 연구 변수로 사용하여 구조적 특성과 동특성을 분석한 뒤 리트렉터 프리텐셔너의 최적화를 통해 승객의 안전성을 개선하고자 연구를 진행하였다.; According to the Transportation Research Institute, test results show passengers' safety is up by 70.5% when a seat belt is worn in the event of a traffic accident occurs. Also, according to a study from an automobile safety researcher taken from a press release, it is said that loosening the seatbelt increases the risk of serious injury by 5 times when worn normally. As can be seen from the above researcher paper, according to whether or not the seatbelt is worn in the vehicle safety system, the injury value of the passenger in case of an accident collision is greatly increased, and the possibility of serious injury is greatly increased depending on how the seatbelt is worn. Safety of the vehicle safety system to eliminate the slack phenomenon of the initial seatbelt, limit the initial behavior of the passenger due to the collision, and ensure that passengers are in the optimal position to cooperate with other safety devices such as airbags to achieve the best passenger safety effect. Pre-tensioning of retractor components has been developed. According to one study, chest acceleration increased by 27% and chest compressions increased by 11% as the pre-tensioner operation time was delayed, increasing the injuries of passengers. As can be seen from the results, retractor pre-tensioner play an important role in vehicle safety systems. Retractor pre-tensioner The principle of operation is to ignite MGG (Micro Gas Generator) powder by receiving an electric signal from ECU in case of a vehicle collision and lower the rack gear by using the high pressure gas generated at this time to lower the pinion gear Pinion Gear) and a mechanism for pull-in the belt by using the reverse rotation of the spool connected to the pinion gear. In this study, we investigated the structural and dynamic characteristics of the retractor pre-tensioner using the pressure and TTF(Time to Fire) as research variables, and then conducted research to find the optimum specification and ensure the safety of passengers.