KR0167989B1 - 안전 벨트용 관성 릴 어셈블리 - Google Patents

Abstract

스프링의 힘에 대하여 인출될 수 있는 벨트를 감고 풀기 위해 회전 가능하게 장착된 스핀들을 가진 안전벨트용 관성릴 어셈블리로서, 일정 값 이상의 차량 감속비에 대응하는 하나 이상의 센서와 양단에 톱니를 가지는 스핀들로 구성되어 스핀들 톱니와 하우징 톱니가 결합하도록 잠금을 위한 병진운동 또는 선회운동을 수행하는 관성릴 어셈블리에 있어서, 각도상 불일치 위치에 상기 스핀들 톱니가 결합되지 못하도록 상기 하우징 톱니에 편평부가 구비된 것을 특징으로 하는 안전벨트용 관성릴 어셈블리.

Description

안전벨트용 관성 릴 어셈블리

제1도는 각도가 오정렬된 위치로부터 결합하기 시작하는 중의 종래 하우징 톱니 시스템과 스핀들을 작동디스크이 일단측으로부터 본 상태로 나타낸다.

제2도는 중심위치에 있는 본 발명에 따른 스핀들 및 하우징 톱니의 배열을 나타낸다.

제3도는 각도가 오정렬되어 결합이 시도되는 제2도에 따른 스핀들을 나타낸다.

제4도는 더욱 회전(rotation)되고, 선회(ivoting)된 후에 제3도에 다른 스핀들을 나타낸다.

제5도는 각도상으로 정렬된 위치에서 톱니가 최종적으로 결합되기 직전의 제2도 내지 제4도에 다른 하우징과 스핀들 톱니를 나타낸다.

제6도는 완전히 결합된 하우징 및 스핀들 상의 톱니를 나타낸다.

제1도는, 도시되지 않았지만, 안전벨트 코일용 스핀들이 선회포인트(1) 둘레로 회전하기 위해 지지된 것을 나타낸다.

디스크(2)는 스핀들의 회전과 함께 잠기며, 스핀들 톱니(3)를 지닌다. 톱니(3)를 가진 디스크(2)를 수용하기 위해 금속판 프레임(4) 안에 컷아웃(cutout)(5)이 설치되는데, 이로서 디스크(2)는 중심위치에서 축(6)에 대하여 자유롭게 회전될 수 있다. 하우징 톱니(7)는 종래의 디자인이다. 스핀들이 각도가 오정렬된 상태에서 잠김 위치로 선회하면, 제1도에 설명된 조건이 나타날 수 있다. 하우징상의 톱니(7)의 A부에 있어서, 스핀들 톱니(3)는 이미 톱니 끝을 지나 있다. 한편, 하우징 톱니(7)의 B부에 있어서, 스핀들 톱니(3)는 하우징 톱니의 팁(tip)에 아직 이르지 않아서 이 순간에 하우징 톱니(8)에 단지 하나의 결합만이 있게 된다. 안전벨트가 더 풀리면, 스핀들은 결합되는 방향으로 더 이동하게 되고, 스핀들 톱니(8)는 극단적인 경우에 두 개의 다음 톱니가 스핀들 톱니에 결합되는 그러한 범위로 변형된다. 만약 결합상태의 톱니에 견딜 수 없는 과부하가 걸리면 우선 톱니(8)가 마모된다. 비록 다음 톱니가 스핀들 톱니와 결합된다 해도 부하는 하우징 톱니(7) 중 많아야 3개에 의해 전달될 뿐이다. 그 결과, 하우징 톱니들은 하나하나 마모되고 스핀들은 이탈된다.

도면에서 본 발명에 따른 톱니 배열은 제1도와 같고 기능적 원칙을 고려하여 도시되어 있다. 제2도에 스핀들의 중심위치가 도시되어 있다.

스핀들 톱니(3')를 가진 디스크(2)는 벨트가 풀리거나 감길 때 축(6) 둘레로 자유롭게 회전할 수 있다. 이 경우, 하우징의 톱니(11) 내지 톱니(14)에는, 편평부(15)가 구비된다. 또한, 스핀들 톱니(3)에는 편평부(16)가 구비되는데 이는 스핀들 톱니의 치선원(10)과 정렬된다.

제3도에는 각도가 오정렬된 위치에서 위로 당겨진 스핀들이 도시되어 있다. 이 경우에 스핀들은 톱니(3')의 편평부(16)가 하우징 톱니(11 및 12)의 편평부(15)에 맞물릴 때까지 포인트(1)의 주위를 원주경로(9)를 따라 선회한다. 편평부(15)는 상기 위치에서 스핀들 톱니(3')의, 파선으로 나타난 치선원(10) 상에 정확하게 위치한다. 그러므로 스핀들이 포인트(1)의 둘레를 더 이상 선회하는 것이 방지된다. 또한, 도시된 위치에서 스핀들 톱니가 지나가지 않은 톱니(13 및 14)에는 편평부(15)가 구비되므로 이 경우 톱니가 여전히 결합될 수 없다. 톱니(13 및 14) 위에 있는 편평부(15)의 정확한 형태가 제4도에 나타나 있다. 이 경우, 제3도에 톱니(11,12)의 편평부에 인접한 스핀들 톱니의 일부가 편평부를 지나 버리는 정도로 스핀들이 더 회전되며 스핀들은 경로(9)를 따라 약간 더 선회될 수 있다. 톱니(13 및 14)의 편평부(15)는 이 위치에서 파선으로 나타난 스핀들의 치선원(10') 위에 있게 된다. 제5도에서 스핀들이 더 회전하면, 스핀들 톱니는 하우징 톱니의 이들 편평부를 통과하고, 스핀들은 각도상 정렬된 위치에 이른다. 또한 스핀들이 하우징(7')과 완전히 결합하기 위해 제6도에서 포인(트3')를 중심으로 더욱 선회하는 것이 가능하게 된다.

이런 조건에서 스핀들에 작용하는 부하는 모든 톱니에 의해 금속판 프레임으로 전달된다. 스핀들과 하우징 톱니의 부하를 전달하는 플랭크(flank)는, 과부하를 받는 스핀들 톱니와 하우징 톱니의 결합이 이탈되는 것을 막기 위해, 다른 한편으로는 결합된 위치로 선회할 때 스핀들 톱니가 하우징 톱니와 확실하게 결합되도록 하기 위해 약간 언더컷(undercut)된다.

본 발명은 스프링의 힘에 대항하여 인출되는 벨트를 감고 풀기 위하여 회전 가능하게 장착된 스핀들(spindel)이 구비된 안전벨트용 관성 릴 어셈블리(inertial reel assembly)에 관한 것으로서, 일정 값 이상의 차량 감속비에 대하여 반응하는 적어도 하나의 센서를 포함하며, 상기 스핀들은 바람직하게는 양단에 톱니를 가지고 있으며, 록킹(locking)하기 위한 병진운동(translatory movement) 또는 선회운동(ivotal movement)을 하여 스핀들 톱니가 하우징 톱니와 결합(engament)되게 한다.

이러한 안전벨트용 관성 릴 어셈블리는 예를 들어 독일 특허출원 제 3,418,378A에 기술되어 있다. 이 공지의 관성 릴 어셈블리에 있어서, 장치의 베이스 플레이트는 프레임의 톱니부(limb)에 영구히 고착되어 있으며, 하나의 저널(journal)이 작동디스크(operating disk)용 회전축(pivot)으로서 기능한다. 이 작동디스크 내에 지지된(bearinged) 스핀들은 또한 작동휠(operating wheel)에 영구히 고정되어 있다. 만약, 지금 구비된 센서의 하나가 기동(trigger)된다면, 작동휠은 폴(pawl)에 의해 작동디스크에 잠긴다. 만약, 벨트가 더 많이 풀린다면, 작동디스크는 스핀들과 함께 저널의 둘레를 회전하며, 스핀들 상의 톱니는 프레임의 톱니부에서 하우징 톱니와 결합될 것이다. 이와 같은 벨트를 감는 어셈블리에 있어서 하우징에 결합된 톱니에 대한 결합시에 각도의 정렬(angular alignment)이 일어나는데, 이는 작동디스크에 대하여 작동휠이 잠긴 상태로 되기 때문이다.

사용상, 사고 직전의 작동휠의 위치가, 센서가 작동될 때 그에 상응하는 폴이 톱니의 뒷부분에 접하여 작동휠과 결합하게 되는 위치에 있게 되어, 작동휠이 잠기기 전에 스핀들이 1 톱니 피치만큼 회전해야 할 수도 있다. 충돌시와 같이 벨트가 갑자기 당겨져 풀리는 경우에 스핀들의 관성이 크다면 스핀들은, 충격에 상응하는 만큼 회전하는 것보다 더 빠르게 위로 움직이게 된다. 그 결과 하우징 톱니와 결합하는 동안 각도상의 오정열(misalignment)이 생긴다. 이점에서 스핀들 톱니는 하우징과 결합된 톱니와 완전히 정렬되지 않을 수도 있으며, 극단적인 경우에는, 비록 공지의 릴(reel)이 요건을 만족시킨다 해도 이는 가까스로 만족시키는 것일 뿐이다.

따라서, 본 발명의 목적은 스핀들의 각도가 오정렬되는 이러한 극단적인 경우에서도 스핀들 톱니를 하우징 톱니와 완전히 겹쳐지도록 함으로써 큰 힘을 전달할 수 있도록 하는 것이다.

이 목적은 하우징 톱니에 편평부(flats)가 있음으로써 달성되며, 이 편평부는 각도가 오정렬된 상태에서 스핀들의 톱니가 결합되는 것을 방지한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 스핀들은 하우징 톱니와 결합되면, 곧 하우징에 대하여 고정된 한 포인트에 대하여 선회하도록 지지되는데, 상기 포인트는 중립위치에서 스핀들의 중심점 둘레의 원 위에 놓이며 피치원직경(Pitch Circle Diameter)에 상당하는 반경을 가진다. 특허청구범위 제3항에 규정된 것처럼 하우징 톱니를 위치시키는 경우에, 톱니를 지지하는 부분이 가장 크게 되어 힘이 스핀들로부터 금속판 프레임으로 가장 잘 전달될 수 있다. 하우징 톱니 세트의 첫번째 톱니(11)는 스핀들이 중립위치에서 아무 방해 없이 회전할 수 있는 위치에 있어야 하며 또한, 최소선회각도(minimum pivoting angle)에서도 스핀들이 하우징 톱니와 즉각 결합되지 않도록 위치가 정해져야 한다. 마지막 하우징 톱니(14)는 스핀들이 여전히 결합하거나 해제되도록 자유로이 스윙(swing)할 수 있도록 배치되어야 한다. 하우징 톱니들 중 처음의 1/3(11, 12)에는 편평부(flats)(15)가 있다. 만약 스핀들이 각도가 오정렬된 상태에서 위로 급격히 당겨진다면 스핀들 톱니는 하우징 톱니의 편평부(flat) 위에 놓이게 되어 결합이 방해된다. 본 발명에 따른 이러한 편평부가 없다면 스핀들은 이 각도가 오정렬된 상태에서도 결합되기 시작할 것이며 하중은 단지 마지막 하우징 톱니(14)로만 전달될 것이다. 매우 큰 하중이 작용하는 경우에는 마지막 톱니(14)가 마모되어 스핀들이 미끄러지게 될 것이다. 그러나, 본 발명에 따른 톱니에 있어서 스핀들은 이들 편평부에 의하여, 오정렬된 상태에서 결합되는 것이 방지된다. 벨트가 더욱 풀릴 경우, 스핀들 톱니는 하우징 톱니의 편평부 위로 각도가 정렬된 위치에 도달할 때까지 더 미끄러진다. 이 경우에도 스핀들이 마지막 하우징 톱니(14) 위에 걸리는(hooking) 것을 방지하고자, 이들 하우징 톱니에도 편평부가 있다. 각도가 정렬된 위치에 도달되고 스핀들이 아직 하중을 받는다면 완전한 결합이 이루어질 것이며, 힘은 모든 톱니에 걸쳐 스핀들로부터 금속판 프레임에 전달될 것이다.

스핀들 톱니에도 편평부가 있도록 설계되고, 이 편평부가 스핀들의 치선원에 정렬되는 것이 바람직한데, 이는 하우징 톱니의 편평부 위에서 보다 잘 미끄러지는 효과를 얻을 수 있게 한다. 이는 또한 스핀들 톱니의 배면각(背面角)을 하우징 톱니의 상응하는 각도보다 작게 만들 수 있게 한다. 이는 두 톱니 세트가 결합하는 동안 약간의 작용이 있어 톱니가 결합할 수 있는 시간이 연장됨을 의미한다. 본 발명에 따른 특히 바람직한 설계에서는 하우징 톱니는 금속판 프레임의 양측면에서 톱니 반 피치정도만큼 편심(offset) 된다. 금속판 프레임은 톱니 또는 전체 톱니부(limb)가 하중을 받으면 쉽게 변형되도록 설계된다. 정상적인 경우와 같이 스핀들이 양 단부(端部)에서 들려 올려지면, 한 단부에서 완전한 결합이 이루어지며 이때 톱니는 거의 정렬된 위치에 있게 된다. 인장이 증가되면 금속판 프레임 또는 톱니는 다른 단부가 정렬된 위치에 와서 결합할 수 있을 정도로 변형될 것이다. 그렇지만, 예를 들어, 벨트가 비스듬하게 잡아당기기 때문에 스핀들이 불균등하게 들어 올려지면, 스핀들도 먼저 일단(一端)에서 결합하게 되며, 하우징 톱니가 대칭적으로 배열된 경우에는, 뒤쳐진 쪽 단부의 스핀들 톱니는 이미 정렬된 위치를 지나 있을 것이며, 앞선 단부는 상기 뒤쳐진 단부가 결합될 수 있기 전에 모든 톱니 피치에 의해 변형되어야 할 것이다. 톱니 반피치만큼의 편심(offset)에 의해 극단적인 경우에도 톱니 ½ 피치의 변형이 일어날 것이다. 따라서 하중을 완전하게 전달하기 위한 양단의 결합이 보장된다.

본 발명은 도면을 참조하여 이하에서 보다 상세히 기술된다.

Claims (15)

1. 스프링의 힘에 대항하여 인출될 수 있는 벨트를 감고 풀기 위해 회전 가능하게 스핀들이 구비된 안전벨트용 관성 릴 어셈블리로서, 일정값 이상의 차량 감속비에 대하여 반응하는 하나 이상의 센서를 구비하며, 상기 스핀들은 바람직하게는 양단에 돌출된 톱니를 가지고 스핀들 톱니와 하우징 톱니가 결합하도록 록킹(locking)하기 위한 병진(translatory)운동 또는 선회(pivotal)운동을 수행하는 것인 관성릴 어셈블리에 있어서, 상기 하우징 톱니는 각도상 불일치 위치에 상기 스핀들 톱니가 결합되지 못하게 하는 편평부(flats)를 구비한 것을 특징으로 하는 안전벨트용 관성 릴 어셈블리.
2. 제1항에 있어서, 하우징 톱니와 결합하는 동안 상기 스핀들이 하우징에 대해 고정된 포인트를 중심으로 선회하며, 상기 포인트가 중립위치에서 스핀들의 중심점 둘레의 원 위에 놓이며 피치원직경(PCD)에 상당하는 반경을 가지는 것을 특징으로 하는 안전벨트용 관성 릴 어셈블리.
3. 제2항에 있어서, 결합된 위치에서 상기 하우징 톱니의 중심이 스핀들의 중심점을 지나는 선 위에 존재하며, 상기 선이 스핀들의 중심점과 스핀들의 선회포인트를 연결하는 선과 직각을 이루는 것을 특징으로 하는 안전벨트용 관성 릴 어셈블리.
4. 제3항에 있어서, 상기의 하우징 톱니가 안전벨트를 감는 방향으로 선회포인트로부터 약 20°에서 시작되는 것을 특징으로 하는 안전벨트용 관성 릴 어셈블리.
5. 제3항에 있어서, 마지막 하우징 톱니의 비잠금(non-locking) 플랭크가, 하우징 톱니의 치원원(齒元圓)상에 있는 지점이기도 한 상기 톱니 플랭크 상의 한 지점과 스핀들의 선회포인트를 연결하는 선과 90°이상의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 안전벨트용 관성 릴 어셈블리.
6. 제5항에 있어서, 하우징 톱니의 치원원이 스핀들이 안쪽으로 선회한 상태에서 스핀들 톱니의 치선원 위에 존재하고 있으며, 하우징 톱니의 베이스가, 최소한 스핀들 톱니에 채용된 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 안전벨트용 관성 릴 어셈블리.
7. 제6항에 있어서, 스핀들 톱니의 배면각(背面角)이 하우징 톱니의 대응하는 각보다 작은 것을 특징으로 하는 안전벨트용 관성 릴 어셈블리.
8. 제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 하우징 톱니 중 최초의 1/3에는 편평부(flats)가 있으며 스핀들이 더욱 선회하여 하우징 톱니의 처음 1/3이 이미 스핀들 톱니와 결합한 때, 상기 편평부는 스핀들 톱니의 치선원 위에 있는 것을 특징으로 하는 안전벨트용 관성 릴 어셈블리.
9. 제8항에 있어서, 하우징 톱니 중의 마지막 톱니에도 스핀들 톱니의 치선원 위에 있는 편평부가 구비되며, 스핀들이 더욱 회전하여 안쪽으로 더욱 선회할 수 있는 공간이 있을 때, 안쪽으로 더욱 선회한다면, 최종적으로 스핀들 톱니와 결합하는 팁(tip)이 있는 톱니들이 상기 마지막 톱니인 것을 특징으로 하는 안전벨트용 관성 릴 어셈블리.
10. 특허청구범위 제9항에 있어서, 스핀들 톱니의 잠금 플랭크 위에 0°내지 15°의 언더컷(undercut)이 구비되는 것을 특징으로 하는 안전벨트용 관성 릴 어셈블리.
11. 제9항에 있어서, 스핀들 톱니는 뭉툭하고 편평부는 톱니의 치선원에 있는 것을 특징으로 하는 안전벨트용 관성 릴 어셈블리.
12. 제1항에 있어서, 스핀들이 결합하기 위한 위치가 결정된 후, 하우징의 탄성 변형으로 인해, 톱니 하나의 길이에 해당되는 양만큼 안전벨트가 풀리는 방향으로 스핀들이 더 회전하는 것을 특징으로 하는 안전벨트용 관성 릴 어셈블리.
13. 제12항에 있어서, 하우징 톱니 금속판 프레임에 컷아웃(cutouts)이 설치되며, 상기 컷아웃이 하중을 받고 있는 상태에서 금속판 프레임에 대한 하우징 톱니의 이동을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 안전벨트용 관성 릴 어셈블리.
14. 제12항에 있어서, 프레임의 톱니부(limbs)가 하우징의 후벽(back wall)에 대해 부착되어 하중을 받을 때, 상기 톱니부가 상기 하우징의 후벽에 대해 약간 굽혀질(bending) 수 있는 것을 특징으로 하는 안전벨트용 관성 릴 어셈블리.
15. 제12항에 있어서, 한쪽의 스핀들 톱니가 다른 쪽에 대해 반 톱니 피치 정도 편심(offset)되어 있거나 하우징 톱니가 다른 쪽에 대해 반 톱니 피치 정도 편심되어 있는 것을 특징으로 하는 안전벨트용 관성 릴 어셈블리.