KR100225012B1

KR100225012B1 - 벨트 리트랙터의 벨트 드럼과 벨트 프리텐셔너 회전 구동장치 사이의 커플링

Info

Publication number: KR100225012B1
Application number: KR1019960705168A
Authority: KR
Inventors: 휠 아르투르
Original assignee: 한스 위르겐 코흐; 테에르베 오커판트 레스트레인트 시스템즈 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 1995-01-19
Filing date: 1996-01-18
Publication date: 1999-10-15
Also published as: KR970701641A; CZ271996A3; DE59603206D1; JPH09507194A; EP0751883A1; CZ289577B6; US5730384A; WO1996022200A1; ES2097728T3; CN1145606A; DE29500807U1; ES2097728T1; JP2778837B2; EP0751883B1

Abstract

벨트 권취 장치의 벨트 샤프트와 벨트 긴장용 회전 구동장치 사이의 커플링은 경금속과 같은 금속성의 가벼운 구조재로 가공 부품의 제작을 용이하게 한다. 벨트 샤프트(12)는 외측에 잇빨이 있는 일체형 커플링 휠(16)을 구비한다. 구동 디스크(22)는 벨트 긴장용 회전 구동장치(18)의 출력 샤프트(20)에 연결되어 2개의 선회 커플링 포올(28)을 지지한다. 커플링 포올(28)은 복귀 스프링에 의해 커플링 훨(16)의 둘레로 부터 소정 거리의 정지 위치에 유지되며, 커플링 휠과 맞물리는 맞물림 위치로 내측으로 선회함 수 있다.

Description

벨트 리트랙터의 밸트 드럼과 벨트 프리텐셔너 회전 구동 장치 사이의 커플링

벨트 리트랙터의 벨트 드럼의 통상적인 회전이 벨트 예비 인장기의 회전 구동 장치에 의해 구속되지 않도록 하기 위해, 벨트 드럼은 벨트 프리텐셔너의 회전구동 장치가 작동될 때까지 그로부터 분리된 상태로 유지된다. 한편, 안전 벨트가 긴장된 후에 벨트 리트랙터의 통상의 권취 및 록킹 기능을 다시 이용할 수 있어서, 예컨대 경미한 사고 직후에는 차량 사용자가 안전 벨트를 재고정하여 정비 공장까지 차량을 타고 갈 수 있도록 벨트 드럼이 자유롭게 회전될 수 있어야 한다.

여러 가지 가능한 커플링의 구성중 래칫 커플링은 커플링 포올(couplingpawl)을 요동시켜 그 초기 위치로 되돌아가게 함으로써 간단히 해제될 수 있다는 장점을 갖는다. 공지된 커플링의 경우, 커플링 포올이 내축 이붙이 커플링 횔에의해 둘러싸이고 커플링 결합을 형성하도록 외측으로 선회된다. 반경 방향 내측보다 외측으로 이빨의 가용 공간이 더 크며 이빨 피치가 작으면 이빨이 더 클 수 있기 때문에, 지금까지는 커플링 고리 또는 링이 커플링 포올의 반경 방향 외측에 배치되는 것이 유리하다고 여겨져 왔다.

본 발명은, 커플링 포올로부터 반경 방향 외측에 위치한 커플링 횔에 힘을 전달하는 것은 커플링 휠이 반경 방향 성분이 큰 국부적 집중 하중을 받게 되는문제가 발생한다는 사실을 근거로 한다. 벨트 프리텐셔너의 회전 구동 장치의 원주가 속도는 대략 1000g 이상의 값이 되어 커플링 부품은 극히 큰 하중을 받게 된다. 따라서, 그러한 부품은 항상 큰 기계적 강도를 갖는 강철과 같은 재료로 제조된다. 그러나, 이러한 재료는 고가일 뿐만 아니라 큰 중량을 수반하여 큰 구동력으로 극복하여야 하는 큰 관성력을 발생시킨다.

본 발명은 벨트 리트랙터(retractor)의 밸트 드럼과, 출력축이 구비된 벨트프리텐셔너(pretentioner)의 회전 구동 장치 사이의 커플링(coupling)에 관한 것이다.

제1도는 벨트 리트랙터의 벨트 드럼과 벨트 프리텐셔너의 회전 구동장치 사이의 커플링의 부분 단면도.

제2도는 제1도의 선 n-n에 따른 단면도.

제3도 내지 제7도는 지지 수단을 구비한 커플링 포올의 몇가지 실시예를 도시하는 부분도.

제8도는 커플링 포올에서 발생하는 지지력을 설명하기 위한 힘의 그래프.

제9도는 커플링의 유리한 실시예의 분해도.

제9a도는 본 발명의 변형된 커플링 구성을 도시하는 도면.

제10도는 결합 상태에 있는 커플링 포올올 개략적으로 도시하는 도면.

제11도는 중립 상태의 커플링 포올을 개략적으로 도시하는 도면.

제12도는 제10도의 선 XII-XII에 따른 단면도.

제13도는 제12도의 단면도를 기초로 한 다른 형상을 도시하는 도면.

제14도는 커플링 포올을 양호하게 구동시키기 위한 캠의 2가지 실시예를 도시하는 도면.

제14a도 및 제14b도는 각각 구동 캠의 변형례를 보여주는 도면.

본 발명의 목적은, 경금속 구조재를 사용하여 부품을 제조할 수 있도록 부품이 받는 하중이 보다 적은 커플링을 제공하는것이다. 본 발명에 따라, 벨트 드럼은 외측 이붙이 커플링 횔을 구비하며, 선회 가능하게 장착된 하나 이상의 커플링 포올을 지지하는 구동 디스크가 출력축에 연결되며, 커플링 포올은 복귀 스프링에의해 커플링 횔의 둘레로부터 벗어나 중립으로 유지되고 커플링 횔과 결합되는 결합 위치를 향하여 내측으로 선회 가능하게 되어 있다. 이와 같은 커플링에서, 커플링 동작은 외측으로부터 내측으로 반정 방향으로 이루어지며, 내측에 위치한 커플링 휠은 주로 외주 방향으로 부하를 받는다. 남아 있는 다른 반경 방향 성분은 커플링 췰의 외부로부터 내부를 향하여 용이하게 조절될 수 있는 드러스트 하중을 발생시킨다. 커플링 부품은 강도가 낮은 경량의 재료를 사용할 수 있어 구성이 컴팩트하며 관성력과 그에 따른 구동력도 감소된다.

본 발명의 유리한 구성에 의해 커플링 포올 및 그 지지 수단의 기계적 강도에 대한 요구 조건이 완화되며, 본 발명에 따라 결합 상태 커플링 포올은, 특히 디스크의 반경 방향 힘에 대하여 구동 디스크 둘레의 지지 구조체 표면에 의해 지지된다. 바람직한 실시예에서, 이와 같은 지지 구조체는 높은 기재적 강도를 갖는데, 이는 지지 구조체가 구동 디스크의 둘레에 형성되어 디스크 본체로부터 축방향으로 연장되는 연속 링에 의해 구성되기 때문이다.

유리한 실시예에서, 벨트 프리텐셔너의 회전 구동 창치 작동시 발생하는 매우 큰 각가속도는 그 관성력을 이용함으로써 커플링 포올을 조절하는데 사용된다. 이러한 목적으로, 커플링 포올의 중력의 중심은 그 선회축의 반경 방향 내측에 위치된다. 그러나, 바람직한 실시예에서는 확실하게 작용하는 안내부에 의해 커플링포올이 확실하게 조절될 수도 있는 바, 예를 들어 커플링에서 이빨 피치가 1/4 내지 1/2인 극히 짧은 경로를 따라 커풀링 포올이 결합 상태로 선회되는 것을 보창하기 위해 해제 가능한 캠과 캠 종동 부재를 구비한다.

이하, 본 발명의 다른 장점 및 특정이 몇몇 실시예에 대한 상세한 설명과 도면으로 부터 이해될 것이다.

차량의 안전 벨트용 리트랙터 하우정(10)의 일부만이 그 내부에 회전 가능하게 장착된 벨트 드럼(12)과 함께 제1도에 도시되어 있다. 벨트 드럼(12)은 경합금으로 통상의 방법에 의해 제조되며 몰드 성형된 래칫 이빨(14)이 구비되어 있다. 또한, 벨트 드럼(12)에는 환형의 외측 이붙이 커플링 휠(16)이 형성되어 있다. 벨트 드럼(12)은 플랜지(12a), 래칫 이빨(14) 및 성형된 커플링 휠(16)이 마련되어 있으며 사출 주조에 의해 제작된다.

제1도에 도시된 하우징(10)의 측면에 벨트 프리텐셔너의 회전 구동 장치가 장착되어 있으며, 이 장치는 전체로서 참조 부호 18이 부여되어 있다. 본 명세서에서 상세히 설명할 필요는 없지만, 이와 같은 벨트 프리렌셔너의 회전 구동 장치(18)에는, 밸트 드럼(12)올 향하여 배치된 외측 스플라인이 형성되고 내부에 벨트 드럼(12)의 베어링 저널(12b)이 수납되는 중공 출력축(20)이 구비되어 있다. 중공축(20)에는 몰드 성형된 부성과 같은 형태의 내측 스플라인이 형성된 허브(24)에 의해 맞물려 결합되어 구동 디스크(22)가 장착되어 있다. 이와 같은 구동 디스크(22)는 외주에 몰드 성형된 환형의 지지 구조체(22a)가 마련되어 있다. 구동 디스크 (22)에는 벨트 드럼(12)에 대향하는 측면에 2개의 커플링 포올(26, 28)이 각각베어링 핀(30)에 의해 선회 가능하게 장착되어 있다. 커플링 포올(26, 28)은 서로 거의 반경 방향으로 반대 위치에 있으나, 커플링 휠(16)의 이빨에 대해 반피치 정도로 서로 오프겟되어 있다. 커플링 포올(26, 28)은 지저 구조체(22a)에 고정된 판스프링에 의해 중립 또는 정지 위치로 가압되는데, 그 위치에서 포올 선단부(26a, 28a)는 각각 커플링 휠(16)의 둘레로부터 반경 방향으로 소정 거리에 있게된다. 제1도에 도시된 바와 같이, 커플링 휠(16)은 구동 디스크(22)의 허브(24)를 둘러싸며 환형 지지 구조체(22a)는 커플링 휠(16)을 둘러쌈으로써 축방향으로 가용공간이 적절히 이용될 수 있다.

구동 디스크(22) 뿐만 아니라 커플링 포올(26, 28)도 경금속 구조재, 특히 경합금으로 사출 주조를 이용하여 제작된다.

제2도에는 결합 상태의 커플링 포올(26)과 중립 상태의 커플링 포올(28)이 도시되어 있다. 중립 상태는 지지 구조체(22a)에서 반경 방향 내측으로 향한 돌기에 의해 이루어진다. 래칫 포올(26, 28)의 무게 중심(S)은 어느 경우에도 베어링 핀(30)의 축으로부터 반경 방향 내측에 위치되어 있다. 그 결과, 벨트 프리텐셔너의 회전 구동 장치(18)의 작동시 발생하는 제2도의 화살표(A) 방향으로의 급작스런 각 가속도 때문에 커플링 포올(26, 28)은 관성력에 의해 그 결합 위치로 선회되려는 경향이 있다.

각각의 커플링 포올(26, 28)에 대하여, 지지 구조체(22a)는 반경 방향 지지면(40)과, 둘레 방향으로 작용하는 힘을 흡수하는 지지면(42)을 형성한다. 그에따른 힘이 도 2에 표시되어 있다. 우선, 커플링 휠(16)과 커플링 포올(26)의 선단부(26a) 사이에서 지지력(F)이 발생하며, 그 힘의 방향은 커플링 휠(16)에 대하여 대략 접선 방향이다. 커플링 포올(26)에서의 이와 같은 힘(F)은 반경 방향 성분(R) 및 원주 방향 성분(U)을 발생시킨다. 지지면(42)은 지지 구조체(22)의 반경방향 내측으로 향한 지지 리브(22c)에 형성되어 있으며, 커플링 포올(26)의 반경은 레버 암의 인접 단부의 반경과 동일하다. 따라서, 그와 같은 커플링 포올(26)의 단부와 상기 지지면(42) 사이의 큰 면적의 결합이 이루어져 힘(U)을 받게 된다. 힘(R)은 편평한 지지면(40)에 의해 지지된다.

제8도는 발생하는 힘의 다이어그램을 도시하고 있다. 힘(F, R) 사이에 각(α)이 존재한다. 이러한 힘에 대한 접근법에 있어서 마찰은 아직 고려되지 않는다. 사실상 지지면(40)에는 힘 성분 U에 대항하는 마찰이 발생하며, 그 결과 지지리브(22c)에 작용하는 하중이 경감된다. 지지면(40)은 단지 R·sinα- R·μ와 동일한 힘(U')만을 지지하게 되며, 이 때, p 는 지지면(42)의 마찰 계수이다.

제2도에 도시된 바와 같이, 커플링 포올은, 결합 상태로 선회되는 것을 방해하지 않도록, 커플링 포올(28)의 단부(28a)와는 먼측의 단부가 그에 관련된 지지리브(22c)로부터 가까운 거리에 있다. 지지 리브(22c)에서 증대된 하중올 지지하도록 베어링 핀(30)은 약간 변형될 수 있다.

벨트 프리텐셔너의 회전 구동 장치(18)의 작동중, 구동 디스크(22)는 화살표(A) 방향으로 가속되고, 2개의 커플링 포올(26, 28)은 커플링 휠(16)쪽으로의 관성력에 의해 선회된다. 둘레에서 커플링 포올 사이의 오프셋은, 어느 하나의 커플링 포올 선단이 이빨 선단에 있을 경우에도 다른 하나의 포올의 선단은 항상 커플링휠의 이빨 간극 내에 있음을 뜻한다. 커플링 포올(26, 28)과 그 지지부는 각각 발생하는 힘을 전달할 수 있게 치수가 정해진다. 이 때, 본 발명의 구동 디스크(22)는 상대적인 회전을 방지하도록 커플링 횔(16)과 연결되며, 이 횔에 의해 벨트 드럼이 구속됨으로써 벨트 웨브가 긴장된다. 이와 같은 동작이 완료되자마자 커플링포올(26, 28)은 판프링(32)에 의해 선회되어 중립 위치로 되돌아 간다. 벨트 드럼(12)은 다시 벨트 프리텐셔너의 회전, 구동 장치(18)로부터 분리되어 자유롭게 선회될 수 있게 된다.

제3도에 도시된 변형례에서, 베어링 핀(30)은 마찰을 공제하고 남은 원주 방향 힘(U')도 지지할 수 있도록 치수가 정해진다. 과도한 지지력은 지지 구조체(22a)의 지지면(40)에 기인한 반경 방향 힘(R)이다.

제4도의 변형예에 있어서, 커플링 포올(26)의 자유단에는 그 단부에 형성되어지지 구조체(22c)에 있는 노치(22d)에 맞물리는 외측으로 향한 캠(26b)이 마련되어 있다. 이와 같은 노치(b)는 마찰을 공제하고 남은 원주 방향 힘(U)을 지지하는 지지면(42)을 구성하고 있다.

제5도의 변형례에서, 지지면(42)은 지지 리브(22c) 보다는 지지 구조체(22a)의 단부로 구성되어 있다.

제6도의 변형된 구성에서, 지지 구조체(22a)의 지지면(40)과 그에 대응하는 래칫 포올(26, 28)의 결합면에는 서로 대응하는 세례이션(serration)이 구비되어있다. 이러한 세레이션도 역시 원주 방향 성분(U)을 지지하고 있다.

이와 같은 구성의 다른 가능한 형태가 제7도에 도시되어 있다. 세례이션 대신에 아치형의 골진 맞물림 구조가 형성되어 있다. 이는 반경 방향 지지력과 원주방향 힘(U) 모두를 지지하는 역할을 한다.

모든 실시예에서, 사실상 베어링 핀(30)은 커플링 포올(26, 28)의 회전시에 작은 안내력만을 다루어야 한다.

제9도 내지 제14도에 도시된 실시예에서, 커플링 포올(26, 28)의 선회는 관성력과 확실한 안내 작용 모두에 의해 발생한다. 이러한 확실한 안내 작용은 구동디스크(22)의 소정 각도 이동 범위 내에서 커플링 포올이 그 중립 상태로부터 결합상태로 선회되도록 한다. 그와 같은 각도 이동은 커플링 휠(16)의 잇빨 피치의 단지 몇분의 일, 예컨대, 1/4 내지 1/2과 같으면 좋다. 이는 구동 디스크(22)가 높은 각속도에 이르기 전에 커플령 동작도 완료되는 것을 뜻한다.

제9도에 도시된 바와 같이, 구등 디스크(22)에는 커플링 포올(26, 28)의 지지영역에 근접하여 2개의 콩팥(kidney)형상의 창(50, 52)이 마련되어 있다. 이러한 창(50, 52)에 대향하는 위치에서 2개의 견고한 안네 바아(54, 56)가 벨트 프리텐셔너의 회전 구동 장치(18)의 전방 단부에 장착되어 있다. 커플링 포올(26, 28)에는각각 핀(58, 60)이 설치되어 있으며, 그 핀은 각각 상응하는 창(50, 52)을 통하여 연장되어 상응하는 안내 바아(54, 56)와 결합되게 되어 있다. 구동 디스크(22)가회전하기 시작할 때, 안내 바아(54, 56)가 핀(58, 60)과 마주치도록 구동 캠을 구성함으로써 커플링 포올(26, 28)이 소정 방향으로 선회된다. 일단 커플링 동작이완료되면 핀(58, 60)은 전단된다.

제9a도에 도시된 변형례에서, 안내 바아(54, 56) 대신 홈(64)이 마련되어 있고, 이 홈도 상응하는 핀(58)이 삽입되는 구동캠을 구성하고 있다.

제10도 및 제12도에는 제9도에 따른 실시예가 도시된 한편, 제11도 내지 제13도 에는 제9a도에 따른 실시예가 도시되어 있다.

각각 안내 바아(54, 56) 및 홈(64)에 형성된 구동 캠은 직선 형태일 필요는 없고, 커플링 포올(26, 28)의 선회 동작을 최적화하도록, 제14에 도시된 바와 같이 곡선일 수도 있다.

Claims

벨트 리트랙터의 벨트 드럼과, 출력축(20)을 구비하는 벨트 프리텐셔너의 회전 구동 장치(18) 사이의 커플링으로서, 상기 벨트 드럼(12)에는 외측 이붙이 커플링 휠(16)이 구비되고, 상기 출력축(20)에는 구동 디스크(22)가 결합되며, 상기 구동 디스크(22)는, 복귀 스프링(32)에 의해 상기 커플링 휠(16)의 원주면으로부터 벗어난 중립 위치에 유지되고 상기 커플링 휠(16)과 결합되는 결합 위치를 향하여 내측으로 선회될 수 있게 장착된 하나 이상의 커플링 포올(26, 28)을 지지하는 커플링에 있어서, 상기 커플링 포올(26, 28)은 결합 위치에서 구동 디스크의 반경 방향 힘(R)에 대하여 넓은 면적에 걸쳐 구동 디스크(22) 둘레의 지지 구조체(22a)에 지지되는 것을 특정으로 하는 커플링.
제1항에 있어서, 결합 위치에서, 커플링 포올(26, 28)은 구동 디스크(22)의 원주 방향 힘(U)에 대하여 넓은 면적에 걸쳐 구동 디스크(22) 둘레의 지지 구조체(22a)에 지지되는 것을 특정으로 하는 커플링.
제2항에 있어서, 상기 커플링 포올(26, 28)은 원주 방향 하중에 의해 변형되도록 되어 있는 선회 베어링(30)에 장착되는 것을 특징으로 하는 커플링.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 구조체(22a)는 구동 디스크(22)의 둘레에 형성되어 상기 디스크 본체로부터 축방향으로 연장되는 연속 링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 커플링.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 성형된 커플링 휠(16)을 구비한 상기 벨트, 드럼(12)은 경금속 구조재로 제조되는 것을 특징으로 하는 커플링.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 디스크(22)는 경금속 구조재로 제조되는 것을 특징으로 하는 커플링.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 포올(26, 28)은 경금속 구조재로 제조되는 것을 특징으로 하는 커플링.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 디스크(22)는 성형된 원통형의 허브(24)를 구비하고, 이 허브는 출력축(20)의 단부에서 서로 맞물린 상태로 끼워지며, 상기 허브(24)는 환형으로 형성된 커플링 휠(16)에 의해 반경 방향 간극을 두고 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 커플링.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 포올(26, 28)의 무게 중심(S)은 그 선회축으로부터 반경 방향 내측으로 위치되는 것을 특성으로 하는 커폴링.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 포올(26, 28)은 캠(54, 56, 64) 및 전단 해제 가능하게 되어 있는 캠 종동 부재(58, 60)를 구비하는 확실한 안내부를 사용하여 결합 위치로 선회되도록 배치되는 것을 특성으로 하는 커플링.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 디스크(22)에는 거의 서로 반대 방향이지만 상기 커플링 횔(16)의 이빨 피치와 관련하여 서로 원주 방향으로 오프셋된 동일한 2개의 커플링 포올(26, 28)이 설치되는 것을 특징으로 하는 커플링.