KR100590193B1

KR100590193B1 - 프리텐셔너 및 안전벨트 풀림방지 방법

Info

Publication number: KR100590193B1
Application number: KR1020040027244A
Authority: KR
Inventors: 이형찬
Original assignee: 주식회사 삼송
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2006-06-19
Also published as: KR20050101984A; WO2005113303A1

Abstract

본 발명은 유사시 안전벨트가 감긴 스풀(SPOOL)을 강제적으로 역회전시켜주므로 상기 안전벨트와 운전자 사이, 그리고 운전자와 좌석 등받이의 여유간격을 최소화시켜 탑승자를 최대한 보호할 뿐만 아니라 긴장 작동후 최초 상태로 복귀되지 않은 상태를 유지하여 안정성을 도모할 수 있는 안전벨트 스풀의 역회전을 위한 프리텐셔너(PRE-TENSIONER)에 관한 것이다.

본 발명은 벨트가 감기는 스풀, 차량의 급감속시에 가스를 폭발시켜 베이스카트리지로 팽착력을 전달하는 가스발생기구, 상기 베이스카트리지로 전달된 팽착력에 의해 상기 베이스카트리지에서 돌출되는 랙, 상기 랙이 소정 길이만큼 돌출되며 움직일 때 맞물려 돌아가는 피니언, 일면으로는 상기 스풀이 삽입되고, 타면으로는 상기 피니언이 삽입되는 케이스기어 및 상기 피니언과 상기 케이스기어 사이에 위치하는 웨지를 포함하여 구성된다.

이를 통해 본 발명은 간단한 구성만으로도 안전벨트가 감긴 스풀의 회전을 신속하게 중단시킬 수 있으며, 스풀의 회전을 중단시키기 위한 힘을 충실히 전달하는 목적 및 효과를 달성한다.

프리텐셔너, 안전벨트, 랙, 피니언, 웨지

Description

프리텐셔너 및 안전벨트 풀림방지 방법 {PRE-TENSIONER AND METHOD FOR PREVENTING SAFETY BELT FROM UNFASTENING}

도 1a은 유성기어를 이용한 종래의 프리텐셔너 외관을 나타내는 도면

도 1b는 유성기어를 이용한 종래의 프리텐셔너가 작동하는 상태의 내부를 나타내는 도면

도 2a은 롤러를 이용한 종래의 프리텐셔너가 작동하기 전의 상태를 나타내는 도면

도 2b는 롤러를 이용한 종래의 프리텐셔너가 작동하는 상태를 나타내는 도면

도 3a는 폴과 래칫을 이용한 종래의 프리텐셔너가 작동하기 전의 상태를 나타내는 도면

도 3b는 폴과 래칫을 이용한 종래의 프리텐셔너가 작동하는 상태를 나타내는 도면

도 4는 본 발명의 프리텐셔너의 각 구성요소를 분해한 상태를 나타내는 도면

도 5는 본 발명의 프리텐셔너가 작동하기 전의 상태를 나타내는 도면

도 6은 본 발명의 프리텐셔너가 작동하기 전의 상태를 나타내는 도면

도 7은 본 발명의 피니언의 형상을 나타내는 도면

도 8a는 본 발명의 피니언 클러치부의 형상을 나타내는 도면

도 8b는 본 발명의 피니언 클러치부를 형상을 확대하여 나타내는 도면

도 9는 본 발명의 웨지의 형상을 나타내는 도면

도 10은 본 발명의 웨지가 케이스기어에 장착된 상태를 나타내는 도면

도 11은 본 발명의 웨지가 장착된 케이스기어에 피니언이 삽입된 상태의 단면을 나타내는 도면

도 12는 본 발명의 프리텐셔너가 작동하기 시작하는 상태를 나타내는 도면

도 13은 본 발명의 프리텐셔너가 작동하는 상태를 나타내는 도면

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

(도 1 내지 도 3과 관련하여)

100: 유성기어를 이용한 프리텐셔너

110: 가스발생기구 120: 베이스카트리지

130: 랙 140: 피니언

141: 롤러핀 142: 클러치

143: 클러치외륜 144: 핀

145: 롤러핀지지편 146: 유성기어

147: 유성기어케이스 148: 원통형지지부

150: 기어케이스

200: 롤러를 이용한 프리텐셔너

210: 가스발생기구 220: 베이스카트리지

230: 랙 240: 피니언

250: 제1기어 260: 제2기어

261: 구동연결부 262: 롤러

263: 클러치부

300: 폴과 래칫을 이용한 프리텐셔너

310: 클러치부 311: 리턴용수철

320: 래칫 330: 폴

331: 제1단부 340: 케이지

341: 시이핀 342: 케이지단부

(도 4 내지 도 13과 관련하여)

10: 가스발생기구 20: 베이스카트리지

30: 랙 32: 랙의 이

40: 피니언 41: 피니언의 이

42: 축홀 43: 클러치부

44: 피니언전단부홈 45: 웨지홈

45a: 웨지홈의 외곽 46: 웨지접촉부

47: 제1걸림홈 48: 제1걸림돌기

48a: 제0걸림돌기 49: 제1접촉면

49b: 제2접촉면 50: 웨지

52: 광면 54: 협면

56: 외부접촉면 58: 내부접촉면

58a: 돌기부 60: 케이스기어

62: 스풀공 64: 피니언전단부

66: 웨지전단부 70: 스풀

72: 원통형지지부 74: 축

80: 프레임

상기 안전벨트는 고장력 섬유재질로 형성되어 있고 착탈이 가능하게 버클을 갖는다. 이러한 안전벨트를 감고 있는 스풀은 사용자의 편의성을 증대시키도록 차체의 측벽에 고정되어 있고, 자유롭게 안전벨트를 풀거나 감는 역할을 한다. 상기 스풀은 프레임에서 회전가능하게 되고, 스프링 탄성력 등을 이용하여 스풀을 원래의 위치로 복원시킬 수 있게 되어 있다.

그런데 정면충돌 등에 의한 자동차의 정지시 운전자의 상체가 앞쪽으로 움직이므로, 안전벨트는 운전자를 좌석에 구속시키는 원래의 목적과 상반되게, 실제 사 고에서 사용자가 창문 또는 운전대에 얼굴을 부딪히게 된다는 문제가 있었다. 이는 충돌직후 운전자의 상체와 안전벨트 및 좌석의 등받이 사이에 틈새가 존재하기 때문이다. 따라서, 자동차업계에서는 유사시에 순간적으로 상기한 틈새를 없애주며, 스풀을 역방향으로 회전시키며 고정시키는 긴장장치인 프리텐셔너(PRE-TENSIONER)가 필요하게 되었다.

상기한 목적을 달성하기 위한 종래의 프리텐셔너는 다양한 방식으로 스풀의 고정 및 역회전이 가능하도록 하였다. 대표적으로, 와이어를 이용한 방식과 랙-피니언을 이용하는 방식이 있다. 이 중 랙-피니언을 이용하는 프리텐셔너에는 그 내부에 유성기어를 사용하는 방식, 롤러를 사용하는 방식, 폴-래칫을 사용하는 방식이 있었다.

상기한 종래의 프리텐셔너를 도면을 기초로 상세하게 설명하도록 한다.

도 1a, 1b는 종래의 유성기어를 이용하는 프리텐셔너를 나타내는 도면이다.

도 1a는 프리텐셔너의 작동 전의 외관을 나타내는 도면이다. 도 1a를 참조하면, 기본적으로 랙(130)과 피니언(140)이 맞물리는 구조이며, 랙(130)은 베이스카트리지(120)에 삽입되어 있다. 유사시에는 가스발생기구(110)가 폭발하면서, 팽창된 가스를 베이스카트리지(120)로 분출하면, 그 압력에 의해 랙(130)이 Y1 방향으로 밀려나면서, 피니언(140)을 X1 방향으로 회전시키게 된다.

안전벨트를 감고 있는 스풀(미도시)은 원통형지지부(148; 도 1b)와 연결되어 회전하며, 원통형지지부(148)가 고정되거나, 역방향으로 회전되면, 스풀(미도시)도 고정되거나, 역방향으로 회전되면서 안전벨트를 감게 된다. 미설명 부호는 기어케 이스(150)이다.

도 1b는 프리텐셔너 작동 후의 기어케이스 내부에 설치된 유성기어를 나타내는 도면이다. 도 1b를 참조하면, 피니언(140)의 회전에 따라 클러치(142)가 회전하면서 롤러핀(141)을 가압하게 되고, 이에 롤러핀(141)을 지지하고 있던 롤러핀지지편(145)이 파괴되면서, 롤러핀(141)과 클러치(142)가 접촉하여 소성변형을 일으키게 된다.

따라서 롤러핀(141)은 클러치(142)와 원통형지지부(148)에 동시에 접촉하면서, 원통형지지부(148)를 고정하게 된다. 미설명부호는 클러치외륜(143), 핀(144), 유성기어(146), 유성기어케이스(147)이다.

그런데 도 1a, 1b에 도시된 유성기어를 이용한 종래의 프리텐셔너는 3개 이상의 유성기어(146)와 이를 연결하기 위한 핀(144), 유성기어케이스(147) 등을 사용하여 하므로 제작이 어려운 다수의 부품을 필요로 하고, 그 조립 공정이 복잡한 문제점이 있었다.

또한 원통형지지부(148)를 고정하기 위한 구성요소로 원통형 롤러핀(141)을 사용하므로, 롤러핀(141)이 클러치(142) 및 원통형지지부(148)와 점점촉 또는 선접촉만을 하게 되어, 롤러핀(141)을 통한 큰 지지, 고정력의 전달이 어렵다는 문제점이 있었다.

이러한 유성기어를 이용한 프리텐셔너에 비해 단순한 형태의 프리텐셔너가 곡면을 형성한 클러치부에 삽입되는 롤러를 이용한 프리텐셔너이다.

도 2a, 2b는 종래의 롤러를 이용하는 프리텐셔너를 나타내는 도면이다.

도 2a는 프리텐셔너의 작동 전의 상태를 나타내는 도면이다. 도 2a를 참조하면, 기본적으로 랙(230)과 피니언(240)이 맞물리는 구조이며, 랙(230)은 베이스카트리지(220)에 삽입되어 있다. 유사시에는 가스발생기구(210)가 폭발하면서, 팽창된 가스를 베이스카트리지(220)로 분출하면, 그 압력에 의해 랙(230)이 상방으로 밀려나면서, 피니언(140)을 시계회전 방향으로 회전시키게 된다.

안전벨트를 감고 있는 스풀(미도시)은 구동연결부(261)과 연결되어 회전하며, 구동연결부(261)가 고정되거나, 역방향으로 회전되면, 스풀(미도시)도 고정되거나, 역방향으로 회전되면서 안전벨트를 감게 된다. 구동연결부(261)를 고정시키면서, 역회전 시키기 위해서는 제2기어(260)와 연결된 클러치부(263)가 롤러(262)를 압박하여, 구동연결부(261)에 접촉되도록 하여야 한다.

피니언(240)과 연결된 제1기어(250)의 시계회전 방향 회전에 따라, 제2기어(260)가 시계회전 반대방향으로 회전하고, 이에 클러치부(263)가 시계회전 반대방향으로 회전하면서, 클러치부(263) 내의 곡면 형상에 따라 롤러(262)를 구동연결부(261) 쪽으로 압박하게 된다.

도 2b는 프리텐셔너의 작동 후의 상태를 나타내는 도면이다. 도 2b를 참조하면, 클러치부(263)가 롤러(262)와 접촉하여 가압하고, 이에 롤러(262)는 구동연결부(261)를 압박하여 회전되지 않도록 하는 역할을 한다.

랙(230)이 상방으로 돌출된 후, 다시 들어가지 않고 위치를 지키도록 하여 고정되어 있으므로, 이와 맞물린 피니언(240), 제1기어(250), 제2기어(260), 클러 치부(263)도 회전되지 아니하며, 결국 구동연결부(261)도 회전하지 않게 된다.

그런데 도 2a, 2b에 도시된 롤러를 이용한 종래의 프리텐셔너는 유성기어를 사용할 때보다 부품이 적게 소요되며 제작이 간편하다는 장점은 있으나, 여전히, 제1기어(250)와 제2기어(260)를 별도로 구비하여야 하는 문제점이 있으며, 롤러(262)가 원통형이므로 클러치부(263) 및 구동연결부(261)와 선접촉을 하여 롤러(262)를 통한 큰 지지, 고정력의 전달이 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 클러치부(263)의 내부 공간에 비해 롤러(262)의 크기가 작아, 롤러(262)가 비교적 긴 거리를 이동하여야만 클러치부(263) 및 구동연결부(261)에 접촉되고, 그만큼 구동연결부(261)의 고정시까지 많은 시간이 소요된다는 문제점이 있었다. 경우에 따라서는 롤러(262)가 확실히 지지되지 못하고 헛도는 현상이 발생되는 문제점이 있다.

이러한 시간 지연은 교통사고와 같이 순간적인 작동이 되지 않으면 무용하게 되는 안전벨트의 프리텐셔너에 있어서는 치명적인 것이다. 따라서 긴 시간이 소요되지 않으면서도 벨트의 풀림을 방지하며, 역회전시키는 프리텐셔너가 요구되었다.

이러한 롤러를 이용한 프리텐셔너에 비해 단시간 내에 작동되도록 한 것이 폴과 래칫을 이용한 프리텐셔너이다.

도 3a, 3b는 종래의 폴과 래칫을 이용하는 프리텐셔너를 나타내는 도면이다.

도 3a는 프리텐셔너의 작동 전의 상태를 나타내는 도면이다. 도 3a를 참조하면, 클러치부(310) 내에 종래의 롤러 대신에 폴(330)과 케이지(340)를 형성하고, 그 내부에는 안전벨트를 감고 있는 스풀(미도시)과 연결된 래칫(320)이 형성되어 있다. 래칫(320)은 보통 래칫휠(RATCHET WHEEL)이라고 불리며, 폴(PAWL)과 함께 일종의 브레이크 역할을 하는 구성요소이다.

래칫(320)의 외측에는 폴(330)이 삽입될 수 있는 이가 형성되어 있으며, 폴(330)에도 이에 대응되는 이가 형성되어 있다. 래칫(320)이 고정되면, 스풀(미도시)도 고정되면서 안전벨트가 더 이상 풀리지 않게 된다. 래칫(320)을 고정시키기 위해서는 폴(330)의 이가 래칫(320)의 이와 맞물리면서, 래칫(320)의 회전을 중단시켜야 한다.

폴(330)이 움직이기 위해서는 클러치부(310)가 일정각 회전하면서, 케이지(340)가 이동하고, 케이지(340)는 시이핀(341)을 중심으로 약간 회전하면서, 폴(330)을 클러치부(310)로부터 래칫(320) 쪽으로 접근하게 하여야 한다. 미설명부호는 리턴용수철(311), 제1단부(331)이다.

도 3b는 프리텐셔너의 작동 후의 상태를 나타내는 도면이다. 도 3b를 참조하면, 클러치부(310)가 일정각 회전하면서, 케이지(340)가 움직이게 되며, 폴(330)을 지지하던 케이지단부(342)가 움직이면서, 폴(330)을 래칫(320) 쪽으로 밀게 된다. 폴(330)과 래칫(320)이 접촉되면, 폴(330)의 지지력으로 인해 래칫(320)은 회전을 중단하게 된다.

그런데 도 3a, 3b에 도시된 폴과 래칫을 이용한 종래의 프리텐셔너는 클러치부(310) 내에 많은 부품을 설치해야 하는 문제점이 있었다. 즉, 래칫(320)의 회전을 중단시키기 위해, 폴(330) 뿐만아니라 케이지(340)도 구비하여야 하며, 케이지 (340)는 시이핀(341)에 의해 고정되어야 한다. 또한 케이지(340)는 케이지단부(342)를 구비하는 형상이어야 하며, 폴(330)의 형상도 제1단부(331)를 형성하고, 리턴용수철(311)을 구비하여야 한다.

결국, 클러치부(310) 내에 다수의 구성요소를 포함하여야 하므로, 제작이 용이하지 않고, 비용이 증가하는 문제점이 있었다. 또한 구성이 복잡하여 신뢰성도 낮아지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 간단한 구성만으로도 안전벨트가 감긴 스풀의 회전을 신속하게 중단시킬 수 있는 웨지를 구비한 프리텐셔너를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 클러치부에 웨지가 면접촉되는 형상 및 회전하지 않는 형상을 갖도록 하여, 스풀의 회전을 중단시키기 위한 힘을 충실히 전달하여 신뢰성 있는 프리텐셔너를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 클러치부가 약간만 회전되더라도 스풀의 회전을 막을 수 있도록 웨지가 신속하게 접촉되는 프리텐셔너를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 벨트가 감기는 스풀, 차량의 급감속시에 가스를 폭발시켜 베이스카트리지로 팽창력을 전달하는 가스발생기구, 상기 베이스카트리지로 전달된 팽착력에 의해 상기 베이스카트리지에서 돌출되는 랙, 상기 랙이 소정 길이만큼 돌출되며 움직일 때 맞물려 돌아가는 피니언, 일면으로는 상기 스풀의 일측이 삽입되고, 타면으로는 상기 피니언이 삽입되는 케이스기어 및 상기 피니언과 상기 케이스기어 사이에 위치하는 웨지를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 랙은 곧은 막대 형상의 한 쪽면에 다수의 이를 구비하고, 상기 피니언은 상기 랙의 이에 대응되어 맞물리는 이를 구비한 것을 일 특징으로 한다. 본 발명의 상기 피니언은 이가 구비된 면의 뒷면에 클러치부를 형성하고, 상기 클러치부에는 상기 웨지가 삽입되기 위한 웨지홈이 형성된 것을 일 특징으로 한다.

본 발명의 상기 케이스기어에는 상기 웨지가 안착되고, 상기 피니언의 상기 웨지홈에 상기 웨지가 삽입되도록 하면서, 상기 케이스기어에 상기 피니언이 삽입되는 것을 일 특징으로 한다. 본 발명의 상기 웨지홈의 외곽은 상기 클러치부와 동심인 대외곽원과 소외곽원 사이의 공간에 위치하는 형상이고, 상기 웨지홈은 상기 웨지를 감싸는 웨지접촉부를 구비하는 것을 일 특징으로 한다.

본 발명의 상기 웨지접촉부는 상기 대외곽원에 접하도록 함몰된 제1걸림홈, 상기 소외곽원에 접하도록 돌출되는 이전의 제0걸림돌기와 제1걸림홈 사이를 연결하는 제1접촉면 및 상기 제1걸림홈과 다음의 제2접촉면 사이를 연결하며 소외곽원에 접하도록 돌출되는 제1걸림돌기로 구성되는 것을 일 특징으로 한다. 상기 제1접촉면은 상기 대외곽원과 상기 소외곽원 사이의 공간에 비스듬하게 완만한 각도로 기울어지는 것을 일 특징으로 한다.

본 발명의 상기 웨지는 상기 웨지접촉부의 상기 제1걸림홈과 상기 제1걸림돌기 사이의 면과 대응되는 광면, 상기 광면의 반대측에 위치하는 동시에 상기 광면 보다 작은 협면, 상기 웨지접촉부의 상기 제1접촉면에 면접촉될 수 있도록 대응되는 형상의 외부접촉면 및 상기 스풀의 원통형지지부의 외주면에 면접촉될 수 있도록 대응되는 형상의 내부접촉면을 포함하여 구성되는 것을 일 특징으로 한다. 상기 내부접촉면에는 돌기부가 형성되어 있는 것을 일 특징으로 한다.

본 발명의 상기 케이스기어는 상기 스풀 일측의 원통형지지부가 삽입되기 위한 중심부의 스풀공 및 상기 웨지를 결합, 지지하되 일정 힘을 가하면 파손되는 웨지전단부를 포함하는 것을 일 특징으로 한다. 상기 웨지전단부는 상기 웨지를 지지하기 위해 상기 스풀공의 주위에 대칭되는 형상으로 일정 간격으로 위치하고, 상기 케이스기어의 내면에 수직하게 구비되어, 상기 웨지를 양 쪽에서 지지하여, 상기 웨지가 파손되는 일정 힘이 상기 웨지에 가해지기 전까지 상기 내부접촉면이 상기 스풀의 상기 원통형지지부에 접촉되지 않도록 하는 것을 일 특징으로 한다.

본 발명의 상기 웨지전단부는 상기 내부접촉면과 상기 광면의 연결부위, 상기 내부접촉면과 상기 협면의 연결부위를 감싸면서 지지하는 형상이며, 상기 스풀공에 근접하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 피니언에는 상기 케이스기어에 고정되기 뒤한 피니언전단부홈이 형성되고, 상기 케이스기어에는 상기 피니언전단부홈에 삽입되는 피니언전단부를 구비하여, 상기 피니언전단부홈은 상기 피니언전단부에 삽입되어 상기 피니언의 회전을 방지하되, 상기 피니언에 일정 힘이 가해지면 상기 피니언전단부가 파손되는 것을 일 특징으로 한다.

이러한 본 발명은 랙과 피니언을 이용하여 안전벨트가 감긴 스풀을 역방향으 로 회전시키는 동작을 수행하며, 가스발생기구가 폭발하여 팽창된 가스는 베이스카트리지에 장착된 랙의 하부를 밀어올리는 제1단계, 상기 랙이 소정 길이만큼 상승하면서 상기 랙과 맞물린 피니언을 소정 각도 회전시키는 제2단계, 상기 피니언이 회전하면서 내면에 형성된 클러치부에 회전력을 전달하여 케이스기어의 피니언전단부가 파손되는 제3단계, 상기 클러치부가 계속 회전하면서 웨지접촉부의 접촉면이 케이스기어에 안착된 웨지의 외부접촉면에 면접촉되면서 힘을 전달하는 제4단계, 상기 웨지의 상기 외부접촉면으로 전달된 힘이 내부접촉면으로 전달되어 상기 케이스기어의 웨지전단부를 파손하는 제5단계, 상기 웨지전단부가 파손된 후 상기 웨지는 초기 위치를 이탈하여 상기 내부접촉면이 상기 케이스기어에 삽입된 상기 스풀의 원통형지지부의 외주면에 밀착되도록 이동, 가압되고, 상기 내부접촉면은 상기 원통형지지부와의 접촉으로 소성변형을 일으켜 일체화되면서, 상기 스풀의 움직임이 상기 피니언의 움직임에 종속되는 제6단계 및 상기 랙이 소정 길이만큼 더 상승하면서 상기 피니언을 더 회전시켜, 상기 원통형지지부와 연결된 상기 스풀을 소정 각도만큼 회전시키는 제7단계를 포함한다.

이하 본 발명을 첨부한 도면에 개시된 실시례를 참고하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 주요 구성요소를 분해한 상태를 나타내는 도면이다.

도 4에 개시된 바에 의하면, 본 발명의 프리텐셔너는 차량의 급감속시 가스를 발생시키는 가스발생기구(10), 팽창된 가스가 전달되어 랙(30)을 상방으로 미는 베이스카트리지(20), 일측에 이가 형성된 랙(30), 랙(30)의 이와 맞물려 회전 가능하도록 이를 갖는 피니언(40), 일정 형상의 웨지(50)가 안착되고 그 위로 피니언(40)이 결합되는 케이스기어(60)를 포함한다.

또한 케이스기어(60) 내로 삽입되는 원통형지지부(72)와 피니언(40)을 관통하는 축(74)을 구비하고 안전벨트가 감기는 스풀(70), 상기 구성들이 설치되는 프레임(80)을 포함하여 구성된다.

스풀(70)에는 안전벨트가 감기며, 평상시에는 웨지(50)에 접촉됨없이 자유롭게 회전되며, 안전벨트의 권취가 가능하도록 한다. 스풀(70)의 측면은 케이스기어(60)에 삽입되며, 케이스기어(60)에 삽입되는 원통형지지부(72)는 스풀(70)과 일체형이다. 따라서 원통형지지부(72)가 웨지(50)에 의해 지지, 고정되면, 스풀(70)은 회전되지 아니하며, 안전벨트는 더 이상 풀리지 않는다.

웨지(50)는 케이스기어(60)에 안착되며, 웨지(50)를 덮으며 피니언(40)이 결합된다. 피니언(40)이 회전되면, 케이스기어(60)에 안착된 웨지(50)의 위치가 이동되면서, 웨지(50)가 원통형지지부(72)에 접촉되게 된다. 웨지(50)는 두 개 이상이 결합되며, 세 개 내지 네 개가 안착되도록 크기와 형상을 정하는 것이 좋다.

도 5는 본 발명의 주요 구성요소가 결합된 상태를 나타내는 도면이다.

도 5에 개시된 바에 의하면, (a)는 각 구성이 결합된 상태의 사시도이며, (b)는 정면도이다. (c)는 (b)의 A-A 선을 따라 절단한 상태의 단면도이다.

스풀(70)의 원통형지지부(72)는 케이스기어(60)에 삽입되고, 웨지(50)는 케 이스기어(60)에 안착된 상태에서, 피니언(40)이 결합된다. 스풀(70)의 축(74)은 피니언(40)을 관통하여 돌출된다.

랙(30)은 베이스카트리지(20)에 삽입되어 있는 상태이다. 가스발생기구(10)는 베이스카트리지(20)와 연결되며, 랙(30)을 밀어내기 위한 방향으로 위치하고 있다. 랙(30)의 이는 피니언(40)의 이와 맞물리게 되며, 평상시에는 랙(30)의 움직임이 없어, 피니언(40)을 회전시키지 않는다.

(c)의 단면도에 개시된 바에 의하면, 원통형지지부(72)의 측면에 웨지(50)가 위치하고 있으며, 그 주위를 피니언(40)이 감싸고 있다. 스풀(70)은 원통형지지부(72) 및 축(74)과 일체이다.

도 6는 본 발명의 주요 구성요소가 결합된 상태를 확대하여 나타내는 도면이다.

도 6에 개시된 바에 의하면, 랙(30)은 상승하면서 피니언(40)을 회전시킬 수 있도록, 랙(30)의 이(32)는 피니언(40)의 이(41)와 맞물리도록 되어 있다. 피니언(40)의 내부에는 웨지(50)가 케이스기어(60)에 안착된 상태로 위치하고 있다. 스풀(70)의 축(74)은 피니언(40)에 형성된 축홀(42; 도 7)을 통해 관통한다.

도 7은 본 발명의 피니언을 확대하여 나타내는 도면이다.

도 7에 개시된 바에 의하면, (a)는 피니언(40)의 사시도이며, (b) 및 (c)는 피니언(40)을 상부와 하부로 나눠 절단한 상태의 형상을 나타내는 도면이다. (b)는 피니언(40)의 클러치부(43)의 형상을 나타내는 도면이며, (c)는 피니언(40) 상부의 형상을 나타내는 도면이다.

피니언(40)은 외각에는 피니언전단부홈(44)이 마주보고 형성되어 있다. 피니언전단부홈(44)은 케이스기어(60)의 피니언전단부(64; 도 10)가 삽입되어 피니언(40)을 케이스기어(60)에 고정시키도록 한다. 피니언(40) 상부에는 이(41)가 형성되어 있으며, 그 중간을 관통하여 축홀(42)이 구비되어 있다.

피니언(40)의 하부는 웨지(50)와 접촉되는 클러치부(43)가 형성되어 있다. 클러치부(43) 내에는 웨지홈(45)이 형성되어 있어, 웨지(50)와 맞물릴 수 있게 한다.

도 8a, 도 8b는 본 발명의 피니언 하부의 클러치부를 확대하여 나타내는 도면이다. 도 8a는 피니언의 일부인 클러치부를 확대한 도면이며, 도 8b는 클러치부의 일부를 확대한 도면이다.

도 8a에 개시된 바에 의하면, 클러치부(43)의 웨지홈(45)은 바람개비와 같은 형상이다. 웨지홈의 외곽(45a)은 다수 개의 웨지(50)와 접촉될 수 있도록 동일 형상이 회전하며 반복되고 있다. 웨지홈의 외곽(45a)은 일정 범위의 영역 내에 위치하여야 한다.

웨지홈의 외곽(45a)은 원형 외곽의 피니언(40)과 동심인 큰 지름의 대외곽원(A)과 작은 지름의 소외곽원(B) 사이에 일정 형상을 하며 위치한다. 대외곽원(A)과 소외곽원(B)은 웨지홈의 외곽(45a)의 위치 및 형상을 설명하기 위한 가 상의 원이다.

웨지홈의 외곽(45a) 중 가장 중심에 가까운 부분인 걸림돌기(48, 48a; 도 8b)는 소외곽원(B)에 접하며, 가장 외곽에 가까운 부분인 걸림홈(47, 47a; 도 8b)은 대외곽원에 접한다. 대외곽원(A)과 소외곽원(B)의 지름은 임의로 정할 수 있으며, 그 크기는 웨지(50)의 형상과 관련하여 적절하게 변경될 수 있다.

웨지홈의 외곽(45a)은 알파벳 U를 엎어놓은 상태에서 일측으로 일정각 기울인 것과 유사한 형상이 반복된다. 그 측면 형상은 평면보다는 곡면으로 하는 것이 바람직하며, 웨지(50)가 세 개 내지 네 개 정도 안착될 수 있도록 하는 것이 좋다.

도 8b에 개시된 바에 따르면, 웨지(50)가 안착되는 부분인 웨지접촉부(46)는 돌출되어 소외곽원(B)에 접하는 제1걸림돌기(48), 제0걸림돌기(48a)로부터 대외곽원(A)을 향해 완만하게 비스듬한 각도의 곡면으로 형성된 제1접촉면(49), 제1접촉면(49)의 끝단이 대외곽원(A)과 접하면서 급격하게 꺾여 소외곽원(B)을 향하도록 제1접촉면(49)과 제1걸림돌기(48) 사이에 형성된 제1걸림홈(47)으로 이루어져 있다. 즉, 웨지접촉부는 접촉면, 걸림홈, 걸림돌기가 감싸며 형성하는 공간이다.

웨지접촉부(46)는 동일한 형상으로 복수개가 형성되어 있으며, 편의상 제1접촉면(49)의 시계회전 반대방향에 바로 연결된 걸림돌기를 제0걸림돌기(48a)이라 명하고, 제1걸림돌기(48)와 시계회전 방향에 바로 연결된 접촉면을 제2접촉면(49b)이라 한다.

제1접촉면(49)은 곡면의 형상을 하는 것이 바람직하며, 클러치부(43)의 이동시 웨지(50)를 스풀(70)의 원통형지지부(72) 방향으로 밀며 가압하는 역할을 한다. 제1접촉면(49)은 소외곽원(B)과 대외곽원(A) 사이를 연결하며 접하는 형상으로 완만한 각도로 비스듬하게 형성된다.

제1접촉면(49)이 대외곽원(A)과 소외곽원(B) 사이를 가파르게 연결하는 형상이면 약간의 회전만으로도 웨지(50)를 내부쪽으로 깊이 밀게 되며, 대외곽원(A)과 소외곽원(B) 사이를 완만하게 연결하는 형상이면 상대적으로 긴 회전이 있어야 웨지(50)를 깊이 밀 수 있다.

제1접촉면(49)의 기울기 및 곡면의 곡률은 적절히 변경할 수 있으며, 클러치부(43)가 9°정도 회전하면, 웨지(50)가 스풀(70)의 원통형지지부(72)에 밀착되도록 형상 및 위치를 정하는 것이 바람직하다.

도 9는 본 발명의 웨지를 확대하여 나타내는 도면이다.

도 9에 개시된 바에 의하면, 웨지(50)는 클러치부(43)의 제1접촉면(49)과 면접촉할 수 있도록 동일한 형상을 갖는 외부접촉면(56)을 포함하고 있다. 제1접촉면(49)과 외부접촉면(56)은 동일한 형상으로 대응되므로, 면접촉을 하게 된다.

외부접촉면(56)의 양 측면은 제1걸림홈(47)과 제1걸림돌기(48) 사이의 면 쪽에 위치하는 광면(52) 및 제0걸림돌기(48a) 쪽에 위치하는 협면(54)이 구비된다. 광면(52) 및 협면(54)은 외부접촉면(56) 및 내부접촉면(58)과 곡면으로 연결되도록 하는 것이 바람직하며, 클러치부(43)의 힘은 대부분 제1접촉면(49)과 외부접촉면(56)에 의해 전달되므로, 광면(52) 및 협면(54)의 특별한 역할은 없다.

외부접촉면(56)의 맞은편 안쪽에는 내부접촉면(58)이 구비된다. 내부접촉면(58)은 평상시에는 스풀(70)의 원통형지지부(72)와 접하지 않고, 일정 거리만큼 간격을 두고 있다. 이러한 간격은 케이스기어(60)의 웨지전단부(66; 도 10)에 의해 유지된다.

내부접촉면(58)은 외부접촉면(56)이 가압되면 스풀(70)의 원통형지지부(72)와 접촉되어 소성변형되면서 회전을 방지하는 역할을 한다. 내부접촉면(58)은 원통형지지부(72)와 면접촉을 할 수 있도록 원통형의 외곽면으로 하는 것이 바람직하다.

또한 내부접촉면(58)에 돌기부(58a)를 다수개 형성하는 경우, 스풀(70)의 원통형지지부(72)와 2 이상의 지점에서 접촉하게 되며, 돌기부(58a)가 원통형지지부(72)의 내부로 파고 들면서 소성변형되어, 웨지(50)와 스풀(70)이 더욱 확고하게 접촉되어, 지지되게 된다.

도 10은 본 발명의 웨지가 케이스기어에 안착되는 상태를 나타내는 도면이다.

도 10에 개시된 바에 의하면, 케이스기어(60)의 중심부에는 스풀(70)의 원통형지지부(72)가 삽입되는 스풀공(62)이 형성되어 있다. 스풀공(62)의 주위에 사방으로 웨지(50)가 안착된다. 평상시에는 웨지(50)가 원통형지지부(72)에 접하면 안되므로, 스풀공(62) 주위에는 웨지(50)와 원통형지지부(72) 사이의 간격을 유지하는 웨지전단부(66)가 형성된다.

웨지전단부(66)는 케이스기어(60)의 평면에 수직으로 돌출된 형상이며, 웨지(50)를 양쪽에서 지지하도록 하는 것이 바람직하다. 웨지전단부(66)를 스풀공(62)으로부터 먼 위치에 있도록 형성하면, 웨지(50)와 원통형지지부(72)가 과도히 멀어져, 유사시 웨지(50)가 원통형지지부(72)에 접촉하는 때까지 상당한 시간이 소요된다.

따라서 웨지전단부(66)는 스풀공(62)에 원통형지지부(72)의 삽입을 방해하지 않으면서도, 스풀공(62)에 최근접되도록 위치하는 것이 바람직하다. 도 10 우측의 확대도를 참조하면, 웨지(50)의 돌기부(58a)가 원통형지지부(72)에 접하지 않도록, 웨지전단부(66)가 웨지(50)를 지지한다.

한편, 웨지전단부(66)는 유사시에 웨지(50)가 원통형지지부(72)에 접촉될 수 있도록 일정한 힘을 가하면 파손되어야 한다. 즉, 차량 사고로 인한 급정거시 랙(30)의 상승으로 인한 피니언(40)의 회전력이 가해지면, 웨지전단부(66)는 즉시 파손되어야 한다.

한편, 케이스기어(60) 내의 상하부에는 피니언(40)을 지지, 고정하기 위한 피니언전단부(64)를 구비하는 것이 바람직하다. 케이스기어(60)에 피니언전단부(64)가 형성되고, 피니언(40)에 피니언전단부홈(44)이 형성됨에 따라 피니언(40)을 케이스기어(60)에 결합할 때, 특별히 웨지(50)의 위치를 신경쓰지 않아도 피니언전단부(64)와 피니언전단부홈(44)만 맞추면 모든 위치가 대응되어 결합이 되도록 할 수 있으므로, 조립을 용이하게 하는 효과가 있다.

피니언전단부(64)는 피니언(40)의 피니언전단부홈(44)에 삽입되며, 웨지전단부(66)와 마찬가지로 일정 힘을 가하면 즉시 파손되어, 피니언(40)이 회전될 수 있 도록 하여야 한다.

도 11은 본 발명의 웨지가 케이스기어에 안착되고, 피니언이 결합된 상태의 단면을 나타내는 도면이다.

도 11에 개시된 바에 의하면, 클러치부(43)의 피니언전단부홈(44)은 피니언전단부(64)에 끼워지고, 각 웨지(50)는 제1접촉면(49)에 외부접촉면(56)이 대응되어 접하면서, 위치하고 있다.

이하 상기한 프리텐셔너의 동작을 도 12 및 도 13을 참고로 상세히 설명하도록 한다.

도 12는 가스발생기구가 폭발한 직후의 상태를 나타내는 도면이다.

도 12를 참조하면, 랙(30)이 A 방향과 같이 상승하면서, 피니언(40)을 B의 방향으로 회전시킨다. 피니언(40)이 회전되기 위해서는 피니언(40)을 지지하고 있던 피니언전단부(64)가 파손되어야 한다. 또한 회전하는 클러치부(43)가 웨지(50)를 가압함에 따라 웨지(50) 안쪽의 웨지전단부(66)가 파손된다.

피니언(40)이 회전하면 그 내부의 클러치부(43)와 웨지(50)는 (c)에 나타난 바와 같이, 원통형지지부(72)를 C의 방향으로 가압하며 접촉하게 된다. 이 때 클러치부(43)와 웨지(50)는 제1접촉면(49)과 외부접촉면(56)을 통해 상호 면접촉되어 있는 상태이다.

도 13은 랙이 일정길이 만큼 상승된 상태를 나타내는 도면이다.

도 13을 참조하면, 랙(30)의 상승으로 인해 피니언(40)은 B방향으로 계속 회전되고, 클러치부(43)는 웨지(50)를 밀면서 더욱 가압한다. 이 때에는 (d)에서 나타난 바와 같이, 이미 웨지(50)의 돌기부(58a)는 원통형지지부(72)를 파고들면서 소성변형을 일으켜 일체로 고정되게 된다.

클러치부(43)는 B방향으로 회전하면서, 원통형지지부(72)를 회전시켜, 스풀(70)이 안전벨트를 감도록 한다. 제1접촉면(49)은 제1걸림홈(47)으로부터 제0걸림돌기(48a)로 갈수록 소외곽원 방향을 향하며 안쪽으로 좁혀지도록 경사져 있으므로, 웨지(50)를 D와 같이 안쪽방향으로 더욱 강하게 가압하게 된다.

이와 같이 가압한 상태에서도 랙(30)은 계속하여 상승하므로 스풀(70)을 B방향으로 계속해서 역회전시키므로, 안전벨트는 더욱 더 감겨, 착용자의 상체가 앞으로 튀어나가지 않도록 지탱해 준다.

본 발명의 프리텐셔너는 간단한 구성만으로 안전벨트를 역방향 회전시켜, 부품 수가 감소하고, 제작이 용이하며, 조립이 간단하게 되는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 웨지가 회전하지 않고 바로 클러치부에 접촉되도록 하여, 신속하게 안전벨트를 역방향 회전시키는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 웨지가 클러치부에 면접촉하게 되어 선접촉하는 것보다 확실하고 안정적인 가압을 할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

Claims

삭제
차량의 급감속시에 안전벨트의 풀림을 방지하는 프리텐셔너에 있어서,

벨트가 감기는 스풀; 차량의 급감속시에 가스를 폭발시켜 베이스카트리지로 팽창력을 전달하는 가스발생기구; 상기 베이스카트리지로 전달된 팽착력에 의해 상기 베이스카트리지에서 돌출되며, 한 쪽면에 다수의 이를 구비하는 랙; 상기 랙이 소정 길이만큼 돌출되며 움직일 때 맞물려 돌아가도록 이를 구비하는 피니언; 일면으로는 상기 스풀의 일측이 삽입되고, 타면으로는 상기 피니언이 삽입되는 케이스기어; 및 상기 피니언과 상기 케이스기어 사이에 위치하는 웨지;를 포함하고,

상기 피니언에는 상기 이가 구비된 면의 뒷면에 클러치부가 형성되며, 상기 클러치부에는 상기 웨지가 삽입되기 위한 웨지홈이 형성되고, 상기 케이스기어에 고정되기 위한 피니언전단부홈이 형성되며,

상기 케이스기어에는 상기 피니언전단부홈에 삽입되는 피니언전단부를 구비하여,

상기 피니언전단부홈은 상기 피니언전단부에 삽입되어 상기 피니언의 회전을 방지하되, 상기 피니언에 일정 힘이 가해지면 상기 피니언전단부가 파손되는 것을 특징으로 하는 프리텐셔너.
제 2 항에 있어서,

상기 케이스기어에는 상기 웨지가 안착되고,

상기 피니언의 상기 웨지홈에 상기 웨지가 삽입되도록 하면서, 상기 케이스기어에 상기 피니언이 삽입되는 것을 특징으로 하는 프리텐셔너.
제 3 항에 있어서,

상기 웨지홈의 외곽은 상기 클러치부와 동심인 대외곽원과 소외곽원 사이의 공간에 위치하는 형상이고,

상기 웨지홈은 상기 웨지를 감싸는 웨지접촉부를 구비하는 것을 특징으로 하는 프리텐셔너.
제 4 항에 있어서, 상기 웨지접촉부는

상기 대외곽원에 접하도록 함몰된 제1걸림홈;

상기 소외곽원에 접하도록 돌출되는 이전의 제0걸림돌기와 제1걸림홈 사이를 연결하는 제1접촉면; 및

상기 제1걸림홈과 다음의 제2접촉면 사이를 연결하며 소외곽원에 접하도록 돌출되는 제1걸림돌기;로 구성되는 것을 특징으로 하는 프리텐셔너.
제 5 항에 있어서, 상기 제1접촉면은

상기 대외곽원과 상기 소외곽원 사이의 공간에 곡면을 형성하는 각도로 기울어져 형성되는 것을 특징으로 하는 프리텐셔너.
제 5 항에 있어서, 상기 웨지는

상기 웨지접촉부의 상기 제1걸림홈과 상기 제1걸림돌기 사이의 면과 대응되는 광면;

상기 광면의 반대측에 위치하는 동시에 상기 광면보다 작은 협면;

상기 웨지접촉부의 상기 제1접촉면에 면접촉될 수 있도록 대응되는 형상의 외부접촉면; 및

상기 스풀의 원통형지지부의 외주면에 면접촉될 수 있도록 대응되는 형상의 내부접촉면을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프리텐셔너.
제 7 항에 있어서,

상기 내부접촉면에는 돌기부가 형성되는 것을 특징으로 하는 프리텐셔너.
제 3 항에 있어서, 상기 케이스기어는

상기 스풀 일측의 원통형지지부가 삽입되기 위한 중심부의 스풀공; 및

상기 웨지를 결합, 지지하되 일정 힘을 가하면 파손되는 웨지전단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리텐셔너.
제 9 항에 있어서, 상기 웨지전단부는

상기 웨지를 지지하기 위해 상기 스풀공의 주위에 대칭되는 형상으로 일정 간격으로 위치하고, 상기 케이스기어의 내면에 수직하게 구비되어,

상기 웨지를 양 쪽에서 지지하여, 상기 웨지가 파손되는 일정 힘이 상기 웨지에 가해지기 전까지 상기 내부접촉면이 상기 스풀의 상기 원통형지지부에 접촉되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 프리텐셔너.
제 10 항에 있어서, 상기 웨지전단부는

상기 내부접촉면과 상기 광면의 연결부위, 상기 내부접촉면과 상기 협면의 연결부위를 감싸면서 지지하는 형상이며, 상기 스풀공에 근접하여 형성되는 것을 특징으로 하는 프리텐셔너.
삭제
차량의 충돌에 의한 급감속시에 안전벨트가 풀리는 것을 방지하기 위해 랙과 피니언을 이용하여 안전벨트가 감긴 스풀을 역방향으로 회전시키는 안전벨트 풀림방지 방법에 있어서,

가스발생기구가 폭발하여 팽창된 가스는 베이스카트리지에 장착된 랙의 하부를 밀어올리는 제1단계;

상기 랙이 소정 길이만큼 상승하면서 상기 랙과 맞물린 피니언을 소정 각도 회전시키는 제2단계;

상기 피니언이 회전하면서 내면에 형성된 클러치부에 회전력을 전달하여 케이스기어의 피니언전단부가 파손되는 제3단계;

상기 클러치부가 계속 회전하면서 웨지접촉부의 접촉면이 케이스기어에 안착된 웨지의 외부접촉면에 면접촉되면서 힘을 전달하는 제4단계;

상기 웨지의 상기 외부접촉면으로 전달된 힘이 내부접촉면으로 전달되어 상기 케이스기어의 웨지전단부를 파손하는 제5단계;

상기 웨지전단부가 파손된 후 상기 웨지는 초기 위치를 이탈하여 상기 내부접촉면이 상기 케이스기어에 삽입된 상기 스풀의 원통형지지부의 외주면에 밀착되도록 이동, 가압되고, 상기 내부접촉면은 상기 원통형지지부와의 접촉으로 소성변형을 일으켜 일체화되면서, 상기 스풀의 움직임이 상기 피니언의 움직임에 종속되는 제6단계; 및

상기 랙이 소정 길이만큼 더 상승하면서 상기 피니언을 더 회전시켜, 상기 원통형지지부와 연결된 상기 스풀을 소정 각도만큼 회전시키는 제7단계를 포함하는 안전벨트 풀림방지 방법.