KR100614734B1 - 좌석 벨트 리트랙터 - Google Patents

Abstract

좌석 벨트 리트랙터는 회전 방향에 따라 좌석 벨트 웨빙을 인입 또는 인출하도록 프레임(8)상에 회전 가능하게 장착된 스풀(1)을 구비한다. 충돌이 감지되면 스풀은 회전하지 않도록 로킹된다. 힘 제한 기구는 차량 탑승자의 전방 운동량의 영향하에서 스풀 샤프트가 로킹된 후에 좌석 벨트 웨빙의 추가 인출을 허용한다. 힘 제한 수단은 스풀과 그 회전축 사이에 부착된 토션 바아(2) 형태의 1차 하중 제한 기구와, 2차 하중 제한 기구(6)를 포함한다. 연결 수단은 2차 하중 제한 기구를 스풀과 그 회전축 사이에 선택적으로 연결한다. 선택 기구는 제어 신호에 응답하여 연결 수단을 선택적으로 작동시킨다.

Description

좌석 벨트 리트랙터{SEAT BELT RETRACTOR}

본 발명은 좌석 벨트 리트랙터에 관한 것이다.

일반적으로 좌석 벨트 리트랙터는 단면이 원형인 스풀(spool) 또는 원통형 보빈(bobbin)을 포함한다. 스풀에는 좌석 벨트 웨빙이 부착 및 권취되며, 스풀은 좌석 벨트 리트랙터내의 스풀 샤프트상에 장착된다. 스풀은 반동 스프링의 작용하에 웨빙을 권취하고, 예를 들어 사용자가 라디오 또는 창문을 제어하거나 또는 수납하거나 혹은 도어 포켓에 손을 뻗는 등의 차량 탑승과 관련된 정상적인 동작을 허용하기 위해 차량 탑승자의 비교적 느린 전방 이동의 영향하에서 웨빙을 인출하도록 회전 가능하다. 충돌시에, 차량 탑승자의 보다 급격한 운동량은 스풀이 회전하지 못하도록 로킹하는 충돌 센서를 작동시켜서, 차량 탑승자의 전방 운동을 방지한다.

충돌시의 좌석 벨트 스풀의 갑작스러운 로킹은, 벨트 웨빙에 의한 흉부의 갑작스러운 충격으로 인해 차량 탑승자에게 부상을 입힐 수 있다. 이것은 격심한 충돌시에 특히 그러하다. 최근에는, 이러한 문제가 인식되어 몇 가지 해결책이 제안되었다.

한가지 해결책은 높은 하중하에서의 웨빙의 자연 신장과, 높은 하중하에 스풀에 권취된 웨빙의 자연 수축에 의해 발생하는 스풀 필름 효과에 기대어 하중 제한 효과를 발생시키는 것이다.

다른 방법은 미국 특허 제 5,014,927 호에 개시된 것으로, 여기에서는 예를 들어 스풀과 최내측에 감긴 벨트 웨빙 사이의 힘의 경로(force path)에 소성 변형 또는 전기적 변형 가능한 부재를 개재시킴으로써 힘을 제한한다. 한가지 일반적인 예로는, 높은 토크의 인가시에 비틀리며 그 상태로 7 내지 8회까지 회전할 수 있는 강철제 토션 바아가 있다. 웨빙의 인출은 대체로 충돌이 감지된 순간의 차량 탑승자의 운동량에 비례한다. 이러한 인출은 높은 차량 속도에서 특히 최초의 충돌 순간동안에 차량 탑승자에게 가해지는 격심한 구속력을 감소시킨다. 따라서, 충돌시의 좌석 벨트에 의한 부상을 감소시킨다.

그러나, 상이한 차량 탑승자를 위해 토션 바아 하중 제한 좌석 벨트 리트랙터를 조절하는 직접적인 방법이 현재로서는 존재하지 않는다. 차량 탑승자의 중량 및 사이즈와 충돌의 강도는 토션 바아 하중 리미터의 성능에 영향을 미치며, 차량 탑승자에 보다 잘 맞도록 하중 제한을 조절하는 것이 바람직하다.

발명의 요약

본 발명에 따르면, 좌석 벨트 리트랙터는 스풀의 회전 방향에 따라 좌석 벨트 웨빙의 인입 또는 인출을 위해 리트랙터 프레임상에 회전 가능하게 장착된 스풀과, 충돌이 감지되면 스풀이 회전하지 못하도록 로킹하는 수단과, 차량 탑승자의 전방 운동량의 영향하에서, 스풀 샤프트가 로킹된 후에 좌석 벨트 웨빙의 추가적인 인출을 허용하는 힘 제한 수단을 포함하며, 상기 힘 제한 수단은 ① 스풀과 그 회전축 사이에 부착된 토션 바아 형태의 1차 하중 제한 기구와, ② 2차 하중 제한 수단과, 스풀과 그 회전축 사이에 2차 하중 제한 기구를 선택적으로 배치하는 수단과, ③ 제어 신호의 제어하에서 연결 수단을 선택적으로 작동시키는 수단을 구비한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌석 벨트 리트랙터의 제 1 실시예의 분해 사시도,

도 2는 도 1의 좌석 벨트 리트랙터를 반대측에서 본 분해 사시도,

도 3 및 도 4는 도 1 및 도 2의 좌석 벨트 리트랙터의 일부를 나타내는 단면도 및 측면도,

도 5 및 도 6은 도 1 및 도 2의 좌석 벨트의 부분 분해 사시도,

도 7 및 도 8은 도 1의 좌석 벨트 리트랙터의 단부도,

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 좌석 벨트 리트랙터의 제 2 실시예의 분해 사시도,

도 10은 도 9의 좌석 벨트 리트랙터를 다른 단부에서 본 분해 사시도,

도 11 내지 도 14는 도 9 및 도 10의 좌석 벨트 리트랙터의 작동 순서를 나타내는 단부도,

도 15는 공지된 좌석 벨트 리트랙터와 본 발명에 따른 좌석 벨트 리트랙터 모두에 대해 충돌시 시간 경과에 따라 하중이 어떻게 변하는지를 나타내는 그래프.

도 1 및 도 2는 하중 제한 토션 바아(2)를 구비한 원통형 리트랙터 스풀(1)을 나타내며, 토션 바아(2)는 스풀 축을 따라 장착되고, 도 2에 도시된 바와 같이 스풀(1)의 일 단부에서 다기능 부재(15)에 부착된 로킹 링(3)에 고정되어 있다. 토션 바아(2)는 1차 하중 제한 기구로서 기능한다. 스풀(1)은 회전 가능하게 프레임(8)에 장착된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 토션 바아는 스플릿 스풀의 양쪽 절반부에 각각 연결된 2개의 단부를 구비한다. 스풀(1)의 제 1 절반부는 로킹 링을 포함하며, 하중 제한시에 회전하지 않도록 고정된다. 제 2 절반부, 즉 스풀 본체는 특정 하중 제한 하중에서 회전하여 토션 바아를 비튼다.

충돌시에, 로킹 링(3)의 외측 상의 치형부와 맞물리는 로크 바아를 포함하는 로킹 기구를 센서가 작동시켜서, 스풀의 회전을 방지하고 스풀 로킹 단계를 시작한다. 토션 바아(2)의 다른 단부는 도 1에 도시된 바와 같이 스풀(1)에 연결된다. 이 좌석 벨트 리트랙터의 측면에는 리와인드 스프링 조립체(5)가 스풀(10)에 부착된다. 리와인드 스프링 조립체(rewind spring assembly)(5)는 스풀(1)을 웨빙 되감은 상태로 가압하는 2차 하중 제한 기구(6)를 포함한다.

충돌이 감지되면, 로크 바아(10)는 로킹 휠(3)상의 치형부와 맞물리며, 토션 바아(2)의 비틀림에 의해 더 이동한 후, 추가로 회전하지 않도록 스풀(1)을 로킹한다. 충돌력이 크면, 토션 바아(2)에 작용하는 힘은 토션 바아(2)를 비틀리게 하 고, 스풀(1)은 토션 바아의 특성에 의해 제어되는 조건하에서 회전할 것이다. 통상적으로, 스풀은 2회 더 회전하며, 따라서 토션 바아(2)는 충돌력이 사라지기 전에 2회 비틀린다. 일반적인 토션 바아는 파손되기 전에 5 내지 6회까지 비틀릴 수 있다.

본 발명에 따르면, 시계(clock) 내에 사용되는 타입의 코일 스프링인 2차 하중 제한 기구(6)는 솔레노이드 또는 파이로테크닉(pyrotechnic) 장치 등의 작동 기구(도시되지 않음)에 의해 작동되는 요크(7)에 의해 스풀(11)의 스프링 단부 및 토션 바아(12)에 선택적으로 부착 가능하다. 이러한 2차 하중 제한 기구(6)는 스프링 기구 조립체(5)의 고정 포스트(9) 주위로 구부러져 있고 코일 형태로 요크(7)를 감고 있는 와이어이다. 작동 기구는 보통보다 무겁거나 또는 큰 차량 탑승자를 위해 하중 제한의 하한값이 상승될 필요가 있을 때 작동된다. 차량 탑승자의 중량 및 사이즈중 적어도 하나의 값을 감지하고, 감지된 값이 사전결정된 값을 초과하는 경우 작동 기구를 작동시키는 수단에 응답하여, 전자 제어 유닛에 의해 제어 신호가 제공될 수 있다. 대안적으로, 제어 신호는 차량 탑승자가 그의 중량 및/또는 사이즈가 소정 값을 초과하였음을 나타내는 신호를 수동으로 입력함으로써 제공될 수 있다.

2차 하중 제한 기구(6)는 토션 바아의 단부 또는 스풀 본체 둘레에 감겨 추가의 하중을 인가하여 토션 바아 하중에 조합한다. 추가 하중은 고정 포스트(9) 주위의 2차 하중 제한 기구를 끌어내는데 필요한 에너지에 따라 달라지며, 이것은 2차 하중 제한 기구의 두께, 길이 및 성분 또는 2차 하중 제한 기구의 수를 조건에 따라 결정함으로써 차량의 충돌 특성에 맞도록 조절될 수 있다. 2차 하중 제한 기구는 차량용 중앙 처리 유닛일 수 있는 전자 제어 유닛으로부터의 신호에 의해 작동되는 솔레노이드 또는 파이로테크닉 장치에 의해 토션 바아에 선택적으로 연결 가능하다.

2차 하중 제한 기구(6)는 통상적으로 약 1.5 내지 3KN 범위의 에너지를 흡수하도록 구성된다. 이것은 스프링 와이어로 제조될 수 있으며, 약 1.5mm의 두께를 가질 수 있다.

요크(7)가 스풀(1) 및 토션 바아(2)와 맞물리기 전의 구성이 도 3 및 도 5에 도시되어 있으며, 여기에서는 요크(7)가 스풀(1)로부터 이격되어 있는 것을 볼 수 있다. 작동 장치의 작동시에, 무거운 차량 탑승자에 대해서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 요크(7)가 화살표(11) 방향으로 이동하여, 내측을 향하는 요크(7)상의 톱니(12)들이 스풀(1)의 단부면상의 융기된 링(13)에 존재하는 대응하는 크기의 절취부와 맞물린다. 이것이 도 4 및 도 6에서 도시한 결합 위치로서, 이 단계에서는 스풀의 회전에 대한 하한값이 증가된다. 토션 바아(7)가 비틀림에 따라 스풀(1)이 더욱 더 회전하면, 요크(7)를 회전시키고, 펙(peg)(9)을 거쳐 요크(7) 둘레로 2차 하중 제한 기구(6)를 더 끌어당길 것이다. 이것은 도 7 및 도 8에 도시되어 있다. 도 7에 있어서, 요크(7)는 스풀(1)과 맞물린 직후의 상태에 있다. 도 8에 있어서, 스풀(1)은 바아(9)를 거쳐 요크(7) 둘레로 약 2 내지 3회 더 회전하여, 시계방향으로 약 2 내지 3회만큼 2차 하중 제한 기구(6)의 단부를 끌어당긴다.

도 9 내지 도 14는 본 발명에 따른 좌석 벨트 리트랙터의 제 2 실시예를 도시한다. 본 실시예에 있어서, 스프링(5)은 2차 하중 제한 기구(6)의 단부(17)를 스풀 단부로부터 이격시키고 융기된 링(13)의 절취부와 결합하는 것을 방지하는 해제 핀(16)에 의해 스풀과 맞물리지 않고 유지된다. 해제 핀(16)은 도 11에 도시되어 있으며, 2차 하중 제한 기구(6)의 굴곡된 단부(17)는 융기된 링(13)으로부터 떨어져 있다. 도 12에 있어서, 해제 핀(16)은 무거운 차량 탑승자와 같은 특정 조건을 표시하는 신호 또는 동작에 응답하여 인입되거나 또는 잘려나가거나 또는 다른 방법으로 제거된다. 굴곡된 단부(17)는 가장 가까운 링(13)의 절취부와 맞물려 2차 하중 제한 기구(6)를 스풀(1)에 연결시킨다. 다음으로, 스풀이 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 시계방향으로 회전하여, 약 1/3회전 정도 2차 하중 제한 기구를 링(13) 둘레로 끌어당긴다. 도 14에 있어서, 2차 하중 제한 기구(6)는 링(13) 위로 거의 완전히 당겨지고, 펙(9)으로부터 분리되어 있다. 이 시점에서 차량 탑승자에 가해지는 하중이 감소하며, 이상적으로는 이 시점에서 차량 탑승자가 에어백과 충돌한다.

도 15는 2차 하중 제한 기구의 효과를 나타내는 그래프이다. 이것은 차량 탑승자가 느끼는 충돌력을 시간에 대해 플로팅한 그래프이다. T₀으로부터 토션 바아가 비틀리기 시작하는 값에 하한값이 도달하는 시점인 T₁까지 서서히 힘이 증가하는 것을 볼 수 있다(라인 A 참조). 그 후, 토션 바아에 의해 힘이 흡수되어 라인 A가 안정화됨으로써, 차량 탑승자가 느끼는 힘이 대체로 일정하게 유지되는 것을 나타낸다. 이것은 가벼운 차량 탑승자에서부터 평균의 차량 탑승자에게 적합하다. 토션 바아와 2차 기구를 모두 사용하면 하한값이 상승하며, 이것은 라인 B에 의해 도시된 바와 같이, 시간 T₂까지 하중 리미터에 의한 충돌의 흡수가 시작되지 않는다는 것을 의미한다. 이것은 무거운 차량 탑승자에게 보다 적합하며, 그 이유는 무거운 차량 탑승자는 보다 큰 충돌력에 의해 탄력을 받기 쉬우며, 보다 긴 시간동안 구속되지 않으면 하중 제한 단계동안 큰 운동량에 의해 차량 탑승자가 차량의 내부 부품과 충돌할 수 있기 때문이다.

Claims (10)

1. 좌석 벨트 리트랙터에 있어서,

   스풀의 회전 방향에 따라 좌석 벨트 웨빙을 인입 또는 인출하도록 리트랙터 프레임(8)상에 회전 가능하게 장착된 스풀(1)과,

   충돌이 감지되면 상기 스풀(1)이 회전하지 않도록 로킹하는 수단과,

   차량 탑승자의 전방 운동량의 영향하에서, 상기 스풀 샤프트가 로킹된 후에 좌석 벨트 웨빙의 추가 인출을 허용하는 힘 제한 수단을 포함하며,

   상기 힘 제한 수단은, ① 상기 스풀(1)과 그 회전축 사이에 부착된 토션 바아(2)의 형태인 1차 하중 제한 기구와, ② 2차 하중 제한 기구(6)와, 상기 2차 하중 제한 기구를 상기 스풀과 그 회전축 사이에 선택적으로 배치하는 수단과, ③ 제어 신호의 제어하에서 상기 연결 수단을 선택적으로 작동시키는 수단을 구비하는

   좌석 벨트 리트랙터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 2차 하중 제한 기구(6)는 와이어인

   좌석 벨트 리트랙터.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 2차 하중 제한 기구(6)는 상기 토션 바아(2)에 선택적으로 연결 가능한

   좌석 벨트 리트랙터.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 2차 하중 제한 기구(6)는 상기 토션 바아(2)에 고정된 단부에서 상기 스풀에 연결된 코일형 와이어인

   좌석 벨트 리트랙터.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 토션 바아(2)는 하중 제한동안 회전하지 않도록 고정된 로킹 링에 연결된 단부와, 하중이 소정 값을 초과하면 상기 토션 바아를 비틀도록 회전하는 스풀(1)에 연결된 다른 단부를 구비하는

   좌석 벨트 리트랙터.
6. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 2차 하중 제한 기구(6)는 상기 웨빙을 상기 스풀에 권취시킨 상태로 유지하는 바이어스 스프링에 연결된 상기 리트랙터 스풀(1)의 단부에서 상기 토션 바아(2)에 연결된

   좌석 벨트 리트랙터.
7. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 2차 하중 제한 기구(6)를 선택적으로 작동시키는 수단은 솔레노이드를 포함하는

   좌석 벨트 리트랙터.
8. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 2차 하중 제한 기구(6)를 선택적으로 작동시키는 수단은 파이로테크닉(pyrotechnic) 장치를 포함하는

   좌석 벨트 리트랙터.
9. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제어 신호는 전자 제어 유닛에 의해 제공되는

   좌석 벨트 리트랙터.
10. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제어 신호는 수동으로 제공되는

    좌석 벨트 리트랙터.

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