KR100631263B1 - 좌석 벨트 리트랙터 - Google Patents

Abstract

관성 부재(1), 잠금 포올(6) 및 록 컵(4)을 구비한 좌석 벨트 리트랙터용 웹 센서를 갖는 좌석 벨트 리트랙터가 제공된다. 관성 부재(1)는 록 컵(4)에 편심 회전 가능하게 장착되어 있다. 잠금 포올(6)은 관성 부재(1)와 일체로 형성되어 있다. 록 컵(4)은 잠금 포올(6)과의 결합을 위해 반경 방향 내측을 향한 1세트의 잠금 치형(5)을 갖는다. 잠금 포올(6)의 형상과 윤곽은 잠금 치형(5)의 형상과 상보적이다.

Description

좌석 벨트 리트랙터{SEAT BELT RETRACTOR WITH A WEB SENSOR}

본 발명은 웹 센서를 구비한 좌석 벨트 리트랙터에 관한 것이다.

전통적으로 차량 안전 장치는 소위 3점 구성의 좌석 벨트를 포함한다. 좌석 벨트는, 탑승객의 무릎 위를 수평으로 가로지른 후에 탑승객의 흉부를 비스듬히 가로지르도록 차량에 부착되어 있는 강력 직물 벨트 띠 재료를 포함한다. 일반적으로 벨트 띠의 일 단부는 차량의 바닥과 같은 구조 부재에 고정되는데, 전형적으로는 좌석과 차량 측면 사이에 위치되어 있다. 좌석 벨트는 이어서 탑승객의 무릎을 가로질러, 좌석 다른 쪽의 차량 구조 부재에 장착되어 있는 버클에 해제 가능하게 고정된다. 계속해서, 좌석 벨트는 탑승객의 흉부를 비스듬히 가로질러, 탑승객의 어깨 높이 정도에서 측면 기둥에 부착되어 있는 링의 고리를 통과한다. 좌석 벨트는 이어서 수직 하방으로 연장되어, 바닥과 같은 차량의 구조 부재에 나사 체결되어 있는 좌석 벨트 리트랙터에 좌석 벨트의 타 단부가 부착되도록 되어 있다.

벨트 띠는 좌석 벨트 리트랙터의 원통 형상 스풀에 감기는데, 이러한 스풀은 벨트 띠가 좌석 벨트 리트랙터에 감긴 채 유지되고 따라서 탑승객의 몸체를 보호하 도록 스프링 편향되어 있다. 정상 상태에서 스풀은 벨트 띠가 풀리도록 회전할 수 있는데, 이로써 예를 들면 자동차 라디오를 조정하거나 수납실에 접근하는 것과 같은 일정 한도 내의 움직임이 허용되어 탑승객에게 편의를 제공할 수 있다.

그러나, 충돌이 발생할 때는 벨트 띠의 추가 풀림이 없도록 스풀이 잠겨져야 하는데, 이는 탑승객이 전방으로 이동하여 계기판 또는 전방 바람막이와 충돌하는 것 등에 의해 부상당하는 것을 방지하기 위함이다. 전통적으로, 이것은 사전 결정된 한도를 넘어선 가속 또는 감속을 검출하는 센서를 제공하는 것에 의해 이루어진다. 소위 차량 센서는 충돌을 나타내는 급격한 차량 가속 또는 감속을 검출한다. 소위 웹 센서는 충돌을 나타내는 갑작스런 벨트 띠 당김을 검출한다.

웹 센서는, 정상 상태에서 스풀과 함께 회전하도록 스풀에 장착되나 조정 스프링에 의해 편향되어 있는 편심 피봇 관성 부재(eccentrically pivoted inertia member)를 포함한다. 스풀이 갑자기 운동할 때, 이것은 충돌을 나타내는데, 관성 부재는 스풀보다 지연되어 스풀에 대해 실제적으로 회전한다. 관성 부재는 일체형 잠금 포올(integral locking pawl)을 구비하는데, 이 잠금 포올은 잠금 시스템에 부착되는, 록 컵(lock cup)이라 알려진 래칫 휘일(ratchet wheel)의 치형과 결합한다. 이것에 의해 벨트 띠의 추가 풀림이 없도록 스풀이 잠기고, 따라서 탑승객이 보호된다.

그러나, 일체형 포올은 디스크의 피봇 지점으로부터 비교적 먼 거리에 있고, 따라서 부하 벡터(load vector)에 대해 특정한 예각을 이룬다. 이러한 구조는, 첨단끼리 서로 부딪친, 포올과 록 컵의 치형 때문에, 좌석 벨트 리트랙터의 걸림 현 상 발생 가능성을 증가시킨다. 분리형 잠금 포올을 사용하면 걸림 현상이 감소하나, 이 경우에는 좌석 벨트 리트랙터의 가격이 상승한다.

발명의 요약

본 발명은 저렴한 방식으로 걸림 가능성을 배제시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 잠금 포올 및 록 컵의 치형에 대한 개선된 구조 및 형상이 제공된다.

도 1a는 종래 기술의 일례에 따른 웹 센서를 갖는 좌석 벨트 리트랙터의 단면도로서, 잠금 포올이 완전 잠금 위치에 있는 상태를 도시하는 도면,

도 1b는 도 1a의 웹 센서의 단면도로서, 종래 기술 좌석 벨트의 잠금 포올이 타 위치에 있는 상태를 도시하는 도면,

도 2는 종래 기술의 다른 예에 따른 웹 센서를 갖는 좌석 벨트 리트랙터의 단면도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웹 센서를 갖는 좌석 벨트 리트랙터의 단면도,

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 웹 센서를 갖는 좌석 벨트 리트랙터의 단면도,

도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 웹 센서를 갖는 좌석 벨트 리트랙터의 단면도,

도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 웹 센서를 갖는 좌석 벨트 리트랙터의 단면도,

도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 웹 센서를 갖는 좌석 벨트 리트랙터의 단면도.

도 1a와 도 1b에서, 종래 기술 웹 센서를 갖는 좌석 벨트 리트랙터는 잠금 포올이라고도 지칭되는 관성 부재(1)를 가지며, 이 관성 부재(1)는 피봇 지점(2)에서 리트랙터 스풀(도시되지 않음)에 회전 가능하게 장착되어 있다. 피봇 지점(2)은, 래칫 휘일(4)의 축(3)과 일치하는 스풀의 축으로부터 이격되어 있다. 래칫 휘일(4)은 톱니 단면 형상이고, 후연(trailing edge) 또는 장측(7)과 전연(leading edge) 또는 단측(8)을 가지는데, 전연과 후연 사이에는 첨단이 위치되어 있다. 반경 방향 내측을 향한 치형은 래칫 휘일(4)의 내주(radially inner circumference)를 따라 균일하게 반복되는 패턴으로 배치되어 있다. 래칫 휘일 치형(5)은 관성 부재(1)의 치형(6)과 결합 가능하여, 충돌 검출시 스풀(도시되지 않음)의 회전을 잠그게 된다. 스풀의 회전 속도에 갑작스런 변화가 발생할 때 충돌이 검출되는데, 예를 들어 차량의 브레이크가 걸릴 때 탑승객이 좌석 벨트에 갑작스런 큰 힘을 가하는 경우에서와 같은 급가속이 일반적으로 이에 해당한다. 관성 부재(1)는 스풀처럼 급격히 속도가 변화할 수 없고, 따라서 스풀과 래칫 휘일(4)보다 지연된다. 그에 따라 관성 부재(1)와 래칫 휘일(4) 사이에 위상차(phase difference)가 생기고, 관성 부재가 회전함에 따라 관성 부재 상의 치형(6)이 래칫 휘일(4) 상의 치형(5)과 결합함으로써, 스풀이 잠겨져 탑승객이 보호된다. 도 1a에 이러한 상태가 도시되어 있는데, 여기서 관성 부재(1)는 래칫 휘일(4)의 치형들(5) 사이에 완전히 결합되어 있다. 탑승객에 가해지는 힘, 즉 좌석 벨트에 가해지는 힘이 감소하면, 래칫 휘일 상의 치형(5)과 관성 부재 상의 치형(6)의 결합이 해제되어, 관성 부재(1)는 편향 또는 조정 스프링(도시되지 않음)의 작용에 따라 래칫 휘일(4)에 대한 정상 위치로 복귀한다.

문제점은 도 1b에 도시된 바와 같이 관성 부재(1) 상의 치형(6)이 래칫 휘일(4) 상의 치형(5)의 첨단과 결합하는 상황에서 발생하는데, 이러한 상황이 발생하는 것은, 잠금 시스템에 대한 스풀의 각위치(angular position)가 어긋나 부품들이 걸리게 되고, 이렇게 걸린 부품들은 추가적인 힘이 감소할 때에도 쉽사리 풀리지 않기 때문이다. 또한, 이러한 상황에서는 치형 첨단의 비틀림 현상이 초래될 수 있고, 따라서 좌석 벨트 리트랙터의 성능과 안전성이 열화될 수 있다. 첨단 대 첨단 잠금 현상(tip-to-tip locking)이 발생한 도 1b에서 스풀의 각위치는 약 10.71°만큼 어긋날 뿐이다. 10.71°의 각도는 치형 공간의 2/3에 해당한다. 이러한 상황은 전통적인 좌석 벨트 리트랙터의 사용시 자주 발생하는데, 관성 부재가 치형(5)의 첨단에서 용이하게 미끄러져 나갈 수 없어 리트랙터가 걸리게 되는 것이다.

도 2에는, 좌석 벨트 리트랙터를 개선시키려는 시도의 종래 기술이 도시되어 있다. 이 예에서, 래칫 휘일(4) 상의 치형(5)의 형상은 도 1에 도시된 래칫 휘일 상의 치형의 형상과 비교하여 변화되어 있다. 치형(5)은 도 1의 치형보다 작고, 장측(7)은 2개의 부분, 즉 비교적 경사가 급한 제 1 부분(7A)과 비교적 경사가 완만한 제 2 부분(7B)을 갖는다. 이 경우, 스풀의 각위치(α)는 관성 부재(1) 상의 치형(6)의 첨단 대 첨단 결합과 완전한 결합 사이에서 6.88°만큼만 어긋나나, 걸림 현상은 여전히 발생한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웹 센서를 갖는 좌석 벨트 리트랙터의 단면도이다. 이러한 웹 센서에 대한 새로운 설계에서, 본 명세서에서 록 컵(4)이라고도 지칭되는 래칫 휘일(4) 상의 치형(5)은 관성 부재(1)의 치형(6)의 궤적을 따르는 형상을 갖고 있다. 바꿔 말하면, 본 실시예에서 잠금 포올(locking pawl)의 후연의 궤적은 록 컵 치형(5)의 후연의 궤적과 일치하거나 상보적이다. 본 실시예에서, 스풀의 각위치는 관성 부재의 치형(6)이 잠기는 위치에 관계없이 동일한데, 즉 관성 부재의 치형(6)이 참조 부호 6으로 표시된 위치에서 완전히 잠기거나 참조 부호 6'로 표시된 첨단 대 첨단 위치에 있거나 스풀의 각위치는 동일하다. 잠금 포올의 전연과 후연 사이의 각도가 60°보다 크거나 바람직하게는 70°보다 크도록, 혹은 훨씬 더 크도록 관성 부재 치형(6)의 윤곽이 설정되면, 강도가 개선된다. 요컨대, 이러한 구성에서는 치형 간극(tooth gap)이 메워져 있다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 웹 센서를 갖는 좌석 벨트 리트랙터의 단면도이다. 도 4는 본 발명의 변형예를 도시하는데, 여기서 관성 부재(1)의 치형(6)은 "메워지도록 되어 있는" 사각형 해머 헤드 간극(square hammer head gaps)의 형태를 취한다. 이러한 구조는 성능의 열화 없이 강도를 개선시킨다. 이번에도 완전히 결합된 관성 부재의 위치는 참조 부호 6으로 표시되고, 첨단 대 첨단 위치는 참조 부호 6'로 표시되어 있다.

도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 웹 센서를 갖는 좌석 벨트 리트랙터의 단면도이다. 도 5는 본 발명의 또 다른 변형예를 도시하는데, 여기서 관성 부재(1)의 치형(6)의 첨단은 건너뜀(skipping) 현상을 방지하도록 래칫 휘일(4)의 재료 내로 파고드는 형상을 갖는다. 래칫 휘일 상의 치형(5)의 설계에는, 관성 부재(1)의 피봇 지점(2)을 중심으로 하는 호(10)와 평탄부(11) 사이에 형성된 모서리부(9)가 포함되는데, 즉 래칫 휘일 상의 하나의 치형(5)의 첨단과, 인접 치형의 단부(9) 부분까지는 관성 부재의 피봇 지점(2)으로부터 동일한 거리에 있다.

도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 웹 센서를 갖는 좌석 벨트 리트랙터의 단면도이다. 도 6의 실시예에서, 래칫 휘일 상의 인접한 치형들 사이의 모서리부(9)는 보다 완만한 각도로 형성되어 있고, 면(11)은 관성 부재(1)의 치형(6)의 한 면(12)과 동일한 형상으로 형성되어 있다. 즉, 래칫 휘일(4)의 치형(5)은 약간 편심적인 지그재그 단면(slightly eccentric zigzag cross section)을 가지며, 따라서 보다 강한 압축 강도를 나타낸다. 도 3 내지 도 6에 도시되어 있는 본 발명의 실시예들은 관성 부재 치형 첨단의 접촉 위치에 관계없이 스풀의 각위치를 유지시키는 원리를 제시한다. 실제에 있어서, 이러한 유형의 치형 형상은 제한된 토크 용량을 가지며, 역시 관성 부재(1)의 치형(6)의 건너뜀 현상을 초래할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 웹 센서를 갖는 좌석 벨트 리트랙터의 단면도이다. 도 7의 실시예에서는 상어 이빨 모양의 보다 긴 래칫 치형(5)이 사용되는데, 이들은 보다 길며, 전연에는 상이한 기울기를 갖는 2개의 구역(section), 즉 첨단에 인접한 제 1 구역과, 잠금 포올의 전연에 대해 동일한(상보적인) 제 2 구역이 포함되어 있다. 또한, 관성 부재(1) 상의 치형(6) 역시 변경되어 있다. 바람직하게, 록 컵의 치형과 완전한 잠금 결합 상태에 있는 잠금 포올의 위치와, 록 컵의 치형과 첨단 대 첨단 결합 상태에 있는 잠금 포올의 위치 사이의 호에 대한 록 컵의 회전 중심에서의 각도(β)는, 대략 360°를 록 컵의 치형의 총 개수로 나눈 값이다. 록 컵에 24개의 치형을 갖는 좌석 벨트 리트랙터에 대해서는 전형적으로 약 15°, 예를 들면 14°와 16°사이의 각도가 그 값이 된다. 래칫 치형과 정확하게 결합한 관성 부재(1)의 첨단의 위치(6)와, 인접 래칫 치형의 첨단과 결합한 관성 부재(1)의 위치(6') 사이의 각도는 15°이며, 이것은 위상차가 없음을 의미한다. 이런 방식에서는 토크 용량의 감소 없이 걸림 현상이 방지된다. 선택된 값 15°는, 휨 현상이 허용되는 좌석 벨트 리트랙터 부품 요소의 특정한 구성에 따라, 1°내지 2°정도 더 작거나 클 수 있다. 관성 부재(1)의 완전 결합 위치(6)와 첨단 대 첨단 위치(6') 사이의 선에 의해 이루어지는 호는 관성 부재의 피봇 지점(2)에 그 중심이 있다.

Claims (12)

1. 웹 센서를 갖는 좌석 벨트 리트랙터에 있어서,

   상기 웹 센서는, 일체로 형성된 잠금 포올(6)을 구비한 관성 부재(1)와, 상기 잠금 포올(6)과의 결합을 위해 반경 방향 내측을 향한 1세트의 치형(5)을 구비하며 회전가능한 록 컵(4)을 포함하며,

   상기 잠금 포올(6)은 전연과 후연 사이에 1개의 잠금 첨단을 가지고,

   각각의 치형(5)은 전연, 후연 및 이 전연과 후연 사이의 첨단을 가지며,

   상기 잠금 포올(6)의 형상과 윤곽은 상기 치형(5)의 형상과 상보적이고,

   상기 관성 부재(1)는 상기 록 컵(4)에 편심 회전 가능하게 장착되어 있으며,

   각각의 치형(5)의 전연은 기울기가 상이한 2개의 구역, 즉 상기 치형(5)의 첨단에 인접한 제 1 구역과, 상기 잠금 포올(6)의 전연에 대해 상보적인 윤곽의 제 2 구역을 갖는

   좌석 벨트 리트랙터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 웹 센서는, 상기 록 컵(4)의 치형(5)과 완전 잠금 결합된 상태인 상기 잠금 포올(6)의 위치와, 상기 록 컵(4)의 치형(5)과의 첨단 대 첨단 결합 상태인 상기 잠금 포올(6)의 위치 사이의 호에 대한 상기 록 컵(4)의 회전 중심에서의 각도가, 360°를 상기 록 컵(4)의 치형(5)의 총 개수로 나눈 값이 되도록 구성되어 있는

   좌석 벨트 리트랙터.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 각도는 14°와 16°사이인

   좌석 벨트 리트랙터.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 각도는 15°인

   좌석 벨트 리트랙터.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 록 컵 치형(5) 각각은 상기 후연과 인접 치형(5) 전연 사이에 중간 구역을 더 갖는

   좌석 벨트 리트랙터.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 록 컵 치형(5)은 톱니 형상을 갖는

   좌석 벨트 리트랙터.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제

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