KR100657082B1 - 좌석 벨트 리트랙터 - Google Patents

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Abstract

좌석 벨트 리트랙터(20)는 제 1 및 제 2 로킹 기구(40, 60)와, 상기 제 2 로킹 기구(60)의 작동을 기계적으로 저지하는 작동 저지 수단(74)을 구비한다. 좌석 벨트 리트랙터에 지정된 클래스에 해당하지 않는 차량 탑승자에 의해 사용될 때, 리트랙터는 차량 탑승자의 사이즈에 따라 선택적으로 이용되도록 구성된, 예를 들어 토션 바아 및 가변 연신 웨빙, 또는 토션 바아 및 마찰 브레이크, 또는 클러치를 포함한 적어도 2개의 부하 제한 기구를 구비한다.

Description

좌석 벨트 리트랙터{MULTI-LOAD LIMITING SEAT BELT RETRACTOR}
본 발명은 에너지 흡수 또는 분산(dissipating) 기구를 구비한 좌석 벨트 리트랙터(seat belt retractor)에 관한 것으로, 특히 멀티-레벨 부하 제한 시스템으로도 불리는 멀티-레벨 에너지 흡수 또는 분산 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 작동 파라미터에 근거하여 소정 부하 레벨 한계(에너지 분산)로부터 다른 부하 레벨 한계(에너지 분산)로 좌석 벨트의 출력 특성을 변화시키기 위한 장치를 포함한다.
좌석 벨트 리트랙터에 토션 바아가 사용되는 것은 오랫동안 제안되어 왔다. 차량 충돌중에 토션 바아가 비틀림에 따라, 토션 바아의 힘 변위 특성인 리트랙터 출력은 소성 거동 범위에 해당하는 포화 영역에 빠르게 도달한다. 이러한 대체로 일정한(constant) 특성은 다양한 사이즈의 차량 탑승자를 보호하기에 적절하지 않을 수 있는 반동력 또는 부하를 좌석 벨트에 인가한다. 따라서, 하나 이상의 부하 제한 특성을 갖는 좌석 벨트 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
종래의 기술에는 멀티-레벨 부하 제한을 달성하기 위해 서로 유사하지 않으며 분리 배치된 2개의 토션 바아를 구비한 좌석 벨트 리트랙터가 공지되어 있는 한편, 다른 종래의 기술에서는 좌석 벨트 리트랙터는 멀티-레벨 부하 제한 작용을 달성하기 위해 2개의 토션 바아 부분으로 분할된 단일 토션 바아를 사용한다.
본 발명은 특정 작동 조건하에서 제 1 부하 제한 레벨을 달성하기 위한 단일 토션 바아를 사용하며, 다른 작동 조건동안에는 토션 바아를 무력화하는 기구를 포함한다. 소망의 제 2 부하 제한 레벨을 달성하기 위해, 가변 연신 좌석 벨트 웨빙(variable elongation seat belt webbing)이 사용된다. 미국 특허 제 5,830,811 호 및 제 6,288,488 호에는 그러한 웨빙이 개시되어 있다.
통상적인 직물 좌석 벨트는 약 8% 내지 12% 범위의 대체로 규정 가능한 연신율을 나타낸다. 어떠한 좌석 벨트에 대해서도, 부하가 가해지고 탄성 모드에서 작동할 때, 연신은 평가 가능하게 변하지 않는다. 상술한 가변 연신 좌석 벨트는 인사된 부하에 따라 변하는 연신율을 갖는다. 예를 들어, 4kN 내지 5kN의 힘 또는 부하가 벨트에 인가되면, 연신율은 약 6% 내지 8%이다. 부하가 증가함에 따라, 좌석 벨트는 느슨해지면, 그 연신율이 약 12% 내지 14%로 증가한다. 증가된 연신율, 즉 벨트의 증가된 신축성은, 충돌시에 충돌 에너지가 벨트에 의해 흡수되면서 처량 탑승자가 전방으로 이동하는 것을 허용한다. 좌석 벨트가 늘어남에 따라, 충돌 에너지는 분산된다.
표준적인 좌석 벨트 리트랙터는 좌석 벨트가 차량 탑승자에 의해 응력을 받고 늘어날 때, 그리 크지 않은 에너지 흡수 정도를 제공할 뿐이다.
새로운 종류의 좌석 벨트 시스템은 충돌 부싱(bushing) 및 토션 바아를 구비하는 다양한 타입의 에너지 흡수 기구를 포함하며, 부싱 및 토션 바아는 그 둘레에 감겨 있는 좌석 벨트, 이에 따라 웨빙이 제어 가능하게 연장될 수 있도록 한다. 이러한 타입의 시스템에 있어서, 차량 탑승자에 의해 발생된 힘은 토션 바아가 비틀림에 따라, 제어된 힘에 의해 저항을 받는다. 토션 바아가 비틀림에 따라, 충돌 에너지가 분산된다.
발명의 요약
본 발명은 멀티-레벨 좌석 벨트 부하 제한 시스템을 제공하기 위해 토션 바아와 가변 연신 웨빙의 조합 특성을 사용한다. 다른 실시예에 있어서는, 가변 연신 웨빙을 사용하면서, 토션 바아의 에너지 분산 특성이 마찰 브레이크 또는 클러치 기구로 교체되었다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 여러 주요 구성요소를 개략적으로 나타내는 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 좌석 벨트 리트랙터에 대응하는 시스템 블록 다이어그램,
도 3은 좌석 벨트 리트랙터에 포함된 가변 연신 웨빙의 힘 변위 곡선을 나타내는 그래프,
도 4는 제 2 로크 기구의 일부를 나타내는 단면도,
도 5는 ALR 스위치 및 차량 탑승자의 사이즈에 맞춘 스위치 기구(70)를 보다 상세하게 나타내는 도면,
도 6은 복수의 힘 변위 곡선을 나타내는 그래프,
도 7은 본 발명의 대안적인 실시예를 개략적으로 나타내는 도면,
도 8a 내지 도 8c는 토션 바아 회전 카운터 기구를 여러 방향에서 나타낸 도면,
도 9는 도 7의 좌석 벨트 리트랙터에 의해 발생되는 벨트 부하를 나타내는 그래프,
도 10은 본 발명의 대안적인 실시예를 나타내는 도면,
도 11은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면,
도 11a는 마찰과 토션 바아 부하 곡선을 개략적으로 나타내는 그래프.
도 1 및 도 2는 본 발명을 포함하는 좌석 벨트 리트랙터의 주요 구성요소를 도시한다. 본 발명은 어떠한 착석 위치에도 좌석 벨트 리트랙터에 사용하기에 적합하며, 특히 에어백과 관련되지 않은 착석 위치의 리트랙터에 적합하다. 이들 구성요소는 프레임(22)을 포함하며, 프레임(22)의 측면(26a, 26b)상에 스풀(24)이 회전 가능하게 장착된다. 스풀은 토션 바아(30)를 수용하기 위한 중앙 통로(28)를 구비한다. 이러한 실시예에 있어서, 토션 바아는 스풀 샤프트의 역할도 한다.
좌석 벨트 리트랙터(20)는 선택적인 ALR 전환(switching) 기구를 갖는 ELR 리트랙터이다. 공지된 바와 같이, ELR은 충돌 로킹 리트랙터를 의미하고, ALR은 자동 로킹 리트랙터를 의미한다. 좌석 벨트 리트랙터는 토션 바아의 일측면(30a)에 작동식으로 연결된 제 1 로킹 기구(주 로킹 기구라고도 함)(40) 및 토션 바아의 다른 측면(30b)에 작동식으로 연결된 제 2 로킹 기구(60)를 포함한다. 좌석 벨트 웨빙(80)의 일부는 스풀(25)상에 감겨있다. 본 발명의 좌석 벨트 리트랙터를 사용하는 좌석 벨트 시스템은 좌석 벨트에 장착된 텅과, 이 텅이 제 위치에 로킹될 수 있도록 하는 버클을 포함할 것이다. 좌석 벨트 웨빙(80)은 바람직한 실시예에 있어서 도 3에 나타낸 바와 같이 인가된 힘의 함수인 다양한 연신 특성을 갖는다. 웨빙의 상세한 연신 특성은 응용예에 따라 달라질 것이다.
좌석 벨트 리트랙터(20)는 ELR 좌석 벨트 리트랙터로 작동하는 경우 충돌시에 2개의 기본 작동 모드를 갖도록 설계된다. 이들 작동 모드는 발생된 에너지 흡수 또는 에너지 분산 레벨에 대응한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 에너지 흡수 및 에너지 분산은 동일한 것으로 이해된다. 하나의 작동 모드는 부하 제한 좌석 벨트 시스템의 특성을 이용하여 차량 탑승자를 구속함으로써 제 50 백분위수(the 50th percentile) 남성보다 크거나 또는 같은 차량 탑승자를 보호하도록 설계된다. 이러한 제 1 작동 모드에 있어서, 제 1 및 제 2 로킹 기구(40, 60)는 통상적으로 관성 충돌 센서에 의해 작동되어, 양측상의 스풀을 로킹한다. 보다 중요하게는, 제 1 및 제 2 로킹 기구(40, 60)의 작동은 토션 바아가 비틀리는 것을 방지한다. 따라서, 좌석 벨트 리트랙터의 에너지 흡수 또는 힘 분산 부하 특성은 가변 연신 웨빙의 특성에 의해 규정되며, 토션 바아의 특성에 의해 규정되지 않는다. 본 예에 있어서, 이러한 작동 모드에서의 충돌중에, 좌석 벨트 웨빙의 힘 흡수 특성은 토션 바아의 힘 흡수 특성보다 크도록 구성된다.
제 50 백분위수 남성보다 작은 사이즈를 가진 차량 탑승자에 의해 좌석 벨트가 사용되면 다른 ELR 작동 모드로 진입한다. 이러한 예에 있어서, 차량 탑승자의 사이즈는 제 5 백분위수 여성일 수 있으며, 이러한 작동 모드에서 리트랙터는 6세의 사이즈를 갖는 차량 탑승자도 적절히 보호할 것이다. 도 1 및 도 2에 도시된 좌석 벨트 리트랙터가 차량 탑승자의 사이즈에 근거하여 에너지 흡수 작동 모드를 전환(switch)할 수 있도록, 리트랙터는 모드 전환 스위치(65)를 포함한다. 이 모드 전환 스위치(65)는 차량 탑승자가 좌석 벨트를 자신의 신체에 두르고 텅을 버클에 로킹한 후에, 스풀로부터 제거된 좌석 벨트 웨빙의 양(또는 대안적으로는 스풀상에 남아 있는 좌석 벨트의 양)을 감지할 수 있다. 이러한 좌석 벨트 웨빙의 양은 차량 탑승자의 사이즈에 의해 결정된다. 이러한 모드 전환 스위치는 블로킹 위치로 이동한 경우 제 2 로킹 기구가 작동하는 것을 방지한다.
이러한 모드 전환 스위치는 로킹 폴(pawl)을 저지하여, 예를 들어 제 50 백분위수 성인에 대응하는 양과 같은 소정량의 좌석 벨트 웨빙이 리트랙터(20)로부터 인출될 때까지 로킹 폴이 로크 휠로부터 분리된 상태를 유지하도록 한다. 이러한 ELR 작동 모드로는 웨빙이 완전히 패킹된 리트랙터로부터 인출될 때 처음 진입한다. 충분한 양의 웨빙이 제거되면, 보다 큰 사이즈의 차량 탑승자를 위한 ELR 작동 모드로 들어간다. 모드 전환 스위치(65)는 벨트 샤프트 또는 스풀의 회전수에 대응하는 공지된 기어 기구를 변형하여 제조될 수 있다.
제 1 로킹 기구(40)는 통상적인 로킹 기구이며, 매스(mass)(42a) 및 하나 이상의 센서 폴(42b)을 구비하는 차량 센서(42)를 포함한다. 토션 바아의 단부(30a)에는 로크 톱니(44a)를 가진 로크 휠(44)이 회전 가능하게 고정된다. 로크 링으로도 알려진 로크 컵(lock cup)(46)이 토션 바아의 단부(30a) 및 제 1 로크 폴(48)(개략적으로 도시됨) 둘레에 회전 가능하게 배치된다. 다양한 타입의 로킹 기구가 사용될 수 있다. 로킹 기구는 미국 특허 제 5,904,371 호에 개시된 것과 유사하다.
차량 감속이 특정 한계 이상이면, 센서 매스(42)가 움직이며, 그에 따라 스풀과 결합되어 있지 않던 로크 컵(46)을 스풀에 결합시켜, 로크 컵이 스풀과 함께 회전하도록 한다. 로크 컵의 회전은 로크 컵(46)이 회전하도록 하며, 이것은 제 1 로크 폴(48)을 회전시켜 제 1 로크 휠(44) 둘레에 배치된 톱니(44a)와 로킹 결합하도록 한다. 제 1 로킹 기구(40)는 스풀이 규정 가능한 레벨 이상으로 회전하면 작동하는 공지된 타입의 웨브 센싱 기구(52)를 더 포함한다. 그러한 웨브 센싱 기구는 미국 특허 제 5,904,371 호에 개시되어 있다. 또한, 이러한 특정 웨브 센싱 기구는 작동시에 로크 컵(46)을 스풀에 결합시켜 제 1 로크 폴(48)을 제 위치로 이동시킴으로써 스풀을 로킹한다.
제 2 로킹 기구(60)는 도 4에 도시된 바와 같이 센싱 매스(62a) 및 2개의 센싱 폴을 가진 센싱 폴 기구(sensing pawl mechanism)(64)를 구비하는 다른 차량 센서(62)를 포함한다. 차량 센서(42)와 관련된 센싱 폴은 센싱 폴 기구(64)에 대해 도시된 것과 동일할 수 있다.
본 발명은 리트랙터로부터 인출된 좌석 벨트 웨빙의 양, 또는 리트랙터상에 남아 있는 웨빙의 양에 반응하는 모드 전환 스위치(65)를 포함한다. 좌석 벨트 리트랙터의 ALR 기구는 스풀의 회전, 즉 스풀로부터 벨트의 인출에 반응하는 기본적으로 기계식 스위치이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, ALR 기구는 또한 ALR 스위치(66)로도 지칭된다. ALR 기구는 좌석 벨트 리트랙터를 ELR 작동 모드로부터 ALR 작동 모드로 전환시킨다. ALR 스위치(66)의 작동은 본 발명에 있어서 중요하지 않다. 여러 ALR 기구는 하나 이상의 기어 시스템을 포함한다. 본 발명에 있어서는, 스위치 기구(70)로 지칭되는 부가적인 기어가 공지된 ALR 기구에 추가되었다.
통상적으로 유아용 좌석이 차량 좌석에 고정되면 ALR 작동 모드로 진입한다. 유아용 좌석 설치자는 스풀로부터 대부분의 좌석 벨트를 인출한다. 이 상태에 이르면, 좌석 벨트 리트랙터는 리트랙터 스풀이 항상 로킹되는 작동 모드로 전환된다. 좌석 벨트가 리트랙션 스프링(68)에 의해 스풀상에 다시 완전히 감기면, 좌석 벨트 리트랙터는 ELR 작동 모드로 복귀할 것이다. 리트랙터 또는 리와인드 스프링(68)은 토션 바아(30)의 먼 단부(30c)에 결합된다.
제 50 백분위수 남성보다 사이즈가 작은 차량 탑승자가 좌석 벨트 리트랙터를 사용할 때 일반적으로 연장되는 웨빙의 양보다 작거나 동일하게 웨빙이 리트랙터로부터 제거되는 동안, 추가된 스위치 기구(70)는 제 2 차량 센서(62)의 작동을 저지한다. 즉, 제 2 로킹 기구는 보다 작은 사이즈의 차량 탑승자를 위해 저지된다. 바람직한 실시예에 있어서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 차량 탑승자 사이즈 스위치 기구(70)는 ALR 스위치(66)에 추가된 부가적인 디스크(72)를 포함한다. ALR 스위치(66)와, 좌석 벨트 리트랙터의 다른 구성 요소에 대한 상호작용은 미국 특허 제 5,904,371 호에 개시되어 있다.
디스크(72)는 ALR 스위치의 기구중 하나, 특히 핀(76)의 작용에 의해 회전되는 연장 로브(extending lobe)(74)를 포함하며, 미국 특허 제 5,904,371 호에서 참조부호("122")로 표시되어 있다. ALR 스위치(66) 및 스위치 기구(70)는 연장 로브(74)가 제 2 로크 기구(60)의 센싱 폴 기구(64) 위에 직접 또는 간접적으로 위치되어, 제 2 차량 센서(62)가 제 2 로크 기구(60)를 작동시키는 것을 방지하도록 구성된다. 도 4에 도시된 센싱 폴 기구(64)는 제 1 및 제 2 레버(64a, 64b)를 가진 복합 센서 기구이지만, 본 발명의 범위내에서 단일 센서 폴 기구가 사용될 수 있다.
개시된 ALR 기구의 구조는 본 발명에 있어서 중요하지 않다. ALR 스위치(66)는 스풀과 함께 회전하도록 구동되는 오블(wobble) 또는 편심(eccentric) 기어 기구(81)를 포함하며, 이것은 오블 기어(편심 기어)(wobble gear)(82), 편심 캠(132) 및 도 5에 도시된 바와 같이 하우징(142)의 벽에 성형된 고정된 링 기어(84)를 포함한 다양한 기어 및 디스크를 구비한다. 기어(84)는 캠에 의해 구동된다. ALR 스위치(66)는 도 4에 도시된 바와 같이 제 2 로킹 기구(60)의 일부인 제 2 로크 링(46a)상에서 작동한다. 로크 링 기어(46a)는 로크 컵(46)과 유사하며, 정상 작동하에서는 스풀과 토션 바아로부터 회전하여 분리된다.
ALR 스위치(66)는 아치형 슬롯(92)을 포함하는 캡 디스크(90)를 더 포함한다. 오블 기어(82)상에 지지되는 포스트 또는 핀(76)은 아치형 슬롯(92)내에 수용된다. 웨빙이 스풀로부터 인출됨에 따라, 오블 기어(82)가 링 기어 둘레를 이동하고, 핀이 소정 궤도를 이동하며, 슬롯(92)의 단부중 하나에 핀(76)의 바닥이 닿으면, 핀(76)의 지속적인 이동이 디스크(90)에 전달되고, 디스크(90)는 핀(76)에 의해 시계방향 또는 반시계방향으로 가압된다. 대부분의 좌석 벨트가 스풀로부터 인출되면, 유아용 좌석이 설치된 경우와 마찬가지로, 캠 디스크(90)가 도 4에 도시된 바와 같이 스프링 부하 레버(100)의 단부(100a)에 인접하여 위치되며, 이것은 이 레버(100)가 스프링(103)의 하나의 레그의 영향하에서 캠 디스크(90)의 노치(102)내에서 운동할 수 있도록 한다. 스프링의 다른 레그(103a)는 고정 유지된다. 레버(100)의 회전 운동은 링 기어(46a)와 관련된 제 2 폴(104)을 가압하여 제 2 로크 기구(60)와 관련된 제 2 로크 휠(120)의 로크 톱니(120a)와 접촉시킨다. 이러한 동작은 링 기어(46a)를 스풀(24)에 결합시킨다. 벨트 연장 방향으로의 스풀(24)의 회전을 위한 추가 동작은 로크 링(46a)을 회전하도록 하며, 이는 제 2 로크 기구(60)의 제 2 로크 폴(106)이 도 4에 도시된 바와 같이 제 2 로크 휠(120)과 결합하도록 한다. 제 1 로크 폴(48)과 같이 제 2 로크 폴(106)은 로크 링(46a)의 슬롯(110)내에 수용되는 캠 종동 핀(108)을 포함한다. 로크 링이 도 4에 대해 반시계방향, 즉 벨트 풀림 방향으로 회전함에 따라, 제 2 로크 폴(106)은 스풀의 단부 둘레에 배치된 제 2 로크 휠(120)내로 이동되어 그것을 로킹한다.
ELR 작동 모드에 있어서, 제 2 작동 기구(60)는 차량 센서(62)의 작용에 의해 작동될 것이다. 차량 센서(62)는 차량 센서 본체 또는 매스(62a)와, 센싱 폴 기구(64)를 포함한다. 충돌중에, 차량 센서의 정상 작동은 차량 센서 폴(64a, 64b)이 상방으로 이동하도록 하여, 제 2 로크 링(46a)이 스풀에 결합되도록 하고, 따라서 제 2 로크 폴(106)이 제 2 로크 휠(120)과 로킹되도록 한다.
도 4에 도시된 스위치 기구(70)의 연장 로브가 대체로 센싱 폴 기구(64) 위의 저지 위치에 오면, 센서 폴 기구는 작동 위치로 이동하지 않을 것이고, 이에 따라 제 2 로킹 기구(60)의 작동은 저지된다. 대안적으로, 연장 로브(74)가 차량 센싱 폴 기구(64)로부터 멀어지면, 차량 센서(62)는 제 2 로킹 기구(60)를 작동시킨다. 오블 기어(82)는 스풀로부터 연장된 웨빙의 양과 관련되어 회전할 것이다.
스위치 기구(70)는 도 5에도 도시된 슬롯(130)을 구비하는 디스크(72)를 포함한다. 기어(90)의 슬롯(92)을 통해 연장되는 오블 기어(82)의 포스트(76)는 또한 디스크(72)의 슬롯(130)내에 수용된다. 오블 기어(82)가 회전함에 따라, 그것의 포스트는 디스크(72)의 슬롯(139)내에서 슬라이딩한다. 오블 기어(82)가 회전함에 따라, 핀(76)이 디스크(72)를 당기거나 밀어서, 디스크가 그 축을 중심으로 회전하도록 한다. 도 5에서는, 핀(132)이 구성요소(72, 82, 90)를 통해 연장되며, 또한 이들 구성요소의 회전축을 규정한다. 이 핀(132)은 하우징(142)에 느슨하게 안착되며, 6각형의 홈에 결합된 스풀 또는 토션 바아와 함께 회전한다.
연장 로브(74)를 디스크(72)상에 적절히 배치하고, 다른 기어에 대한 그것의 이동 시기를 적절히 설정함으로써, 또한 연장 로브(74)의 아크 길이를 적절히 조절함으로써, 좌석 벨트 리트랙터가 보관 상태에 있을 때, 즉 이용가능한 좌석 벨트 웨빙이 리와인드 스프링(68)의 작용하에 스풀에 완전히 감겨있을 때, 연장 로브(74)는 센싱 폴 기구(64)의 상부 또는 부근에 위치될 것이다. 이 상태에서, 로크 기구(60)가 저지되어 스풀을 로킹할 수 없으며, 충돌중에는 제 1 로킹 기구(40)만이 로킹에 이용될 수 있다. 따라서, 좌석 벨트 리트랙터의 에너지 흡수 작용은 토션 바아의 특성에 의해 규정된다.
버클을 채우는 동안 좌석 벨트 웨빙이 스풀로부터 인출됨에 따라, ALR 스위치(66) 및 스위치 기구(70)의 여러 구성 요소가 회전하여, 연장 로브(74)를 ALR 스위치(66) 및 스위치 기구(70)에 대해 슬라이딩시킨다. 연장 로브(74)는 좌석 벨트 웨빙의 인출량이 제 5 백분위수 성인에 의해 통상적으로 사용되는 웨빙의 양에 해당하는 제 1 양 이하인 경우에 있는 한 센서 폴 기구의 작동이 저지되는 상태를 유지하도록 크기가 결정된다.
제 50 백분위수 차량 탑승자의 사이즈에 대응하는 많은 양의 좌석 벨트 웨빙이 스풀로부터 인출된 후에, 연장 로브(74)는 센싱 폴 기구(64)로부터 변위된 도 4의 위치로 이동할 것이다. 이러한 결합 해제는 차량 센서(62)가 작동 가능한 상태가 되도록 하며, 충돌중에, 좌석 벨트 리트랙터(20)가 ELR 작동 모드에 있는 경우, 차량 제 2 로킹 기구(60)가 또한 스풀을 로킹하여, 회전을 방지할 것이다. 충돌중에, 제 1 로킹 기구(40)는 또한 스풀을 로킹할 것이다. 따라서, 2개의 로킹 기구가 모두 작동하여, 토션 바아의 회전이 방지된다. 차량 탑승자가 좌석 벨트에 부하를 인가할 때, 에너지 흡수 레벨은 가변 연신 좌석 벨트 웨빙의 특성에 의해 규정된다.
도 6은 리트랙터(20)의 2가지 에너지 흡수 작동 모드에 대응하는 힘 변위 곡선을 나타낸다. 곡선(150)은 제 1 로킹 기구(40)만이 작동할 때(토선 바아가 사이즈가 작은 탑승자만을 보호하도록 작동함), 토션 바아(30)에 의해 좌석 벨트(24)상에 가해지는 소망 수축력을 나타낸다. 곡선(152)은 사이즈가 큰 차량 탑승자를 위해 제 1 및 제 2 로킹 기구(40, 60)가 작동할 때 얻어지는 리트랙터의 힘 변위 특성을 나타낸다. 이것은 시스템으로부터 토션 바아(30)를 작동식으로 제거하며, 결과적인 힘 변위 특성은 주로 가변 연신 웨빙(24)의 것이다.
차량에 유아용 좌석이 설치되어 있으면, 유아용 좌석의 설치자는 스풀로부터 거의 대부분의 좌석 벨트 웨빙을 인출할 것이다. 이는 리트랙터의 제 2 측면이 항상 로킹되는 ALR 작동 모드로 좌석 벨트 리트랙터를 전환할 것이다. 그러나, 차량 센서(42)가 작동하기에 충분한 충돌이 차량에 발생하면, 제 1 로킹 기구(40)가 로킹될 것이다. 좌석 벨트 리트랙터(20)는 가변 연신 웨빙에 의해 규정된, 유아용 좌석을 위한 에너지 흡수 작동 모드로 전환될 것이다.
도 5에 도시된 스위치 기구(70)는 연장 로브(74)가 센싱 폴 기구(64)에 간접적으로 작용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 좌석 벨트 리트랙터내의 유효 공간으로 인해, 여러 구성요소의 배치는 연장 로브(74)가 센싱 폴 기구(64)에 직접 결합하는 것이 바람직하지 않거나 불가능한 것일 수 있다. 이 경우, 스위치 기구(70)는 하우징(142)에 회전 가능하게 지지되는 레버(140)를 포함할 수 있다. 레버(140)는 예를 들어 스위치 스프링(143)에 의해 가압될 수 있다. 레버(140)의 회전축은 하우징(142)의 리셉터클(receptacle)(146)에 느슨하게 끼워진 핀(144)이다. 레버의 폭은 연장 로브(74)가 레버(140)와 결합하여 스프링(143)의 가압에 대항하여 레버를 하방으로 누를 수 있도록 선택된다. 레버(140)는 레버의 하면이 센싱 폴 기구(64)를 하방으로 눌러 차량 센싱 기구(62)의 작동을 간접적으로 저지하기에 충분한 폭을 갖는다.
도 7 및 도 8a 내지 도 8b는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 좌석 벨트 리트랙터(200)는 여러 ELR 작동 모드를 갖는다. 로크 폴(46)을 포함하는 제 1 로킹 기구(40)만이 작동하는 경우, 토션 바아를 비트는 차량 탑승자 하중에 응답하여 스풀(24)이 회전할 수 있기 때문에, 리트랙터 출력은 토션 바아(30)의 부하 제한 특성에 의해 규정된다. 제 2 로크 폴(106)을 포함하는 제 2 로킹 기구(60)도 작동되는 경우, 스풀과 토션 바아 모두 회전하는 것이 방지되며, 에너지 흡수(부하 제한)는 가변 연신 좌석 벨트 웨빙의 특성에 의해 규정된다.
좌석 벨트 리트랙터(200)는 소망하는 경우 ALR 스위치를 선택적으로 포함할 수 있다. 리트랙터(200)는 토션 바아가 소정량 회전된 후에 토션 바아를 시스템으로부터 제거하는데 토션 바아 회전 카운터 기구(400)가 사용되는 추가적인 ELR 작동 모드를 포함하도록 설계된다. 토션 바아가 회전 한계에 도달한 후, 부하 제한은 도 3에 나타낸 가변 연신 좌석 벨트 웨빙의 모드로 복귀한다.
토션 바아(30) 및 스풀(24)은 도 1에 나타낸 방식으로 스플라인 커넥션(splined connection)(31)에 의해 단부(30b)에서 서로 결합된다. 스풀(24)은 제 2 로크 휠(120)을 포함하며, 제 2 로크 휠(120)은 그 일측상에 배치된 톱니(120a)를 구비하고, 제 2 로크 휠(120)은 제 2 로크 기구(60)의 일부이다. 제 2 로크 휠(120)은 캐스팅 또는 몰딩된 스풀(24)의 일부로서 일체로 형성될 수 있으며, 또는 경화된 톱니 형성된 링이 공지된 방식으로 스풀에 고정될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 제 1 로크 기구(40)는 톱니(44a)를 가진 제 1 로크 휠(44)을 필요로 한다. 그러한, 이 실시예에 있어서, 제 1 로크 휠(44)은 기존의 실시예에서 스풀(24)의 대향 단부상에 장착되던 것과 반대로 제 2 로크 휠(120)에 인접하여 위치된다. 제 1 로크 휠(44)은 웨브 센서(52)의 일부 또는 로킹 기구의 다른 부분을 수납하는 데 사용되는 컵 형상의 휠(45)의 주연부상에 형성되거나 또는 고정된다. 이러한 특징은 도면에 개략적으로 도시되어 있다. 휠(45)은 스플라인 커넥션(33)을 통해 토션 바아에 연결되며, 예를 들어 휠(45)의 원통형 연장부(201)에 연결된다. 원통형 연장부는 스풀(24)의 일단부를 회전 지지하도록 부싱(bushing)의 역할을 한다. 휠(45)은 토션 바아(20)의 일단부에 스냅 결합될 수 있는 와셔(washer)(203)에 의해 제 위치에 유지된다. 각각의 제 1 로크 휠(44) 및 제 2 로크 휠(120)에는 도 7에 화살표로 개략적으로 나타낸 제 1 로크 폴(48)이 결합된다.
제 1 작동 모드는 휠(45)을 로킹하고 토션 바아(30)의 단부(30a)를 효과적으로 로킹하는 제 1 로크 폴(48)을 여자시킴으로써 달성된다. 벨트 부하가 스풀(24)을 통해 토션 바아에 전달됨에 따라, 토션 바아가 비틀리면서, 차량 탑승자에게 가해지는 벨트 부하를 흡수 또는 제한한다. 사용자가 제 50 백분위수 남성보다 사이즈가 작거나 또는 동일한 경우에 이러한 토션 바아 작동 모드로 진입한다. 이러한 작동 모드 동안에는, 제 2 로크 폴(106)을 포함하는 제 2 로킹 기구(60)의 작동이 스위치 기구(70)에 의해 저지된다.
제 2 ELR 작동 모드에서는 충분한 양의 웨빙이 스풀로부터 제거된 후에, 스위치 기구(70)가 적절한 센서 폴로부터 멀어져 제 2 로크 폴(106)이 자유롭게 작동할 수 있으며, 따라서 제 2 로크 휠(120) 및 스풀(24)이 회전하는 것을 방지한다. 이러한 작동 모드는 토션 바아의 양 단부(30a, 30b)가 동일한 위상으로 유지되도록 강제한다. 로킹된 리트랙터(200)의 출력 특성은 가변 연신 웨빙 좌석 벨트 웨빙(28)의 특성에 의해 규정된다.
좌석 벨트 리트랙터(200)는 웨브 센서(52), ALR 스위치(66) 및 차량 탑승자 사이즈 스위치 기구(70)를 구비하며, 스위치 기구(70)는 신장이 큰 차량 탑승자가 리트랙터를 사용하는 경우 제 2 로킹 기구(60)의 작동을 저지한다. 웨브 센서 및 ALR 스위치는 도 7에 도시된 로크 링 또는 로크 컵(210)을 회전시키며, 이는 제 1 로크 폴(48) 및 제 2 로크 폴(106) 중 하나 또는 다른 하나를 작동시킨다. 이 실시예는 로크 링 또는 로크 컵(210)에 작동식으로 결합된 단일 차량 센서만을 사용한다. 웨브 센서 및/또는 차량 센서가 로크 링(210)을 리트랙터(200)의 샤프트에 결합시키면, 즉 로크 링을 토션 바아(30)에 결합시키면, 로크 링(210)은 토션 바아와 함께 회전하여, 제 1 로크 폴(48)을 그것의 정합 톱니(44a) 안으로 이동시킨다.
도 8a 내지 도 8c는 추가적인 작동 모드를 제공하는 토션 바아 비틀림 카운터 기구(400)를 상세하게 도시한다. 회전 카운터 또는 카운터로 지칭되기도 하는 이러한 기구(400)는 휠(45)의 일부 및 스풀(24)을 이용한다. 휠(45)과 스풀(24)의 인접 면(402, 404)은 각각 개별 홈(406, 408)을 포함한다. 각 홈(406, 408)내에 배치되어 홈을 메우고 있는 것은 타원형으로 도시된 핀(410)이다. 제 1 로킹 기구(40)가 작동하고 벨트 부하가 증가한 후에, 스풀 및 토션 바아가 회전하기 시작한다. 스풀이 회전함에 따라, 스풀은 핀(401)을 이동시키며, 핀은 상대 이동하는 홈(406, 408)내에서 슬라이딩한다. 핀이 홈의 단부에 도달하면, 스풀(24)은 휠(45)에 대해 더 이상 회전하는 것이 방지된다. 스풀의 정지는 토션 바아가 더 이상 비틀리는 것을 방지하며, 이는 시스템으로부터 토션 바아를 효과적으로 제거한다. 벨트 부하의 어떠한 증가에도 가변 연신 웨빙(80)이 반응할 것이다.
도 9에 나타낸 곡선(190)은 토션 바아를 이용한 주 작동 모드에서의 부하 제한(에너지 흡수)을 나타낸다. 이러한 작동 모드에서는, 사이즈가 작은 탑승자가 버클을 채우면, 소정량의 웨빙이 스풀로부터 제거된다. 그러나, 곡선(154)에 관해서는, 사이즈가 작은 차량 탑승자가 토션 바아가 심각하게 비틀리기에 충분하도록 좌석 벨트에 부하를 가하는 충돌이 발생하여, 토션 바아가 소정량 만큼 비틀린 후에, 토션 바아는 작동이 저지되고, 리트랙터의 에너지 흡수 특성이 가변 연신 웨빙의 보다 강고한 특성에 의해 리트랙터의 에너지 흡수 특성이 규정될 것이다. 곡선(152)은 2개의 로킹 기구가 모두 로킹되는 부하 제한을 나타내며, 이 경우 에너지 흡수는 가변 연신 웨빙의 특성에 의해 규정된다.
도 10은 역시 2개의 에너지 흡수 또는 분산 레벨을 또한 갖는 대안적인 좌석 벨트 리트랙터(300)를 도시한다. 제 1 레벨은 좌석 벨트 웨빙(80)의 특성에 의해 규정된다. 제 2 레벨은 토션 바아에 의해 규정되는 것이 아니라, 마찰 브레이크 또는 클러치 기구(310)에 의해 규정된다. 다양한 에너지 흡수 레벨은 이전과 마찬가지로 2개의 로킹 기구중 하나를 선택적으로 작동시킴으로써 달성된다. 브레이크 또는 클러치의 마찰 레벨은 도 6의 곡선(150)에 나타낸 바와 같이 토션 바아(30)에 의해 얻어지는 부하 제한 레벨과 양립할 수 있다. 좌석 벨트 리트랙터(300)는 이전의 실시예에서 토션 바아를 수용하기 위해 사용된 중공 통로를 포함할 필요가 없는 스풀(24a)을 포함한다. 스풀은 중실형(solid)일 필요가 없으며, 무게를 줄이기 위해 공극을 포함할 수 있다. 그러나, 스풀(24a)은 스풀(24a)의 측면(314)으로부터 연장되는 스터브 축(stub axle)(312)을 포함한다. 스풀(24a)은 대체로 측면(314)에 대향하는 제 2 면(316)을 포함한다. 제 2 면으로부터 마찰 브레이크 또는 클러치 기구(310)를 위한 가이드의 역할을 하는 포스트(318)가 연장된다.
제 1 로크 기구(40)는 포스트(318)를 수용하기 위한 오목부(332)를 구비하는, 리트랙터(200)의 휠(45)과 유사한 대체로 원형의 컵(330)을 포함한다. 컵(334)의 외부 표면은 스풀의 면(316)과 상보적인 단부 면을 규정한다. 접시형 와셔(340)는 포스트(318)에 작동식으로 연결되며, 면(316)에 대항하여 또는 적어도 면(316)을 향하여 면(334)을 지속적으로 가압하기 위해 가압력을 제공한다.
대체로 각 대향면(316, 334)은 서로 상대 운동하는 마찰면으로서 작용할 수 있다. 면(316, 334)중 하나 또는 모두는 커버되지 않을 수 있으며, 이 경우 표면 마무리 또는 재료의 선택이 그들 사이에 발생될 수 있는 마찰의 레벨을 규정할 것이다. 그러나, 하나 또는 두 개의 면은 소망의 마찰, 에너지 흡수 특성을 얻기 위해 마찰 재료(350)로 커버되거나 또는 그것을 수용할 수 있다.
제 1 로크 휠(44)은 컵(330)에 연결되거나 그 일부로서 형성되는 한편, 제 2 로크 휠(120)은 리트랙터(200)에서와 동일한 방식으로 스풀(24a)과 연결된다. 상대적으로 작은 사이즈의 차량 탑승자를 위한 작동 모드를 실행하기 위해, 화살표에 의해 개략적으로 나타낸 제 1 로크 폴(48)이 작동되어 컵(330)을 제 위치에 로킹한다. 좌석 벨트 웨빙(80)상에 가해진 힘에 의해 스풀(24a)이 회전함에 따라, 표면(316, 334)의 계면에 또는 마찰 재료(350)의 계면에 마찰력이 발생된다. 이러한 작동 모드에 있어서의 부하 제한 특성은 곡선(150)에 의해 나타낸 에너지 흡수 특성과 유사한 마찰 특성을 달성하도록 선택된다.
표면(316, 334)은 직접 반응할 수 있거나, 또는 통상적인 클러치 디스크 재료 또는 차량 브레이크 마찰 패드 재료와 같은 마찰 재료의 디스크를 지지할 수 있다. 이러한 실시예에 있어서 제 1 및 제 2 로크 휠은 서로 인접하여 장착되기 때문에, 로킹 기구, 즉 차량 센서, ALR 스위치, 카운터 또는 차량 사이즈 스위치 기구(70)는 이전 실시예에서 상술된 것들을 사용할 수 있다.
도 11은 좌석 벨트 리트랙터(351)가 토션 바아(30)뿐만 아니라 마찰 브레이크 또는 클러치 기구(310)도 사용하는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 바람직한 실시예에 있어서, 웨빙은 통상적인 웨빙이며, 가변 연신 좌석 벨트 웨빙이 아니다. 이러한 실시예에 있어서, 주 로크 기구가 작동되면, 리트랙터의 부하 제한은 마찰 브레이크 또는 클러치 기구(310)의 마찰 특성에 의해 규정된다. 이러한 모드는 스위치 기구(70) 및/또는 ALR 스위치(66)의 제어하에서 사이즈가 작은 차량 탑승자를 위해 사용된다. 사이즈가 큰 차량 탑승자에 대해서는 제 1 및 제 2 로킹 기구가 모두 작동하며, 스풀에 부하가 가해짐에 따라, 스풀(24)이 토션 바아(30)를 회전시킨다. 이러한 실시예에 있어서, 부하 제한은 도 11a에 도시된 바와 같이 마찰 브레이크 또는 클러치 기구(310)에 의해 달성 가능한 부하 제한 보다 높게 설정된 토션 바아(30)의 특성에 의해 규정된다.
이러한 실시예에 있어서, 토션 바아는 도 1에서와 마찬가지로 스풀(24)을 통해 연장된다. 토션 바아는 스플라인 커넥션(31)을 거쳐 스풀(24)의 일단부에 연결된다. 벨트 부하가 스풀(24)에 가해짐에 따라, 스풀은 비틀리면서 회전할 것이다. 이러한 실시예에 있어서, 제 2 로크 휠(120)은 스플라인 커넥션(33)을 통해 토션 바아(30)에 연결된다. 스풀의 면(316)에 의해 이전에 실현된 마찰면(316)은 이제 제 2 로크 휠(120)의 유사한 면(316a)에 의해 실현된다. 마찰 브레이크 또는 클러치 기구(310)와 제 2 로크 휠(120) 사이의 비틀림력의 발달을 위한 기구는 좌석 벨트 리트랙터(300)에 대해 설명한 바와 동일하며, 다른 마찰면(334)을 포함한다.
제 1 로크 폴(48) 및 제 2 로크 폴(106)은 제 1 로크 휠(44) 및 제 2 로크 휠(120)에 비해 개략적으로 도시되어 있다. 폴중 하나 또는 모두의 선택적인 작동에 의해, 좌석 벨트 리트랙터의 소망 작동 모드가 달성될 수 있다. 2개의 로크 폴이 모두 작동하면, 즉 제 1 및 제 2 로크 폴(106)이 모두 작동하면, 각각의 제 1 및 제 2 로크 휠(44, 120)은 서로에 대해 고정된다. 그러나, 스풀이 자유롭게 회전하고 토션 바아를 비틀기 때문에, 부하 제한은 토션 바아(30)의 특성에 의해 규정될 것이다. 제 1 로킹 기구(40)[제 1 로크 폴(48)]만이 작동한다면, 휠(330)만이 (리트랙터 프레임에 대해) 회전 고정된다.
이러한 작동 모드에 있어서, 면(334, 316a) 사이의 마찰 레벨은 스풀을 통해 인가되는 토크가 스풀, 토션 바아 및 제 2 로크 휠(120)을 한꺼번에 회전시키도록 비교적 낮게 선택된다. 이러한 회전은 마찰면(316a, 334)의 상대 회전을 야기하여, 마찰 부하 제한 특성을 형성한다.
이러한 실시예는 또한 선택된 토션 바아에 의해 달성 가능한 낮은 마찰 레벨로부터 높은 마찰 레벨까지의 좌석 벨트 리트랙터의 출력 부하 제한 특성을 변경하기 위해 스위치로서 사용되는 기구(400)를 포함한다. 보다 상세하게는, 이 기구(400)는 제 2 로크 휠(120)이 마찰면(334)에 대해 상대 회전하는 동안 제 2 로크 휠(120)이 소정량만큼 회전할 수 있도록 할 것이다. 이들 표면이 한계까지 회전하면, 핀(410)은 마주보는 홈(406, 408)내에서 더 이상 슬라이딩할 수 없고, 휠(330)이 제 2 로크 휠(120)에 물리적으로 연결된다.
그 후, 어떠한 추가 회전에도 토션 바아가 반응한다. 예를 들어, 이러한 실시예에 있어서, 마찰 브레이크 또는 클러치 기구에 의해 달성된 부하 제한은 3kN과 같이 2 내지 3kN의 범위내에 설정될 수 있는 한편, 토션 바아 부하 제한 레벨은 6kN과 같이 4 내지 6kN의 범위내에 설정될 수 있다. 이러한 레벨은 마찰 재료의 변화 및 토션 바아의 기계적 파라미터의 변화에 의해 달성될 수 있다.

Claims (14)

  1. 좌석 벨트 리트랙터(20)에 있어서,
    제 1 및 제 2 로킹 기구(40, 60)와, 상기 리트랙터가 지정 클래스에 해당하지 않는 차량 탑승자에 의해 사용되는 경우 상기 제 2 로킹 기구의 작동을 기계적으로 저지하는 작동 저지 수단(70, 72, 74)을 포함하며, 차량 탑승자의 사이즈에 따라 선택적으로 사용되도록 구성된 부하 제한 기구(30, 80, 310) 중 적어도 2개를 구비하고,
    상기 작동 저지 수단은 스풀에 남아 있거나 또는 스풀로부터 제거된 좌석 벨트의 양을 감지하여 상기 부하 제한 기구 사이에서 전환(switching) 작동을 하는 모드 전환 스위치(65)를 구비하는
    좌석 벨트 리트랙터.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 부하 제한 기구는 토션 바아와, 가변 연신 좌석 벨트 웨빙으로 이루어지는
    좌석 벨트 리트랙터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 부하 제한 기구는 마찰 브레이크 또는 클러치 기구와, 가변 연신 좌석 벨트 웨빙으로 이루어지는
    좌석 벨트 리트랙터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 마찰 브레이크 또는 클러치 기구(310)의 힘 흡수 능력은 상기 가변 연신 좌석 벨트 웨빙의 힘 흡수 능력보다 낮은
    좌석 벨트 리트랙터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 부하 제한 기구는 토션 바아와, 마찰 브레이크 또는 클러치 기구로 이루어지는
    좌석 벨트 리트랙터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 마찰 브레이크 또는 클러치 기구(310)의 힘 흡수 능력은 상기 토션 바아(30)의 힘 흡수 능력보다 낮은
    좌석 벨트 리트랙터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    ALR 스위치는 상기 제 2 로킹 기구와 작동 가능하게 연결되는
    좌석 벨트 리트랙터.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 작동 저지 수단이 ALR 스위치에 의해 구동되는
    좌석 벨트 리트랙터.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 작동 저지 수단은 상기 제 2 로킹 기구와 연결된 관성 센서의 작동을 방지하도록 구성된 연장 로브(74)를 구비하는 디스크(72)를 포함하는
    좌석 벨트 리트랙터.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 ALR 스위치는 링 기어 둘레를 이동하는 오블 기어(wobble gear)를 구비하며, 상기 오블 기어는 핀(76)과, 상기 핀(76)을 수용하기 위해 상기 디스크를 관통하여 반경방향으로 위치된 슬롯(130)을 가지며, 상기 슬롯(130)내에서 상기 핀(76)이 디스크를 회전 진행시키고, 또한 상기 슬롯내에서 반경방향으로 상대 이동하는
    좌석 벨트 리트랙터.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 연장 로브(74)에 의해 작동되고 상기 제 2 로킹 기구의 구성요소와 결합하도록 이동 가능한 중간 레버(140)를 구비하는
    좌석 벨트 리트랙터.
  13. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 로킹 기구는 리트랙터 스풀의 각 측면에 작동 가능하게 연결되며, 상기 제 1 및 제 2 로킹 기구는 2개의 로킹 기구가 모두 작동될 때 토션 바아의 작동을 저지하고, 상기 제 1 로킹 기구가 작동될 때 토션 바아의 작동을 허용하도록 상기 리트랙터상에 구성된
    좌석 벨트 리트랙터.
  14. 삭제
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