KR100946762B1 - 시트벨트의 토크 가변형 프리텐셔너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 시트벨트에 장착되어 충격시 탑승자를 시트에 고정시키는 프리텐셔너에 관한 것으로, 특히 벨트를 되감는 힘인 피니언의 토크를 점차 증강되게 하여 탑승자의 안전을 더욱 향상시킨 시트벨트의 토크 가변형 프리텐셔너에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명의 실시예는 하우징 내에 구비된 렉의 이동으로 회전되는 피니언이 클러치부를 통하여 리트랙터에 구비된 벨트를 되감는 시트벨트의 프리텐셔너에 있어서, 상기 렉이 상승함에 따라 상기 렉에 맞물리는 상기 피니언의 각 기어치는 피치원이 점차 증가되게 형성되고, 상기 렉에는 상기 피니언과 결합하며 상승할 수 있도록, 상부 일측에서 하부 타측으로 경사진 결합면이 형성된다.

이로써, 렉의 상승 과정 중 피니언의 토크를 점차 크게 얻을 수 있어, 벨트의 후반 감김력을 초기 감김력보다 크게 확보하여 탑승자의 신체를 시트에 안전하게 구속하는 효과를 갖는다.

프리텐셔너, 시트벨트

Description

시트벨트의 토크 가변형 프리텐셔너{Torque variable type pretensioner for the seat belt}

본 발명은 차량의 시트벨트에 장착되어 충격시 탑승자를 시트에 고정시키는 프리텐셔너에 관한 것으로, 특히 벨트를 되감는 힘인 피니언의 토크를 점차 증강되게 하여 탑승자의 안전을 더욱 향상시킨 시트벨트의 토크 가변형 프리텐셔너에 관한 것이다.

자동차의 시트벨트는 운전자를 비롯한 탑승자를 사고에서 안전하게 보호하기 위하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 탑승자의 허리를 감싸는 허리벨트(10)와 어깨 및 가슴부분을 감싸는 어깨벨트(20)가 구비된 3점식이 일반적으로 사용된다.

이러한 시트벨트에는 차량의 센터필러(30) 하부에 위치하여 벨트(10,20)를 풀거나 감는 리트랙터(40, retractor)가 구비된다.

차량의 충돌 상황에서 벨트는 로킹에 의하여 잠기는 것이나, 충돌 시기와 벨트가 잠기기 전까지의 짧은 시간 동안에는 벨트가 오히려 풀려 탑승자가 시트에서 이탈되어, 탑승자가 전면 유리 또는 도어의 측면과 충돌될 수 있는 문제가 있다.

이러한 벨트의 풀어짐을 능동적으로 감아 주기 위한 수단 중 하나인 프리텐셔너(Pretentioner)는 차량에 발생한 충격을 감지하여 MGG(Micro Gas Generator)의 폭발력으로 벨트를 되감는 것이다.

폭발 압력을 이용한 일반적인 프리텐셔너는 랙과 피니언을 이용하는데, 그 일예로, 도 5에 도시된 바와 같이, 베이스카트리지(50)에 삽입되어 있는 렉(60)이 피니언(70)과 맞물리는 구조를 가지고 있다. 유사시에는 MGG 등의 가스발생기구(51)가 폭발하면서, 팽창된 가스를 베이스카트리지(50)로 분출하면, 그 압력에 의해 랙(60)이 Y1 방향으로 밀려나면서, 피니언(70)을 X1 방향으로 회전시키게 된다.

이러한 피니언(70)의 회전력을, 도 6에 도시된 바와 같은, 클러치부(80)를 통하여 벨트를 감고 있는 원통형 스풀(90)에 전달함에 따라 짧은 시간 내에 스풀(90)을 역회전시켜 벨트를 감도록 하는 것이다.

이때, 클러치부(80)는 평상시에는 피니언(70)과 독립적인 스풀(90)의 회전이 이루어지게 하면서, 렉(50)에 의한 피니언(70)의 회전시 스풀에 회전력을 전달하는 기능을 가지는 것으로, 내부에 유성기어를 이용하는 방식, 롤러를 이용하는 방식 및 폴-레칫을 이용하는 방식이 일반적으로 사용된다.

이러한 기능을 가지는 클러치부와 리트랙터는 공개특허 제10-2006-54684호, 등록특허 제10-801603호, 등록특허 제10-590193호 등에 기재되어 일반적으로 널리 공지된 기술이다.

한편, 종래에 MGG의 폭발력을 이용한 프리텐셔너에 있어서, MGG의 단발 폭발에 의하여 생성된 고압의 가스가 렉의 상승에 따라 발생한 공간을 가스가 채우며 렉을 상부로 밀어 올리는 구성을 가지므로, 렉의 상승 후반기에는 렉의 상승 초반기에 비하여 상대적으로 작은 가스의 압력으로 렉을 상승시키게 된다.

즉, 렉이 어느 정도 상승한 다음에는 렉의 상승력이 떨어져, 렉에 맞물린 피니언에 전해지는 토크가 약해지는 것이어서, 벨트의 감김력도 약해지는 문제가 있는 것이다.

이로써, 차량의 충돌 사고시 탑승자의 신체를 시트에 구속하는 벨트의 감김력은 벨트의 감김 후반부에 약해져 탑승자가 시트에서 이탈될 수 있는 위험이 있는 문제가 있다.

본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 실시예는 차량의 사고시 시트벨브의 벨트의 감김력을 점차 강하게 함으로써 탑승자의 신체를 확실하게 시트에 고정되게 하는 목적을 갖는다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 실시예로 하우징 내에 구비된 렉의 이동으로 회전되는 피니언이 클러치부를 통하여 리트랙터에 구비된 벨트를 되감는 시트벨트의 프리텐셔너에 있어서, 상기 렉이 상승함에 따라 상기 렉에 맞물리는 상기 피니언의 각 기어치는 피치원이 점차 증가되게 형성되고, 상기 렉에는 상기 피니언과 결합하며 상승할 수 있도록, 상부 일측에서 하부 타측으로 경사진 결합면이 형성되는 것을 특징으로 하는 시트벨트의 가변식 프리텐셔너를 제시한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 시트벨트의 토크 가변식 프리텐셔너에 따르면, MGG의 폭발로 얻어지는 가스의 압력을 이용한 렉의 상승에서 피니언의 토크를 점차 크게 얻을 수 있어, 벨트의 후반 감김력을 초기 감김력보다 크게 확보하여 탑승자의 신체를 시트에 안전하게 구속하는 효과를 갖는다.

더하여, MGG의 폭발력을 다소 낮게 세팅하여 벨트를 초기에 약한 힘으로 되 감게 하여 벨트 감김에 의하여 발생할 수 있는 충격을 낮추면서, 점차 강해지는 벨트의 당김력으로 탑승자의 신체를 보다 안전하게 보호할 수 있는 효과도 갖는다.

이하, 첨부도면의 바람직한 실시예를 통하여, 본 발명인 시트벨트의 토크 가변식 프리텐셔너의 기능, 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명인 실시예에 따른 시트벨트의 토크 가변식 프리텐셔너의 사시도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시트벨트의 토크 가변식 프리텐셔너(100)에는 클러치부(110)를 통하여 리트랙터(200)와 연결되는 피니언(120)과, 이 피니언과 결합되는 렉(130) 및 피니언(120)과 렉(130)이 내부에서 회전 및 이동되도록 외형을 이루는 하우징(140)이 구비된다.

이때, 리트랙터(200)에는 회전 방향에 따라 감겨진 벨트(211)를 감거나 푸는 스풀(210)이 구비되며, 클러치부(110)는 평상시에는 스풀(210)이 피니언(120)과 독립적으로 회전되게 하다가 렉(130)에 의한 피니언(120)의 회전시 피니언과 스풀을 연계시키는 기능을 가지는 통상의 부재이다.

이러한 리트랙터(200) 및 클러치부(110)는 통상적으로 널리 사용되는 구성을 가지는 것이다. 즉, 클러치부(110)는 전술된 바와 같이, 내부에 유성기어를 이용하는 방식, 롤러를 이용하는 방식 및 폴-레칫을 이용하는 방식 등 일반적으로 널리 사용되는 것으로, 공개특허 제10-2006-54684호, 등록특허 제10-801603호, 등록특허 제10-590193호 등에 기재되어 일반적으로 널리 공지된 기술이므로 중복된 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예에 따른 시트벨트의 토크 가변형 프리텐셔너(100)는, 하우징(140) 내에 구비된 렉(130)의 이동으로 회전되는 피니언(120)이 클러치부(110)를 통하여 리트랙터(200)에 구비된 벨트(211)를 되감는 시트벨트의 프리텐셔너에 있어서, 상기 렉(130)이 상승함에 따라 상기 렉(130)에 맞물리는 상기 피니언(120)의 각 기어치(121)는 피치원(P)이 점차 증가되게 형성되고, 상기 렉(130)에는 상기 피니언(120)과 결합하며 상승할 수 있도록, 상부 일측(130a)에서 하부 타측(130b)으로 경사진 결합면(131)이 형성된다.

이때, 하우징(140)에는 피니언(120)이 회전가능한 공간 및 이 피니언(120)과 결합되는 렉(130)이 상승 이동할 수 있는 이동홀(141)이 형성되어 있다.

또한, 이동홀(141)의 하부에는 관통공(142a)이 형성된 경계면(142)이 형성되며, 이 경계면의 하부의 연소홀(143)에는 MGG(m)(Micro Gas Generator)가 구비된다.

이때, MGG(m)는 순식간에 가스를 대량 발생시키는 수단으로, 그 일례로 순간적인 고압 전류를 흘림으로써 폭발을 일으켜 가스를 발생시키는 화약이 될 수 있다.

한편, 도 2는 도 1에 도시된 시트벨트의 토크 가변식 프리텐셔너에 채용된 피니언의 평면도이다.

피니언(120)은 외주면에 기어치(121)가 형성되되, 클러치부(110)와 연결되는 피니언의 회전 중심(C)에서 기어치(121)와 렉(130)에 형성된 기어치(132)의 맞물리는 부분까지의 길이를 반지름으로 가지는 원인 피치원의 반지름(R1 내지 R4)이 점차 증가하도록 형성된다(R1<R2<R3<R4).

즉, 피니언(120)의 회전 중심(C)에서 각 기어치(121)까지의 길이가 점차 증가함에 따라 렉(130)에 의하여 회전되는 피니언(120)의 반지름이 점차 증가하도록 구성되는 것이다.

이때, 피니언은 타원형 판으로 형성되고, 타원형의 일부 가장자리에 기어치가 형성될 수 있다.

다만, 보다 바람직하게는 피니언의 회전 관성을 줄여 초기 렉의 상승 때, 원활하게 회전되기 위하여 기어치가 형성되는 부분 외의 부분을 제거할 수도 있는 것이다. 더하여, 기어치가 형성되는 부분은 회전 중심에서 점차 길게 형성되므로, 기어치가 형성된 부분과 반대 측에 중량부(122)를 더 형성하여 피니언(120)의 회전 관성을 낮추는 것이 바람직하다.

한편, 도 3a 내지 도 3c는 도 1에 도시된 시트벨트의 토크 가변식 프리텐셔 너의 작동상태를 개략적으로 보인 단면도이다.

렉(130)에는 피니언(120)에 구비된 기어치와 맞물리는 기어치가 형성된 결합면(131)이 구비된다.

이때, 결합면(131)은, MGG(m)의 폭발이 있기 전인 평상시에 피니언과 접하는 렉의 상부 일측(130a)에서 하부 타측(130b)으로 경사지게 형성되어, 렉(130)의 상승시 점차 피치원(P)의 반지름이 길어지는 피니언(120)과 렉(130)이 맞물려 상승될 수 있게 하는 것이다.

더하여, 결합면(131)을 제외한 렉(130)의 측면은 이동홀(141)의 내벽면을 따라 흔들림 없이 미끄러지며 상승할 수 있도록 이동홀(141)의 내벽면에 따른 형상을 가지는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도 3a 내지 도 3c를 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 시트벨트의 토크 가변식 프리텐셔너의 작용을 설명한다.

하우징(140)의 연소홀(143)에 설치된 MGG(m)가 ECU 등의 제어 장치에 의하여 폭발되기 전에, 피니언(120)에 형성된 기어치 중 짧은 반지름의 피치원을 가지는 기어치는 렉(130)의 상부 일측(130a)에 형성된 기어치와 결합 되어있다.

제어 장치 등에 의하여 MGG(m)가 폭발함에 따라 연소홀(143) 내에서 고압의 가스가 발생하고, 이 가스는 렉(130)의 하부를 가압하여 렉(130)이 상승되기 시작한다. 이때, 피니언(120)과 렉(130)의 기어치 간의 결합 면과 피니언(120)의 회전 중심(C)까지의 거리가 짧기 때문에 피니언(120)의 회전 속도는, 렉(130)이 충분히 상승한 이후의 피니언의 회전 속도에 비하여 상대적으로 빠르게 된다.

따라서 초기의 피니언(120)의 빠른 회전이 클러치부(110)를 통하여 스풀(210)을 회전시킴에 따라 벨트(211)를 신속하게 되감을 수 있게 된다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 렉(130)과 맞물리는 피니언(120)의 기어치는 회전 중심(C)에서 점차 멀어지고, 이 늘어난 피치원의 반지름 길이에 만큼 렉의 결합면(131)에 형성된 경사도에 의하여 렉(130)의 기어치는 타측으로 후퇴되어, 피니언(120)이 원활하게 회전할 수 있게 된다.

결국, 렉(130)이 상승하는 과정 중에 피니언(120)과 렉(130)의 기어치가 맞물리는 위치는 피니언(120)의 회전 중심(C)에서 점차 멀어지게 되어 피니언(120)을 회전시키는 회전력, 즉 토크는 점차 강해지는 것이다.

이러한 토크의 증가는, 도 3c에 도시된 바와 같이, 렉(130)이 최대 높이로 상승할 때까지 피니언(120)의 회전 중심(C)에서 피니언(120)의 기어치까지의 길이가 증가함에 따라, 계속 이어지게 되는 것이다.

따라서 MGG(m)의 폭발로 발생한 가스가 렉(130)이 상승된 이동홀(141)의 하부 공간을 채워나감에 따라 점차 가스의 압력이 손실되더라도, 이 손실로 인한 렉의 상승 속도 저하에 기인한 피니언의 토크 저하보다 피니언(120) 기어치의 피치원의 반지름 증가로 얻어지는 토크 증가가 더 큰 것으로, 피니언(120)의 회전에 의한 벨트의 감김력이 점차 증가될 수 있는 것이다.

따라서 MGG의 폭발로 얻어지는 가스의 압력을 보다 효율적으로 활용하여 벨트의 감김력을 점차 증가시킬 수 있으며, 그에 따라 탑승자의 신체를 시트에 확실하게 고정할 수 있어, 차량의 사고시 탑승자의 안전이 보다 확실하게 확보될 수 있는 것이다.

더하여, MGG의 폭발력을 다소 낮게 세팅하여 벨트를 초기에 약한 힘으로 되감게 하여 벨트가 순간적으로 강하게 되감김으로써 탑승자의 신체에 과도한 충격이 전달되는 것을 방지하면서도, 렉의 상승에 따라 점차 강해지는 피니언의 회전으로 벨트의 되감김이 강력하게 이루어져 탑승자의 신체를 견고하게 시트에 고정시킬 수 있게 된다. 즉, 벨트의 되감김이 부드러우면서도 강력하게 이루어지도록 하여 벨트의 감김에 따라 탑승자에게 전달되는 충격 낮추어, 탑승자를 보다 안전하게 보호할 수 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명인 실시예에 따른 시트벨트의 토크 가변식 프리텐셔너의 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 시트벨트의 토크 가변식 프리텐셔너에 채용된 피니언의 평면도.

도 3a 내지 도 3c는 도 1에 도시된 시트벨트의 토크 가변식 프리텐셔너의 작동상태를 개략적으로 보인 단면도.

도 4는 종래의 시트벨트의 구성을 나타낸 도면.

도 5는 종래의 프리텐셔너를 나타낸 측면도.

도 6은 종래의 프리텐셔너와 리트랙터를 분해한 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 프리텐셔너

110 : 클러치부

120 : 피니언

121 : 기어치 C : 회전 중심 R1, R2, R3, R4 : 반지름

122 : 중량부

130 : 렉

130a : 일측 130b : 타측 131 : 결합면

132 : 기어치

140 : 하우징

141 : 이동홀 142 : 경계면 142a : 관통공

143 : 연소홀

m : MGG

200 : 리트랙터

210 : 스풀 211 : 벨트

Claims (1)

1. 하우징(140) 내에 구비된 렉(130)의 이동으로 회전되는 피니언이 클러치부(110)를 통하여 리트랙터(200)에 구비된 벨트(211)를 되감는 시트벨트의 프리텐셔너에 있어서,

   상기 렉(130)이 상승함에 따라 상기 렉(130)에 맞물리는 상기 피니언(120)의 각 기어치(121)는 피치원(P)의 반지름이 점차 증가되게 형성되고,

   상기 렉(130)에는 상기 피니언(120)과 결합하며 상승할 수 있도록, 상부 일측(130a)에서 하부 타측(130b)으로 경사진 결합면(131)이 형성되는 것을 특징으로 하는 시트벨트의 토크 가변식 프리텐셔너.

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