KR101176786B1 - 프리텐셔너용 클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프리텐셔너용 클러치에 관한 것으로, 일단부는 프리텐셔너의 작동시 구동원으로부터 동력을 전달받는 클러치 기어를 구비하고 타단부는 웨빙이 감겨 있는 스풀에 대향하되 상기 스풀과 동일한 회전축을 갖는 원통형 몸체와, 상기 몸체에 구비된 탄성 부재에 의해 항상 상기 스풀에 마련된 내측 기어에 맞물리는 방향을 향하도록 상기 몸체의 타단부에 마련되어 상기 프리텐셔너 작동시 상기 내측 기어와 맞물리는 로커 및 상기 로커가 상기 프리텐셔너의 작동 전에 상기 내측 기어에 맞물리는 것을 방지하도록 상기 로커를 구속하는 캡을 포함한다.

Description

프리텐셔너용 클러치 {CLUTCH FOR PRETENSIONER}

본 발명은 프리텐셔너용 클러치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프리텐셔너의 구동원으로부터 발생한 동력을 신속하게 웨빙이 감겨있는 스풀에 전달하는 프리텐셔너용 클러치에 관한 것이다.

차량 또는 기구에 사람이 탑승하는 경우, 차량 간 또는 다른 물체와의 충돌에 의하여 상기 탑승한 사람이 상기 차량 또는 기구에서 이탈하는 것을 방지하기 위하여, 여러 가지의 안전장치가 마련된다.

그 중에서 대표적인 것이 시트 벨트(seat belt)로서, 상기 시트 벨트를 이용하여 상기 차량 또는 기구에 탑승한 사람의 하복부와 흉부를 시트에 안정되게 고정한다. 그러나 차량 간 또는 다른 물체와의 충돌의 정도가 커서 시트 벨트가 제 기능을 하지 못하는 경우가 종종 발생하여, 상기 차량 또는 기구에 탑승한 사람의 안전을 해하는 경우가 많다.

따라서 차량 간 또는 다른 물체와의 충돌의 정도가 큰 경우에도 시트 벨트가 제 기능을 발휘하도록 다양한 기술이 개발되고 있다. 그 중에서도 현재 각광받고 있는 기술로는, 차량 간 또는 다른 물체와의 충돌시 시트 벨트의 웨빙(webbing)을 인입시킴으로써 시트 벨트의 기능 및 효과를 높여주는 프리텐셔너(pretensioner)가 있다.

본 발명은, 차량 간 또는 다른 물체와의 충돌시 작동되는 프리텐셔너의 구동원으로부터 발생한 동력을 시트 벨트의 웨빙이 감겨있는 스풀에 신속하게 전달함으로써, 시트 벨트의 웨빙을 신속하게 인입할 수 있는 프리텐셔너용 클러치의 제공을 기술적 과제로 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예는, 일단부는 프리텐셔너의 작동시 구동원으로부터 동력을 전달받는 클러치 기어를 구비하고, 타단부는 웨빙이 감겨 있는 스풀에 대향하되 상기 스풀과 동일한 회전축을 갖는 원통형 몸체; 상기 몸체에 구비된 탄성 부재에 의해 항상 상기 스풀에 마련된 내측 기어에 맞물리는 방향을 향하도록 상기 몸체의 타단부에 마련되어, 상기 프리텐셔너 작동시 상기 내측 기어와 맞물리는 로커; 및 상기 로커가 상기 프리텐셔너의 작동 전에 상기 내측 기어에 맞물리는 것을 방지하도록 상기 로커를 구속하는 캡;을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예는, 상기 프리텐셔너의 작동시, 상기 구동원으로부터 전달받은 동력에 의한 몸체의 회전으로, 상기 로커가 상기 캡의 구속으로부터 벗어나 상기 내측 기어와 맞물리는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예서, 상기 캡은 측면에 홀이 마련된 원통 형상으로 형성되어 상기 로커가 장착된 상기 몸체의 타단부를 덮음으로써 상기 프리텐셔너의 작동 전에 상기 로커를 구속하며, 상기 로커는 상기 프리텐셔너의 작동시 상기 홀을 통과함으로써 상기 캡의 구속으로부터 벗어나 상기 내측 기어에 맞물리는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예서, 상기 캡은 상기 로커가 상기 내측 기어와 맞물리기 전에는 고정되어 있으나, 상기 로커가 상기 내측 기어와 맞물린 이후에는 상기 몸체와 함께 회전하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예서, 상기 캡은 외주면에 마련된 리브가 상기 프리텐셔너의 하우징에 결합됨으로써 상기 로커가 상기 내측 기어와 맞물리기 전에 고정되며, 상기 로커가 상기 내측 기어와 맞물린 이후에 상기 리브가 상기 프리텐셔너의 하우징으로부터 파단됨으로써 상기 캡이 상기 몸체와 함께 회전하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예서, 상기 리브와 상기 프리텐셔너의 하우징과 결합되는 부분은, 상기 로커가 상기 내측 기어와 맞물린 이후에 상기 리브가 상기 프리텐셔너의 하우징으로부터 파단되기 용이하도록, 파단 방향으로 스코어가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예서, 상기 탄성 부재는 상기 몸체의 타단부에 마련된 제1 홈에 장착되는 고리 형상의 탄성 부재이며, 상기 탄성 부재의 탄성력으로 상기 로커가 상기 내측 기어에 항상 맞물리는 방향을 향하게 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예서, 상기 제1 홈은 상기 로커가 상기 내측 기어에 맞물릴 때 상기 탄성 부재가 변형되는 것을 방해하지 않도록 상기 탄성 부재의 굵기보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예서, 상기 탄성 부재는 상기 프리텐셔너가 작동하기 전에는 상기 몸체의 회전축에 더 가까운 상기 제1 홈의 제1 표면에 접하여 있으나, 상기 프리텐셔너가 작동하여 상기 로커가 상기 내측 기어에 맞물리는 경우에는 상기 몸체의 회전축에 더 먼 상기 제1 홈의 제2 표면에 접하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예서, 상기 로커는 상기 몸체의 타단부에 마련된 제2 홈에 피봇 가능하게 장착되는 것으로, 일단부는 상기 프리텐셔너의 작동에 따라 피봇될 수 있도록 피봇축을 중심으로 만곡된 형상으로 형성되고, 타단부는 상기 내측 기어에 맞물릴 수 있도록 래치 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예서, 상기 로커의 일단부는 상기 로커의 타단부가 상기 제2 홈으로부터 이탈되어 상기 내측 기어에 맞물리는 방향을 향하도록 상기 탄성 부재에 의해 피봇되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예서, 상기 로커의 일단부가 피봇 가능하게 장착되는 상기 제2 홈의 일측에는, 상기 로커가 피봇 범위를 벗어나는 것을 방지하는 돌출면이 마련되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예서, 상기 로커가 상기 캡에 의해 구속될 때 상기 로커의 타단부가 위치하는 상기 제2 홈의 타측 및 상기 로커의 타단부는 단차가 없는 평편한 면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예서, 상기 로커는 상기 탄성 부재가 장착될 수 있는 장착홈을 구비하되, 상기 장착홈은 상기 제1 홈과 함께 상기 탄성 부재를 수용하는 고리 형상의 홈을 형성하도록 상기 제1 홈의 동일선상에 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예서, 상기 로커 및 로커가 장착되는 상기 제2 홈은 복수 개인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예서, 상기 클러치 기어는 피니언 기어이고, 상기 피니언 기어에 대응하는 래크를 통해 상기 프리텐셔너의 작동시 상기 구동원으로부터 동력을 전달받는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예서, 상기 클러치 기어는 원형의 종동 기어이고, 상기 종동 기어가 내측에서 맞물리는 원형의 외측 기어로서 상기 종동 기어에 대응하는 구동 기어를 통해 상기 프리텐셔너의 작동시 상기 구동원으로부터 동력을 전달받는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예서, 상기 종동 기어와 상기 구동 기어의 압력각은 20°인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예서, 상기 피니언 기어와 상기 래크, 또는 상기 종동 기어와 상기 구동 기어에 대한 C-스케일의 로크웰 경도(HRc)가 50 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예서, 상기 피니언 기어와 상기 래크, 또는 상기 종동 기어와 상기 구동 기어는 상기 프리텐셔너가 작동하기 전에도 맞물려 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예서, 상기 클러치 기어를 통해 상기 구동원으로부터 상기 몸체로 전달된 동력이 상기 로커가 상기 내측 기어에 맞물림으로써 상기 스풀에 전달된 이후에, 상기 로커가 상기 내측 기어로부터 쉽게 이탈될 수 있도록, 상기 내측 기어는 한 방향 톱니 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치에 의하면, 로커가 탄성 부재에 의하여 항상 스풀에 마련된 내측 기어를 향해 있으므로 프리텐셔너의 작동시 동력을 구동원으로부터 스풀에 더욱 신속하게 전달할 수 있다는 이점이 있다.

이러한 동력의 신속한 전달은 차량 간 또는 다른 물체와의 충돌시 시트 벨트의 웨빙을 더욱 신속하게 인입시킬 수 있으므로, 시트 벨트를 착용하고 있는 탑승자를 더욱 보호할 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예가 장착되는 프리텐셔너의 일부 단면을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예와 스풀이 결합된 구조를 도시한 정면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예와 스풀을 분리하여 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예를 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 몸체에 있어서 로커 및 탄성 부재가 마련되는 부분을 확대하여 도시한 확대 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시된 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 로커들을 확대하여 도시한 확대 사시도이다.
도 7은 도 4에 도시된 프리텐셔너용 클러치의 캡에 있어서 몸체에 결합되는 측면을 확대하여 도시한 확대 사시도이다.
도 8a는 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치에 있어서 클러치 기어로 구동력을 전달하는 예시적인 제1 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 8b는 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치에 있어서 클러치 기어로 구동력을 전달하는 예시적인 제2 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예가 작동하기 전의 상태를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예가 작동한 후의 상태를 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 로커가 맞물리는 스풀의 내측 기어의 예시적인 형상을 도시한 평면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예가 장착되는 시트 벨트에 마련된 프리텐셔너 및 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치가 프리텐셔너에 장착되는 구조 또는 방식에 대하여 설명한다.

여기서, 도 1은 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예가 장착되는 프리텐셔너의 일부 단면을 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예와 스풀이 결합된 구조를 도시한 정면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예와 스풀을 분리하여 도시한 사시도이다.

프리텐셔너(미도시)는 전술한 바와 같이 차량에 충격에 가해지는 경우 웨빙(미도시)을 인입함으로써 탑승자를 보호하는 기구로서, 차량 간 또는 다른 물체와의 충돌시 발생되는 관성력으로 인해 탑승자가 착용하고 있는 시트 벨트(미도시)가 인출되는 것을 방지하기 위하여 순간적으로 웨빙(미도시)을 인입시키는 기구이다.

이러한 프리텐셔너는 평상시에는 작동하지 않는 것으로, MGG(Micro Gas Generator)와 같은 프리텐셔너(미도시)의 구동원에서는 동력이 발생될 필요가 없으며, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치는 전달받거나 전달할 동력이 존재하지 않는다. 오히려 평상시에는 탑승자가 웨빙(미도시)을 자유롭게 인입하거나 인출할 수 있어야 하므로, 웨빙(미도시)이 감겨있는 스풀(spool, 500)은 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 유?무와 무관하게 자유롭게 회전 가능하여야 한다.

그러나, 차량에 충격이 가해지는 경우에는 탑승자를 보호하기 위하여 프리텐셔너(미도시)는 신속하게 작동한다. 즉, 프리텐셔너(미도시)의 구동원에서는 동력이 발생하고, 웨빙(미도시)을 인입시키는 방향으로 스풀(500)을 회전시키도록 상기 구동원에서 발생한 동력은 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치를 통해 스풀(500)에 전달된다. 즉, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치는 구동원으로부터 동력을 전달받아 스풀(500)에 전달하는 역할을 하는 것이다.

이러한 작용을 갖는 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 스풀(500)의 단부에 연결된다. 이때, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치를 구성하는 후술할 몸체(200)는 스풀(500)의 회전축과 동일한 회전축을 갖도록 스풀(500)의 회전축이 관통되는 방식으로 연결될 수 있다. 다만, 전술한 바와 같이, 스풀(500)은 평상시에 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 유?무와 무관하게 자유롭게 회전 가능하여야 하므로, 스풀(500)의 회전축은 몸체(200)에 억지 끼움과 같은 방식으로 결합되어서는 안 된다.

또한, 후술할 몸체(200) 및 몸체(200)의 일부를 덮는 캡(600)은 스풀(500)의 단부에 형성된 원통형의 홈에 삽입되는 방식으로 연결되는데, 이는 후술하는 바와 같이 몸체(200)에 마련된 로커(400)가 스풀(500)의 단부에 형성된 홈에 마련된 내측 기어(510)에 맞물리기 용이하도록 하기 위함이다. 즉, 스풀(500)의 단부에 형성된 홈의 내측에는 프리텐셔너(미도시)의 작동시 로커(400)로부터 동력을 전달받는 내측 기어(510)가 마련될 수 있으며, 이에 맞물리는 로커(400)의 위치를 고려해 볼 때, 후술할 몸체(200) 및 캡(600)은 스풀(500)의 단부에 형성된 홈에 삽입되는 방식으로 연결될 수 있다.

이와 같이 프리텐셔너에 장착되는 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예는, 몸체(200), 로커(400), 및 캡(600)을 포함한다. 이하에서는 도 4 내지 도 7 및 도 11을 참조하여 각 구성 요소에 대하여 설명한다.

여기서, 도 4는 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예를 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 몸체에 있어서 로커 및 탄성 부재가 마련되는 부분을 확대하여 도시한 확대 사시도이며, 도 6은 도 4에 도시된 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 로커들을 확대하여 도시한 확대 사시도이고, 도 7은 도 4에 도시된 프리텐셔너용 클러치의 캡에 있어서 몸체에 결합되는 측면을 확대하여 도시한 확대 사시도이다. 한편, 도 11은 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 로커가 맞물리는 스풀의 내측 기어의 예시적인 형상을 도시한 평면도이다.

몸체(200)는 스풀(500)과 동일한 회전축을 갖는 원통형으로 형성되어, 후술하는 바와 같은 클러치 기어(100), 탄성 부재(300) 및 로커(400)가 작동 가능하게 구비될 수 있는 특정 공간을 제공한다.

즉, 몸체(200)의 일단부에는 프리텐셔너(미도시)의 작동시 구동원(미도시)으로부터 동력을 전달받은 클러치 기어(100)가 구비된다. 이때, 클러치 기어(100)는 몸체(200) 및 스풀(500)의 회전축과 동일한 회전축을 갖는 피니언 기어(110) 또는 원형의 종동 기어(120)일 수 있다. 즉, 도 8a 및 도 8b를 참조하여 이하 서술될 클러치 기어(100)로 구동력을 전달하는 예시적인 제1 구조 및 제2 구조에 있어서, 구동원(미도시)으로부터 동력을 전달하는 부재가 래크(rack, 112)인 경우에 클러치 기어(100)는 래크(112)에 대응하는 피니언 기어(pinion gear, 110)일 수 있으며, 구동원(미도시)으로부터 동력을 전달하는 부재가 원형의 구동 기어(122)인 경우에 클러치 기어(100)는 구동 기어(122)에 대응하는 종동 기어(120)일 수 있다.

한편, 몸체(200)의 타단부에는 탄성 부재(300) 및 로커(400)가 구비되는데, 후술하는 바와 같이 로커(400)가 스풀(500)에 마련된 내측 기어(510)와 서로 맞물리기 때문에 몸체(200)의 타단부는 스풀(500)에 대향한다. 또한, 후술하는 바와 같이, 이러한 몸체(200)의 타단부에는 프리텐셔너(미도시)의 작동 여부에 따라 로커(400)를 구속하는 캡(600)이 덮여 있다.

이러한 몸체(200)에 구비되는 로커(locker, 400)는 탄성 부재(300)에 의해 항상 스풀(500)에 마련된 내측 기어(510)에 맞물리는 방향을 향한다. 그러나 평상시에는 후술할 캡(600)의 구속 때문에 내측 기어(510)에 맞물리지 않는다. 하지만 프리텐셔너(미도시)가 작동되면, 구동원(미도시)에서 전달되는 동력에 의한 몸체(200)의 회전으로, 로커(400)는 캡(600)의 구속으로부터 벗어나 내측 기어(510)에 맞물린다.

이와 같은 로커(400)는 더욱 구체적으로 몸체(200)의 타단부에 마련된 제2 홈(220)에 피봇 가능하게 장착될 수 있으며, 다음과 같은 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 로커(400)의 일단부(410)는 프리텐셔너의 작동에 따라(또는, 캡(600)의 구속 여부에 따라) 피봇될 수 있도록 피봇축을 중심으로 만곡된 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 로커(400)의 타단부(420)는 내측 기어(510)에 맞물릴 수 있도록 래치(latch) 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 래치 형상은 기어의 톱니에 맞물릴 수 있도록 소정의 각을 갖는 걸쇠와 같은 형상을 통칭한다.

이러한 형상을 갖는 로커(400)의 일단부(410)는, 로커(400)의 타단부(420)가 항상 몸체(200)의 제2 홈(220)으로부터 이탈되어 스풀(500)의 내측 기어(510)에 맞물리는 방향을 향하도록, 탄성 부재(300)에 의해 피봇된다. 이때, 이탈이라는 용어는 로커(400)의 타단부(420)가 제2 홈(220)으로부터 소정 거리 이격된다는 의미로 사용된 것으로, 로커(400)가 제2 홈(220)으로부터 분리되거나 분해된다는 의미로 사용된 것은 아니다. 다만, 후술하는 바와 같이, 프리텐셔너가 작동하기 전에 로커(400)가 캡(600)에 의해 구속되어 있을 때에는 사실상 피봇되지 않고 탄성 부재(300)에 의해 피봇될 수 있는 힘만 받으며, 프리텐셔너가 작동한 이후에 로커(400)가 캡(600)의 구속으로부터 벗어나면서 사실상 피봇된다.

이때, 로커(400)의 일단부(410)가 피봇되는 범위를 제한하지 않으면, 로커(400)의 타단부(420)가 내측 기어(510)에 맞물려서 동력을 전달하는 과정에서 로커(400)의 일단부(410)마저 제2 홈(220)으로부터 이탈되어 로커(400) 전체가 몸체(200)로부터 분리될 수 있다. 따라서, 로커(400)의 일단부(410)가 피봇 가능하게 장착되는 제2 홈(220)의 일측(222)에는 돌출면(230)이 마련되어, 로커(400)가 피봇 범위를 벗어나는 것을 방지할 수 있다.

또한, 로커(400)의 타단부(420)와, 로커(400)가 캡(600)에 의해 구속될 때 로커(400)의 타단부(420)가 위치하는 제2 홈(220)의 타측(224)은 단차가 없는 평편한 면으로 형성될 수 있다. 이는 프리텐셔너가 작동하여 로커(400)가 캡(600)의 구속으로부터 벗어날 때 로커(400)의 타단부(420)가 제2 홈(220)의 타측(224)으로부터 이탈되기 용이하도록 한다. 즉, 로커(400)의 타단부(420) 또는 제2 홈(220)의 타측(224)이 평편한 면이 아니거나 단차가 형성되어 있다면, 로커(400)의 타단부(420)가 제2 홈(220)의 타측(224)으로부터 이탈시 방해가 된다. 결론적으로 이러한 방해는 동력을 전달하는 시간을 더 길게 하여 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 신속한 동력 전달을 저해하게 되므로, 로커(400)의 타단부(420)와 제2 홈(220)의 타측(224)은 단차가 없는 평편한 면으로 형성되는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같은 로커(400) 및 로커(400)가 장착되는 제2 홈(220)은 반드시 하나일 필요가 없으며, 전달되는 동력의 크기를 고려하여 복수 개일 수 있다. 도면에 도시된 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예에서는 3개의 로커(400)가 포함되며, 몸체(200)에서도 이에 대응하여 3개의 제2 홈(220)이 마련된다.

한편, 로커(400)가 내측 기어(510)에 맞물리는 방향을 향하도록 하는 탄성 부재(300)는 몸체(200)의 타단부에 마련된 고리 형상의 제1 홈(210)에 장착되는 고리 형상 또는 링 형상의 탄성 부재(예를 들어, 금속 부재로 구성된 토션 스프링, 실리콘 부재로 구성된 고무링 등)일 수 있다. 즉, 탄성 부재(300)의 탄성력에 의해 로커(400)의 타단부(420)는 항상 스풀(500)의 내측 기어(510)를 향하게 된다.

이때, 탄성 부재(300)가 장착되는 제1 홈(210)은, 로커(400)가 내측 기어(510)에 맞물릴 때 탄성 부재(300)가 변형되는 것을 방해하지 않도록, 탄성 부재(300)의 굵기보다 더 크게 형성될 수 있다. 즉, 제1 홈(210)과 탄성 부재(300) 사이에 소정의 여유 공간이 있는 것이 바람직하다. 만약 제1 홈(210)에 탄성 부재(300)가 소정의 여유 공간 없이 억지 끼움과 같은 방식으로 장착된다면, 탄성 부재(300)는 탄성되지 않으며, 로커(400)는 고정되어 작동되지 않을 수 있다.

이와 같이 제1 홈(210)에 장착되는 탄성 부재(300)는 예시적으로 다음과 같은 방법으로 자유롭게 변형 가능하다. 즉, 탄성 부재(300)는 프리텐셔너(미도시)가 작동하기 전에는 몸체(200)의 회전축에 더 가까운 제1 홈(210)의 제1 표면(212)에 접하여 있지만, 프리텐셔너(미도시)가 작동하여 로커(400)가 내측 기어(510)에 맞물리는 경우에는 몸체(200)의 회전축에 더 먼 제1 홈(210)의 제2 표면(214)에 접하도록 작동할 수 있다. 이러한 예시적인 탄성 부재(300)의 변형은 자유로운 변형을 보장하면서도, 제1 표면(212)과 제2 표면(214) 사이의 거리를 조절함으로써 그 변형의 정도를 조절할 수도 있을 것이다.

한편, 탄성 부재(300)는 로커(400)가 내측 기어(510)를 향하도록 탄성력을 제공하기 위하여 로커(400)에 마련된 장착홈(430)에도 장착된다. 이때, 장착홈(430)은 탄성 부재(300)가 장착되는 제1 홈(210)에 대응하는 것으로, 제1 홈(210)과 동일선상에 배치된다. 즉, 후술할 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 홈(210)과 장착홈(430)은 전체적으로 고리 형상의 홈을 형성한다. 따라서, 전술한 예시적인 탄성 부재(300)의 장착 및 변형 과정은 탄성 부재(300)와 장착홈(430)과의 관계에서도 적용될 수 있다. 즉, 프리텐셔너(미도시)가 작동하기 전에는 제1 홈(210)의 제1 표면(212) 및 제1 표면(212)과 동일선상에 배치되는 장착홈(430)의 일면에 접하여 있지만, 로커(400)가 내측 기어(510)에 맞물린 경우에는 제1 홈(210)의 제2 표면(214) 및 제2 표면(214)과 동일선상에 배치되는 장착홈(430)의 타면에 접하도록 작동할 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이 평상시에 스풀(500)이 자유롭게 회전 가능하도록 하기 위하여, 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치는 캡(cap, 600)을 포함한다. 즉, 캡(600)은 프리텐셔너(미도시)의 작동 전에 로커(400)가 내측 기어(510)에 맞물림으로써 스풀(500)의 자유로운 회전을 방해하는 것을 방지하기 위하여 로커(400)를 구속한다.

이러한 캡(600)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 측면에 홀(hole, 610)이 마련된 원통 형상으로 형성되어, 도 3에 도시된 바와 같이, 로커(400)가 장착된 몸체(200)의 타단부를 덮음으로써 프리텐셔너(미도시)의 작동 전에 로커(400)를 구속할 수 있다.

이와 같이 형성된 캡(600)은 프리텐셔너(미도시)가 작동하기 전, 더 구체적으로는 로커(400)가 내측 기어(510)에 맞물리기 전에는 고정되어 움직이지 않는다. 이때, 캡(600)을 고정시키는 예시적인 방법으로는, 캡(600)의 외주면에 형성된 리브(620)를 프리텐셔너(미도시)의 하우징(P)에 (더욱 상세하게는 하우징(P)의 하단면에) 결합시키는 방법이 있다. 또한 대안적으로, 부품 수 감소 및 재료비 절감의 효과를 가져오기 위하여, 리브(620)를 프리텐셔너(미도시)의 하우징(P)과 일체형으로 생산하는 방법도 가능하다.

그러나, 프리텐셔너(미도시)가 작동하면 로커(400)가 내측 기어(510)에 맞물려 동력을 전달하여야 하므로, 캡(600)은 더 이상 로커(400)를 구속하여서는 안 된다. 즉, 로커(400)는 프리텐셔너(미도시)의 작동시 캡(600)의 측면에 마련된 홀(610)을 통과함으로써 캡(600)의 구속으로부터 벗어나 내측 기어(510)에 맞물리게 된다.

한편, 프리텐셔너(미도시)가 작동하여 로커(400)가 내측 기어(510)에 맞물린 이후에도 캡(600)이 계속하여 고정되어 있다면, 몸체(200)의 회전을 방해하여 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치는 동력을 제대로 전달할 수 없다. 따라서, 캡(600)은 로커(400)가 내측 기어(510)에 맞물린 이후에는 더 이상 고정되지 않고 몸체(200)와 함께 회전한다. 즉, 전술한 캡(600)을 고정시키는 예시적인 방법에 있어서, 로커(400)가 내측 기어(510)에 맞물린 이후에 리브(620)는 프리텐셔너(미도시)의 하우징(P)으로부터 파단될 것이다.

이때, 쉽게 파단되고 파단 방향을 유도하기 위하여 리브(620)와 프리텐셔너(미도시)의 하우징(P)의 결합 부분에는 파단 방향으로 스코어(score, 622)가 형성될 수 있다. 여기서 스코어(622)의 형상은 리브(620)가 쉽게 파단되고 파단 방향을 유도할 수 있는 어떠한 형상도 가능하다. 예시적으로 도 7에 도시된 스코어(622)는 결합 부분을 향해 움푹 패인 삼각 형상의 홈이다.

한편, 캡(600)의 측면에 마련된 홀(610)의 일측에는 돌기(630)가 마련될 수 있다. 이는 프리텐셔너(미도시)가 작동하지 않음에도 불구하고 예상치 못한 몸체(200)의 회전이 있더라도, 로커(400)가 홀(610)을 쉽게 통과하여 내측 기어(510)에 걸리는 것을 방지할 수 있도록 한다.

이하에서는, 도 8a 내지 도 10을 참조하여, 이러한 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예에 대한 작동을 설명한다.

여기서, 도 8a는 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치에 있어서 클러치 기어로 구동력을 전달하는 예시적인 제1 구조를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 8b는 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치에 있어서 클러치 기어로 구동력을 전달하는 예시적인 제2 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다. 한편, 도 9는 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예가 작동하기 전의 상태를 도시한 단면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 프리텐셔너용 클러치의 일 실시예가 작동한 후의 상태를 도시한 단면도이다.

차량 간 또는 다른 물체와의 충돌시, MGG(Micro Gas Generator)와 같은 프리텐셔너(미도시)의 구동원에서는 웨빙을 인입시키기 위하여 동력이 발생되며, 발생된 동력은 몸체(200)의 일단부에 마련된 클러치 기어(100)에 전달된다.

이때, 동력이 전달되는 방식은, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 래크와 피니언 기어를 이용하는 방식 또는 치수(the munber of teeth)가 다른 2개의 원형 기어(종동 기어와 구동 기어)를 이용하는 방식 등이 있다. 래크와 피니언 기어를 이용하는 방식은 도 8a에 도시된 바와 같다.

즉, 몸체(200)의 일단부에 마련된 클러치 기어(100)는 피니언 기어(110)이며, 프리텐셔너(미도시)의 구동원으로부터 동력을 전달하는 매체는 피니언 기어(110)에 대응하는 래크(112)이다.

한편, 치수가 다른 2개의 원형 기어를 이용하는 방식은 도 8b에 도시된 바와 같다. 즉, 몸체(200)의 일단부에 마련된 클러치 기어(100)는 치수가 작은 원형의 종동 기어(120)이며, 프리텐셔너(미도시)의 구동원으로부터 동력을 전달하는 매체는 종동 기어(120)에 대응하고 치수가 큰 원형의 구동 기어(122)이다.

여기서, 종동 기어(120)와 구동 기어(122)의 압력각(pressure angle)은 20°로 하는 것이 바람직하며, 종동 기어(120)와 구동 기어(122) 사이의 C-스케일의 로크웰 경도(Rockwell Hardness, HRc)는 50 이하로 하는 것이 바람직하다. 만약, 종동 기어(120)와 구동 기어(122)의 압력각을 20°보다 작은 14.5°로 하거나, 종동 기어(120)와 구동 기어(122)의 HRc를 50 이상으로 하는 경우에는 치형 파손과 같은 기어 트러블(gear trouble)이 발생할 수 있기 때문이다. 한편, 이러한 HRc에 대한 수치는 피니언 기어(110)와 래크(112) 사이에도 적용될 수 있다.

한편, 프리텐셔너(미도시)가 작동하기 전에는 캡(600)이 로커(400)를 단단히 구속하고 있기 때문에, 피니언 기어(110)와 래크(112), 또는 종동 기어(120)와 구동 기어(122)는 맞물려 있다고 하더라도 예상치 못한 동력이 전달될 가능성이 적다. 따라서, 피니언 기어(110)와 래크(112), 또는 종동 기어(120)와 구동 기어(122)는 프리텐셔너(미도시)가 작동하기 전에도 맞물려 있을 수 있으며, 이로 인해 프리텐셔너(미도시)가 작동시 동력이 더욱 신속하게 스풀로 전달될 수 있다.

이와 같이 클러치 기어(100)를 통해 프리텐셔너(미도시)의 구동원으로부터 동력을 전달받으면, 클러치 기어(100)를 구비하는 몸체(200)는 회전한다. 그리고 몸체(200)가 회전하면 몸체(200)에 마련된 로커(400)도 회전하게 되며, 도 10에 도시된 바와 같이 로커(400)는 캡(600)에 마련된 홀(610)을 통과함으로써 캡(600)의 구속으로부터 벗어난다. 이렇게 캡(600)의 구속으로부터 벗어난 로커(400)는 스풀(500)에 마련된 내측 기어(510)에 맞물리게 되고, 이로 인해 클러치 기어(100)을 통해 구동원으로부터 전달받은 동력은 스풀(500)로 전달된다.

이때, 리브(620)가 프리텐셔너(미도시)의 하우징(P)에 결합됨으로써 고정되어 있던 캡(600)은 리브(620)가 파단되면서 몸체(200)와 함께 회전하게 되어 동력의 전달을 방해하지 않는다.

이와 같이, 구동원으로부터 전달받은 동력이 스풀(500)로 전달되면, 스풀(500)은 웨빙(미도시)을 인입시키는 방향으로 회전함으로써 탑승자가 충돌시 받는 관성력으로 인한 신체적 피해 및 손상을 최소화할 수 있게 된다.

한편, 스풀(500)이 회전하여 웨빙(미도시)을 인입시킨 이후 즉 프리텐셔너(미도시)의 작동이 종료한 이후에는, 프리텐셔너(미도시)의 작동에 의한 웨빙(미도시)의 인입력이 과도한 경우에 발생되는 탑승자에게 신체적 피해 및 손상을 방지하기 위하여, 에너지 흡수기(Energy Absorber, EA)가 작동될 수 있다. 이때, 에너지 습수기의 예로는 로드 리미터(load limiter)가 있다.

이때, 즉 에너지 흡수기(EA)의 작동시에는, 내측 기어(510)에 맞물린 로커(400)는 내측 기어(510)로부터 쉽게 이탈되는 것이 바람직하다. 만약, 에너지 흡수기(EA) 작동시 로커(400)가 지속적으로 내측 기어(510)에 맞물려 있다면, 에너지 흡수기(EA)의 작동은 방해를 받게 되고, 이상 하중 발생율은 증가할 수 있기 때문이다.

따라서, 프리텐셔너(미도시)의 작동 이후 즉 구동원으로부터 전달받은 동력을 로커(400)와 내측 기어(510)의 맞물림을 통해 스풀(500)에 전달된 이후에, 내측 기어(510)에 맞물린 로커(400)를 내측 기어(510)로부터 쉽게 이탈시키기 위하여, 스풀(500)의 내측 기어(510)를 한 방향 톱니(one-way teeth)형상으로 형성될 수 있다. 즉, 로커(400)가 맞물리는 내측 기어(510) 톱니면은 로커(400)가 맞물리지 않는 톱니면에 비하여 완만한 경사각을 가질 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

100 : 클러치 기어
110 : 피니언 기어 (pinion gear) 112 : 래크(rack)
120 : 종동 기어 122 : 구동 기어
200 : 몸체 210 : 제1 홈
212 : 제1 표면 214 : 제2 표면
220 : 제2 홈 222 : 제2 홈의 일측
224 : 제2 홈의 타측 230 : 돌출면
300 : 탄성 부재
400 : 로커(locker) 410 : 로커의 일단부
420 : 로커의 타단부 430 : 장착홈
500 : 스풀(spool) 510 : 내측 기어
600 : 캡(cap)
610 : 홀(hole) 620 : 리브(rib)
622 : 스코어(score) 630 : 돌기
EA : 에너지 흡수기(load limiter) P : 프리텐셔너의 하우징

Claims (23)

1. 일단부는 프리텐셔너의 작동시 구동원으로부터 동력을 전달받는 클러치 기어를 구비하고, 타단부는 웨빙이 감겨 있는 스풀에 대향하되 상기 스풀과 동일한 회전축을 갖는 원통형 몸체;
   상기 몸체에 구비된 탄성 부재에 의해 항상 상기 스풀에 마련된 내측 기어에 맞물리는 방향을 향하도록 상기 몸체의 타단부에 마련되어, 상기 프리텐셔너 작동시 상기 내측 기어와 맞물리는 로커; 및
   상기 로커가 상기 프리텐셔너의 작동 전에 상기 내측 기어에 맞물리는 것을 방지하도록 상기 로커를 구속하는 캡;을 포함하되,
   상기 캡은, 측면에 홀이 마련된 원통 형상으로 형성되어 상기 로커가 장착된 상기 몸체의 타단부를 덮음으로써, 상기 프리텐셔너의 작동 전에 상기 로커를 구속하고,
   상기 로커는, 상기 프리텐셔너의 작동시 상기 구동원으로부터 전달받은 동력에 의한 몸체의 회전에 의해 상기 홀을 통과함으로써, 상기 캡의 구속으로부터 벗어나 상기 내측 기어에 맞물리는 것을 특징으로 하는,
   프리텐셔너용 클러치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 캡은, 상기 로커가 상기 내측 기어와 맞물리기 전에는 고정되어 있으나, 상기 로커가 상기 내측 기어와 맞물린 이후에는 상기 몸체와 함께 회전하는 것을 특징으로 하는,
   프리텐셔너용 클러치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 캡은, 외주면에 마련된 리브가 상기 프리텐셔너의 하우징에 결합됨으로써 상기 로커가 상기 내측 기어와 맞물리기 전에 고정되며, 상기 로커가 상기 내측 기어와 맞물린 이후에 상기 리브가 상기 프리텐셔너의 하우징으로부터 파단됨으로써 상기 캡이 상기 몸체와 함께 회전하는 것을 특징으로 하는,
   프리텐셔너용 클러치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 리브와 상기 프리텐셔너의 하우징과 결합되는 부분은, 상기 로커가 상기 내측 기어와 맞물린 이후에 상기 리브가 상기 프리텐셔너의 하우징으로부터 파단되기 용이하도록, 파단 방향으로 스코어가 형성된 것을 특징으로 하는,
   프리텐셔너용 클러치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 탄성 부재는 상기 몸체의 타단부에 마련된 제1 홈에 장착되는 고리 형상의 탄성 부재이며, 상기 탄성 부재의 탄성력으로 상기 로커가 상기 내측 기어에 항상 맞물리는 방향을 향하게 되는 것을 특징으로 하는,
   프리텐셔너용 클러치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 홈은, 상기 로커가 상기 내측 기어에 맞물릴 때 상기 탄성 부재가 변형되는 것을 방해하지 않도록, 상기 탄성 부재의 굵기보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는,
   프리텐셔너용 클러치.
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 탄성 부재는, 상기 프리텐셔너가 작동하기 전에는 상기 몸체의 회전축에 더 가까운 상기 제1 홈의 제1 표면에 접하여 있으나, 상기 프리텐셔너가 작동하여 상기 로커가 상기 내측 기어에 맞물리는 경우에는 상기 몸체의 회전축에 더 먼 상기 제1 홈의 제2 표면에 접하는 것을 특징으로 하는,
   프리텐셔너용 클러치.
   
10. 제7항에 있어서,
    상기 로커는 상기 몸체의 타단부에 마련된 제2 홈에 피봇 가능하게 장착되는 것으로, 일단부는 상기 프리텐셔너의 작동에 따라 피봇될 수 있도록 피봇축을 중심으로 만곡된 형상으로 형성되고, 타단부는 상기 내측 기어에 맞물릴 수 있도록 래치 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
    프리텐셔너용 클러치.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 로커의 일단부는, 상기 로커의 타단부가 상기 제2 홈으로부터 이탈되어 상기 내측 기어에 맞물리는 방향을 향하도록, 상기 탄성 부재에 의해 피봇되는 것을 특징으로 하는,
    프리텐셔너용 클러치.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 로커의 일단부가 피봇 가능하게 장착되는 상기 제2 홈의 일측에는, 상기 로커가 피봇 범위를 벗어나는 것을 방지하는 돌출면이 마련되는 것을 특징으로 하는,
    프리텐셔너용 클러치.
    
13. 제11항에 있어서,
    상기 로커가 상기 캡에 의해 구속될 때 상기 로커의 타단부가 위치하는 상기 제2 홈의 타측 및 상기 로커의 타단부는, 단차가 없는 평편한 면으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
    프리텐셔너용 클러치.
    
14. 제11항에 있어서,
    상기 로커는 상기 탄성 부재가 장착될 수 있는 장착홈을 구비하되, 상기 장착홈은 상기 제1 홈과 함께 상기 탄성 부재를 수용하는 고리 형상의 홈을 형성하도록 상기 제1 홈의 동일선상에 배치되는 것을 특징으로 하는,
    프리텐셔너용 클러치.
    
15. 제10항에 있어서,
    상기 로커 및 로커가 장착되는 상기 제2 홈은 복수 개인 것을 특징으로 하는,
    프리텐셔너용 클러치.
    
16. 제1항에 있어서,
    상기 클러치 기어는 피니언 기어이고, 상기 피니언 기어에 대응하는 래크를 통해 상기 프리텐셔너의 작동시 상기 구동원으로부터 동력을 전달받는 것을 특징으로 하는,
    프리텐셔너용 클러치.
    
17. 제16항에 있어서,
    상기 피니언 기어와 상기 래크에 대한 C-스케일의 로크웰 경도(HRc)가 50 이하인 것을 특징으로 하는,
    프리텐셔너용 클러치.
    
18. 제16항에 있어서,
    상기 피니언 기어와 상기 래크는 상기 프리텐셔너가 작동하기 전에도 맞물려 있는 것을 특징으로 하는,
    프리텐셔너용 클러치.
    
19. 제1항에 있어서,
    상기 클러치 기어는 원형의 종동 기어이고, 상기 종동 기어가 내측에서 맞물리는 원형의 외측 기어로서 상기 종동 기어에 대응하는 구동 기어를 통해 상기 프리텐셔너의 작동시 상기 구동원으로부터 동력을 전달받는 것을 특징으로 하는,
    프리텐셔너용 클러치.
    
20. 제19항에 있어서,
    상기 종동 기어와 상기 구동 기어의 압력각은 20°인 것을 특징으로 하는,
    프리텐셔너용 클러치.
    
21. 제19항에 있어서,
    상기 종동 기어와 상기 구동 기어에 대한 C-스케일의 로크웰 경도(HRc)가 50 이하인 것을 특징으로 하는,
    프리텐셔너용 클러치.
    
22. 제19항에 있어서,
    상기 종동 기어와 상기 구동 기어는 상기 프리텐셔너가 작동하기 전에도 맞물려 있는 것을 특징으로 하는,
    프리텐셔너용 클러치.
    
23. 제1항에 있어서,
    상기 클러치 기어를 통해 상기 구동원으로부터 상기 몸체로 전달된 동력이 상기 로커가 상기 내측 기어에 맞물림으로써 상기 스풀에 전달된 이후에, 상기 로커가 상기 내측 기어로부터 쉽게 이탈될 수 있도록, 상기 내측 기어는 한 방향 톱니 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
    프리텐셔너용 클러치.
    

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