KR101706464B1 - 로드리미터 및 그 동작 방법 - Google Patents

로드리미터 및 그 동작 방법 Download PDF

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KR101706464B1
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한양대학교 에리카산학협력단
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Abstract

로드리미터가 제공된다. 상기 로드리미터는 일단(一端)이 리트렉터(retractor)와 연결되도록 이루어지며, 외부 충격 발생에 따라 상기 리트렉터가 동작하는 경우, 안전벨트의 길이를 연장하는 피스톤(piston), 상기 피스톤의 타단(他端)에 연결되어 상기 피스톤에 복원력을 제공하는 스프링(spring), 및 상기 피스톤이 상기 안전벨트의 길이를 연장하도록 상기 리트렉터 방향으로 이동하는 경우 상기 피스톤의 이동경로를 제한하는 격벽(wall)이 마련된 실린더(cylinder)를 포함함으로써, 상기 실린더 내를 유동하는 유체에 의해 외부 충격이 완화되고, 상기 격벽에 의해 상기 스프링의 좌굴이 방지되어 실린더의 복수회 사용이 용이한 고성능, 장수명의 로드리미터를 제공할 수 있다.

Description

로드리미터 및 그 동작 방법{A Load Limiter and An Operating Method Thereof}
본 발명은 로드리미터 및 그 동작 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는 재활용도가 향상된 실린더 타입의 로드리미터 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
교통사고 사건·사고 접수가 해마다 늘어가고 있다. 이에 따라, 자동차 업계에서는 예기치 못한 사고 발생 시 승객의 안전을 보호하기 위한 각종 보호 시스템 장치를 개발하고 있다.
승객의 안전을 위한 보호 시스템 장치 중 하나인 로드리미터는 리트렉터와 함께 승객의 안전 벨트를 길이를 조절하는 역할을 수행한다. 보다 구체적으로 설명하면, 로드리미터는 리트렉터에 의해 조여진 안전 벨트를 일정 길이 풀어 줌으로써, 리트렉터 동작에 의해 발생되는 승객의 2차 부상을 방지할 수 있다.
종래의 로드리미터 장치는 다른 안전 장치들 예를 들어, 에어백과 하나의 전기 시스템으로 결합 되어 동시(同時) 동작하는 것이 일반적이었다.
예를 들어, 대한민국 특허 공개 2004-0098388(출원번호 10- 2003-0030711, 출원인 현대모비스 주식회사)에는 충돌 및 거리를 감지하는 센서부, 센서의 출력값에 따라 벨트 제어 신호를 출력하는 제어부 및 상기 제어부의 출력값에 따라 벨트가 구속력을 다단계로 제어하는 벨트 구동부를 포함하여, 에어백의 전개 시 에어백과 승객과의 거리를 실시간으로 측정하여 시트 벨트의 구속력을 추가적으로 제어하는 시트 벨트 제어 장치 및 방법이 개시되어 있다.
하지만, 종래 기술과 같은 전자적인 시스템 결합은, 시스템의 오류 발생 시 즉각 대응이 불가능한 단점이 존재하며, 에어백 또는 기타 안전 구성 요소와 연동되어 사용됨으로써, 수리 시 비용이 추가적으로 발생할 수 있다.
이러한 단점을 극복하기 위해, 본 발명에서는 실린더를 이용한 로드리미터를 소개함으로써, 물리적인 작동에 의해 예기치 못한 사고 발생 시 신속한 대응이 가능하도록 하고, 에어백과 분리 동작이 가능하여 부품 수리 시 경제적 효과를 얻을 수 있는 로드리미터 장치를 발명하게 되었다.
대한민국 특허 공개 2004-0098388
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 피스톤이 왕복 운동할 경우, 실린더 내에 형성된 오리피스에 의해 외부 충격이 완화되는 고성능의 로드리미터 및 그 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 격벽에 의해 스프링의 좌굴이 방지되어 실린더의 재사용이 용이한 장수명의 로드리미터 및 그 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 유압 실린더 및 공압 실린더의 적용이 가능한 고활용의 로드리미터 및 그 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 에어백과 분리 동작이 가능한 고효율의 로드리미터 및 그 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 로드리미터를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 로드리미터는 일단(一端)이 리트렉터(retractor)와 연결되도록 이루어지며 외부 충격 발생에 따라 상기 리트렉터가 동작하는 경우 안전벨트의 길이를 연장하는 피스톤(piston), 상기 피스톤의 타단(他端)에 연결되어, 상기 피스톤에 복원력을 제공하는 스프링(spring) 및 상기 피스톤이 상기 안전벨트의 길이를 연장하도록 상기 리트렉터 방향으로 이동하는 경우 상기 피스톤의 이동경로를 제한하는 격벽(wall)이 마련된 실린더(cylinder)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 로드리미터의 상기 스프링은 상기 실린더의 폐단부와 상기 피스톤의 헤드(head) 사이에 위치하여, 상기 피스톤의 왕복 운동을 지원할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 로드리미터의 상기 실린더는 유압 실린더 및 공압 실린더 중 하나인 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 로드리미터의 상기 실린더는 상기 실린더 외부의 유체로와 연통하는 오리피스(orifice)를 더 포함하며, 상기 오리피스(orifice)를 통하여 상기 유체로로 유동하는 유체가 외부에서 인가된 충격을 흡수하도록 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 로드리미터의 상기 유체는 상기 실린더 내의 상기 피스톤과 상기 격벽 사이에 마련되며, 상기 피스톤이 상기 안전벨트의 길이를 연장하도록 상기 리트렉터 방향으로 이동하는 경우, 상기 유체가 상기 오리피스를 통하여 상기 유체로로 이동함으로써 외부 충격을 흡수할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 로드리미터의 상기 격벽은 상기 피스톤의 이동 거리를 제한함으로써 상기 스프링의 좌굴을 방지할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 로드리미터는 L자형 브래킷(bracket)을 더 포함하며, 상기 L자형 브래킷은 상기 리트렉터와 상기 실린더를 연결함으로써, 상기 리트렉터로부터 전달되는 외부 충격을 상기 실린더로 전달할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 로드리미터는 베어링(bearing)을 더 포함하며, 상기 베어링(bearing)은 상기 실린더가 상기 베어링을 축으로 회전하도록 기저면과 상기 실린더를 연결할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 로드리미터의 동작 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 로드리미터의 동작 방법은 외부 충격에 의해 리트렉터가 동작하는 경우, 안전벨트의 길이를 늘리도록 피스톤이 이동하는 이동 단계, 상기 피스톤의 이동이 격벽에 의해 저지(沮止)되는 저지 단계 및 상기 피스톤의 타단(他端)에 연결된 스프링의 복원력에 의해 상기 피스톤이 복원하는 복원 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 로드리미터의 동작 방법은 상기 스프링에 의해 상기 피스톤의 이동 단계 및 상기 피스톤의 복원 단계가 반복 수행되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 로드리미터의 동작 방법에서 상기 이동 단계는 상기 피스톤의 헤드와 상기 격벽 사이에 위치한 유체가 오리피스를 통과하면서 외부 충격을 완화하는 충격 완화 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 로드리미터의 동작 방법에서 상기 충격 완화 단계는, 상기 오리피스를 통과한 유체가 상기 피스톤의 헤드와 상기 격벽의 반대 공간으로 유입하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 로드리미터는 안전벨트의 길이를 연장하는 피스톤(piston)과 상기 피스톤에 복원력을 제공하는 스프링(spring) 및 상기 피스톤의 이동경로를 제한하는 격벽(wall)으로 구성된 실린더(cylinder)를 포함함으로써, 상기 피스톤이 왕복 운동할 경우, 상기 실린더 내에 형성된 오리피스에 의해 외부 충격이 완화되며, 상기 격벽에 의해 상기 스프링의 좌굴이 방지되어 실린더의 재사용이 용이한 고성능, 장수명의 로드리미터를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 안전벨트 시스템을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 로드리미터의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 로드리미터의 베어링을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 로드리미터의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 로드리미터의 동작 방법을 설명하기 위한 동작도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 안전벨트 시스템을 설명하기 위한 사시도이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 안전벨트 시스템은, 차량에 가해지는 외부 충격으로부터 승객을 보호하기 위한 시스템을 말하는 것으로 예를 들어, 로드리미터(100), 리트렉터(200) 및 안전벨트(210)를 포함하여 이루어질 수 있다.
자동차의 충돌이나 추돌 사고 및/또는 급제동에 의해 외부에서 충격이 발생할 경우, 상기 로드리미터(100) 및 상기 리트렉터(200)는 승객이 착용 중인 상기 안전 벨트(210)의 길이를 조절함으로써 승객에게 가해지는 충격을 완화할 수 있다.
상기 리트렉터(200)는 상기 안전 벨트(210)를 감는 기능을 수행할 수 있다. 즉 상기 리트렉터(200)는 승객이 착용 중인 상기 안전 벨트(210)의 길이를 줄임으로써, 상기 안전 벨트(210)가 승객의 몸에 피트(fit)되어, 승객이 시트(300)와 밀착될 수 있다. 또한, 상기 리트렉터(200)는 외부에서 충격이 가해지는 상기 안전 벨트(210)가 연장하지 못하도록 상기 안전 벨트(210) 락킹(locking) 기능을 수행할 수 있다. 이에 따라, 외부 충격에 의해 승객이 차체 밖으로 튕겨져 나가는 것을 방지할 수 있다.
상기 로드리미터(100)는 상기 안전 벨트(210)의 길이를 풀어줄 수 있다. 구체적으로 상기 로드리미터(100)는 승객이 착용하고 있는 상기 안전 벨트(210)를 소정 길이 늘림으로써, 외부 충격으로부터 승객을 보호할 수 있다.
일 실시 예에 따르면 상기 로드리미터(100)는 상기 리트렉터(200)에 이어 동작하거나 이와 달리 상기 로드리미터(100)는 상기 리트렉터(200)의 동작에 선행하여 동작할 수 있다. 통상적으로 상기 리트렉터(200)는 외부 충격이 가해지는 경우 상기 안전 벨트(210)의 길이를 고정하게 되는데, 상기 고정된 안전 벨트(210)에 의해 2차적인 부상이 발생하는 경우가 있다. 이 때, 상기 리트렉터(200)의 동작 전 및/또는 후에 상기 로드리미터(100)가 상기 안전 벨트(210)의 길이를 일정 길이 늘려줌으로써, 상기 안전 벨트(210)에 의한 2차적인 부상을 최소화할 수 있다.
L자형 브래킷(170)은 상기 로드리미터(100) 및 상기 리트렉터(200)와 연결될 수 있다. 구체적으로 상기 L자형 브래킷(170)의 일단(一端)은 상기 로드리미터(100)와 연결되고, 상기 L자형 브래킷(170)의 타단(他端)은 상기 리트렉터(200)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 L자형 브래킷(170)은 상기 리트렉터(200)의 수직하중을 상기 로드리미터(100)로 전달할 수 있다.
일 실시 예에 따르면 상기 로드리미터(100), 상기 리트렉터(200) 및 상기 L자형 브래킷(170) 중 적어도 하나는 고정대(310)에 고정될 수 있다. 상기 고정대(310)은 시트(300)의 주변 공간에 형성된 차체 내벽을 의미할 수 있다.
이상 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 안전 벨트 시스템에 따르면, 외부 충격이 발생하는 경우 로드리미터가 안전 벨트를 미리 정해진 길이 늘려줌으로써 승객의 부상을 최소화할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 로드리미터의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 로드리미터(100)는 실린더(110), 피스톤(120), 스프링(130) 및 유체(150)를 포함할 수 있다.
상기 실린더(110)는 상기 실린더(110)의 중공 영역에 내부 실린더(112)를 포함할 수 있다. 상기 내부 실린더(112)는 상기 피스톤(120), 상기 스프링(130) 및 상기 유체(150)를 포함할 수 있다.
상기 내부 실린더(112)는 후술할 상기 피스톤(120)에게 이동 경로를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 피스톤(120)은 상기 내부 실린더(112) 내를 왕복 운동할 수 있다.
상기 내부 실린더(112)는 상기 유체(150)의 종류에 따라 공압 실린더 및 유압 실린더로 나뉠 수 있다. 구체적으로 상기 유체(150)가 공기인 경우 상기 실린더(110)는 공압 실린더에 해당하며, 상기 유체(150)가 오일인 경우 상기 실린더(110)는 유압 실린더일 수 있다.
상기 피스톤(120)은 피스톤 헤드(125) 및 피스톤 로드(128)를 포함할 수 있다. 상기 피스톤 헤드(125)의 직경은 상기 피스톤 로드(128)의 직경보다 넓을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 피스톤 헤드(125)가 위치한 상기 피스톤(120)의 일단(一端)은 상기 스프링(130)과 연결될 수 있다. 또한, 상기 피스톤 로드(128)가 위치한 상기 피스톤(120)의 타단(他端)은 상기 L자형 브래킷(170)과 연결될 수 있다.
앞서 상술된 바와 같이, 상기 피스톤(120)은 상기 실린더(110) 내에서 왕복 운동을 수행할 수 있다. 상기 피스톤(120)의 왕복 운동은 상기 스프링(130) 및 상기 리트렉터(200)의 동작에 의해 발생할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 피스톤(120)은 상기 리트렉터(200)에 의하여 y축 방향으로 힘을 받을 수 있고, 상기 스프링(130)에 의하여 -y축 방향으로 힘을 받음으로써, 왕복 운동할 수 있다.
상기 피스톤(120)이 왕복 운동을 할 경우, 격벽(140)은 상기 피스톤(120)의 유격 거리(α)를 제한할 수 있다. 상기 격벽(140)은 상기 피스톤(120)의 유격 거리(α)를 제한함으로써 후술될 상기 스프링(130)의 좌굴을 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 피스톤(120)의 복수회의 왕복 운동이 가능할 수 있다. 다시 말하면, 상기 로드리미터(100)의 복수회 사용이 가능할 수 있다.
상기 격벽(140)은 상기 실린더(110) 내부에 위치하며, 상기 실린더(110)의 개단부(117)에 고정적으로 마련될 수 있다. 또한 상기 격벽(140)은 고리 형태를 가짐으로써, 상기 피스톤 로드(128)가 고리 내부에서 왕복할 수 있도록 공간을 제공할 수 있다.
상기 피스톤 로드(128)의 직경 및 상기 격벽(140)의 관통구의 직경은 동일할 수 있다. 이에 따라, 상기 피스톤(120)이 상기 리트렉터(200) 방향으로 이동할 경우, 상기 피스톤 로드(128)는 상기 격벽(140)을 관통하여 이동이 가능할 수 있다.
상기 스프링(130)은 상술된 바와 같이, 상기 피스톤(120) 및 상기 실린더(110)의 폐단부(115)에 그 일단 및 타단이 연결될 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 스프링(130)은 복원력에 의해 상기 피스톤(120)의 왕복 운동을 지원할 수 있다.
계속해서 도2를 참조하면, 상기 유체(150)는 공기 또는 오일일 수 있다.
상기 유체(150)는 상기 실린더(110) 내에 마련되어 상기 피스톤(120)의 위치에 따라 유동할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 유체(150)는 상기 내부 실린더(112) 내에 형성된 A 공간으로부터 오리피스(160)로 이동할 수 있다. 이후, 상기 오리피스(160)로 이동된 상기 유체(150)는 상기 유체로(165)를 따라 다시 상기 내부 실린더(112)로 유입될 수 있다.
상기 오리피스(160)는 상기 내부 실린더(112) 내벽에 위치할 수 있다. 도 2를 참조하면, 상기 오리피스(160)는 일단 및 타단이 상기 내부 실린더(112) 및 상기 유체로(165)를 연결할 수 있다.
이때, 도 2에 도시된 상기 오리피스(160)의 위치 및 갯수는 단순한 예에 지나지 않으며 설계 사양에 따라 변경 가능하다. 예를 들어, 도 2에는 상기 오리피스(160)가 상기 피스톤(120)을 기준으로 -x 방향에 위치하는 것을 도시하였지만, 상기 오리피스(160)가 상기 피스톤(120)을 기준으로 +x 방향에 위치할 수 있음은 물론이다.
상기 오리피스(160)는 상기 유체(150)에 이동 경로를 제공할 수 있다. 상기 유체(150)는 상기 오리피스(160)를 통과하면서, 외부 충격을 완화할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 피스톤(120)이 상기 리트렉터(200) 방향으로 이동할 경우, 도 2에 도시된 A 공간의 부피가 감소할 수 있다. 즉 상기 격벽(140)과 상기 피스톤 헤드(125) 사이의 공간이 좁아지게 된다. 이에 따라, A 공간에 마련된 상기 유체(150)는 상기 내부 실린더(112) 내벽에 위치한 상기 오리피스(160)를 통해 A 공간으로부터 유출될 수 있다. 이때, 상기 유체(150)가 상기 오리피스(160)에 일시적으로 다량 유입됨으로써 마찰열이 높게 발생할 수 있다. 따라서 마찰열에 의해 외부 충격이 완화될 수 있다. 이후 상기 오리피스(160)로 이동된 상기 유체(150)는 상기 유체로(165)를 통해 다시 상기 내부 실린더(112)로 유입될 수 있다. 상기 유체(150)는 상기 피스톤(120)의 왕복 운동에 따라 상술된 경로를 순환할 수 있다.
상기 베어링(180)은 상기 실린더(110)의 폐단부(115) 편에 위치할 수 있다. 상기 베어링(180)에 관한 설명은 이하 도 3을 참조하여 자세히 상술하겠다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 로드리미터의 베어링을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 베어링(180)은 상기 로드리미터(100)의 바닥면에 위치할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 베어링(180)은 상기 실린더(110)의 폐단부(115)가 위치하는 상기 실린더(110)의 바닥면에 위치할 수 있다. 따라서, 상기 베어링(180)은 상기 로드리미터(100)와 기저면을 연결할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 로드리미터(100)는 상기 베어링(180)의 축을 기준으로 회전할 수 있다. 이에 따라, 상기 로드리미터(100)는 상기 리트렉터(200)로부터 가해지는 외부 충격의 방향에 관계 없이 능동적으로 동작할 수 있다.
이상, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 로드리미터(100)의 구성 및 역할을 상술하였다.
이하 도 4 내지 도 9를 참조하여, 상기 로드리미터(100)의 동작 방법에 대하여 상술하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 로드리미터의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이며, 도 5 내지 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 로드리미터의 동작 방법을 설명하기 위한 동작도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 로드리미터의 동작 방법은 일단에 안전벨트가 연결된 로드리미터의 초기 단계(S110), 상기 안전벨트를 통해 전달된 외부 충격에 의해 피스톤이 이동하는 이동 단계(S120), 상기 피스톤의 이동이 격벽에 의해 저지되는 저지 단계(S130), 상기 피스톤의 타단에 연결된 스프링의 복원력에 의해 상기 피스톤이 복원하는 복원 단계(S140) 중 적어도 하나의 단계를 포함할 수 있다. 이하 각 단계에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, S110 단계는 일단에 안전 벨트(210)가 연결된 로드리미터(100)의 초기 단계이다. 이해의 편의를 돕기 위해 도 5를 참조하면, 상기 로드리미터(100)는 피스톤 헤드(125)와 실린더(110)의 폐단부(115) 사이에 스프링(130)을 포함할 수 있다.
S110의 초기 단계에서 상기 스프링(130)은 인장력 또는 압축력을 받지 않은 초기 상태일 수 있다. 이에 따라, 상기 스프링(130) 일단에 연결된 상기 피스톤(120)도 초기 상태일 수 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 실린더(110) 상단과 상기 L자형 브래킷(170) 사이의 거리를 h0으로 정의하기로 한다. 즉 h0은 상기 스프링(130)이 초기 상태인 경우의 상기 실린더(110) 상단과 상기 L자형 브래킷(170) 사이의 거리에 해당할 수 있다.
상기 피스톤(120)이 초기 상태일 경우, 상기 피스톤 헤드(125)와 상기 격벽(140) 사이에는 A 공간이 형성될 수 있다. 상기 A 공간의 높이는 α0일 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, S120 단계는 상기 안전 벨트(210)를 통해 전달된 외부 충격에 의해 상기 피스톤(120)이 이동하는 이동 단계이다.
도 6을 참조하면, 외부 충격에 의해, 상기 피스톤(120)은 상기 L자형 브래킷(170)이 연결된 ① 방향으로 이동할 수 있다. 이 때, 상기 피스톤(120)의 이동에 의해 상기 피스톤 헤드(125)가 ① 방향으로 α1의 크기만큼 이동하면서, 상기 실린더(110) 상단과 상기 L자형 브래킷(170) 사이의 거리가 h0의 초기 상태에서 h0 + α1으로 길어질 수 있다. 이에 따라, 상기 L자형 브래킷(170)과 연결된 상기 안전 벨트(210)의 길이가 α1만큼 연장될 수 있다. 따라서, 상기 리트렉터(200)로부터 발생하는 2차 부상을 줄일 수 있다.
상기 피스톤(120)의 이동에 의해 상기 피스톤 헤드(125)와 상기 격벽(140) 사이에 형성되었던 상기 A 공간은 A´로 축소될 수 있다. 다시 말하면, 상기 A 공간의 높이는 α0에서 α0 - α1로 줄어들 수 있다.
반면, 상기 실린더 헤드(125) 및 상기 폐단부(115)에 연결된 상기 스프링(130)은 늘어날 수 있다. 다시 말하면, 상기 스프링(130)이 위치한 상기 내부 실린더(112) 내의 B 공간은 넓어질 수 있다.
도 6의 Z를 참조하면, 상기 A´공간 및 상기 B´공간은 상기 유체(150)를 포함할 수 있다. 상기 유체(150)는 도 2에서 상술된 바와 같이, 상기 피스톤(120)의 왕복 운동에 따라, 상기 A´공간에서 B´ 공간으로 상기 내부 실린더(112) 내벽에 위치한 상기 오리피스(160) 및 상기 실린더(110) 내벽에 위치한 상기 유체로(165)를 통해 이동할 수 있다. 다시 말하면, 상기 유체(150)는 상기 피스톤(120)의 왕복 운동에 따라 상술된 경로를 순환할 수 있다. 상기 유체(150)의 이동 경로에 대해서는 도 7에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 로드리미터의 유체의 이동경로를 설명하기 위한 도면으로써, 도 7은 도 6의 Z 영역의 확대도이다.
도 7을 참조하면, 도 6에서 상술된 바와 같이, 상기 A´영역 및 상기 B´영역에 상기 유체(150)가 위치할 수 있다.
상기 유체(150)의 경로는 상기 A´영역에서 상기 오리피스 A(160A)를 통과하여 상기 유체로(165)로 이동하는 제1 이동(①), 상기 유체로(165)를 따라 상기 오리피스 B(160B)로 이동하는 제2 이동(②), 및 상기 오리피스 B(160B)에서 상기 B´영역으로 이동하는 제3 이동(③)을 포함할 수 있다.
상기 유체(150)는 상기 경로를 순환하면서, 상기 로드리미터(100)에 가해진 외부 충격을 완화할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조한 일 실시 예에 따르면, 상기 피스톤(120)이 상기 L자형 브래킷(170) 방향으로 이동할 경우, 상기 피스톤 헤드(125) 및 상기 격벽(140) 사이에 위치한 상기 A´영역은 점점 축소될 수 있다. 이에 따라, 상기 유체(150)가 상기 제1 이동(①)할 경우, 상기 유체(150)의 유속은 증가하게 된다. 다시 말하면, 상기 유체(150)는 상기 피스톤(120)이 초기 상태(h0)일 경우보다 더 빠른 속력으로 상기 A´영역과 연통하는 상기 오리피스(160) 내로 제1 이동(①)할 수 있다. 이때, 다량의 상기 유체(150)가 한정된 상기 오리피스(160)의 직경으로 유입되면서, 상기 오리피스(160)의 표면에서 마찰력이 발생할 수 있다. 상기 유체(150)는 상기 유체로(165)로 제2 이동(②)하며 마찰력으로 인해 발생된 열을 외부로 발산할 수 있다. 이때, 외부에서 가해진 충격 에너지가 일부 마찰열로 소진될 수 있다. 따라서, 상기 로드리미터(100)는 상기 실린더(110) 내의 상기 피스톤(120) 운동으로 외부에서 가해진 충격을 완화시킬 수 있다.
상기 유체로(165)를 통과한 상기 유체(150)는 다시 B´영역에 위치한 상기 오리피스(160)를 통해 제3 이동(③)할 수 있다. 다시 말하면, 상기 유체(150)는 상기 오리피스(160) 및 상기 유체로(165)를 통해 상기 내부 실린더(112)로 다시 유입될 수 있다.
상기 유체(150)의 이동 경로는 상술된 바와 같이 상기 피스톤(120)의 왕복 운동에 의해 순환될 수 있다. 예를 들어, 상기 피스톤(120)이 상기 L자형 브래킷(170)이 연결된 방향으로 이동할 경우, 상기 유체(150)는 상술된 순환 경로를 반복적으로 이동할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, S130 단계는 상기 피스톤(120)의 이동이 상기 격벽(140)에 의해 저지되는 저지 단계이다.
도 8을 참조하면, 외부 충격이 가해지는 경우, 상기 로드리미터(100)의 상기 피스톤(120)은 상기 L자형 브래킷(170)이 연결된 ② 방향으로 이동할 수 있다. 이 때, 상기 피스톤 헤드(125)가 ② 방향으로 α2의 크기(α2 > α1)만큼 더 이동할 수 있다.
α2의 크기는 상기 초기 상태(S110)일 때의 상기 피스톤(120) 및 상기 격벽(140) 사이 유격 거리(α0)와 동일할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 피스톤(120)이 ② 방향으로 이동하는 경우, 도 2를 참조하여 상술된 바와 같이, 상기 격벽(140)에 상기 피스톤 헤드(125)가 걸려서 유격 거리(α2)가 제한될 수 있다. 이에 따라, 상기 피스톤 헤드(125)의 타단에 연결된 상기 스프링(130)의 좌굴이 방지될 수 있다. 즉 상기 격벽(140)은 상기 스프링(130)이 탄성 범위 내에서 왕복 운동하도록 이동 경로를 제공할 수 있다.
상술된 바와 같이, α2의 크기가 상기 피스톤(120)의 유격 거리(α0)와 동일할 경우, 상기 실린더(110) 상단과 상기 L자형 브래킷(170) 사이의 거리가 h0의 초기 상태에서 h0 + α2으로 길어질 수 있다. 이에 따라, 상기 L자형 브래킷(170)과 연결된 상기 안전 벨트(210)의 길이도 최대 α2만큼 연장될 수 있다.
또한, 상기 피스톤 헤드(125) 및 상기 폐단부(115)에 연결된 상기 스프링(130)이 늘어날 수 있다. 다시 말하면, 상기 스프링(130)이 위치한 상기 내부 실린더(112) 내의 공간이 B´에서 B″로 더 넓어질 수 있다. 앞서 상술된 바와 같이, α2의 크기가 상기 초기 상태(S110)일 때의 상기 피스톤(120) 및 상기 격벽(140) 사이가 유격 거리(α0)와 동일할 경우, 상기 B″공간은 도 5에 도시된 A의 체적만큼 늘어날 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, S140 단계는 상기 피스톤(120)의 타단에 연결된 상기 스프링(130)의 복원력에 의해 상기 피스톤(120)이 복원하는 복원 단계이다.
도 9를 참조하면, 상기 로드리미터(100)의 상기 피스톤(120)은 상기 스프링(130)의 복원력에 의해 ③ 방향으로 이동할 수 있다. 이 때, 상기 피스톤(120)의 이동에 의해 상기 피스톤 헤드(125)가 ③ 방향으로 α3의 크기만큼 이동하면서, 상기 실린더(110)의 상단과 상기 L자형 브래킷(170) 사이의 거리가 h0 + α2(도 8 참조)의 상태에서 - α3만큼 짧아질 수 있다. α3 이 α0와 같은 높이인 경우 상기 실린더(110)의 상단과 상기 L자형 브래킷(170) 사이의 거리는 초기 상태인 h0으로 복귀할 수 있다.
또한, 상기 스프링(130)의 복원력에 의해. 상기 내부 실린더(112) 내의 B''' 체적이 B″보다 감소할 수 있다. 만약 초기 상태로 복원하는 경우 B'''은 초기 상태인 B와 동일한 체적일 수 있다.
반면, 상기 피스톤 헤드(125)와 상기 격벽(140) 사이에 형성되었던 상기 A″공간(도 8참조)이 A'''로 확대될 수 있다. 만약 초기 상태로 복원하는 경우, A'''는 초기 상태인 A와 동일한 체적일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, S140 단계에서 상기 B'''공간에 마련된 상기 유체(150)는 상기 B''' 영역에서 상기 유체로(165)로, 상기 유체로(165)에서 상기 오리피스(160)로, 상기 오리피스(160)에서 상기 A''' 영역으로 이동할 있다. 다시 말하면, 상기 유체(150)는 도 7을 참조하여 설명된 상기 유체(150)의 경로를 역으로 이동할 수 있다.
S140 단계에 의해 복원된 상기 피스톤(120)은 상기 로드리미터(100)의 재 사용을 위한 초기 단계로 준비되어 S110, S120, S130, S140이 반복적으로 수행될 수 있다.
지금까지, 도 1 내지 도 9를 참고하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 로드리미터 및 그 동작 방법을 상술하였다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 로드리미터는 실린더, 피스톤, 스프링 및 격벽으로 구성되며, 상기 피스톤이 상기 실린더 내부를 왕복 운동할 수 있다. 상기 피스톤의 왕복 운동에 의해 상기 유체의 유동 속도가 조절되며, 상기 유체가 이동 경로를 이동하면서 발산되는 마찰열에 의해 외부에서 발생된 충격량을 완화시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 로드리미터는 피스톤이 왕복 운동할 경우, 실린더 내에 형성된 오리피스에 의해 외부 충격이 완화되는 고성능의 로드리미터 및 그 동작 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 로드리미터는 격벽에 의해 스프링의 좌굴이 방지되어 실린더의 복수회 사용이 용이한 장수명의 로드리미터 및 그 동작 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 로드리미터는 유압 실린더 및 공압 실린더의 적용이 가능한 고활용의 로드리미터 및 그 동작 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 로드리미터는 에어백과 분리 동작이 가능한 고효율의 로드리미터 및 그 동작 방법을 제공할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100; 로드리미터
110; 실린더
112; 내부 실린더
115; 폐단부
117; 개단부
120; 피스톤
125; 피스톤 헤드
128; 피스톤 로드
130; 스프링
140; 격벽
150; 유체
160; 오리피스
160A; 오리피스 A
160B; 오리피스 B
165; 유체로
170; L자형 브래킷
180; 베어링
200; 리트렉터
210; 안전벨트
300; 좌석
310; 고정대

Claims (12)

  1. 일단(一端)이 리트렉터(retractor)와 연결되도록 이루어지며 외부 충격 발생에 따라 상기 리트렉터가 동작하는 경우 안전벨트의 길이를 연장하는 피스톤(piston);
    상기 피스톤의 타단(他端)에 연결되어, 상기 피스톤에 복원력을 제공하는 스프링(spring); 및
    상기 피스톤이 상기 안전벨트의 길이를 연장하도록 상기 리트렉터 방향으로 이동하는 경우 상기 피스톤의 이동경로를 제한하는 격벽(wall)이 마련된 실린더(cylinder)를 포함하되,
    상기 실린더는 상기 피스톤이 왕복 운동하는 경로를 제공하고, 외부에서 인가된 충격을 흡수하기 위하여 유체를 배출하는 오리피스가 형성된 내부 실린더 및 상기 내부 실린더의 외면을 둘러싸도록 형성된 유체로를 포함하며,
    상기 유체로는 상기 격벽의 일부를 둘러싸는 로드리미터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 스프링은 상기 실린더의 폐단부와 상기 피스톤의 헤드(head) 사이에 위치하여, 상기 피스톤의 왕복 운동을 지원하는 로드리미터.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 실린더는 유압 실린더 및 공압 실린더 중 하나인 것을 포함하는 로드리미터.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 유체는 상기 실린더 내의 상기 피스톤과 상기 격벽 사이에 마련되며,
    상기 피스톤이 상기 안전벨트의 길이를 연장하도록 상기 리트렉터 방향으로 이동하는 경우, 상기 유체가 상기 오리피스를 통하여 상기 유체로로 이동함으로써 외부 충격을 흡수하는 로드리미터.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 피스톤의 이동 거리를 제한함으로써 상기 스프링의 좌굴을 방지하는 로드리미터.
  7. 제1 항에 있어서,
    L자형 브래킷(bracket)을 더 포함하며,
    상기 L자형 브래킷은 상기 리트렉터와 상기 실린더를 연결함으로써, 상기 리트렉터로부터 전달되는 외부 충격을 상기 실린더로 전달하는 로드리미터.
  8. 제1 항에 있어서,
    베어링(bearing)을 더 포함하며,
    상기 베어링(bearing)은 상기 실린더가 상기 베어링을 축으로 회전하도록 기저면과 상기 실린더를 연결하는 로드리미터.
  9. 외부 충격에 의해 리트렉터가 동작하는 경우, 안전벨트의 길이를 늘리도록 피스톤이 이동하는 이동 단계;
    상기 피스톤의 이동이 격벽에 의해 저지(沮止)되는 저지 단계; 및
    상기 피스톤의 타단(他端)에 연결된 스프링의 복원력에 의해 상기 피스톤이 복원하는 복원 단계;를 포함하되,
    상기 이동 단계는 상기 피스톤의 헤드와 상기 격벽 사이에 위치한 유체가 오리피스를 통과하면서 외부 충격을 완화하는 충격 완화 단계를 더 포함하며,
    상기 오리피스를 통과한 유체는 상기 피스톤의 이동 경로를 제공하는 내부 실린더를 둘러싸고 상기 격벽의 일부를 둘러싸는 유체로를 제공되는 로드리미터의 동작 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 스프링에 의해 상기 피스톤의 이동 단계 및 상기 피스톤의 복원 단계가 반복 수행되는 것을 포함하는 로드리미터의 동작 방법.
  11. 삭제
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 충격 완화 단계는, 상기 오리피스를 통과한 유체가 상기 피스톤의 헤드와 상기 격벽의 반대 공간으로 유입되는 단계를 포함하는 로드리미터의 동작 방법.
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