KR101755939B1

KR101755939B1 - 웨빙 리프터를 구비한 시트벨트 프리텐셔너

Info

Publication number: KR101755939B1
Application number: KR1020150178267A
Authority: KR
Inventors: 성일창
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2017-07-19
Also published as: KR20170070579A

Abstract

본 발명은 웨빙 리프트를 구비한 시트벨트 프리텐셔너에 관한 것으로, 웨빙(108)을 권취하기 위한 스풀(101)과, 상기 스풀의 일측에서 스풀과 함께 회전하도록 장착되고 차량의 충돌 폭발하여 가스를 분출하는 가스발생기(MGG)(103), 상기 스풀의 외주면에서 일정 간격 이격되고 상하 이동가능하게 제공되어 MGG의 폭발시 확장된 직경에 대응된 원주방향으로 웨빙을 권입되게 하는 다수의 웨빙 리프트(106), 및 MGG 폭발시 스풀을 회전하지 않게 록킹시키는 동심축(105)을 포함하여 구성됨으로써, 차량 충돌시 MGG가 폭발하면서 분출되는 가스가 동심축을 밀어 스풀을 웨빙이 풀리는 방향으로 회전하지 않도록 고정하는 한편, 스풀에 방사상으로 제공된 리프터들에 의해 결국 스풀 직경이 확장되는 효과로 순간적으로 웨빙이 권입됨으로써, MGG 폭발 가스에 의해 보다 신속히 웨빙이 권입되게 하여 효율성이 향상됨과 함께 탑승자 보호가 개선되는 효과와 아울러, 구조가 단순화되어 부품수의 축소 및 조립공정의 단순화로 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

웨빙 리프터를 구비한 시트벨트 프리텐셔너{Seat Belt Pretensioner With Webbing Lift}

본 밞여은 시트벨트 프리텐셔너에 관한 것으로, 특히 구조를 단순화하고 MGG의 폭발력에 의한 웨빙의 리트랙팅이 보다 효율적으로 이루어지도록 개선된 웨빙 리프터를 구비한 시트벨트 프리텐셔너에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에는 탑승자 보호를 위해 시트벨트가 제공되어 차량의 충돌시 승객을 구속하여 승객의 전방 이동을 방지하고 승객의 상해를 최소화하도록 한다.

차량 충돌시 승객이 시트벨트를 착용하고 있는 상태에서는 시트벨트에 의해 승객의 전방 이동이 방지되어야 하지만, 충돌 순간 발생하는 충격량에 의해 시트벨트 즉, 웨빙이 리트랙터에 의해 잠금이 이루어지기 전까지 일정 정도 풀림 동작을 하게 되는 경우 승객을 제대로 보호하지 못하게 된다. 즉, 충돌 순간에는 외력이 크게 작용하면서 승객이 큰 힘으로 전방으로 밀리게 되는데, 승객이 시트벨트를 착용하여 시트벨트에 의해 지지된다 하더라도 웨빙(webbing) 자체의 신율, 리트랙터의 잠금 시간 지연등에 의해 일정 정도만큼은 시트벨트가 풀리면서 승객의 상체가 전방으로 이동하게 될 수 있다.

따라서, 차량 충돌시 시트벨트(웨빙)를 순간적으로 리트랙팅시켜 시트벨트에 작용하는 장력을 보다 크게 해줌으로써 승객의 전방 쏠림을 최소화하고 충돌 순간 승객을 조기에 구속하여(정면 충돌시 시트벨트를 미리 당겨주어 승객을 구속해줌) 승객의 상해를 줄여주는 프리텐셔너가 설치되고 있다.

종래 예의 자동차 시트벨트 프리텐셔너(1)는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 피스톤 장착부(2)에 피스톤이 제공되고, 그 측부에 피니언이 커버(3) 내측에 제공되어 예를들어 가스발생기(이하, MGG라고 함)와 같은 가스압을 이용한 작동수단에 의해 피스톤이 작동하여 피니언의 회전에 의해 스풀을 회전시켜 웨빙을 리트랙트시키도록 된 것이 일반적이며, 이 경우 리트랙터의 크기가 커져서 레이아웃 및 작업성에 문제점이 많이 발생되었다.

또한, MGG의 폭발력으로 피니언을 회전시키고 그에 연결된 스풀을 회전시킴에 따라 효율성이 낮은 문제점이 있었다.

이러한 프리텐셔너의 순간적인 동작을 위해 웨빙을 되감는 메커니즘으로는볼(steel-ball)에 의한 기어 회전 방식과 랙 & 피니언(rack & pinion) 방식이 대표적으로 적용되고 있으며, 두 방식 모두 차량 충돌시에 ACU(Airbag Control Unit)로부터 전기적인 신호가 인가될 경우, 이 전기적인 신호에 의해 MGG(Micro Gas Generator)의 화약이 폭발하게 되고, 이때 발생하는 가스의 폭발 압력으로 인한 힘이 볼 또는 랙 & 피니언을 구동시켜서 벨트를 되감아 주는 구조로 되어 있다.

볼 타입 프리텐셔너의 예로는 일본공개특허 제2002-002448호, 미국특허 제5,881,962호, 제5,690,295호, 제6,345,504호, 제6,363,722호 등에 개시되어 있다.

이러한 볼 타입 프리텐셔너는 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 볼트랩(10)이 제공되고 그 볼 트랩으로 이어지는 튜브(11)에는 다수의 스틸 볼(12)이 제공되어서 입구(13)를 통해 도면에 도시되지 않은 MGG의 폭발시 발생되는 가스가 유입되어 볼들을 밀어주어 피니언(14)을 회전시킴으로써 스풀을 회전시켜 웨빙이 권입되도록 한 것이다.

그러나, 이러한 볼 타입 방식 프리텐셔너에서는 구조가 복잡할 뿐만 아니라, 스틸 볼 사이의 유격 발생, 유격으로 인한 볼의 기어 끼임 발생, 피스톤의 변형 및 끼임 발생, 가스 발생기의 폭발력 전달시 에너지 손실 발생, 가스 잔압/마찰 문제 등으로 인하여 성능 편차가 발생하여 실제 상황에서 탑승자 안전을 위한 구속작용이 충분하지 못하게 되는 문제가 발생된다.

또한, 도 3에 도시된 종래의 랙 & 피니언 방식의 프리텐셔너(20)는 일측에 피스톤(21)이 설치되고 그 단부에는 가스발생기(22)가 설치되어 있으며, 피스톤의 자유단부에는 외주면에 랙기어(23)가 일체로 형성된 실린더가 제공되어 가스발생기의 폭발시 전진하는 피스톤과 함께 랙기어(23)가 이동하게 되어 있다. 또한, 상기 랙기어와 맞물리도록 피니언(24)이 제공되고 랙기어의 이동에 따라 회전되는 피니언과 맞물려 회전되는 허브(25)의 일부에 형성된 기어(26)가 회전하여 허브(25)가 회전된다. 상기 허브와 스풀축(28) 사이의 공간에 복수개의 스틸 볼이 제공되어서 상기 허브의 회전시 스틸 볼들이 원위치에서 이탈되면서 스풀과 허브 사이에 끼여서 허브와 스풀이 일체화됨으로써, 허브의 회전에 스풀이 회전되어 웨빙이 권입된다.

이러한 종래의 랙 & 피니언 방식의 프리텐셔너는 구조가 복잡하고 MGG의 폭발시 발생하는 가스압력이 피스톤, 랙기어, 피니언, 허브 기어 및 롤러들을 차례로 거쳐서 최종적으로 스풀을 회전시키게 됨에 따라 효율성이 떨어지는 문제가 있을 뿐만 아니라, 스풀 회전에 의한 웨빙 권입시까지 시간이 많이 지연되어 실제 상황에서 긴급상황 즉시에 반응하지 못하게 됨에 따라 탑승자 보호가 충분하지 못한 문제가 있었다.

일본공개특허 제2002-002448호 미국특허 제5,881,962호 미국 특허 제5,690,295호 미국 특허 제6,345,504호 미국 특허 제6,363,722호

본 발명의 목적은 종래 시트벨트 프리텐셔너에서 볼과 랙기어나, 피스톤 & 랙 기어 구조를 채용하지 않고 구성이 간편하고, 가스압에 의해 웨빙을 리프팅시켜 스풀에 권취되게 하여 효율성이 향상된 웨빙 리프터를 구비한 시트벨트 프리텐셔너를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 웨빙 리프터를 구비한 시트벨트 프리텐셔너는, 웨빙을 권취하기 위한 스풀과, 상기 스풀의 일측에서 스풀과 함께 회전하도록 장착되고 차량의 충돌 폭발하여 가스를 분출하는 가스발생기(MGG), 상기 스풀의 외주면에서 일정 간격 이격되고 상하 이동가능하게 제공되어 MGG의 폭발시 확장된 직경에 대응된 원주방향으로 웨빙을 권입되게 하는 다수의 웨빙 리프트, MGG 폭발시 스풀을 회전하지 않게 록킹시키는 동심축을 포함하여 구성된다.

상기 스풀에는 외주면에서 중심부에 형성된 홈으로 관통되게 배향되고 폭방향으로 연장된 다수의 슬로트들이 형성되고, 상기 웨빙 리프트는 상기 슬로트들 각각에 제공된다.

상기 웨빙 리프트는 상기 슬로트에 상하 이동가능하게 삽입된 지지부와, 그 지지부의 외측 상단에는 스풀의 외주면에 배치되고 원주 방향으로 확장되어 원호 형상을 이루어 웨빙을 권회하는 확장부를 포함하여 구성된다.

상기 동심축은 스풀의 홈에서 외측으로 이동하도록 배치되며, 상기 스풀의 대응된 단부에 형성된 홈에서 측방향으로 이동가능하게 배치되는 축부와, 내측 단부에 형성된 반경이 확장되고 빗살형태의 기어부가 형성된 확대단부, MGG 폭발시 상기 확대단부와 선택적으로 맞물려 동심축을 회전하지 못하도록 리트랙터 본체에 제공된 록킹부재를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 록킹부재는 상기 확대단부에 대향되게 스풀의 홈에 배치되고 상기 축부가 삽입되는 관형부재와, 상기 관형부재의 단부에 방사상으로 빗살형태의 기어부, 상기 관형부재의 외측 단부에는 십자형 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는 리트랙터 본체의 십자홈에 배치되어, MGG 폭발시 상기 록킹부재의 기어부와 확대단부의 기어부가 맞물려 회전되지 않도록 구성될 수 있다.

상기 스풀에 형성된 슬로트들의 폭은 웨빙 리프트의 지지부의 폭 보다 크게 형성되고, 웨빙 리프트의 하단부는 "ㄴ"자 형태로 절곡단부 형상으로 되어 MGG 폭발시 상기 웨빙 리프트 상방향 이동시 상기 절곡단부가 슬로트 상단 내측에 걸려 빠지지 않도록 되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 웨빙 리프터를 구비한 시트벨트 프리텐셔너는 차량 충돌시 MGG가 폭발하면서 분출되는 가스가 동심축을 밀어 스풀을 웨빙이 풀리는 방향으로 회전하지 않도록 고정하는 한편, 스풀에 방사상으로 제공된 리프터들에 의해 결국 스풀 직경이 확장되는 효과로 순간적으로 웨빙이 권입됨으로써, MGG 폭발 가스에 의해 보다 신속히 웨빙이 권입되게 하여 효율성이 향상됨과 함께 탑승자 보호가 개선되는 효과와 아울러, 구조가 단순화되어 부품수의 축소 및 조립공정의 단순화로 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 프리텐셔너의 개략적인 사시도.
도 2는 종래 볼 타입 프리텐셔너의 개략적인 구성도.
도 3은 종래 랙 & 피니언 방식 프리텐셔너의 개략적인 구성도.
도 4는 본 발명에 의한 프리텐셔너의 개략적인 구성을 보여주는 사시도.
도 5 는 도 4의 프리텐셔너의 정면에서 본 구성도.
도 6은 도 4의 프리텐셔너의 단면도.
도 7은 도 4의 프리텐셔너의 측단면도.
도 8은 도 5에 도시된 프리텐셔너의 동심축의 사시도.
도 9는 MGG 폭발시 웨빙 리프트가 작동하는 것을 보여주는 개략적인 단면도.
도 10은 MGG 폭발시 웨빙리프트가 작동하는 것을 보여주는 개략적인 측단면도.

이하에서는 본 발명에 의한 웨빙 리프트를 구비한 시트벨트 프리텐셔너의 실시예를 도시한 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 4 내지 8에 있어서, 본 발명에 의한 웨빙 리프트를 구비한 시트벨트 프리텐셔너(100)는 웨빙(108)을 권취하기 위한 스풀(101)과, 상기 스풀의 일측에서 스풀과 함께 회전하도록 장착되고 차량의 충돌과 같은 긴급상황 발생시 ACU(Airbag Control Unit)로부터 전기적인 신호가 인가될 경우 폭발하여 가스를 분출하는 가스발생기(MGG)(103), 상기 스풀의 외주면에서 일정 간격 이격되고 상하 이동가능하게 제공된 다수의 웨빙 리프트(106), 상기한 MGG의 폭발시 발생되는 가스압에 의해 스풀을 회전되지 않도록 록킹 위치로 이동가능하게 스풀의 중심축방향으로 타단부에 형성된 홈(102)에 제공되어 회전축 역할을 하는 동심축(105)을 포함한다.

상기 스풀(101)에는 외주면에서 중심부에 형성된 홈(102)으로 관통되게 배향되고 폭방향으로 연장된 다수의 슬로트(109)들이 형성되고, 상기 슬로트(109)들 각각에는 웨빙 리프트(106)의 지지부(110)가 상하 이동가능하게 삽입되어 있고, 그 지지부의 외측 상단에는 원주 방향으로 확장되어 원호 형상을 이루는 확장부(111)가 스풀의 외주면에 배치되어 있다. 웨빙(108)은 스풀에의 권취시에 웨빙 리프트의 외측 단부의 확장부(111) 외측으로 감겨지게 된다.

상기 슬로트(109)의 폭은 웨빙 리프트의 지지부(110)의 폭 보다 크게 형성되고, 웨빙 리프트의 하단부는 "ㄴ"자 형태로 절곡단부(112) 형상으로 되고, 그 상단에서 확장부(111)가 결합된 구조로 MGG 폭발시 상기 웨빙 리프트가 상방향으로 이동할 때 상기 절곡단부(112)가 슬로트 상단 내측에 걸리도록 됨으로써, 상기 웨빙리프트가 슬로트에서 빠지지 않게 된다. 상기 지지부(110)가 슬로트(109)에 끼워진 다음에, 절곡단부(112)가 지지부(110)의 하단에 예를들어 볼트와 같은 체결수단으로 결합되어 조립되거나 또는 확장부(111)가 지지부의 상단에 조립될 수 있다.

이로써, MGG의 폭발시 발생되는 가스에 의해 스풀(106)의 홈(102)과 다수의 슬로트(109)들로 가스압이 작용하여 웨빙 리프트(106)의 지지부(110)가 반경방향 외측으로 이동하여 전체 웨빙 리프트들이 방사상 외측으로 이동하여 웨빙을 감는 스풀의 직경이 사실상 확장되는 작용을 하게 된다.

상기 MGG의 폭발시 스풀(101)이 회전하지 않도록 하는 동심축(105)은 스풀(101)의 홈(102)에서 외측으로 이동하도록 배치된다. 상기 동심축(105)은 도 8에 개략적으로 도시된 바와 같이 스풀의 홈(102)에 배치되며, 상기 스풀의 대응된 단부에 형성된 홈은 내측에 대하여 직경이 상대적으로 감소되어 상기 동심축(105)의 축부(120)가 배치된다. 상기 동심축(105)의 내측 단부는 직경이 확장되어 스풀의 홈(102)에서 이탈되지 않도록 된 확대단부(121)가 형성되고, 그 확장부의 외측면에는 빗살형태의 기어(125)가 형성되고 축부(120)가 돌출되어 있다.

또한, 도면에 도시되지 않은 리트랙터의 본체에서 상기 동심축 방향으로 슬라이드가능하게 배치되어 상기 동심축(105)과 회전하지 못하게 잠금상태로 되게 하거나 회전가능하게 하는 록킹부재(130)가 제공되며, 상기 록킹부재(130)는 상기 축부(120)가 삽입되는 관형부재(131)를 포함하고, 그 관형부재에는 상기 동심축의 확대단부(121)와 대향된 단부에 방사상으로 빗살형태의 기어부(136)가 형성되어 상기 스풀의 홈(102)에서 확대단부와 대향되게 배치됨과 함께, 반대쪽 외측단부에는 십자형 돌출부(132)가 형성되어 리트랙터 본체에, 도면에 대략적으로 부분만 표시된 리트랙터의 십자홈(104)에 맞물려서 상기 록킹부재는 회전되지 않고 축방향으로만 슬라이드가능하게 배치되어 있다.

이로써, MGG 폭발시에 동심축(105)이 홈(102)에서 외측으로 이동하여 확대단부(121)의 기어부(125)가, 리트랙터 본체의 십자홈(104)에서 회전할 수 없게 장착된 록킹부재(130)의 기어부(136)와 맞물리게 되어 스풀이 회전하지 않도록 한다.

상기한 구성에 따른 본 발명의 웨빙 리프트를 구비한 시트벨트 프리텐셔너의 작동을 도 4, 9, 10을 참고하여 설명하기로 한다.

차량 충돌시 ACU로부터 전기적인 신호가 인가되어 MGG(103)가 폭발하여 가스가 분출하면, 가스는 홈(102)으로 유입되어 동심축(105)을 외측으로 이동하게 하여 스풀을 록킹시켜 회전하지 않게 고정하고, 동시에 다수의 슬로트(109)들로 가스가 유입되어 그 속에 배치된 웨빙 리프트(106)의 지지부(110)를 각각 반경방향 외측으로 이동시켜 확장부(111)가 스풀의 반경방향 외측으로 돌출하게 된다.

이와 같이 웨빙 리프트(106)의 확장부(111)들이 돌출됨에 따라 실질적으로 웨빙을 감는 스풀의 직경이 순간적으로 확장되는 효과를 발휘하며, 이에 따라 웨빙 리프트(106)의 확장부(111)들에 의해 형성되는, 스풀보다 증가된 직경의 원주 길이에 대응하는 길이만큼 웨빙이 웨빙 리프트(106)의 확장부(111)들에 의해 형성되는 원주방향으로 권입됨으로써, 탑승자의 몸이 시트에 대하여 안정되게 유지될 수 있게 되고, 따라서 탑승자의 부상을 최소로 경감시킬 수 있게 된다.

이와 같이 MGG 폭발시의 가스가 웨빙 리프트에 작용하여 그 확장부들로 형성되는 원주상으로 웨빙이 권입됨에 따라 효율성이 향상되고, 구조를 단순화할 수 있게 된다.

본 발명은 차량의 시트벨트 프리텐셔너에 적용하여 차량의 충돌사고시 웨빙이 프리텐셔너에서 풀리지 않고 신속하게 권입되도록 하여 탑승자의 부상을 경감시키도록 이용될 수 있다.

100 : 시트벨트 프리텐셔너 101 : 스풀
102 : 홈 103 : 가스발생기(MGG)
105 : 동심축 106 : 웨빙 리프트
109 : 슬로트 110 : 지지부
121 : 확장부 122 : (십자형) 돌출부

Claims

웨빙(108)을 권취하기 위한 스풀(101)과,
상기 스풀의 일측에서 스풀과 함께 회전하도록 장착되고 차량의 충돌 폭발하여 가스를 분출하는 가스발생기(MGG)(103),
상기 스풀의 외주면에서 일정 간격 이격되고 상하 이동가능하게 제공되어 MGG의 폭발시 확장된 직경에 대응된 원주방향으로 웨빙을 권입되게 하는 다수의 웨빙 리프트(106),
MGG 폭발시 스풀을 회전하지 않게 록킹시키는 동심축(105)을 포함하고,
상기 동심축(105)은 내측단부에 형성된 반경이 확장되고 빗살형태의 기어부(125)가 형성된 확대단부(121), MGG 폭발시 상기 확대단부와 선택적으로 맞물려 동심축이 회전하지 못하도록 리트랙터 본체에 제공된 록킹부재(130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨빙 리프트를 구비한 시트벨트 프리텐셔너.
제 1항에 있어서,
상기 스풀(101)에는 외주면에서 중심부에 형성된 홈(102)으로 관통되게 배향되고 폭방향으로 연장된 다수의 슬로트(109)들이 형성되고, 상기 웨빙 리프트(106)는 상기 슬로트(109)들 각각에 제공되는 것을 특징으로 하는 웨빙 리프트를 구비한 시트벨트 프리텐셔너.
제 2항에 있어서,
상기 웨빙 리프트(106)는 상기 슬로트에 상하 이동가능하게 삽입된 지지부(110)와, 그 지지부의 외측 상단에는 스풀의 외주면에 배치되고 원주 방향으로 확장되어 원호 형상을 이루어 웨빙을 권회하는 확장부(111)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 웨빙 리프트를 구비한 시트벨트 프리텐셔너.
제 1항에 있어서,
상기 동심축(105)은 스풀(101)의 홈(102)에서 외측으로 이동하도록 배치되며, 상기 스풀의 대응된 단부에 형성된 홈에서 측방향으로 이동가능하게 배치되는 축부(120)를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨빙 리프트를 구비한 시트벨트 프리텐셔너.
제 4항에 있어서,
상기 록킹부재(130)는 상기 확대단부(121)에 대향되게 스풀의 홈(102)에 배치되고 상기 축부(120)가 삽입되는 관형부재(131)와, 상기 관형부재의 단부에 방사상으로 빗살형태의 기어부(136), 상기 관형부재(131)의 외측 단부에는 십자형 돌출부(132)를 포함하고, 상기 돌출부(132)는 리트랙터 본체의 십자홈(104)에 배치되어 MGG 폭발시 상기 록킹부재의 기어부(136)와 확대단부(121)의 기어부(125)가 맞물려 회전되지 않도록 된 것을 특징으로 하는 웨빙 리프트를 구비한 시트벨트 프리텐셔너.
제 3항에 있어서,
상기 슬로트(109)의 폭은 웨빙 리프트의 지지부(110)의 폭 보다 크게 형성되고, 웨빙 리프트의 하단부는 "ㄴ"자 형태로 절곡단부(112) 형상으로 되어 MGG 폭발시 상기 웨빙 리프트 상방향 이동시 상기 절곡단부(112)가 슬로트 상단 내측에 걸려 빠지지 않도록 된 것을 특징으로 하는 웨빙 리프트를 구비한 시트벨트 프리텐셔너.