KR102092755B1 - 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체 - Google Patents

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KR102092755B1
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케네스 에이치. 콜른도르페
크리스토퍼 디. 홀
리차드 코닝
크리스 코프로비치
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오토리브 에이에스피, 인크.
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    • B60R2022/4642—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up characterised by fluid actuators, e.g. pyrotechnic gas generators the gas directly propelling a flexible driving means, e.g. a plurality of successive masses, in a tubular chamber
    • B60R2022/4647—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up characterised by fluid actuators, e.g. pyrotechnic gas generators the gas directly propelling a flexible driving means, e.g. a plurality of successive masses, in a tubular chamber the driving means being a belt, a chain or the like

Abstract

여객 차량에 사용하기 위한 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체가 제공된다. 프리텐셔닝 조립체는 가스 발생기와 유체 연통하는 튜브; 및 가스 발생기의 작동에 응답하여 제1 방향으로 이동하는, 튜브 내에 배치되는 구동 요소를 포함한다. 구동 요소는 만입부를 갖는 소성 변형가능 중합체 로드를 포함한다. 소성 변형가능 중합체 로드의 단부에 스토퍼가 결합된다. 가스 발생기와 스토퍼 사이에 시일 부재가 배치된다. 튜브는 협착부를 한정하도록 출구에 인접하여 튜브 내에서 연장되는 돌출부를 포함한다. 협착부는 소성 변형가능 중합체 로드의 만입부가 통과하여 지나가게 하면서 스토퍼가 통과하여 지나가는 것을 방지하도록 크기 설정된다.

Description

시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체
관련 출원
본 출원은, 그 내용이 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된, 2016년 4월 13일자로 출원되고 발명의 명칭이 "시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체(SEATBELT PRETENSIONING RETRACTOR ASSEMBLY)"인 미국 특허 출원 제15/097,729호의 이익을 주장한다.
기술분야
본 기술 분야는 일반적으로 차량의 탑승자를 구속하기 위한 시트벨트 구속 장치(seatbelt restraint device)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 시트벨트를 프리텐셔닝하기 위한 장치에 관한 것이다.
차량 시트에서 탑승자를 구속하기 위한 시트벨트 구속 시스템은 차량 충돌 상황에서 탑승자 부상을 줄이는 데 중요한 역할을 한다. 종래의 소위 "3점" 유형의 시트벨트 구속 시스템은 일반적으로 시트 탑승자의 골반을 가로질러 연장되는 무릎 벨트 섹션(lap belt section) 및 상부 몸체를 가로지르는 어깨 벨트 섹션을 포함하는데, 이들 섹션은 함께 체결되거나, 일정 길이의 연속적인 시트벨트 끈(webbing)에 의해 형성된다. 무릎 및 어깨 벨트 섹션들은 계류부(anchorage)들에 의해 차량 구조물에 연결된다. 벨트 리트랙터는 전형적으로 벨트 끈을 저장하기 위해 제공되며, 충돌 상황에서 벨트 장력 하중을 관리하도록 추가로 작용할 수 있다. 탑승자에 의해 수동으로 전개되는 시트벨트 구속 시스템(소위 "능동"형)은 또한 전형적으로 계류부에 의해 차체 구조물에 부착된 버클(buckle)을 포함한다. 벨트 끈에 부착된 래치 판(latch plate)은 벨트 시스템이 구속을 가능하게 하기 위하여 체결되게 하도록 버클에 의해 수용되고, 차량으로부터의 출입을 허용하도록 체결해제된다. 시트벨트 시스템은 전개된 때, 충돌 동안에 탑승자를 효과적으로 구속한다.
OEM 차량 제조업체는 탑승자 구속 성능을 향상시키기 위해 차량의 충돌 동안에 또는 심지어 충돌 이전에 시트벨트에 장력을 부여하는 프리텐셔닝 장치("프리텐셔너(pre-pretensioner)로서 또한 알려짐)를 갖는 시트벨트 구속 시스템을 종종 제공한다. 프리텐셔너는 끈에서의 느슨함을 제거하고, 벨트 구속 시스템이 충돌 과정의 초기에 탑승자와 결합하게 한다. 일 유형의 프리텐셔너는 끈 리트랙터에 작용하여 벨트에 장력을 부여한다. 불꽃 장약(pyrotechnic charge)을 발생시키기 위한 가스 발생기를 포함하는 로토-프리텐셔너(roto-pretensioner)로서 알려진 유형을 포함한 리트랙터 프리텐셔너의 다양한 설계가 현재 존재한다. 이러한 로토-프리텐셔너의 예는 1995년 4월 11일자로 출원된 미국 특허 제5,881,962호, 2005년 4월 27일자로 출원된 미국 특허 출원 공개 제2006/0243843호, 2010년 7월 6일자로 출원된 미국 특허 출원 공개 제2012/0006925호, 및 2011년 8월 2일자로 출원된 미국 특허 제7,988,084호에 개시되어 있으며, 이들은 본 출원의 양수인에 의해 통상적으로 소유되어 있고, 모든 목적을 위해 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다. 일반적으로, 불꽃 장약 또는 다른 가연성 물질의 점화는 피스톤을 갖는 챔버 내에서 가스 압력을 생성하여, 프리텐셔너 튜브 내에 배치된 피스톤, 랙(rack) 및 피니언(pinion), 또는 일련의 볼(ball)들과 같은 구동 요소에 운동을 부여하는데, 이들 구동 요소는 리트랙터 스풀 스프로킷(retractor spool sprocket)과 맞물려 이를 감아 끈을 끌어들인다.
일련의 금속 볼들을 사용하는 프리텐셔너의 한 가지 문제점은 완전한 프리텐셔닝 스트로크에 필요한 일련의 볼들의 중량뿐만 아니라 엄격한 공차를 갖는 다수의 금속 볼을 공급하는 해당 비용이다. 또한, 일련의 금속 볼들, 또는 랙 및 피니언 기반 시스템을 사용하는 프리텐셔너의 경우, 일련의 볼들 또는 피니언이 리트랙터 스풀 스프로킷과 충분히 맞물리는 것을 보장하기 위해 동기화 또는 클러치 특징부에 대한 필요성이 있다.
프리텐셔너의 다른 문제점은, 구동 요소가 상당한 저항을 겪음이 없이 스트로크의 말기에 도달하게 할 낮은 저항 상태로서 알려져 있다. 이는 시트벨트 끈에 과도한 느슨함이 있는 경우에 일어날 수 있다. 이러한 경우, 낮은 저항은 구동 요소로부터의 보다 낮은 배압량(amount of backpressure)을 초래한다. 배압은 구동 요소와 스프로킷 사이의 맞물림에 의해 생성되어서, 보다 낮은 배압은 구동 요소를 뒤따르는 밀봉 요소에 작용하는 압력을 감소시킨다. 밀봉 요소에 작용하는 감소된 압력은 밀봉 요소가 원주방향으로 압축되는 양을 감소시킨다. 감소된 밀봉 능력은 가스가 일련의 볼들 주위에서 튜브로부터 누출되게 할 수 있다.
프리텐셔너의 추가의 문제점은 프리텐셔닝 스트로크의 말기에 리트랙터 및 시트벨트 끈을 로킹 상태(locked condition)로 유지할 필요성이다. 리트랙터 스풀이 로킹 상태로 유지되지 않을 때, 시트벨트가 감기지 않고 시트벨트에서 느슨함이 다시 나타나게 하는 페이백(payback)이 일어날 수 있다. 로킹 위치를 유지하는 한 가지 방법은 가스 발생기로부터의 압력을 프리텐셔닝 스트로크를 위해 필요한 양을 초과하여 유지하는 것을 포함한다. 그러나, 이는 중량 및 비용을 부가한다.
여객 차량에 사용하기 위한 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체가 본 발명에서 제공된다. 예시적인 실시예에서, 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체는 차량 구조물에 장착되도록 구성되는 하우징을 포함한다. 하우징은 내부 공동을 갖는다. 아치형의 만곡된 형상을 갖는 튜브가 가스 발생기와의 유체 연통을 위한 제1 단부 및 하우징의 내부 공동과 유체 연통하는 제2 단부를 구비한다. 스프로킷이 하우징에 회전가능하게 장착되고, 프리텐셔닝 동안에 시트벨트 끈을 감도록 구성된 스핀들에 고정 결합된다. 스프로킷은 복수의 베인(vane)들을 갖는다. 구동 요소가, 대체로 종방향으로 연장되는 리세스(recess)를 한정하는 만입부(recessed portion)를 갖고 종방향으로 연장되도록 구성되는 소성 변형가능 중합체 로드(rod)를 포함한다. 소성 변형가능 중합체 로드는 튜브 내에 배치되고, 가스 발생기에 의한 작동에 응답하여 스프로킷을 향하여 제1 방향으로 튜브를 통해 병진이동가능하다. 소성 변형가능 중합체 로드의 단부에 스토퍼(stopper)가 결합된다. 가스 발생기와 스토퍼 사이에 시일 부재(seal member)가 배치된다. 튜브는 협착부(constriction portion)를 한정하도록 출구에 인접하여 튜브 내부에서 연장되는 돌출부를 포함한다. 협착부는 튜브의 인접 부분들의 내부 치수보다 더 작은 개구 치수를 갖는다. 리세스는 제1 방향으로 돌출부와 정렬되고, 협착부는 소성 변형가능 중합체 로드의 만입부가 통과하여 지나가게 하면서 스토퍼가 통과하여 지나가는 것을 방지하도록 크기 설정된다.
다른 예시적인 실시예에서, 여객 차량에 사용하기 위한 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체가 제공된다. 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체는 차량 구조물에 장착되도록 구성되고 내부 공동을 갖는 하우징을 포함한다. 튜브가, 가스 발생기와의 유체 연통을 위한 제1 단부 및 하우징의 내부 공동과 유체 연통하는 제2 단부를 구비하는, 아치형의 만곡된 형상을 갖는다. 스프로킷이 하우징에 회전가능하게 장착되고, 프리텐셔닝 동안에 시트벨트 끈을 감도록 구성된 스핀들에 고정 결합된다. 스프로킷은 복수의 베인들을 갖는다. 구동 요소가, 대체로 종방향으로 연장되는 리세스를 한정하는 만입부를 갖고 종방향으로 연장되도록 구성되는 소성 변형가능 중합체 로드를 포함한다. 만입부의 반대편에서 종방향으로 만입 섹션이 연장된다. 소성 변형가능 중합체 로드는 튜브 내에 배치되고, 가스 발생기에 의한 작동에 응답하여 스프로킷을 향하여 제1 방향으로 튜브를 통해 병진이동가능하다. 가스 발생기와 소성 변경가능 중합체 로드 사이에 시일 부재가 배치된다. 튜브는 튜브의 인접 부분들의 내부 치수보다 더 작은 개구 치수를 갖는 협착부를 한정하도록 출구에 인접하여 튜브 내에서 연장되는 돌출부를 포함한다. 소성 변경가능 중합체 로드에서의 만입부에 의해 한정되는 리세스는 제1 방향으로 돌출부와 정렬되고, 협착부는 소성 변형가능 중합체 로드의 만입부가 통과하여 지나가게 하도록 크기 설정된다. 만입 섹션은, 만입 섹션에 수직으로 한정된 소성 변경가능 중합체 로드의 두께가 두께에 수직으로 한정된 소성 변형가능 중합체 로드의 폭보다 작아, 제1 방향으로의 병진이동 동안에 튜브를 통한 소성 변형가능 중합체 로드의 굴곡을 용이하게 하도록 크기 설정된다.
본 발명의 추가의 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면과 관련하여 취해진, 하기의 설명 및 첨부된 청구범위의 고려로부터, 본 발명이 관련되는 업계의 당업자에게 명백해질 것이다.
본 명세서에 설명된 도면은 예시 목적만을 위한 것이며, 어떠한 방식으로든 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 탑승자 구속 시스템의 사시도.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체를 도시하기 위해 다양한 구성요소가 제거된 상태에서의 탑승자 구속 시스템의 사시도.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체의 사시도.
도 4는 예시적인 실시예에 따른, 비-작동 위치에서의 튜브, 소성 변형가능 중합체 로드(rod) 및 스프로킷을 도시하는 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체의 절결도.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 소성 변형가능 중합체 로드 및 스토퍼의 절결 측면도.
도 6은 다른 예시적인 실시예에 따른 소성 변형가능 중합체 로드 및 스토퍼의 절결 측면도.
도 7은 예시적인 실시예에 따른 복수의 베인(vane)을 갖는 스프로킷의 평면도.
도 8은 예시적인 실시예에 따른 스프로킷의 측면도.
도 9는 예시적인 실시예에 따른 베인의 형상을 도시하는, 스프로킷의 부분도.
도 10은 예시적인 실시예에 따른, 비-작동 위치에서의 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체의 가스 발생기, 시일, 스토퍼 및 소성 변형가능 중합체 로드의 단면도.
도 11은 예시적인 실시예에 따른, 작동 위치에서의 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체의 단면도.
도 12는 예시적인 실시예에 따른 튜브, 소성 변형가능 중합체 로드 및 스토퍼의 부분 분해 사시도.
도 13a 내지 도 13e는 선 13-13을 따른, 도 5에 도시된 소성 변형가능 중합체 로드의 다양한 실시예의 단면도.
도 14는 예시적인 실시예에 따른 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체의 튜브 내의 협착부의 절결 사시도.
도 15는 협착부의 다른 실시예의 단면도.
도 16은 협착부의 다른 실시예의 단면도.
도 17은 협착부의 다른 실시예의 단면도.
도 18은 다른 예시적인 실시예에 따른, 비-작동 위치에서의 튜브, 소성 변형가능 중합체 로드 및 스프로킷을 도시하는 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체의 절결도.
도 19는 다른 예시적인 실시예에 따른 소성 변형가능 중합체 로드 및 스토퍼의 절결 측면도.
도 20은 도 19에 도시된 소성 변형가능 중합체 로드 및 스토퍼의 평면도.
도 21a 내지 도 21c는 도 20에 도시된 소성 변형가능 중합체 로드의 단면도.
도 21d는 도 19에 도시된 소성 변형가능 중합체 로드의 일부분의 확대도.
도면 전체에 걸쳐, 대응하는 도면 부호가 동일하거나 대응하는 부분 및 특징부를 나타낸다는 것이 이해되어야 한다.
하기의 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것이며, 본 발명 또는 그의 응용 또는 용도를 제한하도록 의도되지 않는다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 예시적인 실시예에 따른 차량 시트(10) 및 시트벨트 조립체(12)를 도시한다. 시트벨트 조립체(12)는 상부 가이드 루프(upper guide loop) 또는 계류부(18)로부터 래치 판(20)으로 연장되는 어깨 벨트 부분(16), 및 래치 판(20)으로부터 계류부(24)까지 연장되는 무릎 벨트 부분(22)을 갖는 시트벨트 끈(14)을 포함한다. 래치 판(20)은 시트벨트 끈(14)이 관통 연장되는 루프 부분(26)을 포함할 수 있다. 래치 판(20)은 시트벨트 버클(28)에 삽입되어 시트벨트 조립체(12)를 로킹하거나 로킹해제할 수 있다. 시트벨트 버클 케이블(30)은, 직접 또는 다른 구성요소와 상호작용하여, 시트벨트 버클(28)을 차량 구조물(예를 들어, 차량 프레임)의 부분(31)에 고정시킨다. 래치 판(20)과 시트벨트 버클(28), 및 시트벨트 끈(14)과 연관 차량 구조물에의 이들의 부착부의 변형을 포함한, 차량에 시트벨트 끈(14)을 부착하는 다른 방식이 또한 사용될 수 있음이 이해될 것이다.
시트벨트 끈(14)은 (통합형 구조의 시트 설계로) 차량 시트(10) 내에 위치되거나 차체에 구조적으로 결합된 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체 또는 리트랙터 조립체(32)(도 2 및 도 3에 도시됨)로부터 풀어내어질 수 있어, 시트벨트 끈(14)의 유효 길이가 조정가능하도록 한다. 래치 판(20)이 시트 벨트 버클(28)에 체결된 때, 시트벨트 조립체(12)는 계류부(18)와 래치 판(20)과 계류부(24) 사이에서 3점 구속을 한정한다. 리트랙터 조립체(32), 래치 판(20) 및 계류부(24)를 위한 대안적인 위치와 같은 임의의 다른 적합한 구성이 본 발명과 함께 사용될 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 자동차로부터 분리된 시트벨트 조립체(12)의 등각도가 도시되어 있고 예시적인 실시예에 따른 리트랙터 조립체(32)를 도시한다. 리트랙터 조립체(32)는 스풀 조립체(34), 및 공통 프레임(38)에 장착된 가스 발생기(36)를 포함한다. 스풀 조립체(34)는 어깨 벨트 부분(16)의 시트벨트 끈(14)과 연결되고 이를 수용하는 반면, 시트벨트 끈(14)의 무릎 벨트 부분(22)의 단부는 계류 지점, 예를 들어 프레임(38) 또는 (도 1에 도시된) 시트(10) 또는 바닥 팬(floor pan)과 같은 자동차의 다른 부분과 고정식으로 맞물린다.
또한, 도 3을 참조하면, 스풀 조립체(34)는 시트벨트 끈(14)의 어깨 벨트 부분(16)과 맞물리고 시트벨트 끈(14)을 권취하거나 풀어내도록 회전하는 벨트 스풀(40)을 포함한다. 비틀림 "시계" 또는 "모터" 유형의 스프링이 스프링 단부 캡(42) 내에 지탱되고, 시트벨트 끈(14)을 끌어들이기 위해 벨트 스풀(40)을 회전 편의(rotationally bias)시킨다. 스풀 조립체(34)는 프리텐셔너, 관성 및 끈 감응식 로킹 장치, 토션 바아 하중 제한기(torsion bar load limiter) 또는 다른 벨트 제어 장치를 포함한, 종래 기술에 따라 알려진 다른 스풀 제어 기구를 추가로 포함할 수 있다. 본 명세서에 언급된 "스풀 제어 시스템"은 끈 스풀의 회전 이동을 제어하여서 시트벨트 끈의 인출 및 후퇴를 제어하는 임의의 시스템을 포함할 수 있다. 하나의 그러한 스풀 제어 시스템은 모터 보조식 리트랙터이다. 스풀 로킹 장치는 전형적으로 롤링 볼 또는 진자(pendulum)와 같은 관성 감응 요소를 포함하고, 스풀의 스프로킷이 맞물리게 하여 벨트 스풀(40)로부터의 시트벨트 끈(14)의 추가의 인출을 방지한다. 끈 감응 로킹 장치는 시트벨트 끈(14)의 급속한 풀어내어짐을 감지하여 리트랙터 조립체(32)를 로킹한다. 시트벨트 끈(14)의 인출 및/또는 시트벨트 버클(28)에의 래치 판(20)의 연결을 검출하는 다양한 전자 감지 기구가 또한 리트랙터 조립체(32) 내에 통합될 수 있다.
차량의 정상 작동 동안에, 리트랙터 조립체(32)는 시트벨트 끈(14)의 풀어내어짐을 허용하여 탑승자에게 소정량의 이동 자유를 제공한다. 그러나, 충돌 또는 잠재적인 충돌 상황이 검출되면, 리트랙터 조립체(32)는 로킹되어 풀어내어짐을 방지하고 탑승자를 시트(10)에 고정시킨다. 예를 들어, 차량이 미리 결정된 속도율로 감속하는 경우 또는 미리 결정된 힘으로 브레이크가 작동되는 경우, 리트랙터 조립체(32)는 로킹된다. 부분적으로는 시트벨트 끈(14)의 자유로운 풀어내어짐으로 인해, 시트벨트 조립체(12)는 종종 정상적인 사용 동안에 느슨함을 발생시킨다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 프리텐셔너 시스템(44)의 절결도를 제공한다. 특히, 도 3 및 도 4를 참조하면, 리트랙터 조립체(32)는 스풀 조립체(34)에 작동가능하게 연결되고 프리텐셔닝을 위해 벨트 스풀(40)을 회전시키도록 작동가능한 프리텐셔너 시스템(44)을 추가로 포함한다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 리트랙터 프리텐셔너는 검출된 차량 충돌의 초기 단계에서 시트벨트 끈을 탑승자에 대항하여 더 꽉 조이는 상태로 권취한다. 이는 차량 충돌 또는 전복의 감속력에 응답하여 탑승자의 전방 운동 또는 편위(excursion)를 감소시키기 위해 제공된다.
프리텐셔너 시스템(44)은 가스 발생기(36)와 연통하는 프리텐셔너 튜브(52)를 포함한다. 가스 발생기(36)는 점화 신호에 응답하여 팽창 가스를 제공하기 위해 사용된다. 당업계에 공지된 바와 같이, 예를 들어, 차량은 충돌 사건, 사고(crash) 또는 전복과 같은 비상 사건을 나타내는 신호를 송신하는 센서 어레이를 포함한다. 차량 센서는 특정 충돌 센서일 수 있거나, 전통적인 차량 센서(예를 들어, 종방향 또는 횡방향 가속 센서), 또는 그렇지 않으면 한 세트의 다수의 센서를 갖는 제어 시스템의 일부일 수 있다. 당업자에게 공지되거나 공지될 임의의 다른 충돌 센서가 또한 본 발명의 시트벨트 조립체(12)와 관련하여 용이하게 이용될 수 있다. 중앙 처리 유닛(CPU) 또는 다른 제어기와 같은 전자 제어 유닛이 신호를 수신하고, (예를 들어, 프리텐셔너의 작동을 통해) 차량의 시트벨트 끈(14)을 꽉 조이는 것에 의해 응답하도록 시트벨트 조립체(12)를 제어한다.
이하에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 프리텐셔너 튜브(52)는 기다란 형상을 갖고 튜브(52) 내에서 가요성인 프리텐셔너 로드(53), 예를 들어 소성 변형가능 중합체 로드가 내부에 배치된다. 보다 구체적으로 그리고 이하에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 프리텐셔너 로드(53)는 프리텐셔너 튜브(52) 내에 삽입되기 전에 그의 외부에 배치될 때 대체로 직선인 형상을 가지며, 튜브(52) 내로 삽입될 때, 프리텐셔너 로드는 튜브(52)의 구불구불한 형상을 따라 굴곡되고 휘어질 것이다.
이제, 리트랙터 조립체(32)로 돌아가면, 리트랙터 조립체(32)는 전술된 바와 같이 공통 프레임(38)에 장착된 스풀 조립체(34)를 포함한다. 특히, 스풀 조립체(34)는 공통 프레임(38)에 대해 회전하여, 스풀 조립체(34)에 부착된 시트벨트 끈(14)을 권취한다. 공통 프레임(38)은 프리텐셔너 시스템(44)의 구성요소들을 내장하기 위한 하우징(54)을 포함한다.
스풀 조립체(34)는 하우징(54) 내에 배치된 스프로킷(56)을 포함한다. 스프로킷(56)은 벨트 스풀(40)에 부착된다. 스프로킷(56)의 회전은 부착된 벨트 스풀(40)이 회전하게 하여 벨트 스풀(40)에 부착된 시트벨트 끈(14)을 권취할 것이다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 프리텐셔너 로드(53) 및 스토퍼(55)의 절결 측면도를 제공한다. 도 13a 내지 도 13e는 선 13-13을 따른, 도 5에 도시된 프리텐셔너 로드(53)의 다양한 실시예의 단면도를 제공한다. 도 5 및 도 13a 내지 도 13e에 도시된 바와 같이, 프리텐셔너 로드(53)는 하나의 형태의 대체로 원형인 단면을 갖는다. 다른 접근법에서, 프리텐셔너 로드(53)는 프리텐셔너 로드(53)가 (도 4에 도시된) 프리텐셔너 튜브(52) 내로 삽입되게 하고 삽입될 때 프리텐셔너 튜브(52)의 구불구불한 형상에 적응하게 하는 대체로 직사각형인 단면, 대체로 삼각형인 단면 또는 다른 다각형 단면과 같은 비-원형 단면을 가질 수 있다. 논의를 위해, 프리텐셔너 로드(53)는 대체로 원형인 단면을 갖는 것으로서 논의될 것이다.
도시되고 위에서 논의된 바와 같이, 프리텐셔너 로드(53)는 프리텐셔너 튜브(52)의 외부에 배치될 때, 대체로 직선인 형상이며, 기단부(proximal end portion)(202)로부터 말단부(distal end portion)(204)까지 종방향(200)으로 연장된다. 기단부(202)는 프리텐셔너 로드(53)가 프리텐셔너 시스템(44) 내에 설치될 때 (도 10에 도시된) 가스 발생기(36)를 향해 배치된다. 예시적인 실시예에서, 프리텐셔너 튜브(52)는 비-만입부(206) 및 리세스(210)를 한정하는 만입부(208)를 한정하도록 그의 길이를 따라 변하는 단면을 갖는다. 일례에서 그리고 도 5 및 도 13d에 도시된 바와 같이, 리세스(210)는 홈(212), 예를 들어 측벽(214)들을 갖는 U형 홈으로서 구성된다. 다른 예에서 그리고 도 13a에 도시된 바와 같이, 만입부(208)는 리세스(210)를 한정하는 만입된 선직면(recessed ruled surface)(214), 예를 들어 실질적으로 편평한 표면을 갖는다. 리세스(210)의 상이한 형태들의 비제한적인 대안 예들이 도 13b 및 도 13c 및 도 13e에 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 예시적인 실시예에서, 만입부(208)는 기단부(202)로부터, 말단부(204)를 포함하여 말단부까지 프리텐셔너 로드(53)의 전체 길이의 대부분을 따라 연장된다. 도시된 바와 같이, 기단부(202)는 비-만입부(206)를 포함하는데, 여기서 리세스(210)는 비-만입부(206)의 가장 말단의 섹션에서 종료된다. 이하에서 더 상세히 논의되는 바와 같이 그리고 도 5 및 도 13a 내지 도 13e에 도시된 바와 같이, 프리텐셔너 로드(53)의 비-만입부(206)는 만입부(208)보다 큰 직경, 단면 치수 및/또는 주연부를 갖는다. 예시적인 실시예에서, 비-만입부(206)는 약 15 내지 약 25 mm의 길이(L1), 예를 들어 약 20 mm, 및 약 4 내지 약 7mm의 폭(W1)을 갖고, 만입부(208)는 약 60 내지 약 145 mm의 길이(L2) 및 약 2.5 내지 약 6.0 mm의 두께(W2)를 갖는다.
예시적인 실시예에서, 프리텐셔너 로드(53)는 또한 기단부(202)로부터 기단부 방향으로 연장되는 양각 특징부(positive feature)(216), 예를 들어 너브(nub) 또는 지주(post)를 포함한다. 스토퍼(55)는 스토퍼(55)를 프리텐셔너 로드(53)의 기단부(202)에 결합시키도록 양각 특징부(216)를 수용하는 음각 특징부(negative feature)(218)가 스토퍼 내에 형성된다. 일례에서, 음각 특징부(218) 및 양각 특징부(216)는 스토퍼(55)가 양각 특징부(216) 상에 압축 끼워맞춤, 예를 들어 억지 끼워맞춤되어 스토퍼(55)를 프리텐셔너 로드(53)에 고정 결합시키도록 크기 설정된다. 예를 들어 접착제, 기계적 수단 등과 같은, 스토퍼(55)를 양각 특징부(216) 및/또는 기단부(202)에 결합 및/또는 고정시키는 다른 형태가 사용될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 양각 특징부(218)는 막힌 구멍(blind hole)(220)으로서 구성될 수 있다. 대안적으로 그리고 도 6에 도시된 바와 같이, 음각 특징부(220)는 양각 특징부(216)가 부분적으로 또는 전체적으로 관통 연장되는 관통 구멍(222)으로서 구성될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 프리텐셔너 로드는 다른 로토-프리텐셔너의 금속 볼 구동 요소에 비해 감소된 중량을 갖는 중합체 재료로 제조된다. 특정 중합체 재료는 사용자의 특정 요구에 맞추도록 선택될 수 있다. 중합체 재료는 바람직하게는, 가스 발생기(36)에 의한 작동에의 응답뿐만 아니라 초기 설치를 허용하도록 프리텐셔너 튜브(52)를 통해 굴곡되거나 휘어질 수 있기에 충분한 가요성을 갖는 것이다. 중합체 재료는 바람직하게는, 프리텐셔너 로드(53)가 프리텐셔너 시스템(44)의 스프로킷(56)에 하중을 충분히 전달함으로써 프리텐셔닝을 일으키는 구동 요소로서 기능하도록, 작동에 응답하여 충분한 가압성(pushability)을 갖는 것이다.
또한, 예시적인 실시예에서, 프리텐셔너 로드(53)는 소성 변형가능한 중합체 재료로 제조된다. 작동 동안 및 그 후에, 프리텐셔너 로드(53)는 작동 및 프리텐셔너 시스템(44)의 다른 구성요소(예를 들어, 스프로킷(56))와의 접촉에 응답하여 소성 변형될 것이다. 이하에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 이러한 소성 변형은 프리텐셔너 로드(53)가 예를 들어 스프로킷(56)에서 로킹되게 하여, 시스템에서의 유지된 압력에 완전히 의존하지 않고서 프리텐셔너 로드(53)의 페이백을 방지 또는 제한할 것이다.
하나의 접근법에서, 프리텐셔너 로드(53)는 나일론 열가소성 재료로 제조된다. 프리텐셔너 로드(53)는 또한 지방족 폴리아미드 열가소성 재료로 제조될 수 있다. 다른 접근법에서, 프리텐셔너 로드(53)는 아세탈 재료 또는 폴리프로필렌 재료와 같은 유사한 열가소성 재료로 제조될 수 있을 것이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 스프로킷(56)은 내부 구멍(76)을 한정하는 대체로 환상인 형상을 갖는다. 스프로킷(56)은 구멍(76) 내로 연장되는 복수의 내향 연장 치형부(78)를 추가로 한정한다. 치형부(78)는 스프로킷(56)을 벨트 스풀(40)에 연결하여 이들이 회전 결합되도록 (도 3에 도시된) 벨트 스풀(40)의 외부 표면 상에 한정되는 리세스 또는 함몰부에 대응하도록 크기 설정 및 구성된다. 다른 접근법에서, 내부 구멍(76)은 스프로킷(56)을 벨트 스풀(40)에 회전 결합시키기 위한 단일 치형부 또는 돌출부를 포함할 수 있을 것이다.
스프로킷(56)은 환상 몸체부(80), 및 환상 몸체부(80)의 기부로부터 반경방향으로 돌출하는 플랜지부(82)를 포함한다. 스프로킷(56)은 복수의 베인(84)을 추가로 포함하고, 복수의 베인 각각은 환상 몸체부(80)로부터 반경방향으로뿐만 아니라 플랜지부(82)로부터 종방향으로 돌출하여 베인(82)이 환상 몸체부(80)와 플랜지부(82) 사이에서 연장되도록 한다.
베인(84)들 각각은 정면으로부터 볼 때 대체로 삼각형인 형상을 갖는데, 이때 베인(84)이 환상 몸체부(80)로부터 반경방향 외향으로 연장됨에 따라 기부가 첨단부(86)로 테이퍼 형성된다. 베인(84)의 특정 폭 및 피치(pitch)는 원하는 대로 선택될 수 있다. 복수의 베인(84)은 인접 베인(84)들 사이에 배치되는 공동(88)들을 한정하도록 조합된다.
하나의 접근법에서, 베인(84)들 각각은 동일한 크기 및 형상을 가질 수 있고, 스프로킷(56) 주위에 균일하게 분포될 수 있다. 다른 접근법에서, 베인(84)들은 상이한 크기들을 가질 수 있고/있거나 상이한 간격들로 이격될 수 있다. 베인(84)들의 크기 및 간격을 조정하는 것은 프리텐셔너 시스템(44)이 작동될 때 스프로킷(84)에 대한 회전량 및/또는 회전 속도를 변경할 수 있다. 이러한 가변 크기 및/또는 간격은 일련의 유사한 형상의 볼들에 의해서라기보다는 프리텐셔너 로드(53)에 의한 작동으로 인해 가능하다. 복수의 볼 형상 구동 요소를 사용하는 프리텐셔너에서, 크기 및 간격은 바람직하게는 볼의 미리 결정된 형상 및 크기를 고려하여 균일하다.
도 4를 다시 한번 참조하면, 하우징(54)은 가이드 부분(90)을 추가로 포함한다. 가이드 부분(90)은 스프로킷(56)과 유사하게 하우징(54) 내에 배치된다. 보다 구체적으로, 가이드 부분(90)은 튜브(52)의 출구의 반대편에 배치되고, 스프로킷(56)은 가이드 부분(90)과 튜브(52) 사이에 배치된다. 따라서, 튜브(52)를 빠져나가는 프리텐셔너 로드(53)는 가이드 부분(90)과 접촉하기 전에 스프로킷(56)과 접촉할 것이다.
가이드(90)는 튜브(52)의 출구를 향해 오목 형상을 갖는 대체로 아치형인 랜딩 표면(92)을 갖는다. 일 접근법에서, 표면(92)의 원호는 일정한 반경을 갖는다. 또한, 원호의 반경의 중심점은, 표면(92)과 스프로킷(56) 사이의 반경방향 간격이 표면(92)의 길이를 따라 일정하도록, 스프로킷(56)의 회전축과 정렬된다. 다른 접근법에서, 표면(92)의 반경의 중심점은 스프로킷 축으로부터 오프셋될 수 있어, 표면(92)과 스프로킷(56)의 외경 사이의 반경방향 간격이 표면(92)을 따라 상이한 지점들에서 다르게 될 것이다.
표면(92)은 제1 단부(96) 및 제2 단부(98)를 포함한다. 제1 단부(96)는 튜브(52)의 출구의 반대편에 배치되어, 프리텐셔너 로드(53)가 튜브(52)를 빠져 나가 스프로킷(56)을 통과한 후에 제2 단부(98)에 앞서 제1 단부(96)와 맞물리도록 할 것이다.
하우징(54)은 가이드(90)의 반대편에 배치된 오버플로우 공동(100)을 추가로 한정한다. 오버플로우 공동(100)은 또한 튜브(52)의 만곡부에 인접하게 배치되고, 스프로킷(56)은 가이드(90)와 오버플로우 공동(100) 사이에 배치된다. 따라서, 가이드(90)의 중간부(101)가 스프로킷(56)을 가로질러 오버플로우 공동(100)의 직경방향으로 반대편에 있다.
오버플로우 공동(100)은 필요한 경우 프리텐셔너 시스템(44)의 작동 동안에 프리텐셔너 로드(53)의 일부분이 오버플로우 공동 내에 수용되게 하도록 크기 설정 및 구성된다. 예를 들어, 프리텐셔너 로드(53)가 튜브(52)를 빠져 나간 후에, 프리텐셔너 로드는 가이드(90)와 접촉하여 가이드(90)에 대응하는 아치형 경로로 지향되어, 프리텐셔너 로드(53)가 궁극적으로 오버플로우 공동(100)을 향해 지향되도록 할 것이다. 프리텐셔너 로드(53)는 오버플로우 공동(100) 내로 연장될 수 있고, 오버플로우 공동(100)에 인접한 튜브(52)의 만곡부를 따라 추가로 안내될 수 있다. 그러나, 프리텐셔너 로드(53)가 궁극적으로 오버플로우 공동(100)에 도달하기 위해 작동 동안에 반드시 충분히 멀리 이동하는 것이 아닐 수 있음이 이해될 것이다.
전술된 바와 같이, 리트랙터 조립체(32)는 발화 신호에 응답하여 팽창 가스를 제공하는 가스 발생기(36)를 포함한다. 팽창 가스는 튜브(52) 내의 압력의 증가를 야기하고, 이는 궁극적으로 프리텐셔너 로드(53)가 튜브(52)를 통해 가스 발생기(36)로부터 멀리 몰아내어지게 하고 프리텐셔닝을 위해 스프로킷(56) 내로 출구를 통과하게 한다.
보다 구체적으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 프리텐셔너 튜브(52)는 피스톤 또는 시일 부재(seal member)(102)를 포함한다. 시일 부재(102)는, 하나의 접근법에서, 구형 외측 표면을 갖는 구형 형상을 구비할 수 있다. 다른 접근법에서, 밀봉 부재(102)는 원통형 외측 표면을 갖는 대체로 원통형인 형상을 구비할 수 있다. 시일 부재(102)는 튜브(52) 내에 활주가능하게 배치되며, 프리텐셔너 로드(53)를 작동 방향 또는 경로(A)를 따라 몰아가도록 작동가능하다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 시일 부재(102)는 튜브(52) 내부에 가압-끼워맞춤되거나 달리 끼워맞춤될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 시일 부재(102)는 가스 발생기(36)로부터 이격된 기단부(106)를 한정하여 이들 사이에 가스 챔버(108)를 한정하도록 한다. 시일 부재(102)는 스토퍼(55) 및 프리텐셔너 로드(53)를 향해 지향되는 말단부(110)를 한정한다.
스토퍼(55)는 바람직하게는 알루미늄으로 만들어지지만, 강철, 다른 금속 또는 금속 합금 또는 보강된 플라스틱과 같은 충분한 강도의 다른 적합한 재료로 제조될 수 있을 것이며, 이때 시일 부재(102)는 설명된 밀봉 능력을 제공할 수 있도록 대체로 더 연질이다. 예시적인 실시예에서, 스토퍼(55)는 비-만입부(206)의 주연부와 실질적으로 일치하는 외주연을 갖는다. 스토퍼(55)는 시일 부재(102)의 말단부(110)에 인접하고, 프리텐셔너 로드(53)의 비-만입부(206)에 맞닿는다.
시일 부재(102)와 스토퍼(55)는 가스 챔버(108) 내의 증가된 압력으로부터의 에너지를 프리텐셔너 로드(53)로 전달하도록 상호작용한다. 프리텐셔너 로드(53)는, 튜브(52)를 통해 이동하고 튜브(52)의 만곡부에 따라 휘어지기 위해, 튜브(52)의 폭보다 약간 작게 크기 설정된다. 따라서, 시일 부재(102)가 없다면, 가스 발생기(36)로부터의 가스는 프리텐셔너 로드(53)와 튜브(52) 사이에 한정된 공간에서 프리텐셔너 로드(53)를 지나 유동할 것이다.
시일 부재(102)는 대체로 탄성인 구조체를 한정하며, 임의의 적합한 플라스틱 또는 중합체(예를 들어, 폴리에스테르, 고무, 열가소성 또는 다른 탄성 또는 변형가능 재료)와 같은 당업계에 공지된 다양한 재료로 구성될 수 있다. 또한, 시일 부재(102)는 금속, 플라스틱 또는 다른 적합한 재료로 다이캐스팅, 단조 또는 성형될 수 있다. 일 실시예에서, 시일 부재(102)는 2-공동 사출성형 공정을 사용하여 형성된다. 대체로 탄성인 구조체는 시일 부재(102)의 형상이 압력에 응답하여 약간 변화하게 함으로써, 시일 부재가 제공하는 밀봉을 향상시킨다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 작동 시, 가스 발생기(36)는 가스 챔버(108)를 가압하는 팽창 가스를 생성함으로써, 시일 부재(102)가 작동 경로(A)를 따라 프리텐셔너 로드(53)를 강제적으로 몰아갈 수 있게 한다. 프리텐셔너 로드(53)가 튜브(52)를 통해 몰아가짐에 따라, 프리텐셔너 로드는 스프로킷(56)과 맞물린다. 보다 구체적으로, 프리텐셔너 로드(53)는 스프로킷(56)의 베인(84)들과 맞물린다. 프리텐셔너 로드(53)가 화살표(A) 방향으로 팽창 가스에 의해 몰아가짐에 따라 스프로킷(56)과의 프리텐셔너 로드(53)의 맞물림은 (도 3에 도시된) 벨트 스풀(40)이 회전하게 하고, 이는 이어서 프리텐셔닝을 제공한다.
가스 발생기(36)의 작동은 시일 부재(102)가 가스 누출에 저항할 수 있게 한다. 앞서 언급된 바와 같이, 시일 부재(102)는 상대적으로 탄성인 재료로 구성된다. 따라서, 가스 챔버(108) 내의 가압 가스는 시일 부재(102)의 기단부(106)가 팽창되게 하고, 이는 가스가 시일 부재(102)를 지나 빠져 나가는 것을 방지한다.
게다가, 프리텐셔너 로드(53)로부터 발생되는 배압은, 스토퍼(55) 및 프리텐셔너 로드(53)에 대항한 시일 부재(102)의 압축으로 인해, 시일 부재(102)가 원주방향 외향으로 팽창되게 한다. 프리텐셔너 로드(53)는 작동 동안에 스프로킷(56)과 맞물림에 따라 저항을 겪게 됨으로써, 스토퍼(55)와 시일 부재(102)에 작용하는 배압을 발생시킨다. 시일 부재(102)의 원주방향 팽창은 시일 부재(102)의 외측 표면과 프리텐셔너 튜브(52)의 내측 벽 사이에 더 강화된 밀봉을 제공한다. 따라서, 본 발명의 시일 부재(102)는 튜브(52) 내에 잔류 가스 압력을 유지할 뿐만 아니라 높은 밀봉 압력을 보유하도록 작동가능하다.
시트 벨트의 프리텐셔닝 동안에, 프리텐셔닝을 유발하는 사건 동안에 탑승자에 의해 야기되는 시트벨트 상의 장력이 프리텐셔닝 회전의 반대 방향으로 스풀을 회전시킬 수 있는 페이백으로 알려진 부작용이 있을 수 있다. 이러한 회전은 스프로킷(56) 및 구동 요소로 전달되어, 구동 요소가 튜브(52) 내에서 역방향으로 이동하게 한다. 페이백은 튜브(52) 내에 압력을 유지함으로써 상쇄될 수 있지만, 이는 가스 발생기(36)가 더 긴 기간 동안 발화될 것과 추가적인 추진제를 필요로 한다.
그러나, 예시적인 실시예에서, 본 명세서에서 기술된 프리텐셔너 시스템(44)은 유지되는 가스 압력의 대안으로서 또는 이에 더하여 전술된 페이백 부작용을 상쇄하도록 구성되는 특징부를 포함한다. 전술된 바와 같이, 프리텐셔너 로드(53)는 바람직하게는 중합체와 같은 소성 변형가능 재료로 제조된다.
프리텐셔너 시스템(44)의 작동 동안에, 프리텐셔너 로드(53)는 튜브(52)를 빠져 나가 스프로킷(56)의 베인(84)들과 접촉하여, 스프로킷(56)이 회전하게 한다. 프리텐셔너 로드(53)가 계속 스프로킷(56)을 지나 스프로킷이 회전하게 함에 따라, 베인(84)들 중 추가의 베인이 프리텐셔너 로드(53)의 측면과 접촉하여, 프리텐셔너 로드(53)가 베인(84)들과 프리텐셔너 로드(53) 사이의 간섭 영역에서 압축 및 소성 변형되게 할 것이다. 이러한 압축은 또한 프리텐셔너 로드(53)가 가이드(90)에 대항하여 압축되게 하여, 스프로킷(56)과 가이드(90) 사이에서 프리텐셔너 로드(53)의 가압 끼워맞춤 구성을 생성할 것이다.
부가적으로, 프리텐셔너 로드(53) 및 가이드(90)는 프리텐셔닝 스트로크의 말기에서 함께 용접될 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 프리텐셔너 로드(53) 및 가이드(90)의 재료는 프리텐셔너 로드(53)와 가이드(90) 사이의 마찰로부터 발생된 열이 가이드(90)와 로드(53)가 서로 접촉하는 계면(W)을 따라 프리텐셔너 로드(53)와 가이드(90)가 함께 용접되게 하도록 선택될 수 있다. 일단 프리텐셔너 로드(53)와 가이드(90)가 함께 용접되면, 프리텐셔너 로드(53)는 로킹되고, 튜브(52) 내로의 역이동이 방지되거나 실질적으로 제한될 것이다. 베인(84)에 의해 야기된 프리텐셔너 로드(53)의 소성 변형은 스프로킷(56)이 반대 방향으로 회전하는 것을 방지하거나 실질적으로 제한함으로써, 페이백을 방지하거나 실질적으로 제한할 것이다.
용접은 작동 동안에 시스템에 의해 생성되는 상대적으로 높은 열과 압력에 기인한다. 용접되는 프리텐셔너 로드(53) 및 가이드(90)를 위해, 각각에 대해 사용되는 재료는 바람직하게는 동일한 계열 내에 있다. 예를 들어, 가이드(90)가 나일론인 경우, 프리텐셔너 로드(53)는 바람직하게는 나일론이다. 유사하게, 가이드(90)가 아세탈이면, 프리텐셔너 로드(53)는 바람직하게는 아세탈이다. 가이드(90)가 폴리프로필렌인 경우, 프리텐셔너 로드(53)는 폴리프로필렌이다. 높은 열과 압력 하에서 함께 용접되는 다른 재료가 또한 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 또한, 몇몇 상이한 유형의 재료가 함께 용접될 수 있음이 이해될 것이다.
프리텐셔닝 동안에 발생할 수 있는 다른 부작용은 낮은 저항 상태로 알려져 있다. 이는 프리텐셔너의 작동에 응답하여 스풀에 의해 감겨지거나 권취될 수 있는 시트벨트 끈의 상대적으로 큰 부분이 있을 때 발생할 수 있다. 예를 들어, 시트벨트에 과도한 느슨함이 있다면, 이러한 느슨함이 감겨질 때까지 시트벨트가 탑승자에게 작용하지 않을 것이므로, 이러한 느슨함이 보다 낮은 저항으로 감겨지거나 권취될 것이다. 낮은 저항 상태에서, 구동 요소의 배압은 감소한다. 감소된 배압은 밀봉 요소가 배압에 응답하여 튜브의 내측 벽면에 대항하여 원주방향으로 팽창하는 능력을 감소시킬 수 있다. 이는 밀봉 공정의 일부로서 배압에 응답하여 원주방향으로 팽창하도록 구성된 임의의 유형의 피스톤 또는 시일에 대해 발생할 수 있다.
도 4, 도 11 및 도 14 내지 도 17을 참조하면, 프리텐셔너 시스템(44)의 낮은 저항 상태라는 부작용을 다루기 위해, 예시적인 실시예에서, 튜브(52)는 프리텐셔너 로드(53)가 빠져 나가는 곳에 근접하여 협착부(130)를 형성하도록 튜브(52)의 단부 부근에서 튜브(52) 내에서 연장됨으로써, 별개의 위치에서 튜브(52)의 단면적을 감소시키는 돌출부(120)를 포함한다. 즉, 협착부(130)의 개방 직경, 폭 또는 치수(들)는, 예를 들어 협착부로(130)부터 상류측에 있는 튜브(52)의 부분들과 같은 튜브(52) 부분들의 인접 부분들의 직경, 폭 또는 치수(들)보다 더 작다.
이하에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 작동 및/또는 프리텐셔닝 동안에 프리텐셔너 로드(53)의 만입부(208)가 돌출부(120)에 의해 방해받지 않도록, 리세스(210)는 작동 방향 또는 경로(A)를 따라 돌출부(120)와 정렬된다. 또한, 협착부(130)는 적어도 프리텐셔너 로드(53)의 만입부(208)가 협착부(130)를 지나 이동할 수 있기에 충분한 공간이 있지만 스토퍼(55)와 시일 부재(102)가 협착부(130)를 지나 이동하는 것이 차단되도록 크기 설정된다. 스토퍼(55) 및 시일 부재(102)가 협착부(130)를 지나 전진하는 것이 차단될 때, 협착부(130)는 추가적인 배압을 제공한다. 따라서, 시일 부재(102)는 이러한 배압에 응답하여 원주방향 또는 반경방향으로 팽창함으로써, 낮은 저항 상태에서 개선된 밀봉을 제공할 것이다. 이러한 개선된 밀봉은 낮은 저항 상태에서 가스가 튜브로부터 빠져 나올 가능성을 방지하거나 제한한다.
협착부(130)를 한정하는 돌출부(120)는 다양한 방식으로 형성될 수 있고, 전술된 기능을 제공하면서 다양한 형상을 가질 수 있다. 도 14에 도시된 하나의 접근법에서, 돌출부(120)는 튜브(52)의 측벽이 실질적으로 동일한 두께를 유지하도록 튜브(52) 내에 있는 주름(crimp) 또는 범프(bump)(132)의 형태이다. 범프(132)는 적어도 협착부(130)의 영역에서 모놀리식(monolithic) 구조체로서 튜브와 일체로 형성된다. 바꿔 말하면, 범프(132)는 튜브(52)에 부착된 별개의 구성요소 또는 재료가 아니다. 범프(132)는 튜브(52) 내로 돌출하고, (예를 들어, 오버플로우 공동(100)에 대면하는) 튜브(52)의 외측 표면 상의 대응하는 함몰부(134)를 갖는다. 범프(132)는 튜브(52) 내에서 볼록 형상을 갖고, 함몰부(134)는 오버플로우 공동(100)에 대면한 대응하는 오목 형상을 갖는다.
도 15에 도시된 다른 접근법에서, 돌출부(120)는 튜브(52)와 일체인 증가된 두께부(138)의 형태일 수 있다. 이는 범프(132)와 유사하지만 튜브(52)의 외측 표면 상에 대응하는 함몰부를 갖지 않는다.
도 16에 도시된 다른 접근법에서, 돌출부(120)는 튜브(52) 내에서 튜브(52)에 부착된 별개의 단편(piece) 또는 초승달 형상부(136)의 형태이다. 초승달 형상부(136a, 136b 또는 136c)는 용접, 접착제, 기계적 체결구 등을 통해 부착될 수 있다.
도 17에 도시된 다른 접근법에서, 돌출부(120)는 튜브(52)의 측벽에 형성된 개구(142)를 통해 삽입되는 플레이트(140)의 형태일 수 있다. 플레이트(140)는 개구(142)를 통해 제거가능하게 삽입되고, 공지된 고정 기구를 통해 튜브(52)에 고정된다. 다른 접근법에서, 플레이트(140)는 개구(142)를 통한 삽입 후에 단단히 고정될 수 있다. 플레이트(140)의 사용은, 원하는 경우, 상이한 형상 및 크기 및 재료가 용이하게 선택 및 설치되게 한다.
상기 접근법들에서, 프리텐셔너 로드(53)의 리세스(210)와 함께 정렬되는 돌출부(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 튜브(52)의 내부 부분을 따라 배치될 수 있거나, 대안적으로 도 12에 도시된 바와 같이 튜브(52)의 외부 부분을 따라 배치될 수 있다. 유리하게는, 예시적인 실시예에서, 튜브(52)의 내부 부분 상에의 돌출부(120)의 배치는 프리텐셔너 로드(53)가 이동 동안에 튜브(52)의 외부 부분을 가로질러 활주하는 것을 용이하게 한다. 프리텐셔너 로드(53)가 튜브(52)를 통해 이동함에 따라 프리텐셔너 로드(53)의 원심력은 프리텐셔너 로드(53)를 튜브(52)의 외부 부분을 향해 몰아가는 경향이 있을 것이어서, 돌출부(120)를 내부 부분 상에 위치시키는 것은 협착부(130)가 프리텐셔너 로드(53)에 저항을 부가할 가능성을 감소시키는 데 도움을 준다. 대안적으로 그리고 유리하게, 예시적인 실시예에서, 튜브(52)의 외부 부분 상에의 돌출부(120)의 배치는 작동 동안에 스프로킷(56)이 프리텐셔너 로드(53)의 완전한 또는 중실인 면(예를 들어, 리세스(210)의 반대편의 프리텐셔너 로드(53)의 스프로킷(56) 맞물림 면)과 맞물리는 것을 용이하게 하여, 프리텐셔너 로드(53)와 스프로킷(56)이 로킹하는 것을 용이하게 하여, 작동 방향 또는 경로(A)와 반대 방향으로의 프리텐셔너 로드(53)의 임의의 병진이동을 방지 또는 감소시킨다.
전술된 바와 같이, 프리텐셔너 로드(53)는 그의 기단부(202)에서 비-만입부(206)를 가지는데, 여기서 비-만입부(206)는 만입부(208)보다 더 큰 직경 또는 단면 치수(들)를 갖는다. 하나의 접근법에서, 비-만입부(206)는 협착부(130)에서의 튜브(52)의 폭 또는 단면 치수(들)보다 더 큰 직경 또는 단면 치수(들)를 갖는다. 따라서, 비-만입부(206)가 협착부(130)의 상류측에 배치된 상태에서, 협착부(130)는 비-만입부(206)가 지나가는 것을 방지할 것이다.
다른 접근법에서, 비-만입부(206)는 협착부(130)에서의 튜브(52)의 폭 또는 단면 치수(들)보다 더 작을 수 있다. 비-만입부(206)가 협착부(130)를 지나기에 충분히 작다면, 비-만입부는 협착부(130)를 지나갈 수 있다.
도 18은 다른 예시적인 실시예에 따른 프리텐셔너 시스템(144)의 절결도를 제공한다. 도 18에 도시된 프리텐셔너 시스템(144)은, 프리텐셔너 튜브(152)가 튜브(152) 내에 배치된 프리텐셔너 로드(153)와 상호 조화되도록 튜브(152)의 외부 부분 상에 돌출부(120)를 갖는다는 것을 제외하고는, 하우징(54), 가스 발생기(36), 스프로킷(56) 및 가이드 부분(90)을 포함하는 도 4에 도시된 프리텐셔너 시스템(44)과 관련하여 전술된 바와 같이 유사하게 구성되고 작동한다. 이하에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 프리텐셔너 로드(153), 예를 들어 소성 변형가능 중합체 로드는 기다란 형상을 갖고 튜브(152) 내에서 휘어질 수 있으며; 프리텐셔너 로드(153)가 스프로킷(56)을 향한 병진이동 동안에 튜브(152)를 통한 프리텐셔너 로드(153)의 굴곡을 더욱 용이하게 하기 위한 만입 섹션(250)을 포함한다는 것을 제외하고는, 도 4 내지 도 6에 도시된 프리텐셔너(53)와 관련하여 전술된 바와 같이 유사하게 구성되고 작동한다.
특히 그리고 또한 도 19 내지 도 21d를 참조하면, 프리텐셔너 로드(153)는 프리텐셔너 튜브(152) 내에 삽입되기 전에 그의 외부에 배치될 때 대체로 직선인 형상을 가지며, 튜브(152) 내로 삽입될 때, 프리텐셔너 로드는 튜브(152)의 구불구불한 형상을 따라 굴곡되고 휘어질 것이다. 도시된 바와 같이, 프리텐셔너 로드(153)는 하나의 형태의 대체로 원형인 단면을 갖는다. 다른 접근법에서, 프리텐셔너 로드(153)는 프리텐셔너 로드(153)가 프리텐셔너 튜브(152) 내로 삽입되게 하고 삽입될 때 프리텐셔너 튜브(152)의 구불구불한 형상에 적응하게 하는 대체로 직사각형인 단면, 대체로 삼각형인 단면 또는 다른 다각형 단면과 같은 비-원형 단면을 가질 수 있다. 논의를 위해, 프리텐셔너 로드(153)는 대체로 원형인 단면을 갖는 것으로서 논의될 것이다.
도시되고 위에서 논의된 바와 같이, 프리텐셔너 로드(153)는 프리텐셔너 튜브(152)의 외부에 배치될 때, 대체로 직선인 형상이며, 그의 기단부(202)로부터 그의 말단부(204)까지 종방향(200)으로 연장된다. 기단부(202)는 프리텐셔너 로드(153)가 프리텐셔너 시스템(144) 내에 설치될 때 가스 발생기(36)를 향해 배치된다. 예시적인 실시예에서, 도 5 및 도 6에 도시된 프리텐셔너 로드(53)와 관련하여 위에서 논의된 바와 같이, 프리텐셔너 튜브(152)는 비-만입부(206) 및 리세스(210)를 한정하는 만입부(208)를 한정하도록 그의 길이를 따라 변하는 단면을 갖는다.
만입부(208)의 반대측에, 리세스(252)를 한정하고 종방향(200)으로 연장되는 만입 섹션(250)이 있다. 예시적인 실시예에서, 프리텐셔너 튜브(152)의 단면은 말단부(204)에서 비-만입 섹션(254)을 한정하도록 그의 길이를 따라 변하고, 만입 섹션(250)은 리세스(252)를 한정하도록 비-만입 섹션(254)으로부터 기단부(202)의 가장 기단의 끝까지 연장된다. 이와 같이, 만입 섹션(250)은 프리텐셔너 로드(153)의 전체 길이의 대부분을 따라 연장된다. 예시적인 실시예에서, 말단부(204)를 통해 리세스(252)를 연장시키지 않는 것에 의해, 말단부(204)가 병진이동 동안에 스프로킷(56)과 맞물리기 위한 상대적으로 더 크거나 더 완전한 단면적을 가짐으로써, 스프로킷(56)과의 최초 접촉에서 발생할 수 있는 프리텐셔너 로드(153)의 벗겨짐량을 감소시킴으로써, 프리텐셔너 시스템(144)의 성능을 증가시킨다는 것이 밝혀졌다. 또한, 기단부(202)를 통해 리세스/홈(210)이 연장되지 않게 하는 것에 의해, 기단부(202)가 스토퍼(55)가 접촉하는 상대적으로 더 크거나 더 완전한 단면적을 가져 가스 발생기(36)의 작동 동안에 프리텐셔너 로드(153) 상의 초기 압축량을 감소시킴으로써, 프리텐셔너 시스템(144)의 성능을 증가시킨다는 것이 밝혀졌다.
예시적인 실시예에서, 만입 섹션(250)은, 만입 섹션(250)에 수직으로 한정된 프리텐셔너 로드(153)의 두께(양방향 화살표(256)로 표시됨)가 두께에 수직으로 한정된 프리텐셔닝 로드의 폭(양방향 화살표(258)로 표시됨)보다 작아, 스프로킷(56)으로의 병진이동 동안에 프리텐셔너 튜브(152)를 통한 프리텐셔너 로드(153)의 굴곡을 용이하게 하도록 크기 설정된다. 이론에 의해 제한됨이 없이, 만입 섹션(250)이 프리텐셔너 로드(153)의 두께(256)에 걸친 단면 계수(section modulus)를 감소시켜 프리텐셔너 로드(153)가 그의 두께(256)에 걸쳐 더 용이하게 굴곡되게 하는 데 도움을 주는 것으로 여겨진다. 또한, 단면 계수의 이러한 감소가 로드(153)가 병진이동 동안에 프리텐셔너 튜브(152)를 통해 전진될 때 프리텐셔너 로드(153)의 비틀림을 방지하고 마찰을 줄이는 데 도움을 줌으로써, 프리텐셔너 시스템(144)의 성능을 증가시키는 것으로 여겨진다. 또한, 만입 섹션(250)은 그의 감소된 단면적으로 인해 조립 동안에 프리텐셔너 시스템(144) 내로의 프리텐셔너 로드(153)의 삽입을 용이하게 한다. 예시적인 실시예에서, 비-만입 섹션(254)은 약 15 내지 약 25 mm, 예를 들어 약 20 mm의 길이(L10)를 갖고, 만입 섹션(250)은 약 60 내지 약 145 mm의 길이(L20)를 가지며, 프리텐셔너 로드(153)의 두께(256)는 예를 들어 기단부(202)에서 약 2.5 내지 약 7 mm이고, 프리텐셔너 로드(153)의 폭(258)은 예를 들어 기단부(202)에서 약 4 내지 약 8 mm이다.
예시적인 실시예에서, 프리텐셔너 로드(153)가 프리텐셔너 튜브(152)의 외부에 배치될 때, 만입 섹션(250)은 리세스(252)를 한정하는 실질적으로 편평한 평면을 갖는다. 다른 예에서, 만입 섹션(250)은 리세스(252)를 한정하는 만입된 선직면을 갖는다. 리세스(252)의 비제한적인 대안적인 형태가 또한 사용될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 프리텐셔너 로드(153)는 그의 말단부(204)에서 모따기부(chamfer)(260)를 포함할 수 있다. 모따기부(260)는 유리하게는, 프리텐셔너 로드(153)가 돌출부(120)에 의해 방해되는 것을 최소화 또는 방지하도록 프리텐셔너 로드(153)를 돌출부(120)를 지나 전진시키는 데 필요한 힘을 감소시키는 데 도움을 주기 위해 리세스(210)와 동일한 측에 위치될 수 있다. 대안적으로, 모따기부(260)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 리세스(210)의 반대편에 위치될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 프리텐셔너 로드(153)는 또한 기단부(202)로부터 기단부 방향으로 연장되는 양각 특징부(216), 예를 들어 너브 또는 지주를 포함한다. 스토퍼(55)는 도 5 및 도 6에 도시된 프리텐셔너 로드(53)와 관련하여 위에서 논의된 바와 같이 스토퍼(55)를 프리텐셔너 로드(153)의 기단부(202)에 결합시키기 위해 양각 특징부(216)를 수용하도록 구성된다.
당업자가 쉽게 이해할 수 있는 바와 같이, 상기 설명은 본 발명의 원리의 구현의 예시로서 의도된다. 이러한 설명은, 하기 청구범위에 한정된 본 발명의 사상으로부터 벗어남이 없이 본 발명이 수정, 변형 및 변경될 수 있다는 점에서, 본 발명의 범주 또는 응용을 제한하도록 의도되지 않는다.

Claims (19)

  1. 여객 차량에 사용하기 위한 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체(seatbelt pretensioning retractor assembly)로서,
    차량 구조물에 장착되도록 구성되고 내부 공동을 갖는 하우징;
    가스 발생기와의 유체 연통을 위한 제1 단부 및 상기 하우징의 상기 내부 공동과 유체 연통하는 제2 단부를 구비하는, 아치형의 만곡된 형상을 갖는 튜브;
    상기 하우징에 회전가능하게 장착되고, 프리텐셔닝 동안에 시트벨트 끈(webbing)을 감도록 구성된 스핀들에 고정 결합되며, 복수의 베인(vane)들을 갖는 스프로킷(sprocket);
    종방향으로 연장되는 리세스(recess)를 한정하는 만입부(recessed portion)를 갖고 종방향으로 연장되도록 구성되는 소성 변형가능 중합체 로드(rod)를 포함하는 구동 요소로서, 상기 소성 변형가능 중합체 로드는 상기 튜브 내에 배치되고 상기 가스 발생기에 의한 작동에 응답하여 상기 스프로킷을 향하여 제1 방향으로 상기 튜브를 통해 병진이동가능한, 상기 구동 요소;
    상기 소성 변형가능 중합체 로드의 단부에 결합되는 스토퍼(stopper); 및
    상기 가스 발생기와 상기 스토퍼 사이에 배치되는 시일 부재(seal member)를 포함하고,
    상기 튜브는 상기 튜브의 인접 부분들의 내부 치수보다 더 작은 개구 치수를 갖는 협착부(constriction portion)를 한정하도록 출구에 인접하여 상기 튜브 내에서 연장되는 돌출부를 포함하며,
    상기 리세스는 상기 제1 방향으로 상기 돌출부와 정렬되고,
    상기 협착부는 상기 소성 변형가능 중합체 로드의 상기 만입부가 통과하여 지나가게 하면서 상기 스토퍼가 통과하여 지나가는 것을 방지하도록 크기 설정되는, 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 리세스는 상기 만입부에 의해 한정되는 홈의 형태인, 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 만입부는 상기 리세스를 한정하는 만입된 선직면(recessed ruled surface)을 갖는, 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 소성 변형가능 중합체 로드는 상기 가스 발생기를 향해 배치되는 기단부(proximal end portion) 및 상기 기단부의 반대편에 있는 말단부(distal end portion)를 가지고, 상기 스토퍼는 상기 기단부에 결합되며, 상기 만입부는 상기 기단부로부터, 상기 말단부를 포함하여 상기 말단부까지 말단방향으로 연장되는, 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 기단부는 상기 만입부보다 더 큰 직경, 단면 치수 및/또는 주연부를 갖는 비-만입부를 포함하는, 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 비-만입부와 맞닿으며, 상기 스토퍼는 상기 비-만입부의 상기 주연부와 실질적으로 일치하는 외주연을 갖는, 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체.
  7. 제4항에 있어서, 상기 소성 변형가능 중합체 로드 및 상기 스토퍼는 음각 특징부(negative feature)에 의해 수용되는, 상기 종방향으로 연장되는 양각 특징부(positive feature)에 의해 함께 고정 결합되는, 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 소성 변형가능 중합체 로드는 상기 만입부의 반대편에서 상기 종방향으로 연장되는 만입 섹션을 갖는, 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 튜브와 일체로 형성되는, 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 튜브의 측벽에 있는 돌기의 형태인, 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체.
  11. 제9항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 튜브의 측벽에 있는 주름(crimp)의 형태인, 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체.
  12. 제9항에 있어서, 상기 협착부 및 상기 튜브의 상기 인접 부분들은 모놀리식(monolithic) 구조체를 형성하는, 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체.
  13. 제1항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 튜브의 측벽에 고정 장착된 별개의 돌출부 부재의 형태인, 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체.
  14. 제1항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 튜브의 측벽에 한정된 구멍을 통해 삽입되는 플레이트를 포함하는, 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체.
  15. 제1항에 있어서, 상기 돌출부 및 상기 리세스는 상기 튜브의 내부 부분을 따라 위치되는, 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체.
  16. 제1항에 있어서, 상기 돌출부 및 상기 리세스는 상기 튜브의 외부 부분을 따라 위치되는, 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체.
  17. 제1항에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 튜브의 내부 원주방향 형상과 일치하는 원주방향 형상인, 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체.
  18. 제1항에 있어서, 상기 시일 부재는 상기 가스 발생기의 상기 작동 동안에 상기 협착부로부터의 배압에 응답하여 원주방향 외향으로 팽창되는, 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체.
  19. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 가이드 부분을 가지며, 상기 소성 변형가능 중합체 로드는 상기 소성 변형가능 중합체 로드가 상기 스프로킷과 맞물린 후에 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로의 병진이동에 대항하여 로킹되어 프리텐셔닝을 제공하고/하거나 상기 소성 변형가능 중합체 로드는 상기 소성 변형가능 중합체 로드와 상기 가이드 부분 사이의 용접으로 인해 프리텐셔닝 동안에 상기 제1 방향과 반대인 상기 제2 방향으로의 병진이동에 대항하여 로킹되는, 시트벨트 프리텐셔닝 리트랙터 조립체.
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