KR20020000286A

KR20020000286A - 좌석벨트 리트랙터의 동력전달장치 일체형 프리텐셔너

Info

Publication number: KR20020000286A
Application number: KR1020000034583A
Authority: KR
Inventors: 이종훈; 진성우; 김승만
Original assignee: 이승복; 델파이 오토모티브 시스템스 성우 주식회사
Priority date: 2000-06-22
Filing date: 2000-06-22
Publication date: 2002-01-05
Also published as: JP3306050B2; JP2002029379A; GB2363764B; GB2363764A; DE10045630A1; GB0019858D0; CA2316510A1; DE10045630C2; CN1205068C; CA2316510C; FR2810604A1; IT1320592B1; KR100348163B1; CN1331026A; FR2810604B1; ITTO20000797A0; ITTO20000797A1; US6513747B1

Abstract

본 발명은 상대적으로 동력전달되는 짧은 작동 행정 길이에 비해 기어 결합식 클러치 디스크를 많은 회전수로 회전시킬 수 있고, 소형차에 적용이 가능하며, 힘전달 성능을 극대화한 좌석벨트 리트랙터의 동력전달장치 일체형 프리텐셔너를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 좌석벨트 리트랙터의 동력전달장치 일체형 프리텐셔너는 파이로테크닉 동력발생장치의 수평관이 "U"자형 베이스(base) 상부에 위치되어서, 실린더의 일단부를 수용하는 하우징과; 이 하우징의 일측 제1 쳄버에 위치되어 활주 이동되는 상기 실린더내의 피스톤과 직결되어 실린더외부로 연장되어 있는 아암과, 이 아암의 일단부에 분기된 공간에 배치된 풀리에 동력을 전달하는 케이블로 이루어진 동력전달부와; 상기 제1 쳄버에 인접한 제2 쳄버에 위치되고 케이블이 그의 중단에 원형홈부상에 소정길이 권회되며, 일측면상의 원주 둘레에 인접하여 일방향으로는 직각면으로 되고 타측방향으로 경사면으로 되는 다수의 제1 결합돌기들, 타측면의 원주둘레에는 일측이 직각으로 되고 타측이 경사로 절취되는 적어도 3개의 결합홈부와 케이블의 타측이 고정되는 고정홈이 형성되는 클러치 디스크를 갖는다.

Description

좌석벨트 리트랙터의 동력전달장치 일체형 프리텐셔너{Pretensioner integrated with power transferring apparatus of seat belt retractor}

본 발명은 좌석벨트 리트랙터의 프리텐셔너에 관한 것으로, 특히 차량 충돌시 좌석벨트가 감긴 리트랙터(retractor)의 릴(reel)을 강제적으로 역회전시켜서 좌석벨트를 긴장시키도록 동력을 전달하는 좌석벨트 리트랙터의 동력전달장치 일체형 프리텐셔너에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차는 운전중에 승차감, 속도 등과 같은 기본적인 성능을 뿐만 아니라, 승객의 안전을 보호할 수 있는 안전장치에 대해 많은 노력이 이루어져 왔으며, 특히, 좌석벨트 리트랙터가 승객의 안전을 위한 안전장치로써 상당한 성능 개발이 이루어져 왔으며, 프리텐셔너도 리트랙터의 성능을 한 단계 더 발전시키도록 개발된 것임은 잘 알려져 있다.

이러한 프리텐셔너는 자동차의 급격한 감속(예를 들면, 정면 충돌 등에 의한 자동차의 정지)시 발생되도록 한 파이로텍크닉(Pyrotechics)이거나 다른 동력을 이용하는 동력발생기의 동력으로 리트랙터 릴부를 역회전시켜 좌석벨트의 소정길이를 회수하도록 한다. 그러나, 현재까지 개발된 프리텐셔너는 승객을 좌석에 구속시키는 원래의 목적을 충실히 이행하고 있는지에 대하여서는 확신을 가질 수 없는 것이 현재의 실정이다. 그 이유는 동력발생장치에 대하여 프리텐셔너가 분리되어있어 그 동력의 크기에 따라 프리텐셔너의 좌석벨트의 회수 길이가 일정하도록 조정하는데 따른 기술적인 어려움이 상존하기 때문이다.

그 대표적인 것으로는 미국특허 제 3,043,093호에서 가스압력에 의하여 작동하는 액츄에이터가 개시되어 있다. 이 액츄에이터는 실린더 내에서 작동하는 피스톤을 구비하며, 실린더는 일단부가 밀봉되도록 브래킷에 결합되고 동력가스가 유입되게 하는 유입구를 가진다. 피스톤에는 풀리가 케이블과 협동하도록 저널되어있고, 케이블은 그 일단부가 피스톤상의 풀리를 경유하여 샤프트에 고정된 풀리를 지나 브래킷에 고정된다. 샤프트에 고정된 풀리와의 동축상에는 그의 양측면에 제1및 제2 풀리들이 각각 설치된다. 제1 풀리는 그에 감겨지는 케이블에 의하여 벨트와 같은 부하를 동작시키며, 제2 풀리는 웹에 의하여 파이롯트의 어깨를 고정시키는 또 다른 부하장치를 작동시키도록 한다. 여기서, 샤프트에 고정된 풀리와 피스톤을 구비한 실린더가 프리텐셔너와 동일한 기능을 갖는 액츄에이터로 설치되어 있음을 알 수 있다. 그러나 이 구성은 제1 및 제2 풀리들의 상호 반대 작동으로 샤프트에 고정된 풀리의 작동이 왜곡될 수 있어 피스톤의 작동거리, 즉 벨트의 회수길이를 일정하도록 보장할 수 없다.

이 특허를 이용하여 차량에 적용한 프리텐셔너는 미국특허 제 4423,846호에 자동좌석벨트 권취장치용 긴장장치가 개시되어있다. 이 장치는 자동좌석벨트권취기를 구비하며, 벨트축이 축연장부를 가져 권취 스프링 커버를 관통한다. 축연장부는 톱니형축상의 톱니부를 가져 그에 대향하여있는 풀리상의 축상의 대향톱니부와 결합된다. 풀리가 회동 가능하게 설치되도록 권취 스프링 커버 상에는 트르니온(trunnion)이 형성된다. 그리고, 권취 스프링 커버 상에는 4개의 캠이 굴곡진 돌출부로 형성되어 풀리상에 경사진 웨지(wedge)형의 스트라이크(strike : 정지)면을 가진 리세스내로 돌출된다. 전단핀은 권취 스프링 커버에 고정되어 풀리가 비작동 위치에 있도록 풀리에 형성한 구멍내로 삽입된다. 동력발생장치에 연결된 케이블은 핀에 의하여 풀리에 감겨진다. 그러므로, 케이블이 긴장될 시에는 전단핀이 절단되고 동시에 풀리가 캠에의 하여 축상톱니부를 향하여 이동되어 축상톱니부를 대향톱니부와 결합시킨다. 이 결합은 벨트축이 풀리와 결합되게 하여 벨트가 벨트축상에 다시 감기므로 긴장된다.

그러나 이 장치는 회수하고자하는 케이블의 길이가 핀의 위치에 따라 가변 되어 소정의 회수길이를 확보하는데 상당한 주의가 요구된다. 또한, 권취 스프링 커버 상에 풀리에 작동을 위한 보조구가 설치되어야 하므로 그의 설치에 제약을 받게된다.

이러한 점을 감안하여 개발된 미국특허 제 5,489,072호에는 프리텐셔너를 가진 좌석벨트 리트랙터가 개시되어 있다. 이 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 그 일측에 배치된 스프링케이싱(2)과, 이런 스프링케이싱(2)에 안착된 시계태엽형상의 스프링(1)을 구비하고 있다. 여기에서, 스프링(1)의 외측 끝단부(9b)는 스프링케이싱(2)의 내측면의 고정홈에 고정되고, 중심에 위치한 내측 끝단부(9a)는 스프링고정축(8)에 결합된다. 그리고, 스프링케이싱(2)은 긴장장치의 하우징(3) 측면에 고정된다. 그리고, 좌석벨트를 감고 있는 릴(4 ; reel)은 베어링(도시 안됨)과 같은 축연결부재에 의해서 "U"자형 베이스(6 ; base)에서 회전 가능하게 결합된다.

긴장장치는 "U"자형 베이스(6)와 스프링케이싱(2)의 사이에 설치되는 것으로서, 하우징(3)과 파이로테크닉 동력 발생기(21; pyrotechnic force generator)로 구성되어 있다. 여기에서, 하우징(3)은 풀리(pulley) 형상으로 중앙에 삼각형에 가까운 롤러 안착구멍(16)이 형성된 클러치 드럼(18)과 세 개의 롤러(15)들을 구비하고 있다. 하우징(3)의 내측면에는 소정크기의 회전력에 파괴되도록 형성된 두 개의 걸이못(12)들이 형성되어 있고, 각각의 롤러(15)들을 회전시킬 수 있게 세 개의 롤러축(14)들이 형성되어 있다.

이 긴장장치의 결합시, 클러치 드럼(18)에는 안착구멍(16)의 세 개의 둥근모서리에 롤러(15)들을 각각 안착시키고 있고, 각각의 롤러(15)들은 하우징(3)의 롤러축(14)들에 회전 가능하게 결합되어 있다. 또한, 클러치 드럼(18)은 고정구멍(13)을 걸이목(12)들에 각각 삽입시켜서, 평상시 하우징(3)의 내측면에 고정되어 있다. 또한, 클러치 드럼(18)의 외원주면에는 와이어(19)에 대응한 홈이 원주방향으로 형성되어 있다. 이런 홈은 양쪽 외측면(17)들에 의해 형성된다.

한편, 릴(4)의 릴샤프트(10)는 클러치 드럼(18)의 안착구멍(16)과 하우징(3)의 구멍을 통과하여, 상술한 바와 같은 스프링고정축(8)에 결합된다. 와이어(19)는 클러치 드럼(18)의 외원주면에 형성된 홈에 감겨진다. 이때, 와이어(19)의 한쪽 단부는 클러치 드럼(18)의 외원주면에 고정되어 있고, 다른 쪽 단부는 파이로테크닉 동력 발생기(21)와 연결되어 있다.

그러므로, 파이로테크닉 동력 발생기(21)는 차량의 급격한 감속(예를 들면, 차량의 정면 충돌)시, 내부에 설치된 기폭약(도시 안됨 ; initiator)의 폭발에 의해서, 피스톤(도시 안됨)을 축의 상방향으로 이동시키므로써, 이런 피스톤에 연결된 와이어(19)를 축의 상방향으로 잡아당기는 역할을 한다. 이 경우, 와이어(19)는 클러치 드럼(18)을 회전시키고, 이때 걸이못(12)들은 클러치 드럼(18)의 회전력으로 파괴된다. 그리고, 회전하는 클러치 드럼(18)은 안착구멍(16)의 형상에 의해서 롤러(15)들과 릴(4)의 릴샤프트(10)를 고착시키므로써, 릴(4)과 동시에 소정회전수 만큼 회전한다.

그러나, 이 긴장장치 또한 와이어의 회수길이가 일정하지 못하며, 그 이유는 클러치 드럼(18)의 결합유격에 따라서, 클러치 드럼(18)에 감긴 와이어(19)가 외주면쪽 홈의 위치에서 따라 가변되게 감길 수 있고, 롤러의 샤프트와의 결합을 위한 유격거리가 존재하기 때문이다.

더하여, 미국특허 '846 또는 '072는 파이로테크닉의 소정의 동력발생량에서 전단핀 또는 걸이못들이 파괴되도록 구성하고 있으나, 이는 풀리나 드럼의 회전을 적시에 유도하지 못할 우려가 있다. 그리고, 이들 특허에서는 풀리나 드럼을 소정횟수 회전시키기 위해서 상대적으로 길고 부피가 큰 파이로테크닉 동력 발생기를 갖고 있기 때문에, 부피가 상대적으로 매우 크고 길이가 긴 케이블이거나 와이어가 필요하다. 이에 따라, 이들 긴장장치는 상대적으로 연결 케이블이거나 와이어의 작동 행정 길이가 매우 길어서, 작동 순발력을 떨어트리는 단점이 있다.

특히, 미국특허 '072에서 개시된 긴장장치는 디스크 드럼의 안착구멍에서 릴의 릴샤프트를 고착시키는 롤러들의 마찰력을 이용하여, 릴을 회전하기 때문에, 구조적으로 릴의 릴샤프트를 파손시킬 수 있으며, 회전력 전달 성능이 상대적으로 떨어지는 단점이 있다.

한편, 미국특허 제 5,588,608호와 일본공개특허공보 제 평8-26070호에서는 케이블이거나 와이어의 행정거리를 축소하는 프리텐셔너가 개시되어 있다. 미국특허 '608은 실린더내에 피스톤이 설치되고 이 피스톤에는 와이어를 권회한 풀리를 설치하고 있다. 실린더는 그의 하부에 일체로 동력발생장치가 설치되어있다. 와이어는 실린더의 하부면에 일측이 고정되고 타측이 풀리를 지나 실린더의 하부면을 통과하고 또 다른 풀리를 거쳐 릴부와 협동하는 회전드럼에 권회되고 고정된다. 그러므로, 가스발생기의 가스압이 발생될시 가스압은 피스톤과 풀리를 순간적으로상향시킨다. 이때 풀리가 회전되면서 드럼에 권회된 와이어를 풀리를 거쳐 당기게되어 당기게 된다.

일본공개특허 '070은 미국특허 '608을 개량한 것으로 가스발생시 피스톤이 이동하여 와이어를 당겨 드럼으로부터 인출하도록 한 것으로, 실린더 외측에 제1 안내부와 실린더내의 제2 안내부사이에 와이어의 방향이 피스톤의 이동방향으로 경사지게 하도록 와이어를 실린더내외에 관통하고 실린더백상에 볼(ball)을 삽입하므로 실린더의 밀봉이 이루어지도록 하였다. 또 와이어가 실린더를 관통하고 피스톤의 원호상부를 권회하도록 하므로 와이어의 인장길이를 연장한다.

이 특허들은 피스톤내의 풀리나 가이드에 의하여 와이어의 행정길이를 연장하므로 동력발생기의 크기를 줄일 수 있으나, 케이블풀리나 또는 와이어드럼에 대하여 동력발생장치의 실린더가 분리되어 위치되므로 이중의 설치공간을 확보하는데 여러 가지 제약을 가진다. 특히, 이 특허들은 풀리나 가이드가 케이블 풀리나 와이어드럼의 하부에 위치되므로 그 이격된 간격만큼 피스톤의 행정거리가 길어지게 한다. 이때 행정거리를 최소로 하기 위하여서는 드럼과 피스톤의 위치가 동일선상에 위치하는 것이 가장 정확한 행정거리를 조정할 수 있다.

이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 리트랙터의 일측면상에 일체로 설치되는 동시에 동력발생장치와 결합되어 비교적 짧은 동력전달부의 작동행정길이에 비해 동력전달성능을 개선한 프리텐셔너를 제공하는 것을 주목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 동력발생장치의 실린더와 일체로된 동력전달부와 함께 하나의 하우징에 설치되고 이 동력전달부와 클러치 디스크를 동일평면상에 위치시켜 케이블의 행정거리를 정확히 조정할 수 있게 한 동력발생장치 일체형 프리텐셔너를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 동력전달부의 동력으로 작동하는 클러치 디스크가 릴샤프트와 협동을 보장하는 새로운 구조의 클러치장치를 구비한 동력발생장치 일체형 프리텐셔너를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 프리텐셔너의 작동에 따라 회수되는 벨트의 웨빙을 원활히 유도하는 가이더를 더 구비하여 동력전달부의 행정거리를 확보하도록 하는 동력발생장치 일체형 프리텐셔너를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 프리텐셔너를 가진 좌석벨트 리트랙터의 구성을 설명하기 위한 분해사시도,

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 좌석벨트 리트랙터의 동력전달장치 일체형 프리텐셔너의 구성을 설명하기 위한 사시도,

도 3은 도 2에 도시된 좌석벨트 리트랙터의 동력전달장치 일체형 프리텐셔너의 결합관계를 설명하기 위한 분해 사시도,

도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명에 따른 클러치 디스크와 고정구를 상세히 보인 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 하우징을 보인 정면도,

도 6은 본 발명에 따라 형성한 릴부의 일측면을 보인 단면도,

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따라 하우징에 클러치 디스크와 동력전달부를 설치한 초기조립상태를 나타내는 정면도,

도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따라 하우징에 클러치 디스크와 동력전달부를 설치한 후 동력전달부의 작동상태를 나타내는 정면도,

도 9는 본 발명에 따라 프리텐셔너를 설치하고 하우징의 일부를 절개하여 보인 좌석벨트 리트랙터의 사시도,

도 10은 본 발명에 따라 벨트의 웨빙을 안내하는 가이드를 보인 사시도,

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 동력전달부를 보인 분해사시도,

도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 동력전달부를 보인 분해사시도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

110 : 베이스 120 : 릴부

130 : 록킹부 140 : 스프링부

150 : 가이더 160 : 파이로테크닉 동력전달장치

170 : 동력전달부 200 : 프리텐셔너

220 : 제1 쳄버 230 : 제2 쳄버

210 : 클러치 디스크

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, "U"자형 베이스에 회전 가능하게 설치되어 벨트의 웨빙작동이 가능하게 하는 릴샤프트를 구비한 릴부와, 릴부의 일측면상에 형성한 래치기어와 협동하여 차량 이상시에 릴부를 회전하지 못하게 구속하는 록킹부와, 릴부의 타측에 설치되고 시계태엽형상의 스프링을 장착하여 릴부가 벨트를 권회하도록 탄성을 갖게 한 스프링부와, 상기 스프링부의 내측면과 상기 "U"자형 베이스의 사이에 일체로 설치되어 파이로텍크닉 동력발생장치에서 발생된 동력으로 릴부를 역회전시켜 좌석벨트의 소정길이를 회수하는 프리텐셔너를 구비한 좌석벨트 리트랙터에 있어서, 수평으로 되어 장약 카트리지를 그의 일측내부로 설치한 수평관과 이 수평관의 타측에서 수직으로 연장되어 그 내부에 피스톤을 구비한 실린더로 구성되어 있는 파이로테크닉 동력발생기와, 상기 파이로테크닉 동력발생장치의 수평관이 "U"자형 베이스 상부에 위치되어서, 실린더의 일단부를 수용하여 동력발생장치의 동력이 릴부를 역회전시키도록 협동하는 하우징과; 상기 하우징의 일측 제1 쳄버에 위치되어 활주 이동되는 상기 실린더내의 피스톤과 직결되어 실린더외부로 연장되어 있는 아암, 이 아암의 일단부에 분기된 공간에 어느정도 회동이 가능하게 고정되는 풀리와 일단부가 하우징의 소정위치에 고정되고 타단부가 풀리를 지나 클러치 디스크에 소정길이 감겨져 고정되는 케이블로 이루어진 동력전달부와; 상기 제1 쳄버에 인접한 제2 쳄버에 위치되고 케이블이 그의 중단에 원형홈부상에 소정길이 권회되며, 일측면상의 원주 둘레에 인접하여 일방향으로는 직각면으로 되고 타측방향으로 경사면으로 되는 다수의 제1 결합돌기들, 타측면의 원주둘레에는 일측이 직각으로 되고 타측이 경사로 절취되는 적어도 3개의 결합홈부와 케이블의 타측이 고정되는 고정홈이 형성되는 클러치 디스크를 구비하고, 상기의 제2 쳄버의 벽부둘레에 일측이 경사면이고 타측이 직각면으로 형성되어 클러치 디스크의 역회전이 가능하도록 상기 결합홈부와 협동하도록 한 적어도 3개의 제2 결합돌기 및 릴부의 측면상에는 클러치 디스크의 제1 결합돌기와 대향하여 그와 일치되는 위치에 동일형상의 제3의 결합돌기거나 오목요홈이 형성되어 클러치부를 구성시킨 동력발생장치 일체형 프리텐셔너로 이루어진다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제2 쳄버의 제2 결합돌기들은 원주 360°를적절히 분주하여 상기 클러치 디스크의 결합홈부에 제2 결합돌기들이 삽입되지 않게 엇갈리도록 상기 릴부의 릴샤프트의 중심을 기준으로 서로 다른 원호각(α, β, γ)상에 위치되도록 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면, 피스톤의 아암에는 소형 베어링과 핀으로 풀리가 자유롭게 회전될 수 있게 결합되어 있는 것이 바람직하다. 그 이유는 케이블의 마찰을 최소로 하기 때문이다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 풀리의 양쪽 측면의 질량을 편심되게 하여, 풀리의 무게중심이 일측으로 치우치게 부착되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 풀리의 원주의 대략 직경선상에 양쪽 측면에 지지홈을 형성하고 케이블의 소정길이에 해당하는 위치에 지지바들을 설치하여 고정홈에 삽입하고 정확한 케이블의 길이를 확보하는 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면, 좌석벨트가 릴부에 권취되거나 회수될 때 당겨지고 풀어지도록 하고 특히 프리텐셔너의 작용으로 릴부의 역회전으로 인한 웨빙이 원활하게 하는 가이더를 리트랙터가 더 구비하는 것이 바람직하다.

이하에서, 본 발명에 따른 좌석벨트 리트랙터의 동력발생장치 일체형 프리텐셔너의 실시예들을 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

<제1실시예>

먼저, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 좌석벨트 리트랙터의 동력전달장치 일체형 프리텐셔너에서 좌석벨트 리트랙터(100)는 자동차의 소정위치에수직으로 설치되는 "U"자형 베이스(110)에 회전 가능하게 설치되어 벨트의 웨빙작동이 가능하게 하는 릴샤프트(122)가 고정된 릴(121)을 구비한 릴부(120)와, 차량 이상시에 릴부(120)를 회전하지 못하게 구속하는 록킹부(130)와, 릴부(120)의 타측에 설치되고 시계태엽형상의 스프링(141)을 장착하여 릴부(120)가 벨트를 권회하도록 탄성을 갖게 한 스프링부(140)와, 파이로텍크닉 동력발생장치(160)에서 발생된 동력으로 릴부(120)를 역회전시켜 좌석벨트의 소정길이를 회수하는 프리텐셔너(200)들로 구성된다.

여기서 "U"자형 베이스(110)는 좌우측 다리부(111, 112)와 전후면 베이스(113, 114)으로 구성되고, 좌우측 다리부(111, 112)의 대략 중심에는 릴(121)의 양단부의 플랜지를 회전 가능하게 지지하는 구멍이 형성된다. 릴부(120)는 드럼형상의 구조로 되고 일측면상에는 래치기어(123)가 일체로 형성된다. 록킹부(130)는 이 기술에 잘 알려진 웹센서와 비클센서를 구비하며 차량 이상시 릴부(120)의 일측면상에 형성한 래치기어(123)와 협동하여 릴부(120)의 회전을 구속하도록 되어있다.

스프링부(140)는 릴부(120) 상에 벨트를 권취하도록 부세하는 스프링(141)을 안착시킬 수 있는 측면벽(142)과 스프링 커버(143)로 구성되고, 보스(144 ; boss)가 스프링(141)의 내측단부와 결합되는 동시에 스프링 커버(143)의 중심에 회전 가능하게 위치하여 릴(121)의 릴샤프트(122)로부터 일체로 돌출한 축상 돌기(124)와 결합하도록 구성된다. 여기서, 측면벽(142)은 스프링(141)의 감김 및 풀림 작동을 안정되게 하는 역할을 하고, 스프링 커버(143)는 프리텐셔너(200)의 하우징(201)외부 측면에 다수의 볼트들로 고정된다.

가이더(150)는 좌석벨트가 릴에 권취되거나 회수될 때 당겨지고 풀어지게 하고 특히 프리텐셔너(200)의 작용으로 릴의 역회전으로 인한 웨빙이 원활하게 안내한다.

즉, 이 가이더(150)는 도 10에 도시와 같이, 일체로 주형 되는 직사각형의 베이스구조체(151)로 구성된다. 이 베이스구조체(151)는 벨트의 상하 이동을 가능케하도록, 그 중심에 직사각형의 구멍을 형성하고 있고, "U"자형 베이스(110)의 상부에서 후면 베이스(114)와 좌,우측 다리부(111, 112) 사이로 삽입될 수 있는 다수의 삽입부(152)들과 그 상부에 일체형으로 형성된 직사각형 플랜지(153)로 이루어진다. 여기서 직사각형 플랜지(153)는 좌우의 연장면이 다를 수 있으며 이는 좌,우측 다리부(111, 112)들 사이에 설치되는 릴부(120)의 폭과 그의 좌우측 어느 쪽에 설치되는 리트랙터의 부품에 따라 변경될 수 있음을 의미한다. 이 직사각형 플랜지(153)의 좌우측에는 후크부(154)가 하측으로 연장되어 후크(155)가 형성된다. 삽입부(152)의 길이방향으로 내측면에는 등간격의 동일크기로 원호상 안내편(156)들이 서로 마주보도록 돌출되어있다. 그러므로, 이 가이더(150)는 좌,우측 다리부(111, 112) 사이에 삽입되어서 후크(155)가 고정구멍(116)에 걸리므로 "U"자형 베이스(110)에 조립된다.

파이로테크닉 동력전달장치(160)는 차량의 정면 충돌과 같은 급격한 감속 직후, 약 0.02 초 이내에 릴부(120)를 역회전시켜서 좌석벨트를 강제적으로 감고, 운전자의 관성력을 이겨낼 수 있는 장력으로 운전자를 좌석 등받이 쪽으로 구속시키는 역할을 한다. 즉, 파이로테크닉 동력전달장치(160)는 ECU에 전기적으로 연결된 점화기를 구비한 장약카트릿지(161)가 수평관(162)에 삽입된다. 이 수평관(162)은 그와 연통되어서 수직으로 소정길이 연장한 실린더(163)와 결합된다. 실린더(163)는 "O"형 시일 링(165)과 함께 피스톤(164)을 그 내부에 기밀 되게 삽입시킬 수 있게 형성되어 있고, 그의 하단의 단부에 인접하여 양측면으로부터 돌출된 플랜지(166)를 형성하고 있고, 이 플랜지(166)의 일측면에 고정돌기(167)를 형성하고 있어서, 이후 상세히 기술하는 바와 같이 하우징(201)의 제1 쳄버(220)에 삽입되어 결합홈(221)과 결합된다.

이 파이로테크닉 동력전달장치(160)에서 발생된 동력은 동력전달부(170)에 전달되는데, 이 동력전달부(170)는 피스톤(164)에 일체로 연결되고 그 단부는 분기되어 있는 아암(171), 이 아암(171)의 분기된 단부에 회동 가능하게 핀(173)에 의하여 고정되는 풀리(172)와 이 풀리(172)를 경유하여 이후 기술되는 클러치 디스크(210)에 감겨지는 케이블(174)들로 구성된다. 여기서, 케이블(174)은 양단부에 제1 및 제2 고정편(175, 176)들을 구비한다.

프리텐셔너(200)는 "U"자형 베이스(110)의 좌측 다리부(111)와 스프링부(140)의 측면벽(142)사이에 파이로테크닉 동력전달장치(160)와 함께 결합된다. 이 프리텐셔너(200)는 하우징(201)을 구비하며, 이 하우징(201)에는 이후 기술되는 동력전달부(170)를 수용하도록 수직으로 형성되는 제1 쳄버(220)와 그 내부에 클러치 디스크(210)를 수납하여 클러치장치로 구성되고 그 중심에 릴샤프트(122)가 회전 가능하게 관통되는 제1 구멍(204)을 가진 제2 쳄버(230)들이형성된다. 또한, 하우징(201)에는 제1 쳄버(220)의 내벽부(202)에 연장하여 제2 쳄버(230)의 둘레를 일정 간격을 두고 둘러쌓는 사각형 벽부(205)가 형성되고, "U"자형 베이스(110)의 좌측 다리부(111)에 나사(208)들에 의하여 결합되도록 벽부(205)의 상하의 소정위치, 도면에서 상단우측과 하단좌측에 나사결합부(206), (207)들이 형성된다. 여기서, 제1 쳄버(220)에는 "ㄱ"자 형상으로 절곡된 파이로테크닉 동력전달장치(160)가 일체로 결합된다. 그러므로, 파이로테크닉 동력전달장치(160)는 수평길이와 수직방향의 길이를 최소화하도록 조절 가능한 구성으로 되어서 리트랙터의 공간효율을 높인다.

도 4a, 도 4b 및 도 4c에 상세히 도시된바와 같이, 클러치 디스크(210)는 풀리와 유사한 형상으로 되어서 제2 쳄버(230)에 위치를 고정하는 고정구(250)를 구비한다. 이 클러치 디스크(210)는 원주면 둘레에 케이블(174)을 감을 수 있도록 소정 폭과 깊이를 갖는 원형홈부(211)가 형성되고 중심에는 릴부(120)의 릴샤프트(122)가 자유롭게 통과할 수 있는 구멍(212)이 형성되어 있다. 구멍(212)의 내측벽에는 원주상으로 상호 동일 간격을 두고 안내홈(213)이 형성되고, 이 안내홈(213)은 원형홈부(211)를 형성하는 내측벽에 축방향으로 형성되어 있고, 릴부(120)에 대향하는 측면에 인접한 부위에는 걸림턱(219)이 형성되어 있다. 클러치 디스크(210)의 릴부(120)에 대향하는 측면, 즉 상측면에는 제1 결합돌기(214) 다수(실예로 도 4a에서와 같이 10개가 일방향으로는 직각면으로 되고, 타측방향으로 경사면을 가지는 직각 삼각형으로 형성되고, 타측면의 하측면 즉, 제2 쳄버(230)의 바닥면을 향하는 면에는 일측이 직각으로 되고 타측이 경사로 절취되는 적어도 3개의 결합홈부(215)가 형성되며 동시에 이 결합홈부(215)중의 어느 하나에 인접하여 케이블(174)의 타측의 고정구(176)가 고정되는 고정홈(216)이 형성되어 있다. 여기서, 결합홈부(215)는 경사로 형성되는 활주면(217)과 이후 기술되는 제2 결합돌기(231)들과 접촉되는 정지면(218)이 형성되어 있다.

고정구(250)는 링형의 원형판(251)으로 되고, 그 중심에 하우징(201)의 제1 구멍(204)과 동일한 크기의 제2 구멍(252)과 이 제2 구멍(252)의 내측의 원주둘레로 동일 간격을 두고 3개의 안내홈(213)내로 삽입되는 후크부재(253)가 형성된다. 이 후크부재(253)는 그의 상단부에 후크(254)가 형성되어 하우징(201)의 내벽부(202)를 사이에 두고 클러치 디스크(210)가 위치되면 안내홈(213)을 따라 후크부재(253)를 삽입하고 걸림턱(219)에 후크(254)를 유도하여 클러치 디스크(210)와 결합된다.

도 5, 도 7a 및 8a에 상세히 도시한 바와 같이, 제1 쳄버(220)는 하우징(201)의 좌우의 어느 일측에 길이방향으로 대략 아암(171)보다 다소 긴 길이와 실린더(163)와 결합되는 길이 정도를 합한 길이로 연장되고 풀리(172)가 이동 가능한 폭의 공동으로 형성되는 외벽부(209)내에 동력전달부(170)가 적절히 위치되도록 구성된다. 즉, 제1 쳄버(220)에는 피스톤을 수납한 실린더(163)가 위치되는 하우징(201)의 벽부에서 다소 두께를 갖게 한 상부부분에 실린더 양측면의 플랜지(166)와 결합되는 결합홈(221)과 이 결합홈(221)의 하단에는 케이블의 일측단부에 고정편(175)이 삽입되어 고정되는 고정홈(222)과 케이블(174)을 안내하는 안내홈(223)이 형성된다. 이 제1 쳄버(220)는 실린더(163)가 설치되지 않는 하부에 아암(171)의 일부가 이동 안내되게 하고 풀리(172)가 놓여지도록 내벽부(202)의 양측면에 인접하여 계단부(224)가 형성된다. 제1 쳄버(220)의 내벽부(202) 하단에 인접하여 나사구멍(225)이 형성된다. 또한 이 제1 쳄버(220)에는 도면에는 도시되어 있지 않으나 동력전달부(170)가 작동될 시 내부에 배압이 걸리지 않도록 내벽부(202)의 하부의 적당한 위치에 구멍이 하나이상 형성될 수 있다.

그러므로, 제1 쳄버(220)내에 파이로테크닉 동력전달장치(160)의 실린더(163)가 결합되도록 결합홈(221)에 플랜지(166)가 삽입되어서 고정되고 도 7a 및 도 8a에 도시와 같이 피스톤(164)이 완전히 실린더(163)내에 완전히 삽입된 상태에서 선A-A'와 선B-B'에 일치하여 아암(171)의 단부가 돌출 되어 계단부(224)들의 아래 바닥면에 위치되고 풀리(172)가 계단부(224)상에 위치된다. 동력전달부(170)의 케이블(174)은 그의 일단에 고정편(175)이 외벽부(209)상의 고정홈(222)에 고정되고 안내홈(223)에 삽입되어서 풀리(172)의 하부를 경유하여 클러치 디스크(210)에 소정길이를 확보하도록 소정횟수 감기고, 타단의 고정편(176)이 클러치 디스크(210)의 고정홈(216)에 고정된다.

제2 쳄버(230)는 내벽부(202)에 인접하여 클러치 디스크(210)를 수납하는 공동을 형성하는 원형벽부(203)가 형성된다. 또한, 제2 쳄버(230)에는 그의 원형벽부(203)에 인접한 바닥면에 도 5에 도시와 같이 3개의 제2 결합돌기(231)들이 릴(121)의 릴샤프트(122)를 중심으로 서로 다른 원주각(α, β, γ)을 갖도록 형성되어 있다. 이 제2 결합돌기(231)들은 각기 일측면이 경사홈부의 활주면(217)과 접촉되는 경사면(232)으로 형성되어 클러치 디스크(210)를 회전방향으로 이동시키도록 형성되어 있다. 즉, 제2 결합돌기(231)들이 클러치 디스크의 결합홈부(215)로부터 이탈되어 클러치 디스크(210)의 좌측면위에 위치되도록 한다. 여기에서, 이 제2 결합돌기(231)들이 서로 다른 원주각(α, β, γ)을 갖는 이유는 원주둘레 360°를 적절히 배치하므로 클러치 디스크(210)의 회전에 따라 제2 결합돌기(231)가 결합홈부(215)에 삽입되지 않게 엇갈리도록 하기 위함이다. 또한, 제2 쳄버(230)에는 제2 결합돌기(231)보다 다소 높고 원형벽부(203)보다 낮도록 쇼울더(233)가 원형벽부(203)에 내측둘레로 형성되어 클러치 디스크(210)의 회전 지지부로 기능한다.

도 6에는 클러치 디스크(210)와 대향하여 있는 릴부(120)의 일측면을 보인 것으로 릴부(120)에는 릴샤프트(122)가 고정되고 중심부에는 축상 돌기(124)가 돌출 되어 있으며 릴부(120)의 원주부둘레에 인접한 부위에 클러치 디스크(210)의 제1 결합돌기(214)와 같거나 더 많게 그와 결합되는 다수의 제3의 결합홈(219)이 형성되거나 제1 결합돌기(214)와 결합되는 다수의 제3 결합돌기로 형성된다.

그러므로, 도 7a, 도 8b와 도 9에 도시와 같이 제1 쳄버(220)에는 파이로테크닉 동력전달장치(160)의 실린더(163)가 위치되어서 결합홈(221)에 플랜지(166)가 삽입되어, 도 7a의 선A-A에 실린더(163)내에 삽입된 피스톤(164)과 연결된 아암(171)이 놓여지고 풀리(172)가 계단부(224)상에 위치된다. 그리고, 케이블(174)은 위에서 설명한바와 같이 제1 고정편(175)이 제1 쳄버의 고정홈(226)에 고정되고 안내홈(223)에 삽입되어서 풀리(172)의 하부를 경유하여 클러치 디스크(210)에 소정횟수 미리 감기고 타단의 고정편(176)이 클러치 디스크(210)의 고정홈(216)에 고정되도록 하여 동력전달부(170)를 형성한다.

제2 쳄버(230)에는 클러치 디스크(210)가 그의 내부에 위치되는데, 그의 제2 결합돌기(231)가 클러치 디스크(210)의 결합홈부(215)에 삽입된다. 제1 결합돌기(214)는 릴(121)의 제3 결합홈(129)을 피하여 평면상에 위치된다. 이러한 결합은 고정구(250)의 후크(254)가 원주턱(219)의 소정위치에 걸려있도록 하므로 가능하다. 이로써 클러치 디스크(210)가 하우징(201)과 결합되고 릴부(120)의 결합측면에 릴샤프트(122)가 관통하도록 조립되면 클러치장치는 완성된다.

그 다음 하우징(201)을 돌출한 축상 돌기(124)에는 보스(144)가 삽입되고, 스프링(141)이 스프링 커버(143)의 내측면에 일단부가 고정되고 타측단부가 보스(144)에 고정되게 하여 스프링 커버(143)를 하우징(201)에 결합하므로 프리텐셔너(200)가 이루어진다.

이 프리텐셔너(200)는 도 2에 도시와 같이 록킹부(130)와 함께 설치되어 다음과 같이 작동한다.

먼저, 파이로테크닉 동력전달장치(160)는 차량의 정면 충돌과 같은 자동차의 급격한 감속시 ECU로부터의 제어신호가 발생되고 이 신호는 이그니터에 인가되어 장약카트릿지(161)를 폭파하고 고압가스를 발생시켜 피스톤(164)을 하향 이동시킨다. 동시에 피스톤(164)에 연결된 아암(171)과 풀리(172)는 고속으로 하향이동 되면서 케이블(174)의 중간부위를 밀어낸다. 이때, 케이블(174)의 제1 고정단(175)이 고정홈(222)에 고정되어 지지력을 발생하고, 제2 고정단(176)이 클러치 디스크(210)의 고정홈(216)측을 잡아당겨 클러치 디스크(210)를 회전시킨다. 이때, 클러치 디스크(210)는 그의 결합홈부(215)에 결합된 제2 쳄버(230)의 제2 결합돌기(231)가 경사로 형성된 활주면(217)을 타고 이탈되어 쇼울더(233)상에서 회전 지지되고 그의 릴 대향측면에 제1 결합돌기(214)들이 릴(121)의 제3 결합홈(219)에 결합된다. 그러므로, 릴부(120)는 벨트의 인출방향과 반대로 회전하여 웨빙을 하게된다. 이러한 웨빙은 차량 이상시 릴부(120)를 강제적으로 좌석벨트(도시 안됨)를 소정길이(약 20㎝) 회수한다. 이렇게 감겨지는 좌석벨트는 사용자를 좌석 등받이 쪽으로 밀착시키므로 써, 운전자를 보호한다.

<제2실시예>

이 실시예는 도 11에 도시와 같이 프리텐셔너(200)가 풀리(172)에 편심을 줄 수 있는 추(178)를 일측에 구비한 것을 제외하고는 제1실시예와 동일하다. 제 1실시예와 동일부품에 대하여 동일한 부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략된다.

도면에서, 핀(173)은 피스톤(164)의 아암(171)의 소형 베어링(177)에 체결되고, 풀리(172)를 자유롭게 회전시킬 수 있게 결합되어 있다. 풀리(172)에 고정되는 추(178)는 풀리의 중심선 아래의 원주둘레에 인접하여 위치한다. 이러한 추(178)는 풀리(172)의 질량을 편심되게 하므로 써, 회전력을 가속시켜 케이블을 잡아당기는 효과를 가진다.

<제3실시예>

이 실시예는 도 12에 도시와 같이 풀리(172)의 원주둘레의 직경선상에 지지홈(179)들이 형성되고 케이블(174)의 소정위치에 대략 풀리의 반경거리정도 떨어져 두개의 지지바(179')들이 고정된다. 제 1실시예와 동일부품에 대하여 동일한 부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.

그러므로, 지지홈(179)에 삽입되는 지지바(179')들은 파이로테크닉 동력전달장치(160)로부터의 동력을 효율적으로 케이블(174)에 전달한다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 프리텐셔너는 좌석벨트 리트랙터의 베이스상부에 수평방향으로 절곡된 파이로테크닉 동력전달장치를 구비하므로 전체적으로 부피를 감소시켜 소형의 차종에 장착할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 프리텐셔너는 동력전달장치를 일체로 구비하고 별도로 조립된 단일체로써 리트랙터의 일측다리부에 용이하게 설치되고 하우징내에서 소정길이의 회수하고자하는 벨트길이에 대하여 풀리가 케이블을 당기면서 이동되도록 하여 최소 행정거리로 릴부의 웨빙을 달성하고 클러치 디스크에 대하여 풀리가 동일선상에 위치되므로 동력의 손실을 최소로 하고 있다.

또한, 본 발명의 프리텐셔너는 풀리에 편심된 추를 달거나 케이블에 지지바와 이를 지지하도록 풀리에 지지바를 고정하므로 케이블을 효과적으로 당겨 클러치 디스크에 대한 동력전달 효율이 상대적으로 높고, 정확하고 빠르게 클러치 디스크를 회전시킬 수 있는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims

"U"자형 베이스에 회전 가능하게 설치되어 벨트의 웨빙작동이 가능하게 하는 릴샤프트를 구비한 릴부와, 릴부의 일측면상에 형성한 래치기어와 협동하여 차량 이상시에 릴부를 회전하지 못하게 구속하는 록킹부와, 릴부의 타측에 설치되고 시계태엽형상의 스프링을 장착하여 릴부가 벨트를 권회하도록 탄성을 갖게 한 스프링부와, 상기 스프링부의 내측면과 상기 "U"자형 베이스의 사이에 일체로 설치되어 파이로텍크닉 동력발생장치에서 발생된 동력으로 릴부를 역회전시켜 좌석벨트의 소정길이를 회수하는 프리텐셔너를 구비한 좌석벨트 리트랙터에 있어서,

수평으로 되어 장약카트릿지를 그의 일측내부로 설치한 수평관과 이 수평관의 타측에서 수직으로 연장되어 그 내부에 피스톤을 구비한 실린더로 구성되어 있는 파이로테크닉 동력발생장치와, 상기 파이로테크닉 동력발생장치의 수평관이 "U"자형 베이스 상부에 위치되어서, 실린더의 일단부를 수용하여 동력발생장치의 동력이 릴을 역회전시키도록 협동하는 하우징과;

상기 하우징의 일측 제1 쳄버에 위치되어 활주 이동되는 상기 실린더내의 피스톤과 직결되어 실린더외부로 연장되어 있는 아암, 이 아암의 일단부에 분기된 공간에 어느정도 회동이 가능하게 고정되는 풀리와 일단부가 하우징의 소정위치에 고정되고 타단부가 풀리를 지나 클러치 디스크에 소정길이 감겨져 고정되는 케이블로 이루어진 동력전달부와;

상기 제1 쳄버에 인접한 제2 쳄버에 위치되고 케이블이 그의 중단에 원형홈부상에 소정길이 권회되며, 일측면상의 원주 둘레에 인접하여 일방향으로는 직각면으로 되고 타측방향으로 경사면으로 되는 다수의 제1 결합돌기들, 타측면의 원주둘레에는 일측이 직각으로 되고 타측이 경사로 절취되는 적어도 3개의 결합홈부와 케이블의 타측이 고정되는 고정홈이 형성되는 클러치 디스크를 구비하고, 상기의 제2 쳄버의 벽부둘레에 일측이 경사면이고 타측이 직각면으로 형성되어 클러치 디스크의 역회전이 가능하도록 상기 결합홈부와 협동하도록 한 적어도 3개의 제2 결합돌기 및 릴의 측면상에는 클러치 디스크의 제1 결합돌기와 대향하여 그와 일치되는 위치에 동일형상의 제3의 결합돌기거나 오목요홈이 형성되어 클러치장치를 구성시킨 좌석벨트 리트랙터의 동력전달장치 일체형 프리텐셔너.
제1항에 있어서,

상기 제2 쳄버에는 제2 결합돌기들이 원주 360°를 적절히 분주하여 상기 클러치 디스크의 결합홈부에 제2 결합돌기들이 삽입되지 않게 엇갈리도록 상기 릴부의 릴샤프트를 기준으로 서로 다른 원호각(α, β, γ)상에 위치되도록 형성한 좌석벨트 리트랙터의 동력전달장치 일체형 프리텐셔너.
제1항에 있어서,

피스톤의 아암에는 소형 베어링과 핀으로 풀리가 자유롭게 회전될 수 있게결합되어 케이블의 마찰을 최소화한 좌석벨트 리트랙터의 동력전달장치 일체형 프리텐셔너.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 풀리의 양쪽 측면의 질량을 편심되게 하여, 풀리의 무게중심이 일측으로 치우치게 부착한 좌석벨트 리트랙터의 동력전달장치 일체형 프리텐셔너.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 풀리의 원주의 대략 직경선상에 양쪽 측면에 지지홈을 형성하고 케이블의 소정길이에 해당하는 위치에 지지바들을 설치하여 고정홈에 삽입하고 정확한 케이블의 길이를 확보하게 한 좌석벨트 리트랙터의 동력전달장치 일체형 프리텐셔너.