KR20020037761A - 좌석 벨트 수축기 - Google Patents

Abstract

좌석 벨트 수축기는 좌석 벨트 웨빙이 그 위에 감겨지고, 좌석 벨트 웨빙을 풀고 감기 위해 그 종축선을 중심으로 회전하도록 배열된 스풀(1)을 구비한다. 비틀림 바아(11)는 스풀과 동축이며, 스풀에 고정된 일단부를 갖는다. 래칫(9)은 비틀림 바아의 타단부에 고정되며, 치형식 휠(10)은 스풀과 함께 회전하도록 스풀에 고정된다. 선회 잠금 바아(6)는 스풀의 길이를 가로질러 연장하며, 치형식 휠 및 래칫과 각각 결합하도록 각 단부에 고정된 적어도 하나의 폴(7, 8)을 구비한다. 스풀측상의 폴은 다른 폴보다 약하도록 배열되며, 이에 의해 소정의 힘하에서 전단하여 스풀을 회전시키고 비틀림 바아를 비틀리게 한다.

Description

좌석 벨트 수축기{SEAT BELT RETRACTOR}

하중 제한 좌석 벨트 수축기는 충돌 동안에 발생된 힘이 차량 탑승자에게 미치는 영향을 감소시키는데 사용된다. 이러한 좌석 벨트 수축기는 그 자체의 안전 억제 수단과의 상호 작용에 의해, 예를 들어 좌석 벨트 웨빙(webbing)과 차량 탑승자의 갑작스런 충돌에 의해 차량 탑승자에게 발생되는 부상을 최소하기 위해, 초기 충돌력의 일부를 흡수하도록 설계되어 있다. 갑작스런 충돌시에, 웨빙의 상대적으로 좁은 밴드에 의해 정지되는 차량 탑승자의 전방 운동량의 결과로서 부상이 발생될 수 있다. 차량 탑승자에 대한 초기 충돌력은 하중 제한 좌석 벨트 수축기에 의해, 그리고 특히 좌석 벨트내에 비틀림 바아를 합체하는 것에 의해 감소되었다. 비틀림 바아는 힘 전달 경로에 연결되고 충돌력하에서 비틀리며, 그에 따라 좌석 벨트 웨빙의 제한된 풀림을 허용하고, 충돌 펄스(crash pulse)의 초기 에너지의 일부를 분산시킨다. 그러나, 비틀림 바아는 파손되지 않으며, 충돌 펄스의 최초 피크가 지나갈 때, 비틀림 바아는 고정된 상태로 유지하고, 좌석 벨트 수축기가 정상방법으로 웨빙이 풀리지 않도록 로킹되며, 이에 의해 차량 탑승자가 차량의 내부 부품과 충돌하는 것을 방지한다.

하중 제한 좌석 벨트 수축기의 이상적인 하중 프로파일은 대체로 완만한(즉, 일정한 힘) 선으로 매끄러운 전이를 가지면서 토크의 힘이 초기에 급격하게 상승한다. 실제적으로, 하중 프로파일은 매우 느리게 상승하고, 토크의 바람직하지 못한 피크 및 골(trough)을 나타내는 경향이 있으며, 힘은 상승 정체(plateau)에 도달하는 대신에 바람직하지 못한 긴 주기에 걸쳐 상승한다. 이것은 비틀림 바아에 의해 나타나는 탄성 및 소성 변형의 조합 때문이다.

하중 프로파일을 개선하기 위한 하나의 장치는 좌석 벨트 수축기의 스풀(spool)과 비틀림 바아 사이에 전단 핀(shear pin)을 채용하는 것이다. 이것은 핀을 전단하는데 요구되는 추가적인 힘 때문에 힘 곡선의 초기 부분의 기울기를 증가시킨다. 힘은 핀의 강성에 따라 달라진다.

그러나, 전단 핀은 여분의 구성요소이며, 제조 시간 및 비용을 증가시킨다. 이들 전단 핀은 소망의 성능을 달성하기 위해 정밀 공차로 제조되어야 한다.

국제 특허 공개 제 WO 96/32303 A1 호의 도 1에는 전단 핀이 도시되어 있다.

미국 특허 제 5,820,058 호의 도 1에는 전단 핀이 도시되어 있다.

미국 특허 제 5,779,177 호의 도 1 내지 도 4에는 변형 가능한 부분이 도시되어 있다.

발명의 요약

첨부된 청구항 1에 따르면, 종래 기술에 의해 해결되지 못한 문제를 극복하는 좌석 벨트 수축기가 제공된다.

본 발명은 하중 제한 능력을 갖는 좌석 벨트 수축기에 관한 것이다.

본 발명을 보다 잘 이해하고, 본 발명이 어떻게 실행에 옮겨지는지를 나타내기 위해, 이하 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.

도 1은 일 측면 하부로부터 비스듬히 본 도면으로, 본 발명에 따른 좌석 벨트 수축기의 사시도,

도 2는 동일 측면으로부터 본 도 1의 스풀의 평면도,

도 3은 다른 측면 하부로부터 비스듬히 본 도면으로, 도 1 및 도 2의 스풀의 사시도,

도 4는 도 3의 측면으로부터 본 도 1 내지 도 3의 스풀의 평면도,

도 5는 도 2의 A-A 선을 따라 취한 도 1 내지 도 4의 스풀의 단면도,

도 6은 도 4의 일부 확대도,

도 7은 비틀림 바아의 비틀림 회수에 대한 토크의 힘의 관계를 나타내는 그래프.

도면에서, 일반적으로 공지된 구성의 스풀(1)은 좌석 벨트 웨빙(도시되지 않음)이 그 위에 감겨진 원통형 몸체(2)를 포함하며, 또한 2개의 대향 단부면(3, 4)을 구비한다. 스풀은 회전 방향에 따라 웨빙을 풀고 감기 위해 종축선(5)(도 5)을중심으로 회전하도록 배치된다. 제 1 단부면(3)에는 외주상에 치형이 형성된 래칫(9)이 인접하여 있다. 스풀의 제 2 단부면(4)에는 외주상에 치형이 형성된 휠(10)이 인접하여 있으며, 이 휠(10)은 스풀(1)의 제 2 단부면(4)에 고정되거나 그와 일체로 형성된다.

비틀림 바아(11)는 스풀(1)의 축선을 따라 연장한다. 비틀림 바아의 일단부는 스풀(1)의 제 1 단부면(3)에서 래칫(9)에 연결된다.

잠금 바아(6)는 스풀의 길이를 연장하며, 축선(16)을 중심으로 선회 가능하게 장착된다. 잠금 바아(6)는 제 1 로킹 폴(pawl)(7)과, 대향 단부에 부착된 제 2 전단 폴(8)을 구비한다. 폴(7, 8)은 잠금 바아(6)와 함께 이동한다. 로킹 폴(7)은 도시된 예시에서 3개의 치형부를 구비하며, 래칫(9)의 외주 치형부와 상호 작용하도록 배열된다. 도시된 예시에 있어서, 전단 폴(8)은 협소부[즉, 폴(8)에서 절결부(14)에 의해 규정된 상대적으로 약한 연결부(13)]에 의해 전단 폴(8)의 본체에 연결되는 단일 치형부(12)를 구비한다. 이러한 절결부(14)는 폴(8)상의 치형부(12)가 소정의 힘하에서 전단하도록 배열되므로 전단 폴(8)을 폴(7)보다 약하게 한다. 잠금 바아의 래칫측(즉, 스풀측)상의 전단 가능한 잠금 바아 폴은 다이캐스팅하는 것이 바람직하며, 이것은 이러한 제조 방법이 치형부가 파괴될 하중 레벨을 보다 정밀하게 결정하게 하기 때문이다. 잠금 바아의 래칫측상에는 폴상의 하나 또는 그 이상의 로킹 치형부가 있을 수 있으며, 이들은 충돌력하에 전단하지 않기에 충분한 강도를 가져야 한다. 전단 가능한 잠금 바아 폴은 그 재료 또는 그 구성 때문에 본질적으로 보다 약할 수 있다. 전단 가능한 잠금 바아 폴은 상대적으로 얇도록 구성될 수 있거나, 노치에 의해 약화될 수 있다. 파손 하중 레벨이 재현 가능하고 예견 가능하도록 설계되어야 한다. 임의로, 2개 이상의 전단 가능한 치형부는 스풀측 폴상에 배치되며, 이 치형부는 흡수력을 보다 정밀하게 규정하도록 동시에 또는 지그재그형 배열로 전단할 수 있다.

충돌 발생시에, 잠금 바아는 로킹 치형부를 치형식 휠 및 래칫과 각각 결합 상태로 가져가도록 선회하며, 그에 따라 회전하지 않도록 그리고 웨빙이 풀리지 않도록 스풀을 로킹한다. 따라서, 차량 탑승자는 충돌시의 가장 빠른 순간에 전방 이동에 대항하여 안전하게 억제된다.

전단 폴(8)의 구성이 도 6에 보다 상세하게 도시되어 있다. 동일한 부분은 동일한 참조 부호로 표시된다. 잠금 바아(6)의 선회 축선(16)의 대향 단부에는 스풀이 장착되는 수축기 프레임(도시되지 않음)의 측면상의 대응 구멍 또는 오목부내로 끼워맞춰지는 핀(17)이 있다. 로킹 폴(7)상에 안내 핀(18)이 또한 위치되며, 이 안내 핀(18)은 수축기 프레임(도시되지 않음)의 측면상의 안내 캠 리세스내로 끼워맞춰지는 캠 수동차(follower)로서 작용한다. 충돌 펄스가 진행하고 힘이 증가함에 따라, 잠금 바아의 로킹 폴상의 힘이 증가한다. 소정의 힘 레벨에서, 잠금 바아의 치형식 휠(스풀)측상의 보다 약한 폴은 전단하여, 치형식 휠과 그에 따른 스풀을 차량 탑승자의 전방 운동량의 힘하에서 회전하게 한다. 스풀의 회전은 좌석 벨트 웨빙의 제한된 추가 풀림을 허용하여, 차량 탑승자의 제어된 전방 이동을 추가적으로 제한하며, 그에 따라 좌석 벨트로부터 차량 탑승자에게 전달되는 힘을 감소시킨다. 치형식 휠의 회전은 비틀림 바아의 일단부의 회전을 허용하는 반면에, 비틀림 바아의 타단부는 래칫에 결합하는 다른 로킹 폴에 의해 신속하게 파지된다. 충돌력이 비틀림 바아를 비트는데 요구되는 레벨보다 작은 레벨로 분산될 때까지, 비틀림 바아는 충격 펄스의 힘하에서 비틀리고 충돌 에너지의 일부를 흡수한다. 이러한 단계에서, 스풀은 로킹되고 웨빙 풀림이 더 이상 발생하지 않는다.

웨빙 또는 차량 센서(기술 분야에 잘 공지되었지만, 도시되지 않음)중 어느 하나에 의해, 센서가 충돌을 감지한 때에, 캠 수동차는 이동하여, 잠금 바아(6)가 로킹 폴(7) 및 전단 폴(8) 모두를 래칫(9)상의 치형부 및 치형식 휠(10)상의 치형부와 각각 결합하도록 선회 및 이동되게 한다. 이것은 스풀(1)을 회전하지 않도록 로킹하며, 좌석 벨트 웨빙 풀림을 방지하며, 그에 따라 차량 탑승자를 안전하게 한다. 그러나, 충돌력이 소정의 레벨에 도달한 경우에, 이 힘은 치형부(12)를 폴(8)로부터 전단하기에 충분하다. 이것은 보다 더 회전하도록 치형식 휠(10)을 해제하며, 그에 따라 회전하도록 그리고 보다 더 웨빙을 풀도록 스풀(1)을 해제한다. 스풀(1)이 회전함에 따라, 비틀림 바아(11)는 래칫(9)에 결합하는 로킹 치형부(15)에 의해 그 타단부에서 신속하게 파지되므로 비틀린다. 비틀림 바아(11)의 최대 비틀림 회수가 도달된 경우에, 또는 충돌력이 비틀림 바아(11)를 비트는데 필요한 레벨 이하로 분산된 경우에, 스풀(1)의 회전은 중지되며, 또한 웨빙 풀림이 방지된다.

도 7에서, 공지된 비틀림 바아 수축기에 대한 전형적인 힘-시간 그래프가 그래프 T로 도시되어 있다. 본 발명의 장치를 사용하여 얻어진 새로운 그래프는 그래프 S로 도시되어 있다. 충돌 펄스의 제 1 부분 A 동안에, 비틀림 바아(11)는 탄성적으로 변형하며, 이러한 변형이 증가함에 따라 힘이 비례적으로 증가한다. 부분 B에서, 비틀림 바아의 재료는 항복점에 도달하고, 그에 따라 곡선이 갑자기 강하한다. 부분 C에서, 비틀림 바아는 소성 및 탄성 변형 모두의 단계에 있다. 일반적으로, 외부 부분이 탄성적으로 변형한다. 탄성 변형의 면적에 대한 소성 변형의 면적의 비율은 비틀림 바아(11)의 비틀림 회수에 따라 변화한다. 부분 D에서 나타낸 바와 같이, 최대 회수의 비틀림 지점에서, 변형은 모두 소성 변형이다. 지점 E에서는 변형이 너무 커서, 비틀림 바아(11)가 파괴된다.

그래프 S(본 발명)에 있어서, 곡선의 처음 부분은 훨씬 경사가 급하며, 지점 F로 나타낸 바와 같이 보다 높은 레벨에 도달한다. 이것은 보다 큰 억제력을 보다 신속하게 부여하며, 이것은 바람직하다. 또한, 소성 및 탄성 변형의 혼합 영역을 가로지르는 힘은 본 발명에 따른 좌석 벨트 수축기를 사용하여 대체로 증가된다.

본 발명은 스풀의 양측 로킹을 충돌 개시시에 하중 제한 좌석 벨트 수축기에서 수행하게 하여, 스풀의 보다 강한 초기 로킹 및 충돌 발생시에 급격한 힘 구배를 보장한다.

Claims (6)

1. 좌석 벨트 수축기(seat belt retractor)에 있어서,

   좌석 벨트 웨빙이 그 위에 감겨지고, 좌석 벨트 웨빙을 풀고 감기 위해 그 종축선을 중심으로 회전하도록 배열된 스풀(1)과,

   상기 스풀과 동축이며, 스풀에 고정된 일단부를 갖는 비틀림 바아(11)와,

   상기 비틀림 바아의 타단부에 고정된 래칫(9)과,

   상기 스풀과 함께 회전하도록 스풀에 고정된 치형식 휠(10)과,

   상기 스풀의 길이를 가로질러 연장하며, 상기 치형식 휠 및 래칫과 각각 결합하도록 각 단부에서 고정된 적어도 하나의 폴(7, 8)을 구비하는 선회 잠금 바아(6)를 포함하며, 스풀측상의 폴은 다른 폴보다 약하도록 배열되며, 이에 의해 소정의 힘하에서 전단하여 상기 스풀을 회전시키고 상기 비틀림 바아를 비틀리게 하는

   좌석 벨트 수축기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 잠금 바아(6)는 선회하여 로킹 치형부(15)를 치형식 스풀 휠(10) 및 래칫(9)과 결합되도록 배치되며, 그에 따라 회전하지 않도록 그리고 웨빙이 풀리지 않도록 스풀을 로킹하는

   좌석 벨트 수축기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   2개 이상의 전단 가능한 치형부가 치형식 휠측 폴상에 배치되며, 상기 치형부는 동시에 전단하도록 배치되는

   좌석 벨트 수축기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 치형식 휠(10)은 치형부가 지그재그형 형식으로 작동하도록 배치되는

   좌석 벨트 수축기.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 잠금 바아(6)가 다이캐스팅되는

   좌석 벨트 수축기.
6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 잠금 바아(6)의 래칫측상에, 폴상의 2개 이상의 로킹 치형부를 포함하는

   좌석 벨트 수축기.