KR20040102100A - 좌석 벨트 리트랙터 - Google Patents

Abstract

좌석 벨트 리트랙터는 회전 방향에 따라 좌석 벨트 웨빙을 인입 또는 인출하도록 리트랙터에 회전 가능하게 장착된 스풀(1)을 구비한다. 충돌이 감지되면, 로킹 폴(22)은 로킹 링이 회전하지 않도록 로킹한다. 하중 제한은 스풀과 로킹 링중 하나에 부착된 권취 드럼(5) 및 소정 길이의 와이어(4)와, 스풀과 로킹 링중 다른 하나에 고정된 핀(6)에 의해 제공된다. 와이어는 핀 둘레에 감겨있으며, 스풀과 로킹 링 사이의 상대 이동이 발생하면 와이어가 핀에 감긴 상태로 당겨져, 권취 드럼상에 권취되도록 구성된다.

Description

좌석 벨트 리트랙터{SEAT BELT RETRACTOR WITH LOAD LIMITING}

일반적으로 좌석 벨트 리트랙터는 원형 단면을 갖는 스풀(spool) 또는 원통형 보빈(bobbin)을 포함한다. 스풀에는 좌석 벨트 웨빙이 부착 및 권취되어 있다. 스풀은 스풀 샤프트상에 장착되며, 반동 스프링의 작용하에 웨빙을 권취하고, 예를 들어 사용자가 라디오 또는 창문을 제어하거나 또는 수납함 또는 도어 포켓에 손을 뻗는 등의 차량 탑승과 관련된 정상적인 동작을 허용하기 위해 차량 탑승자의 비교적 느린 전방 이동의 영향에 의해 웨빙을 인출하도록 회전 가능하다. 충돌시에, 차량 탑승자의 보다 급격한 운동량은 스풀이 회전하지 못하도록 로킹하는 충돌 센서를 작동시켜, 차량 탑승자의 전방 운동 및 차량의 내부 설치물과의 충돌을 방지한다. 그러나, 충돌시 좌석 벨트 스풀의 이러한 갑작스러운 로킹은 벨트 웨빙에 의한 흉부의 갑작스러운 충격으로 인해 차량 탑승자에게 부상을 입힐 수 있다. 최근에는, 이러한 문제가 인식되어 몇 가지 해법이 제안되었다.

한가지 공지된 방법은 소성 또는 전기적 변형 가능한 부재를 힘의 경로(force path)내에 개재시켜 하중을 제한하는 것이다. 예를 들어, 토션 바아가 스풀에 결합될 수 있다. 토션 바아는 높은 토크의 인가시에 비틀리고, 파열되기 전에 7 내지 8회까지 회전할 수 있는 강철로 제조된다. 토션 바아는 스플릿 스풀의 양 단부에 연결된다. 스풀의 일 단부는 충돌시에 하중 지지 폴(load bearing pawl)과 맞물리는 로킹 링에 의해 회전하지 않도록 고정된다. 스풀의 다른 단부는 토션 바아를 거쳐 로킹 링에 연결됨으로써 회전이 방지되지만, 충돌력이 소정 레벨을 초과하면, 토션 바아가 비틀려 벨트 웨빙의 제한된 추가 인출을 허용한다. 벨트 웨빙의 추가 인출은 충돌 순간의 차량 탑승자의 운동량에 대체로 비례한다. 벨트 웨빙의 이러한 인출은 높은 차량 속도에서 특히 최초의 충돌 순간동안 차량 탑승자에게 가해지는 격심한 구속력을 감소시킨다.

그러나, 토션 바아는 제조하는 것이 복잡하고 고가이며, 상이한 차량 특성과 같은 상이한 조건, 또는 차량 탑승자의 상이한 사이즈 및 중량에 적용하는 것이 용이하지 않다. 따라서, 보다 저렴하고 보다 단순한 하중 제한 시스템에 대한 요구가 존재한다.

발명의 요약

본 발명에 따르면, 좌석 벨트 리트랙터는 리트랙터상에 회전 가능하게 장착된 스풀과, 상기 스풀의 일 단부상에 부착된 로킹 링과, 충돌시에 상기 로킹 링이 회전하지 않도록 로킹하는 폴(pawl)과, 상기 로킹 링이 로킹된 후에 차량 탑승자의 전방 운동량의 영향하에 좌석 벨트 웨빙의 추가 인출을 허용하는 하중 제한 수단을 포함하며, 상기 하중 제한 수단은 상기 스풀과 상기 로킹 링중 하나에 부착된 권취드럼 및 소정 길이의 와이어와 상기 스풀과 상기 로킹 링중 다른 하나에 고정된 핀을 구비하고, 상기 와이어는 상기 핀 둘레를 감겨있고, 상기 스풀과 상기 로킹 링 사이에 상대 운동이 존재할 때, 상기 와이어가 상기 핀에 감긴 상태로 당겨져, 상기 권취 드럼상에 권취되도록 구성된다.

본 발명은 하중 제한 기능을 갖는 좌석 벨트 리트랙터에 관한 것이다.

도 1은 이하의 도면에 도시된 타입의 스풀을 포함하는 본 발명에 따른 좌석 벨트 리트랙터의 사시도,

도 2는 하중 제한 전의 도 1의 좌석 벨트 리트랙터의 스풀의 단면도,

도 3은 도 2의 스풀의 단부도,

도 4는 도 2 및 도 3의 스풀의 사시도,

도 5는 도 2 내지 도 4의 스풀의 분해 사시도,

도 6은 하중 제한 후의 도 2 내지 도 5의 스풀의 단면도,

도 7은 도 6의 스풀의 단부도,

도 8은 도 6 및 도 7의 사시도,

도 9 및 도 11은 본 발명의 좌석 벨트 리트랙터에 있어서 차량 탑승자의 변위와 비교하여 좌석 벨트 웨빙상의 하중이 어떻게 변하는지를 나타내는 그래프,

도 10은 공지된 좌석 벨트 리트랙터에 있어서 차량 탑승자의 변위와 비교하여 좌석 벨트 웨빙이 어떻게 변하는지를 나타내는 그래프.

도 1에 도시된 좌석 벨트 리트랙터는 좌석 벨트 웨빙을 권취 및 인출하기 위해 프레임(21)의 스풀 축과 동축인 스핀들(9)을 중심으로 회전하도록 장착된 원통형 리트랙터 스풀(1)을 포함한다.

충돌시에, 참조부호 "23"으로 표시된 위치의 센서가 로킹 폴(22)을 스풀의 일 단부에 고정된 로킹 링(3)의 치형부와 결합시켜, 회전을 방지하고 스풀 로킹 단계를 개시한다. 스풀의 다른 단부는 스풀을 웨빙 되감기 상태로 바이어스시키는 클록 타입 코일형 스프링인 리와인드 스프링에 연결된다.

충돌이 감지되면, 로킹 링(3)은 로킹 폴(22)과 맞물려 회전이 방지된다. 하중 제한 장치에 의해 추가 이동이 발생한 후, 스풀(1)은 더 회전하지 않도록 로킹된다.

도 2 내지 도 5에 있어서, 스풀은 하중 제한 이전의 상태로 보다 상세히 도시되어 있다. 도 2에 있어서, 스풀(1)은 회전축(11)을 가지며, 나선 구조체(5)의 형태인 권취 드럼을 스풀의 일 단부에 구비한다. 바람직하게는, 권취 드럼은 와이어의 코일 각도가 완만하게 변하도록 나선형으로 형성된다. 이것은 비교적 편평한, 즉 충돌 상황에서 웨빙에 인가되는 하중을 최대의 효율로 흡수하는 하중-변위 그래프를 형성한다. 나선체상에 와이어가 접촉하는 점을 변경함으로써, 거의 대부분의 소망 하중 제한 그래프 형상을 달성할 수 있는데, 예를 들어 프로그레시브(progressive), 디그레시브(digressive), 계단식(stepped) 또는 형상이 변하는 하중 제한 곡선이 차량 제조자의 필요에 맞게 형성될 수 있다. 특히, 나선체는 회전하는 와이어가 보다 큰 반경으로 점프함으로써 단계적으로 토크를 감소시켜 2단계 하중 제한 효과를 갖도록 형성될 수 있다. 나선체는 (로킹 링의) 스풀 본체에 일체화되거나, 또는 스풀을 가공하지 않고 매번 구매자의 요구에 부합하는 별도의 구성요소로서 형성될 수 있다.

귄취 드럼/나선 구조체(5)는 로킹 링(3)의 구멍(12)을 통해 나선 구조체(5)의 구멍(13)으로 들어가는 스핀들(9)에 부착된다. 와이어(4)는 스풀(1)에 고정되며, 나선 구조체(5)를 코일 형태로 둘러싼다. 와이어(4)의 일 단부는 로킹 링(3)에 고정된 핀(6)을 코일 형태로 둘러싼다. 바람직하게는, 와이어는 코일 형태로 핀을 여러 번 둘러싼다. 와이어를 변형하는데는 에너지가 필요하며[이것은 캡스턴 효과(capstan effect)로 알려짐], 이것은 하중 제한 효과를 발생시킨다. 이 장치는 도 3에 단부도, 도 4에 사시도, 도 5에 분해도로 도시되어 있으며, 유사한 부분은 유사한 참조부호로 표시되어 있다.

바람직하게는 와이어는 스풀에 고정되고, 핀은 로킹 링에 장착된다.

와이어는 강철로 형성될 수 있으며, 제 1 직선부 또는 다소 만곡된 부분과, 그 뒤로 이어지는 하나 또는 그 이상의 코일과, 그 뒤의 제 2 직선부를 갖는다. 핀은 코일을 통해 삽입될 수 있다.

도 6 내지 도 8은 하중 제한동안의 스풀을 나타내는 도면으로, 유사한 부분은 유사한 참조부호로 표시되어 있다. 나선 구조체(5)상에 와이어(4)가 여러 번 권취되어 있고, 와이어(4)가 핀(6)에 감긴 상태로 당겨졌기 때문에, 핀(6)으로부터 자유 단부(14)까지의 거리가 훨씬 짧은 것을 볼 수 있다.

도 9 및 도 11은 다양한 변형이 이루어진 도 1 내지 도 8의 구성에 있어서의 변위에 대한 하중의 그래프이다.

도 9의 그래프는 2단계 하중 제한을 명확히 나타내는 것으로, 단계 A는 와이어가 고정된 단부에서 나선 구조체를 둘러싸고 있기 때문에, 비교적 일정한 하중에서 와이어가 핀(9)으로부터 풀리는 상태를 나타낸다. 단계 B가 시작되면, 와이어가 나선 구조체상의 보다 큰 반경으로 점프함으로써, 토크를 감소시킨다.

이것은 전형적으로 웨빙 각도가 감소하고 토크가 증가함에 따라 그래프의 라인이 상승하는 것을 나타내는 도 10에 도시된 일반적인 토션 바아 리트랙터에 있어서의 변위에 대한 하중 그래프와 반대이다.

도 11의 그래프는 나선 구조체(5)의 반경이 보다 서서히 변함으로써 발생하는 보다 편평한 힘 곡선을 나타낸다. 이러한 구성의 장점은 비교적 저렴하다는 것과, 와이어의 직경, 와이어의 재질, 와이어가 핀을 감는 회수, 핀의 직경, 핀의 수 또는 와이어의 수를 변경함으로써 하중 제한 효과가 용이하게 변화될 수 있다는 것이다.

Claims (12)

1. 좌석 벨트 리트랙터에 있어서,

   상기 리트랙터상에 회전 가능하게 장착된 스풀(1)과,

   상기 스풀의 일 단부에 부착된 로킹 링(3)과,

   충돌시에 상기 로킹 링이 회전하지 않도록 로킹하는 로킹 폴(pawl)(22)과,

   상기 로킹 링(3)이 로킹된 후에, 차량 탑승자의 전방 운동량의 영향하에 좌석 벨트 웨빙의 추가 인출을 허용하는 하중 제한 수단을 포함하며,

   상기 하중 제한 수단은 소정 길이의 와이어(4)와, 상기 스풀과 상기 로킹 링(3)중 하나에 부착된 권취 드럼(5) 및 상기 스풀과 상기 로킹 링중 다른 하나에 고정된 핀(6)을 구비하고, 상기 와이어는 상기 핀 둘레에 코일 형태로 감겨있고, 상기 스풀(1)과 상기 로킹 링(3) 사이에 상대 운동이 존재할 때, 상기 와이어(4)가 상기 핀(6)에 감긴 상태로 당겨져, 상기 권취 드럼(5)상에 권취되도록 구성된

   좌석 벨트 리트랙터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 와이어(4)는 코일 형태로 상기 핀(6) 둘레를 여러번 감겨 있는

   좌석 벨트 리트랙터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 권취 드럼(5)은 상기 와이어(4)의 코일의 각도가 완만하게 변하도록 나선 형태로 구성되는

   좌석 벨트 리트랙터.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 나선체상의 상기 와이어(4)의 접촉점은 소망의 하중 제한 효과를 규정하도록 선택되는

   좌석 벨트 리트랙터.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 나선체는 회전하는 상기 와이어가 보다 큰 반경으로 점프함으로써, 단계적으로 토크를 감소시켜 2단계 하중 제한 효과를 갖도록 형성되는

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

   상기 나선체는 상기 스풀(1)의 본체와 일체화된

   좌석 벨트 리트랙터.
7. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 나선체는 상기 로킹 링(3)과 일체화된

   좌석 벨트 리트랙터.
8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 와이어(4)가 상기 스풀에 고정되고, 상기 핀(6)이 상기 로킹 링(3)에 장착되는

   좌석 벨트 리트랙터.
9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 와이어(4)는 제 1 직선부 또는 다소 만곡된 부분과, 그 뒤로 이어지는 하나 또는 그 이상의 코일 및 그 뒤의 제 2 직선부를 갖도록 강철로 구성되며, 상기 핀(6)은 상기 코일을 통해 삽입되는

   좌석 벨트 리트랙터.
10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 와이어(4)는 상기 적어도 하나의 핀(6)을 반경 방향으로 둘러싸도록 구성된

    좌석 벨트 리트랙터.
11. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 와이어(4)는 상기 핀(6)을 축방향으로 둘러싸도록 구성된

    좌석 벨트 리트랙터.
12. 제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 하중 제한은 상기 와이어(4)의 직경, 와이어의 재질, 와이어를 핀(6)에 감는 회수, 핀의 직경, 핀의 수 및 와이어의 수를 변경함으로써 변화될 수 있는

    좌석 벨트 리트랙터.