KR20050061510A - 좌석 벨트 리트랙터 - Google Patents

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Abstract

좌석 벨트 리트랙터는 스풀의 회전 방향에 따라서 그 상에 권취된 좌석 벨트 띠를 감거나 풀기 위한 회전 가능한 스풀(spool)을 구비한다. 로킹 휠(6)이 스풀(1)의 일 단부에 부착되어 있다. 스풀(1)은 충돌이 감지될 때 로킹 휠(6)에 로킹된다. 포스 리미터(force limiter)는 차량 탑승자의 전방 운동량의 영향에 의해, 스풀(1)이 로킹 휠(6)에 로킹된 후에 좌석 벨트 띠가 더 풀리도록 허용한다. 포스 리미터는 일단부가 로킹 휠(6)에 부착되고 다른 단부가 스풀(1)에 부착된 비틀림 바아(3)와, 스풀과 로킹 휠(6) 사이의 힘 경로(force path)에 해제 가능하게 연결된 제 2 포스 리미터 기구 및 비틀림 바아(3)의 소정 횟수의 회전 이후에 제 2 기구를 분리시키는 기구를 포함한다. 로킹 기구는 탄성적으로 제 위치로 가압되고, 이 위치에서 로킹 요소는 스풀(1)을 로킹 휠(6)에 고정시키고 제 2 포스 리미터 기구(5)에 의해 로킹 체결이 해제된 상태로 있다. 리트랙터는 하중 제한 후에 표준 로킹 리트랙터로 전환되어 차량 탑승자가 2차 충격에 대해 안전하게 억제되도록 한다.

Description

좌석 벨트 리트랙터{SEAT BELT RETRACTOR}
본 발명은 좌석 벨트 리트랙터(seat belt retractor)에 관한 것으로, 특히 하중 제한 기능(load limiting function)을 갖는 좌석 벨트 리트랙터에 관한 것이다.
통상적으로, 좌석 벨트 리트랙터는 좌석 벨트 띠(seat belt webbing)가 감겨져 있는 대체로 원통 형태의 스풀(spool)을 가진다. 스풀은 회전 방향에 따라서 좌석 벨트 띠를 감거나 풀기 위해서 회전 가능하게 장착되어 있다. 스풀이 나선형 스프링(clock spring)에 의해 감기는 방향으로 가압되어 있어서, 좌석 벨트는 차량 탑승자에 대해 안락하게 차량 좌석 후방으로 끌어당기는 비교적 낮은 레벨의 힘을 유지하지만, 카 라디오 등을 조정하기 위해 차량 탑승자가 전방으로 이동하는 것은 허용한다. 가속 센서는 충돌에 대한 지시로서 사전 결정된 레벨 이상의 가속이나 감속을 감지하여, 차량 좌석 내의 차량 탑승자를 안전하게 억제하기 위해서 좌석 벨트 띠가 더 풀릴 것에 대비하여 리트랙터를 잠금 고정시킨다.
현대의 좌석 벨트 시스템은 좌석 벨트 띠가 완전히 잠금 고정되기 전에 좌석 벨트 띠의 풀림이 제어되도록 하는 하중 제한 기능을 구비하여, 차량 탑승자의 운동량을 보다 서서히 감소시킨다. 이것은 때때로 스풀 내에 동축으로 설치된 비틀림 바아(torsion bar)를 사용함으로써 얻어진다. 스풀 기구(spool mechanism)가 잠금 고정되어 전형적으로 스풀의 2회전까지 허용한 후에, 비틀림 바아는 그 자체의 축을 중심으로 하여 비틀린다. 이런 방식으로 차량 탑승자가 느끼는 충돌력은 비틀림 바아가 비틀리기 시작할 때까지 충돌력이 증가함에 따라 선형적으로 증가한다. 비틀림 바아는 차량 탑승자로부터 가해지는 하중이 감소할 때 비틀림을 멈춘다. 로킹 휠(locking wheel)은 로크바아(lockbar)에 의해 적절한 위치에 잠금 고정되지만, 스풀을 회전시키도록 비틀림 바아가 비틀릴 때에만 스풀이 회전할 수 있다.
미국 특허 출원 제 10/241,489 호에서 개시된 개량된 하중-제한식 좌석 벨트 리트랙터에 있어서, 제 2 단계 동작은 스풀 내에 수용된 와이어 요소에 의해 제공된다. 와이어 요소는 사전결정된 시간 또는 거리 동안 보다 높은 레벨의 하중 제한을 형성하도록 비틀림 바아와 평행하게 작동한다. 따라서, 충돌 센서가 처음 충돌을 감지했을 때, 제 1 단계 동작은 충돌력을 흡수하도록, 비틀림 바아가 비틀려지고, 와이어가 만곡 또는 비틀려지거나 혹은 스풀 내의 하우징 외부로 인출되는 동작을 모두 포함한다. 그 다음, 와이어는 사용된 기구에 따라서 완전히 만곡되거나, 비틀리거나 또는 늘어난다. 그리고 나서 충돌력은 비틀림 바아에만 가해지고, 제 2 단계 동작은 비틀림 바아에만 관련된다. 낮은 레벨의 하중 제한을 갖는 이러한 제 2 단계는 하중을 분담하도록 에어백과 함께 작용한다.
그러나, 에어백이 1차 충격으로 인해 전개되어서 억제되는 하중을 좌석 벨트 리트랙터와 분담하는데 더 이상 유효하지 않기 때문에 2차 충격이 발생할 경우 불리한 조건이 발생한다. 그러므로 좌석 벨트 리트랙터는 2차 충격의 경우에 표준 비 하중-제한 리트랙터(standard non load-limiting retractor)로서 작동하도록 복귀시키는 것이 바람직하다.
발명의 요약
본 발명은 충돌력 곡선을 보다 개선하고 2차 충격시 차량 탑승자를 효과적으로 억제할 수 있는 이점을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 좌석 벨트 리트랙터는 회전 가능한 스풀과, 일단부가 로킹 휠에 부착되고 다른 단부가 스풀에 부착된 비틀림 바아를 포함하는 제 1 힘 제한 기구와, 스풀과 로킹 휠 사이의 힘 경로 내에서 해제가능하게 결합되는 제 2 힘 제한 기구와, 스풀에 대해 적어도 부분적으로 권취된 좌석 벨트 띠에 의해 고정된 차량 탑승자가 가하는 하중으로 인해서 비틀림 바아가 사전결정된 양만큼 비틀림된 후 제 2 힘 제한 기구를 분리하는 수단을 포함하며, 로킹 수단은 로킹 휠에 스풀을 잠금 고정하여 제 2 힘 제한 기구에 의해 잠금 체결 상태를 벗어나 유지되는 위치까지 탄성적으로 가압되는 로킹 요소를 포함하며, 로킹 휠은 로킹 요소가 내부를 따라서 미끄럼 운동하는 리세스와, 로킹 요소가 정지하는 리세스의 단부에 있는 접합부를 갖는 것으로 제공된다.
바람직하게, 제 2 기구는 스풀과 로킹 휠 사이에 해제 가능하게 연결된 와이어를 포함한다.
바람직하게, 와이어는 스풀에, 바람직하게는 스풀과 로킹 휠 사이에 해제가능하게 연결되어 있다.
와이어는 스풀 내의 적어도 하나의 구멍 내에 위치하고 하중 제한시 구멍으로부터 인출되거나 뽑힌다. 그것은 로킹 휠상으로 끌어 당겨질 수 있다.
와이어의 두께, 길이 및 조성은 차량 충돌 기준에 적합하도록 선택된다.
도 1은 본 발명에 따른 좌석 벨트 리트랙터의 스풀과 로킹 조립체의 부분 절결 사시도,
도 2는 도 1의 좌석 벨트 리트랙터의 일 단부에서의 로킹 휠 조립체의 사시도,
도 3은 함께 작용하는 제 1 및 제 2 하중 제한 기구에 의해 하중 제한이 제공되는 경우, 도 9의 그래프에서 단계 1이라고 표시된 제 1 단계 동작시의, 도 2에 도시된 고정 기구의 단부도,
도 4는 함께 작동하는 제 1 및 제 2 하중 제한 기구에 의해 하중 제한이 제공되는 경우, 도 9의 그래프에서 단계 1이라고 표시된 제 1 단계 동작시의, 로킹 휠의 단부로부터 도 1의 스풀과 로킹 조립체의 부분 단면 사시도,
도 5는 제 1 하중 제한 기구에 의해서만 하중 제한이 제공되는 경우, 도 9의 그래프에서 단계 2라고 표시된 제 2 단계 동작시의, 도 1의 좌석 벨트 리트랙터의 부분 단면 사시도,
도 6은 제 1 하중 제한 기구에 의해서만 하중 제한이 제공되는 경우, 도 9의 그래프에서 단계 2라고 표시된 제 2 단계 동작시의, 도 5의 좌석 벨트 리트랙터의 로킹 휠 단부를 도시한 도면,
도 7은 고정 기구가 스풀과 고정 기구에 체결되고 하중 제한이 없는 경우, 도 9의 그래프에서 단계 3이라고 표시된 제 3 단계 동작시의, 도 1의 좌석 벨트 리트랙터의 부분 단면 사시도,
도 8은 고정 기구가 스풀과 고정 기구에 체결되고 하중 제한이 없는 경우, 도 9의 그래프에서 단계 3이라고 표시된 제 3 단계 동작시의, 도 7의 좌석 벨트 리트랙터의 로킹 휠 단부를 도시한 도면,
도 9는 좌석 벨트 리트랙터의 작동의 여러 단계를 나타낸 시간에 대한 힘의 그래프,
도 10은 본 발명을 이용할 수 있는 종래 기술의 좌석 벨트 리트랙터의 사시도.
본 발명의 좌석 벨트 리트랙터는 도 10에 도시된 바와 같이 공지된 좌석 벨트 리트랙터에 사용되는 일반적인 형태이다. 본 발명의 도면은 단지 좌석 벨트 리트랙터의 스풀과 로킹 조립체 부분만을 도시한다. 이 부분이 전체의 좌석 벨트 리트랙터에 구성되는 방법은 당업자에게 명백하다. 이러한 종래의 좌석 벨트 리트랙터는, 도 10에 도시된 바와 같이, 좌석 벨트 띠(도시되지 않음)를 감거나 풀도록 프레임(108) 내에 회전 가능하게 설치된 원통형 리트랙터 스풀(100)을 포함한다. 명확하게 도시되지는 않았지만, 충돌 센서(130)는, 로크 바아(110)를 이동시켜 스풀(100)의 일 단부에 고정된 로킹 링(103)의 치형부에 체결시키도록 고정 기구를 작동시킨다. 하중 제한 기구로 인해 더 이동된다면 스풀(100)은 그 이상 회전하지 않도록 고정된다. 스풀의 다른 단부는 스풀(100)을 띠 되감기 상태로 가압하는 나선형 코일 스프링을 포함하는 되감기 스프링 기구(rewind spring mechanism)(105)에 연결되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 좌석 벨트 리트랙터의 스풀과 로킹 조립체의 부분 절결 사시도이다. 도 1에서, 중공형 스풀(1)은 일 단부에 있는 로킹 조립체(2) 및 그의 축을 따라 배열된 비틀림 바아를 부분적으로 절결해서 도시된다. 비틀림 바아(3)는 스플라인(21)에 의해 도 1에 도시된 바와 같이 좌측 단부에서 스풀(1)에 고정되어 있다. 비틀림 바아는 로킹 조립체(2) 내에 상응하는 형상의 구멍에 끼워 맞춰지는 스플라인(11)에 의해 도 1에서 도시된 바와 같이 좌측 단부에서 로킹 조립체(2)에 고정되어 있다. 도시되지는 않았지만, 좌석 벨트 띠는 스풀(1)의 외측 부분 둘레에 감겨 있고 스풀은 그의 종축을 중심으로 하여 회전하도록 프레임에 지지된다. 스풀(1)용 되감기 스프링은 도 1에 도시된 바와 같이 좌측 단부에 장착된다.
제 2 로킹 수단은 스풀(1)의 본체 내의 두 개의 구멍(10) 내로 연장하여, 로킹 요소(4) 및 로킹 조립체(2)의 일부를 형성하는 로킹 휠(6)을 관통하는 하중 제한 와이어(5)의 길이를 포함하도록 도시되어 있다.
도 2는 도 1의 좌석 벨트 리트랙터의 일 단부에서의 로킹 휠 조립체의 사시도이다. 와이어의 배향은 도 2에 보다 명확하게 도시되어 있으며, 와이어(5)는 스풀 내에 구멍(10)내에 수납되도록 로킹 휠(6)을 축방향으로 관통하여 그 이상으로 연장된다. 본 명세서 및 청구 범위에서 사용된 바와 같이, 용어 "축방향의(axial)" 그리고 "축방향으로(axially)"는 스풀이 리트랙터 프레임 내에 장착되었을 때 스풀의 회전축을 따르거나 또는 실질적으로 평행한 요소의 배향을 의미하는 것으로 이해된다.
와이어(5)는 스프링 하중의 작용에 대해서 로킹 휠(6)과 체결되지 않도록 로킹 요소(4)를 유지한다.
좌석 벨트 리트랙터에 부착된 충돌 센서가 차량의 급격한 속력 또는 방향 변화를 감지하는 경우, 로크 바아(도시되지 않음)는 하중 제한 기구로 인해 이동하게 되는 스풀(1)을 회전하지 않게 고정시키기 위해 로킹 휠(6)상의 치형부(12)와 체결하도록 이동된다. 로크 바아는 도 10에 도시된 종래 기술의 리트랙터에서 알 수 있으며 참조부호(110)로 나타내고 있다. 일단 스풀(1)이 고정되면, 충돌력은 비틀림 바아(3)에 전달되고 사전설정된 값 이상이 비틀림 바아를 그 축을 중심으로 하여 비틀리게 하여, 비틀림 바아(3)의 특성에 의해 결정된 조건 하에서 스풀(1)을 회전시킨다. 통상적으로 스풀(1)은 2회까지 더 회전을 한다.
이 때, 와이어(5)는 또한 스풀(1)의 본체 내에서 구멍(10) 외부로 인출되어, 제 1 단계 동작시에 추가적인 제 2 하중 제한 효과를 제공한다. 비틀림 바아(3)와 제 2 하중 제한 와이어(5)의 조합은 비틀림 바아 단독보다 높은 복합 레벨의 하중 제한을 제공하는, 즉 억제되는 하중을 분담하도록 에어백이 완전히 전개될 때까지 좌석의 차량 탑승자를 후방으로 유지하는, 초기 하중 제한 임계값을 상승시킨다.
(도 9의 그래프에 나타낸) 제 1 단계의 말기에, 에어백이 완전히 전개되는 시점에서, 와이어(5)는 스풀(1) 본체의 구멍(10) 외부로 완전히 인출되어, 로킹 요소(4)를 해제함으로써 로킹 휠(6) 내로 배출되어 로킹 휠(6) 내의 리세스(7) 내에 체결한다. 따라서, (도 9의 그래프에서 나타낸) 제 2 단계 동작시의 로킹 휠(6)은 로킹 요소(4)가 리세스(7)의 단부에 있는 접합부(8)에 도달할 때까지 충돌력의 영향 하에서 회전을 계속한다. 이 시점에서, 로킹 요소(4)는 더 이상의 하중 제한을 방지하는 스풀(1) 및 로킹 휠(6)과 함께 연결되고, 이것은 (도 9의 그래프에 나타낸) 제 3 단계 동작을 구성한다. 리세스(7)의 길이 및 접합부(8)의 위치는 차량 제조자의 요구 조건에 의해, 하중 레벨만 있는 비틀림 바아에서 더 길거나 더 짧은 정지 주기(제 2 단계)를 제공함으로써 요구된 바와 같은 충돌 곡선을 변경하도록 변화된다. 이상적으로 접합부(8)는 1차 충격시에 도달하지 않는다.
(도 9의 그래프에서 나타낸) 제 3 단계 작동시, 좌석 벨트 리트랙터는 아무런 하중 제한 기능이 없는 표준 리트랙터로서 기능을 하고 2차 충격에 대해 적절하게 차량 탑승자를 억제할 것이다. 이것은 에어백이 보통 1차 충격시에 전개될 것이고 이에 따라 좌석 벨트만이 차량 탑승자에 작용하는 억제 수단이 되기 때문에 특히 중요하다.
도 3 및 도 4는 (도 9의 그래프에 나타낸) 제 1 단계 동작의 말기를 도시하고 있으며, 와이어(5)는 스풀(1) 본체의 구멍(10) 외부로 완전이 인출되어 로킹 휠(6)내의 공간의 둘레에 만곡되어 있다. 이 시점에서, 로킹 요소(4)는 스풀(1) 본체로부터 해제 가능하고, 그의 스프링 하중은 로킹 휠(6)에 스풀을 연결하여 제 2 단계의 하중 제한을 개시하도록 로킹 휠(6)에서 리세스(7)내로 배출된다. 스풀(1)은 정지 접합부(8)에 도달할 때까지 리세스(7)를 따라 미끄럼 운동함으로써, 도 6에 도시된 바와 같이 비틀림 바아가 계속 비틀려지고 로킹 요소(4)가 로킹 휠(6)에 대해 이동될 때 충돌력의 영향 하에서 회전을 계속한다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 로킹 요소(4)가 접합부(8)에 접촉하는 경우, 로킹 요소(4)는 로킹 휠(6)로 잠김 고정되어 더 이상의 하중 제한이 효력이 없어진다. (도 9의 그래프에 나타낸) 제 3 단계는 리트랙터를 표준 동작 형식(standard operational format)에서 실시하고, 이에 의해 스풀(1)은 벨트 띠가 풀리는 것에 대해 잠금 고정하고, 이에 따라 2차 충돌력에 대해 효율적으로 차량 탑승자를 억제한다.
도 9는 차량 탑승자가 시간 주기 동안 충돌력을 어떻게 느끼는지를 나타낸 지엽적인 하중 제한 그래프이다. T0에서, 충돌 센서에 의해 감지되고 고정 기구를 실행시키는 차량의 갑작스런 감속이나 방향 변화로 인해 충돌이 발생한다. 주기 T0 내지 T1 동안에, 차량 탑승자에 가해지는 충돌력은 힘 레벨 F1까지 선형적으로 증가한다. T1에서, 제 1 단계 동작은 주기 T1 내지 T2 동안에 F1 이상의 하중 제한과 힘 레벨을 제공하도록 함께 작용하는 와이어(5)와 비틀림 바아(3)에 의해 제공되는 효과를 갖는다. 시간 T2에서, 와이어(5)는 완전히 신장되고 로킹 요소(4)는 로킹 휠(6)에 대해 이동하도록 해제가능하게 된다. 따라서, 차량 탑승자가 느끼는 힘은 비틀림 바아(3)에만 의해서 제공되는 F2 레벨까지 감소한다. 주기 T3 내지 T4 의 제 2 단계 동안에, 비틀림 바아만이 로킹 요소(4)가 리세스(7) 주위로 움직이도록 하중 제한을 제공한다. 시간 T4에서, 로킹 요소(4)는 접합부(8)에 체결되고 좌석 벨트 리트랙터를 완전히 고정시키므로, 비틀림 바아(3)가 더 회전되는 것을 방지한다. 시간 T4에서부터, 좌석 벨트 리트랙터는 전방으로 완전히 고정되고 하중 제한 없이 표준 좌석 벨트 리트랙터로서 작동한다. 차량 탑승자는 제 3 단계 동안에 선형으로 증가되는 힘을 느낄 것이다. 그러나, 이 때까지 1차 충격으로부터의 충돌력은 보통 감소될 것이다. 그래프는 시간 T4 부근의 2차 충격에 대한 상황을 도시한다.

Claims (10)

  1. 좌석 벨트 리트랙터(seat belt retractor)에 있어서,
    회전 가능한 스풀(spool)(1)과,
    일단부가 로킹 휠(locking wheel)(6)에 부착되고 다른 단부가 스풀(1)에 부착된 비틀림 바아(torsion bar)(3)를 포함하는 제 1 힘 제한 기구(primary force limiting mechanism)(3)와,
    상기 스풀(1)과 상기 로킹 휠(6) 사이의 힘 경로내에서 해제가능하게 결합되는 제 2 힘 제한 기구(5)와,
    상기 스풀(1)에 대해 적어도 부분적으로 권취된 좌석 벨트 띠에 의해 고정된 차량 탑승자가 가하는 하중으로 인해서 상기 비틀림 바아(3)가 사전결정된 양만큼 비틀림된 후 상기 제 2 힘 제한 기구(5)를 분리하는 수단을 포함하며,
    로킹 수단은, 상기 로킹 휠(6)에 상기 스풀(1)을 잠금 고정하여 상기 제 2 힘 제한 기구(5)에 의해 잠금 체결 범위를 벗어나 유지되는 위치까지 탄성적으로 가압되는 로킹 요소(4)를 포함하며, 상기 로킹 휠(6)은 상기 로킹 요소(4)가 그 내부를 따라서 미끄럼 운동하는 리세스(7)와, 상기 로킹 요소가 정지하는 리세스(7)의 단부의 접합부(8)를 갖는
    좌석 벨트 리트랙터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 힘 제한 기구는 상기 스풀(1)과 상기 로킹 휠(6) 사이에 해제가능하게 연결된 와이어(5)를 포함하는
    좌석 벨트 리트랙터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 와이어(5)는 상기 스풀(1)에 해제 가능하게 연결되는
    좌석 벨트 리트랙터.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 와이어(5)는 하중 제한시에 인출되는 상기 스풀내의 구멍내에 수납되는
    좌석 벨트 리트랙터.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 와이어(5)는 하중 제한시에 상기 로킹 휠(6)상으로 인출되는
    좌석 벨트 리트랙터.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 와이어(5)는 하중 제한시에 상기 로킹 휠(6)상으로 인출되는
    좌석 벨트 리트랙터.
  7. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 와이어(5)의 두께, 길이 및 조성은 차량 충돌 기준에 맞도록 선택되는
    좌석 벨트 리트랙터.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 와이어(5)의 두께, 길이 및 조성은 차량 충돌 기준에 맞도록 선택되는
    좌석 벨트 리트랙터.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 와이어(5)의 두께, 길이 및 조성은 차량 충돌 기준에 맞도록 선택되는
    좌석 벨트 리트랙터.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 와이어(5)의 두께, 길이 및 조성은 차량 충돌 기준에 맞도록 선택되는
    좌석 벨트 리트랙터.
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