KR20060118446A - 웨브 스풀 타이트너 - Google Patents

Abstract

좌석벨트의 웨브를 고비율로 사전인장시키기 위한 콤팩트 웨브 스풀 타이트너는, 정상 상태 및 급감속 상태 모두에서 결합되어 연속적으로 맞물리는 유성기어 장치 시스템(9, 10, 11)을 가져서, 좌석벨트의 웨브(14)를 조이도록 스핀들(3)에 비충돌 회전 구동력을 제공하고, 피스톤(6)과 유동 연통되어 있는 짧은 도관 내에는 감소된 개수의 구동 수단(17)이 직렬로 배열되어 차량의 급감속 시에 기어열에 회전 구동력을 제공한다.

웨브, 스풀 타이트너, 좌석벨트, 급감속, 구동력, 구동 수단, 기어열

Description

웨브 스풀 타이트너 {A WEB SPOOL TIGHTENER}

본 발명은 차량의 안전벨트 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 충돌 상태에서 좌석벨트의 웨브를 조이기 위한 회전 구동력을 제공하도록 완벽하게 맞물리는 유성기어 기구를 구비한 고비율 회전 웨브 스풀 타이트너에 관한 것이다.

자동차에는 좌석벨트 장치가 구비되어 있다. 좌석벨트 시스템에는 갑작스런 충격 또는 사고의 경우에 차량의 착석자를 구속하기 위한 사전인장(pretension) 장치가 설치되어 있다. 사전인장 장치는, 차량이 갑작스럽고 급격하게 감속될 때 좌석벨트의 웨브가 감기는 사전인장 장치의 샤프트를 신속하게 회전시킴으로써 좌석벨트에 인장력을 가하여 느슨해짐을 제거하는 것에 의해 착석자를 구속하는 기능을 갖는다.

근래에는, 좌석벨트 장치용 고비율 사전인장 장치의 필요성이 증가되고 있다. 일반적인 유형의 사전인장 장치는, 가스발생기 내에 수납되는 기폭장치(화약 장전)를 가지며, 갑작스러운 충격의 경우에 기폭되고 그 구동력은, 기폭에 의해 발생되는 가스 압력에 의해 웨브 스풀이 회전되도록 하기 위한 기어 기구를 구동시키는데 사용된다.

다른 공지된 회전식 사전인장 장치에서는, 기어 기구를 구동시키기 위해 볼 이 사용된다. 기어 기구는 사전인장 장치의 스핀들에 연결되고, 사전인장 장치는 차량의 급격한 감속에 따라 볼이 기어 기구에 충돌함으로서 발생되는 구동력에 의해 회전하게 된다.

미국특허 제5,699,976호에는, 태양기어, 유성기어, 내측기어, 캠기어, 및 상기 캠기어를 구동시키기 위해 래크(rack)가 사용되는 피스톤으로 이루어지며, 기어 시스템을 구동시키는 기어 기구를 구비하는 사전인장 장치가 개시되어 있다. 이러한 기어 기구에서는, 정상 상태에서 모든 기어가 완전히 맞물리지 않는다. 유성기어를 지지하기 위해 1세트의 핀이 사용되며, 상기 1세트의 핀에 의해 유성기어가 내부기어와 맞물린다.

미국특허 제5,881,962호에는, 하우징, 상기 하우징에 지지되는 샤프트, 및 상기 샤프트를 회전시키기 위해 상기 샤프트에 연결되는 구동 휠을 가지는 수축기(retractor)를 구비하는, 안전벨트용 회전식 타이트닝 장치가 개시되어 있다. 상기 하우징은 질량체(body mass)용 채널을 더 포함하며, 이러한 질량체는 가속 시에 구동 휠을 구동시켜 샤프트가 구동되도록 함으로써 갑작스런 충격 시에 좌석벨트의 늘어짐을 조이도록 한다. 하우징으로부터 배출되는 질량체를 회수하기 위해 회수 컨테이너가 사용된다.

미국특허 제6,532,739호에는, 피스톤 및 가스발생기와 연결되는 파이프 내에 수납되는 복수의 볼을 구비한 사전인장 장치가 개시되어 있다. 이들 볼은 기어 기구와 접촉하여 충격 시에 회전 작용을 일으킨다. 파이프에는 가스 배출 구멍이 배치되어 가스를 배출시킨다. 질량체가 기어에 충돌되는 것은 피할 수 있지만, 스핀 들이 일 방향으로만 회전하기 때문에 스트로크를 다시 사전인장시키는 것이 용이하지 않다.

또한, 공지된 사전인장 장치는 일반적으로 100∼150㎜ 범위의 웨브-인출 능력을 갖는다. 그러나, 200㎜ 범위의 웨브-인출 능력을 얻기 위해서는 고비율로 사전인장되는 콤팩트한 웨브 스풀 타이트너가 필요하다.

본 발명의 주 목적은, 전체적으로 결합되어 차량의 급격한 감속 시에 좌석벨트의 실질적인 사전인장을 부여할 수 있는 충돌방지 기어열 기구를 구비하는, 좌석벨트의 콤팩트한 웨브 스풀 타이트너를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 웨브-인출 능력이 200㎜에 이르는 고비율 웨브 스풀 타이트너를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 기어열을 구동시키도록 사용되는 구동 수단으로서의 질량체의 수가 상당히 감소된 웨브 스풀 타이트너를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 구동 수단으로부터 구동력을 받아 기어열을 회전운동시키도록 기어열의 중앙 기어와 맞물려서 반경방향으로 이동 가능한 피스톤을 구비하는 웨브 스풀 타이트너를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 동력의 손실 없이 고비율을 얻기 위해 기어열의 기어 장치 수를 감소시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 웨브 스풀 타이트너의 사전인장 성능을 향상시키도록 용이하게 변경될 수 있는 기어비(gear ratio) 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 배출되는 구형 질량체를 저장하기 위한 저장소가 필요 없는 웨브 스풀 타이트너를 제공하는 것이다.

본 발명은 구동력을 인가함에 있어서, 클러치를 통해 수축기의 스핀들을 회전시키기 위해 구동 부재로서 외측 기어와 맞물리는 중앙 기어 및 피동 기어로서의 내측 기어와 연속적으로 결합되는 유성기어 장치를 가지는 고비율 웨브 스풀 타이트너를 제공한다. 본 발명의 다른 측면은, 웨브의 사전인장을 위해 개수가 감소된 구동 수단이 기폭에 의해 가속됨으로써 발생하는 구동력을 수용하는, 전체가 결합된 기어열 기구를 구비하는 사전인장 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 측면은, 가동 피스톤이 기어열에 회전 구동력을 제공하는 고비율 웨브 스풀 타이트너를 제공하는 것이다.

도 1은 구동 수단으로서 가동 피스톤, 유성기어 장치, 질량체를 구비하는 웨브 스풀 타이트너의 분해도이다.

도 2는 웨브 스풀 타이트너의 다른 분해도이다.

도 3은 사전인장 단계 전에, 기어열이 완전하게 맞물린 배열과, 피스톤의 정상적인 상태와, 웨브의 상태를 나타내는 도면이다.

도 4는 웨브의 사전인장 후에, 웨브가 수축된 위치와, 질량체, 피스톤 및 기어열의 위치를 나타내는 도면이다.

도 5는 사전인장 단계 전의 기어열을 나타내는 도면이다.

도 6은 사전인장 단계 후의 기어열을 나타내는 도면이다.

도 7 내지 도 9는 핀을 구비한 가동 피스톤 및 가동 피스톤과 중간 기어의 결합을 나타내는 도면이다.

본 발명은 좌석벨트를 사전인장시키기 위해 벨트 수축기의 스풀을 회전시키는 사전인장 장치를 제공한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 하우징(2)을 가지는 웨브 스풀 타이트너(1)가 차량에서 좌석 근처에 장착되며, 상기 타이트너는 서로 평행하게 기립된 한 쌍의 벽(2a, 2b)을 갖는다. 하우징(2)의 측벽 사이에 회전 가능하게 장착되는 스핀들(3)은 스플라인 단부(3a) 및 타 단부(3b)를 갖는다. 웨브(14)는 스핀들(3)에 감겨서 좌석벨트 시스템에 대하여 확장 및 수축을 제공한다. 스핀들(3)의 스플라인 단부(3a)는 중앙 기어(9)와 회전 가능하게 맞물린다. 중간 기어(10)는 중앙 기어(9)와 맞물린다. 클러치 래칫(ratchet)(9a)은 중앙 기어(9)에 배치되고 대응되는 전단 핀(15)은 커버(13)에 배치된다. 케이싱(11)은 고정식 링 기어(11a)가 구비된 케이싱 결합면(11b)을 가져서 중간 기어(10)와 연속적으로 결합된다. 케이싱의 환형 스피것(spigot)(11c)은 중앙 기어(9)의 돌기(9b)가 스핀들 축과 중앙 기어 축 사이에서 동축으로 가이드되도록 한다. 케이싱(11) 및 커버(13)를 수축기의 벽(2b)에 고정시키기 위해 1조의 스크루(12)가 사용된다. 커버(13)를 프레임 벽(2b)에 고정시키기 위해 커버 구멍(13a)이 사용된다. 중간 기어(10) 및 피스톤(8)을 반경방향으로 가이드하기 위해 케이싱(11)에는 가이드 경로(11d)가 배치되 고 커버(13)에는 다른 가이드 경로(13b)가 배치된다. 따라서, 중앙 기어, 중간 기어, 및 링 기어를 포함하여 완전히 맞물린 기어열 시스템이 형성되어, 차량이 급격하게 감속되었을 때 스핀들에 대하여 비충격 회전 운동이 제공된다. 케이싱(11) 내에 수납되는 짧은 도관(4)은 일 단부에 가스발생기(5a)를 가지며, 상기 일 단부는 감지 및 기폭 작용을 위해 배치되는 기폭장치(5)와 연통되어 있다. 도관은 케이싱(11)의 개구부(11e)를 통해 연장되며, 케이싱(11)의 하단부에 출구를 갖는다. 그 개수가 대폭 감소된 복수의 질량체(7)는 구동 수단으로서 작용하며 도관(4) 내에 직렬로 배치되어 기폭작용에 의해 가속된다. 고강도 플라스틱재로 만들어진 실린더 형태의 주 구동 수단(6)은 일 측(6a)에 편평한 표면을 가지며, 기폭장치를 수용하도록 타 측(6b)에 구형 표면을 가지고, 보조 구동 수단(7)으로서 작용하는 다른 구형 질량체와 인접하여 배치된다. 보조 구동 수단의 최후 구성요소는 정상 위치 및 가속된 위치 모두에서 도관 개구부의 저부 입구에 배치되는 가동 피스톤(8)의 구형 헤드와 접촉하고, 2개의 암 단부(8a)를 가지는 피스톤의 타 단부는 회전 가능한 핀(10a)에 의해 중간 기어(10)를 지지하게 된다. 가동 피스톤(8)은 양 단부(8a, 8b)에서 가이드 경로(11d, 13b)를 따라 가이드되며 이동되어 기어열에 대하여 궤도 경로 및 신속한 회전 구동력을 제공한다. 궤도 경로는 반경방향으로 동축인 경로 상에 기어열을 위치시키는 것 외에 급가속 시에 기어열의 이탈을 방지하기 위해 제공된다.

도 3 및 도 4를 참조한 웨브 스풀 타이트너의 기능

폐쇄된 챔버, 즉 튜브에 위치되는 기폭장치는 전자제어장치(ECU)로부터의 신 호 또는 기계적으로 감지되는 높은 'G' 센서 값에 의해 점화된다. 기폭장치의 에너지는 튜브(4) 내에 직렬로 배열되어 있는 구동 수단(7)에 전달된다. 구동 수단과 유동 연통되어 있는 피스톤(8)은 기어열을 구동시키고, 기어열은 다시 스핀들(3)과 결합하여 신속하게 회전시켜서 웨브 스풀을 수축시킨다. 이 기어열의 기어비가 1:4이기 때문에, 피스톤(8)의 140°회전은 중앙 기어(2)를 2회전시키며, 이것은 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 웨브(14)를 약 200㎜ 후퇴시키기에 충분하다. 도 4에 나타낸 바와 같이 웨브의 수축(16)은 고비율 사전인장을 나타낸다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 도 5는 정상 상태에서 완전히 맞물린 기어열 시스템(9, 10, 11a)을 나타내며 짧은 도관을 따라 질량체(7)가 지지되어 있다. 도 5는 또한 정상 상태 및 가속된 상태에서 궤도 경로 및 기어열에 회전 구동력을 제공하기 위한 가이드 경로(11d)를 나타낸다.

웨브의 이동(16)은 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 사전인장 전후를 나타낸다.

도 6을 참조하면, 주 구동 수단(6)의 편평한 표면은 기폭장치로부터 구동력을 받아 다른 구동 수단(7)을 구동시키고, 다른 구동 수단(7)은 다시 가동 피스톤(8)을 구동시킨다. 가속된 피스톤(8)은 가이드 경로(11d, 13b)에서 궤도 동작으로 이동하여 기어열에 회전 구동력을 제공함으로써, 고비율 사전인장을 위해 스핀들(미도시)에 감겨 있는 웨브 스풀을 신속하게 수축시킨다.

대안적으로, 상이한 유형의 피스톤(17)이 사용될 수도 있다. 이러한 피스톤은 2개의 단부를 가지며, 일 단부는 중간 기어(10)를 지지하기 위한 2개의 암(17a) 을 갖고, 타 단부는 질량체(7)와 근접하도록 구형으로 되어 있다.

따라서, 본 발명은 고비율로 구동되는 피스톤식 웨브 스풀 타이트너를 제공하여, 차량의 급감속 시에 착석자를 구속하도록 좌석벨트의 웨브 스풀을 조인다. 상기 웨브 스풀 타이트너는, 케이싱, 상기 케이싱의 내측면에 돌기가 형성되어 있는 고정식 링 기어, 회전 구동력을 제공하도록 상기 고정식 링 기어와 돌기가 회전 가능하게 맞물리는 중간 기어, 급감속 시에 웨브의 신속한 수축 효과를 위해 스핀들과 결합하는 클러치 수단을 구비하고 상기 중간 기어로부터 구동력을 수용하기 위해 외측 표면 상의 돌기가 상기 중간 기어와 맞물리는 중앙 기어, 기폭장치를 수용하도록 일 측에 편평한 표면을 구비하고 다른 구동 수단과 접촉하는 측에 구형 표면을 구비하는 주 구동 수단, 상기 주 구동 수단으로부터 구동력을 수용하고 상기 기폭장치 상에 연속적으로 결합된 기어열 시스템에 신속한 회전 구동력을 제공하기 위해 짧은 도관 내에 상당히 감소된 개수가 수납되는 보조 구동 수단, 및 상기 도관의 출구와 인접하여 상기 보조 구동 수단과 접촉하는 구형 단부 및 상기 주 구동 수단 및 상기 보조 구동 수단에 의해 가속되었을 때 상기 기어열 시스템에 비충돌 회전 운동을 제공하도록 회전 가능한 핀에 의해 상기 중간 기어를 지지하는 2개의 암을 가지는 타 단부를 구비하는 가동 피스톤을 포함하고, 상기 링 기어, 상기 중간 기어, 상기 중앙 기어는 정상적인 가동 상태뿐만 아니라 차량의 급감속 시에도 서로 맞물려서 연속적으로 결합되는 기어열 시스템을 형성한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 비충돌 기어열은 차량의 급감속 시에 웨브의 사전인장을 위해 웨브 스풀 타이트너의 스핀들에 구동력을 제공한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 상기 기어열 시스템은 비전단 맞물림(non-shearing meshing) 배열을 갖는다.

또 다른 실시예에서, 상기 주 구동 수단은 일 측에 편평한 표면을 가지며 다른 구동체와 결합하는 측에 오목한 표면을 가지는 실린더로부터 선택된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 상기 주 구동 수단은 고강도 플라스틱재로 만들어진 것이다.

본 발명의 다른 실시예에서, 상기 보조 구동 수단은 회전하는 질량체로부터 선택된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 회전하는 질량체의 개수는 약 50퍼센트 감소된 것이다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 구동 수단의 개수 감소로 인해, 상기 회전하는 질량체를 수용하는 도관의 크기 또한 약 절반으로 감소된다.

본 발명의 다른 실시예에서는, 핀을 구비한 가동 피스톤이 사용되어 상기 피스톤을 채널 내에서 회전 가능하게 가이드함으로써 상기 기어열에 신속한 회전 운동 효과를 부여한다.

다른 실시예에서, 상기 웨브 스풀 타이트너의 케이싱 내에는 채널이 제공되어, 운동 중인 가동 피스톤을 가이드하고 상기 피스톤의 신속한 반경방향 운동에 의한 기어열 궤도 위치를 유지시킨다.

또한, 상기 웨브 스풀 타이트너에서는, 고비율 사전인장으로 인해 사전인장 후에도 상기 구동 수단이 제자리에 남아있기 때문에, 사전인장 장치에 저장소 또는 회수 챔버가 사용되지 않는다.

다른 실시예에서, 사전인장의 비율은 기어비 및 구동 수단 개수의 적절한 변경에 의해 향상될 수 있다.

장점

1. 본 발명의 웨브 스풀 타이트너는 향상된 사전인장 성능을 갖는다.

2. 다른 사전인장 장치와 연관되는 기어 맞물림 문제가 회피된다.

3. 본 발명의 웨브 스풀 타이트너는 콤팩트하고 간단한 회전 장치이다.

4. 본 발명의 웨브 스풀 타이트너는 200㎜ 범위 내에서 웨브 스풀을 고비율로 사전인장한다.

5. 본 발명의 웨브 스풀 타이트너는, 고비율 사전인장으로 인해, 사전인장 후에도 구동 수단이 그 위치에 남아 있기 때문에, 저장소 또는 회수 챔버를 갖지 않는다.

Claims (12)

1. 차량의 급감속 시에 착석자를 구속하도록 좌석벨트의 웨브 스풀을 조이도록 고비율로 구동되는 피스톤식 웨브 스풀 타이트너(web spool tightener)에 있어서,

   케이싱,

   상기 케이싱의 내측면에 돌기가 형성되어 있는 고정식 링 기어,

   회전 구동력을 제공하도록 상기 고정식 링 기어와 돌기가 회전 가능하게 맞물리는 중간 기어,

   급감속 시에 웨브의 신속한 수축 효과를 위해 스핀들과 결합하는 클러치 수단을 구비하고 상기 중간 기어로부터 구동력을 수용하기 위해 외측 표면 상의 돌기가 상기 중간 기어와 맞물리는 중앙 기어,

   기폭장치(pyrotechnical charge)를 수용하도록 일 측에 편평한 표면을 구비하고 다른 구동 수단과 접촉하는 측에 구형(spherical) 표면을 구비하는 주 구동 수단,

   상기 주 구동 수단으로부터 구동력을 수용하고 상기 기폭장치 상에 연속적으로 결합된 기어열 시스템에 신속한 회전 구동력을 제공하기 위해 짧은 도관 내에 실질적으로 감소된 개수가 수납되는 보조 구동 수단, 및

   상기 도관의 출구와 인접하여 상기 보조 구동 수단과 접촉하는 구형 단부, 및 상기 주 구동 수단 및 상기 보조 구동 수단에 의해 가속되었을 때 상기 기어열 시스템에 비충돌(non-collision) 회전 운동을 제공하도록 회전 가능한 핀에 의해 상기 중간 기어를 지지하는 2개의 암을 가지는 타 단부를 구비하는 가동 피스톤

   을 포함하고,

   상기 링 기어, 상기 중간 기어, 상기 중앙 기어는 정상적인 가동 상태뿐만 아니라 차량의 급감속 시에도 서로 맞물려서 연속적으로 결합되는 기어열 시스템을 형성하는

   웨브 스풀 타이트너.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기어열 시스템은 비전단 맞물림(non-shearing meshing) 배열을 가지는 것을 특징으로 하는 웨브 스풀 타이트너.
3. 제1항에 있어서,

   상기 주 구동 수단은, 일 측에 편평한 표면을 가지며 다른 구동체와 결합하는 측에 오목한 표면을 가지는 실린더로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 웨브 스풀 타이트너.
4. 제3항에 있어서,

   상기 주 구동 수단은 고강도 플라스틱재로 만들어진 것임을 특징으로 하는 웨브 스풀 타이트너.
5. 제1항에 있어서,

   상기 보조 구동 수단은 회전하는 질량체로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 웨브 스풀 타이트너.
6. 제5항에 있어서,

   보조 구동 수단으로서 작용하는 질량체의 전체 개수는 50퍼센트 감소된 것으로, 4 내지 7개인 것을 특징으로 하는 웨브 스풀 타이트너.
7. 제1항에 있어서,

   상기 주 구동 수단 및 상기 보조 구동 수단을 수용하는 도관의 크기는 상기 보조 구동 수단의 개수 감소에 따라 비례하여 절반이 감소된 것을 특징으로 하는 웨브 스풀 타이트너.
8. 제1항에 있어서,

   사전인장(pretensioning)의 비율이 기어비 및 구동 수단 개수의 적절한 변경에 의해 향상될 수 있는 것을 특징으로 하는 웨브 스풀 타이트너.
9. 제1항에 있어서,

   상기 웨브 스풀의 고비율 사전인장은 최대 200㎜인 것을 특징으로 하는 웨브 스풀 타이트너.
10. 제1항에 있어서,

    상기 비충돌 기어열은 차량의 급감속 시에 웨브의 사전인장을 위해 웨브 스풀 타이트너의 스핀들에 구동력을 제공하는 것을 특징으로 하는 웨브 스풀 타이트너.
11. 제1항에 있어서,

    핀을 구비한 가동 피스톤이 사용되어 상기 피스톤을 채널 내에서 회전 가능하게 가이드함으로써 상기 기어열에 신속한 회전 운동 효과를 부여하는 것을 특징으로 하는 웨브 스풀 타이트너.
12. 제1항에 있어서,

    상기 케이싱 내에는 채널이 제공되어, 운동 중인 상기 가동 피스톤을 가이드하고 상기 피스톤의 신속한 반경 방향 운동에 의한 기어열 궤도 위치를 유지시키는 것을 특징으로 하는 웨브 스풀 타이트너.

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