KR20070073892A - 시트 벨트 리트랙터 - Google Patents

시트 벨트 리트랙터 Download PDF

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KR20070073892A
KR20070073892A KR1020077010472A KR20077010472A KR20070073892A KR 20070073892 A KR20070073892 A KR 20070073892A KR 1020077010472 A KR1020077010472 A KR 1020077010472A KR 20077010472 A KR20077010472 A KR 20077010472A KR 20070073892 A KR20070073892 A KR 20070073892A
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seat belt
coupling
spring
belt retractor
electric motor
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KR1020077010472A
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알렉산더 헥메이어
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키 세이프티 시스템즈 인코포레이티드
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Abstract

본 발명에 따른 시트 벨트 리트랙터(26)가 시트 벨트(1)를 권취하는 와인딩 샤프트(2)를 구비하고 있다. 모티브 스프링(3)이 와인딩 샤프트(2)를 시트 벨트(1)의 권취 방향으로 편향시킨다. 전기 모터(4)가 스프링력을 변화시키도록 모티브 스프링(3)에 전달될 수 있는 토크를 제공한다. 스위치 커플링(5)이 시트 벨트(1)를 후퇴시키도록 와인딩 샤프트에 전기 모터(4)의 토크를 전달한다. 토크를 전달하기 위해, 구동 휠(11)이 와인딩 샤프트(2)에 회전 불가능하게 동축 관계로 연결된 샤프트(8)에 회전 가능하게 장착되고, 상기 구동 휠(11)은 강성 회전 연결부(15)에 의해 모티브 스프일(3)의 외측 스프링 단부(10)에 회전 불가능하게 연결된다. 상기 스위치 커플링(5)의 제 1 표면(18)이 복원력에 저항하여 구성부품(25)에 이동가능하게 장착되며, 상기 구성부품은 강성 회전 연결부(15)에 고정되게 연결되고 샤프트(8)를 중심으로 회전가능하다. 상기 커플링의 제 2 표면(19)은 샤프트(8)에 회전 불가능하게 연결되어 있다.

Description

시트 벨트 리트랙터{DEVICE FOR CONTROLLING A SEAT BELT RETRACTOR}
본 발명은 시트 벨트 리트랙터 제어 장치에 관한 것이다.
미국 특허 제 6,371,397 B1 호에는 스프링력을 변화시키도록 낮은 회전 속도로 구동 수단으로부터 모티브 스프링(motive spring)으로 토크를 전달하는 시트 벨트 리트랙터가 교시되어 있다. 이러한 장치는 높은 회전 속도에서, 구동 수단에 의해 생성된 토크를 와인딩 샤프트에 전달하여 시트 벨트를 권취하는 커플링을 구비하고 있다. 토크 전달은 웜 기어에 의해 수행될 수 있다. 구동 수단의 토크를 와인딩 샤프트에 전달하는 트랜스미션과 모티브 스프링은 와인딩 샤프트 또는 리트랙터의 일측부에 위치하고 있다.
국제 특허 공개 공보 제 00/71394 호에는, 예비 충돌 상황에서 발생되는 신호에 따라 전기 모터에 의해 생성되는 토크를 벨트 릴에 전달하여 시트 벨트에 미리 장력을 가하는 스위치 커플링이 교시되어 있다. 와인딩 샤프트와 전기 모터의 출력 샤프트 사이에는 기어가 배치되어 있을 수 있고, 이에 따라 기어와 모티브 스프링은 와인딩 샤프트 또는 벨트 리트랙터의 일측부에 배치되는데, 상기 모티브 스프링의 스프링력은 전기 모터에 의해 조절될 수 있다.
공지된 시트 벨트 리트랙터에 있어서, 모티브 스프링의 스프링력과 시트 벨 트 착용자의 편안함은 정상 주행 조건 중에 조절될 수 있다. 스프링력은 시트 벨트를 분리하는 동안에 저장 위치로 시트 벨트를 조이도록 증가될 수 있다. 전기 모터로부터 증가된 회전 속도에서 벨트 릴로 전달된 토크는 충돌 가능성이 높은 주행 상황에서 사용될 수 있다.
본 발명에서는, 전기 모터에 의해 생성된 토크는 커플링을 경유하여 적어도 하나의 시트 벨트 리트랙터 구성부품 예를 들어, 와인딩 샤프트 또는 모티브 스프링으로, 또는 와인딩 샤프트 회전에 의해 작동되는 벨트 웨빙 센서에 전달되어, 시트 벨트에 전달 토크가 가해진 후, 시트 벨트 리트랙터는 소정 기능으로 조정가능한데, 이것은 정상 주행 조건과 위험 주행 조건의 조정가능한 기능을 위한 스타팅 위치이다.
이러한 스타팅 위치에서, 시트 벨트를 적용한 후, 적어도 적용된 벨트 웨빙에서의 벨트의 느슨함이 시트 벨트 리트랙터의 와인딩 샤프트에 전달된 토크에 의해 제거된다.
커플링으로부터 전달된 토크에 의해 시트 벨트를 적용한 후, 모티브 스프링은 바람직하게는 전기 모터에 의해 안락 위치로 회전되고, 이 안락 위치에서는 시트 벨트에 감소된 벨트 웨빙력이 적용된다. 이러한 안락 위치의 조정은 차량 탑승자의 신체에 적용되는 벨트 웨빙으로부터 벨트의 느슨함을 제거한 후에 수행되는 것이 바람직하다. 0까지 감소될 수 있는 예를 들어, 전기 모터에 의해 생성된 감소된 회전 속도에 기인하여 커플링이 회전 속도의 역전으로 인해 개방되어, 회전 연결부만이 안락 위치로의 조정을 위해 모티브 스프링의 2개의 고정 지점 중 하나 에 유지되어 있다.
추가 기능의 조정은 스타팅 위치로부터 수행되는데, 이 스타팅 위치에서 적용된 벨트 웨빙으로부터 적어도 벨트의 느슨함이 제거되고, 벨트 웨빙은 표준 위치를 채택하게 된다. 전술한 바와 같이, 벨트 웨빙은 표준 위치로부터 스타팅 위치와 같은 안락 위치로 되는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명에 따라 다양한 기능이 수행될 수 있는 시트 벨트 리트랙터의 개략도,
도 2는 본 발명의 실시예를 채용하고 있는 시트 벨트 시스템에 대한 블록도,
도 3은 본 발명에 따라 전기 모터에 의해 생성되는 토크의 도움으로 수행될 수 있는 다양한 기능에 대한 블록도,
도 4는 커플링의 결합 동안에 모터 회전 속도의 시간 순서에 따른 과정을 도시하는 그래프,
도 5는 커플링의 결합 동안에 전기 모터에 적용된 전기 장력의 시간 순서에 따른 과정을 도시하는 그래프,
도 6은 벨트 웨빙의 느슴함을 제거하는 동안에 적용된 벨트 웨빙에 작용하는 벨트 힘과 모터 회전 속도에 대한 도면,
도 7은 표준 위치로부터 안락 위치로의 모티브 스프링의 이동 중에 모터 회전 속도에 대한 도면,
도 8은 회전 중단 상태(메인 중단 위치)로부터 와인딩 샤프트가 해제되는 동안에 와인딩 샤프트의 이동과 모터 회전 속도를 시간의 함수로서 나타낸 도면,
도 9는 강한 반력이 적용된 벨트 웨빙에 작용하는 분리하는 동안의 모터와 와인딩 샤프트의 이동에 대한 도면,
도 10은 시트 벨트의 약한 조임 및 분리 중에 모터 전류의 시간 순서에 따른 과정을 도시하는 도면,
도 11은 와인딩 샤프트가 메인 중단 위치로 이동하는 것을 설명하기 위해 전기 모터와 와인딩 샤프트의 이동을 도시하는 도면.
도 1에는 자동차에 설치될 수 있는 시트 벨트(1)용의 시트 벨트 리트랙터(26)의 일 실시예가 도시되어 있다. 시트 벨트 리트랙터(26)는 시트 벨트(1)를 권취하는 와인딩 샤프트(2)와, 와인딩 샤프트(2)에 시트 벨트(1)의 권취방향으로 미리 장력을 가하는 모티브 스프링(motive spring; 3)을 포함하고 있다. 직류 전기 모터 구동부(4)의 도움으로, 모티브 스프링(3)의 스프링력과 와인딩 샤프트(2)의 구동이 특히, 예비 충돌 상황의 경우에 조절될 수 있다.
전기 모터 구동부(4)에 의해 생성된 토크를 모티브 스프링(3)과 와인딩 샤프트(2)에 전달하기 위해, 이 후 더 자세히 설명하게 될 기어(13)와 커플링(5)이 사용된다. 기어(13)는 예를 들어, 전방 나사 기어 또는 워엄 기어를 구비하는 기어 휠 또는 나사 기어일 수 있다.
기어(13)와, 커플링(5)과, 모티브 스프링(3)은 바람직하게는 미리 조립된 유닛이다. 이에 따라, 전기 모터 구동부(4)는 유닛에 고정되거나, 유닛의 구성부품으로 미리 조립될 수 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 유닛은 소위 시트 벨트 리트랙터의 기계적인 측부에 장착되어 있다. 시트 벨트 리트랙터의 기계적인 측부는 통상적인 방식으로 차량 감지 센서와 벨트 웨빙 감지 센서를 포함하고 있다. 이 2개의 센서는 공지된 방식으로 구성되어 있고, 도시되어 있는 실시예에서는 센서(14)로 개략적으로 도시되어 있다. 센서(14)의 차량 감지부는 차량의 과도한 가속 또는 제동에 반응하여, 와인딩 샤프트(2)를 중단시킨다. 센서(14)의 벨트 웨빙 감지부는 와인딩 샤프트의 과도한 회전 가속에 반응하여, 마찬가지로 와인딩 샤프트(2)를 중단시킨다. 차량 감지부와 벨트 웨빙 감지부를 포함하는 이러한 형태의 센서는 예를 들어 미국 특허 제 6,283,398 B1 호에 공지되어 있다.
전기 모터의 각 토크를 전달하기 위해, 예시적인 실시예에 도시되어 있는 기어(13)는 와인딩 샤프트(2)에 회전 불가능하게 연결되어 있는 샤프트(8)에 회전 가능하게 장착된 구동 휠(11)을 포함하고 있는데, 상기 구동 휠은 강성 회전 연결부에 의해 스프링 단부 특히, 모티브 스프링의 외측 스프링 단부에 회전 불가능하게 연결되어 있다. 샤프트(8)는 와인딩 샤프트(2)의 축방향 연장부이다. 전기 모터 구동부(4)에 의해 생성된 토크는 추가의 기어부 예를 들어, 전방 나사 기어(12) 또는 워엄 기어를 통해 구동 휠(11)에 전달된다. 이 토크 전달은 전기 모터 구동부의 출력 샤프트(16)가 샤프트(8)의 축선에 수직하게 연장되어 있는, 도면에 도시되어 있는 것과 같은 전기 모터 구동부의 구조에 적절할 수 있다. 전기 모터 구동부(4)의 출력 샤프트(16)의 평행한 배치에서는, 힘 전달 기어부는 구동 벨트, 기어 휠, 또는 기어 휠 쌍일 수 있다.
적어도 힘 또는 토크 전달 동안에 강성 회전 연결부(15)가 구동 휠(11)로부터 모티브 스프링(3)으로 힘 또는 토크의 전달을 위해 제공된다. 강성 회전 연결부(15)는 바람직하게는 영구적으로 제공된다. 이러한 경우에, 구동 휠(11)은 모티브 스프링(3)의 외측 스프링 단부(10)에 회전 불가능하게 연결되어 있다. 강성 회전 연결부(15)는 샤프트(8) 주위에 회전 가능하게 장착되어 있다. 강성 회전 연결부(15)는 모티브 스프링(2)이 배치되어 있는 스프링 하우징(20)에 예를 들어 고정식으로 연결될 수 있다.
커플링(5)은 제 1 작동면(18)을 포함하고 있는데, 이 제 1 작동면은 복원 스프링(도시되어 있지 않음)의 힘에 저항하여 구동 휠(11)에 회전 불가능하게 연결된 구성부품에 이동가능하게 배치되어 있다. 도시되어 있는 실시예에 있어서, 제 1 작동면(18)은 스프링 하우징(20)에 이동가능하게 장착되어 있는 커플링부(21)에 위치하고 있다. 커플링(5)의 제 2 작동면(19)은 샤프트(8)에 회전 불가능하게 연결되어 있다. 도시되어 있는 실시예에는, 제 2 작동면(19)이 배치되어 있고 고정 지점(23)에서 예를 들어 웨지 기어(wedge gearing)에 의해 샤프트(8)에 회전 불가능하게 연결되어 있는 제 2 커플링부(22)가 마련되어 있다. 이러한 방식으로, 와인딩 샤프트(2)와 커플링(5)의 제 2 작동면 사이에는 회전 불가능한 연결부가 조성되어 있다. 공지된 방식으로, 커플링(5)의 2개의 작동면(18, 19)은 커플링의 결합 중에 서로 결합되는 기어 또는 마찰면 등일 수 있다. 적절한 커플링 수단으로는 예를 들어, 미국 특허 제 6,196,487 B1 호로부터 알려진 것과 같은 커플링일 수 있다. 커플링 결합은 전자기 스위치 신호 또는 관성력에 의해 조성될 수 있다.
도시되어 있는 실시예에 있어서, 커플링(5)의 구성부품은 구동 휠(11)과 모티브 스프링(3) 특히, 스프링 하우징(20) 사이에 배치되어 있다. 이러한 경우에, 커플링(5)의 구성부품은 강성 회전 연결부(15)에 의해 연결된다. 이러한 방식으로, 바람직하게는 조인트 하우징에 수용될 수 있는 모티브 스프링(3)과, 커플링(5)과 기어(13)를 포함하는 매우 콤팩트한 구조의 유닛(17)을 달성할 수 있다. 기어(13)와, 커플링(5)과, 모티브 스프링(3)은 유닛(17)과 같은 평탄한 구조로 서로 미리 조립될 수 있고, 시트 벨트 리트랙터의 기계적인 측부에서 샤프트(8) 상에 배치될 수 있다. 기계적인 측부를 넘어서 돌출되어 있는 샤프트(8) 상에 간단한 방식으로 순차적으로 유닛(17)의 구성부품을 조립하고, 이어서 이 구성부품을 조인트 하우징에 수용할 수 있다. 이것은 일반적으로 조립된 시트 벨트 리트랙터에는 예비 충돌 상황에서 시트 벨트를 미리 조이기 위한 전기 모터와, 모티브 스프링력의 조절 수단이 마련될 수 있다는 장점을 제공한다.
구동 휠(11)과, 커플링(5)과, 모티브 스프링(3)의 샌드위치 구조의 축방향 순서는 조립 요건에 따라 필요하다면 교체될 수도 있다. 예를 들어, 커플링(5) 부품 또는 내측 구동 휠(11)이 외측에 위치하고, 모티브 스프링(3)이 구동 휠(11)과 커플링(5) 사이에 배치될 수 있다. 그러나, 구성부품의 임의의 다른 축방향 순서도 가능하다.
콤팩트한 구조를 가진 파워 조임 장치의 기능을 예상해 본다면, 파워 조임은 바람직하게는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 시트 벨트 리트랙터 또는 와인딩 샤프트(2)의 다른 측부에 점화 구동 조임 수단(pyrotechnic driven tightening means; 6)에 의해 제공될 수 있다. 상기 점화 구동 조임 수단은 유럽 특허 공개 공보 제 0 629 531 B1 호 또는 독일 특허 공개 공보 제 196 02 549 A1 호에 개시되어 있는 바와 같이 공지된 방식으로 구성될 수 있다. 이러한 공지된 조임 구동부에 있어서, 점화 생성 구동력은 치형 래크 형태의 매스 중량으로부터 또는 채널 형상의 가이드에 배치되어 있는 수 개의 매스 중량으로부터, 고정식으로 또는 커플링을 거쳐 벨트 릴에 연결되어 있는 구동 휠로 전달된다. 조임 장치의 가능한 다른 실시예가 영국 특허 공개 공보 제 2 325 896 A 호에 공지되어 있다.
전기 모터와 조합하여, 전기 모터의 토크는 와인딩 샤프트 또는 시트 벨트 리트랙터의 다른 측부 상에서 모티브 스프링과 와인딩 샤프트에 전달되고, 시트 벨트 리트랙터의 콤팩트한 구성이 달성되어, 전기 모터 구동부의 낮은 회전 속도에서 스프링력의 조절을 통해 착용에 있어서 편안하게 되고, 전기 모터 구동부의 토크를 와인딩 샤프트에 전달하여 높은 회전 속도의 예비 충돌 상황에서 벨트 조임이 발생된다.
와인딩 샤프트(2)에 회전 불가능하게 연결되어 있는 구동 휠(24)이 제공되는 것이 바람직하다. 구동 휠(24)은 조임의 목적으로 결합되는 커플링을 통해 와인딩 샤프트(2)에 연결될 수 있다. 조임 구동부는 공지된 방식으로 배치될 수 있는데, 이에 의해 예를 들어, 유럽 특허 공개 공보 제 0 629 531 B1 호에 공지되어 있는 것과 같은 치형 래크 구동부, 또는 영국 특허 공개 공보 제 2 325 896 A호에 공지되어 있는 가이드 채널에 연이어 배치되어 있는 구동 본체, 또는 볼형 구동 본체가 미국 특허 공보 제 5,590,295 호에 공지되어 있는 바와 같이 구동 휠(24)에 작용할 수 있다. 이러한 방식으로, 모티브 스프링력의 조절을 위해 콤팩트한 구성을 가지고 있는 시트 벨트 리트랙터가 제공되고, 예비 충돌 상황에서의 예비 조임 기능 및 충돌 상황에서의 파워 조임 기능은 콤팩트한 구성에 합체되어 있다.
도면에 도시되어 있는 실시예의 작동 방법은 다음과 같다.
모티브 스프링(3)의 스프링력을 조절 또는 변화시키기 위해, 전기 모터 구동부(4)는 낮은 회전 속도로 토크를 발생시키는데, 이 토크는 구동 휠(11)로부터 강성의 회전 연결부(15)를 통해 모티브 스프링(3)의 외측 스프링 단부(10)에 전달된다. 외측 스프링 단부(10)를 비틀면, 전기 모터 구동부(4)의 출력 샤프트(16)의 회전 방향에 따라, 모티브 스프링(3)의 스프링력이 증가하거나 감소하게 된다. 예를 들어, 시트 벨트를 제거한 후에, 시트 벨트(1)를 주차 위치로 복귀시키면, 모티브 스프링(3)의 복원력이 상응하게 상승된다. 시트 벨트(1)를 적용할 때, 모티브 스프링(3)의 복원력은 착용에 있어서 안락함이 증가하도록 감소할 수 있다. 시트 벨트의 적용 후에, 모티브 스프링(3)에 의해 증가된 복원력이 조성되어, 시트 벨트가 완벽하게 차량 탑승자의 신체에 적용될 수 있다. 이어서, 전술한 모티브 스프링(3)의 감소된 복원력은 정상 주행 조건 동안에 착용에 있어서 안락함을 조절하도록 조정될 수 있다.
전기 모터 구동부(4)의 출력 토크를 와인딩 샤프트(2)에 전달하기 위해, 커플링(5)은 결합 위치로 되게 된다. 커플링(5)은 예를 들어, 차량 작동의 예비 충돌 상황에서 대응하는 전기적인 충격에 의해 결합 위치로 되게 되는 스위치 커플링일 수 있다. 이 스위치 커플링(5)은 전기 모터 구동부(4)의 증가된 회전 속도에서 관성력 또는 원심력에 의해 자동적으로 결합되게 되도록 구성될 수 있다. 적절한 회전 속도 종속 작동식 커플링이 미국 특허 공보 제 6,196,487 B1 호에 개시되어 있다. 커플링은 모터에 의해 조성되는 가속에 따라 작동될 수 있다.
전기 모터 구동부(4)에 의해 생성되는 구동력은 와인딩 샤프트(2)에 샤프트(8)를 통해 가역적으로 전달될 수 있다. 만약, 예비 충돌 상황 후에, 충돌이 일어나지 않는다면, 예를 들어 반대 방향으로 전기 모터 구동부(4)를 신속하게 회전시켜서 커플링(5)이 해제될 수 있고, 정상 주행 조건에 사용되는 벨트 웨빙력은 모티브 스프링(3)의 복원력을 대응하게 조절함으로써 시트 벨트에서 회복될 수 있다.
충돌 시에, 점화 구동 조임 수단(6)이 작동하여, 강한 후퇴력으로 다시 장력을 가함으로써, 차량 탑승자는 다시 잡아 당겨져서 차량 시트에 유지된다.
차량 탑승자가 소정 시간프레임이 지나도 정위치에 있지 않을 때, 전기 모터 구동부(4)가 작동될 수 있다. 그 후, 차량 탑승자는 전기 모터 구동부(4)에 의해 생성되는 복원력에 의해 정상 착석 위치로 복귀하게 된다.
바람직한 실시예에 있어서, 점화 구동 조임 수단과 유닛(17)은 공통 프레임 특히, 차량 구조체에 고정되어 있는 시트 벨트 리트랙터 프레임(7)에 고정되어, 전기 모터와 점화 구동 조임 장치의 구동 동안에 발생되는 반응력은 시트 벨트 리트랙터 프레임을 통해 자동차 구조체에 의해 흡수 또는 흡인된다.
본 발명의 작동 방법을 도 2 및 도 3을 참고하여 더 자세히 설명한다.
도 3은 자동차의 운전 중에 일어나는 주행 상황과 차량 탑승자에 대한 구속 시스템의 대응하는 영향이 2 개의 그룹으로 분할될 수 있다는 것을 도시하고 있는 도면이다. 정상 주행 조건을 나타내고 있는 하나의 그룹이 도 3에서 도면의 좌측에 도시되어 있는 반면, 차이의 정도에 따라 위험 주행 상황을 나타내고 있는 다른 그룹은 우측에 도시되어 있다. 가능한 신속하게 요구되는 구속 기능을 실행하기 위해, 시트 벨트 리트랙터는 정상 주행 조건과 위험 주행 상황에서 모두 요구되는 기능이 신속하게 달성될 수 있는 스타팅 위치로 가게 된다.
도 3에 도시되어 있는 실시예에 있어서, 스타팅 위치는 권취 방향으로 모티브 스프링의 복원력을 대응하게 조정함으로써 시트 벨트를 적용한 후에, 착용에 있어서 안락한 벨트 웨빙으로 구성되어 있다. 시트 벨트 리트랙터의 와인딩 샤프트에 전달되는 전기 모터의 토크의 도움으로 시트 벨트를 적용한 후에, 벨트의 느슨함이 제거되는, 스타팅 위치와 같은 작동 상태를 선택할 수 있다.
블록도에서 알 수 있는 바와 같이, 제 1 시트 벨트는 차량 탑승자에 의해 적용된다. 이 상황은 벨트 버클 센서(27)에 의해 감지되어, 전자 평가 수단인 중앙 컴퓨터(34)에 통신된다. 중앙 컴퓨터(34)는 차량 내장 컴퓨터에 합체되어 있을 수 있고, 또는 별개의 컴퓨터 유닛으로 구성될 수도 있다. 발화를 유도한 후에, 중앙 컴퓨터(34)는 시트 벨트의 적용 후에 남아있는 벨트의 느슨함을 제거하기 위해 전기 모터 구동부(4)에 신호를 보낸다.
벨트의 느슨함을 제거하기 위해, 전기 모터 구동부(4)는 우선 잠시 전술한 바와 같이 커플링(5)이 결합 위치로 되게 되는 회전 속도로 되게 된다. 이러한 방식으로, 전기 모터 구동부(4)는 와인딩 샤프트(2)와의 회전 연결하게 된다. 도 4의 상태 1 및 상태 2의 개략적인 도시로부터 알 수 있는 바와 같이, 커플링(5)의 결합을 위해 잠시 적용되는 모터 회전 속도는 예비 조임과 같이 다른 기능을 위한 상태 3 및 4에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, 벨트의 느슨함을 제거하기 위한 설정된 회전 속도보다 더 크다.
도 5에는 전기 모터 구동부(4)에 적용되는 장력의 과정이 실선으로 도시되어 있다. 이러한 장력으로, 각각의 상태 1 내지 4에서, 회전 속도 과정이 도 4에 도시된 바와 같이, 또는 도 5에 점선으로 도시되어 있는 바와 같이 달성된다. 개별적인 상태의 시간프레임은 대략 다음과 같다. 상태 1은 대략 20 msec 이후에 종료된다. 상태 2는 대략 28 msec 이후에 종료되고, 상태 3은 대략 40 msec 이후에 종료된다. 물론, 개별적인 상태의 길이는 대략 5 msec 정도 다를 수 있다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 커플링을 결합시키기 위해, 전기적인 장력 펄스가 상태 1의 전기 모터 구동부(4)에 가해진다. 그 후, 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 전기 모터 구동부(4)에 적용되는 장력은 상태 2에서 급감하고, 전기적인 장력은 상태 2에서 역전될 수 있다. 상태 2의 종료 이후에, 전기적인 장력은 상태 3에서 다시 상승하고, 이에 따라, 장력값은 상태 1의 장력값 아래에 있게 된다. 상태 3에서, 전기적인 장력은 다시 상태 1에서의 장력의 극성을 갖게 된다. 상태 1 및 2의 시간프레임 후에, 로터는 일부 회전을 수행하였다. 오직 상태 3에서만 로터가 완전한 회전을 수행하였다. 이것은 대략 상태 3의 시간 과정 중 첫번째 절반 또는 중간부에서 발생될 수 있다. 이 후의 상태 4의 과정 중에, 모터는 예를 들어, 벨트의 느슨함을 제거하는 동안 또는 시트 벨트의 예비 조임 동안에 수행되어야 하는 기능에 요구되는 회전 속도에 도달한다.
도 5에 도시되어 있는 장력 과정이 바람직하게는 벨트의 느슨함을 제거하는 동안에 사용되어, 커플링의 결합이 최근의 상태 3에서 발생된다.
모터 토크에 의해 시트 벨트의 예비 조임을 수행할 때, 모터에 가해지는 전기적인 장력은 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 상태 2의 극성으로 역전되지 않고 단지 하강되어 있으며, 이에 따라 전기적인 장력의 극성은 동일하게 유지된다. 상태 1에서 모터에 가해지는 장력은 상태 1에서 예비 결합이 이미 수행된 것으로 측정되고, 이를 도 10을 참고하여 설명하겠다.
커플링(5)의 결합 후의 벨트의 느슨함의 제거는 도 6에 도시되어 있는 방식으로 발생된다. 도 6에서, n으로 지시된 곡선은 모터 회전 속도를 나타내고, F로 지시된 곡선은 벨트력을 나타내며, 이 벨트력은 모터 전류에 비례한다. 벨트력(F)는 시트 벨트의 벨트 웨빙이 차량 탑승자의 신체에 가하는 힘을 나타낸다. 벨트력(F)를 생성하기 위해, 전기 모터 구동부(4)의 토크에 의해 시트 벨트에 인장력이 가해진다.
도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 커플링(5)의 결합 후에, 와인딩 샤프트(2)에 결합된 전기 모터 구동부(4)는 소정의 벨트력(F)이 달성되고 일정한 벨트력으로 지속적인 방식으로 유지될 때까지 구동된다(t1). 시간 t2의 지점에서, 벨트의 느슨함이 제거되고, 감소하는 회전 속도(n)와 연속적으로 회전하는 전기 모터 구동부(4)와 함께 벨트력이 증가하게 된다. 시간 t2 지점 이후로, 모터 회전 속도는 0(t3)까지 감소하게 된다. 이 단계에서는 과도한 벨트력으로부터 벨트 웨빙을 해제시키기 위해, 전기 모터를 반대 방향으로 즉, 벨트 인출 방향으로 회전시켜 커플링(5)을 개방시킨다. 이 후, 원하는 벨트력이 모티브 스프링(3)의 복원력에 의해 제공된다.
커플링(5)의 해제 후에, 모티브 스프링(3)에 의해 생성된 복원력은 와인딩 샤프트(2)와 시트 벨트(1)에 작용하고, 이에 의해 벨트의 느슨함을 제거한 후에, 모티브 스프링은 그 표준 위치에 있게 된다(도 7의 위치 1). 이 위치는 도 3에 도시되어 있는 추가의 구속 기능을 위한 스타팅 위치가 될 수 있다.
바람직하게는, 스타팅 위치로서, 모티브 스프링(3)은 안락한 위치(도 7)를 나타내는 위치 2로 전환될 수 있다. 전기 모터 구동부(4)는 커플링(5)을 작동시키는 회전 속도 아래에 있는 회전 속도로 구동된다. 이러한 경우에, 예를 들어, 3 내지 6 회전이 구동 휠(11)을 통해 외측 스프링 단부(10)에 그리고 강성 회전 연결부(15)에 전달된다. 모티브 스프링(3)의 예비 장력은 이러한 방식으로 감소되어, 모티브 스프링(3)의 위치 2(안락한 위치)에서, 시트 벨트(1)는 감소된 벨트력으로 차량 탑승자의 신체에 적용된다.
스타팅 위치의 조절 도중에, 전기 모터 구동부(4)의 제어를 위해 아래의 기준이 고려될 수 있다. 센서(30)의 도움으로, 시트 벨트 착용 차량 탑승자가 앉아 있는 차량 시트의 위치를 차량 내부에서 탐지할 수 있다. 센서(29)의 도움으로, 차량 탑승자가 차량 시트에서 점유하고 있는 위치를 모니터링하여 측정할 수 있다. 조절 수단(28)의 도움으로 운전자의 운전 스타일에 따라 모티브 스프링(3)의 복원력을 조절할 수 있다. 전기 모터(3)는 중앙 컴퓨터(34)에 의해 제어되는 커플링 결합 회전 속도 미만의 회전 속도로 구동되고, 외측 스프링 단부는 대응하는 위치로 회전된다.
조절 수단(28)은 와인딩 샤프트가 스포티한 운전 스타일의 소정 벨트력에서 중단되도록 구성될 수 있다. 이를 위해 요구되는 측정값을 도 11을 참고하여 설명한다. 시간 주기 1에서, 벨트 릴의 예비 중단을 방해하는 낮은 회전 속도에서 커플링의 결합 후에, 증가하는 벨트력이 상태 1에서 시트 벨트에 가해진다. 소정의 벨트력이 달성된 후에, 벨트력은 시간 주기 2 동안에 일정하게 유지된다. 이것은 시간 t1과 t2의 지점 사이에서 벨트 느슨함의 제거 동안에 존재하는 벨트력으로 구성될 수 있다. 그러나, 벨트력은 벨트의 느슨함을 제거하는 동안에 사용될 때보다 더 높게 측정될 수 있다. 이후에, 벨트력은 시간 주기 3에서 예를 들어, 웨빙 추출 방향으로 전기 모터 구동부(4)의 회전 방향의 역전을 통해 잠시(몇 msec) 감소된다. 이어서, 시간 주기 4에서, 벨트력은 펄스형으로 증가하고 감소되며, 이에 의해 전기 모터 구동부(4)는 웨빙 권취 방향으로 시트 벨트(1)를 권취하고, 그 후 웨빙 추출 방향으로 급격하게 스위칭된다. 스위칭 동안에, 시트 벨트(1)에는 증가된 벨트력이 가해져서, 전기 모터의 회전 방향이 웨빙 추출 방향으로 스위칭되는 동안에, 와인딩 샤프트(2)는 시트 벨트에 의해 수행되는 반응력에 의해 높은 가속으로 웨빙 추출 방향으로 회전되고, 이에 의해 공지된 방식으로 벨트 웨빙 감지 예비 중단이 제어되고, 추가의 웨빙 추출의 경우, 와인딩 샤프트의 메인 중단이 제어된다.
시간 주기 4 동안에 웨빙 권취 방향으로부터 웨빙 추출 방향으로의 전기 모터의 급격한 회전 방향 역전 도중에, 커플링이 해제된다. 새로운 결합을 방해하기 위해, 전기 모터 구동부는 천천히 제동되고, 시간 주기 5 및 6에서 스타팅 위치(표준 위치)로 다시 이동한다. 와인딩 샤프트(2)는 제어된 메인 중단 위치에 남아있게 된다. 이러한 경우에, 시트 벨트는 상태 2 동안에 조절된 벨트력으로 차량 탑승자에 적용된다. 벨트력은 필요하다면 예를 들어, 원하는 운전 스타일에 따라 조절 수단(28)의 도움으로 차량 탑승자에 의해 조절될 수 있다. 와인딩 샤프트의 메인 중단 위치의 결합은 탐지기(25; 도 1 및 도 2)에 의해 탐지되고 중앙 컴퓨터(34)에 의해 기록될 수 있다.
정상 주행 조건 동안에는 구속 시스템은 각 경우에 그 조절된 스타팅 위치에 있게 된다. 차량이 정지하게 되면, 벨트 버클은 해제되고, 벨트 버클 센서(27)는 대응하는 신호를 중앙 컴퓨터(34)에 보내게 된다. 이어서, 차량의 시동이 꺼지게 된다.
도 3의 우측부에 있어서, 다양한 위험 상황과 각 경우에 요구되는 구속 기능이 개략적으로 도시되어 있다. 이러한 경우에, 예정된 거리를 넘어서 특정 시간 길이 동안에 차량 탑승자가 차량의 정상 착석 위치에서 벗어나도록 이동한 예를 들어, 소위 부적절한 위치("Out-Of-Position")가 도시되어 있다. 이러한 타입의 위치는 예를 들어, 미국 특허 공보 제 6,290,159 B1 호에 공지되어 있는 바와 같이 와인딩 샤프트의 이동을 감지하는 감지 수단(33)의 도움으로 탐지될 수 있다. 이에 의해, 웨빙 추출 길이를 나타내는 와인딩 샤프트(2)의 회전이 탐지된다.
감지 수단(33)은 스타팅 위치에서 와인딩 샤프트(2)에 채택되는 회전 각도로부터 벨트 웨빙 추출 길이를 탐지하고, 상응하는 신호를 중앙 컴퓨터(34)에 공급한다. 만약 소정의 웨빙 추출 길이가 초과된다면, 컴퓨터(34)는 전기 모터 구동부(4)를 스위치-온 시킨다. 이러한 경우에, 모터는 커플링(5)을 결합시키는 회전 속도로 구동되고, 이어서 벨트 웨빙은 바람직하게는 감소된 회전 속도로 권취된다. 이러한 경우, 차량 탑승자는 전기 모터 구동부(4)에 의해 생성된 토크의 도움으로 정상 착석 위치로 돌아오게 된다.
가속 센서(32)에 의해 과도한 측방향 가속 또는 다른 방향으로 차량에 작용하는 가속이 탐지되면, 동일한 공정이 수행될 수 있다. 가속 센서(32)는 또한 중앙 컴퓨터(34)에 연결되어, 이 중앙 컴퓨터는 전술한 바와 같이 전기 모터 구동부(4)를 작동 커플링(5)을 통해 와인딩 샤프트(2)에 연결시키고, 대응하는 구속력으로 차량 탑승자를 차량 시트에 구속하며, 필요하다면 조기에 차량 탑승자를 잡아당겨 정상 착석 위치로 복귀시킨다.
만약, 예비 충돌 센서가 충돌 가능성이 농후한 상황 예를 들어, 비상 제동, 차량의 미끄러짐, 또는 장애물로의 접근 등을 탐지한다면, 예비 충돌 센서(31)는 상응하는 신호를 중앙 컴퓨터(34)로 보내게 된다. 중앙 컴퓨터(34)는 전기 모터 구동부(4)를 커플링(5)을 결합시키는 회전 속도로 스위치-온 시키고, 시트 벨트는 높은 회전 속도로 웨빙 권취 방향으로 권취되어, 차량 탑승자는 증가된 벨트력으로 차량 시트에 유지된다. 이러한 경우에, 도 11을 참고하여 설명된 와인딩 샤프트의 메인 중단이 달성될 수 있다.
도 10에는 시간의 함수 t로 약한 조임과 커플링(5)을 폐쇄하기 위해 필요한 모터 전류(I)가 도시되어 있고, 이것은 예를 들어 차량 탑승자의 착석 위치용 센서(30) 또는 가속 센서(32)에 의해 유발된다. 모터 전류는 시간 1에서 펄스형으로 증가하고, 대략 그 최대값 절반 또는 절반 약간 미만으로 감소하게 된다. 이 단계에서, 커플링(5)이 결합된다. 도 4 및 도 5를 참고하여 전술한 바와 같이, 펄스형 전기적인 장력이 초기에 전기 모터 구동부(4)에 적용되고, 그 후 로터가 완전한 회전을 수행하기 전에 감소되면서, 극성을 유지시킨다. 이로 인하여 모터 전류가 펄스형으로 증가하게 되고, 시간 1에서 감소하게 된다. 그 후, 전기적인 장력이 다시 증가하게 된다. 여기서, 모터 전류는 시간 2 동안에 상응하는 토크 증가와 함께 증가하고, 이에 의해 벨트 웨빙은 "결합 충격(engagnement jolt)"이 생기지 않고 권취된다. 시간 3 동안에 전류력이 감소하고, 시트 벨트는 약하게 조여진다. 시간 간격 시간 1 및 시간 2는 각각 대략 10 내지 30 ms로 구성되어 있다. 이러한 방식으로, 시트 벨트의 조임이 차량 탑승자의 신체에 시트 벨트가 적용되는 벨트력에 급격한 영향을 주지 않고서, 회전 속도 또는 가속에 대하여, 커플링의 고정 결합이 달성된다.
와인딩 샤프트가 웨빙 추출 방향으로 추가적인 회전이 중단되는 메인 중단 위치로부터의 와인딩 샤프트(2)의 해제를 도 8 및 도 9에서 설명한다.
시간 t1 및t2 사이의 상태에서, 커플링(5)은 모터 회전 속도에 의해 결합되고, 와인딩 샤프트는 전기 모터 구동부(4)와 회전 연결된다. 전기 모터 구동부(14)는 웨빙 추출 방향으로 와인딩 샤프트(2)를 회전시키고, 이에 의해 메인 중단 위치, 특히 메인 중단 캐치는 그 결합 위치로부터 해제되고, 벨트 웨빙 감지 예비 중단, 특히 예비 중단 캐치는 복원력 예를 들어, 스프링력(시간 t3)에 의해 해제된다. 바람직하게는, 점진적으로 증가하는 벨트력만이 달성된다. 시점 t3와 t4 사이에서 벨트 권취 방향으로의 추가의 회전 동안에, 와인딩 샤프트가 t4에 위치하고 커플링이 벨트 추출 방향으로의 전기 모터 구동부(4)의 추가의 회전과 함께 개방될 때까지, 벨트 웨빙이 이완되고 즉, 벨트력이 감소된다.
만약, 시점 t3에서 과도하게 큰 반력이 높은 벨트력으로 인한 메인 중단 위치의 해제에 대항하여 존재하다면, 메인 중단 캐치는 그 중단 위치에 남아있게 된다. 이 위치는 탐지기(25)에 의해 탐지될 수 있고, 상응하는 신호가 중앙 컴퓨터(34)로 발송될 수 있다. 중앙 컴퓨터(34)는 결합된 커플링(5)을 통해 와인딩 샤프트(2)에 계속 연결되어 있는 모터를 도 9에 따른 웨빙 권취 방향으로 높은 가속으로 회전시킨다. 이어서, 메인 중단 캐치는 벨트에 작용하는 반력을 극복함으로써 그 중단 치형 결합으로부터 해제되고, 벨트 웨빙은 벨트 추출 방향으로의 와인딩 샤프트의 회전에 의해 해제된다.
메인 중단 위치의 해제는 감지 장치(33)에 의해 수행될 수도 있고, 이 감지 수단으로 와인딩 샤프트 회전이 탐지된다. 만약, 웨빙 추출 방향 방향으로의 와인딩 샤프트(2)의 회전 후에, 웨빙 추출 방향으로의 와인딩 샤프트 회전이 시점 t3에서 감지 장치(33)에 의해 탐지되지 않는다면, 이것은 와인딩 샤프트(2)의 메인 중단 위치가 여전히 존재한다는 것을 의미한다. 도 9에서 이미 설명한 강력한 분리 공정이 이어서 수행된다. 벨트 웨빙 감지 예비 중단부와 제어된 메인 중단부를 구비하는 센서(14)의 실시예가 미국 특허 공보 제 6,283,398 B1 호에 공지되어 있다.
도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 약한 조임 또는 강한 조임에 의해 생성된 단부 위치는 전기 모터에 의해 역전될 수 있어서, 모티브 스프링(3)의 복원력이 와인딩 샤프트(2) 및 시트 벨트(1)에 작용하는 스타팅 위치가 복원될 수 있다. 이것은 전기 모터 구동부(4)가 웨빙 권취 방향으로 회전하고 커플링(5)이 해제되는 것에 의해 수행될 수 있다. 반복적으로 전술한 기능을 수행하기 위해, 전기 모터 구동부(4)는 (추가로 도시하지 않는) 재충전 가능한 에너지 또는 전류 공급부에 접속되어 있다. 이러한 타입의 연결된 전기 모터 구동부의 역전가능하게 충전할 수 있는 에너지원이 국제 특허 공보 제 01/45985 A1 호에 공지되어 있다.
전술한 기능을 수행하기 위해, 커플링(5)은, 전기 모터 구동부(4)에 의해 구동되는 구동 휠(11)과 웨빙 권취 방향으로 함께 회전하는 커플링부의 대응하는 회전 속도 또는 커플링부 중 하나 특히, 커플링 요소 캐리어의 대응하는 가속으로, 웨빙 추출 방향으로 회전 동안에 결합되거나 개방된다.

Claims (12)

  1. 시트 벨트 리트랙터(26)로서,
    시트 벨트(1)를 권취하는 와인딩 샤프트(2)와,
    상기 시트 벨트(1)의 권취 방향으로 상기 와인딩 샤프트(2)를 편향시키는 모티브 스프링(3)과,
    스프링력을 변화시키도록 상기 모티브 스프링(3)에 전달될 수 있는 토크를 발생시키는 전기 모터(4)와,
    상기 전기 모터(4)의 토크를 상기 와인딩 샤프트(2)에 전달하여 상기 시트 벨트(1)를 후퇴시킬 수 있는 스위치 커플링(5)을 포함하고,
    토크를 전달하기 위해, 구동 휠(11)이 상기 와인딩 샤프트(2)에 회전 불가능하게 동축 관계로 연결된 샤프트(8)에 회전 가능하게 장착되고, 상기 구동 휠(11)은 강성 회전 연결부(15)에 의해 상기 모티브 스프링(3)의 외측 스프링 단부(10)에 회전 불가능하게 연결되며, 상기 스위치 커플링(5)의 제 1 표면(18)이 복원력에 저항하여 구성부품(25)에 이동가능하게 장착되며, 상기 구성부품은 상기 강성 회전 연결부(15)에 고정 연결되고 샤프트(8)를 중심으로 회전가능하며, 상기 샤프트(18)에는 상기 커플링(5)의 제 2 표면(19)이 회전 불가능하게 연결되는
    시트 벨트 리트랙터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치 커플링(5)의 제 1 표면(18)은 전자기 신호, 관성력, 또는 원심력에 의해 스위치 커플링(5)의 제 2 표면(19)과의 결합 위치로 이동할 수 있는
    시트 벨트 리트랙터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 휠(11)은 토크를 전달하는 기어(13)인
    시트 벨트 리트랙터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 모터(4)와, 모티브 스프링(3)과, 커플링(5)은 샤프트(8)에 조립될 수 있는 유닛(17)인
    시트 벨트 리트랙터.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 기어(13)는 기어 휠, 나사 기어, 또는 워엄 기어인
    시트 벨트 리트랙터.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 기어(13)와, 커플링(5)과, 모티브 스프링(3)은 차량 및 벨트 웨빙 감지 센서(14)가 있는 시트 벨트 리트랙터(26)의 일측부에 배치되는
    시트 벨트 리트랙터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 시트 벨트 리트랙터(26)의 타측부에는, 점화 구동 조임 수단(pyrotechinc driven tightening means; 6)이 위치하여, 시트 벨트(1)를 조이기 위해 와인딩 샤프트(2)를 권취 방향으로 구동하는
    시트 벨트 리트랙터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 모터(4)의 작동은 위험 주행 상황을 나타내는 센서 신호에 의해 유발될 수 잇는
    시트 벨트 리트랙터.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 전기 모터(4)와 점화 구동 조임 수단(6)은 시트 벨트 리트랙터 프레임(7)에 고정되는
    시트 벨트 리트랙터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기어(13)와, 커플링(5)과, 모티브 스프링(3)을 포함하는 상기 유닛(17) 도 시트 벨트 리트랙터 프레임(7)에 고정되는
    시트 벨트 리트랙터.
  11. 제 1 항에 있어서,
    축방향 배치에 있어서, 상기 커플링(5)은 구동 휠(11)과 모티브 스프링(3) 사이에 배열되고, 이에 의해 상기 구동 휠(11)은 시트 벨트 리트랙터(26)의 외측에 있는 모티브 스프링(3)의 내측에 배열되는
    시트 벨트 리트랙터.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 커플링(5)은 벨트 권취 방향으로의 최소 가속 또는 최소 회전 속도로 결합되고, 벨트 추출 방향으로의 회전 중에 해제되는
    시트 벨트 리트랙터.
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