KR20120114238A - 안전 벨트용 텐셔닝 장치 - Google Patents

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Abstract

특히 차량용 안전 벨트를 위한 텐셔닝 (tensioning) 장치가 개시되는데, 상기 장치는 개스 생성기 및 튜브의 압력 챔버를 폐쇄하는 피스톤을 포함하며, 상기 압력 챔버는 상기 개스 생성기에 의해 압력이 가해질 수 있으며, 상기 피스톤은 상기 압력 챔버에 존재하는 압력으로 텐셔닝 운동으로 구동될 수 있으며, 이 텐셔닝 운동은 힘 전달 장치 (force transmitting device)에 의해 안전 벨트로 전달될 수 있고, 상기 피스톤이 폐쇄된 (close up) 또는 좁은 개구를 포함하며, 상기 개구는 상기 압력 챔버의 압력 및/또는 흐름 속도에 의해 야기되는 물질 제거 (material removal)에 의해 확장되고/되거나 개방될 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

안전 벨트용 텐셔닝 장치{Tensioning device for a safety belt}
본 발명은 청구항 제 1항의 전제부에 따른, 특히 차량에서의 안전 벨트용 텐셔닝 장치에 관한 것이다.
원칙적으로 청구항 전제부와 같은 종류의 텐셔닝 (tensioning) 장치에는 텐셔닝 과정 중에 압력 조건이 매우 강하게 변한다는 문제가 있다. 특히 매우 높은 압력 피크는 텐셔닝 장치의 일부가 손상되거나 텐셔닝 장치의 작동 과정이 파괴되도록 할 수 있다. 나아가 안전 벨트에 힘 제한 (force limitation) 장치가 마련되어 있는 한, 안전 벨트가 텐셔닝 과정에 이어지는 힘을 제한하는 벨트 추출 동작의 초반에도 여전히 존재하는 압력에 의해 텐셔닝 과정에 단기적으로 힘 제한 장치에 의해, 정의된 힘 제한 수준 보다 높은 힘의 수준까지 올라갈 수 있다. 이 효과는 일반적으로 힘 제한의 파괴로 표현된다. 지나치게 높은 압력으로 인해 생성된 단점으로 인한 이와 같은 힘 제한의 파괴를 피하기 위해, 압력 피크를 피하고 안전 벨트의 텐셔닝 이후의 압력을 가능한한 빨리 제거하기 위한 다양한 해결책들이 이미 제안되어 있다.
US 6 345 504 B1에는 블라인드 홀 (blind hole)을 가진 탄성 공에 의해 피스톤이 형성되며 이어지는 공에 관통공이 마련되며, 상기 관통공을 통해 상기 블라인드 홀에 지지되는 막대가 튀어나오는 텐셔닝 장치가 개시된다. 비정상적 압력이 있는 경우 상기 막대가 탄성 공의 파열을 유발하여 개스가 채널을 통해 빠져나가는 것을 허용하도록 한다. 텐셔닝의 제작 및 관통공과 막대의 제작은 비싸며 많은 비용이 소요되는 조립 과정이 필요한데, 이 조립 과정이 텐셔닝 장치를 더 비싸게 만든다.
본원의 과제는 개스 압력이 간단한 방법으로 제거되는, 비용이 저렴하면서도 기능이 보장되는 높은 성능의 텐셔닝 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 청구항 제 1항의 텐셔닝 장치에 의해 해결된다. 추가의 바람직한 본 발명의 실시예들은 종속항, 도면 및 상세한 설명에 의해 도출될 수 있다.
상기 과제의 해결을 위해 청구항 제 1항에 따라, 상기 피스톤 (21)이 폐쇄된 (close up) 또는 좁은 개구 (1, 1a)를 포함하며, 상기 개구 (1, 1a)는 상기 압력 챔버 (20)의 압력 및/또는 흐름 조건에 의해 야기되는 물질 제거 (material removal)에 의해 확장되고/되거나 개방될 수 있는 것을 특징으로 하는, 텐셔닝 장치가 제안된다.
제안된 해결책의 장점은 상기 개구가 테셔닝 과정의 초기에 폐쇄되거나 또는 좁은 단면을 가져서, 이 시점에 높은 테셔닝 성능을 전달할 수 있다는 것이다. 상기 개구는 그 후 텐셔닝 과정 중의 압력 및/또는 흐름 조건에 의해 개방되고/되거나 확장되어, 상기 압력 챔버의 압력이 개방되고/되거나 확장된 개구에 의해 상기 피스톤에서 사라질 수 있다. 개방되고/되거나 확장된 개구로 인해, 압력 피크가 텐셔닝 과정에 단점을 주지 않으면서 제거될 수 있으며, 피스톤이 텐셔닝 과정에 이어서 텐셔닝 운동에 대해 힘을 제한하는 벨트 추출 중에 힘 제한 수준을 상승시키지 않고 다시 뒤로 물러날 수 있다. 본 발명에 따르면, 개구의 개방 및/또는 확장에 물질 제거 효과가 사용되는데, 이것은 개구의 자유 단면이 텐셔닝 과정 중에 지속적으로 커지고/커지거나 개구가 텐셔닝 과정의 초기에 개방될 수 있다는 장점을 갖는다. 이로 인해, 텐셔닝 과정의 초기에 텐셔닝 장치의 가능한한 높은 효율이라는 의미에서 높은 텐셔닝 성능 (performance)이 전달되는 것이 가능해지며, 압력 챔버에 존재하는 압력이 텐셔닝 과정의 종결시에 가능한한 빨리 없어져서, 힘 제한 (force limitation) 방해를 피할 수 있다. 부식 (Erosion)으로도 불리는 물질 제거 (material removal)는 압력 챔버의 압력 및/또는 교란 (disturbance) 조건에 의해 야기되어, 개구의 개방 내지 확장이 직접 텐셔닝 장치 자체의 활성화에 의해 야기되게 한다. 여기서, 압력 특성값이 개구의 개방 및/또는 확장의 원인이 되는데, 이 특성값 초과시 전술한 텐셔닝 장치의 불리한 상태를 유발한다. 압력이 어떤 이유로 현저하게 작아진 경우, 즉 전술한 단점이 나타나지 않은 경우에, 개구가 확장되지 않거나 약간 확장되어 이 경우에 텐셔닝 성능이 불필요하게 저하되지 않는다. 물질 제거 효과는 온도 조건 및 개스 생성기 활성화 시의 상응하는 입자에 의해서도 뒷받침될 수 있다.
아래에 바람직한 실시예에 기해서 본 발명이 보다 자세히 설명된다. 도면에 자세한 것들이 도시되는데, 여기서
도 1은 벨트 리트랙터 (belt retractor)에 연결된, 튜브 내에서 운행되는 피스톤을 갖는 텐셔닝 장치;
도 2는 측면에 배치된 리세스를 갖는 피스톤;
도 3은 삽입물에 의해 좁아진 개구를 갖는 피스톤의 단면도;
도 4a는 피스톤과 다른 재료로 만들어진 얇은 격벽을 갖는 피스톤의 개구;
도 4b는 피스톤과 동일한 재료로 만들어진 얇은 격벽을 갖는 피스톤의 개구;
도 5a는 콘 모양으로 확대되는 단면을 갖는 개구;
도 5b는 다수의 실린더 모양의 오프셋에 의해 상이한 직경으로 확대되는 단면을 갖는 개구;
도 5c는 실린더 모양과 콘 모양으로 확대되는 오프셋을 갖는 개구를 도시한다.
도 1에 개략적으로 도시된 안전 벨트 텐셔닝은 갑문 턱 (lock sill: 13)을 가진 케이싱 (11), 그 내부에 장착된 벨트 축 선 (belt shaft axle:12)을 포함하는데, 상기 벨트 축 선은 도시되지 않은 안전 벨트 및 해제 후에 상기 벨트 축선 상에서 동작하는 텐셔닝 장치 (10)를 위한 것이다. 상기 텐셔닝 장치 (10)는 상기 벨트 축 선 (12)과 회전 방지되도록 (torque-proof) 결합되는 구동 풀리 (drive pulley:14), 개스 압력 생성을 위한 파이로 테크닉에 의한 (pyrotechinic) 개스 생성기 (17) 및 상기 개스 생성기 (17)를 벨트 축선 (12)으로 구동 풀리 (14)를 통해 결합시키는 튜브 (16)를 포함하며, 상기 구동 풀리는 예컨대 외치 (external teeth: 15)를 포함한다. 상기 튜브 (16)는 상기 케이싱 (11)의 일부이거나 별개의 구성 부분일 수 있는 튜브 벽 (tube wall)으로 형성된다.
상기 튜브 (16)에는 일련의 특히, 금속제의 공 (ball:19)들이 마련되어, 상기 개스 생성기 (17)에 의해 생성된 개스 압력을 상기 구동 풀리 (14)를 통해 상기 벨트 축 선 (12)으로 전달한다. 상기 벨트 리트랙터는 일련의 공 (19)과 상기 구동 풀리 (14) 사이의 상호 작용 영역 (18) 및 상기 구동 풀리 (14)와 상기 벨트 축 선 (12) 사이의 임의의 결합 장치 형성의 관점에서 제한되지 않는다. 마찰 없는 힘 전달을 위해 상기 공 (19)들의 외경은 상기 튜브 (16)의 내경보다 작다.
상기 튜브 (16)에는 도 1에 간략하게 암시만 된 피스톤 (21)이 마련되는데, 이 피스톤은 상기 개스 생성기 (17)과 일련의 공 (19)들 사이의 영역에, 즉 상기 일련의 공 (19)의 제 1 공 (19a)의 힘 전달 바로 앞에 마련된다. 상기 피스톤 (21)은 상기 개스 생성기 (17)를 통해 개스 압력으로 튜브 (16)에서 압력 챔버 (20)를 폐쇄하여, 상기 피스톤이 상기 압력 챔버 (20)에 개스 생성기 (17)에 의해 압력이 가해진 경우 텐셔닝 운동으로 구동될 수 있다. 상기 피스톤 (17)의 텐셔닝 운동은 볼 (19)과 구동 막대 (14)로 형성된 힘 전달 장치에 의해 벨트 샤프트 (12)에 전달되어, 벨트 밴드가 잡아당겨진다. 상기 래트랙팅 장치 (10)는 예컨대, 일련의 볼 (19)과 구동 막대 (14)로 이루어진 힘 전달 장치로 벨트 텐셔닝에 적용되는 것으로 기술되지만, 예컨대 피니온과 와이어 구동기와 같은 다른 방식의 힘 전달 장치도 생각될 수 있다. 본 발명은 실제에 있어 구동이 피스톤-실린더 유닛을 포함하는 모든 종류의 힘 전달 장치에 적용될 수 있다. 상기 텐셔닝 장치는 벨트 버클이나 말단 피팅에도 적용될 수 있다.
도 2 및 3에는 상기 피스톤 (21).의 확대 사시도 및 단면도가 각각 도시된다. 상기 피스톤 (21)은 캘롯 (calot) 모양의 전면 (3)을 갖는데, 이 전면은 제 1 공 (19a)의 접촉면으로 기능한다. 상기 전면 (3)으로부터 출발하여, 상기 피스톤의 면은 방사상으로 외측으로 확장되어 원주의 실링 립 (sealing lip:4)으로 종결되는 측면 (26)으로 이행한다. 상기 전면 (3)의 캘롯 형상으로 인해 가능한한 큰 면이 상기 제 1 볼 (19a)에 접촉한다. 나아가, 접촉을 잃지 않고 상기 피스톤 (21)이 상기 제 1 볼 (19a)에 상이하게 조정되어, 튜브가 휨에도 상기 피스톤 (21)이 상기 제 1 볼 (19a)에 신뢰성 있게 접촉할 수 있다. 원주 방향으로 외측으로 확장되는 측면 (26)으로 인해 컵 모양이 만들어져서, 가해진 압력이 압력 챔버 (20)에서 일부는 실링 립 (4)에 작용하는 원주 방향 힘으로 변환되며, 상기 피스톤 (21)은 상기 실링 립 (4)을 통해 강화된 밀봉력을 가지고 상기 튜브 (16)의 내부에 접촉한다. 상기 피스톤 (21)의 측면 (26)에는 외측을 향하는 그루브 형태의 개구 (1)가 마련된다. 상기 튜브 (16)의 내측에 접촉한 측면 (16)에 의해, 상기 그루브의 열린 부분이 다시 폐쇄되어, 원주 방향으로 닫힌 개구 (1)가 형성된다.
상기 개구 (1)의 또 다른 가능한 모양이 도 3에 도시되는데, 이 도면에서 상기 개구는 관통공 모양이다. 도 3의 개구 (1)는 삽입물 (2)로 보다 작은 단면을 갖는 개구로 좁아진다.
도 4a 및 4b에는 본 발명의 2개의 추가의 대안적 실시예가 도시되는데, 여기서는 상기 개구 (1)가 얇은 분리 벽 (5,6)에 의해 폐쇄되며, 여기서 도 4a에 도시된 실시예는 상기 피스톤 (21)과 다른 재료로 만들어지며, 도 4b에 도시된 실시예는 상기 피스톤 (21)과 동일한 재료로 만들어진다. 상기 개구 (1)를 덮는 격벽 (5,6) 재료의 선택은 원하는 물질 제거 (material removal)에 상응하게 이루어지며, 여기서 상기 개구 (1)의 개구 과정은 물질 제거 및 격벽 (5,6)의 두께에 영향을 받을 수 있다.
도 5a 내지 5c에는 상기 압력 챔버로부터 출발해서 점점 작아지는 단면을 갖는 개구 (1)의 다양한 실시예들이 도시된다. 도 5에는 상기 개구 (1)가 테이퍼링 되는 콘 (7)으로 형성된다. 도 5b의 실시예에서는 상기 개구 (1)가 2개의 실린더 모양의 홀 (hole: 22)에 의해 형성되는데, 이 홀들은 이행부에서 오프셋을 형성한다. 도 5c에서는 콘 (7)과 실린더 모양의 단 (8)의 결합으로 형성된 개구 (1)가 도시된다. 모든 실시예들에서, 상기 압력 챔버 (20)로부터 출발하여 점점 작아지는 단면에 의해 텐셔닝 과정 중에 상기 압력 챔버 (20)의 압력이 닿는 면적이 좁아진다. 단면적이 좁아짐으로써, 상기 개구 (1)의 길이 방향을 따른 본 발명에 따라 의도된 물질 제거가 커지는데, 왜냐하면 상기 개구 (1)를 통해 지나가는 개스 흐름의 흐름 속도가 커지기 때문이다.
본 발명의 핵심은 물질 제거에 의해 상기 압력 챔버 (20) 의 압력 또는 이에 기인하는 흐름 (flow) 속도에 의해 열리고/거나 넓어지는 것에 있다. 물질 제거의 효과는 이것을 야기하는 압력 및/또는 흐름 속도 하에서 온도 및 개스 생성기 (17)의 활성화 시 생산된 입자에 의해 작은 부분들 (small part)이 상기 개구 (1)의 재료 표면으로부터 분리되는 것에 의해 뒷받침된다. 이 물질 제거의 효과는 재료의 의식적 선택 및 개구 (1)의 형태 부여에 의해 영향을 받을 수 있다. 상기 개구 (1)는 예컨대, POM과 같은 재료에 의해 폐쇄되거나 합성 물질로 된 삽입물에 의해 좁아질 수 있으며, 반면 상기 피스톤의 다른 부분은 경성 (hard) 재료로 생산될 수 있다. 이 경우, 물질 제거의 효과는 상기 개구 (1) 영역에서 특히 강하게 나타나며, 상기 피스톤 자체는 물질 제거를 겪지 않는다.
나아가, 상기 개구 (1)는 단면에 있어서도 다양한 형태를 가질 수 있는데, 예컨대 장방형, 육각형 또는 원형을 가질 수 있으며, 이에 의해 물질 제거가 달라질 수 있다. 물질 제거를 위한 가장 중요한 변수는 물질 제거가 야기되는 표면을 따라 이루어지는 뜨거운 가스의 흐름의 속도이다. 이것은 한편 압력 자체의 의해 달라질 수 있는데, 왜냐하면 이것이 가스의 흐름 생성의 원인이 되기 때문이다. 나아가, 이미 열린 개구의 폭도 결정적인데, 왜냐하면 이것이 개구 (1)의 흐름 속도를 결정하기 때문이다. 이 경우, 개구 (1)에서의 매우 높은 흐름 속도로 인해, 물질 제거를 제한하기 위해 개구 (1)의 재료가 피스톤보다 더 경성일 수 있다. 예컨대, 개구에 삽입되는 금속관이 그 예가 될 수 있다.
상기 개구가 이미 열려있거나 또는 텐셔닝 과정의 초기에 좁아진 개구 (1a)가 존재하는 동안, 상기 개구는 노즐로 작용하여, 높은 압력 하에 상기 압력 챔버에 존제하는 가스가 상기 개구로 들어갈 때 우선 가속된다. 개구 (1)에서의 높은 흐름 속도로 인해, 가스 흐름에 의해 이 속도가 높아지며, 여기서 개구에서의 이 높은 흐름 속도가 높은 표면 마모 및 이로 인해 재료 표면 일부의 제거를 야기하며, 이 부분들이 빨리 빠져나가서 개구 (1)가 막히지 않는다. 개구 (1)의 점점 작아지는 단면으로 인해 상기 개구 (1)에서의 흐름이 더욱 가속될 수 있다. 나아가, 점점 작아지는 단면의 장점은 개구를 좁게 만들기 위한 삽입물 (2)이 가스 흐름에 의해 급격히 제거되지 않아서 개구가 이로 인해 급격히 커지지 않을 수 있다.
제안된 방법은 텐셔닝 과정 중의 변수를 변화시켜 개구 (1)의 확장이 연속적으로 이루어지지 않고, 텐셔닝 과정 말미에 높아지도록 조절될 수도 있다.

Claims (9)

  1. 특히 차량용 안전 벨트를 위한 텐셔닝 (tensioning) 장치로서, 개스 생성기 (17) 및; 튜브 (16) 내에서 가이드 (guide)되며 상기 튜브 (16)에서 압력 챔버 (20)를 폐쇄하는 피스톤 (21)을 포함하며, 상기 압력 챔버 (20)는 상기 개스 생성기 (17)에 의해 가압될 수 있으며, 상기 피스톤 (17)은 상기 압력 챔버 (20)에 존재하는 압력으로 텐셔닝 운동으로 구동될 수 있으며, 이 텐셔닝 운동은 힘 전달 장치 (force transmitting device)에 의해 안전 벨트로 전달될 수 있고,
    상기 피스톤 (21)이 폐쇄된 또는 좁은 개구 (1, 1a)를 포함하며, 상기 개구 (1, 1a)는 상기 압력 챔버 (20) 내의 압력 및/또는 흐름 조건 (flow condistions)에 의해 야기되는 물질 제거 (material removal)에 의해 확장되고/되거나 개방될 수 있는 것을 특징으로 하는, 텐셔닝 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 개구 (1, 1a)는 얇은 격벽 (5,6)에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 텐셔닝 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 개구 (1, 1a)는 개구의 길이 방향을 따라 변화하는 단면을 갖는 것을 특징으로 하는, 텐셔닝 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 개구 (1, 1a)의 단면은 상기 압력 챔버 (20)로부터 출발하여 작아지는 것을 특징으로 하는, 텐셔닝 장치.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 개구 (1, 1a)의 단면은 길이 방향을 따라 적어도 그 일부가 콘 (cone) 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 텐셔닝 장치.
  6. 제 3항 내지 제 5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 개구 (1, 1a)는 길이 방향을 따라 오프셋 (9)을 갖는 것을 특징으로 하는, 텐셔닝 장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 개구 (1, 1a)에는 상기 상기 개구 (1, 1a)를 폐쇄하거나 좁게 만들 수 있는 삽입물 (2)이 마련되는 것을 특징으로 하는, 텐셔닝 장치.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 개구 (1, 1a)는 상기 피스톤 (21)의 재료와 다른 재료로 폐쇄되거나 좁아지며, 상기 압력 챔버 (20)에 존재하는 압력 및 흐름 조건 하에서, 상기 개구 (1, 1a)에 배치(arrange)된 재료의 물질 제거가 상기 피스톤 (21) 재료의 물질 제거보다 큰 것을 특징으로 하는, 텐셔닝 장치.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 개구 (1, 1a)는 상기 피스톤 (21)의 측면 (26)에 배치된 리세스 (recess)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 텐셔닝 장치.

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