KR20210129217A - 보조 스풀 로킹 시스템을 갖는 시트 벨트 리트랙터 - Google Patents
보조 스풀 로킹 시스템을 갖는 시트 벨트 리트랙터 Download PDFInfo
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Abstract
차량 시트 벨트 조립체는 리트랙터 프레임(19)에 대해 회전가능한 스풀(14)을 갖는 시트 벨트 리트랙터(10)를 갖고, 스풀(14)은 그 상에 감긴 시트 벨트 웨빙(11)을 보관한다. 리트랙터(10)는 또한, 차량 탑승자 구속을 제공하기 위해 리트랙터 프레임(19)에 대해 스풀(14)을 선택적으로 로킹하기 위한 일차 로킹 기구(25)를 포함한다. 리트랙터(10)는 미리결정된 구속 부하가 스풀(14) 상에 작용할 때 리트랙터 프레임(19)에 대해 스풀(14)을 선택적으로 로킹하기 위한 보조 로킹 기구(50)를 추가로 포함한다.
Description
관련 출원의 상호 참조
본 PCT 국제 출원은 2019년 3월 15일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/354,844호에 대해 35 U.S.C. § 119 하에서 우선권의 이익을 주장하며, 그 내용은 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.
기술분야
본 발명은 대체적으로 차량의 탑승자를 구속하기 위한 시트 벨트 구속 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로는 스풀(spool), 일차 로킹 시스템, 및 보조 로킹 시스템을 갖는 그러한 시스템을 위한 시트 벨트 리트랙터에 관한 것이다.
시트 벨트 리트랙터는 차량 벨트 구속 시스템의 표준 구성요소이며, 시트 벨트 웨빙(seat belt webbing)을 수용하기 위한 스풀(스핀들)을 갖는다. 스풀은 웨빙을 권취 및 보관하는 데 사용된다. 차량 감속 또는 시트 벨트 웨빙 추출에 의해 나타낸 바와 같은 잠재적인 사고 상황의 검출 시, 스풀은 시트 벨트를 통해 탑승자를 구속하도록 회전에 대항하여 로킹된다. 최근에, 리트랙터는, 구속 이벤트 동안 탑승자와 시트 벨트 사이의 미리결정된 웨빙 부하 수준에 도달 시에 스풀이 회전하고 시트 벨트 웨빙을 풀어내게 하도록 구조화된 하나 이상의 부하 제한 요소를 갖도록 설계되었다. 이러한 방식으로, 탑승자에 부과되는 구속력은 제어된 방식으로 제한되어, 원하는 부하 제한 특성을 제공할 수 있다.
스풀 내의 하나 이상의 토션 바아(torsion bar)가 부하 제한 요소로서 통상 사용된다. 충격 조건에서, 토션 바아의 일 단부는 리트랙터 프레임에 로킹되는 한편, 다른 단부는 리트랙터 스풀과 결합된다. 부착 지점들 사이의 바아 섹션은 탄성 및 가소성 비틀림 편향을 겪어, 스풀과 리트랙터 프레임 사이의 비틀림 제어식 상대 회전을 가능하게 한다. 구속 이벤트 동안 웨빙의 결과적인 제어된 추출은 차량 탑승자에 작용하는 벨트 부하인가를 제한하는 역할을 한다.
다중 스테이지 부하 제한 리트랙터의 하나의 유형은 다중 스테이지 토션 바아 또는 토션 바아들의 시스템을 사용한다. 다중 스테이지 토션 바아는 본질적으로 각자의 단부에서 축방향으로 정렬되고 결합되는 2개의 토션 바아이다. 토션 바아의 적절한 스테이지 또는 부분은 원하는 바에 따라 이차 부하 제한 특성을 제공하도록 선택적으로 결합될 수 있다.
현재 이용가능한 토션 바아 유형의 부하 제한 리트랙터는 대체적으로 만족스럽게 작동한다. 그러나, 추가의 개선을 위해 요구되는 추가의 설계 목표 및 목적이 있다. 하나의 그러한 설계 목표는 복잡성, 비용, 및/또는 패키징 크기를 감소시키는 것일 수 있다. 다른 그러한 설계 목표는 구속 이벤트 동안 리트랙터 강도를 개선하기 위한 기구를 제공하는 것일 수 있다.
본 발명은, 리트랙터 프레임에 대해 회전가능하고 그 상에 감긴 시트 벨트 웨빙을 보관하는 스풀을 갖는 시트 벨트 리트랙터를 갖는 차량 시트 벨트 조립체를 제공한다. 리트랙터는 또한, 차량 탑승자 구속을 제공하기 위해 리트랙터 프레임에 대해 스풀을 선택적으로 로킹하기 위한 일차 로킹 기구를 포함한다. 리트랙터는 미리결정된 구속 부하가 스풀 상에 작용할 때 리트랙터 프레임에 대해 스풀을 선택적으로 로킹하기 위한 보조 로킹 기구를 추가로 포함한다.
본 발명의 추가의 실시예는 리트랙터 프레임의 일부분을 한정하는 복수의 로킹 치형부(locking tooth) 및 스풀의 일부분을 한정하는 보조 로킹 표면을 갖는 보조 로킹 기구를 포함한다.
추가의 실시예 하에서, 여기서 스풀은 스풀 상에 작용하는 미리결정된 구속 부하에 응답하여 반경방향 변위를 겪어, 이에 의해 복수의 로킹 치형부와 보조 로킹 표면 사이의 맞물림을 허용한다.
본 발명의 추가의 실시예는 미리결정된 구속 부하가 스풀 상에 작용할 때까지 적어도 하나의 보조 로킹 치형부와 보조 로킹 표면 사이의 맞물림을 실질적으로 방지하기 위해 적어도 하나의 보조 로킹 치형부와 보조 로킹 표면 사이에 적어도 부분적으로 위치되는 변형가능 베어링을 포함할 수 있다. 변형가능 베어링은 또한, 베어링 표면에 실질적으로 수직하고 리트랙터 프레임의 하나 이상의 벽에 맞닿도록 구성된 하나 이상의 측벽을 포함할 수 있다. 추가로, 리트랙터는 하나 초과의 변형가능 베어링을 포함할 수 있다.
본 발명의 추가의 실시예는 또한 스풀과 결합된 부하 제한 요소를 포함할 수 있으며, 여기서 일차 로킹 기구는 적어도 부분적으로 부하 제한 요소를 통해 리트랙터 프레임에 대해 스풀을 선택적으로 로킹한다. 본 발명은 또한, 부하 제한 요소 및 스풀 중 적어도 하나와 선택적으로 맞물리도록 그리고 부하 제한 요소와 스풀 사이의 상대 회전을 선택적으로 제한하도록 구성된 스풀 회전 제한기를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 리트랙터 조립체의 단면도이다.
도 2는 도 1의 선 2--2를 따라 취한 프레임 측벽의 측면도이며, 여기서 변형가능 베어링 및 스풀은 예시적인 목적을 위해 도시되지 않는다.
도 3은 도 1의 선 3--3을 따라 취한 프레임 측벽의 측면도이며, 여기서 프레임 단부 캡은 예시적인 목적을 위해 도시되지 않는다.
도 4는 프레임 측벽에 관련한 변형가능 베어링의 제2, 제3, 제4, 및 제5 실시예들의 분해도이다.
도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d는 프레임 치형부들의 다양한 실시예들을 도시한다.
도 6은 차량에 이용되는, 본 발명의 원리들에 따른, 시트 벨트 조립체를 개략적으로 도시한다.
특히 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 리트랙터 조립체(10)가 도시되어 있다. 리트랙터 조립체는 대체적으로 리트랙터 프레임(19), 리트랙터 프레임(19)에 대해 회전가능한 스풀 요소(14)를 갖는 스풀 조립체(12), 스풀 요소(14)와 결합된 토션 바아(36)와 같은 부하 제한 요소, 부하 제한 요소(14)를 통해 리트랙터 프레임(19)에 대해 스풀 요소(14)를 선택적으로 로킹시키기 위한 일차 로킹 기구(25), 및 리트랙터 프레임(19)에 대해 스풀 요소(14)를 선택적으로 로킹시키기 위한 보조 로킹 기구(50)를 포함한다.
스풀 조립체(12)는 스풀 요소(14)를 포함하며, 스풀 요소는 소정 길이의 시트 벨트 웨빙(11)의 단부와 맞물리도록 구성된 대체로 원통형인 외부 표면(16)을 형성하고, 시트 벨트 웨빙(11)의 다수의 랩(wrap)이 스풀 요소(14) 상으로 감기어 그 상에 보관될 수 있게 한다. 스풀 요소(14)의 일 단부는 리트랙터 프레임(19)에 의해 지지되는 적합한 부싱 또는 베어링 요소 내에 보유되는 베어링 표면(18)을 형성한다. 예를 들어, 리트랙터 프레임(19)은 제1 및 제2 프레임벽들(19a, 19b)을 포함하고, 변형가능 베어링(20)이 제1 프레임벽(19a)과 스풀 베어링 표면(18) 사이에 위치된다. 제1 측벽(19a)과 결합되는 비틀림 스프링 캡(21)은, 스풀의 슬릿(17)과 맞물려 시트 벨트 웨빙(11)으로부터의 슬랙(slack)을 수축시키는 수축 스프링(23)을 수용한다.
스풀 요소(14)의 반대편 단부는 리트랙터 프레임(19)에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 지지되는 적합한 부싱 또는 베어링 요소 내에 보유되는 베어링 스터브(bearing stub)(24)를 포함하는 프로파일 헤드(22)와 결합된다. 예를 들어, 프로파일 헤드(22)의 베어링 스터브(24)는 당업계에 잘 알려진 트레드 헤드(tread head)(도시되지 않음)와 결합될 수 있다. 스풀 요소(14)의 표면(14a)은, 스풀 요소(14)와 프로파일 헤드(22)가 비충돌 조건 작동의 모든 또는 대부분의 주기 동안과 같은 소정 조건 동안 함께 회전하는 충분한 각자의 마찰 계수로 그리고 충분한 힘으로 프로파일 헤드(22)의 표면(22a)에 맞닿는다.
프로파일 헤드(22)는 커플러 단부(28)를 수용하기 위한 대체로 원통형인 형상의 보어(26)를 한정하여, 프로파일 헤드(22)와 커플러 단부(28)가 함께 회전하게 한다. 예를 들어, 보어(26) 및 커플러 단부(28) 중 하나 또는 둘 모두는 각각, 서로 맞물리고 각자의 구성요소들 사이의 미끄러짐 또는 다른 상대 회전 이동을 방지하는 스플라인들을 포함할 수 있다. 프로파일 헤드(22)는 당업계에 공지된 바와 같이, 로킹 이벤트의 검출 시에 스풀 요소(14)의 회전을 구속하는 일차 로킹 기구(25)와 작동 연결되어 있다. 예를 들어, 로킹 이벤트의 검출 시, 일차 로킹 기구(25)는 리트랙터 프레임 측벽(19b)에 대해 프로파일 헤드(22)를 로킹하고, 그에 의해 후술되는 방식으로 스풀 요소(14)의 회전을 구속한다.
리트랙터 조립체(10)는 또한, 로토프리텐셔너(rotopretensioner) 디바이스와 같은 프리텐셔너 디바이스(31)를 포함할 수 있다. 로토프리텐셔너 디바이스는 공지되어 있으며, 가스 발생기에 의해 제공되는 기체 압력 하에서 스프로켓 휠과 맞물리도록 구동되는 볼 매스(ball mass) 또는 중합체 로드 요소(도시되지 않음)와 같은 일련의 요소를 포함할 수 있다. 그러나, 본 명세서에 청구된 본 발명은 프리텐셔너 디바이스(31)를 갖고 또는 그를 갖지 않고 작동할 수 있다.
도면에 도시된 리트랙터 조립체(10)는 또한, 커플러 단부(28)를 통해 프로파일 헤드(22)와 결합된 제1 단부(38) 및 스풀 요소(14)와 결합된 제2 단부(40)를 갖는 토션 바아(36)와 같은 부하 제한 요소를 포함한다. 프로파일 헤드(22), 커플러 단부(28), 토션 바아(36), 및 (단부(40)에 있는) 스풀 요소(14)는 그들 사이의 연결점들에서의 회전 이동을 완전히 또는 실질적으로 방지할 정도로 서로 회전 고정식으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 토션 바아(36)의 제1 단부(38) 및 커플러 단부(28) 내의 보어(42) 중 하나 또는 둘 모두는 각각, 서로 맞물리고 각자의 구성요소들 사이의 미끄러짐 또는 다른 상대 회전 이동을 방지하는 스플라인들을 포함할 수 있다. 유사하게, 토션 바아(36)의 제2 단부(40) 및 스풀 요소(14) 내의 보어(44) 중 하나 또는 둘 모두는 각각, 서로 맞물리고 각자의 구성요소들 사이의 미끄러짐 또는 다른 상대 회전 이동을 방지하는 스플라인들을 포함할 수 있다. 프로파일 헤드(22), 커플러 단부(28), 토션 바아(36), 및 스풀 요소(14)의 보어(44)는 회전 이동을 제한하기 위한 스플라인들을 포함할 필요는 없으며, 반대로, 구성요소들은 그들 사이의 연결점들에서의 전술된 상대 회전 이동을 제한하거나 방지하기 위해 임의의 적합한 구성요소들 및/또는 구성을 사용할 수 있다. 스풀 부하 제한 요소는 본 명세서에 기술된 본 발명의 작동에 필수적이지는 않다.
정상 작동 동안, 토션 바아(36) 및 스풀 요소(14)는 정상 작동 중심축(36a)을 중심으로 회전한다. 그러나, 아래에서 더욱 상세히 논의되는 소정 조건 하에서, 스풀 요소(14) 및/또는 토션 바아(36)는 그들이 변위된 중심축(36b)을 중심으로 회전하도록 반경방향 변위를 겪을 수 있다. 다시 말하면, 구속 부하가 미리결정된 수준에 도달하는 것으로 인해, 스풀 요소(14)의 종축은 그의 정상 위치로부터 변위되거나 비스듬하게 된다.
리트랙터 조립체(10)는 또한, 토션 바아(36)와 스풀 요소(14) 사이의 상대 회전을 선택적으로 방지하기 위해 토션 바아(36) 및/또는 스풀 요소(14)와 선택적으로 맞물리도록 구성된 스풀 회전 제한기(32)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비틀림 바(36)의 제1 단부(38)와 제2 단부(40) 사이의 미리결정된 횟수의 턴(완전 또는 부분) 후에, 스풀 회전 제한기(32)는 스풀 요소(14)를 프로파일 헤드(22)에 로킹하고 토션 바아(36)의 추가의 회전을 방지할 것이다. 보다 구체적인 예로서, 도 1에 도시된 스풀 회전 제한기(32)는 커플러 단부(28)의 나사형성된 부분(35)과 나사식으로 결합되는 나사형성된 너트(33)를 포함한다. (제2 단부(40)가 제1 단부(38)에 대해 회전할 때) 토션 바아(36)의 회전 변형 시, 스풀 요소(14)는 커플러 단부(28)에 대해 회전하고, 나사형성된 너트(33)는 커플러 단부의 나사형성된 부분(35)을 따라 프로파일 헤드 벽(34)을 향해 이동한다. 나사형성된 부분의 나사 피치 및 길이에 의해 결정되는 소정 횟수의 회전 후에, 나사형성된 너트(33)는 프로파일 헤드 벽(34)과 맞물리고 스풀 요소(14) 및 프로파일 헤드(22)를 로킹하거나 실질적으로 로킹하여, 그에 의해 토션 바아(36)의 추가의 회전을 방지한다. 스풀 회전 제한기(32)는 본 명세서에 기술된 본 발명의 작동에 필수적이지는 않다.
리트랙터 조립체(10)는 또한, 미리결정된 구속 부하가 스풀 상에 작용할 때 리트랙터 프레임(19)에 대해 스풀 요소(14)를 선택적으로 로킹하기 위한 보조 로킹 기구(50)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1 내지 도 3에 도시된 보조 로킹 기구(50)는 프레임과 스풀 사이의 상대 이동을 구속하기 위해 보조 로킹 표면과 선택적으로 맞물리기 위한 적어도 하나의 보조 로킹 치형부를 포함한다. 보다 구체적인 예로서, 도 1 내지 도 3에 도시된 보조 로킹 기구(50)는 스풀 상에 작용하는 미리결정된 구속 부하에 도달할 때 스풀 요소(14)의 외측 원통형 표면, 즉 보조 로킹 표면(18)과 선택적으로 맞물리는 복수의 보조 로킹 치형부(52)를 포함한다. 도 1 내지 도 3에 도시된 보조 로킹 기구(50)는 또한, 스풀 요소(14)의 보조 로킹 표면(18)과 보조 로킹 치형부(52) 사이에 위치되는 변형가능 베어링(20)을 포함하여, 변형가능 베어링(20)이 온전한 상태에 있는 동안(즉, 미리결정된 구속 부하에 도달하기 전) 보조 로킹 표면(18)과 보조 로킹 치형부(52) 사이의 맞물림을 방지한다. 다시 말하면, 변형가능 베어링(20)이 온전한 상태로 그리고 제위치에 유지될 때, 이는 대체적으로 스풀 요소(14)의 보조 로킹 표면(18)과 보조 로킹 치형부(52) 사이의 접촉을 방지하여, 이에 의해 보조 로킹 치형부(52)가 스풀 요소(14)와 맞물리거나 그와 직접 접촉하지 않고서 스풀 요소(14)가 베어링 표면(21a) 내에서 회전하게 한다.
전술된 미리결정된 구속 부하가 스풀 상에 작용하는 것은 스풀 요소(14)와 프로파일 헤드(22)를 로킹하는 스풀 회전 제한기(32)의 맞물림에 의해 적어도 부분적으로 용이하게 될 수 있다. 예를 들어, 스풀 회전 제한기(32)의 맞물림 시, 스풀 요소(14) 상에 작용하는 구속 부하는 미리결정된 구속 부하에 도달한 지점까지 증가할 수 있다. 추가적으로, 미리결정된 구속 부하에 도달한 때, 스풀 요소(14)는 위에서 논의된 바와 같이 반경방향으로 변위될 수 있다.
프로파일 헤드(22)가 로킹되지 않은 정상 차량 작동 동안, 스풀 조립체(12)는 베어링(18) 및 베어링 스터브(24)를 중심으로 리트랙터 프레임(19)에 대해 자유롭게 회전하도록 허용된다. 예를 들어, 벨트 웨빙(11)은 도 1에 도시된 방향(46)으로 (전형적으로 차량 탑승자에 의해) 리트랙터로부터 신장(protract)되거나, 또는 반대 방향으로 (전형적으로 리트랙터 스프링(23)에 의해) 수축될 수 있다. 이러한 작동은 정상 작동 조건 동안 차량 탑승자의 소정 유형의 이동을 허용하여, 바람직한 편안함 및 편의성 특징부를 제공한다.
로킹 이벤트 동안, 스풀 조립체(12)는 대체적으로 방향(46)으로의 시트 벨트(11) 추출을 제한하거나 방지한다. 예를 들어, 프로파일 헤드(22)는 시트 벨트 웨빙(11) 추출을 제한하기 위해 리트랙터 프레임(19)에 대해 로킹된다.
하나의 유형의 로킹 이벤트, 즉 일상적인 로킹 이벤트에서, 시트 벨트 웨빙(11) 추출 속도 또는 추출 가속도는 규정된 한계 밖으로 떨어질 수 있어, 이에 의해, 탑승자가 미리결정된 양보다 더 빠르게 시트에 대해 웨빙을 추출하거나 또는 차량 관성 감지 로킹 디바이스가 차량 기울기, 도로에 의해 유발된 진동 등으로 인해 활성화되는 것을 나타낸다. 일상적인 로킹 이벤트에서, 프로파일 헤드(22)는 리트랙터 조립체(10)가 리셋될 때까지 일차 로킹 기구(25)를 통해 리트랙터 프레임(19)에 로킹된다. 예를 들어, 일차 로킹 기구(25)는, 로킹 이벤트 동안 프로파일 헤드(22)의 수용 표면(29)과 맞물리고 프레임(19)에 대해 프로파일 헤드(22)를 로킹하는 로킹 치형부(27)를 포함할 수 있다. 결과적으로, 스풀 조립체(12)는 2개의 주요 유형의 연결부를 통해 프레임(19)에 대해 로킹될 수 있다. 예를 들어, 한편으로는, 스풀 조립체(12)는 커플러 단부(28)와의 프로파일 헤드(22)의 고정된 연결부, 토션 바아의 제1 단부(38)와의 커플러 단부(28)의 고정된 연결부, 및 토션 바아의 제2 단부(40)와 스풀 요소(14)의 고정된 연결부를 통해 프레임(19)에 대해 로킹된다. 다른 한편으로는, 스풀 조립체(12)는 또한, 각각 스풀 요소(14)의 맞닿음 표면들(14a, 22a)과 프로파일 헤드(22) 사이의 압입끼워맞춤 맞물림 또는 다른 맞닿음 맞물림과 같은 마찰력을 통해 프레임(19)에 대해 로킹된다. 스풀 조립체(12)가 프레임(19)에 대해 로킹될 때, 차량 탑승자의 운동량 또는 다른 힘이 방향(46)으로의 시트 벨트 부하력을 생성할 수 있다. 그러나, 일상적인 로킹 이벤트 동안, 이러한 시트 벨트 부하력은 전형적으로, 맞닿음 표면들(14a, 22a)이 서로 간에 회전적인 상대적 미끄러짐 없이 맞물린 상태로 유지되도록 하기에 충분히 작다.
일상적인 로킹 이벤트 후에, 스풀 조립체(12)는 전형적으로 또는 종종, 예컨대 탑승자가 시트 벨트 웨빙(11)이 미리결정된 거리를 수축하도록 허용하는 것에 의해 그리고/또는 (차량 상태가 안전하게 허용할 때) 버클해제(unbuckling)시켜 리트랙터 스프링(23)이 시트 벨트 웨빙(11)을 그의 수축된 위치로 복귀시키도록 허용하는 것에 의해 리트랙터 조립체(10)가 리셋될 때까지 프레임(19)에 대해 로킹된 상태로 유지된다. 이러한 유형의 일상적인 로킹 이벤트에서, 프리텐셔너 디바이스(31)는 활성화되지 않는다.
다른 유형의 로킹 이벤트, 즉 충돌 조건 로킹 이벤트에서, 연관된 차량은 규정된 한계 밖의 관성 부하 또는 웨빙 추출 속도를 겪을 수 있으며, 이에 의해 차량 충돌 또는 잠재적인 차량 충돌을 나타낸다. 리트랙터 조립체(10)의 연관된 차량 및/또는 구성요소는 다수의 기계적, 전기적, 또는 다른 구성요소, 센서, 또는 시스템을 통해 일상적인 로킹 이벤트와 충돌 조건 로킹 이벤트를 구별할 수 있다. 예를 들어, 리트랙터 조립체(10)의 연관된 차량 및/또는 구성요소는 차량 및/또는 리트랙터 조립체(10)의 구성요소에 대한 관성 변화를 검출하는 관성 감응형 로킹 시스템을 포함할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 연관된 차량은 차량-탑재된 충돌 센서(9)(도 6)를 포함할 수 있는데, 이는 차량이 미리결정된 양과 동일한 힘, 예컨대 대체적으로 중간 내지 심각한 충돌들에 대응하는 힘으로 감속할 때를 검출한다.
충돌 조건 로킹 이벤트 동안, 리트랙터 조립체(10)는 전형적으로, 그것이 일상적인 로킹 이벤트 동안 하는 것과 대체로 유사하게 작동하며, 이때 다음과 같은 5가지 주요 잠재적인 차이점이 있다: (1) 프리텐셔너의 활성화, (2) 스풀 요소(14)의 맞닿음 표면(14a, 22a)과 프로파일 헤드(22) 사이의 회전적 미끄러짐, (3) 토션 바아(36)의 변형, (4) 스풀 회전 제한기(32)의 맞물림, 및 (5) 보조 로킹 기구(50)의 맞물림.
충돌 조건의 제1 잠재적 특성에 관하여, 충돌 조건이 검출되는 이벤트에서, 프리텐셔너 디바이스(31)는 발화 신호(firing signal)를 연관된 가스 발생기로 전송함으로써 활성화되어, 이에 의해 시트 벨트 웨빙(11)의 길이를 수축시키고 시트 벨트를 차량 탑승자에 대항하여 조여지게 할 수 있다. 로토프리텐셔너는 프리텐셔닝 회전을 겪은 후에 프로파일 헤드(22)를 로킹하기 위한 기구를 포함할 수 있다.
그러한 프리텐셔너 로킹에 더하여, 또는 그와는 독립적으로, 프로파일 헤드(22)는 차량에 작용하는 관성 부하인가에 응답하여 로킹된다. 예를 들어, 일차 로킹 기구(25)의 로킹 치형부(27)는 프로파일 헤드(22)의 수용 표면(29)과 맞물리고 프레임(19)에 대해 프로파일 헤드(22)를 로킹한다. 그 결과, 스풀 조립체(12)는 커플러 단부(28)와의 프로파일 헤드(22)의 고정된 연결부, 토션 바아의 제1 단부(38)와의 커플러 단부(28)의 고정된 연결부, 및 토션 바아의 제2 단부(40)와 스풀 요소(14)의 고정된 연결부를 통해 프레임(19)에 대해 로킹된다. 스풀 조립체(12)가 프레임(19)에 대해 로킹될 때, 차량 탑승자의 운동량 또는 다른 구속력이 방향(46)으로의 시트 벨트 부하력을 생성할 수 있다. 일차 로킹 기구는 또한, 프로파일 헤드(22)를 리트랙터 프레임(19)에 로킹하기 위해 트레드 헤드(도시되지 않음) 및/또는 폴(pawl)(도시되지 않음)을 이용할 수 있다. 트레드 헤드 및 폴은 당업계에 잘 알려져 있다.
충돌 조건의 제2 및 제3 잠재적 특성에 관련하여, 충돌 조건 로킹 이벤트와 연관된 힘은 프로파일 헤드(22)의 맞닿음 표면(14a, 22a)과 스풀 요소(14) 사이의 상대 회전을 허용할 수 있다. 그 결과, 방향(46)으로 작용하는 구속력의 대부분 또는 전부가 토션 바아(36)에 작용하여, 잠재적으로 토션 바아의 편향 및/또는 변형을 야기한다. 위에서 논의된 바와 같이, 토션 바아(36)의 일 단부(38)는 (프로파일 헤드(22) 및 커플러 단부(28)를 통해) 리트랙터 프레임(19)에 로킹되는 한편, 다른 단부(40)는 스풀 요소(14)와 결합된다. 부착 지점들(38, 40) 사이의 토션 바아(36)의 섹션은 탄성 및 가소성 비틀림 편향을 겪어, 스풀 요소(14)와 리트랙터 프레임(19) 사이의 비틀림 제어식 상대 회전을 가능하게 한다. 다시 말하면, 토션 바아(36)는 탄성(초기에) 및 가소성 비틀림 변형을 겪을 수 있어서, 이에 의해 벨트 부하를 제한하면서 벨트 웨빙(11)의 제어된 추출(신장)을 허용할 수 있다. 그러한 조건에서의 힘의 흐름은 시트 벨트 웨빙(11)으로부터 스풀 요소(14)로, 토션 바아(36)로, 커플러 단부(28)로, 프로파일 헤드(22)로, 일차 로킹 기구(25)로, 프레임(19)으로 이어질 수 있다. 토션 바아(36)의 특성은 미리결정된 부하 제한 특성을 제공하도록 설계된다. 토션 바아 헤드들(38, 40) 사이의 상대 회전의 여러 횟수의 턴(완전 또는 부분)이 일어날 수 있다. 부하 제한 특성은 차량 탑승자 상에 작용하는 시트 벨트 웨빙(11)으로부터의 힘을 제한하는 데 유익할 수 있다.
충돌 조건의 제4 잠재적 특성에 관련하여, 도 1에 도시된 스풀 회전 제한기는 충돌 조건 동안 스풀 회전을 제한한다. 예를 들어, 토션 바아(36)가 부하 제한기로서 작용하는 것이 바람직할 수 있지만, 시트 벨트 웨빙(11)의 추출을 제한하는 것이 또한 바람직할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 토션 바아 헤드들(38, 40) 사이의 미리결정된 횟수의 상대 회전 후에 시트 벨트 웨빙(11)의 추출을 제한하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 토션 바아(36)가 비틀림 변형을 겪음에 따라, 나사형성된 너트(33)는 커플러 단부(28)의 나사형성된 부분(35)을 따라 프로파일 헤드 벽(34)을 향해 이동한다. 나사형성된 부분의 나사 피치 및 길이에 의해 결정되는 소정 횟수의 회전 후에, 나사형성된 너트(33)는 프로파일 헤드 벽(34)과 맞물리고 스풀 요소(14) 및 프로파일 헤드(22)를 로킹하거나 실질적으로 로킹하여, 그에 의해 토션 바아(36)의 추가의 회전을 방지한다.
충돌 조건의 제5 잠재적 특성에 관련하여, 도 1 내지 도 3에 도시된 보조 로킹 기구(50)는 미리결정된 구속 부하가 스풀 상에 작용할 때 리트랙터 프레임(19)에 대해 스풀 요소(14)를 선택적으로 로킹한다. 예를 들어, 도 1 내지 도 3에 도시된 보조 로킹 기구(50)는 스풀 요소(14)의 일부분을 한정하는 보조 로킹 표면(18)과 선택적으로 맞물리는, 프레임벽(19a)의 일부분을 한정하는 복수의 보조 로킹 치형부(52)를 포함한다. 도 1 내지 도 3에 도시된 보조 로킹 기구(50)는 또한 보조 로킹 표면(18)과 보조 로킹 치형부(52) 사이에 위치되는 변형가능 베어링(20)을 포함하여, 변형가능 베어링(20)이 온전한 상태에 있는 동안(즉, 미리결정된 구속 부하 이전에) 맞물림을 방지한다. 다시 말하면, 변형가능 베어링(20)이 온전한 상태로 그리고 제위치에 유지될 때, 이는 스풀 요소(14)의 보조 로킹 표면(18)과 보조 로킹 치형부(52) 사이의 접촉을 방지하여, 이에 의해 보조 로킹 치형부(52)가 스풀 요소(14)와 맞물리거나 그와 직접 접촉하지 않고서 스풀 요소(14)가 베어링 표면(21) 내에서 회전하게 한다. 그러나, 미리결정된 구속 부하 시, 보조 로킹 치형부(52)는 변형가능 베어링(20)을 파손시키거나 변형하거나 변위시키고, 보조 로킹 표면(18)과 직접 맞물린다.
보조 로킹 기구(50)는 다양한 이유로 유리할 수 있다. 예를 들어, 토션 바아(36)가 부하 제한기로서 작용하는 것이 바람직할 수 있지만, 충돌 이벤트 동안 허용되는 시트 벨트 웨빙(11) 추출의 외부 한계를 한정하는 것이 또한 바람직할 수 있다. 다른 예로서, 보조 로킹 기구(50)는, 스풀 요소(14)와 프레임(19) 사이의 추가의 접촉점을 제공함으로써 그리고 일차 로킹 기구(25)보다 시트 벨트 웨빙(11)의 반대편 면 상에 로킹 지점을 제공함으로써 충돌 조건 동안 리트랙터 조립체(10)의 증가된 강도를 제공할 수 있다.
미리결정된 구속 부하에 도달할 시, 방향(46)으로의 힘은 스풀 요소(14) 및/또는 토션 바아(36)가 반경방향으로 변위되게 하여, 변형가능 베어링(20)을 파손시키거나 변위시키거나 변형하고 그리고 스풀 요소(14)의 보조 로킹 표면(18)과 보조 로킹 치형부(52) 사이의 직접 접촉을 허용하기에 충분한 힘으로, 스풀 요소(14)의 보조 로킹 표면(18)이 변형가능 베어링(20) 상에서 상향으로 보조 로킹 치형부(52) 내로 가압하게 할 수 있다. 보조 로킹 표면(18)과 보조 로킹 치형부(52) 사이의 접촉 시, 스풀 요소(14)는 프레임 벽(19a)에 실질적으로 또는 완전히 로킹되고, 스풀 요소(14)의 회전을 실질적으로 또는 완전히 방지한다. 예를 들어, 비교적 예리한 보조 로킹 치형부(52)가 방향(46)으로의 충돌력과 결합하게 되면, 보조 로킹 치형부(52)가 보조 로킹 표면(18) 내로 파고들어가게 되고, 추가의 시트 벨트 웨빙(11) 추출을 실질적으로 또는 완전히 방지하게 된다.
도 2는 도 1의 선 2--2를 따라 취한 프레임 측벽(19a)의 도면을 도시하는데, 이때 비틀림 스프링 캡(21) 및 리트랙터 스프링(23)의 부분은 프레임 측벽(19a) 내의 개구(58)를 통해 볼 수 있다. 예시적인 목적을 위해, 변형가능 베어링(20) 및 스풀 요소(14)는 도 2에 도시되지 않는다.
도 3은 도 1의 선 3--3을 따라 취한 프레임 측벽(19a)의 도면을 도시하는데, 이때 스풀 요소(14)의 보조 로킹 표면(18)은 프레임 측벽(19a) 내의 개구(58)를 통해 연장되고, 변형가능 베어링(20)은 보조 로킹 표면(18)과 보조 로킹 치형부(52) 사이에 위치된다. 도 3은 시트 벨트 웨빙(11)으로부터의 슬랙을 수축시키기 위해 수축 스프링(23)(도 1, 도 2)과 맞물리는 수축 치형부(17)를 도시한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 수축 스프링(23)은 수축 치형부(17)(도 3) 중 임의의 하나와 선택적으로 맞물리기 위한 만곡된 단부(53)를 포함한다.
많은 상이한 설계 파라미터가, 보조 로킹 기구(50)가 맞물리는 조건에 영향을 미치는 능력을 갖는다. 예를 들어, 변형가능 베어링(20)의 두께, 재료 특성, 표면 평활도 및 연마, 제조 기법, 및 다른 설계 파라미터는 보조 로킹 치형부(52)가 보조 로킹 표면, 즉 베어링(18)과 직접 맞물릴 수 있는 조건에 영향을 미칠 수 있다. 다른 예로서, 보조 로킹 치형부(52)의 크기, 형상, 선예도, 및 재료 특성은 다음에 영향을 미칠 수 있다: (1) 변형가능 베어링(20)이 파손되고/되거나 변형되게 하는 충돌력 및 다른 조건; (2) 보조 로킹 치형부(52)와 보조 로킹 표면(18) 사이의 직접 접촉의 모멘트와 프레임(19) 및 스풀 요소(14)가 보조 로킹 기구(50)를 통해 실질적으로 또는 완전히 로킹될 때의 모멘트 사이에서의 시간 경과 및 시트 벨트 웨빙 풀림(paid-out); (3) 보조 로킹 기구(50)가 맞물릴 때 금속이 보조 로킹 표면(18)으로부터 제거되거나 그 상에서 변형되는 정도; (4) 보조 로킹 기구(50)의 맞물림 후에 리트랙터 조립체(10)를 로킹해제(unlocking) 또는 해제하기 위한 기구. 또 다른 예로서, 베어링 표면에 대한 재료 특성, 표면 평활도 및 연마, 제조 기법, 및 다른 설계 파라미터는 적어도 이전 문단 내의 성능 변수들 (2), (3) 및 (4)에 영향을 미칠 수 있다.
도 4는 보조 로킹 기구(50)에 적합한 변형가능 베어링의 4개의 추가의 실시예를 도시한다. 예를 들어, 제2 변형가능 베어링(156)은 도 1 내지 도 3에 도시된 변형가능 베어링(20)과 유사하지만, 그것은 변형가능 베어링(156)을 프레임(19)과 보조 로킹 표면(18)(도 4에 도시되지 않음) 사이의 제위치에 유지하기 위한 측벽(160)을 갖는다. 보조 로킹 기구(50)의 맞물림 동안, 측벽(160)은 변형가능 베어링(156)의 베어링 표면(158)이 변형되거나 파손되는 경우에도 온전한 상태로 유지될 수 있다.
도 4의 다른 예로서, 제3 변형가능 베어링(256)은 변형가능 베어링(256)을 프레임(19)과 보조 로킹 표면(18)(도 4에 도시되지 않음) 사이의 제위치에 유지하기 위한 2개의 측벽(260, 262)을 포함한다. 더 구체적으로, 각각의 측벽(260, 262)은 프레임 벽(19a)의 반대편 벽들 상에 위치된다. 보조 로킹 기구(50)의 맞물림 동안, 측벽(260, 262)은 변형가능 베어링(156)의 베어링 표면(158)이 변형되거나 파손되는 경우에도 온전한 상태로 유지될 수 있다. 제3 변형가능 베어링(256)은 또한, 충돌 조건 하에서 보조 로킹 기구(50)의 맞물림을 용이하게 하는 것을 돕는 슬릿(264)을 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 소정 충돌 조건 하에서, 보조 로킹 치형부(52)는 보조 로킹 치형부(52)와 보조 로킹 표면(18) 사이의 맞물림을 촉진하기 위해 슬릿(264)을 관통 파손시킬 수 있는데, 이는 슬릿(264)이 베어링 표면(258)의 변형 또는 파손을 위한 시작점으로서 작용할 수 있기 때문이다. 슬릿(264)은 전형적으로, 보조 로킹 치형부(52)가 비충돌 조건 동안 베어링 표면(258)을 통해 연장될 가능성을 감소시키기 위해 보조 로킹 치형부(52)의 두께보다 더 얇다.
도 4의 다른 예로서, 제4 변형가능 베어링(356)은 변형가능 베어링(356)을 프레임(19)과 보조 로킹 표면(18)(도 4에 도시되지 않음) 사이의 제위치에 유지하기 위한 2개의 측벽(360, 362)을 포함한다. 제4 변형가능 베어링(356)은 또한, 충돌 조건 하에서 보조 로킹 기구(50)의 맞물림을 용이하게 하는 것을 돕는 만입부(indentation)(364)를 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 만입부(364)는 제3 변형가능 베어링(256) 내의 슬릿(264)과는 달리, 베어링 표면(358)의 전체 두께를 통해 연장되지 않지만, 이는 여전히 보조 로킹 치형부(52)가 베어링 표면(358)을 관통 파손시킬 수 있는 조건에 영향을 미친다.
도 4의 다른 예로서, 제5 변형가능 베어링(456)은 변형가능 베어링(456)을 프레임(19)과 보조 로킹 표면(18)(도 4에 도시되지 않음) 사이의 제위치에 유지하기 위한 측벽(460)을 포함한다. 제5 변형가능 베어링(456)은 또한, 보조 로킹 치형부(52)의 형상 및 크기에 대응하는 치형부 커버(470)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 8개의 치형부 커버(470) 각각은, 제5 변형가능 베어링(456)이 제위치에 있을 때 치형부(52) 및 치형부 커버(470)가 협력하여 개구(58) 주위에 비교적 매끄러운 표면을 한정하도록 8개의 치형부(52)들 중 하나를 한정하는 표면에 대응한다. 보조 로킹 기구(50)의 맞물림 시, 치형부 커버(470)는 각각 측벽(460)으로부터 파손되거나 변형될 가능성이 있다.
변형가능 베어링들(56, 156, 256, 356, 456) 중 하나 이상이 서로 관련하여 사용될 수 있다는 것이 주목할 만하다. 예를 들어, 변형가능 베어링(20)은 제5 변형가능 베어링(456)과 함께 사용되어, 변형가능 베어링(20)이 보조 로킹 표면(18)과의 맞물림을 위한 평활한 중단되지 않는 표면을 생성하게 하고, 제5 변형가능 베어링(456)이 가동 구성요소들 사이의 압력 지점을 감소시키거나 방지할 수 있도록 한다.
도 5a, 도 5b, 도 5c, 및 도 5d는 프레임 치형부들(152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852, 952, 1052)의 다양한 실시예들을 도시한다. 본 명세서의 도면에 도시된 프레임 치형부는 각각, 보조 로킹 기구(50)가 맞물릴 때까지 프레임 치형부와 스풀 보조 로킹 표면(18) 사이의 맞물림을 최소화하도록 설계된다. 위에서 논의된 바와 같이, 보조 로킹 치형부(52)의 크기, 형상, 선예도, 및 재료 특성은 많은 성능 변수에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 프레임 치형부(152)는 도 1 내지 도 4에 도시된 보조 로킹 치형부(52)보다 작은 프로파일을 가져서, 이에 의해 잠재적으로 프레임 치형부(152)와 보조 로킹 표면(18) 사이의 직접 접촉의 모멘트와 프레임(19) 및 스풀 요소(14)가 보조 로킹 기구(50)를 통해 실질적으로 또는 완전히 로킹될 때의 모멘트 사이에서의 증가된 시간 경과 및 시트 벨트 웨빙 풀림으로 이어지게 한다. 다른 예로서, 프레임 치형부(252)는 보조 로킹 치형부(52)와 달리, 회전 방향으로부터 멀어지게 경사지고, 이에 의해 또한 잠재적으로 증가된 시간 경과와 시트 벨트 웨빙 풀림으로 이어지고, 또한 잠재적으로 보조 로킹 기구(50)의 맞물림 후에 리트랙터 조립체(10)를 로킹해제 또는 해제하는 것을 더 용이하게 하는데, 이는 프레임 치형부(252)가 보조 로킹 표면(18)의 재료 내로 파고들어가는 데 더 오래 걸릴 수 있기 때문이다. 또 다른 예로서, 프레임 치형부(452)는 각각 프레임 측벽(19a)에 수직하지 않은 상부 에지를 갖고, 이에 의해 잠재적으로 감소된 시간 경과 및 시트 벨트 웨빙 풀림으로 이어지고 그리고 보조 로킹 기구(50)가 맞물릴 때 금속이 보조 로킹 표면(18)으로부터 제거되거나 그 상에서 변형되는 정도를 잠재적으로 증가시킨다. 다른 예로서, 프레임 치형부(752, 852, 952, 1052)는 불규칙하거나 변화하는 치형부 프로파일을 가질 수 있다.
도 6은 자동차(motor vehicle)와 같은 차량(1)에 이용되는 시트 벨트 조립체(8)를 개략적으로 도시한다. 차량(1)은 탑승자(3)를 지지할 수 있는, 차량에 장착된 시트(2)를 포함한다. 시트 벨트 조립체(8)는 차량(1)에 장착된 리트랙터 조립체(10), 리트랙터 조립체(10) 또는 차량(1)에 장착된 프리텐셔너 조립체(31), 리트랙터 조립체(10)의 스풀 상에 보관되는 시트 벨트 웨빙(11), 시트(3) 또는 차량(1)에 장착되고 시트 벨트 웨빙(11)의 일 단부와 결합된 버클 수형 부분을 수용할 수 있는 암형 부분을 갖는 버클(4), 및 차량(1)에 장착되고 탑승자(3)의 견부 영역 부근에서 시트 벨트 웨빙(11)을 지지하는 앵커(5)를 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 차량(1)은 또한 차량(1)에 대한 관성 변화를 검출하는 충돌 센서(9)를 포함한다.
본 명세서에 기재된 본 발명은 차량, 예컨대 자동차, 다른 지상 기반 운송수단, 항공기, 다른 공중 기반 운송수단, 또는 바람직하게는 운송 동안 및/또는 충돌 동안 안전하게 보호되는 사람 또는 물체를 운송하기에 적합한 임의의 다른 차량과 함께 이용될 수 있다.
리트랙터 조립체(10)의 추가의 개량이 본 발명과 관련하여 구현될 수 있다. 다시 말하면, 상기 설명이 본 발명의 바람직한 실시예를 구성하지만, 본 발명은 첨부된 청구범위의 적절한 범주 및 공정한 의미로부터 벗어남이 없이 수정, 변형 및 변경되기 쉽다는 것이 이해될 것이다.
도 2는 도 1의 선 2--2를 따라 취한 프레임 측벽의 측면도이며, 여기서 변형가능 베어링 및 스풀은 예시적인 목적을 위해 도시되지 않는다.
도 3은 도 1의 선 3--3을 따라 취한 프레임 측벽의 측면도이며, 여기서 프레임 단부 캡은 예시적인 목적을 위해 도시되지 않는다.
도 4는 프레임 측벽에 관련한 변형가능 베어링의 제2, 제3, 제4, 및 제5 실시예들의 분해도이다.
도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d는 프레임 치형부들의 다양한 실시예들을 도시한다.
도 6은 차량에 이용되는, 본 발명의 원리들에 따른, 시트 벨트 조립체를 개략적으로 도시한다.
특히 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 리트랙터 조립체(10)가 도시되어 있다. 리트랙터 조립체는 대체적으로 리트랙터 프레임(19), 리트랙터 프레임(19)에 대해 회전가능한 스풀 요소(14)를 갖는 스풀 조립체(12), 스풀 요소(14)와 결합된 토션 바아(36)와 같은 부하 제한 요소, 부하 제한 요소(14)를 통해 리트랙터 프레임(19)에 대해 스풀 요소(14)를 선택적으로 로킹시키기 위한 일차 로킹 기구(25), 및 리트랙터 프레임(19)에 대해 스풀 요소(14)를 선택적으로 로킹시키기 위한 보조 로킹 기구(50)를 포함한다.
스풀 조립체(12)는 스풀 요소(14)를 포함하며, 스풀 요소는 소정 길이의 시트 벨트 웨빙(11)의 단부와 맞물리도록 구성된 대체로 원통형인 외부 표면(16)을 형성하고, 시트 벨트 웨빙(11)의 다수의 랩(wrap)이 스풀 요소(14) 상으로 감기어 그 상에 보관될 수 있게 한다. 스풀 요소(14)의 일 단부는 리트랙터 프레임(19)에 의해 지지되는 적합한 부싱 또는 베어링 요소 내에 보유되는 베어링 표면(18)을 형성한다. 예를 들어, 리트랙터 프레임(19)은 제1 및 제2 프레임벽들(19a, 19b)을 포함하고, 변형가능 베어링(20)이 제1 프레임벽(19a)과 스풀 베어링 표면(18) 사이에 위치된다. 제1 측벽(19a)과 결합되는 비틀림 스프링 캡(21)은, 스풀의 슬릿(17)과 맞물려 시트 벨트 웨빙(11)으로부터의 슬랙(slack)을 수축시키는 수축 스프링(23)을 수용한다.
스풀 요소(14)의 반대편 단부는 리트랙터 프레임(19)에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 지지되는 적합한 부싱 또는 베어링 요소 내에 보유되는 베어링 스터브(bearing stub)(24)를 포함하는 프로파일 헤드(22)와 결합된다. 예를 들어, 프로파일 헤드(22)의 베어링 스터브(24)는 당업계에 잘 알려진 트레드 헤드(tread head)(도시되지 않음)와 결합될 수 있다. 스풀 요소(14)의 표면(14a)은, 스풀 요소(14)와 프로파일 헤드(22)가 비충돌 조건 작동의 모든 또는 대부분의 주기 동안과 같은 소정 조건 동안 함께 회전하는 충분한 각자의 마찰 계수로 그리고 충분한 힘으로 프로파일 헤드(22)의 표면(22a)에 맞닿는다.
프로파일 헤드(22)는 커플러 단부(28)를 수용하기 위한 대체로 원통형인 형상의 보어(26)를 한정하여, 프로파일 헤드(22)와 커플러 단부(28)가 함께 회전하게 한다. 예를 들어, 보어(26) 및 커플러 단부(28) 중 하나 또는 둘 모두는 각각, 서로 맞물리고 각자의 구성요소들 사이의 미끄러짐 또는 다른 상대 회전 이동을 방지하는 스플라인들을 포함할 수 있다. 프로파일 헤드(22)는 당업계에 공지된 바와 같이, 로킹 이벤트의 검출 시에 스풀 요소(14)의 회전을 구속하는 일차 로킹 기구(25)와 작동 연결되어 있다. 예를 들어, 로킹 이벤트의 검출 시, 일차 로킹 기구(25)는 리트랙터 프레임 측벽(19b)에 대해 프로파일 헤드(22)를 로킹하고, 그에 의해 후술되는 방식으로 스풀 요소(14)의 회전을 구속한다.
리트랙터 조립체(10)는 또한, 로토프리텐셔너(rotopretensioner) 디바이스와 같은 프리텐셔너 디바이스(31)를 포함할 수 있다. 로토프리텐셔너 디바이스는 공지되어 있으며, 가스 발생기에 의해 제공되는 기체 압력 하에서 스프로켓 휠과 맞물리도록 구동되는 볼 매스(ball mass) 또는 중합체 로드 요소(도시되지 않음)와 같은 일련의 요소를 포함할 수 있다. 그러나, 본 명세서에 청구된 본 발명은 프리텐셔너 디바이스(31)를 갖고 또는 그를 갖지 않고 작동할 수 있다.
도면에 도시된 리트랙터 조립체(10)는 또한, 커플러 단부(28)를 통해 프로파일 헤드(22)와 결합된 제1 단부(38) 및 스풀 요소(14)와 결합된 제2 단부(40)를 갖는 토션 바아(36)와 같은 부하 제한 요소를 포함한다. 프로파일 헤드(22), 커플러 단부(28), 토션 바아(36), 및 (단부(40)에 있는) 스풀 요소(14)는 그들 사이의 연결점들에서의 회전 이동을 완전히 또는 실질적으로 방지할 정도로 서로 회전 고정식으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 토션 바아(36)의 제1 단부(38) 및 커플러 단부(28) 내의 보어(42) 중 하나 또는 둘 모두는 각각, 서로 맞물리고 각자의 구성요소들 사이의 미끄러짐 또는 다른 상대 회전 이동을 방지하는 스플라인들을 포함할 수 있다. 유사하게, 토션 바아(36)의 제2 단부(40) 및 스풀 요소(14) 내의 보어(44) 중 하나 또는 둘 모두는 각각, 서로 맞물리고 각자의 구성요소들 사이의 미끄러짐 또는 다른 상대 회전 이동을 방지하는 스플라인들을 포함할 수 있다. 프로파일 헤드(22), 커플러 단부(28), 토션 바아(36), 및 스풀 요소(14)의 보어(44)는 회전 이동을 제한하기 위한 스플라인들을 포함할 필요는 없으며, 반대로, 구성요소들은 그들 사이의 연결점들에서의 전술된 상대 회전 이동을 제한하거나 방지하기 위해 임의의 적합한 구성요소들 및/또는 구성을 사용할 수 있다. 스풀 부하 제한 요소는 본 명세서에 기술된 본 발명의 작동에 필수적이지는 않다.
정상 작동 동안, 토션 바아(36) 및 스풀 요소(14)는 정상 작동 중심축(36a)을 중심으로 회전한다. 그러나, 아래에서 더욱 상세히 논의되는 소정 조건 하에서, 스풀 요소(14) 및/또는 토션 바아(36)는 그들이 변위된 중심축(36b)을 중심으로 회전하도록 반경방향 변위를 겪을 수 있다. 다시 말하면, 구속 부하가 미리결정된 수준에 도달하는 것으로 인해, 스풀 요소(14)의 종축은 그의 정상 위치로부터 변위되거나 비스듬하게 된다.
리트랙터 조립체(10)는 또한, 토션 바아(36)와 스풀 요소(14) 사이의 상대 회전을 선택적으로 방지하기 위해 토션 바아(36) 및/또는 스풀 요소(14)와 선택적으로 맞물리도록 구성된 스풀 회전 제한기(32)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비틀림 바(36)의 제1 단부(38)와 제2 단부(40) 사이의 미리결정된 횟수의 턴(완전 또는 부분) 후에, 스풀 회전 제한기(32)는 스풀 요소(14)를 프로파일 헤드(22)에 로킹하고 토션 바아(36)의 추가의 회전을 방지할 것이다. 보다 구체적인 예로서, 도 1에 도시된 스풀 회전 제한기(32)는 커플러 단부(28)의 나사형성된 부분(35)과 나사식으로 결합되는 나사형성된 너트(33)를 포함한다. (제2 단부(40)가 제1 단부(38)에 대해 회전할 때) 토션 바아(36)의 회전 변형 시, 스풀 요소(14)는 커플러 단부(28)에 대해 회전하고, 나사형성된 너트(33)는 커플러 단부의 나사형성된 부분(35)을 따라 프로파일 헤드 벽(34)을 향해 이동한다. 나사형성된 부분의 나사 피치 및 길이에 의해 결정되는 소정 횟수의 회전 후에, 나사형성된 너트(33)는 프로파일 헤드 벽(34)과 맞물리고 스풀 요소(14) 및 프로파일 헤드(22)를 로킹하거나 실질적으로 로킹하여, 그에 의해 토션 바아(36)의 추가의 회전을 방지한다. 스풀 회전 제한기(32)는 본 명세서에 기술된 본 발명의 작동에 필수적이지는 않다.
리트랙터 조립체(10)는 또한, 미리결정된 구속 부하가 스풀 상에 작용할 때 리트랙터 프레임(19)에 대해 스풀 요소(14)를 선택적으로 로킹하기 위한 보조 로킹 기구(50)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1 내지 도 3에 도시된 보조 로킹 기구(50)는 프레임과 스풀 사이의 상대 이동을 구속하기 위해 보조 로킹 표면과 선택적으로 맞물리기 위한 적어도 하나의 보조 로킹 치형부를 포함한다. 보다 구체적인 예로서, 도 1 내지 도 3에 도시된 보조 로킹 기구(50)는 스풀 상에 작용하는 미리결정된 구속 부하에 도달할 때 스풀 요소(14)의 외측 원통형 표면, 즉 보조 로킹 표면(18)과 선택적으로 맞물리는 복수의 보조 로킹 치형부(52)를 포함한다. 도 1 내지 도 3에 도시된 보조 로킹 기구(50)는 또한, 스풀 요소(14)의 보조 로킹 표면(18)과 보조 로킹 치형부(52) 사이에 위치되는 변형가능 베어링(20)을 포함하여, 변형가능 베어링(20)이 온전한 상태에 있는 동안(즉, 미리결정된 구속 부하에 도달하기 전) 보조 로킹 표면(18)과 보조 로킹 치형부(52) 사이의 맞물림을 방지한다. 다시 말하면, 변형가능 베어링(20)이 온전한 상태로 그리고 제위치에 유지될 때, 이는 대체적으로 스풀 요소(14)의 보조 로킹 표면(18)과 보조 로킹 치형부(52) 사이의 접촉을 방지하여, 이에 의해 보조 로킹 치형부(52)가 스풀 요소(14)와 맞물리거나 그와 직접 접촉하지 않고서 스풀 요소(14)가 베어링 표면(21a) 내에서 회전하게 한다.
전술된 미리결정된 구속 부하가 스풀 상에 작용하는 것은 스풀 요소(14)와 프로파일 헤드(22)를 로킹하는 스풀 회전 제한기(32)의 맞물림에 의해 적어도 부분적으로 용이하게 될 수 있다. 예를 들어, 스풀 회전 제한기(32)의 맞물림 시, 스풀 요소(14) 상에 작용하는 구속 부하는 미리결정된 구속 부하에 도달한 지점까지 증가할 수 있다. 추가적으로, 미리결정된 구속 부하에 도달한 때, 스풀 요소(14)는 위에서 논의된 바와 같이 반경방향으로 변위될 수 있다.
프로파일 헤드(22)가 로킹되지 않은 정상 차량 작동 동안, 스풀 조립체(12)는 베어링(18) 및 베어링 스터브(24)를 중심으로 리트랙터 프레임(19)에 대해 자유롭게 회전하도록 허용된다. 예를 들어, 벨트 웨빙(11)은 도 1에 도시된 방향(46)으로 (전형적으로 차량 탑승자에 의해) 리트랙터로부터 신장(protract)되거나, 또는 반대 방향으로 (전형적으로 리트랙터 스프링(23)에 의해) 수축될 수 있다. 이러한 작동은 정상 작동 조건 동안 차량 탑승자의 소정 유형의 이동을 허용하여, 바람직한 편안함 및 편의성 특징부를 제공한다.
로킹 이벤트 동안, 스풀 조립체(12)는 대체적으로 방향(46)으로의 시트 벨트(11) 추출을 제한하거나 방지한다. 예를 들어, 프로파일 헤드(22)는 시트 벨트 웨빙(11) 추출을 제한하기 위해 리트랙터 프레임(19)에 대해 로킹된다.
하나의 유형의 로킹 이벤트, 즉 일상적인 로킹 이벤트에서, 시트 벨트 웨빙(11) 추출 속도 또는 추출 가속도는 규정된 한계 밖으로 떨어질 수 있어, 이에 의해, 탑승자가 미리결정된 양보다 더 빠르게 시트에 대해 웨빙을 추출하거나 또는 차량 관성 감지 로킹 디바이스가 차량 기울기, 도로에 의해 유발된 진동 등으로 인해 활성화되는 것을 나타낸다. 일상적인 로킹 이벤트에서, 프로파일 헤드(22)는 리트랙터 조립체(10)가 리셋될 때까지 일차 로킹 기구(25)를 통해 리트랙터 프레임(19)에 로킹된다. 예를 들어, 일차 로킹 기구(25)는, 로킹 이벤트 동안 프로파일 헤드(22)의 수용 표면(29)과 맞물리고 프레임(19)에 대해 프로파일 헤드(22)를 로킹하는 로킹 치형부(27)를 포함할 수 있다. 결과적으로, 스풀 조립체(12)는 2개의 주요 유형의 연결부를 통해 프레임(19)에 대해 로킹될 수 있다. 예를 들어, 한편으로는, 스풀 조립체(12)는 커플러 단부(28)와의 프로파일 헤드(22)의 고정된 연결부, 토션 바아의 제1 단부(38)와의 커플러 단부(28)의 고정된 연결부, 및 토션 바아의 제2 단부(40)와 스풀 요소(14)의 고정된 연결부를 통해 프레임(19)에 대해 로킹된다. 다른 한편으로는, 스풀 조립체(12)는 또한, 각각 스풀 요소(14)의 맞닿음 표면들(14a, 22a)과 프로파일 헤드(22) 사이의 압입끼워맞춤 맞물림 또는 다른 맞닿음 맞물림과 같은 마찰력을 통해 프레임(19)에 대해 로킹된다. 스풀 조립체(12)가 프레임(19)에 대해 로킹될 때, 차량 탑승자의 운동량 또는 다른 힘이 방향(46)으로의 시트 벨트 부하력을 생성할 수 있다. 그러나, 일상적인 로킹 이벤트 동안, 이러한 시트 벨트 부하력은 전형적으로, 맞닿음 표면들(14a, 22a)이 서로 간에 회전적인 상대적 미끄러짐 없이 맞물린 상태로 유지되도록 하기에 충분히 작다.
일상적인 로킹 이벤트 후에, 스풀 조립체(12)는 전형적으로 또는 종종, 예컨대 탑승자가 시트 벨트 웨빙(11)이 미리결정된 거리를 수축하도록 허용하는 것에 의해 그리고/또는 (차량 상태가 안전하게 허용할 때) 버클해제(unbuckling)시켜 리트랙터 스프링(23)이 시트 벨트 웨빙(11)을 그의 수축된 위치로 복귀시키도록 허용하는 것에 의해 리트랙터 조립체(10)가 리셋될 때까지 프레임(19)에 대해 로킹된 상태로 유지된다. 이러한 유형의 일상적인 로킹 이벤트에서, 프리텐셔너 디바이스(31)는 활성화되지 않는다.
다른 유형의 로킹 이벤트, 즉 충돌 조건 로킹 이벤트에서, 연관된 차량은 규정된 한계 밖의 관성 부하 또는 웨빙 추출 속도를 겪을 수 있으며, 이에 의해 차량 충돌 또는 잠재적인 차량 충돌을 나타낸다. 리트랙터 조립체(10)의 연관된 차량 및/또는 구성요소는 다수의 기계적, 전기적, 또는 다른 구성요소, 센서, 또는 시스템을 통해 일상적인 로킹 이벤트와 충돌 조건 로킹 이벤트를 구별할 수 있다. 예를 들어, 리트랙터 조립체(10)의 연관된 차량 및/또는 구성요소는 차량 및/또는 리트랙터 조립체(10)의 구성요소에 대한 관성 변화를 검출하는 관성 감응형 로킹 시스템을 포함할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 연관된 차량은 차량-탑재된 충돌 센서(9)(도 6)를 포함할 수 있는데, 이는 차량이 미리결정된 양과 동일한 힘, 예컨대 대체적으로 중간 내지 심각한 충돌들에 대응하는 힘으로 감속할 때를 검출한다.
충돌 조건 로킹 이벤트 동안, 리트랙터 조립체(10)는 전형적으로, 그것이 일상적인 로킹 이벤트 동안 하는 것과 대체로 유사하게 작동하며, 이때 다음과 같은 5가지 주요 잠재적인 차이점이 있다: (1) 프리텐셔너의 활성화, (2) 스풀 요소(14)의 맞닿음 표면(14a, 22a)과 프로파일 헤드(22) 사이의 회전적 미끄러짐, (3) 토션 바아(36)의 변형, (4) 스풀 회전 제한기(32)의 맞물림, 및 (5) 보조 로킹 기구(50)의 맞물림.
충돌 조건의 제1 잠재적 특성에 관하여, 충돌 조건이 검출되는 이벤트에서, 프리텐셔너 디바이스(31)는 발화 신호(firing signal)를 연관된 가스 발생기로 전송함으로써 활성화되어, 이에 의해 시트 벨트 웨빙(11)의 길이를 수축시키고 시트 벨트를 차량 탑승자에 대항하여 조여지게 할 수 있다. 로토프리텐셔너는 프리텐셔닝 회전을 겪은 후에 프로파일 헤드(22)를 로킹하기 위한 기구를 포함할 수 있다.
그러한 프리텐셔너 로킹에 더하여, 또는 그와는 독립적으로, 프로파일 헤드(22)는 차량에 작용하는 관성 부하인가에 응답하여 로킹된다. 예를 들어, 일차 로킹 기구(25)의 로킹 치형부(27)는 프로파일 헤드(22)의 수용 표면(29)과 맞물리고 프레임(19)에 대해 프로파일 헤드(22)를 로킹한다. 그 결과, 스풀 조립체(12)는 커플러 단부(28)와의 프로파일 헤드(22)의 고정된 연결부, 토션 바아의 제1 단부(38)와의 커플러 단부(28)의 고정된 연결부, 및 토션 바아의 제2 단부(40)와 스풀 요소(14)의 고정된 연결부를 통해 프레임(19)에 대해 로킹된다. 스풀 조립체(12)가 프레임(19)에 대해 로킹될 때, 차량 탑승자의 운동량 또는 다른 구속력이 방향(46)으로의 시트 벨트 부하력을 생성할 수 있다. 일차 로킹 기구는 또한, 프로파일 헤드(22)를 리트랙터 프레임(19)에 로킹하기 위해 트레드 헤드(도시되지 않음) 및/또는 폴(pawl)(도시되지 않음)을 이용할 수 있다. 트레드 헤드 및 폴은 당업계에 잘 알려져 있다.
충돌 조건의 제2 및 제3 잠재적 특성에 관련하여, 충돌 조건 로킹 이벤트와 연관된 힘은 프로파일 헤드(22)의 맞닿음 표면(14a, 22a)과 스풀 요소(14) 사이의 상대 회전을 허용할 수 있다. 그 결과, 방향(46)으로 작용하는 구속력의 대부분 또는 전부가 토션 바아(36)에 작용하여, 잠재적으로 토션 바아의 편향 및/또는 변형을 야기한다. 위에서 논의된 바와 같이, 토션 바아(36)의 일 단부(38)는 (프로파일 헤드(22) 및 커플러 단부(28)를 통해) 리트랙터 프레임(19)에 로킹되는 한편, 다른 단부(40)는 스풀 요소(14)와 결합된다. 부착 지점들(38, 40) 사이의 토션 바아(36)의 섹션은 탄성 및 가소성 비틀림 편향을 겪어, 스풀 요소(14)와 리트랙터 프레임(19) 사이의 비틀림 제어식 상대 회전을 가능하게 한다. 다시 말하면, 토션 바아(36)는 탄성(초기에) 및 가소성 비틀림 변형을 겪을 수 있어서, 이에 의해 벨트 부하를 제한하면서 벨트 웨빙(11)의 제어된 추출(신장)을 허용할 수 있다. 그러한 조건에서의 힘의 흐름은 시트 벨트 웨빙(11)으로부터 스풀 요소(14)로, 토션 바아(36)로, 커플러 단부(28)로, 프로파일 헤드(22)로, 일차 로킹 기구(25)로, 프레임(19)으로 이어질 수 있다. 토션 바아(36)의 특성은 미리결정된 부하 제한 특성을 제공하도록 설계된다. 토션 바아 헤드들(38, 40) 사이의 상대 회전의 여러 횟수의 턴(완전 또는 부분)이 일어날 수 있다. 부하 제한 특성은 차량 탑승자 상에 작용하는 시트 벨트 웨빙(11)으로부터의 힘을 제한하는 데 유익할 수 있다.
충돌 조건의 제4 잠재적 특성에 관련하여, 도 1에 도시된 스풀 회전 제한기는 충돌 조건 동안 스풀 회전을 제한한다. 예를 들어, 토션 바아(36)가 부하 제한기로서 작용하는 것이 바람직할 수 있지만, 시트 벨트 웨빙(11)의 추출을 제한하는 것이 또한 바람직할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 토션 바아 헤드들(38, 40) 사이의 미리결정된 횟수의 상대 회전 후에 시트 벨트 웨빙(11)의 추출을 제한하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 토션 바아(36)가 비틀림 변형을 겪음에 따라, 나사형성된 너트(33)는 커플러 단부(28)의 나사형성된 부분(35)을 따라 프로파일 헤드 벽(34)을 향해 이동한다. 나사형성된 부분의 나사 피치 및 길이에 의해 결정되는 소정 횟수의 회전 후에, 나사형성된 너트(33)는 프로파일 헤드 벽(34)과 맞물리고 스풀 요소(14) 및 프로파일 헤드(22)를 로킹하거나 실질적으로 로킹하여, 그에 의해 토션 바아(36)의 추가의 회전을 방지한다.
충돌 조건의 제5 잠재적 특성에 관련하여, 도 1 내지 도 3에 도시된 보조 로킹 기구(50)는 미리결정된 구속 부하가 스풀 상에 작용할 때 리트랙터 프레임(19)에 대해 스풀 요소(14)를 선택적으로 로킹한다. 예를 들어, 도 1 내지 도 3에 도시된 보조 로킹 기구(50)는 스풀 요소(14)의 일부분을 한정하는 보조 로킹 표면(18)과 선택적으로 맞물리는, 프레임벽(19a)의 일부분을 한정하는 복수의 보조 로킹 치형부(52)를 포함한다. 도 1 내지 도 3에 도시된 보조 로킹 기구(50)는 또한 보조 로킹 표면(18)과 보조 로킹 치형부(52) 사이에 위치되는 변형가능 베어링(20)을 포함하여, 변형가능 베어링(20)이 온전한 상태에 있는 동안(즉, 미리결정된 구속 부하 이전에) 맞물림을 방지한다. 다시 말하면, 변형가능 베어링(20)이 온전한 상태로 그리고 제위치에 유지될 때, 이는 스풀 요소(14)의 보조 로킹 표면(18)과 보조 로킹 치형부(52) 사이의 접촉을 방지하여, 이에 의해 보조 로킹 치형부(52)가 스풀 요소(14)와 맞물리거나 그와 직접 접촉하지 않고서 스풀 요소(14)가 베어링 표면(21) 내에서 회전하게 한다. 그러나, 미리결정된 구속 부하 시, 보조 로킹 치형부(52)는 변형가능 베어링(20)을 파손시키거나 변형하거나 변위시키고, 보조 로킹 표면(18)과 직접 맞물린다.
보조 로킹 기구(50)는 다양한 이유로 유리할 수 있다. 예를 들어, 토션 바아(36)가 부하 제한기로서 작용하는 것이 바람직할 수 있지만, 충돌 이벤트 동안 허용되는 시트 벨트 웨빙(11) 추출의 외부 한계를 한정하는 것이 또한 바람직할 수 있다. 다른 예로서, 보조 로킹 기구(50)는, 스풀 요소(14)와 프레임(19) 사이의 추가의 접촉점을 제공함으로써 그리고 일차 로킹 기구(25)보다 시트 벨트 웨빙(11)의 반대편 면 상에 로킹 지점을 제공함으로써 충돌 조건 동안 리트랙터 조립체(10)의 증가된 강도를 제공할 수 있다.
미리결정된 구속 부하에 도달할 시, 방향(46)으로의 힘은 스풀 요소(14) 및/또는 토션 바아(36)가 반경방향으로 변위되게 하여, 변형가능 베어링(20)을 파손시키거나 변위시키거나 변형하고 그리고 스풀 요소(14)의 보조 로킹 표면(18)과 보조 로킹 치형부(52) 사이의 직접 접촉을 허용하기에 충분한 힘으로, 스풀 요소(14)의 보조 로킹 표면(18)이 변형가능 베어링(20) 상에서 상향으로 보조 로킹 치형부(52) 내로 가압하게 할 수 있다. 보조 로킹 표면(18)과 보조 로킹 치형부(52) 사이의 접촉 시, 스풀 요소(14)는 프레임 벽(19a)에 실질적으로 또는 완전히 로킹되고, 스풀 요소(14)의 회전을 실질적으로 또는 완전히 방지한다. 예를 들어, 비교적 예리한 보조 로킹 치형부(52)가 방향(46)으로의 충돌력과 결합하게 되면, 보조 로킹 치형부(52)가 보조 로킹 표면(18) 내로 파고들어가게 되고, 추가의 시트 벨트 웨빙(11) 추출을 실질적으로 또는 완전히 방지하게 된다.
도 2는 도 1의 선 2--2를 따라 취한 프레임 측벽(19a)의 도면을 도시하는데, 이때 비틀림 스프링 캡(21) 및 리트랙터 스프링(23)의 부분은 프레임 측벽(19a) 내의 개구(58)를 통해 볼 수 있다. 예시적인 목적을 위해, 변형가능 베어링(20) 및 스풀 요소(14)는 도 2에 도시되지 않는다.
도 3은 도 1의 선 3--3을 따라 취한 프레임 측벽(19a)의 도면을 도시하는데, 이때 스풀 요소(14)의 보조 로킹 표면(18)은 프레임 측벽(19a) 내의 개구(58)를 통해 연장되고, 변형가능 베어링(20)은 보조 로킹 표면(18)과 보조 로킹 치형부(52) 사이에 위치된다. 도 3은 시트 벨트 웨빙(11)으로부터의 슬랙을 수축시키기 위해 수축 스프링(23)(도 1, 도 2)과 맞물리는 수축 치형부(17)를 도시한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 수축 스프링(23)은 수축 치형부(17)(도 3) 중 임의의 하나와 선택적으로 맞물리기 위한 만곡된 단부(53)를 포함한다.
많은 상이한 설계 파라미터가, 보조 로킹 기구(50)가 맞물리는 조건에 영향을 미치는 능력을 갖는다. 예를 들어, 변형가능 베어링(20)의 두께, 재료 특성, 표면 평활도 및 연마, 제조 기법, 및 다른 설계 파라미터는 보조 로킹 치형부(52)가 보조 로킹 표면, 즉 베어링(18)과 직접 맞물릴 수 있는 조건에 영향을 미칠 수 있다. 다른 예로서, 보조 로킹 치형부(52)의 크기, 형상, 선예도, 및 재료 특성은 다음에 영향을 미칠 수 있다: (1) 변형가능 베어링(20)이 파손되고/되거나 변형되게 하는 충돌력 및 다른 조건; (2) 보조 로킹 치형부(52)와 보조 로킹 표면(18) 사이의 직접 접촉의 모멘트와 프레임(19) 및 스풀 요소(14)가 보조 로킹 기구(50)를 통해 실질적으로 또는 완전히 로킹될 때의 모멘트 사이에서의 시간 경과 및 시트 벨트 웨빙 풀림(paid-out); (3) 보조 로킹 기구(50)가 맞물릴 때 금속이 보조 로킹 표면(18)으로부터 제거되거나 그 상에서 변형되는 정도; (4) 보조 로킹 기구(50)의 맞물림 후에 리트랙터 조립체(10)를 로킹해제(unlocking) 또는 해제하기 위한 기구. 또 다른 예로서, 베어링 표면에 대한 재료 특성, 표면 평활도 및 연마, 제조 기법, 및 다른 설계 파라미터는 적어도 이전 문단 내의 성능 변수들 (2), (3) 및 (4)에 영향을 미칠 수 있다.
도 4는 보조 로킹 기구(50)에 적합한 변형가능 베어링의 4개의 추가의 실시예를 도시한다. 예를 들어, 제2 변형가능 베어링(156)은 도 1 내지 도 3에 도시된 변형가능 베어링(20)과 유사하지만, 그것은 변형가능 베어링(156)을 프레임(19)과 보조 로킹 표면(18)(도 4에 도시되지 않음) 사이의 제위치에 유지하기 위한 측벽(160)을 갖는다. 보조 로킹 기구(50)의 맞물림 동안, 측벽(160)은 변형가능 베어링(156)의 베어링 표면(158)이 변형되거나 파손되는 경우에도 온전한 상태로 유지될 수 있다.
도 4의 다른 예로서, 제3 변형가능 베어링(256)은 변형가능 베어링(256)을 프레임(19)과 보조 로킹 표면(18)(도 4에 도시되지 않음) 사이의 제위치에 유지하기 위한 2개의 측벽(260, 262)을 포함한다. 더 구체적으로, 각각의 측벽(260, 262)은 프레임 벽(19a)의 반대편 벽들 상에 위치된다. 보조 로킹 기구(50)의 맞물림 동안, 측벽(260, 262)은 변형가능 베어링(156)의 베어링 표면(158)이 변형되거나 파손되는 경우에도 온전한 상태로 유지될 수 있다. 제3 변형가능 베어링(256)은 또한, 충돌 조건 하에서 보조 로킹 기구(50)의 맞물림을 용이하게 하는 것을 돕는 슬릿(264)을 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 소정 충돌 조건 하에서, 보조 로킹 치형부(52)는 보조 로킹 치형부(52)와 보조 로킹 표면(18) 사이의 맞물림을 촉진하기 위해 슬릿(264)을 관통 파손시킬 수 있는데, 이는 슬릿(264)이 베어링 표면(258)의 변형 또는 파손을 위한 시작점으로서 작용할 수 있기 때문이다. 슬릿(264)은 전형적으로, 보조 로킹 치형부(52)가 비충돌 조건 동안 베어링 표면(258)을 통해 연장될 가능성을 감소시키기 위해 보조 로킹 치형부(52)의 두께보다 더 얇다.
도 4의 다른 예로서, 제4 변형가능 베어링(356)은 변형가능 베어링(356)을 프레임(19)과 보조 로킹 표면(18)(도 4에 도시되지 않음) 사이의 제위치에 유지하기 위한 2개의 측벽(360, 362)을 포함한다. 제4 변형가능 베어링(356)은 또한, 충돌 조건 하에서 보조 로킹 기구(50)의 맞물림을 용이하게 하는 것을 돕는 만입부(indentation)(364)를 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 만입부(364)는 제3 변형가능 베어링(256) 내의 슬릿(264)과는 달리, 베어링 표면(358)의 전체 두께를 통해 연장되지 않지만, 이는 여전히 보조 로킹 치형부(52)가 베어링 표면(358)을 관통 파손시킬 수 있는 조건에 영향을 미친다.
도 4의 다른 예로서, 제5 변형가능 베어링(456)은 변형가능 베어링(456)을 프레임(19)과 보조 로킹 표면(18)(도 4에 도시되지 않음) 사이의 제위치에 유지하기 위한 측벽(460)을 포함한다. 제5 변형가능 베어링(456)은 또한, 보조 로킹 치형부(52)의 형상 및 크기에 대응하는 치형부 커버(470)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 8개의 치형부 커버(470) 각각은, 제5 변형가능 베어링(456)이 제위치에 있을 때 치형부(52) 및 치형부 커버(470)가 협력하여 개구(58) 주위에 비교적 매끄러운 표면을 한정하도록 8개의 치형부(52)들 중 하나를 한정하는 표면에 대응한다. 보조 로킹 기구(50)의 맞물림 시, 치형부 커버(470)는 각각 측벽(460)으로부터 파손되거나 변형될 가능성이 있다.
변형가능 베어링들(56, 156, 256, 356, 456) 중 하나 이상이 서로 관련하여 사용될 수 있다는 것이 주목할 만하다. 예를 들어, 변형가능 베어링(20)은 제5 변형가능 베어링(456)과 함께 사용되어, 변형가능 베어링(20)이 보조 로킹 표면(18)과의 맞물림을 위한 평활한 중단되지 않는 표면을 생성하게 하고, 제5 변형가능 베어링(456)이 가동 구성요소들 사이의 압력 지점을 감소시키거나 방지할 수 있도록 한다.
도 5a, 도 5b, 도 5c, 및 도 5d는 프레임 치형부들(152, 252, 352, 452, 552, 652, 752, 852, 952, 1052)의 다양한 실시예들을 도시한다. 본 명세서의 도면에 도시된 프레임 치형부는 각각, 보조 로킹 기구(50)가 맞물릴 때까지 프레임 치형부와 스풀 보조 로킹 표면(18) 사이의 맞물림을 최소화하도록 설계된다. 위에서 논의된 바와 같이, 보조 로킹 치형부(52)의 크기, 형상, 선예도, 및 재료 특성은 많은 성능 변수에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 프레임 치형부(152)는 도 1 내지 도 4에 도시된 보조 로킹 치형부(52)보다 작은 프로파일을 가져서, 이에 의해 잠재적으로 프레임 치형부(152)와 보조 로킹 표면(18) 사이의 직접 접촉의 모멘트와 프레임(19) 및 스풀 요소(14)가 보조 로킹 기구(50)를 통해 실질적으로 또는 완전히 로킹될 때의 모멘트 사이에서의 증가된 시간 경과 및 시트 벨트 웨빙 풀림으로 이어지게 한다. 다른 예로서, 프레임 치형부(252)는 보조 로킹 치형부(52)와 달리, 회전 방향으로부터 멀어지게 경사지고, 이에 의해 또한 잠재적으로 증가된 시간 경과와 시트 벨트 웨빙 풀림으로 이어지고, 또한 잠재적으로 보조 로킹 기구(50)의 맞물림 후에 리트랙터 조립체(10)를 로킹해제 또는 해제하는 것을 더 용이하게 하는데, 이는 프레임 치형부(252)가 보조 로킹 표면(18)의 재료 내로 파고들어가는 데 더 오래 걸릴 수 있기 때문이다. 또 다른 예로서, 프레임 치형부(452)는 각각 프레임 측벽(19a)에 수직하지 않은 상부 에지를 갖고, 이에 의해 잠재적으로 감소된 시간 경과 및 시트 벨트 웨빙 풀림으로 이어지고 그리고 보조 로킹 기구(50)가 맞물릴 때 금속이 보조 로킹 표면(18)으로부터 제거되거나 그 상에서 변형되는 정도를 잠재적으로 증가시킨다. 다른 예로서, 프레임 치형부(752, 852, 952, 1052)는 불규칙하거나 변화하는 치형부 프로파일을 가질 수 있다.
도 6은 자동차(motor vehicle)와 같은 차량(1)에 이용되는 시트 벨트 조립체(8)를 개략적으로 도시한다. 차량(1)은 탑승자(3)를 지지할 수 있는, 차량에 장착된 시트(2)를 포함한다. 시트 벨트 조립체(8)는 차량(1)에 장착된 리트랙터 조립체(10), 리트랙터 조립체(10) 또는 차량(1)에 장착된 프리텐셔너 조립체(31), 리트랙터 조립체(10)의 스풀 상에 보관되는 시트 벨트 웨빙(11), 시트(3) 또는 차량(1)에 장착되고 시트 벨트 웨빙(11)의 일 단부와 결합된 버클 수형 부분을 수용할 수 있는 암형 부분을 갖는 버클(4), 및 차량(1)에 장착되고 탑승자(3)의 견부 영역 부근에서 시트 벨트 웨빙(11)을 지지하는 앵커(5)를 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 차량(1)은 또한 차량(1)에 대한 관성 변화를 검출하는 충돌 센서(9)를 포함한다.
본 명세서에 기재된 본 발명은 차량, 예컨대 자동차, 다른 지상 기반 운송수단, 항공기, 다른 공중 기반 운송수단, 또는 바람직하게는 운송 동안 및/또는 충돌 동안 안전하게 보호되는 사람 또는 물체를 운송하기에 적합한 임의의 다른 차량과 함께 이용될 수 있다.
리트랙터 조립체(10)의 추가의 개량이 본 발명과 관련하여 구현될 수 있다. 다시 말하면, 상기 설명이 본 발명의 바람직한 실시예를 구성하지만, 본 발명은 첨부된 청구범위의 적절한 범주 및 공정한 의미로부터 벗어남이 없이 수정, 변형 및 변경되기 쉽다는 것이 이해될 것이다.
Claims (13)
- 차량 시트 벨트 리트랙터(10)로서,
리트랙터 프레임(19)에 대해 회전가능한 스풀(spool)(14) - 상기 스풀(14)은 그 상에 감긴 시트 벨트 웨빙(seat belt webbing)(11)을 보관함 -;
차량 탑승자 구속을 제공하기 위해 상기 리트랙터 프레임(19)에 대해 상기 스풀(14)을 선택적으로 로킹하기 위한 일차 로킹 기구(25); 및
미리결정된 구속 부하가 상기 스풀(14) 상에 작용할 때 상기 리트랙터 프레임(19)에 대해 상기 스풀(14)을 선택적으로 로킹하기 위한 보조 로킹 기구(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량 시트 벨트 리트랙터(10). - 제1항에 있어서, 상기 보조 로킹 기구(50)는 상기 리트랙터 프레임(19)과 상기 스풀(14) 사이의 상대 이동을 구속하기 위해 적어도 하나의 보조 로킹 치형부(auxiliary locking tooth)(52) 및 보조 로킹 표면(18)을 포함하는 것을 추가로 특징으로 하는, 차량 시트 벨트 리트랙터(10).
- 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보조 로킹 치형부(52)는 상기 리트랙터 프레임(19)의 일부분을 한정하고, 상기 보조 로킹 표면(18)은 상기 스풀(14)의 일부분을 한정하는 것을 추가로 특징으로 하는, 차량 시트 벨트 리트랙터(10).
- 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 스풀(14)은 상기 미리결정된 구속 부하가 상기 스풀(14) 상에 작용할 때 상기 보조 로킹 치형부(52)와 상기 보조 로킹 표면(18)의 맞물림을 야기하는 반경방향 변위를 겪어, 이에 의해 상기 스풀(14)을 상기 프레임(19)에 로킹하는 것을 추가로 특징으로 하는, 차량 시트 벨트 리트랙터(10).
- 제2항 또는 제4항에 있어서, 상기 미리결정된 구속 부하가 상기 스풀(14) 상에 작용할 때까지 상기 적어도 하나의 보조 로킹 치형부(52)와 상기 보조 로킹 표면(18) 사이의 맞물림을 실질적으로 방지하기 위해 상기 적어도 하나의 보조 로킹 치형부(52)와 상기 보조 로킹 표면(18) 사이에 적어도 부분적으로 위치되는 변형가능 베어링(20)을 추가로 특징으로 하는, 차량 시트 벨트 리트랙터(10).
- 제5항에 있어서, 상기 변형가능 베어링(20)은 상기 적어도 하나의 보조 로킹 치형부(52)와 상기 보조 로킹 표면(18) 사이에 위치된 대체로 디스크 형상의 베어링 표면을 포함하는 것을 추가로 특징으로 하는, 차량 시트 벨트 리트랙터(10).
- 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 변형가능 베어링(20)은 상기 베어링(20) 표면에 실질적으로 수직하고 상기 리트랙터 프레임(19)의 벽(19b)에 맞닿도록 구성된 적어도 하나의 측벽(19a)을 추가로 포함하는 것을 추가로 특징으로 하는, 차량 시트 벨트 리트랙터(10).
- 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보조 로킹 치형부(52)와 상기 보조 로킹 표면(18) 사이에 적어도 부분적으로 위치되는 제2 변형가능 베어링(20)을 추가로 특징으로 하는, 차량 시트 벨트 리트랙터(10).
- 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보조 로킹 치형부(52)는 복수의 보조 로킹 치형부를 포함하고, 상기 변형가능 베어링(20)은 상기 복수의 보조 로킹 치형부(52)의 형상 및 크기에 각각 대응하는 복수의 치형부 커버들(470)을 포함하는 것을 추가로 특징으로 하는, 차량 시트 벨트 리트랙터(10).
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스풀(14)과 결합된 부하 제한 요소(36)를 추가로 특징으로 하고, 여기서 상기 일차 로킹 기구(25)는 적어도 부분적으로 상기 부하 제한 요소(36)를 통해 상기 리트랙터 프레임(19)에 대해 상기 스풀(14)을 선택적으로 로킹하는 것을 추가로 특징으로 하는, 차량 시트 벨트 리트랙터(10).
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부하 제한 요소(36) 및 상기 스풀(14) 중 적어도 하나와 선택적으로 맞물리도록 그리고 상기 부하 제한 요소(36)와 상기 스풀(14) 사이의 상대 회전을 선택적으로 제한하도록 구성된 스풀(14) 회전 제한기를 추가로 특징으로 하는, 차량 시트 벨트 리트랙터(10).
- 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 일차 로킹 기구(25)는 차량 탑승자 구속을 제공하기 위해 적어도 부분적으로 상기 부하 제한 요소(36)를 통해 상기 리트랙터 프레임(19)에 대해 상기 스풀(14)을 선택적으로 로킹하는 것을 추가로 특징으로 하는, 차량 시트 벨트 리트랙터(10).
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리트랙터 조립체는 차량용 시트 벨트 조립체 내에 포함되고, 상기 차량에 연결된 암형 부분 및 상기 시트 벨트 웨빙(11)의 일 단부와 결합된 수형 부분을 갖고 상기 수형 부분 및 암형 부분을 통해 상기 시트 벨트 웨빙(11)을 상기 차량에 선택적으로 결합시키도록 구성된 버클(4)을 추가로 특징으로 하는, 차량 시트 벨트 리트랙터(10).
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