KR20230154045A - 벨트 리트랙터 유닛 및 이러한 벨트 리트랙터 유닛을 갖춘 차량 - Google Patents

Abstract

벨트 리트랙터 유닛으로서, 이 벨트 리트랙터 유닛은 하우징(12), 회전 가능하게 장착되는 벨트 릴(20), 전기적으로 제어 가능한 액추에이터 유닛(40)을 구비하며, 벨트 릴(20)을 차단하는 차단 유닛, 액추에이터 유닛(40)을 제어하는 제어 장치(50) - 이 제어 장치는 적어도 하나의 수평 가속도 값을 측정하는 센서 장치(60)와, 적어도 하나의 수평 가속도 값에 적어도 의거하여 액추에이터 유닛(40)을 제어하는 스위칭 장치(70)를 구비함 - 를 포함하고, 이 벨트 리트랙터 유닛은, 수평 가속도 값(|a_XY|)의 크기가 제1 한계치(a^h ₁)를 초과하고 벨트 릴(20)이 차단되는 제1 비상 상태와, 수평 가속도 값(|a_XY|)의 크기가 제1 한계치(a^h ₁) 미만이고 벨트 릴(20)이 차단되지 않는 해제 상태를 가지며, 이 벨트 리트랙터 유닛은 제1 비상 상태로부터 시작하여, 수평 가속도 값(|a_XY|)의 크기가 제2 한계치(a^h ₂) 미만으로 떨어지지 않는 한은, 비차단 상태로 들어가지 않는다.

Description

벨트 리트랙터 유닛 및 이러한 벨트 리트랙터 유닛을 갖춘 차량

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 벨트 리트랙터(belt retractor)에 관한 것이다.

현대의 모든 승용차뿐만 아니라 대부분의 트럭, 버스 등은 안전벨트 시스템을 갖춘다. 이러한 안전벨트 시스템은 항상 벨트 리트랙터 유닛을 구비하고, 다음으로 이 벨트 리트랙터 유닛은 하우징 및 이 하우징에 회전 가능하게 장착된 벨트 릴을 갖는 벨트 리트랙터를 구비한다. 이 벨트 릴에 안전벨트 시스템 스트랩의 일부가 권취되고, 사용자는 그 안전벨트 시스템 스트랩을 벨트 릴과 하우징 사이에서 작용하는 복귀 스프링의 힘에 대항하여 벨트 릴로부터 풀려나오게 한다. 벨트 스풀이 하우징에 대해 차단되지 않은 해제 상태 및 벨트 스풀이 하우징에 대해 차단되는 차단 상태를 갖는 차단 장치가 추가로 제공된다. 이 차단 장치는 일반적으로 2개의 독립적인 센서, 즉 벨트 릴의 회전을 감지하는 벨트 감지 센서와, 차량 위치 및/또는 차량 가속도(특히 음의 차량 가속도, 즉 감속)를 감지하는 차량 감지 센서를 갖는다. 정상 구동 상태에서는, 즉 스트랩이 너무 빠르게 연장되지 않고 차량이 비정상적 층에 있지 않거나 또는 비정상적 가속을 겪지 않을 때에는, 차단 장치는 비차단 상태에 있게 되어 사용자는 비교적 자유롭게 움직일 수 있게 스트랩을 연장시킬 수 있다. 그러나 스트랩이 너무 빠르게 연장되고/되거나 차량이 예를 들어 너무 급히 감속되고/되거나 차량의 정상 배향으로부터 너무 많이 기울어지는 경우에는 차단 장치는 차단 상태로 들어간다.

현재, 차단 장치는 대부분이 완전히 기계식으로 설계되는데, 이는 완비된 차단 장치(센서를 포함함)가 벨트 리트랙터의 하우징에 견고하게 연결된다는 것을 의미한다. 그러나, 이와 같이 전체 차단 장치가 하우징에 견고하게 연결되는 것은, 특히 벨트 리트랙터 유닛이 차량 시트, 특히 차량 시트의 등받이에 체결되는 경우에는, 불리한데, 그 이유는 이러한 경우에 벨트 리트랙터의 위치와 또한 그에 따른 차량 감지 센서의 위치가 차량에 대해 변경될 수 있기 때문이다.

이러한 이유로, 완전히 또는 부분적으로 전기식으로 작동하는 벨트 리트랙터 유닛이 알려지게 되었는데, 이의 차단 장치는 전자석을 갖는 하우징에 연결된 차단 유닛 및 전자석을 제어하는 제어 장치를 구비한다. 이 전자석은 액추에이터 유닛의 상태(특히, 무전류 또는 통전)가 차단 유닛의 상태(벨트 코일 회전 가능, 또는 벨트 코일 차단)를 결정하는 방식으로 전기식으로 제어 가능한 액추에이터 유닛의 일부이다. 보통, 차단 유닛은 전자석에 대응하는 복귀 요소(보통 스프링의 형태)도 구비한다. 이러한 재설정 요소는 액추에이터 유닛의 일부일 수 있다. 안전성(페일 세이프)을 이유로, 무전류 상태는 일반적으로 차단 상태(긴급 상태)이고, 전원 공급 상태는 잠금 해제 상태(활성화 상태)이다. 따라서, 차량 전기 시스템에 연결된 전원 입력부와 전자석에 연결된 전원 출력부를 갖는, 액추에이터 유닛을 구동하는 제어 장치는 전원 입력부로부터 전원 출력부까지의 전원 공급이 차단되는 수동 스위칭 상태와, 전원 입력부가 전원 출력부에 연결되어 전자석을 통해 전류가 흐르는 능동 스위칭 상태를 포함한다. 일반적으로 차단 유닛에 전기적으로만 결합되는 이 제어 장치는 이 경우에서는 특히 등받이와 함께 움직이지 않는 방식으로 차량의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 제어 장치는 적어도 하나의 센서 장치와, 액추에이터 유닛을 센서 장치에 의해 공급되는 데이터의 함수로 제어하기 위는 스위칭 장치를 갖는다. 제어 장치는 구조적 유닛을 형성할 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없다.

활성화 상태로부터 비상 상태로 전이되는 가장 중요한 기준은 적어도 하나의 수평 가속도 값의 크기가 한계치를 초과하는 것이다. 차량의 종방향(X 방향) 가속도와 차량의 횡방향(Y 방향) 가속도는 구분할 필요가 없고 다만 XY 평면의 가속도의 크기만 구분할 필요가 있는 경우가 종종 있다.

이러한 차단 유닛과 이러한 제어 장치를 갖춘 일반적인 벨트 리트랙터 유닛은 예를 들어 영국 특허 공보 GB 23 98 824 B호에 설명되어 있다. 이러한 전기 작동식 벨트 리트랙터 유닛은 해당 벨트 리트랙터 유닛의 상태(차단 상태/비차단 상태)를 제어할 수 있는 더 많은 가능성을 제공하므로 다른 장점들도 갖는다.

이에 의거하여, 본 발명의 목적은 일반적인 벨트 리트랙터 유닛을 더욱 개선하는 것이다.

이 목적은 청구항 1의 특징들을 갖는 벨트 리트랙터 유닛에 의해 해결된다.

탑승자를 가능한 한 잘 보호하기 위해서는, 안전벨트 잠금 시스템은 초기 단계에서, 특히, 예를 들어 차량이 급격하게 감속할 때에는 실제 사고가 발생하기 전이라도, 작동되는 것이 일반적으로 좋다. 이를 위해서는 웨빙 잠금이 시작되는 수평 가속도의 크기의 한계치가 비교적 낮아야 한다. 그러나 이는 적어도 일부 요건 프로파일에서 벨트 리트랙터 유닛이 위험이 전혀 없음에도 불구하고 비교적 자주 차단 상태(이하에서, 비상 상태라고도 함)로 전환되는, 즉 결과적으로는 벨트 릴의 차단이 불필요해져서 또 다시 해제되는, 결과를 가져온다. 이는 그 자체로는 큰 문제가 아니고, 탑승자 안전의 전반적인 개선을 위해 용인되는 것이다.

그러나 차량 탑승자의 안전을 위해 선호되는 한계치(즉, 하한치)가, 특히, 열악한 도로 상태를 기준으로 선택되면, 단지 차량의 덜컹거리는 움직임만으로도 벨트 차단 시스템이 비상 상태로 전환되어 벨트 릴이 하우징에 대해 차단되는 경우가 발생할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이것조차도 그 자체로는 문제가 되지 않는다. 그러나 특히 방금 설명한 경우에서는 차량에 작용하는(이에 따라 센서 방향에도 작용하는) 가속력이 열악한 도로 상태를 기준으로 선택한 한계치 주변에서 자주 변동할 수 있어서 그렇게 되면 벨트 리트랙터 유닛은 비상 상태와 해제 상태 사이를 비교적 자주 그리고 또한 높은 빈도로 앞뒤로 전환한다는 문제가 자주 발생할 수 있다는 것도 밝혀졌다. 한편, 이는 방해가 되는 소음이 발달하는 것과 연관되며, 관련된 기계 부품의 마모 증가로도 이어진다. 물론 둘 다가 바람직하지 않은데, 소음이 증가하면 편안함에 부정적인 영향을 미치고, 리트랙터 유닛의 하우징이 좌석 등받이에 배치되어 대개는 탑승자의 귀에 가깝게 배치되는 것이 일반적인 안전벨트 리트랙터 유닛의 특별한 이점이므로 더욱 그렇기 때문이다. 물론 마모 증가는 이미 불리한데, 벨트 리트랙터 유닛의 기대 수명은 전체 차량의 기대 수명과 일치하도록 설계되어야 하기 때문이다.

방금 설명한 문제를 해결하기 위해, 제어 장치에 의한 액추에이터 유닛의 제어는 히스테리시스 방식으로, 즉 수평 가속도의 크기에 대해 서로 다른 두 가지 한계치, 즉 차단 유닛이 해제 상태에서 비상 상태 - 이하, 제1 비상 상태라 함 - 로 변경되는 제1 한계치와, 벨트 리트랙터 유닛이 제1 비상 상태에서 해제 상태로 복귀하는 제2 한계치 - 제2 한계치는 제1 한계치보다 크기가 작음 - 가 있도록 한 방식으로 수행된다. 이는 적절한 상황, 특히 적절한 도로 상태에서는 벨트 리트랙터 유닛을 더 오랫동안 비상 상태로 유지함으로써 지속적인 앞뒤로의 전환을 방지한다. 전체적으로 보면, 이는 비상 상태와 활성화 상태 사이에서 앞뒤로 상시로 전환하는 것에 비해 사용자에게 훨씬 더 편리하다. 물론, 이는 전환 주기의 수도 줄여 벨트 리트랙터 유닛의 서비스 수명에 긍정적인 영향을 준다.

벨트 리트랙터 유닛이 비상 상태에서 시작하여, 적어도 하나의 수평 가속도 값의 크기가 예를 들어 제2 한계치 아래로 떨어진 후에 적어도 500 ms일 수 있는 미리 결정된 기간 동안 제3 한계치 아래로 유지될 때에, 단지 해제 상태로 전환된다는 점에서, 위에서 방금 설명한 내용은 더욱 개선될 수 있다. 이러한 제3 한계치는 제2 한계치와 제1 한계치 사이에 있는 것이 바람직하고, 특히 제1 한계치와 동일할 수도 있다.

이에 대해 이미 언급한 바와 같이, 벨트 리트랙터 유닛의 차단은 충분한 가속이 발생하는 경우(대부분 음의 가속도, 즉 감속임)와 차량이 차량의 종축 또는 횡축을 중심으로 미리 결정된 값보다 많이 기울어지는 경우 모두에서 발생해야 한다. 이러한 기울기로 인해 차량의 Z축은 항상 수직에 대해 기울어지므로 그 기울기의 측정을 하나의 각도로 설명할 수 있다. 단일의 고전적 기계 센서로는 이 두 가지 경우를 구별할 수 없다. 전자 센서를 사용할 때는 상황이 다른데, 이 경우에는 가속도와 경사도를 구별할 수 있다. 가속 한계치가 초과하는 경우와 기울기 한계치가 초과하는 경우 모두에서 벨트 리트랙터 유닛이 활성화 상태에서 비상 상태로 변경되는 것은 분명히 중요하므로, 센서는 두 값을 측정해야 한다. 그러나 바람직하게는 이 값들은 스위칭 장치에 의해 개별적으로, 즉 제1 비상 상태를 결정한 때에는 수직축에 대한 기울기를 고려하지 않는 방식으로, 처리된다. 이는 특히 거친 도로에서 활성화 상태로부터 제1 비상 상태로 불필요하게 전환되는 수를 줄일 수 있는데, 왜냐하면 거친 도로가 XY 평면의 가속도에 미치는 영향은 대체로 비교적 작지만 특히 X축에 대한 차량 기울기에 미치는 영향은 대체로 비교적 크다는 것이 밝혀졌기 때문이다.

제1 비상 상태를 결정할 때 수직축에 대한 기울기를 고려하지 않는 것을 보상하기 위해, 벨트 리트랙터 유닛은 벨트 릴도 하우징에 대해 차단되고 오로지 기울기에만 의존하는 제2 비상 상태를 갖는 것이 바람직하다.

이제부터는 도면을 참조하면서 바람직한 실시형태를 이용하여 본 발명을 더 상세히 설명할 것이다.

도 1은 벨트 리트랙터 유닛의 개략도를 도시한 것으로, 이 도면에서 이 벨트 리트랙터 유닛의 벨트 리트랙터는 개략적인 측면도로 도시되어 있고 제어 장치는 개방 스위칭 상태에 있고 벨트 리트랙터는 잠금 상태에 있다.
도 2는 도 1에 도시된 벨트 리트랙터를 R1 방향에서 투시한 개략적인 평면도를 도시한다.
도 3은 도 1에 도시된 제어 장치를 도시한 것으로, 이 도면에서 제어 장치는 닫힌 스위칭 상태에 있고 벨트 리트랙터는 잠금 해제 상태에 있다.
도 4a는 자동차의 측면도와 해당 좌표를 도시한다.
도 4b는 도 4a의 자동차 평면도와 해당 좌표를 도시한다.
도 4c는 도 4a의 자동차를 뒤에서 투시한 평면도와 해당 좌표를 도시한다.
도 5는 정면 충돌 시의 도 4a의 도면의 자동차를 도시한다.
도 6은 측면 충돌 시의 도 4b의 도면의 자동차를 도시한다.
도 7은 Y축에 대해 기울어졌을 때의 도 4a의 도면의 자동차를 도시한다.
도 8은 X축에 대해 기울어졌을 때의 도 4c의 도면의 자동차를 도시한다.
도 9a는 도 1 및 도 3에서 단순화된 제어 장치의 일 실시형태를 더 상세하게 도시한 것으로, 이 도면에서 제어 장치는 해제 상태에 있다.
도 9b는 도 9a의 제어 장치를 도시한 것으로, 이 도면에서 제어 장치는 제1 비상 상태에 있다.
도 9c는 도 9a의 제어 장치를 도시한 것으로, 이 도면에서 제어 장치는 제2 비상 상태에 있다.
도 9d는 도 9a의 제어 장치를 도시한 것으로, 이 도면에서 제어 장치는 이중 비상 상태에 있다.
도 10은 논리 유닛의 제1 바람직한 제어 시퀀스의 흐름도를 도시한다.
도 11a 및 도 11b는 도 10에 도시된 제어 시퀀스의 왼쪽 분기의 기계적 아날로그의 개략도를 도시한다.
도 12는 제1 논리 서브유닛의 제2 바람직한 제어 시퀀스의 흐름도를 도시한다.

도 1 및 도 2를 참조하면서 본 발명에 따른 벨트 리트랙터 유닛의 본질적인 특징부들을 먼저 설명한다. 여기서는 표현이 매우 개략적이며 본 발명의 기본 원리만을 나타낸다는 점에 유의해야 한다. 벨트 리트랙터 유닛은 벨트 리트랙터(10)와 제어 장치(50)를 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 여기서, 제어 장치(50)는 벨트 리트랙터(10)의 하우징에 직접 연결될 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없으며, 이는 도 1 및 도 3에서 제어 장치가 하우징으로부터 멀리 떨어져 있는 것으로 표현되는 이유이기도 하다. 물론, 제어 장치와 벨트 리트랙터는 서로 전기적으로 연결되어야 한다.

하기에서는 전기 도관은 개략적으로만 표시된다(나가는 도체 및 복귀하는 도체는 표시되지 않음). 여기서, 전력선은 실선으로 표시되고, 신호선은 "이점 쇄선" 형태의 선으로 표시된다.

벨트 리트랙터(10)는 통상적으로 하우징(10), 하우징에 회전 가능하게 지지되며 스트랩(5)의 일부가 감기는 벨트 릴(20), 및 하우징(12) 내에서 벨트 릴(20)을 차단하는 차단 유닛을 포함한다. 도시된 실시형태에서, 하우징(12)은 연결 볼트(16)에 의해 연결된 2개의 하우징 플레이트(14a, 14b)를 갖는데, 이는 단지 예시로서 이해되어야 한다. 일반적으로 그리고 여기에도 도시되어 있는 바와 같이, 차단 유닛은 벨트 릴(20)에 회전 가능하게 고정되는 방식으로 연결된 잠금 휠(22)을 갖는다. 잠금 상태(비상 상태)(도 1)에서는 잠금 휠(22)을 잠그고 그에 따라 벨트 스풀(20)을 하우징(12)에 대해 잠그지만 해제 상태(도 3)에서는 잠그지 않는 잠금 멈춤쇠(24a)도 제공된다.

의미 있는 점으로는, 멈춤쇠(24a)의 위치는 전자석(42)을 갖는 액추에이터 조립체(40)에 의해 직접적으로(도시된 바와 같이) 제어되거나 또는 간접적으로 제어된다는 것이다. 도시된 실시형태에서, 이러한 영향은 액추에이터 유닛(40)이 전자석(42) 외에, 폴(24a)을 유지하는 레버(24)에 작용하는 전자석에 의해 구동되는 플런저(44)를 갖는다는 사실에 의해 제공된다. 충분히 강한 전류가 전자석을 통해 흐를 때에 플런저(44)를 바깥쪽으로 밀어낸다. 그러나 이미 언급한 바와 같이 이러한 구성은 단지 예시적인 것으로 이해되어야 한다는 점을 주지해야 한다. 기본적으로, 차단 유닛에는 전자석이 있어서, 액추에이터 유닛은 자석을 통한 전류 흐름에 따라 차단 유닛을 제어한다. 일반적으로 그리고 여기에도 도시되어 있는 바와 같이, 액추에이터 유닛(40)의 전자석(42)에 전류가 없고 그에 따라 액추에이터에 의해 구동되는 플런저에 힘이 가해지지 않을 때의 차단 유닛의 상태를 고유하게 정의하는 스프링, 이 경우에서는 인장 스프링(30), 또는 다른 탄성 요소가 제공된다. 이 무전류 상태는 도면에도 나타낸 바와 같이 잠금 상태이다.

전자석을 갖는 이러한 전기적으로 제어되는 차단 유닛은 종래 기술에서 공지되어 있다. 따라서, 본 발명은 또한 전적으로 전자석, 즉 제어 장치(50)의 제어에 관한 것이다.

제어 장치 및 그의 작동에 대한 설명에 기초한 본 발명의 상세한 설명을 준비하는 데 있어서, 먼저 몇 가지 일반적인 진술이 이루어지고 도 4a 내지 도 8을 참조하여 정의가 제공된다.

도 4a는 자동차의 개략적인 측면도와 관련 좌표, 즉 종방향 X와 수직 방향 Z를 보여주고, 도 4b는 도 4a에 도시된 자동차를 평면도로 보여주고 또한 관련 좌표, 즉 종방향 X와 횡방향 Y를 보여주고, 도 4c는 도 4a 및 도 4b의 자동차를 배면도로 보여주고 관련 좌표, 즉 횡방향 Y와 수직 방향 Z를 보여주고 있다.

도 5는 일반적인 정면 충돌을 보여주고 있다. 여기서 속도는 X 방향으로 변한다. 즉, 시간에 대한 X 좌표의 2차 도함수는 0이 아니고, 즉 d²X/dt² ≠ 0이고, X 방향에서의 가속도의 크기와 그에 따라 XY 평면에서의 가속도의 크기도 0보다 커서 |a_XY| > 0이다. 따라서, 측면 충돌(도 6)의 경우, 시간에 대한 Y 좌표의 2차 도함수는 0이 아니고, 즉 d²Y/dt² ≠ 0이고, 여기서도 XY 평면에서의 가속도 크기는 0보다 커서, |a_XY| > 0이다. 이는 스트랩을 잠그는 한 가지 기준이 XY 평면에서의 가속도의 크기가 미리 정해진 한계를 초과한다는 것을 의미한다.

도 7 및 도 8은 스트랩이 잠기는 결과를 일으키는 것이 분명한 상이한 상황, 즉 차량이 기울어지는 상황을 보여주고 있다. 차량이 기울어진다는 것은 차량의 Z 좌표가 수직 방향 Z에 대해 기울어져 있다는 것(여기서는 Z'이라고 함)을 항상 의미한다. 여기서, 잠금 기준은 Z와 Z' 사이에 포함된 각도 ΔZ로 표현될 수 있는 기울기가 미리 결정된 값을 초과해야 하는 것이어야 한다. 여기에서는 동력학(즉, 변화의 속도 또는 가속도)이나 방향은 중요하지 않으므로 ΔZ의 크기를 잠금 한계로 설정할 수 있다.

아래에 설명된 바람직한 실시형태에서, 모든 관련된 배향 및 가속도 데이터는 공통 센서 장치에 의해 측정되지만, 이 센서 장치의 하류에 있는 스위칭 장치에 의해 개별적으로 처리된다. 이에 대해 개략적인 회로도를 사용하여 먼저 설명한다. 이 개략도는 단지 하나의 가능성일 뿐이라는 점을 강조한다. 대응하는 정보 분리는 정상적인 기술이나 소프트웨어 측면에서 다르게 이루어질 수도 있다.

도 9a는 제어 장치(50)의 개략적인 실시형태를 도시한다. 이 제어 장치(50)는 모든 관련 구성요소들을 포함한 제어 유닛으로 설계될 수 있지만, 제어 장치의 개별 요소들을 일반적으로 바람직하지는 않지만 "차량 전체에 걸쳐 분산"시키는 것도 가능하다.

이미 언급한 바와 같이, 제어 장치(50)는 온보드 전원 공급 장치로부터 전자석(42)으로의 전류 흐름을 제어, 즉 활성화 및 차단하는 데 사용된다. 따라서, 제어 장치는 차량 전기 시스템에 연결된 전원 입력부(55)와, 솔레노이드에 연결된 전원 출력부(56)를 가지며, 입력부와 출력부 사이에는 스위칭 유닛(80)이 배치된다. 스위칭 유닛이 닫힌 상태에서는 차량 전기 시스템의 전류가 전자석을 통해 흐르고, 스위칭 유닛(80)의 개방 상태에서는 그렇지 않다. 이 위치에서는 스위칭 유닛이 닫힌 상태에 있을 때 필요한 만큼의 전류만 솔레노이드에 공급되도록 하기 위해 정전류원(constant current source)으로 작용하는 DC-DC 변환기가 제공될 수 있다는 점도 언급해야 한다. 이는 유입 전류와 더 낮은 유지 전류를 제공하도록 2단으로 설계될 수도 있다. 그러나 이에 대해서는 아래에서 자세히 나타내지 않는다.

제어 장치(50)는 방금 언급한 스위칭 유닛(80) 외에도, 센서 장치(60) 및 논리 유닛(74)을 갖는다. 이 논리 유닛(74)과 스위칭 유닛(80)은 함께 스위칭 장치(70)를 형성한다.

도시된 바람직한 실시형태에서, 센서 장치(60)(간단히 센서로 지칭될 수도 있음)는 세 공간 방향 모두에서의 배향과 가속도를 연속적으로 측정하고 측정된 데이터를 스위칭 장치(70)로 중계하는 3축 센서이다. 방금 언급한 바와 같이, 이 스위칭 장치는 적어도 기능적으로는 논리 유닛(74)과 스위칭 유닛(80)으로 구성된다.

센서 장치(60)에 의해 제공된 데이터는 논리 유닛(74)에 의해 두 가지 개별 동작으로 처리되는데, 즉 한 프로세스에서는 XY 평면에서의 가속도만 처리되고 다른 프로세스에서는 Z 축에 대한 기울어짐이 처리되는데, 왜냐하면 논리 유닛(74)은, 적어도 기능적으로는, XY 평면에서의 가속도 평가를 처리하는 제1 논리 서브유닛(74a)과 기울기 평가를 처리하는 제2 논리 서브유닛(74b)을 갖기 때문이다. 도시된 실시형태에서, 이들 2개의 논리 서브유닛(74a, 74b)은 직렬로 연결된 2개의 스위치(80a, 80b) - 이들은 결국에는 스위칭 유닛(80)을 형성함 - 를 제어한다. 스위칭 유닛의 이 실시형태는 특히 예시적인 표현을 위해 선택된 것인데, 실제로 이러한 방식으로 설계될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 솔레노이드(42)의 무전류 상태는 벨트 리트랙터(10)의 잠금 상태이고(도 1), 전원이 공급된 상태는 잠금 해제 상태이다.

방금 언급한 바와 같이, 논리 유닛(74)은 XY 평면에서의 가속도 값을 평가하는 제1 논리 서브유닛(74a)과 기울기 값(ΔZ)을 평가하는 제2 논리 서브유닛(74b)을 갖는다. 물론, 잠금 해제된 해제 상태(솔레노이드에 전원이 공급된 상태)는 논리 서브유닛(74a, 74b) 모두가 "잠금 해제"라는 결과에 도달했을 때만 존재해야 한다. 회로 측면에서, 이는 여기서는 제1 논리 서브유닛(74a)이 스위칭 유닛(80)의 제1 스위치(80a)를 작동시키고 제2 논리 서브유닛(74b)이 스위칭 유닛(80)의 제2 스위치(80b)를 작동시키는 방식으로 구현된다. 이들 2개의 스위치(80a, 80b)가 직렬로 연결되기 때문에, 두 스위치(80a, 80b)는 잠금 해제 상태(활성화 상태)를 만들어 내기 위해 통전 위치, 즉 닫힌 위치(도 8a)에 있어야 한다. 다른 모든 경우(도 9b 내지 도 9d)에는 잠금 상태(비상 상태)가 있다. 따라서 이 회로는 잠금 해제 상태와 관련하여 논리 AND를 형성한다.

도 10을 참조하여, 논리 유닛(74)에 의해 수행되는 본 발명에 따른 제1 알고리즘을 이제부터 설명한다. 위에 나타낸 바와 같이, 2개의 논리 서브유닛(74a, 74b)은 병렬로, 바람직하게는 서로 독립적으로 동작한다. 도 10의 흐름도에서, 왼쪽 트리는 제1 논리 서브유닛(74a)의 흐름도를 나타내고, 오른쪽 트리는 제2 논리 서브유닛(74b)의 흐름도를 나타낸다. 제1 논리 서브유닛(74a)에 대한 관련 측정 변수는 XY 평면에서의 가속도의 크기, 즉 수평 가속도 |a_XY|이다. 절차는 다음과 같다.

차량 시동 후, 첫 번째 단계는 XY 평면에서의 가속도 |a_XY|의 크기가 제1 한계치 a^h ₁보다 작은지 여부를 점검하는 것일 수 있다. 차량은 이 상태에 있어야 하므로, 예를 들어 가속도 값이 이 한계치보다 큰 경우에는 기술적 결함이 있거나 매우 비정상적인 상황이 있음을 나타내기 때문에 경보가 촉발될 수 있다. 반면에, 가속도 값의 크기가 제1 한계치 a^h ₁보다 작은 경우에는 제1 논리 서브유닛(74a)은 제1 스위치(80a)를 제어하여 도 9a에 대응하는 닫힌 상태로 전환시킨다.

방금 설명한 검토는 지속적으로 수행된다. XY 평면에서의 가속도의 크기가 제1 한계치 a^h ₁을 초과하지 않는 한, 제1 스위치(80a)는 닫힌 상태로 유지된다. 그러나, 제1 한계치 a^h ₁을 초과하는 경우에는 제1 스위치(80a)가 개방되어 제1 비상 상태에 있게 되는데, 이는 XY 평면에서의 가속도에 의해 전자석(42)에 전류가 흐르지 않게 되어 벨트 코일(20)이 하우징(12)에 대해 잠긴다는 것을 의미한다. 이제 본 발명에 따른 단계는 다음과 같다. 스위치가 개방된 후, 제1 논리 서브유닛(74a)은 이제는 XY 평면에서의 가속도 |a_XY|의 크기가 제1 한계치 a^h ₁보다 작은 제2 한계치 a^h ₂ 미만으로 떨어지는지를 점검한다. 그렇지 않은 한, 제1스위치(80a)는 닫힌 상태로 유지되어서 제1 비상 상태가 유지된다. XY 평면에서의 가속도 |a_XY|의 크기 또한 이 제2 한계치 a^h ₂ 미만으로 떨어질때에만, 제1 스위치(80a)는 다시 닫히고 더 이상 제1 비상 상태에 있지 않게 된다. 바람직하게는, 제2 한계치 a^h ₂는 제1 한계치 a^h ₁의 20% 내지 80%이다.

기계적 유사점이 도 11a 및 도 11b에 도시되어 있는데, 볼을 최소 위치에서 이동시키려면, 볼에 반경 방향으로 작용하는 힘 R_r이 제1 한계치를 초과해야 볼이 더 가파른 경사로를 오를 수 있다. 그런 다음, 볼은 보다 평평한 경사로 상으로 이동하여서, 반경 방향으로 작용하는 더 낮은 유지력이 가해지면서 거기에 유지된다. 그 힘이 제1 한계치보다 작은 제2 한계치 아래로 떨어질 때에만 볼이 시작 위치로 돌아갈 수 있다.

방금 설명한 것과 병행하여, 제2 논리 서브유닛(74b)은 차량의 기울기의 양 |ΔZ|를 상시로 점검한다. 여기에서도, 시작 후에 |ΔZ|가 한계치 G를 초과하는지를 먼저 점검할 수 있다. 차량 시동 시 이미 이 경우에 해당되면, 이 경우에도 비정상적인 상태나 기술적 결함이 있다고 가정해야 한다. 반면에, |ΔZ|가 한계치 G보다 작으면, 제2 스위치(80b)도 닫히고 벨트 리트랙터 유닛 전체가 해제 상태에 있게 된다(도 9a).

|ΔZ|가 한계치 G를 초과하는지를 알려고 점검하는 것도 연속적으로 수행된다. 이 한계치를 초과하지 않는 한은 제2 스위치(80b)는 닫힌 상태로 유지되지만, 이 한계치를 초과하는 경우에는 제2 스위치(80b)가 개방된 다음 벨트 리트랙터 유닛이 여기에 정의된 정의에 따라 제2 비상 상태에 있게 된다. 제1 비상 상태도 동시에 존재하는지 여부(그럴 수도 있고 그렇지 않을 수도 있음)에 따라, 도 9c의 전환 상태 또는 도 9d의 전환 상태가 존재한다. 그러나 AND 회로로 인해 활성화 상태(도 9a)는 두 비상 상태가 모두 존재하지 않는 경우에만 존재한다.

|ΔZ|가 다시 한계치 G 미만으로 떨어지면, 제2 스위치가 다시 닫힌다. 여기서 히스테리시스는 필요하지 않지만 가능할 수도 있다.

도 12는 좌측 흐름도의 제2 실시형태, 즉 제1 논리 서브유닛(54a)의 동작을 도시한다.

알 수 있는 바와 같이, 기능 순서는 초기에는 위에서 설명한 것과 동일하지만, 제2 한계치 a^h ₂가 아래로 떨어진 후에 제1 스위치(80a)가 다시 닫히기 전에 또 다른 단계가 뒤따른다. 실제로, 타이머가 시작되어 선택된 시간 간격 Δt 동안, 예를 들어, 500 또는 1,000 ms 동안, XY 평면에서의 가속도 |a_XY|의 크기가 제3 한계치 a^h ₃을 초과하는지를 지속적으로 점검한다. 이 제3 한계치 a^h ₂는 제1 한계치 a^h ₁과 동일할 수 있지만, 제1 한계치 a^h ₁과 제2 한계치 a^h ₂ 사이에 놓일 수도 있다. 해당되는 제3 한계치 a^h ₃의 초과가 감지되자마자 시간 간격은 다시 시작된다. 연속적인 시간 간격 Δt에서 제3 한계치 a^h ₃을 초과하지 않는 경우에만 제1 스위치가 다시 닫혀서 벨트 리트랙터 유닛이 다시 제1 비상 상태를 벗어나게 된다.

설명된 수단들에 의하면, 벨트 릴의 잠금을 위한 한계치가 낮음에도 불구하고 많은 수의 스위칭 사이클을 피하는 것이 달성된다.

10: 벨트 리트랙터
12: 하우징
14a, 14b: 하우징 플레이트
16: 연결 볼트
18: 스프링 및 액추에이터 유닛용 홀더
20: 벨트 릴
22: 잠금 휠
24: 레버
24a: 멈춤쇠
30: 인장 스프링
40: 액추에이터 유닛
42: 전자석
44: 플런저
50: 제어 장치
55: 전원 입력부
56: 전원 출력부
60: 센서 장치
70: 스위칭 장치
74: 논리 유닛
74a: 제1 논리 서브유닛(XY 평면에서의 가속도 평가)
74b: 제2 논리 서브유닛(기울기 평가 ΔZ)
80: 스위칭 유닛
80a: 제1 스위치
80b: 제2 스위치

Claims (7)

1. 벨트 리트랙터 유닛으로서,
   하우징(12),
   상기 하우징(12) 내에 회전 가능하게 장착되는 벨트 스풀(20),
   전기적으로 작동 가능한 액추에이터 유닛(40)을 구비하며, 상기 벨트 릴(20)을 상기 하우징(12)에 대해 차단하는 차단 유닛,
   적어도 하나의 수평 가속도 값을 연속적으로 측정하는 센서 장치(60)를 구비하며, 적어도 하나의 수평 가속도 값에 적어도 의거하여 상기 액추에이터 유닛(40)을 작동시키는 스위칭 장치(70)를 구비하는, 액추에이터 유닛(40)을 작동시키는 제어 장치(50)를 포함하고,
   상기 벨트 리트랙터 유닛은, 적어도 하나의 수평 가속도 값(|a_XY|)의 크기가 제1 한계치(a^h ₁)를 초과하고 상기 벨트 릴(20)이 상기 하우징(12)에 대해 차단되는 제1 비상 상태와, 적어도 하나의 수평 가속도 값(|a_XY|)의 크기가 제1 한계치(a^h ₁) 미만이고 상기 벨트 릴(20)이 상기 하우징(12)에 대해 차단되지 않는 해제 상태를 갖는, 벨트 리트랙터 유닛에 있어서,
   상기 적어도 하나의 수평 가속도 값(|a_XY|)의 크기가 상기 제1 한계치(a^h ₁)보다 작은 제2 한계치(a^h ₂) 미만으로 떨어지지 않는 한은 상기 벨트 리트랙터 유닛이 상기 제1 비상 상태로부터 상기 해제 상태로 전환되지 않는 것을 특징으로 하는 벨트 리트랙터 유닛.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 비상 상태로부터 시작한 벨트 리트랙터 유닛이, 상기 적어도 하나의 수평 가속도 값(|a_XY|)의 크기가 적어도 250 ms, 바람직하게는 적어도 500 ms의 기간 동안 다시 제3 한계치(a^h ₃)를 초과하지 않는 경우에만, 해제 상태로 변경되는 것을 특징으로 하는 벨트 리트랙터 유닛.
3. 제2항에 있어서, 상기 제3 한계치(a^h ₃)는 상기 제2 한계치(a^h ₂)보다 크고 상기 제1 한계치(a^h ₁) 이하인 것을 특징으로 하는 벨트 리트랙터 유닛.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 장치(60)는 수직 축에 대한 기울기(ΔZ)를 추가로 측정하여 그 측정치를 상기 스위칭 장치(70)로 전송하지만, 이 스위칭 장치는 상기 제1 비상 상태를 결정할 때에 상기 기울기(ΔZ)를 고려하지 않는 것을 특징으로 하는 벨트 리트랙터 유닛.
5. 제4항에 있어서, 상기 벨트 리트랙터 유닛은 상기 기울기(ΔZ)가 경사 한계치(G)를 초과하고 상기 벨트 릴(20)이 상기 하우징(12)에 대해 차단되는 제2 비상 상태를 갖는 것을 특징으로 하는 벨트 리트랙터 유닛.
6. 제5항에 있어서, 상기 제2 비상 상태는 수평 가속도 값(|a_XY|)의 크기와 무관한 것을 특징으로 하는 벨트 리트랙터 유닛.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 장치(60)는 3축 센서를 갖는 것을 특징으로 하는 벨트 리트랙터 유닛.