KR20240116152A - 시트벨트 로드리미터의 결합 구조 - Google Patents

Abstract

실시예는 시트벨트 로드리미터의 결합 구조에 관한 것이다.
실시예는, 시트벨트의 웨빙이 감기는 스풀; 스풀의 내부에 수용되어 일단은 스풀에 고정되고, 타단은 스풀에 고정되지 않은 자유단으로 비틀림이 가능한 토션 샤프트; 및 토션 샤프트의 자유단과 결합하는 베이스락;을 포함하고, 베이스 락은 토션 샤프트와 결합면에 돌출 형성되는 스플라인 축을 구비하고, 토션 샤프트의 자유단은 베이스 락의 스플라인 축에 결합되는 스플라인 보어를 구비하는 것을 특징으로 하는 시트벨트 로드리미터의 결합 구조를 제공한다.

Description

시트벨트 로드리미터의 결합 구조{COUPLING STURCTURE OF SEATBELT LOAD LIMITER}

실시예는 시트벨트 로드리미터의 결합 구조에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 다양한 안전장치가 설치되는데, 특히 운행시 운전자를 구속하는 시트벨트와 에어백이 대표적이다. 그 중 시트벨트는 차량 충돌시 탑승자의 몸을 구속하여 2차 충돌 방지 및 충격 완화를 꾀하면서 탑승자가 차체 밖으로 튀어나가는 것을 방지하도록 구성되는 것이다. 시트벨트에는 웨빙을 감아주는 장치인 리트랙터가 구비되어 있어 평소에는 탑승자가 자유롭게 웨빙을 인출, 인입시키며 시트벨트를 착용할 수 있게 하지만 차량 충돌 등으로 인해 웨빙에 큰 힘이 걸려 급격하게 인출될 때에는 웨빙의 인출을 억제함으로써, 탑승자가 웨빙을 착용한 상태에서 좌석의 전방으로 쏠리는 것을 방지한다. 이를 ELM(Emergency Locking Mechanism)이라고 하며 현대의 차량에 있어서는 일반적인 구성이다.

또한 최근의 차량에는 프리텐셔너(Pretensioner)의 구성도 일반적이다. 프리텐셔너는 차량의 충돌이 감지되면 전자적으로 모터를 회전시키거나 혹은 화약의 점화로 인한 가스 발생으로 피스톤을 작동시켜 웨빙을 급격하게 인입시켜 운전자와 시트벨트 사이에서 혹시나 존재할 수 있는 여유공간을 제거하여 운전자의 안전을 더욱 담보한다.

사고 상황 발생시, 이러한 ELM과 프리텐셔너의 구성으로 시트벨트는 운전자를 구속하게 되지만 사고 상황의 충격이 충분히 크다면 운전자는 오히려 시트벨트에 의하여 부상을 당할 수 있다. 사고 발생시 전방으로 튀어나가려는 힘으로 인하여 시트벨트가 운전자와 접하는 어깨나 가슴, 골반 부위에 큰 하중을 발생시키기 때문이다. 이러한 하중을 완화하여 운전자의 부상을 방지하기 위한 목적으로 시트벨트에는 로드리미터(Load limiter)가 구성된다. 즉 로드리미터는 그 작동시 웨빙을 일정량 인출시키는 방법으로 웨빙이 인출되는 방향으로 급격하게 작용하는 하중을 일부 흡수한다. 이렇게 웨빙을 일부 인출시키더라도 에어백의 작동으로 운전자의 안전은 충분히 담보될 수 있는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 시트벨트 로드 리미터 구조를 도시한 도면, 도 2는 종래 기술에 따른 시트벨트 로드 리미터의 베이스 락과 토션 샤트프 결합부의 단면도이다. 프레임(미도시)에 스풀(10) 및 락킹 매커니즘(미도시)이 결합된다. 스풀(20)의 내부에는 토션 샤프트(30)가 결합되며, 토션 샤프트(30)가 비틀리면서 시트 벨트를 일정량 인출되도록 하여 하중을 흡수한다.

토션 샤프트(30)의 제1 단(31)은 베이스 락(40)과 결합하고, 제2 단(32)은 스풀(40)에 각각 결합되며 평소에는 일체로 회전한다. 이 때 차량 급가감속이 감지되면 베이스 락(40)과 결합된 락킹메커니즘(미도시)이 작동하여 스풀(10)이 웨빙의 인출 방향으로 회전하는 것을 막고 운전자를 지정된 위치에 구속한다. 그럼에도 불구하고, 스풀(10)에 웨빙 인출 방향으로 작용하는 부하가 일정치를 넘어서게 되면 토션 샤프트(30)가 비틀리며 스풀(20)을 일정량 회전시켜 웨빙을 일부 인출시키게 되고, 웨빙의 구속에 따른 부하를 감소시킨다.

이러한 비틀림은 결국 스풀(10)과 베이스 락(40) 사이의 상대적인 회전운동을 의미한다. 즉 스풀(10)과 베이스 락(40)은 토션 샤프트(30)에 의하여 서로 결합되어 있음에도 불구하고 토션 샤프트(30)의 비틀림에 의하여 상대적인 회전을 하게 된다.

토션 샤프트(30)는 사고 발생시 운전자에게 가해지는 부하를 적절히 감소시켜야 하므로 그 비틀림 특성이 사전에 계산되어 제작된다. 즉 적절한 부하에 적절한 강도로 비틀림이 시작되어야 한다.

종래 기술에서는 토션 샤프트(30)의 제1 단(31)은 베이스 락(40)의 결합 구조가, 베이스 락(40)에 형성된 스플라인 보어(41) 내에 토션 샤프트(30)의 제1 단(31)이 삽입되며, 제1 단(31)은 스플라인 보어(41)에 맞물리는 스플라인부를 구비하였다. 그러나 이 경우 락킹 시, 토션 샤프트(30)에 걸리는 하중을 지지하는 베이스 락(40)의 스플라인 보어(41)의 단면적이 작고, 두께가 얇다는 단점이 있었다.

또한, 토션 샤프트(30)의 조립 후, 사용 중에 동축도(동심도)를 유지하는 것이 중요하다. 스풀(10)의 회전 시에 스풀(10)의 회전 축이 동심을 유지하여야 웨빙의 인출 시에 인출 속도 및 웨빙에 가해지는 장력을 일정하게 유지할 수 있기 때문이다. 동축도를 유지하기 위해 토션 샤프트(30)의 조립 후 기울어짐을 방지할 수 있어야 한다. 그런데 종래 기술에서는 종래 기술에서는 스플라인 보어(41)의 두께가 얇아 동축도를 유지하기 어렵다는 단점이 있었다.

실시예는 토션 샤프트 단부의 고정력을 향상시켜 동축도를 개선할 수 있는 로드 리미터의 고정 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

실시예는, 시트벨트의 웨빙이 감기는 스풀; 스풀의 내부에 수용되어 일단은 스풀에 고정되고, 타단은 스풀에 고정되지 않은 자유단으로 비틀림이 가능한 토션 샤프트; 및 토션 샤프트의 자유단과 결합하는 베이스락;을 포함하고, 베이스 락은 토션 샤프트와 결합면에 돌출 형성되는 스플라인 축을 구비하고, 토션 샤프트의 자유단은 베이스 락의 스플라인 축에 결합되는 스플라인 보어를 구비하는 것을 특징으로 하는 시트벨트 로드리미터의 결합 구조를 제공한다.

실시예의 다른 일 태양으로서, 토션 샤프트의 스플라인 보어는 스틸 또는 탄소강을 단조 형성하여 제조되는 것을 특징으로 하는 시트벨트 로드리미터의 결합 구조를 제공한다.

실시예가 제공하는 로드 리미터의 고정 구조는, 토션 샤프트가 베이스 락의 스플라인을 감싸도록 함으로써, 로드 리미터와 베이스 락의 접촉 면적을 확대하여 강한 충격이 가해질 경우에도 동축도를 유지할 수 있다는 장점이 있다.

또한 실시예가 제공하는 로드 리미터의 고정 구조는, 알루미늄이나 아연 합금을 다이캐스팅하여 제조됨으로써 상대적으로 강성이 약한 베이스 락 대신, 강철이나 탄소강으로 단조 형성되어 상대적으로 강성이 강한 로드 리미터의 단부가 베이스 락을 감싸도록 형성함으로써 로드 리미터와 베이스 락의 고정 구조의 강도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 시트벨트 로드 리미터 구조를 도시한 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 시트벨트 로드 리미터의 베이스 락과 토션 샤트프 결합 구조의 종단면도
도 3은 종래 기술에 따른 시트벨트 로드 리미터의 베이스 락과 토션 샤트프 결합 구조의 횡단면도,
도 4는 실시예에 따른 시트벨트 로드 리미터의 베이스 락과 토션 샤트프 결합 구조의 사시도,
도 5는 실시예에 따른 시트벨트 로드 리미터의 베이스 락과 토션 샤트프 결합 구조의 종단면도,
도 6은 실시예에 따른 시트벨트 로드 리미터의 베이스 락과 토션 샤트프 결합 구조의 횡단면도.

이하, 도면을 참조하여 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

도 4는 실시예에 따른 시트벨트 로드 리미터의 베이스 락과 토션 샤트프 결합 구조의 사시도, 도 5는 실시예에 따른 시트벨트 로드 리미터의 베이스 락과 토션 샤트프 결합 구조의 종단면도, 도 6은 실시예에 따른 시트벨트 로드 리미터의 베이스 락과 토션 샤트프 결합 구조의 횡단면도이다.

종래 기술과 마찬가지로, 실시예와 따른 로드 리미터는 스풀(미도시)의 내부에 토션 샤프트(300)가 수용되며 제1 단부(310)는 베이스 락(400)과 결합되며, 제2 단부(320)는 스풀(미도시)과 결합된다. 베이스 락(400)은 차량 급가감속이 감지되면 베이스 락(40)과 결합된 락킹메커니즘(미도시)이 작동하여 회전이 제한되며, 웨빙이 결합된 스풀(미도시)도 함께 회전이 제한되나, 웨빙에 걸리는 장력이 커질 경우 토션 샤프트(300)의 비틀림 하중으로 작용하면서 웨빙의 장력이 일부 흡수되고, 스풀(미도시)은 토션 샤프트(300)의 비틀림 각과 동일하게 회전하게 된다. 상기 베이스 락(400)에는 추가적인 락킹메커니즘(미도시)이 결합하게 되며, 추가적으로 프리텐셔너(미도시)도 구비되는 것이 일반적이다.

이렇게 스풀(미도시)과 베이스 락(400)은 토션 샤프트(300)를 매개로 결합되어있으며, 따라서 평소에는 일체로서 웨빙의 인입 혹은 인출 방향으로 회전하게 된다. 이러한 스풀(미도시)과 베이스 락(400)의 결합에 있어서 그 접촉부에는 부쉬(Bush)(미도시)를 개재하여 토션 샤프트(300)의 비틀림 발생시 둘 사이의 마찰을 줄여줄 수 있다.

스풀(미도시)에는 시트벨트 웨빙(미도시)이 감기며 그 회전에 따라 웨빙을 인출하거나 인입한다. 내부에는 수용 공간(미도시)이 형성되어 토션 샤프트(300)를 수용하며 그 일측(미도시)에서 토션 샤프트(300)의 제2 단부(320)와 결합한다. 스풀(미도시)의 타측(110)에는 베이스 락(400)이 구성되며, 스풀(미도시)의 일측 내측면에 다층의 부쉬(미도시)를 매개로 베이스 락(400)이 접하게 된다.

이하에서, 토션 샤프트(300)와 베이스 락(400)의 결합 구조를 설명한다. 토션 샤프트(300)는 제1 단(310)은 베이스 락(400)과 결합하며 제2 단(320)은 스풀(미도시)과 결합한다.

이때, 베이스 락(400)은 스풀(미도시) 내부의 수용 공간 쪽으로 돌출되는 스플라인 축(410)을 구비하며, 토션 샤프트(300)의 제1 단부(310)는 스플라인 축(410)의 외주를 감싸며 맞물리는 스플라인 보어이다.

스플라인 축(410) 및 스플라인 보어는, 동력을 전달할 수 있도록 키홈이 가공된 형상이면 어떠한 형태여도 무방하며, 각형 스플라인, 인벌류트 스플라인, 세레이션 중 어떠한 형태가 사용되어도 무방하다.

사고 상황이 감지되면 락킹메커니즘(미도시)에 의해 베이스 락(400)의 웨빙 인출 방향으로의 회전이 차단된다. 이 때 운전자가 관성에 의하여 전방으로 쏠리는 힘이 웨빙(미도시)에 작용하며 인출 방향으로 당겨지는 경우, 토션 샤프트(300)의 비틀림 특성에 따라 토션 샤프트(300)가 비틀리기 시작한다. 즉 베이스 락(400)은 계속 고정되어 있지만 토션 샤프트(300)의 비틀림에 의하여 서서히 스풀(미도시)이 웨빙 인출 방향으로 회전하여 웨빙을 일정량 인출시키게 되고 이로써 시트 벨트 착용자에 대한 부하는 경감된다.

종래 기술과 달리 실시예에서는 토션 샤프트(300)의 제1 단부(310)가 베이스 락(400)의 스플라인 축(410)을 감싸도록 구성됨으로써, 토션 샤프트(300)에 걸리는 하중을 지지하는 베이스 락(400)의 단면적이 넓어진다는 장점이 있다. 도 3에 도시된 종래 기술에서의 베이스 락(400)의 단면적과, 도 6에 도시된 베이스 락(400)의 단면적을 비교하면, 실시예에서 하중을 지지하는 베이스 락의 단면적이 실시예에서 훨씬 증가한 것을 확인할 수 있다.

또한, 토션 샤프트(300)의 조립 후 작동 과정에서 동축도(동심도)를 유지하는 것이 중요한데, 토션 샤프트(300)의 제1 단부(310)가 베이스 락(400)의 스플라인 축(410)을 감싸는 경우, 강한 충격에도 동축도를 유지할 수 있다. 베이스 락(400)의 겨우 비교적 강도가 약한 알루미늄이나 아연 합금을 다이캐스팅하여 제조되나, 토션 샤프트(300)는 강이나 탄소강을 단조 가공하여 제조할 수 있으므로, 충격 시에도 쉽게 변형되지 않아 동축도 유지력이 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (2)

1. 시트벨트의 웨빙이 감기는 스풀;
   스풀의 내부에 수용되어 일단은 스풀에 고정되고, 타단은 스풀에 고정되지 않은 자유단으로 비틀림이 가능한 토션 샤프트; 및
   토션 샤프트의 자유단과 결합하는 베이스락;을 포함하고,
   베이스 락은 토션 샤프트와 결합면에 돌출 형성되는 스플라인 축을 구비하고,
   토션 샤프트의 자유단은 베이스 락의 스플라인 축에 결합되는 스플라인 보어를 구비하는 것을 특징으로 하는 시트벨트 로드리미터의 결합 구조.
2. 제1항에 있어서,
   토션 샤프트의 스플라인 보어는 스틸 또는 탄소강을 단조 형성하여 제조되는 것을 특징으로 하는 시트벨트 로드리미터의 결합 구조.