자동차 내 안전벨트 장치{SAFETY BELT DEVICE IN A MOTOR VEHICLE}
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 자동차 내 안전벨트 장치용 벨트 죔쇠 및 청구범위 제11항에 따른 안전벨트 장치에 관한 것이다.
자동차의 안전벨트 장치는 예를 들어 랩 벨트 및 자동차 승객의 상체를 대각선으로 가로질러 연장되는 숄더 벨트를 포함할 수 있다. 랩 벨트는 안전벨트의 조임시 측면으로 대향 배치된 2개의 하부 연결점에 의해 자동차 바디에 고정된다. 일반적으로 자동차 가로 방향으로 내측에 위치한 작용점은 랩 벨트에 제공된 벨트 죔쇠에 의해 분리 가능하게 구현되고, 상기 벨트 죔쇠의 삽입 텅은 바디측에 고정된 벨트 버클 내로 삽입 가능하다. DE 42 15 384 A1호에 베이스 섹션과 거기에 인접하는 삽입 텅을 포함하는 일반적인 벨트 죔쇠가 공개되어 있다. 베이스 섹션에 벨트 아이가 제공되고, 상기 벨트 아이를 통해 벨트 스트랩이 안내된다. 안전벨트의 조임시 벨트 아이는 벨트 스트랩을 랩 벨트 섹션과 숄더 벨트 섹션으로 세분한다. 충돌시 벨트 스트랩의 랩 벨트 섹션을 차단하기 위해, 클램핑 부재가 제공되고, 상기 클램핑 부재는 벨트 스트랩이 자유롭게 이동 가능하게 벨트 아이를 통해 안내되는 릴리스 위치와 벨트 스트랩이 클램핑 부재와 버팀대로서 작용하는 클램핑 스토퍼 사이에서 클램핑력에 의해 단단히 클램핑되는 클램핑 위치 사이에서 조절 가능하다. 클램핑 부재는 회전축을 중심으로 릴리스 위치와 클램핑 위치 사이에서 선회 가능하고, 릴리스 위치를 향해 탄성적으로 예비 응력을 받는다. 정상 주행 작동시 이로써 벨트 스트랩은 자유롭게 이동 가능하게 클램핑 부재의 작용면 위로 안내된다. 그와 달리 충돌시에는 클램핑 부재에 증가한 벨트력이 작용한다. 이로 인해 클램핑 부재는 회전 방향으로 클램핑 위치까지 옮겨지고, 상기 클램핑 위치에서 벨트 스트랩은 클램핑력에 의해 클램핑 부재와 클램핑 스토퍼 사이에서 단단히 클램핑된다. 선행기술에서 클램핑 부재는 클램핑 웨브를 포함하고, 상기 클램핑 웨브는 벨트 스트랩-가로 방향으로 연장된다. 클램핑 웨브는 클램핑 위치에서, 2개의 벨트 스트랩-외부 에지 사이에서 연속해서 벨트 스트랩-가로 방향으로 벨트 스트랩에 선형 접촉한다. 이로 인해 벨트 스트랩-가로 방향에 걸쳐 2개의 벨트 스트랩-외부 에지 사이에 균일한 또는 일정한 선형 클램핑력 분포가 이루어진다. 동적 안전 실험에서, 충돌시 클램핑 부재와 클램핑 스토퍼 사이에 단단히 클램핑된 벨트 스트랩-패브릭은 과도하게 높은 부하에 노출될 수 있고, 이로 인해 벨트 스트랩 균열의 위험이 있는 것이 확인되었다.
본 발명의 과제는 충돌시 안전벨트 장치의 작동 안전성을 높이는 자동차 내 안전벨트 장치용 벨트 죔쇠를 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구범위 제1항 또는 청구범위 제11항의 특징에 의해 해결된다. 본 발명의 바람직한 개선예들은 종속 청구항에 명시된다.
본 발명은, 동적 안전 실험과 관련해서 나타나는 벨트력이 단단히 클램핑된 벨트 스트랩-패브릭의 과부하를 야기한다는 사실에 근거한다. 이는 특히 벨트 스트랩-가로 방향으로 클램핑 웨브에 의해 가해진 균일한 선형 클램핑력 분포에 기인할 수 있다. 이와 관련해서 클램핑 부재 및/또는 버팀대로서 작용하는 클램핑 스토퍼는 클램핑 윤곽을 갖고, 상기 클램핑 윤곽에 의해 클램핑 위치에서 벨트 스트랩에 균일한 또는 가로 방향으로 선형의 직선 클램핑력 분포가 제공되는 것이 아니라, 오히려 상기 벨트 스트랩은 벨트 스트랩 폭에 걸쳐 비선형 및/또는 불균일한 클램핑력 분포시 단단히 클램핑된다. 이로 인해 벨트 스트랩-패브릭은 클램핑 영역에서 벨트 스트랩-가로 방향으로 부분적으로 하중 경감되므로, 벨트 스트랩 균열의 위험이 감소한다. 충돌시 특수한 상기 클램핑 윤곽에 의해 벨트 스트랩-가로 방향으로 힘 분포의 불균일한 비선형 경로가 나타난다. 특히 바람직한 변형 실시예는, 벨트 스트랩 균열이 대개 벨트 스트랩의 외부 에지에서 시작된다는 사실에 기초한다. 이와 관련해서 클램핑력 분포는 - 벨트 스트랩-중앙에 비해 - 특수하게 벨트 스트랩-외부 에지에서 감소하거나 외부 에지의 영역에서 클램핑력-도입이 이루어지지 않는 경우에 특히 바람직하다. 상응하게 클램핑 부재 및/또는 클램핑 스토퍼의 클램핑 윤곽은 벨트 스트랩-가로 방향으로 가로 방향 오프셋만큼 벨트 스트랩-외부 에지로부터 이격될 수 있다. 다른 실시예에서 클램핑 윤곽은 적어도 하나의 클램핑 돌출부를 포함할 수 있고, 상기 클램핑 돌출부는 클램핑 부재 및/또는 클램핑 스토퍼의 베이스면으로부터, 특히 벨트 스트랩-재료 두께보다 작거나 같은 높이만큼 돌출한다. 예를 들어 클램핑 돌출부는 크라운부 또는 볼록부일 수 있고, 상기 볼록부의 피크는 클램핑 위치에서 벨트 스트랩의 대략 중앙을 가압한다. 피크는 벨트 스트랩-가로 방향으로 측면으로 경사지는 각각의 아치 섹션을 포함할 수 있고, 상기 아치 섹션들은 클램핑 부재/클램핑 스토퍼의 전술한 베이스면으로 이어진다. 특히 바람직하게 클램핑 윤곽은 벨트 스트랩-가로 방향으로 서로 이격된 다수의 클램핑 돌출부를 포함할 수 있다. 상기 클램핑 돌출부들은 특히 사인 형태로 서로 이어질 수 있다. 다른 실시예에서 클램핑 윤곽은 벨트 스트랩-가로 방향으로 연속하는, 상이한 형상 및/또는 위치의 윤곽 섹션들을 포함할 수 있다. 윤곽 섹션들은 벨트 스트랩-길이 방향으로 소정의 길이 방향 오프셋만큼 서로 이격될 수 있다. 윤곽 섹션들은 또한 사인 형태로 서로 이어질 수 있다. 본 발명에 따른 벨트 죔쇠의 구현을 위해 클램핑 부재는 벨트 죔쇠의 베이스 섹션에서 회전축을 중심으로 릴리스 위치와 클램핑 위치 사이에서 선회 가능할 수 있다. 클램핑 부재는 또한 스프링 부재에 의해 릴리스 위치로 탄성적으로 예비 응력을 받을 수 있다. 정상 주행 작동시 안전벨트를 조이는 경우 벨트 스트랩은 슬라이딩 접촉하여 자유롭게 이동 가능하게 클램핑 부재의 작용면 위로 안내될 수 있다. 이러한 경우에 클램핑 부재는 탄성적으로 예비 응력을 받아 릴리스 위치에서 유지된다. 그와 달리 충돌시 벨트 죔쇠 및 클램핑 부재에 훨씬 더 큰 벨트력이 작용한다. 이러한 증가한 벨트력의 작용 하에 클램핑 부재는 회전 방향으로 클램핑 위치까지 옮겨진다. 이로 인해 안전벨트의 랩 벨트 섹션은 안전에 바람직하게 차단된다. 회전축을 중심으로 선회 가능한 클램핑 부재는 전술한 회전 방향으로 선행하는 적어도 하나의 윤곽 섹션을 포함할 수 있고, 상기 윤곽 섹션은 길이 방향 오프셋만큼 회전 방향으로 후속하는 적어도 하나의 윤곽 섹션 전방에 배치된다. 이로써 충돌시 먼저 선행하는 윤곽 섹션이 벨트 웨브에 클램핑 접촉하는 한편, 회전 방향으로 후속하는 윤곽 섹션은 시간 지연되어 길이 방향 오프셋만큼 이격되어 벨트 스트랩에 클램핑 접촉한다. 변형 실시예에서 회전 방향으로 선행하는 윤곽 섹션은 벨트 스트랩-가로 방향으로 중앙에 배치될 수 있고, 에지측에 배치된 후속하는 각각의 윤곽 섹션으로 이어진다. 이에 대한 대안으로서 회전 방향으로 후속하는 윤곽 섹션은 벨트 스트랩-가로 방향으로 중앙에 배치될 수 있고, 에지측에 배치된 선행하는 각각의 윤곽 섹션으로 이어질 수 있다. 특수한 실시예에서 전술한 피크는 가로 방향(y)으로 점 형태로 중앙에 배치될 수 있는 것이 아니라, 오히려 가로 방향으로 중앙 영역을 지나서 연장될 수 있다. 이러한 피크 영역의 외측면은 측면으로 경사지는 각각의 아치 섹션 또는 외부 에지로 이어질 수 있다. 상응하게 벨트 스트랩의 중앙 영역에서 클램핑력 경로는 실질적으로 일정한 클램핑력 경로를 갖는 평탄 영역을 포함한다. 클램핑 웨브는, 즉 중앙 영역에서 직선/선형으로 구현될 수 있고, 이 경우 상기 클램핑 웨브의 외부 에지만이 라운딩되고 또는 챔퍼링된다. 바람직하게 피크의 직선 및/또는 선형으로 연장되는 중앙 영역의 길이는 벨트 스트랩 폭의 85% 미만, 특히 바람직하게 75% 미만이고 및/또는 특히 더 바람직하게는 50% 이상이다. 클램핑 웨브의 전체 길이는 특히 바람직하게 대략 51 ㎜ 이내일 수 있다. 전술한 아치 섹션의 길이는 측면마다 대략 10 ㎜일 수 있다. 전술한 및/또는 종속 청구항에 재현된 본 발명의 바람직한 실시예 및/또는 개선예들은 - 예를 들어 명백한 의존성 또는 양립할 수 없는 대안예의 경우 외에 - 개별적으로 또는 임의의 서로 조합된 형태로도 적용될 수 있다. 본 발명 및 바람직한 실시예와 개선예 그리고 본 발명의 장점들은 하기에서 도면을 참고로 설명된다.
도 1은 자동차 승객이 안전벨트를 조인 사용 위치에서 3점식 안전벨트 장치의 부분을 도시한 도면.
도 2는 벨트 죔쇠를 도시한 분해도.
도 3은 릴리스 위치에서 클램핑 부재를 도시한 도 1의 단면 Ⅰ-Ⅰ을 따라 확대 도시한 단면도.
도 4는 클램핑 위치에서 클램핑 부재를 도 3에 따라 도시한 도면.
도 5는 클램핑 위치에서 클램핑 부재를 매우 확대하여 간단하게 도시한 기본도 및 클램핑력 분포에 대한 다이어그램.
도 6 내지 도 8은 다양한 클램핑 윤곽을 갖는 클램핑 부재들을 각각 도시한 사시도.
도 9는 클램핑 부재의 다른 변형 실시예를 도 5에 따라 도시한 도면.
도 1의 부분도에 사용 위치에서, 즉 자동차 승객이 안전벨트를 조인 경우에 숄더 벨트 섹션(1)과 랩 벨트 섹션(3)으로 이루어진 3점식 안전벨트가 도시된다. 자동차 시트 및 자동차 승객은 명료함을 위해 도시되지 않는다. 마찬가지로 도시되지 않은 숄더 벨트 섹션(1)의 상단부는 도시되지 않은 리트랙터(retractor)에 연결되고, 상기 리트랙터는 예를 들어 B-필러에 배치된다. 도 1에 따라 랩 벨트 섹션(3)은 자동차 가로 방향(y)으로 도시되지 않은 외부 연결점으로부터 삽입 텅(9)에 의해 벨트 버클(11) 내로 삽입되는 벨트 죔쇠(7)까지 연장된다. 벨트 죔쇠(1)는 베이스 섹션(13)과 전술한 삽입 텅(9)으로 구성된다. 벨트 죔쇠(1)의 베이스 섹션(13)은 벨트 아이(15)를 포함하고, 상기 벨트 아이를 통해 벨트 스트랩(5)이 안내된다. 도 1에 도시된 바와 같이 안전벨트가 조여진 경우에, 벨트 스트랩(5)은 벨트 아이(15)에서 숄더 벨트 섹션(1)과 랩 벨트 섹션(3)으로 세분된다. 도 2 및 도 3에 강조된 바와 같이, 벨트 죔쇠(7)의 베이스 섹션(13)에 스트립 형태의 클램핑 부재(17)가 회전축(A)을 중심으로 선회 가능하게 연결된다. 클램핑 부재(17)는 정상 주행 작동시 스프링(19; 도 2)에 의해 도 3에 도시된 릴리스 위치(Ⅰ)로 탄성적으로 예비 응력을 받는다. 릴리스 위치(Ⅰ)에서 벨트 스트랩(5)은 자유롭게 이동 가능하게 슬라이딩 접촉하여 클램핑 부재의 작용면(19) 위로 안내된다. 클램핑 부재(17)는 릴리스 위치(Ⅰ)에서 베이스 섹션(7)에 일체로 형성된 클램핑 러그(23)와 함께 클램핑 갭(21;도 2)을 제한한다. 도 4에 충돌시 벨트 죔쇠가 도시된다. 충돌시 매우 증가한 벨트력(F B , F S )이 안전벨트의 랩 벨트 섹션(3)과 숄더 섹션(1)에 작용한다. 이로 인해 클램핑 부재(17)에도 증가한 벨트력이 가해지므로, 클램핑 부재(17)는 회전 방향(R)으로 클램핑 위치(Ⅱ)로 옮겨진다. 클램핑 위치(Ⅱ)에서 클램핑 부재(17)에 일체로 형성된 클램핑 웨브(25)는 클램핑력(F K )에 의해 벨트 스트랩(5)을 클램핑 러그(23)에 대해 가압한다. 이로 인해 충돌시 랩 벨트 섹션(3)은 안전에 바람직하게 차단된다. 도 5에 따르면 클램핑 부재(17)의 클램핑 웨브(25)는 벨트 스트랩-가로 방향(y)으로 직선 및 평면 윤곽을 갖는 것이 아니라, 클램핑 웨브(25)는 가로 방향(y)으로 크라운부 또는 볼록부를 갖고, 상기 볼록부는 가로 방향(y)으로 대략 중앙에 배치된 피크(29) 및 가로 방향(y)으로 측면으로 경사지는 아치 섹션(31)을 포함한다. 피크(29) 및 상기 피크로부터 측면으로 경사지는 아치 섹션(31)은 도 5에 따르면 클램핑 윤곽(K)을 형성하고, 상기 클램핑 윤곽은 벨트 스트랩 폭(b)에 걸쳐 도시된 클램핑력 분포(F(b))를 제공한다. 크라운부의 피크(29)는 높이(Δh) 만큼 클램핑 웨브(25)의 베이스면(30)으로부터 돌출하고, 상기 클램핑 웨브는 일반적으로 1.2 ㎜ 이내인 벨트 스트랩-재료 두께보다 작거나 같다. 도 5에 도시된 클램핑 위치(Ⅱ)에서 2개의 스트랩 벨트-외부 에지(33) 사이에 클램핑력 분포의 연속적으로 선형의 균일한 경로가 제공되는 것이 아니라, 오히려 벨트 스트랩(5)의 중앙에서 최대 클램핑력(F K,max )을 갖는 비선형 클램핑력 분포(F(b))가 제공된다. 상응하게 특히 스트랩 벨트(5)의 외부 에지(33)에 경미한 클램핑력만이 작용하거나 경우에 따라서 전혀 작용하지 않는다. 도 6에서 클램핑 부재(17)의 클램핑 웨브(25)는 벨트 스트랩-가로 방향(y)으로, 전체적으로 6개의 클램핑 돌출부(35)로 이루어진, 웨이브 형태의 클램핑 윤곽(K)을 갖는다. 클램핑 돌출부들(35)은 사인 형태로 서로 이어지고, 이 경우 도시된 진폭 높이(Δh)도 벨트 스트랩-재료 두께(s)보다 작거나 같을 수 있다. 도 7에서 클램핑 웨브(25)의 클램핑 윤곽(K)은 벨트 스트랩-가로 방향(y)으로 연속하는 윤곽 섹션(37, 39)을 갖는다. 윤곽 섹션들(37, 39)은 벨트 스트랩-길이 방향(x)으로 볼 때 길이방향 오프셋(Δx)만큼 서로 오프셋된다. 또한 윤곽 섹션들(37, 39)은 사인 형태로 서로 이어진다. 도 7에서 중앙 윤곽 섹션(39)은 작동 방향(R)으로 2개의 측면 윤곽 섹션(37)에 대해 선행한다. 즉, 클램핑 위치(Ⅱ)로 이행시 먼저 중앙의 선행하는 윤곽 섹션(39)은 벨트 스트랩(5)에 클램핑 연결된다. 계속해서 후속하는 윤곽 섹션(37)은 시간 지연되어 길이 방향 오프셋(Δx) 만큼 이격되어 벨트 스트랩에 클램핑 연결된다. 도 8에서 그와 달리 회전 방향(R)으로 선행하는 윤곽 섹션은 벨트 스트랩-가로 방향(y)으로 중앙에 배치되고, 상기 섹션은 에지측에 배치된 선행하는 각각의 윤곽 섹션(39)으로 이어진다. 도 9에는 본 발명의 다른 변형 실시예가 도 5에 상응하게 도시된다. 도 5와 달리, 도 9에서 피크(29)는 점형태로 및 가로 방향(y)으로 중앙에 배치되는 것이 아니라, 피크(29)는 가로 방향(y)으로 중앙 영역을 지나서 연장되고, 상기 중앙 영역의 외측면은 측면으로 경사지는 각각의 아치 섹션(31)으로 이어진다. 중앙 영역을 지나 직선으로 연장되는 피크(29)의 외부 윤곽은 클램핑 웨브(25)의 회전축(A)에 대해 평행하게 형성된다. 따라서 도 9에서 클램핑력 분포(F(b))는 도 5에서 처럼 벨 형태가 아니라, 벨트 스트랩의 중앙 영역에서 상기 클램핑력 분포는 실질적으로 일정한 클램핑력 경로를 갖는 평면 영역을 포함한다. 이로써 도 9에 따라 클램핑 웨브(25)의 중앙 영역은 직선/선형으로 구현되고, 이 경우 상기 클램핑 웨브의 외부 에지(31)만이 라운딩 또는 챔퍼링된다. 가로 방향(y)으로 라운딩(31)의 길이는 측면마다 약 10 ㎜일 수 있다. 클램핑 웨브(25)의 전체 길이는 도시된 각각의 변형 실시예에서 대략 51 ㎜ 이내일 수 있다. |
