JP4153129B2

JP4153129B2 - Seat belt device

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Publication number: JP4153129B2
Application number: JP20064999A
Authority: JP
Inventors: 幸則緑川; 勝康小野
Original assignee: オートリブディベロップメントエービー
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2019-07-14
Also published as: JP2001026252A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートベルト装置に関し、特に、エネルギー吸収機構に特徴を有するシートベルト装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両の乗員等を座席に安全に保持するためのシートベルト用リトラクターにおいては、急な加速、衝突又は減速に反応する慣性感知手段によってリトラクターを物理的にロックする緊急ロック機構を備えて乗員を効果的及び安全に拘束する緊急ロック式リトラクターが用いられている。
【０００３】
このような緊急ロック式リトラクターとしては、例えば特開昭５０−７９０２４号、特公昭５９−２１６２４号及び実公平２−４５０８８号公報等に開示されたシートベルト用リトラクターのように、ウェビングを巻装する巻取軸の一端に配設された係止部材が車両緊急時にリトラクターベースの被係止部に噛合して前記巻取軸のウェビング引出方向の回転を阻止することができるロック手段を備えたものがある。
【０００４】
そして、前記ロック手段においては、巻取軸が貫通するリトラクターベースの巻取軸貫通孔に形成された係止歯や、その巻取軸貫通孔に併設されたラッチプレートに形成された係止歯が被係止部として用いられる一方、巻取軸とともに回転するロックプレートやポールが係止部材として用いられており、車両緊急時にそれら係止部材と被係止部とが噛合して巻取軸のウェビング引出し方向の回転を阻止するように構成されている。
【０００５】
一方、衝突による衝撃力が極めて大きいときには、衝突後の時間の経過とともにウェビング張力が増大するため、乗員の身体に急激な減速度を生じることになり、ウェビングから乗員にかかるテンションが極めて大きくなる。そこで、ウェビングに作用する荷重が予め設定した所定値以上となった際、ウェビングを所定量繰出させることにより、乗員の身体に生じる衝撃を吸収するエネルギー吸収機構を備え、乗員の身体をより確実に保護するようにしたシートベルト用リトラクターも種々提案されている。このような構成のシートベルト用リトラクターは、例えば特開平９−１９３７４１号公報、特開平９−２０２２１２号公報及び特開平８−１２７３１３号公報等に開示されている。
【０００６】
前記特開平９−１９３７４１号公報に記載のシートベルト用リトラクターは、ウェビングに作用する荷重が予め設定した所定値以上となった際、このウェビング引張力によってシャフト状のエネルギー吸収部材が塑性変形し、この塑性変形によってボビンがウェビング引き出し方向へ回転する分だけ、ウェビングの引き出しを許容し、ウェビングによる乗員拘束力を緩めて、ウェビングから乗員に作用する衝撃を緩和する。
【０００７】
また、前記特開平９−２０２２１２号公報に記載のシートベルト用リトラクターは、ウェビングに作用する荷重が予め設定した所定値以上となった際、このウェビング引張力によってプレート状のエネルギー吸収部材が塑性変形し、この塑性変形によってウェビングの引き出しを許容し、ウェビングによる乗員拘束力を緩めて、ウェビングから乗員に作用する衝撃を緩和する。
【０００８】
それに対して、前記特開平８−１２７３１３号公報に記載のシートベルト用リトラクターは、ウェビングに作用する荷重が予め設定した所定値以上となった際、このウェビング引張力によって線材からなるエネルギー吸収部材に摩擦抵抗が作用し、この摩擦抵抗力をリトラクターからのウェビングの引き出しに必要な負荷とすることで、ウェビングの引き出しを許容し、ウェビングによる乗員拘束力を緩めて、ウェビングから乗員に作用する衝撃を緩和する。
【０００９】
すなわち、上述したシートベルト用リトラクターのエネルギー吸収機構は、特開平９−１９３７４１号公報に記載のシートベルト用リトラクターがシャフトの塑性変形を利用したもの、特開平９−２０２２１２号公報記載のシートベルト用リトラクターがプレートの塑性変形を利用したもの、特開平８−１２７３１３号公報記載のシートベルト用リトラクターが線材に作用する摩擦抵抗を利用したものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した従来のシートベルト用リトラクターのエネルギー吸収機構は、ウェビングに作用する引張り荷重が所定以上になった時に、所定の機構部品の塑性変形又は摩擦抵抗によりウェビングの引き出しを許容するもので、ウェビングの引き出しの際に、ウェビングに作用する負荷が、機構部品の塑性変形に必要な荷重、あるいは機構部品の移動に伴う摩擦抵抗で、常に一定である。
このように負荷が一定となる特性では、緊急時にウェビングに作用する張力や引き出し速度が一定であれば、所定の負荷によりウェビングの引き出しを許容して、衝撃吸収を行うと同時に、ウェビングの引き出し量を一定範囲に制限して、乗員の安全性を確保することができる。
【００１１】
ところが、緊急時にウェビングに作用する張力や引き出し速度は、例えば乗員の体格や体重等の個体差、あるいは緊急時の車体速度の相異等によって大きく変動する。そして、ウェビングに作用する張力や引き出し速度が異なると、前述した従来のエネルギー吸収機構では、ウェビングの引き出しにかかる負荷が一定のため、ウェビング引き出し量に差異を招き、寸法の限られた車両室内では、例えば、ウェビングの過度な引き出しによる車室内衝突を招くおそれがあった。
したがって、所定の限られた車両室内で多様な衝突形態に対応することを考えると、ウェビングの引き出し量を制御する必要性も生じる。しかしながら、ウェビング引き出し量を制限したい場合において、ウェビングが所定量引き出した後、エネルギー吸収動作を強制的に終了させるストッパ手段等を利用すると、ウェビングの引き出しからその阻止までの変化が急激となるので好ましくない。
【００１２】
本発明はかかる事情に鑑みて提案されたもので、エネルギー吸収機構の作動時のウェビングの引き出しにかかる負荷を調節でき、緊急時にウェビングに作用する張力や引き出し速度に相応してウェビングの引き出しにかかる負荷を調節することで、エネルギー吸収機構の作動によるウェビングの引き出し量を乗員の個体差等に応じて、乗員を安全に拘束し得る適正範囲に制限することができるエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、ウェビングを巻き取る巻取軸と、乗員の前方移動により前記ウェビングが引出し方向に引っ張られると所定の荷重で前記ウェビングの引出しを許容して乗員に作用する衝撃を緩和するエネルギー吸収機構とを備えたリトラクターを有するシートベルト装置において、
前記エネルギー吸収機構が、前記巻取軸のウェビング引出し方向の回転によって移動する負荷作用部材と、当該負荷作用部材に接触するように貯留されて前記負荷作用部材の移動時に負荷作用部材に対して粘性抵抗による負荷を作用させる電気粘性流体と、この電気粘性流体に電圧を印加する電圧印加部と、前記電圧印加部から電気粘性流体に印加される電圧を所定の検知データに基づいて調整する制御装置とを備えたことを特徴とするシートベルト装置により達成される。
【００１４】
本発明の上記構成によれば、車両衝突時において、ウェビングに作用する張力が所定値以上に達したために、エネルギー吸収機構が作動してウェビングの引き出しが許容される場合、ウェビングの引き出しには、負荷作用部材の移動動作が伴う。そして、この負荷作用部材の移動に際して当該負荷作用部材に作用する電気粘性流体の粘性抵抗が、ウェビングの引き出しに必要な負荷となる。
この負荷は、電気粘性流体の粘性抵抗であるため、電圧印加部によって電気粘性流体に印加する電圧を変えて電気粘性流体の粘性を変えることで、任意値に調整することができる。そして、粘性抵抗によってウェビング引き出し時に作用する負荷を、ウェビングの引き出し量が過度にならないように、緊急時にウェビングに作用する張力や引き出し速度に相応した値に調整することで、緊急時のウェビングの引き出し量をウェビングに作用する張力や引き出し速度に拘わらず一定の範囲に制限することができる。
したがって、乗員の体格差や体重差等の個体差、あるいは車両衝突時の車体速度の差異によってウェビングに作用する張力や引き出し速度が変動しても、エネルギー吸収機構の作動によるウェビングの引き出し量は、常に、乗員を安全に拘束し得る適正範囲に制限することができ、シートベルト装置の信頼性を向上させることができる。
【００１５】
また、電気粘性流体の粘性は、負荷作用部材の移動開始の初期には比較的に小さく設定し、負荷作用部材の移動の経過に伴って徐々に高めることで、ウェビングの引き出しを、非直線的に制御して、エネルギー吸収機構としての衝撃吸収特性を改善することも可能である。さらに、エアバックの作動、不作動に応じて電気粘性流体の粘性を制御することも可能である。
【００１６】
なお、前記エネルギー吸収機構において、巻取軸のウェビング引出し方向の回転によって移動する負荷作用部材は、例えば、電気粘性流体を貯留したシリンダに摺動可能に支持されて、巻取軸の回転に連動して前記シリンダ内を移動するピストン、あるいは、巻取軸により回転駆動されて電気粘性流体を攪拌する攪拌羽根、あるいは、巻取軸の回転に連動するねじ軸に螺合して設けられてねじ軸の回転によって電気粘性流体中を移動操作されるナット形ピストンなど、設置スペースやリトラクターの構造に応じて、種々の形態に設定すればよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るエネルギー吸収機構を有するリトラクターを備えたシートベルト装置の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１から図９は本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第１実施形態を示したもので、図１は本発明の第１実施形態のエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置におけるプリテンショナー及びエネルギー吸収機構の構成を示す断面図、図２は図１に示したエネルギー吸収機構の電圧印加部の設置構造を示す拡大断面図、図３は図１に示したエネルギー吸収機構における負荷作用部材の移動に伴う電気粘性流体の流動を示す要部断面図、図４は図１に示した制御装置の構成を示すブロック図、図５は図４に示した制御装置で使用する昇圧回路の構成を示す回路図、図６は図４に示した制御装置による動作制御を示すフローチャート、図７は図１に示したエネルギー吸収機構の作動開始時の状態を示す断面図、図８は図１に示したエネルギー吸収機構の作動途中の状態を示す断面図、図９は図１に示したエネルギー吸収機構の作動完了時の状態を示す断面図である。
【００１８】
この第１実施形態のシートベルト装置は、ウェビングＷを巻き取る巻取軸４を備えたリトラクター２と、当該リトラクター２に取付けられて車両衝突時に作動して前記ウェビングＷを引込むプリテンショナー３とを備え、且つ、前記プリテンショナー３が、プリテンショナー作動後の乗員の前方移動により前記ウェビングＷが引出し方向に引っ張られると所定の荷重で前記ウェビングＷの引出しを許容して乗員に作用する衝撃を緩和するエネルギー吸収機構６を備えている。
【００１９】
本実施形態に係るプリテンショナー３は、車両のリトラクター２に取付けられ、車両衝突時の衝撃を直接感知又はセンサからの電気信号を感知してウェビングＷのたるみを除去するものである。
図１に示すように、当該プリテンショナー３は、リトラクターの巻取軸４にクラッチ機構（図示略）を介して所定条件の下でトルク伝達可能な回転駆動部材である図示略のクラッチ外輪と、ガス発生装置２９が発生するガス圧力で押圧駆動される第１のラック２５と常時噛合わされたピニオンギア２１により前記クラッチ外輪を回転駆動する駆動手段５と、前記ピニオンギア２１の回転により前記クラッチ外輪を増速回転させるべく、ピニオンギア２１と前記クラッチ外輪の間に配設された増速歯車伝達装置である遊星歯車装置（図示略）と、車両衝突時に前記ガス発生装置２９を作動させる制御装置６０とを備えている。
【００２０】
前記駆動手段５は、前記ピニオンギア２１の歯２１ａに噛合可能なラック歯２５ａが形成された第１のラック２５と、当該ラック２５の基端を移動可能に受容する第１のシリンダ２４とを備えている。そして、当該シリンダ２４は、ラックギアケース２２に連結されている。
【００２１】
また、前記ラックギアケース２２には、前記ピニオンギア２１が回転自在に収容される中央開口３３と、当該中央開口３３と一部連通して前記ラック２５を摺動案内する案内溝３４とが形成されており、当該ラックギアケース２２の外側はプレート（図示略）によって覆われるようになっている。
【００２２】
前記シリンダ２４内に受容されたラック２５の基端は、前記ガス発生装置２９から噴射されてシリンダ２４内に供給されるガス圧力を受ける第１のピストン４０に連結されている。すなわち、このプリテンショナー３は、車両衝突等の緊急時には前記ガス発生装置２９から噴射されて前記ピストン４０に作用するガス圧力でラック２５を押圧駆動することにより、前記不図示のクラッチ機構を介して、リトラクターの巻取軸４をウェビングＷのたるみが除去される方向へ回転させる。
【００２３】
また、本実施形態において、前記ピストン４０は、ラック２５の基端に一体成形されたピストン本体４１と、当該ピストン本体４１に重ねられてシリンダ２４内に供給される圧力をピストン本体４１に伝える受圧板２７とに分割された構成をなしている。そして、ピストン４０とシリンダ２４との間の気密性を保持するためのリング状のシール部材２６は、前記ピストン本体４１と受圧板２７との間に挟持されるようになっている。
【００２４】
また、前記エネルギー吸収機構６は、前記巻取軸４のウェビングＷ引出し方向の回転によって移動する負荷作用部材６１と、当該負荷作用部材６１に接触するように貯留されて前記負荷作用部材６１の移動時に負荷作用部材６１に対して粘性抵抗による負荷を作用させる電気粘性流体６２と、この電気粘性流体６２に電圧を印加する電圧印加部６３と、前記電圧印加部６３から電気粘性流体６２に印加される電圧を所定の検知データに基づいて調整する制御装置６０とで構成されている。この制御装置６０は、プリテンショナー３のガス発生装置２９の動作を制御する制御装置との兼用である。
【００２５】
本実施形態の場合、前記負荷作用部材６１は、前記ピニオンギア２１の歯２１ａと噛合可能なラック歯４５ａが形成された第２のラック４５と、前記第２のラック４５の他端側に連続して形成された第２のシリンダ５４に摺動自在に支持された第２のピストン５０とで構成されている。
【００２６】
第２のラック４５は、ピニオンギア２１の回転に連動して進退変位可能なように、ラックギアケース２２に嵌入したスリーブ５２に摺動自在に支持されている。そして、このスリーブ５２の一端側には、ゴムスプリング４８が装備されている。このゴムスプリング４８は、プリテンショナー３の作動によって第１のラック２５が図１で下方に変位し、そのときのピニオンギア２１の回転に連動して前記第２のラック４５が図１で上方に変位するとき、第２のラック４５の終端のラック歯４５ａがピニオンギア２１の歯２１ａから離脱しないように、第２のラック４５の一端に当接して、該第２のラック４５を戻り方向に付勢する。なお、このゴムスプリング４８をコイルバネ・板バネ等のような金属バネ等に置換してもよい。
【００２７】
前記ピストン５０は、ラック４５の一端側に当接可能であると共にスリーブ５２の一端部に位置決めされたピストン本体５１と、当該ピストン本体５１に重ねられてシリンダ５４内に封入された流体圧を前記ピストン本体５１に伝える受圧板５７とに分割された構成をなしており、ピストン５０とシリンダ５４との間の気密性を保持するためのリング状のシール部材５６が、前記ピストン本体５１と受圧板５７との間に挟持されるようになっている。
【００２８】
電気粘性流体６２は、前記第２のシリンダ５４に貯留されている。この第２のシリンダ５４は、前記第２のピストン５０が摺動可能な第１室５４ａと、オリフィス５４ｂを介して第１室５４ａに連通した第２室５４ｃとを備えている。そして、前記第２室５４ｃには、第１室５４ａと第２室５４ｃとに充填された電気粘性流体６２を封入する第３ピストン６６が摺動可能に装着されている。なお、符号６６に相当する部材はピストンに限らず、シールであってもよい。また、第２室５４ｃは、第３ピストン６６の装備位置よりも下流の空きスペースに、外部に連通する連通孔６７が装備されている。なお、この連通孔６７は、第３ピストン６６が移動することによる第２室５４ｃ内の空気を排出することが目的であり、孔ではなく部材の隙間等でも代用可能である。
【００２９】
電圧印加部６３は、図２に示すように、前記第２のシリンダ５４のオリフィス５４ｂの周囲に、絶縁材層６８を介して、正電極６３ａと負電極６３ｂとを配置して、これらの電極６３ａ，６３ｂからの放電により、電気粘性流体６２に電圧をかける。
【００３０】
プリテンショナー３の作動後に、ウェビングＷが乗員により引っ張られて、ウェビングＷに作用する引張力が所定以上になって、ウェビングＷの引き出しがなされる時、ウェビングＷの引き出し方向へのピニオンギア２１の回転に伴い、第２のラック４５が下方に変位する。この第２のラック４５の下方の変位によって、前記第２のピストン５０が下方に押圧される時、図３に示すように、第２のシリンダ５４の第１室５４ａと第２室５４ｃとの間に充填された電気粘性流体６２は、第２のピストン５０により下方に圧迫され、第１室５４ａ内の電気粘性流体６２がオリフィス５４ｂを経て第２室５４ｃに移動する電気粘性流体６２の移動が起こる。この電気粘性流体６２の移動時に発生する粘性抵抗が、ウェビングＷの引き出しを制限する負荷となる。
【００３１】
本実施形態の制御装置６０は、図１に示すように、乗員のシートベルトの装着の有無を検出するシートベルト装着検知センサ７１、車体の加速度を検出する加速度センサ７２、シート７３に埋め込まれた圧力センサ７４の出力を監視して、運転者の体重等の運転条件、緊急事態の発生の有無等を判定していて、これらのセンサからの出力に基づいて、ガス発生装置２９を作動させたり、あるいは電圧印加部６３によって電気粘性流体６２に電圧の印加を行う。
【００３２】
シートベルト装着検知センサ７１や加速度センサ７２は、公知の種々のセンサを利用する。
圧力センサ７４は、シート７３に埋蔵した密封袋体７５内に装備されていて、乗員の着座によって密封袋体７５の内圧が上昇すると、その内圧の上昇に応じた信号を出力する。
制御装置６０は、この圧力センサ７４の出力から、乗員の体重や体格を推定し、エネルギー吸収機構６の作動時にウェビングＷの引き出し時に作用する負荷が、乗員の体重や体格に応じて調整されて、ウェビングＷの引き出しが過度に生じないように、電圧印加部６３から電気粘性流体６２に印加する電圧を調整する。
【００３３】
本実施形態の制御装置６０は、具体的には、図４に示すように、電圧印加部６３の出力電圧を生成する昇圧回路８１と、ガス発生装置２９を作動させる発火回路８２と、前述の各センサ７１，７２，７４からの信号を受ける入力インタフェース８３と、前記昇圧回路８１や発火回路８２に駆動信号を出力する出力インタフェース８４と、入力インタフェース８３に入力した各センサからの信号に基づいて、出力インタフェース８４の出力を決定するＣＰＵ８６とで構成されている。
【００３４】
ＣＰＵ８６には、各種のデータ、あるいは乗員からの指示等を記憶するＲＯＭ８７，ＲＡＭ８８が接続されている。ＣＰＵ８６は、これらのＲＯＭ８７，ＲＡＭ８８の格納しているデータと、入力インタフェース８３に入力したセンサ出力に基づいて、運転者の体重・体格等の条件、及び、シートベルトの使用の有無等を判定し、判定結果に応じて、過度のウェビングの引き出しが生じないように、適正にウェビングの引き出し時の負荷が調整されるように、昇圧回路８１及び発火回路８２の動作を制御する。
なお、本実施形態の場合、昇圧回路８１の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換回路８９を介してＣＰＵ８６にフィードバックされている。ＣＰＵ８６は、このＡ／Ｄ変換回路８９からのフィードバック信号によって、昇圧回路８１の出力電圧をモニタリングし、次の出力の最適化の判定データとする。
以上の入力インタフェース８３、出力インタフェース８４、ＣＰＵ８６、ＲＯＭ８７、ＲＡＭ８８、Ａ／Ｄ変換回路８９等は、ワンチップマイコンとして、組み込まれる。
【００３５】
本実施形態の昇圧回路８１は、具体的には、図５に示す構成である。
図示のように、この昇圧回路８１は、抵抗Ｒ１〜Ｒ６、コイルＬ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ３、及びＰＮＰトランジスタＱ２により構成されている。
出力インタフェース８４から昇圧回路８１に入力する信号Ａは、抵抗Ｒ１を介してＮＰＮトランジスタＱ１に入力して、該ＮＰＮトランジスタＱ１をスイッチングさせる。このＮＰＮトランジスタＱ１のスイッチング周期は、コイルＬ１，ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１に充電される電荷量を決定する。出力インタフェース８４からの入力信号Ａの周波数を高くすれば、それに応じて、コンデンサＣ１に充電される電荷量が増大し、入力信号Ａの周波数調整により、自由に増減可能である。
【００３６】
コンデンサＣ１に充電された電荷量は、出力インタフェース８４からの入力信号Ｂが‘Ｈ'レベルになることでＮＰＮトランジスタＱ３がオン状態になり、それに伴ってＰＮＰトランジスタＱ２がオンになることで、ＰＮＰトランジスタＱ２から電圧印加部６３に出力される。
ＰＮＰトランジスタＱ２が出力する電位は、抵抗ブリッジＲ２，Ｒ３間の電位Ｃが、Ａ／Ｄ変換回路８９を介してＣＰＵ８６に送出されることで、ＣＰＵ８６にモニタリングされ、ＮＰＮトランジスタＱ１に入力させる信号Ａの周波数設定に利用される。
すなわち、ＣＰＵ８６は、電位信号Ｃを監視して、ＰＮＰトランジスタＱ２の出力電位が目標電圧となるように、入力信号Ａの周波数調整を行う。
【００３７】
以上の制御装置６０は、図６に示す手順で、処理を行う。
まず、最初のステップＳ６０１で、シートベルト装着検知センサ７１の検出信号に基づいて、シートベルトが装着されているか否かを判定し、シートベルトが非装着の時には、処理を終了する。このステップＳ６０１で、シートベルトが装着されていると判定された場合には、次のステップＳ６０２に進んで前記圧力センサ７４の検出信号に基づいて圧力検知を行う。
そして、次のステップＳ６０３では、圧力検知結果に基づいて、乗員の体重・体格を算出し、その算出結果に基づいて、シートベルト引き出し時の負荷となる電気粘性流体６２の粘性抵抗が過度の引き出しを防止し得る適正値となるように、目標電圧の設定を行う。
目標電圧Ｖは、Ｖ＝（Ｐ１−Ｐ０）×ａ ……（１）により求める。
ただし、Ｐ１は圧力センサ７４による検出値、Ｐ０は密封袋体７５内の荷重が乗員が着座する前の初期圧力、ａは乗数である。
【００３８】
次いで、次のステップＳ６０４では、加速度センサ７２の検出信号に基づいて、衝突時の加速度検出を行う。更に、次のステップＳ６０５では、衝突時の加速度Ｇを、規定の単位時間（例えば、５ｍｓ）間隔で区間平均した加速度Ｇａを算出し、更に次のステップＳ６０６では、その区間平均加速度Ｇａと衝突の判定基準となる基準加速度Ｇｔｈとの大小比較を行う。
ステップＳ６０６において、区間平均加速度Ｇａが基準加速度Ｇｔｈ以下と判定された場合には、プリテンショナー３を作動させる必要がないとみなされて、処理を終了する。
【００３９】
一方、ステップＳ６０６において、区間平均加速度Ｇａが基準加速度Ｇｔｈよりも大きいと判定された場合には、次のステップＳ６０７に移って発火回路８２から発火信号を出力し、ガス発生装置２９を作動させる。
次いで、次のステップＳ６０８では、発火信号出力後の経過時間を測定し、所定時間経過したら、次のステップＳ６０９で、電圧印加部６３から目標電圧を印加して、電気粘性流体６２の粘性抵抗を適正化する。
そして、電気粘性流体６２への電圧印加後は、次のステップＳ６１０に移って経過時間の測定を開始し、所定時間経過したら、次のステップＳ６１１に移って、電気粘性流体６２への電圧印加を停止し、電気粘性流体６２の粘性を初期状態に戻して処理を終了する。
【００４０】
以上のステップＳ６０１〜Ｓ６１１の一連の処理は、例えば、タイマーの計時により１ｍｓ毎に実施される。ただし、ステップＳ６０７で発火信号出力があった場合は、上記タイマーによる計時は一旦停止し、ステップＳ６１１の完了後に、上記タイマーによる計時が再開される。
【００４１】
次に、本実施形態におけるプリテンショナー３及びエネルギー吸収機構６の作動状態を図面に基づいて説明する。
車両衝突等の緊急時に、前述したステップＳ６０７による処理によって、ガス発生装置２９からガスが噴射されると、ピストン４０の受圧板２７にガス圧力が作用する。すると、図１に示すように、ピストン本体４１と一体成形されたラック２５が図中下方（矢印Ｐ方向）に押圧駆動されることにより、当該ラック２５のラック歯２５ａとその歯２１ａが噛み合ったピニオンギア２１が図中時計回りに回転する。このピニオンギア２１の回転により、上述したクラッチ機構等を介して巻取軸４と連結されることでウェビングＷが引込まれる。
【００４２】
この時、エネルギー吸収機構６の第２ラック４５は、ピニオンギア２１の歯２１ａにそのラック歯４５ａが噛み合っているため、ピニオンギア２１の時計回りの回転により、図１中上方（矢印Ｕ方向）へ移動させられる。そして、第２ラック４５は、その先端部がゴムスプリング４８を撓ませながら上方に移動するが、ラック歯４５ａがピニオンギア２１の歯２１ａを乗り越えると、図７に示すように、ゴムスプリング４８の弾性で第２ラック４５のラック歯４５ａは再びピニオン２１の歯２１ａと噛み合う。
【００４３】
そして、プリテンショナー３によるウェビング引込み作動が終了して乗員の車両前方への移動によりウェビングＷが逆に図中上方（矢印Ｔ方向）に引き出されると、ピニオンギア２１は巻取軸４に連結されたままなので、ピニオンギア２１は、図中反時計回りに、すなわちプリテンショナー３作動時とは逆方向に回転する。プリテンショナー３のラック２５が初期位置の方向に押し戻されるのと同じく、エネルギー吸収機構６のラック４５もゴムスプリング４８の弾性力により常にピニオンギア２１と噛み合おうとするので図中下向き（矢印Ｄ方向）に移動する。
【００４４】
そして、図８に示すように、エネルギー吸収機構６側のラック４５が少量移動して、ラック歯４５ａがピニオンギア２１の歯２１ａと完全に噛み合うと、第２ラック４５の先端がゴムスプリング４８と当接しなくなるので、ゴムスプリング４８の弾性力は作用しなくなる。その後、スリーブ５２の一端部にシール部材５６の弾性力によって仮支持されていたピストン５０のピストン本体５１にラック４５の一端部が押し当たる。
この時までに、前述のステップＳ６０９における電気粘性流体６２への電圧印加が開始されている。
【００４５】
そして、図９に示すように、更にウェビングＷが図中上方向（矢印Ｔ方向）に引き出され、ピニオンギア２１が反時計回りに回転を続けると、エネルギー吸収機構６のラック４５がピストン５０を押動してシリンダ５４の容積を圧迫し、図示のように、第２のピストン５０の変位に応じて、第２のシリンダ５４の第１室５４ａ内の電気粘性流体６２をオリフィス５４ｂを介して第２室５４ｃに流動させる。
この電気粘性流体６２の流動時の粘性抵抗が、ウェビングＷの引き出しを制限する負荷となる。
【００４６】
以上のシートベルト装置１では、車両衝突時において、プリテンショナー作動後に、ウェビングＷに作用する張力が所定値以上に達したために、エネルギー吸収機構６が作動してウェビングＷの引き出しが許容される場合、ウェビングＷの引き出しには、負荷作用部材６１の移動動作が伴う。そして、この負荷作用部材６１の移動に際して当該負荷作用部材６１に作用する電気粘性流体６２の粘性抵抗が、ウェビングＷの引き出しに必要な負荷となる。
この負荷は、電気粘性流体６２の粘性抵抗であるため、電圧印加部６３によって電気粘性流体６２にかける電圧を変えて電気粘性流体６２の粘性を変えることで、任意値に調整することができる。
そして、粘性抵抗によってウェビングＷ引き出し時に作用する負荷を、ウェビングＷの引き出し量が過度にならないように、緊急時にウェビングＷに作用する張力や引き出し速度に相応した値に調整することで、緊急時のウェビングＷの引き出し量をウェビングＷに作用する張力や引き出し速度に拘わらず一定の範囲に制限することができる。
したがって、乗員の体格差や体重差等の個体差、あるいは車両衝突時の車体速度の差異によってウェビングＷに作用する張力や引き出し速度が変動しても、エネルギー吸収機構６の作動によるウェビングＷの引き出し量は、常に、乗員を安全に拘束し得る適正範囲に制限することができ、シートベルト装置１の信頼性を向上させることができる。
【００４７】
また、電気粘性流体６２の粘性は、負荷作用部材６１の移動開始の初期には比較的に小さく設定し、負荷作用部材６１の移動の経過に伴って徐々に高めることで、ウェビングＷの引き出しを、非直線的に制御して、エネルギー吸収機構６としての衝撃吸収特性を改善することも可能である。さらに、エアバックを装備した車両であれば、当該エアバックによって衝撃緩衝力を得ることができるので、エアバックの作動、不作動に応じて電気粘性流体の粘性を制御することも可能である。
【００４８】
図１０及び図１１は、本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第２実施形態を示したものである。
この第２実施形態のシートベルト装置９０は、前述した第１実施形態の圧力センサの代わりに、図１０に示すように、リトラクター９１のウェビングＷを巻回する巻取軸４の端部にポテンショメータ９３の回転軸を連結した構成で、該ポテンショメータ９３によりウェビングＷの引き出し量を検出するものである。
ポテンショメータ９３は、図１１に示すように、巻取軸４の回転によって、換言すればウェビングＷの引出し量に応じて、抵抗Ｒａ，Ｒｂの分割位置が変わって、出力電圧Ｖが変化する。
このポテンショメータ９３によって検出したベルト引き出し量によって、乗員の車室内における相対位置が求められ、ウェビングＷの引き出しが過度にならないように、前述した電気粘性流体６２に印加する電圧の最適値（目標電圧）が算出される。
【００４９】
シートベルトの引き出し量に基づく目標電圧の算出式は、以下の（２）式に示す如きである。
目標電圧＝（引き出し量−Ｓ１）×ｂ ……（２）
ここで、Ｓ１は、シートを一番下げた位置にして、乗員が座っていないシート上でシートベルトを装着した状態の時のシートベルトの引き出し量で、車両毎に、予め決まっている。また、ｂは乗数である。
【００５０】
図１２から図１４は本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第３実施形態を示したもので、図１２は本発明の第３実施形態のエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の概略構成を示すブロック図、図１３は図１２に示した第３実施形態のシートベルト装置の制御装置に組み込まれる昇圧回路の構成を示す回路図、図１４は図１２に示した第３実施形態のシートベルト装置の制御装置による動作制御を示すフローチャートである。
【００５１】
この第３実施形態のエネルギー吸収機構１０１は、第１実施形態に示した昇圧回路８１の代わりに、図１３に示した昇圧回路１０２を使用しており、また圧力センサを備えていない。それ以外の基本的な構成は、第１実施形態と同様でよい。
すなわち、本実施形態のエネルギー吸収機構１０１は、図１２に示すように、制御装置１０３が、シートベルト装着検知センサ７１，加速度センサ７２等のセンサの信号に基づいて、電圧印加部６３やガス発生装置２９の動作を制御する構成となっている。
【００５２】
そして、本実施形態の制御装置１０３に組み込まれる昇圧回路１０２は、抵抗Ｒ１〜Ｒ９、コイルＬ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１，Ｃ２、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ３、及びＰＮＰトランジスタＱ２により構成されたもので、具体的には、前述した第１実施形態の昇圧回路８１におけるＰＮＰトランジスタＱ２の後段に、コンデンサＣ２による充電部、抵抗Ｒ８，Ｒ９の接続点の電位出力Ｅを追加し、且つ、ＮＰＮトランジスタＱ３のスイッチ用の入力Ｂに抵抗Ｒ７を入れたものである。
【００５３】
この昇圧回路１０２を使用する制御装置１０３は、具体的には、図１４に示す手順で、処理を行う。
まず、最初のステップＳ１４０１で、シートベルト装着検知センサ７１の検出信号に基づいて、シートベルトが装着されているか否かを判定し、シートベルトが非装着の時には、処理を終了する。このステップＳ１４０１で、シートベルトが装着されていると判定された場合には、次のステップＳ１４０２に進んで前記昇圧回路１０２において昇圧する電圧を設定する（例えば、１０ｋＶ）。
【００５４】
そして、次のステップＳ１４０３では、加速度センサ７２の検出信号に基づいて、衝突時の加速度検出を行う。更に次のステップＳ１４０４では、衝突時の加速度Ｇを、規定の単位時間（例えば、５ｍｓ）間隔で区間平均した加速度Ｇａを算出し、更に次のステップＳ１４０５では、その区間平均加速度Ｇａと衝突の判定基準となる基準加速度Ｇｔｈとの大小比較を行う。
前記ステップＳ１４０５において、区間平均加速度Ｇａが基準加速度Ｇｔｈ以下と判定された場合には、プリテンショナー３を作動させる必要がないとみなされて、処理を終了する。
【００５５】
一方、ステップＳ１４０５において、区間平均加速度Ｇａが基準加速度Ｇｔｈよりも大きいと判定された場合には、次のステップＳ１４０６に移って発火回路８２から発火信号を出力し、ガス発生装置２９を作動させる。
次いで、次のステップＳ１４０７では、発火信号出力後の経過時間を測定し、所定時間経過したら、次のステップＳ１４０８で、目標電圧の設定を行う。
このステップＳ１４０８における目標電圧Ｖの設定処理は、加速度センサ７２の検出値に基づいて、衝突時の加速度Ｇの大きさに応じた、シートベルト引き出し時の負荷となる電気粘性流体６２の粘性抵抗が過度の引き出しを防止し得る適正値となるように、次の（３）式に従って、目標電圧の設定を行う。
Ｖ＝（Ｇ１／Ｇ）×Ｃ ……（３）
ここにＧ１は、基準の加速度で、例えば、２０Ｇである。また、Ｃは定数で、例えば１０ｋＶである。Ｇが２０Ｇ以下なら、目標電圧＝１０ｋＶとする。
【００５６】
次いで、次のステップＳ１４０９では、電圧印加部６３から目標電圧を印加して、電気粘性流体６２の粘性抵抗を適正化する。
そして、電気粘性流体６２への電圧印加後は、次のステップＳ１４１０に移って経過時間の測定を開始し、所定時間経過したら、次のステップＳ１４１１に移って、電気粘性流体６２への電圧印加を停止し、電気粘性流体６２の粘性を初期状態に戻して処理を終了する。
以上のように本実施形態は、加速度センサ７２の検出値に基づいて、衝突時の加速度Ｇの大きさに応じて、シートベルト引き出し時の負荷となる電気粘性流体６２の粘性抵抗が過度の引き出しを防止し得る適正値となるように、目標電圧の設定を行うところに特徴がある。
【００５７】
図１５及び図１６は本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第４実施形態を示したもので、図１５は本発明に係るエネルギー吸収機構を装備したリトラクターの正面図、図１６は図１５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
この第４実施形態のシートベルト装置は、リトラクター１１１のボビン１１３を回転自在に支持するリトラクターベース１１２の一方の側面で、巻き取りバネ１１４を装備する側の外側面に、粘性流体１１５を貯留する流体貯留ケース１１６を装備し、当該流体貯留ケース１１６内を挿通する前記ボビン１１３のエネルギー吸収シャフト１１３ａに、このエネルギー吸収シャフト１１３ａと一体回転して粘性流体１１５を攪拌する羽根１１７を設けたものである。
【００５８】
そして、電源１１８に接続される負電極をリトラクターベース１１２を介してエネルギー吸収シャフト１１３ａに接続するとともに、正電極を流体貯留ケース１１６に接続することで、流体貯留ケース１１６内の粘性流体１１５に電圧印加できるようにしたものである。また、流体貯留ケース１１６の羽根１１７を収納する空間１１６ａを略歯車形状とすることで、羽根１１７の先端と前記空間１１６ａの突起部との間に隙間の小さい部分が画成され、粘性抵抗を与えるのに適した形状としている。なお、リトラクターベース１１２と流体貯留ケース１１６は絶縁シール１１９によって絶縁されている。
【００５９】
電源１１８から粘性流体１１５に印加する電圧は、図示しない制御装置により、前述した各実施形態のように、調整可能にされている。
すなわち、本実施形態は、エネルギー吸収シャフト１１３ａの塑性変形（捩り変形）によって衝撃吸収を行う公知のエネルギー吸収機構が装備されたリトラクター１１１において、前記エネルギー吸収シャフト１１３ａに装備した羽根１１７を、リトラクターの巻取軸のウェビング引出し方向の回転によって移動する負荷作用部材としたものである。
【００６０】
このようにしても、粘性抵抗によってウェビングＷ引き出し時に作用する負荷を、ウェビングＷの引き出し量が過度にならないように、緊急時にウェビングＷに作用する張力や引き出し速度に相応した値に調整することで、緊急時のウェビングＷの引き出し量をウェビングＷに作用する張力や引き出し速度に拘わらず一定の範囲に制限することができる。
したがって、乗員の体格差や体重差等の個体差、あるいは車両衝突時の車体速度の差異によってウェビングＷに作用する張力や引き出し速度が変動しても、エネルギー吸収機構６の作動によるウェビングＷの引き出し量は、常に、乗員を安全に拘束し得る適正範囲に制限することができ、シートベルト装置の信頼性を向上させることができる。なお、通常の巻取り引出し時においてエネルギー吸収シャフト１１３ａと羽根１１７は共に回転するが、その際には電気粘性流体の粘度に相当する小さい回転抵抗しか受けない。
【００６１】
図１７及び図１８は本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第５実施形態を示したもので、図１７は本発明に係るエネルギー吸収機構を装備したリトラクターの正面図、図１８は図１７のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
この第５実施形態のシートベルト装置は、リトラクター１２５に公知のプリテンショナー１２４を備えた構成である。このプリテンショナー１２４は、作動時に図示しないクラッチが接続されることで、プリテンショナー駆動軸１２４ａが巻取軸１２１ａと一体に回転するようになっている。
【００６２】
本実施形態のエネルギー吸収機構１３０は、スライダクランク機構からなり、前記プリテンショナー駆動軸１２４ａにこま部材１２２を介して取付けられ、プリテンショナー作動時と逆方向に回転するとプリテンショナー駆動軸１２４ａと接続されるワンウェイクラッチ１２３と、該ワンウェイクラッチ１２３にその一端に取付けられたピストンロッド１３１と、該ピストンロッド１３１の他端に回動自在に取付けられたピストン１２６と、該ピストン１２６を摺動可能に保持するとともに、該ピストン１２６の移動により加圧される液室１２７ａに電気粘性流体１２８が貯留されるシリンダ１２７と、前記シリンダ１２７の液室１２７ａに開口されるオリフィス１２７ｂと、前記シリンダ１２７内のオリフィス１２７ｂの部分で電気粘性流体１２８に電圧を印加する電圧印加部１２９と、電圧印加部１２９の出力を調整する図示しない制御装置とを備えている。
【００６３】
前記オリフィス１２７ｂは、通常は、フィルム状のシール１３１によって塞がれており、液室１２７ａに封入されている電気粘性流体１２８がピストン１２６により加圧されると、シール１３１が破れて、オリフィス１２７ｂが開口する構成とされている。
本実施形態のエネルギー吸収機構１３０においては、作動時にワンウェイクラッチ１２３が接続されると、前記ピストン１２６が、ボビン１２１のウェビング引出し方向の回転によって移動する負荷作用部材として機能する。
【００６４】
図１９は本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第６実施形態となるリトラクターの一部断面図である。なお、本実施形態のリトラクターのロック手段は、所定荷重（通常入力荷重以上で中速衝突等エネルギー吸収を必要とする荷重以上）でロックが解除するようになっている。
このリトラクター１４０は、リトラクターベース１４２の側壁に、ウェビングを巻回したボビン１４３の中心を挿通するねじ軸１４４が挿通している。そして、ボビン１４３は前記ねじ軸１４４の周囲に、電気粘性流体１４６を封入する液室１４７を画成していて、前記ねじ軸１４４には、ナット形のピストン１４８が螺合している。
【００６５】
ねじ軸１４４に螺合したピストン１４８は、ボビン１４３に対して軸方向にのみ相対変位が許容されるようにボビン１４３に係合していて、ボビン１４３が回転すると、それに伴う回転により前記ねじ軸１４４上を螺進して、電気粘性流体１４６中を移動するため、電気粘性流体１４６から移動を制限する向きの粘性抵抗を受ける。この粘性抵抗が、ボビン１４３の回転を制限して、ウェビングの引き出しを制限する負荷となる。なお、リトラクター１４０の通常使用時では、ウェビングの巻取り引出しの動きが遅いため電気粘性流体１４６の粘性抵抗は大きな抵抗とならない。
ボビン１４３内の電気粘性流体１４６は、一方の電極をリトラクターベース１４２に接続し、他方の電極をボビン１４３に接続した電圧印加部材１５０によって電圧が印加される。なお、ねじ軸１４４とリトラクターベース１４２はシール１４５によって密封されているとともに絶縁されている。前記電圧印加部材１５０が電気粘性流体１４６に印加する電圧は、図示しない制御装置によって調整可能にされている。
本実施形態では、エネルギー吸収機構の作動時に、前記ピストン１４８が、ボビン１４３のウェビング引出し方向の回転によって移動する負荷作用部材として機能する。
【００６６】
図１６から図１９に各実施形態に示したように、本発明にかかるエネルギー吸収機構において、巻取軸のウェビング引出し方向の回転によって移動する負荷作用部材は、例えば、電気粘性流体を貯留したシリンダに摺動可能に支持されて、巻取軸の回転に連動して前記シリンダ内を移動するピストン、あるいは、巻取軸により回転駆動されて電気粘性流体を攪拌する攪拌羽根、あるいは、巻取軸の回転に連動するねじ軸に螺合して設けられてねじ軸の回転によって電気粘性流体中を移動操作されるナット形ピストンなど、設置スペースやリトラクターの構造に応じて、種々の形態に設定変更可能である。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置によれば、車両衝突時において、ウェビングに作用する張力が所定値以上に達したために、エネルギー吸収機構が作動してウェビングの引き出しが許容される場合、ウェビングの引き出しには、負荷作用部材の移動動作が伴う。そして、この負荷作用部材の移動に際して当該負荷作用部材に作用する電気粘性流体の粘性抵抗が、ウェビングの引き出しに必要な負荷となる。
この負荷は、電気粘性流体の粘性抵抗であるため、電圧印加部によって電気粘性流体にかける電圧を変えて電気粘性流体の粘性を変えることで、任意値に調整することができる。
そして、粘性抵抗によってウェビング引き出し時に作用する負荷を、ウェビングの引き出し量が過度にならないように、緊急時にウェビングに作用する張力や引き出し速度に相応した値に調整することで、緊急時のウェビングの引き出し量をウェビングに作用する張力や引き出し速度に拘わらず一定の範囲に制限することができる。
したがって、乗員の体格差や体重差等の個体差、あるいは車両衝突時の車体速度の差異によってウェビングに作用する張力や引き出し速度が変動しても、エネルギー吸収機構の作動によるウェビングの引き出し量は、常に、乗員を安全に拘束し得る適正範囲に制限することができ、シートベルト装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第１実施形態におけるプリテンショナー及びエネルギー吸収機構の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示したエネルギー吸収機構の電圧印加部の設置構造を示す拡大断面図である。
【図３】図１に示したエネルギー吸収機構における負荷作用部材の移動に伴う電気粘性流体の流動を示す要部断面図である。
【図４】図１に示した制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示した制御装置で使用する昇圧回路の構成を示す回路図である。
【図６】図４に示した制御装置による動作制御を示すフローチャートである。
【図７】図１に示したエネルギー吸収機構の作動開始時の状態を示す断面図である。
【図８】図１に示したエネルギー吸収機構の作動途中の状態を示す断面図である。
【図９】図１に示したエネルギー吸収機構の作動完了時の状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態で使用するリトラクターで、ベルト引き出し量をポテンショメータにより検出可能にしたリトラクターの正面外観図である。
【図１１】図１０に示したポテンショメータの回路図である。
【図１２】本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第３実施形態の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２に示した第３実施形態のシートベルト装置の制御装置に組み込まれる昇圧回路の構成を示す回路図である。
【図１４】図１２に示した第３実施形態のシートベルト装置の制御装置による動作制御を示すフローチャートである。
【図１５】本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第４実施形態の正面図である。
【図１６】図１５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１７】本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第５実施形態の正面図である。
【図１８】図１７のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図１９】本発明に係るエネルギー吸収機構を備えたシートベルト装置の第６実施形態の正面図である。
【符号の説明】
２リトラクター
３プリテンショナー
６エネルギー吸収機構
２９ガス発生装置
４５第２のラック
５０第２のピストン
５４第２のシリンダ
６０制御装置
６１負荷作用部材
６２電気粘性流体
６３電圧印加部
６４オリフィス
６６第３ピストン
６７連通孔
７１シートベルト装着検知センサ
７２加速度センサ
７３シート
７４圧力センサ
７５密封袋体
８１昇圧回路
８２発火回路
８３入力インタフェース
８４出力インタフェース
８６ＣＰＵ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a seat belt device, and more particularly to a seat belt device characterized by an energy absorbing mechanism.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a seat belt retractor for safely holding a vehicle occupant or the like in a seat has an emergency lock mechanism that physically locks the retractor by inertial sensing means that reacts to sudden acceleration, collision or deceleration. Therefore, an emergency lock retractor that effectively and safely restrains the occupant is used.
[0003]
As such an emergency lock type retractor, for example, a webbing is used as in the retractor for a seat belt disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 50-79024, Japanese Patent Publication No. 59-21624, and Japanese Utility Model Publication No. 2-45088. Locking means capable of preventing rotation of the winding shaft in the webbing pull-out direction by engaging a locking member disposed at one end of the winding shaft to be wound with a locked portion of the retractor base in the event of a vehicle emergency There is something with.
[0004]
In the locking means, the locking teeth formed in the retracting shaft through hole of the retractor base through which the winding shaft passes, and the locking teeth formed in the latch plate provided along with the winding shaft through hole are provided. While the teeth are used as locked parts, lock plates and poles that rotate with the winding shaft are used as locking members, and these locking members and locked parts mesh with each other in the event of a vehicle emergency. The shaft is configured to prevent rotation in the webbing pull-out direction.
[0005]
On the other hand, when the impact force due to the collision is extremely large, the webbing tension increases with the lapse of time after the collision, so that a rapid deceleration occurs in the occupant's body, and the tension applied to the occupant from the webbing becomes extremely large. Therefore, when the load acting on the webbing exceeds a predetermined value set in advance, the webbing is advanced by a predetermined amount, thereby providing an energy absorption mechanism that absorbs the impact generated on the occupant's body. Various seat belt retractors designed to protect the body have been proposed. The seatbelt retractor having such a configuration is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 9-193741, 9-202212, and 8-127313.
[0006]
In the seat belt retractor described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-193741, when the load acting on the webbing exceeds a predetermined value set in advance, the shaft-shaped energy absorbing member is plastically deformed by the webbing tensile force. As the bobbin rotates in the webbing pull-out direction due to this plastic deformation, the webbing is allowed to be pulled out, the occupant restraint force by the webbing is relaxed, and the impact acting on the occupant from the webbing is reduced.
[0007]
The seat belt retractor described in JP-A-9-202212 is such that when the load acting on the webbing exceeds a predetermined value set in advance, the plate-like energy absorbing member is plasticized by this webbing tensile force. The webbing is pulled out by this plastic deformation and the occupant restraining force by the webbing is relaxed, and the impact acting on the occupant from the webbing is reduced.
[0008]
On the other hand, the seat belt retractor described in JP-A-8-127313 is an energy absorbing member made of a wire by this webbing tensile force when the load acting on the webbing exceeds a predetermined value set in advance. Friction resistance acts on this, and by making this friction resistance force a necessary load for pulling out the webbing from the retractor, the webbing is allowed to be pulled out, the occupant restraint force by the webbing is relaxed, and the webbing acts on the occupant Reduce the impact.
[0009]
That is, the energy absorption mechanism of the seatbelt retractor described above is a seatbelt retractor described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-193741 that uses plastic deformation of a shaft, and a seat described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-202212. The belt retractor uses the plastic deformation of the plate, and the seat belt retractor described in JP-A-8-127313 uses the frictional resistance acting on the wire.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the energy absorbing mechanism of the conventional seat belt retractor described above allows the webbing to be pulled out by plastic deformation or frictional resistance of a predetermined mechanical component when the tensile load acting on the webbing exceeds a predetermined value. When the webbing is pulled out, the load acting on the webbing is always constant due to the load necessary for plastic deformation of the mechanical part or the frictional resistance accompanying the movement of the mechanical part.
In such a constant load characteristic, if the tension and pulling speed acting on the webbing are constant in an emergency, the webbing can be pulled out with a predetermined load to absorb the impact, and at the same time the webbing pull-out amount Can be limited to a certain range to ensure the safety of passengers.
[0011]
However, the tension and pulling speed acting on the webbing in an emergency greatly vary depending on, for example, individual differences such as the occupant's physique and weight, or the difference in vehicle speed in an emergency. When the tension and pulling speed acting on the webbing are different, the load applied to the webbing pull-out is constant in the conventional energy absorbing mechanism described above, causing a difference in the webbing pull-out amount. For example, there is a possibility of causing a vehicle interior collision due to excessive withdrawal of the webbing.
Therefore, in consideration of dealing with various types of collisions in a predetermined limited vehicle interior, it becomes necessary to control the webbing withdrawal amount. However, when it is desired to limit the webbing pull-out amount, it is preferable to use a stopper means or the like that forcibly terminates the energy absorption operation after the webbing is pulled out by a predetermined amount, because the change from the webbing pull-out to its blocking is abrupt. Absent.
[0012]
The present invention has been proposed in view of such circumstances, and can adjust the load applied to the webbing when the energy absorbing mechanism is operated, and the webbing can be pulled out in accordance with the tension acting on the webbing and the pulling speed in an emergency. Seatbelt equipped with an energy absorption mechanism that can limit the amount of webbing withdrawal by operating the energy absorption mechanism to an appropriate range that can safely restrain the occupant according to individual differences of the occupant by adjusting the load An object is to provide an apparatus.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is to relieve the impact acting on the occupant by allowing the webbing to be pulled out with a predetermined load when the webbing is pulled in the pull-out direction due to the forward movement of the occupant and the winding shaft for winding the webbing. In a seat belt device having a retractor with an energy absorbing mechanism,
The energy absorbing mechanism is a load acting member that is moved by rotation of the winding shaft in the webbing pull-out direction, and is stored so as to be in contact with the load acting member and is viscous with respect to the load acting member when the load acting member moves. An electrorheological fluid that applies a load due to resistance, a voltage application unit that applies a voltage to the electrorheological fluid, and a control device that adjusts a voltage applied to the electrorheological fluid from the voltage application unit based on predetermined detection data It is achieved by a seat belt device characterized by comprising:
[0014]
According to the above configuration of the present invention, in the event of a vehicle collision, when the tension acting on the webbing has reached a predetermined value or more, and the energy absorbing mechanism is activated and the webbing is allowed to be pulled out, The movement of the load acting member is accompanied. The viscous resistance of the electrorheological fluid acting on the load acting member during the movement of the load acting member becomes a load necessary for drawing out the webbing.
Since this load is the viscous resistance of the electrorheological fluid, it can be adjusted to an arbitrary value by changing the viscosity of the electrorheological fluid by changing the voltage applied to the electrorheological fluid by the voltage application unit. The webbing can be pulled out in an emergency by adjusting the load acting on the webbing due to viscous resistance to a value corresponding to the tension and pulling speed acting on the webbing in an emergency so that the webbing pull-out amount does not become excessive. The amount can be limited to a certain range regardless of the tension acting on the webbing or the drawing speed.
Therefore, even if the tension acting on the webbing and the pulling speed fluctuate due to individual differences such as the physique difference and weight difference of the occupant, or the difference in the vehicle speed at the time of the vehicle collision, the pulling amount of the webbing by the operation of the energy absorbing mechanism is It is always possible to limit the occupant to an appropriate range that can be safely restrained, and the reliability of the seat belt device can be improved.
[0015]
In addition, the viscosity of the electrorheological fluid is set to be relatively small at the beginning of the movement of the load acting member, and gradually increases with the progress of the movement of the load acting member. It is also possible to improve the shock absorption characteristics as an energy absorption mechanism by controlling to the above. Further, it is possible to control the viscosity of the electrorheological fluid in accordance with the operation or non-operation of the airbag.
[0016]
In the energy absorbing mechanism, the load acting member that moves by the rotation of the winding shaft in the webbing pull-out direction is slidably supported by a cylinder storing the electrorheological fluid, for example, and interlocks with the rotation of the winding shaft. Then, a piston that moves in the cylinder, a stirring blade that is rotationally driven by the winding shaft and stirs the electrorheological fluid, or a screw shaft that interlocks with the rotation of the winding shaft is screwed into the screw. What is necessary is just to set to various forms according to installation space and the structure of a retractor, such as a nut-type piston moved and operated in an electrorheological fluid by rotation of a shaft.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a seat belt apparatus including a retractor having an energy absorption mechanism according to the invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 9 show a first embodiment of a seat belt apparatus provided with an energy absorbing mechanism according to the present invention. FIG. 1 shows a seat belt apparatus equipped with an energy absorbing mechanism according to the first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the pretensioner and the energy absorption mechanism in FIG. 2, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the installation structure of the voltage application unit of the energy absorption mechanism shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the control device shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a booster used in the control device shown in FIG. FIG. 6 is a flowchart showing operation control by the control device shown in FIG. 4, FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state at the start of operation of the energy absorption mechanism shown in FIG. 1, and FIG. Figure Sectional view showing a state in the middle of the operation of the energy-absorbing mechanism shown in FIG. 9 is a sectional view showing a state during operation completion of the energy-absorbing mechanism shown in FIG.
[0018]
The seat belt device according to the first embodiment includes a retractor 2 having a take-up shaft 4 that winds up a webbing W, and a pretensioner 3 that is attached to the retractor 2 and operates when a vehicle collides to retract the webbing W. And, when the webbing W is pulled in the pull-out direction by the forward movement of the occupant after the pretensioner is actuated, the pretensioner 3 allows the webbing W to be pulled out with a predetermined load and acts on the occupant Is provided with an energy absorption mechanism 6 for relaxing the above.
[0019]
The pretensioner 3 according to this embodiment is attached to the retractor 2 of the vehicle, and directly senses an impact at the time of a vehicle collision or senses an electric signal from the sensor to remove sagging of the webbing W.
As shown in FIG. 1, the pretensioner 3 includes a clutch outer ring (not shown) that is a rotary drive member that can transmit torque to a retractor winding shaft 4 via a clutch mechanism (not shown) under a predetermined condition. , A driving means 5 for rotationally driving the outer ring of the clutch by a pinion gear 21 that is always meshed with the first rack 25 that is pressed and driven by the gas pressure generated by the gas generator 29, and the clutch by the rotation of the pinion gear 21. A planetary gear device (not shown), which is a speed-up gear transmission device disposed between the pinion gear 21 and the clutch outer wheel, and a control for operating the gas generating device 29 in the event of a vehicle collision to rotate the outer ring at a higher speed. Device 60.
[0020]
The driving means 5 includes a first rack 25 formed with rack teeth 25a that can mesh with the teeth 21a of the pinion gear 21, and a first cylinder 24 that movably receives a base end of the rack 25. I have. The cylinder 24 is connected to the rack gear case 22.
[0021]
The rack gear case 22 is formed with a central opening 33 in which the pinion gear 21 is rotatably accommodated, and a guide groove 34 that partially communicates with the central opening 33 and slides and guides the rack 25. The outside of the rack gear case 22 is covered with a plate (not shown).
[0022]
A base end of the rack 25 received in the cylinder 24 is connected to a first piston 40 that receives gas pressure that is injected from the gas generator 29 and supplied into the cylinder 24. That is, the pretensioner 3 is driven via the clutch mechanism (not shown) by pressing and driving the rack 25 with the gas pressure injected from the gas generator 29 and acting on the piston 40 in an emergency such as a vehicle collision. Then, the retractor winding shaft 4 is rotated in a direction in which the slack of the webbing W is removed.
[0023]
In the present embodiment, the piston 40 includes a piston main body 41 integrally formed at the base end of the rack 25, and a pressure receiving pressure that transmits to the piston main body 41 the pressure that is superimposed on the piston main body 41 and supplied into the cylinder 24. The structure divided | segmented into the board 27 is comprised. A ring-shaped seal member 26 for maintaining airtightness between the piston 40 and the cylinder 24 is sandwiched between the piston main body 41 and the pressure receiving plate 27.
[0024]
The energy absorbing mechanism 6 includes a load acting member 61 that moves by rotating the winding shaft 4 in the webbing W pull-out direction, and is stored so as to come into contact with the load acting member 61 to move the load acting member 61. The electrorheological fluid 62 that sometimes applies a load due to viscous resistance to the load acting member 61, a voltage applying unit 63 that applies a voltage to the electrorheological fluid 62, and the electrorheological fluid 62 from the voltage applying unit 63. And a control device 60 that adjusts the voltage to be adjusted based on predetermined detection data. The control device 60 is also used as a control device that controls the operation of the gas generator 29 of the pretensioner 3.
[0025]
In the case of the present embodiment, the load acting member 61 is continuous with the second rack 45 formed with rack teeth 45a that can mesh with the teeth 21a of the pinion gear 21 and the other end side of the second rack 45. The second piston 50 is slidably supported by the second cylinder 54 formed in this manner.
[0026]
The second rack 45 is slidably supported by a sleeve 52 fitted in the rack gear case 22 so that the second rack 45 can be moved forward and backward in conjunction with the rotation of the pinion gear 21. A rubber spring 48 is provided on one end side of the sleeve 52. The first spring 25 is displaced downward in FIG. 1 by the operation of the pretensioner 3 and the second rack 45 is moved upward in FIG. 1 in conjunction with the rotation of the pinion gear 21 at this time. When displacing, the rack teeth 45a at the end of the second rack 45 abut against one end of the second rack 45 so that the rack teeth 45a of the pinion gear 21 do not disengage, and the second rack 45 is moved in the return direction. Energize. The rubber spring 48 may be replaced with a metal spring such as a coil spring or a leaf spring.
[0027]
The piston 50 can abut one end of the rack 45 and is positioned at one end of a sleeve 52, and the fluid pressure superimposed on the piston main body 51 and enclosed in the cylinder 54 is applied to the piston 50. A ring-shaped sealing member 56 for maintaining the airtightness between the piston 50 and the cylinder 54 is divided into a pressure receiving plate 57 for transmitting to the piston main body 51. 57.
[0028]
The electrorheological fluid 62 is stored in the second cylinder 54. The second cylinder 54 includes a first chamber 54a in which the second piston 50 can slide and a second chamber 54c communicating with the first chamber 54a through an orifice 54b. The second chamber 54c is slidably mounted with a third piston 66 that encloses the electrorheological fluid 62 filled in the first chamber 54a and the second chamber 54c. Note that the member corresponding to the reference numeral 66 is not limited to the piston, but may be a seal. Further, the second chamber 54c is provided with a communication hole 67 communicating with the outside in an empty space downstream from the installation position of the third piston 66. The communication hole 67 is intended to exhaust the air in the second chamber 54c due to the movement of the third piston 66, and can be substituted by a gap between members instead of the hole.
[0029]
As shown in FIG. 2, the voltage application unit 63 includes a positive electrode 63a and a negative electrode 63b arranged around an orifice 54b of the second cylinder 54 with an insulating material layer 68 interposed therebetween. A voltage is applied to the electrorheological fluid 62 by the discharge from 63a and 63b.
[0030]
After the pretensioner 3 is operated, when the webbing W is pulled by an occupant and the tensile force acting on the webbing W exceeds a predetermined value and the webbing W is pulled out, the pinion gear 21 in the pulling direction of the webbing W is moved. Along with the rotation, the second rack 45 is displaced downward. When the second piston 50 is pressed downward by the downward displacement of the second rack 45, as shown in FIG. 3, the first chamber 54a and the second chamber 54c of the second cylinder 54 The electrorheological fluid 62 filled in between is compressed downward by the second piston 50, and the electrorheological fluid 62 in the first chamber 54a moves to the second chamber 54c through the orifice 54b. Happens. The viscous resistance generated during the movement of the electrorheological fluid 62 becomes a load that limits the withdrawal of the webbing W.
[0031]
As shown in FIG. 1, the control device 60 according to the present embodiment is embedded in a seat belt wearing detection sensor 71 that detects whether or not a passenger is wearing a seat belt, an acceleration sensor 72 that detects vehicle body acceleration, and a seat 73. The output of the pressure sensor 74 is monitored to determine the driving conditions such as the driver's weight, whether or not an emergency has occurred, and the gas generator 29 is operated based on the outputs from these sensors. Alternatively, a voltage is applied to the electrorheological fluid 62 by the voltage application unit 63.
[0032]
As the seat belt wearing detection sensor 71 and the acceleration sensor 72, various known sensors are used.
The pressure sensor 74 is installed in the sealed bag body 75 embedded in the seat 73. When the internal pressure of the sealed bag body 75 increases due to the seating of the occupant, the pressure sensor 74 outputs a signal corresponding to the increase in the internal pressure.
The control device 60 estimates the weight and physique of the occupant from the output of the pressure sensor 74, and the load acting when the webbing W is pulled out when the energy absorbing mechanism 6 is operated is adjusted according to the weight and physique of the occupant. The voltage applied from the voltage application unit 63 to the electrorheological fluid 62 is adjusted so that the webbing W is not pulled out excessively.
[0033]
Specifically, as shown in FIG. 4, the control device 60 of the present embodiment includes a booster circuit 81 that generates an output voltage of the voltage application unit 63, an ignition circuit 82 that operates the gas generator 29, and the aforementioned Based on an input interface 83 that receives signals from the sensors 71, 72, and 74, an output interface 84 that outputs drive signals to the booster circuit 81 and the firing circuit 82, and signals from the sensors that are input to the input interface 83. The CPU 86 determines the output of the output interface 84.
[0034]
The CPU 86 is connected to a ROM 87 and a RAM 88 that store various data or instructions from the passenger. Based on the data stored in the ROM 87 and RAM 88 and the sensor output input to the input interface 83, the CPU 86 determines conditions such as the weight and physique of the driver and whether or not the seat belt is used. The operations of the booster circuit 81 and the ignition circuit 82 are controlled so that the load at the time of drawing out the webbing is appropriately adjusted according to the determination result so that excessive drawing of the webbing does not occur.
In the case of this embodiment, the output voltage of the booster circuit 81 is fed back to the CPU 86 via the A / D conversion circuit 89. The CPU 86 monitors the output voltage of the booster circuit 81 based on the feedback signal from the A / D conversion circuit 89 and uses it as determination data for the next output optimization.
The above input interface 83, output interface 84, CPU 86, ROM 87, RAM 88, A / D conversion circuit 89, and the like are incorporated as a one-chip microcomputer.
[0035]
Specifically, the booster circuit 81 of the present embodiment has a configuration shown in FIG.
As shown in the figure, the booster circuit 81 includes resistors R1 to R6, a coil L1, a diode D1, a capacitor C1, NPN transistors Q1 and Q3, and a PNP transistor Q2.
A signal A input from the output interface 84 to the booster circuit 81 is input to the NPN transistor Q1 via the resistor R1 to switch the NPN transistor Q1. The switching period of the NPN transistor Q1 determines the amount of charge charged in the capacitor C1 via the coil L1 and the diode D1. If the frequency of the input signal A from the output interface 84 is increased, the amount of charge charged in the capacitor C1 increases accordingly, and can be freely increased or decreased by adjusting the frequency of the input signal A.
[0036]
The amount of charge charged in the capacitor C1 is such that when the input signal B from the output interface 84 becomes 'H' level, the NPN transistor Q3 is turned on, and accordingly, the PNP transistor Q2 is turned on. The voltage is output from the transistor Q2 to the voltage applying unit 63.
The potential A output from the PNP transistor Q2 is monitored by the CPU 86 when the potential C between the resistance bridges R2 and R3 is sent to the CPU 86 via the A / D conversion circuit 89, and is input to the NPN transistor Q1. Used for frequency setting.
That is, the CPU 86 monitors the potential signal C and adjusts the frequency of the input signal A so that the output potential of the PNP transistor Q2 becomes the target voltage.
[0037]
The above control device 60 performs processing in the procedure shown in FIG.
First, in the first step S601, it is determined whether or not the seat belt is worn based on the detection signal of the seat belt wearing detection sensor 71. When the seat belt is not worn, the process is terminated. If it is determined in step S601 that the seat belt is worn, the process proceeds to the next step S602, where pressure detection is performed based on the detection signal of the pressure sensor 74.
In the next step S603, the weight and physique of the occupant are calculated based on the pressure detection result. Based on the calculation result, the viscous resistance of the electrorheological fluid 62 serving as a load when the seat belt is pulled out is excessively pulled out. The target voltage is set so as to be an appropriate value that can prevent the above.
The target voltage V is obtained by V = (P1−P0) × a (1).
Here, P1 is a value detected by the pressure sensor 74, P0 is an initial pressure before the occupant is seated by a load in the sealing bag 75, and a is a multiplier.
[0038]
Next, in the next step S604, based on the detection signal of the acceleration sensor 72, acceleration detection at the time of collision is performed. Further, in the next step S605, an acceleration Ga is calculated by averaging the section of the acceleration G at the time of the collision at a specified unit time (for example, 5 ms), and in the next step S606, the section average acceleration Ga and the collision average are calculated. A comparison is made with a reference acceleration Gth as a determination reference.
In step S606, when it is determined that the section average acceleration Ga is equal to or less than the reference acceleration Gth, it is considered that the pretensioner 3 does not need to be operated, and the process ends.
[0039]
On the other hand, if it is determined in step S606 that the section average acceleration Ga is larger than the reference acceleration Gth, the process proceeds to the next step S607, where an ignition signal is output from the ignition circuit 82, and the gas generator 29 is operated.
Next, in the next step S608, the elapsed time after the ignition signal is output is measured, and when the predetermined time has elapsed, the target voltage is applied from the voltage application unit 63 in the next step S609 to reduce the viscous resistance of the electrorheological fluid 62. Optimize.
Then, after the voltage is applied to the electrorheological fluid 62, the process proceeds to the next step S610 to start the measurement of the elapsed time. The process is stopped, the viscosity of the electrorheological fluid 62 is returned to the initial state, and the process is terminated.
[0040]
The series of processes in steps S601 to S611 described above are performed every 1 ms by a timer, for example. However, if there is an ignition signal output in step S607, the time measurement by the timer is temporarily stopped, and the time measurement by the timer is resumed after step S611 is completed.
[0041]
Next, operating states of the pretensioner 3 and the energy absorbing mechanism 6 in the present embodiment will be described based on the drawings.
In the event of an emergency such as a vehicle collision, gas is applied to the pressure receiving plate 27 of the piston 40 when gas is injected from the gas generator 29 by the processing in step S607 described above. Then, as shown in FIG. 1, the rack 25 integrally formed with the piston main body 41 is pressed and driven downward (in the direction of arrow P) in the figure, so that the rack teeth 25a of the rack 25 and the teeth 21a mesh with each other. The pinion gear 21 rotates clockwise in the figure. By the rotation of the pinion gear 21, the webbing W is drawn by being connected to the take-up shaft 4 through the above-described clutch mechanism or the like.
[0042]
At this time, since the rack teeth 45a of the second rack 45 of the energy absorbing mechanism 6 are engaged with the teeth 21a of the pinion gear 21, the pinion gear 21 rotates clockwise (in the direction of the arrow U) in FIG. Moved to. The tip of the second rack 45 moves upward while bending the rubber spring 48, but when the rack teeth 45a get over the teeth 21a of the pinion gear 21, the rubber springs 48 are moved as shown in FIG. Due to elasticity, the rack teeth 45a of the second rack 45 mesh with the teeth 21a of the pinion 21 again.
[0043]
When the webbing retracting operation by the pretensioner 3 is completed and the webbing W is pulled out upward (in the direction of arrow T) in the figure by the movement of the occupant toward the front of the vehicle, the pinion gear 21 is connected to the winding shaft 4. Therefore, the pinion gear 21 rotates counterclockwise in the drawing, that is, in the direction opposite to that when the pretensioner 3 is operated. As the rack 25 of the pretensioner 3 is pushed back in the direction of the initial position, the rack 45 of the energy absorbing mechanism 6 always tries to mesh with the pinion gear 21 by the elastic force of the rubber spring 48. )
[0044]
Then, as shown in FIG. 8, when the rack 45 on the energy absorbing mechanism 6 side is moved by a small amount and the rack teeth 45a are completely engaged with the teeth 21a of the pinion gear 21, the tip of the second rack 45 is connected to the rubber spring 48. Since it does not contact, the elastic force of the rubber spring 48 does not act. Thereafter, one end of the rack 45 is pressed against the piston main body 51 of the piston 50 that is temporarily supported by one end of the sleeve 52 by the elastic force of the seal member 56.
By this time, voltage application to the electrorheological fluid 62 in step S609 described above has been started.
[0045]
Then, as shown in FIG. 9, when the webbing W is further pulled out in the upward direction (arrow T direction) in the drawing and the pinion gear 21 continues to rotate counterclockwise, the rack 45 of the energy absorbing mechanism 6 pulls the piston 50. The volume of the cylinder 54 is pushed to compress the electrorheological fluid 62 in the first chamber 54a of the second cylinder 54 through the orifice 54b according to the displacement of the second piston 50 as shown in the figure. Flow into the second chamber 54c.
The viscous resistance during the flow of the electrorheological fluid 62 becomes a load that limits the pulling out of the webbing W.
[0046]
In the seat belt device 1 described above, in the event of a vehicle collision, the tension acting on the webbing W has reached a predetermined value or higher after the pretensioner is actuated, so that the energy absorbing mechanism 6 is activated and the webbing W is allowed to be pulled out. The pulling out of the webbing W is accompanied by a movement operation of the load acting member 61. The viscous resistance of the electrorheological fluid 62 acting on the load acting member 61 during the movement of the load acting member 61 becomes a load necessary for pulling out the webbing W.
Since this load is the viscous resistance of the electrorheological fluid 62, it can be adjusted to an arbitrary value by changing the voltage applied to the electrorheological fluid 62 by the voltage application unit 63 to change the viscosity of the electrorheological fluid 62.
By adjusting the load acting on the webbing W due to viscous resistance to a value corresponding to the tension acting on the webbing W and the pulling speed in an emergency so that the webbing W pull-out amount does not become excessive, The drawing amount of the webbing W can be limited to a certain range regardless of the tension acting on the webbing W and the drawing speed.
Therefore, even if the tension acting on the webbing W and the pull-out speed fluctuate due to individual differences such as the physique difference and weight difference of the occupant or the difference in the vehicle speed at the time of the vehicle collision, the webbing W is pulled out by the operation of the energy absorbing mechanism 6. The amount can always be limited to an appropriate range that can safely restrain the occupant, and the reliability of the seat belt device 1 can be improved.
[0047]
In addition, the viscosity of the electrorheological fluid 62 is set to be relatively small at the beginning of the movement of the load acting member 61 and gradually increases as the load acting member 61 moves, so that the webbing W can be pulled out. It is also possible to improve the shock absorption characteristics of the energy absorbing mechanism 6 by controlling it non-linearly. Furthermore, since a shock-absorbing force can be obtained by the airbag if the vehicle is equipped with an airbag, the viscosity of the electrorheological fluid can be controlled according to the operation or non-operation of the airbag.
[0048]
10 and 11 show a second embodiment of a seat belt device provided with an energy absorbing mechanism according to the present invention.
The seat belt device 90 of the second embodiment is arranged at the end of the winding shaft 4 around which the webbing W of the retractor 91 is wound, as shown in FIG. 10, instead of the pressure sensor of the first embodiment described above. The potentiometer 93 is connected to the rotary shaft, and the amount of webbing W pulled out is detected by the potentiometer 93.
As shown in FIG. 11, the potentiometer 93 changes the divided position of the resistors Ra and Rb and changes the output voltage V according to the rotation of the winding shaft 4, in other words, according to the drawing amount of the webbing W.
The relative position of the occupant in the passenger compartment is determined by the belt pull-out amount detected by the potentiometer 93, and the optimum value (target voltage) of the voltage applied to the electrorheological fluid 62 is set so that the webbing W is not pulled out excessively. Is calculated.
[0049]
The formula for calculating the target voltage based on the amount of seat belt withdrawn is as shown in the following formula (2).
Target voltage = (drawing amount−S1) × b (2)
Here, S1 is a pull-out amount of the seat belt when the seat is at the lowest position and the seat belt is mounted on a seat on which no occupant is sitting, and is predetermined for each vehicle. B is a multiplier.
[0050]
FIGS. 12 to 14 show a third embodiment of a seat belt apparatus having an energy absorbing mechanism according to the present invention, and FIG. 12 shows a seat belt apparatus having an energy absorbing mechanism of the third embodiment of the present invention. FIG. 13 is a circuit diagram showing the configuration of a booster circuit incorporated in the control device of the seat belt device of the third embodiment shown in FIG. 12, and FIG. 14 is the third embodiment shown in FIG. It is a flowchart which shows the operation control by the control apparatus of the seatbelt apparatus of a form.
[0051]
The energy absorbing mechanism 101 of the third embodiment uses the booster circuit 102 shown in FIG. 13 instead of the booster circuit 81 shown in the first embodiment, and does not include a pressure sensor. Other basic configurations may be the same as those in the first embodiment.
That is, in the energy absorbing mechanism 101 of the present embodiment, as shown in FIG. 12, the control device 103 is configured to generate the voltage application unit 63 and the gas generator based on signals from sensors such as the seat belt wearing detection sensor 71 and the acceleration sensor 72. The operation of the device 29 is controlled.
[0052]
The booster circuit 102 incorporated in the control device 103 of the present embodiment is configured by resistors R1 to R9, a coil L1, a diode D1, capacitors C1 and C2, NPN transistors Q1 and Q3, and a PNP transistor Q2. Specifically, a potential output E at the connection point between the charging unit by the capacitor C2 and the resistors R8 and R9 is added to the subsequent stage of the PNP transistor Q2 in the booster circuit 81 of the first embodiment described above, and the NPN transistor Q3 A resistor R7 is inserted in the input B for the switch.
[0053]
Specifically, the control device 103 using the booster circuit 102 performs processing in the procedure shown in FIG.
First, in the first step S1401, it is determined whether or not the seat belt is worn based on the detection signal of the seat belt wearing detection sensor 71. When the seat belt is not worn, the process is terminated. If it is determined in step S1401 that the seat belt is worn, the process proceeds to the next step S1402 to set a voltage to be boosted in the booster circuit 102 (for example, 10 kV).
[0054]
In the next step S1403, based on the detection signal from the acceleration sensor 72, acceleration detection at the time of collision is performed. Further, in the next step S1404, an acceleration Ga is calculated by averaging the section of the acceleration G at the time of the collision at a predetermined unit time (for example, 5 ms) interval, and in the next step S1405, the determination of the section average acceleration Ga and the collision is performed. A comparison is made with the reference acceleration Gth as a reference.
If it is determined in step S1405 that the section average acceleration Ga is equal to or less than the reference acceleration Gth, it is determined that the pretensioner 3 does not need to be operated, and the process is terminated.
[0055]
On the other hand, if it is determined in step S1405 that the section average acceleration Ga is greater than the reference acceleration Gth, the process proceeds to the next step S1406, where an ignition signal is output from the ignition circuit 82, and the gas generator 29 is operated.
Next, in the next step S1407, the elapsed time after the ignition signal is output is measured, and when a predetermined time has elapsed, the target voltage is set in the next step S1408.
In the setting process of the target voltage V in step S1408, the viscous resistance of the electrorheological fluid 62 serving as a load when the seat belt is pulled out according to the magnitude of the acceleration G at the time of collision based on the detection value of the acceleration sensor 72. The target voltage is set according to the following equation (3) so as to be an appropriate value that can prevent excessive drawing.
V = (G1 / G) × C (3)
Here, G1 is a reference acceleration, for example, 20G. C is a constant, for example, 10 kV. If G is 20 G or less, the target voltage is set to 10 kV.
[0056]
Next, in the next step S1409, the target voltage is applied from the voltage application unit 63, and the viscous resistance of the electrorheological fluid 62 is optimized.
Then, after applying the voltage to the electrorheological fluid 62, the process proceeds to the next step S1410 to start measurement of the elapsed time. When a predetermined time has elapsed, the process proceeds to the next step S1411 to apply the voltage to the electrorheological fluid 62. The process is stopped, the viscosity of the electrorheological fluid 62 is returned to the initial state, and the process is terminated.
As described above, in the present embodiment, the viscous resistance of the electrorheological fluid 62 serving as a load when the seat belt is pulled out is excessively pulled out according to the magnitude of the acceleration G at the time of collision based on the detection value of the acceleration sensor 72. This is characterized in that the target voltage is set so as to be an appropriate value that can prevent the above.
[0057]
15 and 16 show a fourth embodiment of a seatbelt device provided with an energy absorbing mechanism according to the present invention. FIG. 15 is a front view of a retractor equipped with the energy absorbing mechanism according to the present invention. 16 is a sectional view taken along line AA in FIG.
In the seat belt device of the fourth embodiment, a viscous fluid 115 is provided on one side surface of a retractor base 112 that rotatably supports a bobbin 113 of a retractor 111 and on an outer side surface on which a winding spring 114 is provided. Equipped with a fluid storage case 116 for storage, blades 117 that rotate integrally with the energy absorption shaft 113a and stir the viscous fluid 115 are provided on the energy absorption shaft 113a of the bobbin 113 that passes through the fluid storage case 116. Is.
[0058]
And while connecting the negative electrode connected to the power supply 118 to the energy absorption shaft 113a via the retractor base 112, and connecting the positive electrode to the fluid storage case 116, the viscous fluid 115 in the fluid storage case 116 is connected. The voltage can be applied. Further, by making the space 116a for accommodating the blade 117 of the fluid storage case 116 into a substantially gear shape, a small gap is defined between the tip of the blade 117 and the protrusion of the space 116a, thereby reducing the viscous resistance. The shape is suitable for giving. The retractor base 112 and the fluid storage case 116 are insulated by an insulating seal 119.
[0059]
The voltage applied from the power supply 118 to the viscous fluid 115 is adjustable by a control device (not shown) as in the above-described embodiments.
That is, in this embodiment, in the retractor 111 equipped with a known energy absorbing mechanism that absorbs impact by plastic deformation (torsional deformation) of the energy absorbing shaft 113a, the blade 117 equipped on the energy absorbing shaft 113a is The load acting member is moved by rotation of the winding shaft of the tractor in the webbing pull-out direction.
[0060]
Even in this case, by adjusting the load acting when the webbing W is pulled out due to the viscous resistance, the pulling amount of the webbing W is adjusted to a value corresponding to the tension and the pulling speed acting on the webbing W in an emergency. The pull-out amount of the webbing W in an emergency can be limited to a certain range regardless of the tension acting on the webbing W and the pull-out speed.
Therefore, even if the tension acting on the webbing W or the pulling speed varies due to individual differences such as the physique difference or weight difference of the occupant or the difference in the vehicle speed at the time of the vehicle collision, the webbing W is pulled out by the operation of the energy absorbing mechanism 6. The amount can always be limited to an appropriate range where the occupant can be safely restrained, and the reliability of the seat belt device can be improved. It should be noted that both the energy absorbing shaft 113a and the blade 117 rotate during normal winding and withdrawal, but at that time, only a small rotational resistance corresponding to the viscosity of the electrorheological fluid is received.
[0061]
17 and 18 show a fifth embodiment of a seatbelt device provided with an energy absorbing mechanism according to the present invention. FIG. 17 is a front view of a retractor equipped with the energy absorbing mechanism according to the present invention. 18 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
The seat belt device according to the fifth embodiment has a configuration in which a retractor 125 includes a known pretensioner 124. The pretensioner 124 is configured such that the pretensioner drive shaft 124a rotates integrally with the take-up shaft 121a by connecting a clutch (not shown) during operation.
[0062]
The energy absorbing mechanism 130 of the present embodiment is composed of a slider crank mechanism, is attached to the pretensioner drive shaft 124a via a top member 122, and is connected to the pretensioner drive shaft 124a when rotated in the direction opposite to the pretensioner operation. A one-way clutch 123, a piston rod 131 attached to one end of the one-way clutch 123, a piston 126 rotatably attached to the other end of the piston rod 131, and a piston 126 slidably held. In addition, the cylinder 127 in which the electrorheological fluid 128 is stored in the liquid chamber 127a pressurized by the movement of the piston 126, the orifice 127b opened in the liquid chamber 127a of the cylinder 127, and the orifice in the cylinder 127 Electroviscous flow at 127b A voltage applying unit 129 for applying a voltage to 128, and a control device (not shown) adjusts the output of the voltage application unit 129.
[0063]
The orifice 127b is normally closed by a film-like seal 131, and when the electrorheological fluid 128 sealed in the liquid chamber 127a is pressurized by the piston 126, the seal 131 is broken, and the orifice 127b. Is configured to open.
In the energy absorbing mechanism 130 of this embodiment, when the one-way clutch 123 is connected during operation, the piston 126 functions as a load acting member that moves by rotation of the bobbin 121 in the webbing pull-out direction.
[0064]
FIG. 19 is a partial cross-sectional view of a retractor according to a sixth embodiment of a seat belt apparatus provided with an energy absorbing mechanism according to the present invention. Note that the locking means of the retractor according to the present embodiment is designed to be unlocked at a predetermined load (normal load or higher and load that requires energy absorption such as medium speed collision).
In the retractor 140, a screw shaft 144 that passes through the center of the bobbin 143 around which the webbing is wound is inserted through the side wall of the retractor base 142. The bobbin 143 defines a liquid chamber 147 that encloses the electrorheological fluid 146 around the screw shaft 144, and a nut-shaped piston 148 is screwed into the screw shaft 144.
[0065]
The piston 148 threadedly engaged with the screw shaft 144 is engaged with the bobbin 143 so as to allow relative displacement only in the axial direction with respect to the bobbin 143. When the bobbin 143 rotates, the screw shaft is rotated by the accompanying rotation. In order to move on the electrorheological fluid 146 by screwing on 144, the electrorheological fluid 146 receives a viscous resistance in a direction that restricts movement. This viscous resistance is a load that limits the rotation of the bobbin 143 and restricts the pulling out of the webbing. During normal use of the retractor 140, the viscous resistance of the electrorheological fluid 146 does not become a large resistance because the movement of the webbing is slow.
A voltage is applied to the electrorheological fluid 146 in the bobbin 143 by the voltage applying member 150 having one electrode connected to the retractor base 142 and the other electrode connected to the bobbin 143. The screw shaft 144 and the retractor base 142 are sealed by a seal 145 and insulated. The voltage applied to the electrorheological fluid 146 by the voltage application member 150 is adjustable by a control device (not shown).
In the present embodiment, the piston 148 functions as a load acting member that moves by rotation of the bobbin 143 in the webbing pull-out direction when the energy absorbing mechanism is activated.
[0066]
As shown in each embodiment in FIGS. 16 to 19, in the energy absorbing mechanism according to the present invention, the load acting member that moves by the rotation of the winding shaft in the webbing pull-out direction is, for example, a cylinder that stores an electrorheological fluid A piston that is slidably supported by the shaft and moves in the cylinder in conjunction with the rotation of the take-up shaft, or a stirring blade that is driven to rotate by the take-up shaft and stirs the electrorheological fluid, or the take-up shaft Set in various forms according to the installation space and retractor structure, such as a nut-type piston that is screwed to the screw shaft that is linked to the rotation of the screw and that is operated to move through the electrorheological fluid by the rotation of the screw shaft It can be changed.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, according to the seatbelt device provided with the energy absorbing mechanism of the present invention, the tension acting on the webbing reaches a predetermined value or more at the time of a vehicle collision. When the drawer is allowed, the webbing drawer is accompanied by a movement operation of the load acting member. The viscous resistance of the electrorheological fluid acting on the load acting member during the movement of the load acting member becomes a load necessary for drawing out the webbing.
Since this load is the viscous resistance of the electrorheological fluid, it can be adjusted to an arbitrary value by changing the voltage applied to the electrorheological fluid by the voltage application unit to change the viscosity of the electrorheological fluid.
The webbing can be pulled out in an emergency by adjusting the load acting on the webbing due to viscous resistance to a value corresponding to the tension and pulling speed acting on the webbing in an emergency so that the webbing pull-out amount does not become excessive. The amount can be limited to a certain range regardless of the tension acting on the webbing or the drawing speed.
Therefore, even if the tension acting on the webbing and the pulling speed fluctuate due to individual differences such as the physique difference and weight difference of the occupant, or the difference in the vehicle speed at the time of the vehicle collision, the pulling amount of the webbing by the operation of the energy absorbing mechanism is It is always possible to limit the occupant to an appropriate range that can be safely restrained, and the reliability of the seat belt device can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a pretensioner and an energy absorption mechanism in a first embodiment of a seat belt apparatus provided with an energy absorption mechanism according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view illustrating an installation structure of a voltage application unit of the energy absorption mechanism illustrated in FIG.
3 is a cross-sectional view of a principal part showing the flow of an electrorheological fluid accompanying the movement of a load acting member in the energy absorbing mechanism shown in FIG.
4 is a block diagram showing a configuration of a control device shown in FIG. 1. FIG.
5 is a circuit diagram showing a configuration of a booster circuit used in the control device shown in FIG. 4;
6 is a flowchart showing operation control by the control device shown in FIG. 4;
7 is a cross-sectional view showing a state at the start of operation of the energy absorption mechanism shown in FIG. 1; FIG.
8 is a cross-sectional view showing a state in the middle of operation of the energy absorption mechanism shown in FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state when the operation of the energy absorption mechanism shown in FIG. 1 is completed.
FIG. 10 is a front external view of a retractor used in the second embodiment of the present invention, in which the belt withdrawal amount can be detected by a potentiometer.
11 is a circuit diagram of the potentiometer shown in FIG.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a third embodiment of a seat belt device provided with an energy absorbing mechanism according to the present invention.
13 is a circuit diagram showing a configuration of a booster circuit incorporated in the control device of the seat belt device according to the third embodiment shown in FIG. 12. FIG.
FIG. 14 is a flowchart showing operation control by the control device of the seat belt device according to the third embodiment shown in FIG. 12;
FIG. 15 is a front view of a fourth embodiment of a seat belt apparatus provided with an energy absorbing mechanism according to the present invention.
16 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 17 is a front view of a fifth embodiment of a seatbelt device provided with an energy absorbing mechanism according to the present invention.
18 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 19 is a front view of a sixth embodiment of a seatbelt device provided with an energy absorbing mechanism according to the present invention.
[Explanation of symbols]
2 Retractor
3 Pretensioner
6 Energy absorption mechanism
29 Gas generator
45 Second rack
50 second piston
54 Second cylinder
60 Control device
61 Load acting member
62 Electrorheological fluid
63 Voltage application section
64 Orifice
66 3rd piston
67 Communication hole
71 Seatbelt wearing detection sensor
72 Acceleration sensor
73 sheets
74 Pressure sensor
75 Sealed bag
81 Booster circuit
82 Ignition circuit
83 Input interface
84 Output interface
86 CPU

Claims

A winding shaft for winding the webbing, and an energy absorbing mechanism for relaxing the impact acting on the occupant by allowing the webbing to be pulled out with a predetermined load when the webbing is pulled in the pull-out direction due to the forward movement of the occupant. In a seat belt device having a retractor,
The energy absorbing mechanism is a load acting member that is moved by rotation of the winding shaft in the webbing pull-out direction, and is stored so as to be in contact with the load acting member. An electrorheological fluid that applies a load due to resistance, a voltage application unit that applies a voltage to the electrorheological fluid, and a control device that adjusts a voltage applied to the electrorheological fluid from the voltage application unit based on predetermined detection data And a seat belt device.