CN101426672A - 安全带卷收器和安全带装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种安全带卷收器和安全带装置，以确保不受预张紧器动作影响的稳定的EA动作。所述安全带卷收器包括：扭杆，其轴向的一侧与卷轴相连，能够通过轴向的一侧和轴向的另一侧的相对位移而发生扭转变形；和预张紧器，位于卷轴的轴向的另一侧，在车辆急减速状态下使卷轴向安全带的卷绕方向转动。在卷轴的轴向一侧设置了主棘爪，在扭杆的轴向的另一侧设置了辅助棘爪。在通常情况下，使主棘爪工作而将卷轴锁定，以抑制卷轴向安全带的拉出方向的转动；并且在车辆急减速状态下，解除主棘爪对卷轴的锁定，并使辅助棘爪工作，以抑制扭杆的轴向的另一侧向安全带的拉出方向的转动。

Description

安全带卷收器和安全带装置

技术领域

本发明涉及一种用于卷绕安全带的安全带卷收器，特别涉及一种具有EA机构的安全带卷收器以及具有该安全带卷收器的安全带装置，当在异常情况下将安全带锁定并限制乘员移动时，由该EA机构吸收施加给乘员的惯性能量。

背景技术

设置在车辆座椅上的安全带装置是限制因车辆碰撞时产生的加速度引起的乘员急速移动而确保乘员身体安全不可缺少的装置。

这种安全带装置通常由安全带(织带)、安全带卷收器、带扣装置等构成。

卷收器将安全带缠绕在卷绕部件(卷轴)上并利用弹簧弹力将安全带引入内部，通常在该引入状态下收纳安全带。当乘员要佩带安全带时，通过拉伸设置在与安全带的卷绕侧相反侧的一端的舌片板，将收纳状态的上述安全带拉出，并将该舌片板与设置在座椅附近的上述带扣装置扣合，以完成安全带的佩戴。

这种结构的卷收器在产生冲击的碰撞时对安全带从卷绕部件中的拉出动作进行锁定，由该被锁定的安全带来约束向前方急速移动的乘员身体。此时，特别是在车辆急减速时，为了更有力地约束乘员身体，通常设置了预张紧器和锁定机构。

在加速度传感器测知车辆处于急减速状态时，预张紧器消除安全带的松弛，以提高安全带的约束力。例如具有下述消除方式：对应上述加速度传感器的检测信号使气体产生单元产生气体，通过使袋状体膨胀而缩短膨胀结构体在长度方向上的全长，以消除安全带的松弛的方式；或通过来自气体产生单元的气体使活塞在汽缸内滑动，通过小齿轮使卷轴向卷绕方向转动，以消除安全带的松弛的方式等。

锁定机构包括与卷轴同时转动的锁定部件(锁定基座)。对应上述加速度传感器的检测信号，设置在锁定基座上的卡定部件(棘爪)与设置在车辆的固定侧部件(卷收器的框架等)上的内齿(棘轮齿)卡定，以限制锁定基座和卷轴向拉出方向的转动。

另一方面，如果在车辆急减速时等情况下如上述那样急速约束乘员向前方的移动，则因约束的反作用引起的冲击力通过安全带作用在乘员胸部等上。为了缓和施加给乘员的冲击力，下述机构(能量吸收；下文简称为”EA”机构)是众所周知的：在刚刚锁定后的安全带上施加一定值以上的抽出阻力，并保持安全带的规定拉伸负荷，在此状态下将安全带拉出规定长度，由此吸收作用于乘员的冲击能量。

采用这种方式，将能够塑性变形的轴(扭杆)配置在用于卷绕安全带的上述卷轴的内部，此时，将扭杆的一侧连接到卷轴侧，同时将另一侧连接到锁定基座侧。于是，在因发生紧急情况等车辆急减速时，当该锁定基座由上述锁定机构锁定而不能转动时，对因惯性力而向前移动的乘员进行约束的安全带的张力成为使扭杆的一侧相对于另一侧向安全带拉出方向相对转动的相对转动力，一旦该相对转动力达到某一定值以上，则扭杆产生塑性变形，通过此时的塑性阻力吸收冲击能量。由此，尽管锁定机构发挥作用，但是卷轴仍缓缓地向安全带拉出方向转动，在对安全带施加某一定值以上的张力的同时将安全带抽出，缓和了作用在安全带和乘员身体之间的力。

此时，如专利文献1所述那样，在配备有上述的预张紧器、锁定机构和EA机构的安全带卷收器中，在EA机构工作并如上所述地允许卷轴向安全带拉出方向稍微转动时，如上所述，预张紧器也已与卷轴相连，并向安全带卷绕方向(也就是反方向)动作。

专利文献1：日本特开2002—120693号公报

发明内容

然而上述现有技术中仍存在下述问题。

也就是，如果将卷轴中与扭杆相连的一侧部分连接到预张紧器上，并将由锁定机构锁定的锁定基座连接到扭杆的另一侧，则当预张紧器如上述那样向安全带卷绕方向动作后，即使锁定机构将扭杆的另一侧向卷绕方向的转动锁定，在EA机构中，在扭杆的一侧相对于另一侧相对转动时，上述预张紧器的动作也会与该相对转动方向反向而造成阻碍。也就是EA机构的动作受上述预张紧器动作的影响，难以确保稳定的动作。

本发明的目的是提供一种能够不受预张紧器动作的影响从而确保稳定EA动作的安全带卷收器和使用该安全带卷收器的安全带装置。

为了实现上述目的，本申请第1发明的安全带卷收器，其特征在于，包括：对安全带进行卷绕的卷轴；扭杆，配置在所述卷轴的径向内侧，其轴向的一侧与所述卷轴相连，通过所述轴向的一侧和轴向的另一侧的相对位移而发生扭转变形，以吸收乘员的动能；预张紧器，位于所述卷轴的所述轴向的另一侧，在车辆急减速状态下产生用于使所述卷轴向所述安全带的卷绕方向转动的转动驱动力；以及切换卡定机构，在通常情况下，将所述卷轴锁定在所述车辆的固定侧部件上，以抑制所述卷轴向所述安全带的拉出方向的转动；并且，在车辆急减速状态下，解除所述卷轴与所述固定侧部件的锁定，另一方面，在通过所述预张紧器产生所述转动驱动力而使所述扭杆的所述轴向的另一侧相对所述卷轴产生先向所述安全带的卷绕方向相对转动的位移时，将所述扭杆的所述轴向的另一侧锁定在所述固定侧部件上，以抑制所述扭杆的所述轴向的另一侧向所述安全带的拉出方向的转动。

在本申请的第1发明中，在通常情况下(包含车辆缓慢减速时。下同)，切换卡定机构首先对卷轴向安全带的拉出方向的转动进行抑制。

另一方面，在车辆急减速时，对应于该急减速，预张紧器工作，借助其转动驱动力通过扭杆使卷轴向安全带卷绕方向转动，提高安全带对乘员的约束力。然后，因车辆急减速时的惯性，乘员的身体以规定值以上的较大作用力对安全带进行拉伸，对卷轴施加较大的向安全带拉出方向的力，但是，上述切换卡定机构在车辆急减速时解除卷轴(换句话说，扭杆的轴向的一侧)与固定侧部件的锁定，另一方面，将扭杆的轴向的另一侧锁定在上述固定侧部件上。由此，扭杆的轴向的一侧和与其相连的卷轴相对于扭杆的轴向的另一侧相对转动位移，从而可以通过该扭杆的扭转变形吸收乘员的动能(EA机构)。而且，由于预张紧器位于卷轴的另一侧，因此，如上所述的扭杆的一侧相对于另一侧扭转并相对转动的EA机构的动作不受上述预张紧器动作的影响，从而能够确保稳定的动作。

如上所述，在本申请的第1发明中，通常情况下，将与扭杆的轴向的一侧相连的卷轴锁定，并且在车辆急减速时，因扭杆的扭转变形，仅将扭杆的轴向的另一侧锁定，从而能够将扭杆的轴向的一侧和与其相连的卷轴松开。因而，能够确保不受预张紧器动作影响的稳定的EA动作。

第2发明在上述第1发明中，其特征在于，具有位于所述卷轴的所述轴向的另一侧、且与所述扭杆的所述轴向的另一侧相连的锁定部件；在所述车辆急减速状态下，所述预张紧器向所述锁定部件施加用于使所述卷轴向所述安全带卷绕方向转动的转动驱动力；所述切换卡定机构具有用于将所述锁定部件锁定到所述车辆的固定侧部件上的第1卡定部件。

在车辆急减速时，由预张紧器向锁定部件施加转动驱动力，通过该锁定部件和扭杆能够使卷轴向安全带卷绕方向转动。而且，由于切换卡定机构具有第1卡定部件，能够将上述锁定部件锁定在框架等车辆的固定侧部件上。

第3发明在上述第2发明中，其特征在于，所述第1卡定部件是可转动地设置在所述锁定部件上、且在所述锁定部件和所述卷轴之间产生相对转动位移时进行所述锁定部件的锁定动作的棘爪。

通过设置棘爪作为第1卡定部件，在车辆急减速时，当由预张紧器向锁定部件施加转动驱动力而在锁定部件和卷轴之间产生相对转动位移时，能够使该棘爪转动，并进行锁定部件的锁定动作。

第4发明在上述第3发明中，其特征在于：所述第1卡定部件的转动轴和所述卷轴中的任一方上具有剪切断裂部，该剪切断裂部设置成通过与所述第1卡定部件的转动轴和所述卷轴中的另一方卡定而限制所述转动轴的转动并对应所作用的负荷发生断裂；所述第1卡定部件是在所述剪切断裂部断裂后变得转动自如、且被弹簧向所述锁定部件的锁定方向施力而进行锁定动作的棘爪。

通过设置由弹簧施力的棘爪作为第1卡定部件，并利用剪切断裂部将该棘爪的转动轴和卷轴相互卡定，从而在车辆急减速的情况下，当预张紧器向锁定部件施加转动驱动力而使锁定部件和卷轴之间产生相对转动位移时，该剪切断裂部断裂，之后棘爪变得转动自如，从而能够通过该弹簧的作用力使棘爪向锁定方向转动，以进行锁定部件的锁定动作。

第5发明在上述第4发明中，其特征在于：所述弹簧仅在通过所述预张紧器的所述转动驱动力使所述锁定部件向所述安全带的卷绕方向转动时对所述棘爪施力。

在预张紧器产生转动驱动力而使锁定部件向安全带的卷绕方向转动之前，弹簧不对棘爪施力，因此不会对将棘爪的转动轴和卷轴之间卡定的剪切断裂部上施加不必要的负荷，能够使剪切断裂部在合适的时间断裂。

第6发明在上述第2～第5发明中的任一项中，其特征在于：所述切换卡定机构具有用于将所述卷轴锁定到所述车辆的固定侧部件上的第2卡定部件。

通过切换卡定机构所具有的第2卡定部件，能够将卷轴锁定在框架等车辆的固定侧部件上。

第7发明在上述第6发明中，其特征在于：所述第2卡定部件是可转动地设置在所述卷轴的所述轴向的一侧并对应所述车辆的减速度进行所述卷轴的锁定动作的棘爪。

通过设置棘爪作为第2卡定部件，可以对应车辆减速度例如对应来自传感器的信号使该棘爪转动，以进行卷轴的锁定动作。

第8发明在上述第7发明中，其特征在于：所述锁定部件在所述扭杆的外周侧具有凸轮主体；所述第2卡定部件具有从其转动轴延伸的凸轮轴和设置在所述凸轮轴的所述轴向的另一侧的凸轮头；所述凸轮主体的形状为：在所述卷轴和所述锁定部件之间未产生相对转动位移的期间，允许所述凸轮头转动，以使所述第2卡定部件能够在所述卷轴的锁定动作和锁定动作的解除之间进行切换；并且，在所述卷轴和所述锁定部件之间产生相对转动位移时，使所述凸轮头与所述第2卡定部件抵接，以强制解除所述第2卡定部件对所述卷轴的锁定动作。

由此，在通常情况下，能够对应车辆减速度例如对应来自传感器的信号使该棘爪转动，以对卷轴的锁定动作和锁定动作的解除进行切换；而且，在车辆急减速的情况下，当预张紧器向锁定部件施加转动驱动力而使锁定部件和卷轴之间产生相对转动位移时，能够解除棘爪对卷轴的锁定，使扭杆的一侧相对于另一侧相对转动。

第9发明在上述第8发明中，其特征在于：上述第2卡定部形成使重心位于转动中心附近的形状。

由于第2卡定部的重心位于其转动中心附近，所以即使卷轴转动，也能够将由施加于第2卡定部的重心的离心力产生的围绕其转动中心的转动力矩抑制得较小，也就是即使在使卷轴转动的情况下，第2卡定部也几乎不受离心力的影响，能够使围绕其转动中心的动作稳定。

为了实现上述目的，第10发明是一种安全带卷收器，包括：对安全带进行卷绕的卷轴；扭杆，配置在所述卷轴的径向内侧，其轴向的一侧与所述卷轴相连，通过所述轴向的一侧和轴向的另一侧的相对位移而发生扭转变形，以吸收乘员的动能；锁定基座，位于所述卷轴的所述轴向的另一侧，并与所述扭杆的所述轴向的另一侧相连；预张紧器，位于所述卷轴的所述轴向的另一侧，在车辆急减速状态下产生用于使所述卷轴向所述安全带的卷绕方向转动的转动驱动力并传递给所述锁定基座；第1棘爪，该第1棘爪的转动轴可转动地设置在所述锁定基座上，通常情况下由所述转动轴的一部分形成的剪切断裂部与所述卷轴卡定而限制转动，并且在通过所述预张紧器的动作使所述锁定基座和所述卷轴之间产生相对转动位移时，使所述剪切断裂部断裂而变得转动自如，通过弹簧的施力将所述锁定基座锁定到所述车辆的固定侧部件上；具有凸轮机构的第2棘爪，该第2棘爪可转动地设置在所述卷轴的所述轴向的一侧，通常情况下对应所述车辆的减速度将所述卷轴锁定在所述车辆的固定侧部件上，并且在通过所述预张紧器的动作使所述锁定基座和所述卷轴之间产生相对转动位移时，解除所述卷轴的锁定动作；所述凸轮机构具有从所述第2棘爪的转动轴延伸的凸轮轴和沿着形成于所述锁定基座上的凸轮主体的形状而在所述卷轴和所述锁定基座之间产生相对转动位移时通过所述凸轮轴使所述第2棘爪转动的凸轮头，在所述卷轴相对所述锁定部件产生先向所述安全带的拉出方向相对转动的位移时，使所述第2棘爪转动，以解除所述卷轴的锁定动作。

在本申请的第10发明中，在通常情况下，剪切断裂部处于几乎未断裂的未断裂状态，第1棘爪处于未将锁定基座锁定到车辆的固定侧部件上的非锁定状态。此时，对应车辆的减速度，如果第2棘爪将卷轴锁定到车辆的固定侧部件上，则能够抑制卷轴向安全带的拉出方向的转动。

另一方面，在车辆急减速时，作为第1阶段，预张紧器工作，通过其转动驱动力使锁定基座、扭杆和卷轴向安全带卷绕方向转动，提高了安全带对乘员的约束力。此时，由于锁定基座相对卷轴产生先向安全带卷绕方向相对转动的位移，也就是卷轴相对锁定部件产生先向安全带拉出方向相对转动的位移，因此，通过凸轮机构解除第2棘爪对卷轴的锁定。然后，通过预张紧器的进一步工作在锁定基座和卷轴之间产生相对转动位移，由此剪切断裂部断裂，通过弹簧的施力，第1棘爪将锁定基座锁定到车辆的固定侧部件上。

因此，与卷轴相连的扭杆的轴向的一侧相对于轴向的另一侧(如上所述那样，固定在由第1棘爪锁定的锁定基座上)相对转动位移，从而能够通过该扭杆的扭转变形来吸收乘员的动能(EA机构)。此时，由于预张紧器位于卷轴的轴向的另一侧并与锁定基座相连，因此如上所述，扭杆的一侧相对于另一侧扭转并相对转动的EA机构的动作不受上述预张紧器动作的影响，能够确保稳定的动作。

为了实现上述目的，本申请第11发明的安全带装置，其特征在于，具有用于约束乘员的安全带、以可拉出的方式对所述安全带的一侧进行卷绕的安全带卷收器、设置在所述安全带上的舌片以及通过与所述舌片扣合而将所述安全带佩戴到乘员身上的带扣装置；所述安全带卷收器包括：对所述安全带进行卷绕的卷轴；扭杆，配置在所述卷轴的径向内侧，其轴向的一侧与所述卷轴相连，通过所述轴向的一侧和轴向的另一侧的相对位移而发生扭转变形，以吸收乘员的动能；预张紧器，位于所述卷轴的所述轴向的另一侧，在车辆急减速状态下产生用于使所述卷轴向所述安全带的卷绕方向转动的转动驱动力；以及切换卡定机构，在通常情况下，将所述卷轴锁定在所述车辆的固定侧部件上，以抑制所述卷轴向所述安全带的拉出方向的转动；并且，在车辆急减速状态下，解除所述卷轴与所述固定侧部件的锁定，另一方面，在通过所述预张紧器产生所述转动驱动力而使所述扭杆的所述轴向的另一侧相对所述卷轴产生先向所述安全带的卷绕方向相对转动的位移时，将所述扭杆的所述轴向的另一侧锁定在所述固定侧部件上，以抑制所述扭杆的所述轴向的另一侧向所述安全带的拉出方向的转动。

在本申请的第11发明中，在通常情况下，安全带卷收器所具有的切换卡定机构首先对卷轴向安全带拉出方向的转动进行抑制。

另一方面，在车辆急减速时，对应该急减速，预张紧器工作，借助其转动驱动力通过扭杆使卷轴向安全带卷绕方向转动，提高了安全带对乘员的约束力。然后，因车辆急减速时的惯性，乘员的身体以规定值以上的较大作用力对安全带进行拉伸，对卷轴施加了向安全带拉出方向的较大的作用力。但是，上述切换卡定机构在车辆急减速时解除卷轴(换句话说，扭杆的轴向的一侧)与固定侧部件的锁定，另一方面，将扭杆的轴向的另一侧锁定到上述固定侧部件上。由此，扭杆的轴向一侧和与其相连的卷轴相对于扭杆的轴向的另一侧相对转动位移，从而能够通过该扭杆的扭转变形来吸收乘员的动能(EA机构)。而且，由于预张紧器位于卷轴的另一侧，因此上述的扭杆的一侧相对于另一侧扭转并相对转动的EA机构的动作不受上述预张紧器动作的影响，能够确保稳定的动作。

如上所述，在本申请的第11发明中，通常情况下，将与扭杆的轴向一侧相连的卷轴锁定，并且在车辆急减速时，因扭杆的扭转变形，仅将扭杆的轴向的另一侧锁定，因而能够将扭杆的轴向一侧和与其相连的卷轴松开。因而，能够确保不受预张紧器动作影响的稳定的EA动作。

发明效果

根据本发明，能够确保不受预张紧器动作影响的稳定的EA动作。

附图说明

图1是连同乘员一起表示本发明实施例的安全带装置的整体结构的视图；

图2是表示安全带卷收器的整体简略结构的纵向剖视图；

图3是说明卷轴侧的主棘爪的结构的视图；

图4是表示从图3中的箭头A方向观察到的卷轴的轴向一侧端面和框架的外观的视图；

图5是说明位于卷轴的轴向另一侧的锁定基座周围的结构的分解立体图；

图6是从图5中的箭头B方向观察锁定基座和框架并对辅助棘爪的动作进行说明的视图；

图7是表示通常情况下安全带卷收器的动作和作用效果的视图；

图8是表示车辆急减速时安全带卷收器的动作和作用效果的视图。

标号说明

1 安全带卷收器

2  框架(固定侧部件)

2L 侧壁

2R  侧壁

3   安全带

4   卷轴

6   锁定起动机构

7   扭杆

11  预张紧器

12  主棘爪(第2棘爪、第2卡定部件、切换卡定机构)

13  辅助棘爪(第1棘爪、第1卡定部件、切换卡定机构)

14  锁定基座(锁定部件)

14a 凸轮主体(切换卡定机构)

14b 引入槽(切换卡定机构)

15  凸轮轴(切换卡定机构)

15a 凸轮头(切换卡定机构)

16  辅助棘爪转动轴(切换卡定机构)

16a 剪切断裂部(切换卡定机构)

19  环形弹簧(弹簧、切换卡定机构)

M   乘员

具体实施方式

下文将参照附图对本发明的实施例进行说明。本实施例以将本发明应用在汽车的安全带装置中为例。

图1是连同乘员一起表示设有第1实施例的安全带卷收器的安全带装置的整体结构的正视图。

在图1中，安全带装置100配置在车辆的车体108内，其包括用于将乘员M约束在座椅S上的安全带3、以可拉出的方式对安全带3的一侧进行卷绕的安全带卷收器1、可滑动地设置在安全带3上的舌片104以及与该舌片104扣合的带扣装置105。

如上所述，安全带3的其中一侧由安全带卷收器1卷绕，并且中途穿过肩部固定器106，其另一侧的端部通过止动件107而可转动地与车体108一侧相连。

下文将对本发明一实施例的安全带卷收器进行说明。

图2是表示本实施例中的安全带卷收器1的整体结构的纵向剖视图。在图2中，安全带卷收器1包括：具有两个平行侧壁2L、2R和横跨上述两个侧壁之间地将上述侧壁接合的背面壁(图中未示)的“コ”字状框架2(固定侧部件)；可转动地支撑在框架2的两侧壁2L、2R之间并对安全带3(图2中未示)进行卷绕的卷轴4；检测到车辆在发生轻微碰撞时等产生的缓慢的车辆缓慢减速度而工作的减速度检测单元(图中未示)；根据该检测单元进行起动并至少抑制卷轴4向安全带拉出方向的转动的锁定起动机构6；扭杆7，沿着轴向以间隙配合方式贯穿卷轴4的径向内侧，其轴向一侧(图2中的右侧)与卷轴4相连，能够通过轴向的一侧和另一侧(图2中左侧)的相对位移而发生扭转变形，以吸收乘员的动能；始终向安全带卷绕方向对卷轴4施力的螺旋弹簧5；可摆动地保持在卷轴4的轴向一侧(图2中右侧)且对应车辆减速度将卷轴4锁定在框架2上的主棘爪12(第2棘爪、第2卡定部件)；在扭杆7和卷轴4的另一侧(图2中左侧)可转动地由框架2支撑并固定在扭杆7的轴向的另一侧(图2中的左侧)的锁定基座14(锁定基座、锁定部件)；可摆动地保持在该锁定基座14上并在车辆急减速时用于将锁定基座14锁定在框架2的侧壁2L上的辅助棘爪13(第1棘爪、第1卡定部件)；预张紧器11，位于扭杆7和卷轴4的轴向另一侧(图2中左侧)，在因发生紧急情况等而使车辆急减速时起动，产生用于使卷轴4向安全带3的卷绕方向转动的转动驱动力，并将该转动驱动力传递给锁定基座14；以及从主棘爪12的转动轴延伸并贯穿卷轴4一直到达锁定基座14附近的凸轮轴15。

通过上述螺旋弹簧5的弹力，卷轴4始终被向安全带3的卷绕方向施力。而且，卷轴4的轴向另一侧通过辅助棘爪13的辅助棘爪转动轴16与锁定基座14相连(参照后述的图5)，在下文所述的辅助棘爪转动轴16的剪切断裂部16a未断裂的期间，卷轴4和锁定基座14一体转动，因此，锁定基座14与卷轴4一起构成对安全带3进行卷绕或拉出的“卷轴单元”。

图3是说明卷轴4一侧的主棘爪12的结构的视图，图3(a)是表示处于锁定状态的主棘爪12的视图，图3(b)是表示处于锁定状态和非锁定状态之间的主棘爪12的视图，图3(c)是表示处于非锁定状态的主棘爪12的视图，而且为了避免图示的麻烦，省略了卷轴4的圆筒部分。

在图3中，如上述那样地将卷轴4固定连接于扭杆7的轴向一侧(图3中的上侧)，将锁定基座14固定连接于扭杆7的轴向另一侧(图3中的的下侧)。

主棘爪12具有夹着主棘爪转动轴12d的主棘爪头12b和平衡部12c。将驱动销12a设置在主棘爪头12b中与锁定起动机构6相向的一侧的面上，在从主棘爪转动轴12d延伸的凸轮轴15的轴向另一侧(图3中的下侧)端部上，形成向凸轮轴15的径向突出的凸轮头15a。另一方面，在锁定基座14的靠近卷轴4一侧的面上，形成包围扭杆7的外周进行配置且大致呈圆筒形的凸轮主体14a，在该凸轮主体14a的外周侧面的一部分上形成了引入槽14b。

于是，当处于上述辅助棘爪转动轴16的剪切断裂部16a未断裂、且锁定基座14和卷轴4之间未产生相对转动位移的通常相对转动位置关系的状态下，也就是锁定基座14和卷轴4处于图3(a)所示的相对转动位置关系的状态下，凸轮主体14a的引入槽14b和凸轮轴15在围绕扭杆7的周向位置上对齐。在该状态下，由于凸轮主体14a的引入槽14b形成一部分与使凸轮轴15转动时的凸轮头15a的转动轨道一致的圆弧形状，因此，凸轮轴15和主棘爪12仅能够自由转动与该引入槽14b的圆弧角相同的转动角度。从该状态，当上述辅助棘爪转动轴16的剪切断裂部16a断裂、且锁定基座14和卷轴4之间产生相对转动位移时，凸轮头15a沿着引入槽14b之外的凸轮主体14a的外周侧面而使凸轮轴15和主棘爪12转动，使主棘爪头12b向卷轴4的内周侧转动。

下文将对主棘爪12的转动进行具体说明，首先通常情况下，锁定基座14和卷轴4处于图3(a)所示的相对转动位置关系，在该状态下，由于主棘爪12转动自如，因此，通过对驱动销12a进行操作，能够在使主棘爪头12b露出到卷轴4的外周侧的锁定状态(图3(a)的状态)、和收纳在卷轴4的内周侧的非锁定状态之间自由进行切换(此时未图示非锁定状态)。

锁定起动机构6与这类公知产品相同地，在车辆缓慢减速时，根据上述减速度检测单元的工作，使图3所示的驱动销12a向外周侧移动，变成使主棘爪头12b从卷轴4露出到外周的锁定状态，从而使主棘爪头12b与框架2的侧壁2R的内齿(图中未示)扣合(啮合)，以抑制卷轴4向安全带3的拉出方向的转动。于是，在随后车辆停止并达到稳定状态时，锁定起动机构6使驱动销12a返回内周侧，解除对主棘爪头12b的锁定。

进而，从图3(a)所示那样的凸轮头15a进入凸轮主体14a的引入槽14b内并使主棘爪头12b从卷轴4露出到外周侧的锁定状态，当通过下文所述的车辆急减速时预张紧器11的动作，辅助棘爪转动轴16的剪切断裂部16a断裂、且卷轴4相对锁定基座14产生先向安全带3的拉出方向相对转动的位移(图3中以锁定基座14为固定侧的情况下，使卷轴4向逆时针方向转动的相对转动位移)时，如图3(b)所示，凸轮头15a从引入槽14b与比引入槽14b更靠外周侧的凸轮主体14a的外周侧面抵接，使主棘爪头12b向卷轴4的内周侧转动。于是，在卷轴4相对锁定基座14向安全带3的拉出方向充分相对转动位移时，能够设定为图3(c)所示的主棘爪头12b完全被收纳在卷轴4的内周侧的非锁定状态。

上述主棘爪12在通常情况下(包含车辆缓慢减速时。下同)能够通过锁定起动机构6对驱动销12a的操作在锁定状态和非锁定状态之间自由切换，并且在车辆急减速时的预张紧器11工作时，通过使辅助棘爪转动轴16的剪切断裂部16a断裂且在锁定基座14和卷轴4之间产生相对转动位移，以强制地将主棘爪12设为非锁定状态，从而能够解除卷轴4相对于框架2的锁定。

图4是表示从图3中的箭头A方向观察到的卷轴4的轴向一侧的端面和框架的外观的视图。在图4中，在对卷轴4的轴向一侧进行支撑的框架2的侧壁2R上，形成了能够与处于锁定状态的主棘爪头12b扣合的内齿2Ra。主棘爪12整体大致形成圆弧形状，如上所述，夹着由卷轴4轴支撑的主棘爪转动轴12d而在其两侧设有主棘爪头12b和平衡部12c。通过形成这种形状，棘爪12整体的重心位置Pg位于主棘爪转动轴12d的转动中心位置Pr附近。因此，即使在使卷轴4转动的情况下，也能够将因施加于主棘爪12的重心位置Pg处的离心力而产生的围绕其转动中心的转动力矩抑制得较小，也就是即使卷轴4先转动，棘爪12整体也几乎不受离心力的影响，能够使围绕其转动中心的动作稳定。(0058)

而且，重心位置Pg越接近连接卷轴4的转动中心O和主棘爪12的转动中心位置Pr的连线，能够使主棘爪12越稳定，而且使重心位置Pg比此位置略微靠近平衡12c时，能够易于将主棘爪头12b引入到卷轴4的内径方向，可以避免不必要的锁定状态。

图5是说明位于卷轴4轴向的另一侧的锁定基座14的周围结构的分解立体图。而且，为了避免图示麻烦，在图5中省略了扭杆7。在图5中，锁定基座14具备圆盘部14c和一体形成在圆盘部14c的轴向另一侧(图5中的左近前侧)的面中央的轴部14d，图中未示的扭杆7的轴向另一侧的端部同轴固定在轴部14d的里侧(图5中图中未示的右内侧)。

辅助棘爪转动轴16嵌合在形成于卷轴4的轴向另一侧的端面上的长方形嵌合孔4a和形成在锁定基座14的圆盘部14c上的圆形转动孔14e上，并被夹持保持在卷轴4和锁定基座14之间。辅助棘爪转动轴16一体形成有与卷轴4的嵌合孔4a嵌合的长方体形的剪切断裂部16a和形成有平键的断面D字型的轴部16b。剪切断裂部16a嵌合在卷轴4的嵌合孔4a内，轴16b嵌合在锁定基座14的转动孔14e内。在该状态下，轴部16b从锁定基座14的轴向另一侧的端面突出，辅助棘爪13通过相同的D字型形状的连接孔13a嵌合并固定连接该辅助棘爪转动轴16的突出部分。辅助棘爪转动轴16在剪切断裂部16a未断裂的状态(在下文对断裂进行详细说明)下，轴16b嵌合在圆形的转动孔14e内并被固定在该孔内而不能转动。在该状态下，与轴16b相连的辅助棘爪13处于被引入到锁定基座14的内周侧的非锁定状态。

环形弹簧(弹簧)19具有大致圆形的圆弧部分19a和从其一端部沿径向延伸的施力部分19b，该环形弹簧(弹簧)19嵌合在锁定基座14的轴部14d的外周上，而且固定环20嵌合在轴部14d上并将环形弹簧19固定在轴部14d上。该环形弹簧19的施力部分19b与辅助棘爪13抵接。虽然图中未示，但是在固定环20的里侧(图5中的右内侧)的端面上以放射状形成了棘轮槽，该棘轮槽与环形弹簧19的圆弧部分19a压接，由此不向环形弹簧19施加任何向图中R方向转动的作用力，而是施加向相反的L方向转动的作用力。

仅在施加下述的来自预张紧器11的向安全带卷绕方向的转动驱动力的情况下向环形弹簧19施加作用力，以使辅助棘爪13向卷轴4的外周侧转动地进行动作。然而，即使环形弹簧19的作用力被施加给辅助棘爪13，只要辅助棘爪转动轴16的剪切断裂部16a没有断裂，辅助棘爪转动轴16的轴部16b和辅助棘爪13就会被限制而不能转动。由此，在预张紧器11产生转动驱动力并使锁定基座14向安全带3的卷绕方向转动之前，环形弹簧19不向辅助棘爪13施力，因而，不会对将辅助棘爪转动轴16与卷轴4卡定的剪切断裂部16a上施加不必要的负荷，能够使剪切断裂部在合适的时间断裂。

辅助棘爪转动轴16的剪切断裂部16a仅在下述情况下断裂：因发生紧急情况等使车辆急减速时，预张紧器11工作，用于使卷轴4向安全带3的卷绕方向转动的驱动力传递到锁定基座14，然后锁定基座14和卷轴4之间产生相对位移的情况。辅助棘爪转动轴16的剪切断裂部16a采用对应于作用负荷而断裂的材质和形状，预先设定为下述强度：在环形弹簧19的作用力下，剪切断裂部16a不会断裂；当预张紧器11对锁定基座14施加转动驱动力以上的力时，剪切断裂部16a断裂。

图6是从图5中的箭头B方向观察锁定基座14和框架并对辅助棘爪13的动作进行说明的视图。图6(a)表示处于非锁定状态的辅助棘爪13，图6(b)表示处于非锁定状态和锁定状态之间的辅助棘爪13，图6(c)表示处于锁定状态的辅助棘爪13。

在图6中，在对锁定基座14进行支撑的框架2的侧壁2L上，形成了能够与锁定状态的辅助棘爪13扣合的内齿2La。而且，用于传递转矩的小齿轮17固定在锁定基座14上(参照图2)，预张紧器11的转动驱动力矩传递到小齿轮17。

下文对辅助棘爪13的动作进行具体说明。首先在车辆急减速时，预张紧器11工作，用于使卷轴4向安全带3的卷绕方向转动的转动驱动力传递到锁定基座14。此时，虽然在辅助棘爪转动轴16的剪切断裂部16a(在图6中未示)未断裂的状态下，环形弹簧19上产生作用力，使辅助棘爪13向外周侧转动，但是仍维持着图6(a)所示的辅助棘爪转动轴16对抗着环形弹簧19的作用力而将辅助棘爪13收纳在锁定基座14的内周侧的非锁定状态。由此状态，当在预张紧器11的转动驱动力施加在锁定基座14上的状态下，进一步施加安全带3的拉出力时，辅助棘爪转动轴16的剪切断裂部16a断裂折损，因此，辅助棘爪13变得转动自如，并如图6(b)所示地通过环形弹簧19的施力而向锁定基座14的外周侧转动。于是，能够成为图6(c)所示的使辅助棘爪13与比锁定基座14靠近外周侧的侧壁2L的内齿2La扣合的锁定状态。

而且根据上述内容，主棘爪12、辅助棘爪13、包含引入槽14b的凸轮主体14a、包含凸轮头15a的凸轮轴15、包含剪切断裂部16a的辅助棘爪转动轴16和环形弹簧19构成各个发明记载的切换卡定机构。该切换卡定机构，在通常情况下，与车辆的固定侧部件锁定，从而抑制卷轴4向安全带3的拉出方向的转动；并且在车辆急减速状态下，解除卷轴4与上述固定侧部件的锁定，另一方面，在预张紧器11产生转动驱动力而产生使扭杆7的轴向另一侧相对于卷轴4先向安全带卷绕方向相对转动的位移时，与固定侧部件锁定，以抑制扭杆7的轴向另一侧向安全带3的拉出方向的转动。

下文利用图7和图8对上述结构的本实施例的安全带卷收器1的动作和作用效果进行说明。另外，图7和图8中所示的箭头表示施加负荷的路径。

图7是表示通常时安全带卷收器1的动作和作用效果的视图。如图7所示，在通常情况下，虽然凸轮轴15位于凸轮主体14a的引入槽14b附近，但是凸轮头15a露出在引入槽14b外，主棘爪12处于非锁定状态，辅助棘爪转动轴16的剪切断裂部16a处于未断裂的基本未断裂状态，辅助棘爪13也处于非锁定状态，因此，锁定基座14、扭杆7和卷轴4变得能够一体地自由转动。在没有佩戴安全带3时，利用螺旋弹簧5的作用力完全卷绕安全带3。

如果要佩戴安全带，则以通常速度将安全带3拉出(参照图7中(A))，卷轴4向安全带3的拉出方向转动，将安全带3顺利地拉出。将可自由滑动地设置在安全带3上的图中未示的舌片插入扣合到固定于车体上的带扣内后，利用螺旋弹簧5的作用力将多拉出的安全带3卷绕到卷轴4上，调节至安全带3不会给乘员造成压迫感的程度。

当急速拉出安全带3时，基于此时产生的较大减速度，上述减速度检测单元工作，根据该减速度检测单元的工作，如上所述，上述锁定起动机构6使主棘爪12转动，并与框架2的侧壁2R的内齿扣合。此时，凸轮头15a进入凸轮主体14a的引入槽14b内，因此，允许主棘爪12转动。通过主棘爪12的这种卡定动作，卷轴4被锁定在框架2上(参照图7中(B))，对向安全带3的拉出方向的转动进行抑制。而且，此时仅卷轴4被锁定，锁定基座14和扭杆7未被施加任何负荷而停止。

图8是表示车辆急减速时安全带卷收器1的动作和作用效果的视图。如图8所示，在因发生紧急情况等而使车辆急减速时，对应于该急减速，预张紧器11工作，经由小齿轮17将转动驱动力传递到锁定基座14(参照图8(a)中的(A))，该转动驱动力通过扭杆7被传递到卷轴4(参照图8(a)中的(B))，卷轴4向安全带3的卷绕方向转动(参照图8(a)中(C))，增大了安全带3对乘员的约束力。

在车辆急减速后的第1阶段，通过预张紧器11的转动驱动，虽然在环形弹簧19上产生作用力，但是由于辅助棘爪转动轴16的剪切断裂部16a处于基本未断裂状态，因此辅助棘爪13不转动并维持非锁定状态，主棘爪12也维持非锁定状态。

然后，在第2阶段，在车辆急减速时，车辆乘员的身体因惯性而以规定值以上的较大力对安全带3进行拉伸(参照图8(b)中的(D))，在对卷轴4施加朝向安全带3的拉出方向的较大的力时(参照图8(b)中的(E))，辅助棘爪转动轴16的剪切断裂部16a断裂折损，锁定基座14和卷轴4之间产生相对转动位移。从而，辅助棘爪13变得转动自如并在上述环形弹簧19的作用力下向锁定基座14的外周侧转动，变成与侧壁2L的内齿2La扣合的锁定状态(参照图6(c))，锁定基座14被锁定在侧壁2L上，从而抑制了向安全带3拉出方向的转动。

与此同时，凸轮头15a被沿着凸轮主体14a向外周侧推出，使凸轮轴15转动，将主棘爪12引入卷轴4的内周侧而变成非锁定状态(参照图3(c))。因此，与卷轴4相连的扭杆7的轴向一侧(图8(a)、(b)中的右侧)的部分7R相对于轴向另一侧(图8(a)、(b)中的左侧)的部分7L(＝此时，固定在由辅助棘爪13锁定的锁定基座14上(参照图8(b)中的(G)))相对地转动位移，通过扭杆7的扭转变形(扭转转矩)，吸收乘员的动能(参照图8(b)中的(F))，从而能够对施加在安全带3上的负荷进行限制(EA机构)。

此时，由于预张紧器11如上述那样位于卷轴4的轴向另一侧(图8(a)、(b)中的左侧)并连接在锁定基座14上，因此，如上所述地扭杆7的一侧(图8(a)、(b)中的右侧)的部分7R相对于另一侧(图8(a)、(b)中的左侧)的部分7L扭转并相对转动的EA机构的动作不受上述预张紧器11动作的影响，从而能够确保稳定的动作。

如上所述，在本实施例的安全带卷收器1中，通常情况下，将与扭杆7的轴向一侧相连的卷轴4锁定，并且在车辆急减速时，由于扭杆7的扭转变形，因此仅将扭杆7的轴向的另一侧锁定，能够将扭杆7的轴向一侧和与其相连的卷轴4松开。因而，能够确保不受预张紧器11动作影响的稳定的EA动作。

上述实施例的具体结构对本发明的内容没有严格限定，不言而喻，在本发明实质精神范围内能够进行各种变更。

Claims (11)

1.一种安全带卷收器，其特征在于，包括：

对安全带进行卷绕的卷轴；

扭杆，配置在所述卷轴的径向内侧，其轴向的一侧与所述卷轴相连，通过所述轴向的一侧和轴向的另一侧的相对位移而发生扭转变形，以吸收乘员的动能；

预张紧器，位于所述卷轴的所述轴向的另一侧，在车辆急减速状态下产生用于使所述卷轴向所述安全带的卷绕方向转动的转动驱动力；以及

切换卡定机构，在通常情况下，将所述卷轴锁定在所述车辆的固定侧部件上，以抑制所述卷轴向所述安全带的拉出方向的转动；并且，在车辆急减速状态下，解除所述卷轴与所述固定侧部件的锁定，另一方面，在通过所述预张紧器产生所述转动驱动力而使所述扭杆的所述轴向的另一侧相对所述卷轴产生先向所述安全带的卷绕方向相对转动的位移时，将所述扭杆的所述轴向的另一侧锁定在所述固定侧部件上，以抑制所述扭杆的所述轴向的另一侧向所述安全带的拉出方向的转动。

2.根据权利要求1所述的安全带卷收器，其特征在于，

具有位于所述卷轴的所述轴向的另一侧、且与所述扭杆的所述轴向的另一侧相连的锁定部件；

在所述车辆急减速状态下，所述预张紧器向所述锁定部件施加用于使所述卷轴向所述安全带卷绕方向转动的转动驱动力；

所述切换卡定机构具有用于将所述锁定部件锁定到所述车辆的固定侧部件上的第1卡定部件。

3.根据权利要求2所述的安全带卷收器，其特征在于，

所述第1卡定部件是可转动地设置在所述锁定部件上、且在所述锁定部件和所述卷轴之间产生相对转动位移时进行所述锁定部件的锁定动作的棘爪。

4.根据权利要求3所述的安全带卷收器，其特征在于，

所述第1卡定部件的转动轴和所述卷轴中的任一方上具有剪切断裂部，该剪切断裂部设置成通过与所述第1卡定部件的转动轴和所述卷轴中的另一方卡定而限制所述转动轴的转动并对应所作用的负荷发生断裂；

所述第1卡定部件是在所述剪切断裂部断裂后变得转动自如、且被弹簧向所述锁定部件的锁定方向施力而进行锁定动作的棘爪。

5.根据权利要求4所述的安全带卷收器，其特征在于，所述弹簧仅在通过所述预张紧器的所述转动驱动力使所述锁定部件向所述安全带的卷绕方向转动时对所述棘爪施力。

6.根据权利要求2～5中任一项所述的安全带卷收器，其特征在于，所述切换卡定机构具有用于将所述卷轴锁定到所述车辆的固定侧部件上的第2卡定部件。

7.根据权利要求6所述的安全带卷收器，其特征在于，所述第2卡定部件是可转动地设置在所述卷轴的所述轴向的一侧并对应所述车辆的减速度进行所述卷轴的锁定动作的棘爪。

8.根据权利要求7所述的安全带卷收器，其特征在于，所述锁定部件在所述扭杆的外周侧具有凸轮主体；

所述第2卡定部件具有从其转动轴延伸的凸轮轴和设置在所述凸轮轴的所述轴向的另一侧的凸轮头；

所述凸轮主体的形状为：在所述卷轴和所述锁定部件之间未产生相对转动位移的期间，允许所述凸轮头转动，以使所述第2卡定部件能够在所述卷轴的锁定动作和锁定动作的解除之间进行切换；并且，在所述卷轴和所述锁定部件之间产生相对转动位移时，使所述凸轮头与所述第2卡定部件抵接，以强制解除所述第2卡定部件对所述卷轴的锁定动作。

9.根据权利要求6～8中任一项所述的安全带卷收器，其特征在于，所述第2卡定部形成使重心位于转动中心附近的形状。

10.一种安全带卷收器，其特征在于，包括：

对安全带进行卷绕的卷轴；

扭杆，配置在所述卷轴的径向内侧，其轴向的一侧与所述卷轴相连，通过所述轴向的一侧和轴向的另一侧的相对位移而发生扭转变形，以吸收乘员的动能；

锁定基座，位于所述卷轴的所述轴向的另一侧，并与所述扭杆的所述轴向的另一侧相连；

预张紧器，位于所述卷轴的所述轴向的另一侧，在车辆急减速状态下产生用于使所述卷轴向所述安全带的卷绕方向转动的转动驱动力并传递给所述锁定基座；

第1棘爪，该第1棘爪的转动轴可转动地设置在所述锁定基座上，通常情况下由所述转动轴的一部分形成的剪切断裂部与所述卷轴卡定而限制转动，并且在通过所述预张紧器的动作使所述锁定基座和所述卷轴之间产生相对转动位移时，使所述剪切断裂部断裂而变得转动自如，通过弹簧的施力将所述锁定基座锁定到所述车辆的固定侧部件上；

具有凸轮机构的第2棘爪，该第2棘爪可转动地设置在所述卷轴的所述轴向的一侧，通常情况下对应所述车辆的减速度将所述卷轴锁定在所述车辆的固定侧部件上，并且在通过所述预张紧器的动作使所述锁定基座和所述卷轴之间产生相对转动位移时，解除所述卷轴的锁定动作；

所述凸轮机构具有从所述第2棘爪的转动轴延伸的凸轮轴和沿着形成于所述锁定基座上的凸轮主体的形状而在所述卷轴和所述锁定基座之间产生相对转动位移时通过所述凸轮轴使所述第2棘爪转动的凸轮头，在所述卷轴相对所述锁定部件产生先向所述安全带的拉出方向相对转动的位移时，使所述第2棘爪转动，以解除所述卷轴的锁定动作。

11.一种安全带装置，其特征在于，具有用于约束乘员的安全带、以可拉出的方式对所述安全带的一侧进行卷绕的安全带卷收器、设置在所述安全带上的舌片以及通过与所述舌片扣合而将所述安全带佩戴到乘员身上的带扣装置；

所述安全带卷收器包括：

对所述安全带进行卷绕的卷轴；

扭杆，配置在所述卷轴的径向内侧，其轴向的一侧与所述卷轴相连，通过所述轴向的一侧和轴向的另一侧的相对位移而发生扭转变形，以吸收乘员的动能；

预张紧器，位于所述卷轴的所述轴向的另一侧，在车辆急减速状态下产生用于使所述卷轴向所述安全带的卷绕方向转动的转动驱动力；以及

切换卡定机构，在通常情况下，将所述卷轴锁定在所述车辆的固定侧部件上，以抑制所述卷轴向所述安全带的拉出方向的转动；并且，在车辆急减速状态下，解除所述卷轴与所述固定侧部件的锁定，另一方面，在通过所述预张紧器产生所述转动驱动力而使所述扭杆的所述轴向的另一侧相对所述卷轴产生先向所述安全带的卷绕方向相对转动的位移时，将所述扭杆的所述轴向的另一侧锁定在所述固定侧部件上，以抑制所述扭杆的所述轴向的另一侧向所述安全带的拉出方向的转动。

Images