JP2001163178A - シートベルト巻取装置におけるトーションバー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エネルギ吸収能力をより一層増大させながら、
しかも大型になるのを抑制できかつ安価に形成できる、
シートベルト巻取装置におけるトーションバーを提供す
る。 【解決手段】トーションバー７がねじられたとき、トー
ション部２０の表面部分側により高い応力が発生して
も、表面部分の硬度が中心部分より低く設定されている
ので、表面部分の応力を低く抑えられる。したがって、
トーションバー７が切断するまでのねじれ回転数は従来
に比べて増大する。これにより、トーション部２０のね
じり開始後のリールの回転量が増大することが可能とな
る。したがって、トーション部２０のねじり開始後のシ
ートベルトのベルト引出量が十分に確保され、エネルギ
吸収能力がより一層増大する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シートベルトを巻
取引出可能に巻き取るシートベルト巻取装置の技術分野
に属し、特に、ベルト装着状態での緊急時にシートベル
トの引出を阻止する際、このシートベルトにかかる荷重
を制限するフォースリミッタ機構（以下、ＥＡ機構とも
いう）に用いられている、シートベルト巻取装置におけ
るトーションバーの技術分野に属するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から自動車等の車両に装備されてい
るシートベルト装置は、衝突時等の車両に大きな車両減
速度が作用した場合のような緊急時に、シートベルトで
乗員を拘束することにより乗員のシートからの飛び出し
を阻止して、乗員を保護している。

【０００３】このようなシートベルト装置においては、
シートベルトを巻取引出可能に巻き取るシートベルト巻
取装置を備えている。このシートベルト巻取装置は、シ
ートベルトを巻き取るリールを常時巻取方向に付勢する
うず巻きばね等の付勢力付与手段を備えており、この付
勢力付与手段の付勢力により、シートベルトは非装着時
にはリールに巻き取られているが、装着時には付勢力付
与手段の付勢力に抗して引き出されて、乗員に装着され
る。そして、シートベルト巻取装置は、前述のような緊
急時にロック機構が作動してリールの引出方向の回転を
阻止することにより、シートベルトの引出が阻止され
る。これにより、緊急時にシートベルトは乗員を確実に
拘束し、保護するようになる。

【０００４】ところで、この従来のシートベルト装置の
シートベルト巻取装置においては、車両衝突等の緊急時
にシートベルトが乗員を拘束保護するとき、大きな車両
減速度が生じるため、乗員が大きな慣性により前方へ移
動しようとする。このため、シートベルトには大きな荷
重が加えられるとともに、乗員はこのシートベルトから
大きな衝撃力を受けるようになる。乗員に対してこの衝
撃力は特に問題ではないが、できれば抑制される方が望
ましい。

【０００５】このようなことから、ＥＡ機構を設けて、
ベルト装着状態での緊急時に、このシートベルトにかか
る荷重を制限するようにしたシートベルト巻取装置が、
実公昭６１−１１０８５号公報に開示されている。この
公告公報に開示されたＥＡ機構を備えたシートベルト巻
取装置はトーションバーを備えており、前述の緊急時に
ベルトの引出が阻止されようとすると、乗員の前方への
慣性移動によりシートベルトに引張力が加えられるの
で、シートベルト巻取シャフトがこのトーションバーの
ねじれ部をねじりながら回転し、乗員の衝撃エネルギが
吸収される。そして、このトーションバーが所定量ねじ
れると、シートベルト巻取シャフトの回転が阻止される
ことで、シートベルトの引出が阻止されて乗員が保護さ
れるとともに、トーションバーのねじれが阻止されて、
トーションバーの破断が防止される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来のシートベルト巻取装置におけるトーションバー
は、そのねじれ部の硬度がねじれ部の横断面全体に均一
か、またはこの横断面において中心部分より表面部分の
方が高くなるように形成されている。このようにねじれ
部の硬度が設定されていると、ねじれ部がねじられたと
き、その表面部分により高い応力が発生するため、表面
に存在するきず等によって比較的少ないねじれ回転数で
トーションバーが切断されてしまう場合がある。したが
って、従来のトーションバーでは、ねじれ部がねじ切れ
るまでのシートベルト巻取シャフトの回転量が低いもの
となる場合がある。このため、ねじれ部がねじ切れない
最大許容ねじりが小さく制限されてしまい、ベルト引出
量を十分に確保することが困難となる場合があった。こ
のように、ベルト引出量が十分に確保されない場合は、
エネルギ吸収能力をより一層増大させることには限度が
あった。

【０００７】また、トーションバーのエネルギ吸収能力
をより一層増大させるために、トーションバーの表面き
ず等の防止のための品質管理を厳しく行うとともに、ト
ーションバー自体を長く設計することが考えられる。し
かしながら、表面きず等の品質管理をより厳しく行うよ
うにすると製造作業が煩雑になり、また、トーションバ
ー自体を長く設計するとトーションバーが大型になるば
かりでなく、コストが高くなるという問題がある。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、エネルギ吸収能力をより
一層増大させながら、しかも大型になるのを抑制できか
つ安価に形成できる、シートベルト巻取装置におけるト
ーションバーを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明は、シートベルトを巻き取るリールと、必
要時にこのリールのベルト引出方向の回転を阻止するロ
ック機構と、前記リールと前記ロック機構とを回転的に
連結して、前記ロック機構の前記リールのベルト引出方
向の回転阻止開始時にトーション部がねじれてエネルギ
を吸収するトーションバーとを少なくとも備えたシート
ベルト巻取装置において、前記トーション部の表面部分
の硬度が前記トーション部の中心部分の硬度より低く設
定されていることを特徴としている。

【００１０】

【作用】このように構成された本発明にかかる、シート
ベルト巻取装置におけるトーションバーにおいては、ト
ーションバーがねじられたとき、トーション部の表面部
分側により高い応力が発生しても、表面部分の硬度が中
心部分より低く設定されているので、表面部分の応力を
従来に比べてより低く抑えられる。したがって、トーシ
ョンバーが切断するまでのねじれ回転数は従来に比べて
増大するようになる。これにより、トーション部のねじ
り開始後のリールの回転量が従来に比べて増大すること
が可能となる。したがって、トーション部のねじり開始
後のシートベルトのベルト引出量が十分に確保されるよ
うになり、エネルギ吸収能力がより一層増大するように
なる。

【００１１】また、本発明のトーションバーはエネルギ
吸収能力が増大することから、トーションバーの表面き
ず等の品質管理がそれほど厳しくなくてもよく、トーシ
ョンバーの製造作業が比較的に簡単になる。更に、本発
明のトーションバーは従来とほとんど同じ大きさに設定
されるので、コストの増大が抑制されるとともに、トー
ションバーをシートベルト巻取装置に適用しても、シー
トベルト巻取装置が大型になることはない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明にかかるトーショ
ンバーの実施の形態の一例が適用される、ＥＡ機構を備
えたシートベルト巻取装置を示す縦断面図である。図
中、１はシートベルト巻取装置、２はコ字状のフレー
ム、３はシートベルト、４はコ字状のフレーム２の両側
壁間に回転可能に支持され、シートベルト３を巻き取る
リール、５は前述の緊急時に発生する大きな車両減速度
を感知して作動する減速度感知手段、６は減速度感知手
段７５によって作動して少なくともリール４のベルト引
出方向の回転を阻止するロック機構、７はこのリール４
の中心に軸方向に遊嵌、貫通され、かつリール４とロッ
ク機構６とを回転的に連結するトーションバー、８はス
パイラルスプリング９のばね力によりブッシュシャフト
１０を介してリール４を常時ベルト巻取方向に付勢する
スプリング手段、１１は前述の緊急時に作動してベルト
巻取トルクを発生するプリテンショナーである。

【００１３】ロック機構６は、リール４に通常時は一体
回転し緊急時に停止してリール４との間に相対回転を発
生させるように支持され、パウル１３を揺動可能に保持
するパウルホルダ１４を備えており、このパウルホルダ
１４は雄ねじ軸部１５が形成されている。この雄ねじ軸
部１５には、リール４と一体に回転するナット状のスト
ッパ部材１６が螺合されている。また、トーションバー
７７には、パウルホルダ１４と相対回転不能に係合する
第１トルク伝達部１７が形成されているとともに、リー
ル４と相対回転不能に係合する第２トルク伝達部１８が
形成されている。

【００１４】そして、プリテンショナー１１で発生した
ベルト巻取トルクはブッシュ１２およびトーションバー
７を介してリール４に伝達され、これによりリール４は
シートベルト３を所定量巻き取るようになっている。ま
た、トーションバー７、パウルホルダ１４の雄ねじ軸部
１５、およびストッパ部材１６により、前述のＥＡ機構
が構成されている。

【００１５】このシートベルト巻取装置１においては、
前述の緊急時にプリテンショナー１１が発生したベルト
巻取トルクはリール４に伝達され、リール４はシートベ
ルト３を所定量巻き取り、乗員を堅固に拘束する。一
方、緊急時に発生する大きな車両減速度で減速度感知手
段５が作動してロック機構６を作動する。すると、ロッ
ク機構６のパウル１３が回動して、フレーム２の側壁の
内歯１９に係合して、パウルホルダ１４の回転が阻止さ
れ、リール４がパウルホルダ１４に対して相対回転す
る。このため、トーションバー７の第１および第２トル
ク伝達部１７,１８が互いに相対回転するので、これら
第１および第２トルク伝達部１７,１８の間にトーショ
ン部２０がねじられる。これ以後、リール４がトーショ
ンバー７のトーション部２０をねじりつつベルト引出方
向に回転するので、このトーション部２０のねじりによ
ってシートベルト３に加えられる荷重が制限されて、乗
員に加えられる衝撃が吸収される。

【００１６】リール４がパウルホルダ１４に対して相対
回転することで、ストッパ部材１６は螺合している雄ね
じ軸部１５に対して相対回転するので、パウルホルダ１
４の方へ移動する。そして、ストッパ部材１６の図にお
いて右端がパウルホルダ１４に当接すると、ストッパ部
材１６のそれ以上の回転が阻止されるので、リール４の
回転も阻止される。このようにして、トーション部２０
のねじ切れない最大許容ねじりが制限され、トーション
部２０のねじりによる切断が防止される。

【００１７】図２は、本発明にかかるトーションバーの
実施の形態の一例を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）
は（ａ）におけるIIB−IIB線に沿う断面図である。図２
（ａ）および（ｂ）に示すように、この例のシートベル
ト巻取装置１におけるトーションバー７のトーション部
２０は、その横断面において表面部分の硬度Ｈｓが中心
部分の硬度Ｈｃより少し低くなるように形成されてい
る。すなわち、Ｈｃ＞Ｈｓとなっている。この中心部分
の硬度Ｈｃと表面部分の硬度Ｈｓとの関係は、トーショ
ン部２０の軸方向のどの位置においても同様の関係に設
定されている。

【００１８】このようにトーション部２０の硬度を中心
部分より表面部分の方が低くなるように形成する方法の
１つとして、次の方法がある。すなわち、まず図３
（ａ）に示すように伸線工程により金属の線状素材を線
引して、その径を直径φＤ１となるように絞ってこの線
状素材の抗張力を上げ、次いで、同図（ｂ）に示すよう
に冷間鍛造工程で金型を用いてこの直径φＤ１の線状素
材に対して冷間鍛造を行って第１および第２トルク伝達
部１７,１８を軸方向に圧造し、トーション部２０の直
径φＤ２がφＤ２−φＤ１＝０.０５〜０.７５ｍｍとな
るように形成する。このように、伸線工程後と冷間鍛造
後のトーション部２０の直径の寸法をこの関係に設定す
ることで、トーション部２０においてその中心部分より
表面部分の硬度が低くなる。これは、一般に伸線工程に
より硬度が増大した材料を再度圧縮することにより元の
硬度に近づくことを利用し、伸線された線材を冷間鍛造
時に少し圧縮して太くなるように金型を設定することで
少し硬度を戻すことができるが、再圧縮する際、線材は
中心部より外周部の方が多く変形して、外周部の硬度が
中心部の硬度より少し多く戻るようになるので、φＤ２
−φＤ１を前述の範囲にすることによりＨｃ＞Ｈｓとな
るからである。この例のトーションバー７の他の構成お
よびこのトーションバー７が用いられるシートベルト巻
取装置の他の構成は前述の従来と同じである。

【００１９】このように構成されたこの例のトーション
バー７においては、トーションバー７がねじられたと
き、トーション部２０の表面部分側により高い応力が発
生しても、表面部分の硬度が中心部分より少し低く設定
されているので、表面部分の応力を従来に比べてより低
く抑えられるようになる。これにより、トーションバー
７が切断するまでのねじれ回転数は従来に比べて増大す
るようになる。したがって、この例のトーションバー７
を従来と同様のシートベルト巻取装置１に用いることに
より、パウルホルダ１４の回転停止後のリール４の回転
量が従来に比べて多くなってベルト引出量が十分に確保
されるので、エネルギ吸収能力がより一層増大するよう
になる。

【００２０】実際に、この例によるトーションバー７と
従来のトーションバー７との比較試験を行った。この比
較試験に用いたトーションバー７の各試料は、トーショ
ン部２０の軸方向中央位置の横断面における硬度が図４
に示す値に設定されている。比較試験の結果、図５
（ａ）に示すようにねじりトルク１２０Ｎ・ｍでねじっ
た場合、従来例のトーションバー７では約５ねじり回転
で切断したが、本発明のトーションバー７では約１０ね
じり回転で切断した。すなわち、本発明のトーションバ
ー７は従来例のトーションバー７よりも、ねじり回転数
が約３０％増大し、エネルギ吸収量は約１.３倍となっ
ている。また、同図（ｂ）に示すようにシートベルト３
のベルト引出量も、本発明のトーションバー７は従来例
に比べて約１.３倍となっている。なお、図４および図
５に示す各値は比較試験における値であり、これらの値
が本発明を限定するものではない。この例のトーション
バー７を用いたシートベルト巻取装置１の他の作動は、
前述の従来例と同じである。

【００２１】このように、この例のトーションバー７に
よれば、そのトーション部２０の表面部分の硬度が中心
部分の硬度より低く設定されているので、パウルホルダ
１４の回転停止後、つまりトーション部２０のねじり開
始後のリール４の回転量を従来に比べて増大させること
ができる。したがって、パウルホルダ１４の回転停止後
のシートベルト３のベルト引出量を十分に確保できるの
で、エネルギ吸収能力をより一層増大させることができ
るようになる。また、この例のトーションバーはエネル
ギ吸収能力を増大させることができることから、トーシ
ョンバー７の表面きず等の品質管理をそれほど厳しく行
わなくても済み、トーションバー７の製造作業が比較的
に簡単になる。更に、この例のトーションバーは従来と
ほとんど同じ大きさに設定できるので、コストの増大を
抑制できるとともに、トーションバーをシートベルト巻
取装置に適用しても、シートベルト巻取装置が大型にな
ることはない。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のシートベルト巻取装置におけるトーションバーによれ
ば、トーション部の表面部分の硬度が中心部分の硬度よ
り低く設定されているので、トーション部のねじり開始
後のシートベルトのベルト引出量を従来に比べて十分に
確保できるので、エネルギ吸収能力をより一層増大させ
ることができる。また、本発明のトーションバーはエネ
ルギ吸収能力を増大させることができることから、トー
ションバーの表面きず等の品質管理をそれほど厳しく行
わなくても済み、トーションバーの製造作業が比較的に
簡単になる。更に、本発明のトーションバーは従来とほ
とんど同じ大きさに設定できるので、コストの増大を抑
制できるとともに、トーションバーをシートベルト巻取
装置に適用しても、シートベルト巻取装置が大型になる
ことはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかるトーションバーの実施の形態
の一例が適用される、るＥＡ機構を備えたシートベルト
巻取装置を示す縦断面図である。

【図２】 本発明にかかるトーションバーの実施の形態
の一例を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）は（ａ）に
おけるIIB−IIB線に沿う断面図である。

【図３】 図２に示すトーションバーの製造方法を説明
し、（ａ）は伸線工程を説明する図、（ｂ）は冷間鍛造
工程を説明する図である。

【図４】 本発明のトーションバーのねじり試験に用い
た試料を説明する図である。

【図５】 図４に示す試料を用いたねじり試験の結果を
示し、（ａ）はねじり回転数とねじりトルクとの関係を
示す図、（ｂ）はベルトストロークとベルト荷重との関
係を示す図である。

【符号の説明】 １…シートベルト巻取装置、２…フレーム、３…シート
ベルト、４…リール、５…減速度検知手段、６…ロック
機構、７…トーションバー、１３…パウル、１７…第１
トルク伝達部、１８…第２トルク伝達部、２０…トーシ
ョン部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シートベルトを巻き取るリールと、必要
   時にこのリールのベルト引出方向の回転を阻止するロッ
   ク機構と、前記リールと前記ロック機構とを回転的に連
   結して、前記ロック機構の前記リールのベルト引出方向
   の回転阻止開始時にトーション部がねじれてエネルギを
   吸収するトーションバーとを少なくとも備えたシートベ
   ルト巻取装置において、 前記トーション部の表面部分の硬度が前記トーション部
   の中心部分の硬度より低く設定されていることを特徴と
   するシートベルト巻取装置におけるトーションバー。