JP2002120693A - プリテンショナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より安定的に作動することができるととも
に、プリテンショナのパワーロスを低減できるプリテン
ショナを提供する。 【解決手段】 プリテンショナ１０のパイプ１１の直線
部１１Ｂ下側寄りの側面には、ガス逃し孔１１Ｘが開け
られている。このガス逃し孔１１Ｘは、パイプ１１の湾
曲内側に向けて開いている。ガス逃し孔１１Ｘの位置
は、プリテンショナ作動前の状態においては、ピストン
１４よりも反ガスジェネレータ１２側の位置であり、リ
ングギア１８とピニオン２０が噛み合ったクラッチ連結
完了時点では、ピストン１４の位置よりガスジェネレー
タ１２側である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乗員を車両等のシ
ートに拘束するシートベルト装置に組み込まれて、シー
トベルトの巻取り軸を緊急に巻き取り方向に回転させる
プリテンショナに関する。特には、より安定的に作動す
ることができるとともに、ガスジェネレータのパワーロ
スを低減できるプリテンショナに関する。

【０００２】

【関連技術及び発明が解決しようとする課題】自動車等
の車両に装備されるシートベルト装置は、近年、プリテ
ンショナを備えるものが増えている。このプリテンショ
ナは、車両の衝突時に、シートベルトを巻回するスプー
ル（巻取り軸）を瞬時に巻き取り方向に回転させ、ベル
トの巻きだるみを取るとともにベルトに張力を与えるも
のである。一般的なプリテンショナは、車両の衝突時に
発信される信号に基づき火薬に点火し、これにより発生
したガス圧によってスプール回転機構を駆動する。

【０００３】このようなプリテンショナを備えるシート
ベルト巻取り装置の一例として、次のようなものがあ
る。図３は、プリテンショナを有するシートベルト巻取
り装置の一例を示す分解斜視図である。図４及び図５
は、プリテンショナのパイプ基端部の構成を示す正面断
面図である。なお、これらの図に示すプリテンショナ
は、現在開発中のものであり、公知のものではない。ま
た、構成部品のうち本発明の説明に不要と思われるもの
は図示を省略してある。

【０００４】まず、シートベルト巻取り装置の基本構成
について説明する。図３において符号１０１はベースフ
レームである。このベースフレーム１０１の中には、ス
プール１０２が回転自在に収納されている。このスプー
ル１０２には、シートベルトＳが巻き付けられている。
同スプール１０２の回転により、シートベルトＳの巻取
り・巻戻しが行われる。このスプール１０２の軸心に
は、トーションバー１０３が取り付けられている。

【０００５】このトーションバー１０３の一端（図の右
端）１０３ａは、２つのロック機構１０４、１０５を介
してリテーナ１０６に支持されている。トーションバー
１０３の他端（図の左端）１０３ｂは、スプール１０２
内側に固定されている。スプール１０２の左端面には、
スプール軸１０７及びスプールギア１１９が一体に形成
されている。スプール軸１０７は、プリテンショナ１０
０内部を貫通してリターンスプリングカバー１０８内の
ギア１０８ａに係合される。このリターンスプリングカ
バー１０８内のリターンスプリングにより、スプール１
０２はシートベルトＳを巻き取る方向に付勢されてい
る。

【０００６】このような基本構造を有するシートベルト
巻取り装置に、プリテンショナ１００が設けられてい
る。以下、このプリテンショナ１００の構成を説明す
る。図３に示すプリテンショナ１００は、パイプ１１１
を備えている。このパイプ１１１は、プリテンショナカ
バー１０９とプリテンショナプレート１１０間に配置さ
れている。パイプ１１１の基端には、ガスジェネレータ
１１２が取り付けられている。同パイプ１１１の内部に
は、ガスジェネレータ１１２側から順に、ストッパスプ
リング１１３、ピストン１１４及び複数のボール１１５
（図３では１５個）が配置されている。このパイプ１１
１の他端（基端の逆側）には、ガイドブロック１１６が
嵌め込まれている。パイプ１１１の他端寄りの内側側面
には、切欠き部１１１ａが形成されている。

【０００７】プリテンショナカバー１０９には、２つの
ピン１１７が植設されている。これらピン１１７間に
は、リングギア１１８が嵌め込まれて保持されている。
リングギア１１８は、外周面に複数の外歯１１８ａを備
えるとともに、内周にわたって複数の内歯１１８ｂを備
えている。リングギア１１８の外歯１１８ａの一部は、
パイプ１１１の切欠き部１１１ａ内に入り込んでいる。
このリングギア１１８の外歯１１８ａには、ボール１１
５のうち最先端のボール１１５−１が当たっている。

【０００８】リングギア１１８の内側には、スプール１
０２のスプールギア１１９に外嵌したピニオン１２０が
位置している。このピニオン１２０は、外周にわたって
複数の外歯１２０ａが形成されている。リングギア１１
８の内歯１１８ｂとピニオン１２０の外歯１２０ａは噛
み合い可能である。通常時（プリテンショナ作動前）に
は、リングギア１１８の内歯１１８ｂとピニオン１２０
の外歯１２０ａ間には、所定のクリアランスが確保され
ている（図１参照）。

【０００９】このプリテンショナ１００の動作は、次の
通りである。プリテンショナ１００の作動前において、
リングギア１１８はピン１１７により保持されており、
この状態ではリングギア１１８とピニオン１２０は係合
していない。したがって、スプール１０２は自由に回転
できる。しかし、ガスジェネレータ１１２が作動してガ
スが発生すると、このガス圧によりピストン１１４を介
して複数のボール１１５が押される（図４参照）。この
ときのボール１１５の押す力によりピン１１７が折れて
リングギア１１８がフリーとなり、リングギア１８の内
歯１１８ｂとピニオン１２０の外歯１２０ａが噛み合
う。さらにボール１１５によってリングギア１１８が押
されて回転すると、リングギア１１８と噛み合ったピニ
オン１２０を介してスプール１０２が回転する。このよ
うにして、シートベルトにプリテンションがかけられ
る。

【００１０】ここで、シートベルトＳに所定値以上の張
力がかかった場合には、スプール１０２がトーションバ
ー１０３を捩りながら徐々にベルト引き出し方向に回転
する。この際のトーションバー１０３の捩り変形によっ
て、シートベルトＳにより乗員に加えられる衝撃が吸収
緩和される（Energy Absorption（ＥＡ）作動）。

【００１１】ところで、ガスジェネレータ１１２からの
ガス圧は、図４に示すように、ピストン１１４のシール
機能によりボール１１５側には漏れず、パイプ１１１基
端部に存在する。一方、ＥＡ作動時には、トーションバ
ー１０３が捩れてスプール１０２がベルト引き出し方向
に回転することにより、ボール１１５がパイプ１１１基
端側に押し戻される。このとき、パイプ１１１基端部に
ガス圧が存在していると、このガス圧によってボール１
１５が抵抗を受ける。ＥＡ作動時のパイプ１１１内にお
けるボール１１５の位置は、乗員の体格や姿勢に応じて
変わるので、ボール１１５がどの程度パイプ１１１内を
進んだときにＥＡが作動し始めるかが一定しない。

【００１２】そこで、図５に示すように、パイプ１１１
のガスジェネレータ１１２とピストン１１４間に位置す
る部分の側壁に孔１１１Ｘを開け、この孔１１１Ｘから
ガスを逃すことが考えられている。ところが、このよう
な位置に孔１１１Ｘを開けると、プリテンショナ１００
の作動開始初期に孔１１１Ｘからガスが抜けてしまう。
したがって、プリテンショナ１００のパワー不足が起こ
る問題があった。

【００１３】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、より安定的に作動することができる
とともに、プリテンショナのパワーロスを低減できるプ
リテンショナを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のプリテンショナは、緊急時にシートベルト
の巻取り軸を巻き取り方向に回転させてベルトにプリテ
ンションを与えるプリテンショナであって、 ガスジェ
ネレータと、 該ガスジェネレータの発生するガスの吹
き込まれる管路と、 この管路内に配置され上記ガスに
よって加速される一連の複数のボールと、 上記巻取り
軸との間を連結するクラッチを含み、加速された上記ボ
ールの運動を上記巻取り軸を回転させる力に変換する手
段と、 を備え、 上記管路にはガス逃し孔が形成され
ており、 上記複数のボールの最もガスジェネレータ寄
りのボールが、上記管路の壁に対してガスタイトに構成
されたピストンであり、 上記ガス逃し孔が、該ピスト
ンの作動前における位置の反ガスジェネレータ側であっ
て、上記クラッチが連結完了した時点における上記ピス
トンの位置よりガスジェネレータ側の位置に形成されて
いることを特徴とする。

【００１５】本発明によれば、プリテンショナの作動開
始時点では、ピストンがガス逃し孔よりもガスジェネレ
ータ側にあるので、ボールを駆動するためのガスが逃げ
ない。したがって、ガス抜けによるプリテンショナのパ
ワーロスが生じない。ガスによりボールが押されてクラ
ッチが連結完了した後には、ガス逃し孔が開放されてこ
こからガスが逃げる。これにより、プリテンショナ作動
直後にベルト張力が上がってベルトのＥＡが始まって
も、ボールがガスジェネレータ側に押し戻される抵抗は
低いので、ＥＡ動作がよりスムーズとなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。図１は、本発明の一実施例に係るプリテンショナの
作動前の状態を示す正面断面図である。図２は、同プリ
テンショナの作動直後の状態を示す正面断面図である。
これらの図に示すプリテンショナは、上述したようなシ
ートベルト巻取り装置（図３参照）に組み込まれてい
る。シートベルト巻取り装置全体の基本構成は、図３と
同様である。

【００１７】以下、図１〜図３を参照しつつ、プリテン
ショナ１０について説明する。プリテンショナ１０は、
パイプ１１を備えている。このパイプ１１は、プリテン
ショナカバー１０９とプリテンショナプレート１１０
（図３参照）間に挟まれた状態で、ベースフレーム１０
１（図３参照）の側壁外側に取り付けられる。パイプ１
１は、鋼管を曲げ加工したもの（一例）である。パイプ
１１は、図１及び図２に示すように、図の下側の基端部
１１Ａから右上に約９０°湾曲して直線部１１Ｂへとつ
ながり、さらに図の上部の半円部１１Ｃへとつながって
いる。半円部１１Ｃの先は、図の下方に向う直線部１１
Ｄがつながっている。この最後の直線部１１Ｄの内側側
面には、切欠き部１１ａが形成されている。この切欠き
部１１ａ内には、後述するリングギア１８の外歯１８ａ
が入り込んでいる。

【００１８】パイプ１１の湾曲内側スペースには、リン
グギア１８が配置されている。このリングギア１８は、
プリテンショナカバー１０９の２つのピン１１７（図３
参照）により、パイプ１１内側の定位置に保持されてい
る。さらに、このリングギア１８の内側には、ピニオン
２０が配置されている。ピニオン２０は、外周に外歯２
０ａが形成されているとともに、内周に内歯２０ｂが形
成されている。このピニオン２０は、スプール１０２の
スプールギア１１９（図３参照）に外嵌固定されてい
る。

【００１９】リングギア１８の内周面には、ピニオン２
０の外歯２０ａと噛合可能な内歯１８ｂが形成されてい
る。リングギア１８の内周径は、ピニオン２０の外周径
より大きく形成されているので、図１の状態において、
リングギア１８の内歯１８ｂとピニオン２０の外歯２０
ａとの間にはクリアランスが確保されており、両者は噛
み合っていない。そのため、スプール１０２（図３参
照）は、プリテンショナ１０の存在にも拘らず自由に回
転可能である。これが、リングギア１８とピニオン２０
からなるクラッチ機構が切り離されている状態である。

【００２０】リングギア１８の外周面には、外方に向け
て張り出した突起状の外歯１８ａが複数（図では７個）
形成されている。各外歯はリングギア１８の周方向に沿
って等間隔で並んでいるが、符号１８ａ´で示す外歯の
みはオフセットしている。このオフセットした外歯１８
ａ´は、パイプ１１の直線部１１Ｄの切欠き部１１ａ内
に入り込んでおり、パイプ１１内の先頭のボール１５−
１（後述）と接触している。

【００２１】パイプ１１の基端部１１Ａには、パイプ１
１よりもやや太いガスジェネレータ収容部１１Ｅが形成
されている。同収容部１１Ｅ内には、ガスジェネレータ
１２が収納されている。このガスジェネレータ１２は、
車両の衝突時等に図示せぬ衝突検知手段から発信される
信号に応じて火薬に点火し、ガス圧をパイプ１１内に供
給する。同ガスジェネレータ１２は、ガスジェネレータ
収容部１１Ｅ内に収められた後に、フランジ部１１ｅを
外側からかしめることにより固定されている。

【００２２】パイプ１１内部には、ガスジェネレータ１
２側から順に、コイルスプリング１３、ピストン１４及
び複数個（図では１５個）のボール１５が収められてい
る。ボール１５は、鋼等の金属製の球状体である。各ボ
ール１５の外径は、パイプ１１の内径より若干小さくな
っており、パイプ１１内部では比較的スムースに駆動す
ることができる。そして、先頭のボール１５−１は、リ
ングギア１８の外歯１８ａ´に接触している。

【００２３】ピストン１４は、シリコーンゴム等の樹脂
製である。このピストン１４は、ガスの放出後に変形し
て拡がることによりパイプ１１内面に密接し、ガスを先
頭側に漏らさないシールの役割も果たす。コイルスプリ
ング１３は、ガスジェネレータ１２とピストン１４間に
配置されており、ピストン１４を先端方向に付勢してい
る。このコイルスプリング１３の付勢力により、先頭の
ボール１５−１がリングギア１８の外歯１８ａ´に当っ
ている。

【００２４】パイプ１１の直線部１１Ｄ端部には、ビス
２２によりガイドブロック１６が取り付けられている。
ガイドブロック１６は、先端が斜めにカットされた円柱
状であり、その斜面がガイド面となっている。このガイ
ド面は、第１のガイド面１６ａと第２のガイド面１６ｂ
とからなる。第１のガイド面１６ａは、ガイドブロック
１６の上端部においてリングギア１８とほぼ同心の円弧
状に形成されており、プリテンショナ作動時に、パイプ
１１から射出されたボール１５が衝突する。一方、第２
のガイド面１６ｂは平面状であって、リングギア１８か
らは徐々に遠ざかるようになっている。なお、ビス２２
は、パイプ１１をプリテンショナプレート１１０（図３
参照）に固定する役割も果たしている。

【００２５】ガイドブロック１６の側面には、ガイド面
の幅方向に沿って貫通する貫通穴１６ｃが形成されてい
る。この貫通穴１６ｃは、ほぼ第２のガイド面１６ｂの
下側においてくり貫かれている。この貫通穴１６ｃによ
り、第２のガイド面１６ｂの大半は薄い板状となってお
り、同ガイド面１６ｂは剛性が低くなっている。一方、
第１のガイド面１６ａは、ガイドブロック１６自身の側
壁部がバックアップする形となって剛性が高い。

【００２６】図１及び図２において、符号１１７Ａ、１
１７Ｂはプリテンショナカバー１１７（図３参照）の一
部断面である。上部１１７Ａはパイプ１１を拘束し、下
部１１７Ｂはボール受け部２５を形成している。このボ
ール受け部２５において、パイプ１１から射出されたボ
ール１５が一か所に集められる。

【００２７】図１及び図２に示すように、パイプ１１の
直線部１１Ｂ下側寄りの側面には、ガス逃し孔１１Ｘが
開けられている。このガス逃し孔１１Ｘは、パイプ１１
の湾曲内側に向けて開いている。ガス逃し孔１１Ｘの位
置は、図１に示すプリテンショナ作動前の状態において
は、ピストン１４よりも反ガスジェネレータ１２側の位
置であり、図２に示すリングギア１８とピニオン２０が
噛み合ったクラッチ連結完了時点では、ピストン１４の
位置よりガスジェネレータ１２側である。

【００２８】次に、上記の構成を有するプリテンショナ
１０の作用について説明する。プリテンショナの非作動
時（通常時）においては、リングギア１８は、プリテン
ショナカバー１０９の２つのピン１１７（図３参照）に
よりパイプ１１内側の定位置に保持されており、図１に
示すようにリングギア１８とピニオン２０は噛み合って
いない。したがって、スプール１０２はプリテンショナ
１０と関係なく自由に回転する。

【００２９】この後、車両の衝突状態が検知されると、
ガスジェネレータ１２に信号が送信される。この信号に
より、図２に示すように、ガスジェネレータ１２が発火
してパイプ１１内にガス圧を供給する。このガス圧によ
り、先ず最もガスジェネレータ１２寄りのピストン１４
が押され、次いでこのピストン１４の押圧力により順次
複数のボール１５が押される。そして、この押圧力は、
最も先頭のボール１５−１（リングギア１８の外歯１８
ａ´に接触しているボール）に伝達される。なお、この
ときピストン１４はガス圧によって変形して拡がるの
で、パイプ１１内面との間でシール機能が生じ、ガスは
先頭側には漏れない。このように、プリテンショナ１０
の作動開始時点では、ピストン１４がパイプ１１のガス
逃し孔１１Ｘよりもガスジェネレータ１２側にあるの
で、ボール１５を駆動するためのガスが途中で逃げず、
プリテンショナ１０のパワーロスが起こらない。

【００３０】ボール１５の押圧力によりリングギア１８
に押圧力がかかり、ピン１１７（図３参照）が剪断され
る。このため、リングギア１８がフリーとなってピニオ
ン２０側に移動し、リングギア１８の内歯１８ｂとピニ
オン２０の外歯２０ａが噛み合って、クラッチ連結状態
となる。リングギア１８は、ボール１５が外歯１８ａを
押す力によって同軸芯周りに回転する。リングギア１８
が動き始める前の時点で、先頭のボール１５−１がリン
グギア１８の外歯１８ａに回転力を与える姿勢で接触し
ているため、リングギア１８は確実に回転し始める。

【００３１】さらに、ガス圧を受けてボール１５が順次
押し出されると、各ボール１５はリングギア１８の外歯
１８ａ間の谷に順次係合する。この場合、リングギア１
８の１つの谷に対してボール１５が２個ずつ係合する。
これらボール１５が順次係合することにより、リングギ
ア１８は図２の反時計方向まわりに回転する。ピニオン
外歯２０ａとリングギア内歯１８ｂは噛み合っているの
で、リングギア１８の回転はピニオン２０に伝達され、
双方が連動して回転する。ピニオン２０は、スプール１
０２のスプールギア１１９に外嵌しているので、スプー
ル１０２はピニオン２０とともに回転して、シートベル
トＳ（図３参照）が瞬時にある長さだけ巻き取り方向へ
巻き取られる。パイプ１１の先端開口２１ｂから射出さ
れたボール１５は、ボール受け部２５内に集められる。

【００３２】ここで、シートベルトＳに所定値以上の張
力がかかった場合には、図３に示すスプール１０２がト
ーションバー１０３を捩りながら徐々にベルト引き出し
方向に回転する。このトーションバー１０３の捩り変形
によって、シートベルトＳにより乗員に加えられる衝撃
が吸収緩和される。この時点では、図２に示すように、
ガスジェネレータ１２からのガスによりボール１５が押
されてリングギア１８とピニオン２０が連結完了してお
り、１５個のボール１５−１〜１５−１５のうちの後端
側の２〜３個分（ボール１５−１３〜１５−１５）は少
なくとも前に進んでいるので、ピストン１４はパイプ１
１のガス逃し孔１１Ｘを通過している。なお、図２に示
すプリテンショナ１０作動直後の状態は一例であって、
パイプ１１内でのピストン１４の位置は、乗員の体格や
姿勢等とベルトの関係に応じて変わる。

【００３３】しかしながら、リングギア１８とピニオン
２０が連結完了した後には、パイプ１１のガス逃し孔１
１Ｘがピストン１４よりも後端側（ガスジェネレータ１
２側）に位置するので、ガス逃し孔１１Ｘは開放状態と
なり、ここからガスが抜ける。このガス抜けにより、ピ
ストン１４及びボール１５がガスジェネレータ１２側に
戻る抵抗が小さくなる。そのため、プリテンショナ１０
作動直後にベルト張力が上がってＥＡが始まり、トーシ
ョンバー１０３が捩れてスプール１０２がベルト引き出
し方向に回転し、リングギア１８が図２の時計回りに回
転するのに伴い、ボール１５がガスジェネレータ１２側
にスムーズに押し戻される。このように、プリテンショ
ナ１０作動直後にベルト張力が上がってベルトのＥＡが
始まっても、ボール１５がガスジェネレータ１２側に押
し戻される抵抗は低いので、ＥＡ動作がよりスムーズと
なる。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、より安定的に作動することができるととも
に、プリテンショナのパワーロスを低減できるプリテン
ショナを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るプリテンショナの作動
前の状態を示す正面断面図である。

【図２】同プリテンショナの作動直後の状態を示す正面
断面図である。

【図３】プリテンショナを有するシートベルト巻取り装
置の一例を示す分解斜視図である。

【図４】プリテンショナのパイプ基端部の構成を示す正
面断面図である。

【図５】プリテンショナのパイプ基端部の構成を示す正
面断面図である。

【符号の説明】

１０ プリテンショナ １１ パイプ１１Ａ 基端部
１１Ｂ 直線部 １１Ｃ 半円部 １１Ｄ
直線部 １１Ｅ ガスジェネレータ収容部 １１ｅ
フランジ部 １１ａ 切欠き部 １１Ｘ
ガス逃し孔 １２ ガスジェネレータ １３ コ
イルスプリング １４ ピストン １５ ボ
ール １６ ガイドブロック １８ リングギア １８ａ、１８ａ´ 外歯 １８ｂ
内歯 ２０ ピニオン ２０ａ 外歯 ２０ｂ
内歯 ２２ ビス ２５ ボ
ール受け部 Ｓ シートベルト １０１
ベースフレーム １０２ スプール １０３
トーションバー １０４、１０５ ロック機構 １０７
スプール軸 １０８ リターンスプリングカバー １１９
スプールギア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜上 哲也 東京都港区六本木１丁目４番30号 タカタ 株式会社内 Ｆターム(参考） 3D018 MA02

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 緊急時にシートベルトの巻取り軸を巻き
   取り方向に回転させてベルトにプリテンションを与える
   プリテンショナであって、 ガスジェネレータと、 該ガスジェネレータの発生するガスの吹き込まれる管路
   と、 この管路内に配置され上記ガスによって加速される一連
   の複数のボールと、 上記巻取り軸との間を連結するクラッチを含み、加速さ
   れた上記ボールの運動を上記巻取り軸を回転させる力に
   変換する手段と、 を備え、 上記管路にはガス逃し孔が形成されており、 上記複数のボールの最もガスジェネレータ寄りのボール
   が、上記管路の壁に対してガスタイトに構成されたピス
   トンであり、 上記ガス逃し孔が、該ピストンの作動前における位置の
   反ガスジェネレータ側であって、上記クラッチが連結完
   了した時点における上記ピストンの位置よりガスジェネ
   レータ側の位置に形成されていることを特徴とするプリ
   テンショナ。