JP2002220027A - シートベルトフォースリミッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シートベルトフォースリミッタの信頼性を向上
させるとともに低コスト化を図る。 【解決手段】トーションバーの捩じれを介してベルト力
を制限するベルトフォースリミッタ。このベルトフォー
スリミッタは、トーションバーだけでなく、フランジ、
ベルトを巻いたり解いたりするためのリールを有してい
る。さらに、フランジ及びリールを一体にロックするた
めにシヤーピンあるいは変形ピンが設けられおり、ベル
トに作用する引っ張り力が予め設定されたレベルを瞬間
的あるいは予め決められた時間にわたって越えるまで、
フランジとリールとの相対的な回転が防止あるいは妨害
されるようになっている。従って、力の制限が遅延ある
いは段階化される。さらに、拘束システムによって乗り
物の乗員の怪我の危険性を低減する方法においては、ベ
ルト力はある大きな力レベルまで増大させられ、その
後、ベルト力はベルト力の制限が始まる前に再び低下す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、シートベルトフ
ォースリミッタ及び乗り物の乗員を拘束するための方法
に関する。

【０００２】特に、それに制限されるわけではないが、
この発明は、衝突センサと、３点式安全シートベルト
と、シートベルト力を制限するための装置とを有する拘
束システムによって、乗り物の乗員の怪我の危険性を低
減することに関する。

【０００３】

【従来の技術】現在の技術においては、事故が起きたと
きに、３点式安全ベルトによって乗り物の乗員を保護す
ることが知られている。衝突センサがトリガされると、
まず、ベルトテンショナが駆動され、そして、ベルトが
締め付けられ、ベルトスプールがつかまれた後、エネル
ギー吸収のための装置が駆動され、乗り物の乗員へ作用
するベルト力を制限する。

【０００４】原則としてトーションバーの回転によって
ベルト力の制限が行われるベルトフォースリミッタが周
知である。こうしたベルトフォースリミッタは、一般
に、フランジと、ベルトを巻いたり解いたりするための
スプールと、トーションバーとを有している。事故が起
きたときには、フランジはロック装置によって乗り物構
造体へ捩じれないようにロックされるとともに連結さ
れ、一方、スプール上に巻かれたベルトはトーションバ
ーのトルクによって生じる制限された力で解くことがで
きる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】また、ベルト力レベル
が第２の別の段階で低減されるようになった２段階ベル
トフォースリミッタも提案されている。しかし、これま
での実施の形態は非常に複雑であり高価すぎる。

【０００６】この発明は、非常に少ない製造費用でベル
ト力を信頼性よく制限することができる２段階シートベ
ルトフォースリミッタを考案する課題に取り組んでい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明においては、ベ
ルトを巻いたり解いたりするための回転可能なスプール
と、一方においてスプールへ連結されるとともに他方に
おいて乗り物へ回転可能に取り付けられているトーショ
ンバーと、トーションバーの捩じれ性能をブロックする
ためのロック装置と、スプールの回転を解放可能に抑制
するためのピンとを有する乗り物用のベルトフォースリ
ミッタが提案されている。

【０００８】特に、このベルトフォースリミッタは、ス
プールへ連結されたフランジと、フランジの回転をブロ
ックするためのロック装置とを有することができる。フ
ランジはスプールといっしょにそしてそれに対して回転
可能であり、トーションバーが一方においてスプールへ
取り付けられるとともに他方においてフランジへ連結さ
れていて、ピンがスプールに対するフランジの回転を解
除可能に拘束するように設計されている。

【０００９】”拘束”という用語は、スプールに対する
フランジの回転をブロックあるいは妨害することと理解
されるべきである。この拘束は解除することができ、そ
の解除の後はスプールに対するフランジの回転はトーシ
ョンバーによって制御される。従って、２段階の力の制
限を簡単な手段によって実現することができる。

【００１０】ピンのコンシステンシ(consistency)はス
プールへのそのその拘束が、同時にフランジの回転をブ
ロックした状態で、予め決められたトルクを加えること
によって解除可能なものにすることができる。従って、
ピンによって行われる力の制限の第１段階は、予め決め
られたトルクを越えた後においては、トーションバーに
よって決定される第２の、好ましくは、若干小さい力制
限に置き換えられる。

【００１１】一つの実施の形態においては、ピンはシヤ
ーピンである。シヤーピンは、予め決められたトルクが
スプールに作用して同時にフランジの回転がブロックさ
れているときに、それがせん断し、スプールに対するフ
ランジの回転の抑制が解除可能であるように構成されて
いる。トーションバーによって提供される力の制限作用
をブロックし、その後せん断して、力制限作用を解放す
るシヤーピンによって、最初のところで言及した標準の
要件を満足することができ、それと同時に乗員を怪我か
ら最適な形で保護することができる。

【００１２】特に、この標準に関して、シヤーピンのコ
ンシステンシは、予め決められたトルクが少なくともベ
ルトに作用する6672Nのベルト力に対応するように選択
することができる。従って、6672Nのベルト力に達する
前に、（規定された）508mmのベルトの伸びを防止する
ことができる。一方、シヤーピンがせん断した後に乗り
物の乗員へ加えられるベルト力は乗員を怪我から保護す
るのに最適なレベルにある。

【００１３】シヤーピンに種々の材料を使用することに
よって、力を印加する実効半径を決定する既存のベルト
角度やスプール直径にせん断力を適合させて、負荷限界
が指定されたベルト引き出し長さにおいて信頼性よく達
せられるようにできる。

【００１４】別の実施の形態においては、ピンは、スプ
ールの拘束が、同時にフランジの回転をブロックした状
態において、予め決められたベルトの伸び全体にわたっ
て予め決められたトルクを加えることによって解除する
ことができるように構成されている。この実施の形態に
おいては、トーションバーによって決定される力制限へ
の切り替えはベルトがその長さだけ伸びるまで起きな
い。このようにしても、２段階の力制限は簡単な手段で
行われる。

【００１５】特に、ピンは曲げ可能な変形ピンによって
構成することができ、フランジはキャビティの中へつな
がるスロットを有することができる。一方、予め決めら
れた安定した力をスプールへ加えることによってスプー
ルに対するフランジの回転を開始させることができる。
その結果、変形ピンがスロットの中へ押し込まれて、曲
がり、キャビティから引き出されて、スプールに対する
フランジの回転の拘束が解除される。この実施の形態
は、とりわけ容易に製造することができ、従ってベルト
フォースリミッタのコストを低く維持することができ
る。また、すでに製造されたベルトフォースリミッタの
等級を上げることも可能である。

【００１６】スロットはフランジの回転軸に直角である
とともにフランジの回転軸のまわりでほぼ半円形の経路
を延びていることが好ましい。さらに、スロットはスプ
ールと対向するフランジ面の中を延びていることが好ま
しい。スロットの長さと経路によって、変形ピンがどれ
だけの長さを有することができるかを決定することが可
能である。変形ピンの長さを利用して、最初の力制限作
用の持続時間を調節することもできる。

【００１７】一つの実施の形態においては、スプール及
びフランジは、ピンを収容するために、その回転軸にほ
ぼ平行に長手方向に延びるキャビティを有している。こ
の特徴は、また、ベルトフォースリミッタの製造容易性
をさらに促進し、すでに製造されたベルトフォースリミ
ッタの等級を上げることが可能である。

【００１８】この発明によれば、さらに、ベルトを巻い
たり解いたりするための回転可能なスプールと、トーシ
ョンバーと、トーションバーを回転に対してロックする
ためのロック装置と、リールの回転を解放可能にブロッ
クするためのクラッチとを有し、トーションバーが一方
においてスプールへ取り付けられるとともに他方におい
ては乗り物へ回転可能に取り付けられているようなベル
トフォースリミッタが形成される。

【００１９】従って、事故が起きたときには、ベルトス
プールの回転は最初はクラッチによってブロックされ
る。短い時間の後、クラッチは外され、ベルトスプール
は回転自在になる。ベルトスプールの回転はそのときか
らはトーションバーによって決定される。従って、２段
階のベルト力の制限が行われる。

【００２０】好ましくは、このクラッチによって、スプ
ールと乗り物との間にはしっかりとした連結が形成され
る。これは、クラッチによるしっかりとした連結の結果
としてスプールは乗り物すなわち乗り物の一部へ直接又
は間接に連結されることを意味しており、これによっ
て、少なくともベルトが解ける方向へのスプールの回転
が防止される。

【００２１】好ましくは、しっかりとした連結は単に摩
擦によって行われる。これは、クラッチがスプールに対
して回転可能なガイド用リングと、クラッチ手段とを有
し、ガイド用リングが少なくとも一つのガイド用スロッ
トを有し、クラッチ手段はその中を移動するようにガイ
ドされ、クラッチ手段がガイド用リングの回転によって
待機位置からロック位置へシフト可能であり、その位置
においてはスプールの回転がブロックされるという事実
によって実現できる。

【００２２】特に、前述した少なくとも一つのクラッチ
手段が外側を向いたクラッチ表面を有しており、そのク
ラッチ位置へシフトすることによってこのクラッチ表面
がスプールと係合する。従って、スプールと乗り物との
間のしっかりとした連結を特に簡単な方法で形成したり
解除したりすることができる。

【００２３】この発明によれば、ベルトフォースリミッ
タと、ベルトタイトナとを有し、ベルトフォースリミッ
タはベルトを巻いたり解いたりするための回転可能なス
プールと、一方においてスプールへ固定されるとともに
他方において乗り物へ回転可能に取り付けられているト
ーションバーと、トーションバーの捩じれをブロックす
るためのロック装置と、スプールの回転を解放可能にブ
ロックするためのクラッチとを有し、ベルトタイトナは
クラッチへ連結された駆動シャフトを有し、駆動シャフ
トが回転することによってスプールが回転され、ベルト
が巻かれ、それによって、締め付けられるようになって
いる乗り物用のベルト装置が形成される。この発明によ
るシートベルト装置はベルトタイトナとベルトフォース
リミッタをうまく組み合わせている。

【００２４】特に、クラッチはスプールに対して回転可
能なガイド用リングと、クラッチ手段とを有し、ガイド
用リングは少なくとも一つのガイド用スロットを有し、
クラッチ素子はその中を移動するようにガイドされ、ク
ラッチ素子は待機位置からスプールの回転がブロックさ
れるクラッチ位置へシフトすることができる。このた
め、スプールの回転は簡単な機械的方法で実現すること
ができる。

【００２５】クラッチ素子は連結素子上に関節接合され
ており、連結素子はガイド用リングと駆動シャフトへ連
結されていることが好ましい。特に、連結素子はガイド
用リングへその中心で連結することができる。少なくと
も一つのガイド用スロットが延びているガイド用リング
の外側領域への中心領域の連結は弾力性を有しており、
その結果、駆動シャフトが回転すると中心領域が外側領
域に対して回転し、ガイド用スロット中のクラッチ素子
をクラッチ位置へ切り替えることができる。

【００２６】さらに、ガイド用リングはロック素子を有
していることが好ましく、ベルトが解かれ、それと連結
されているスプールが回転すると、ガイド用リングの回
転と、乗り物とのロック素子の係合と、ガイド用リング
の回転のブロックと、クラッチ位置から待機位置へのク
ラッチ素子の切り替えを行えることが好ましい。

【００２７】従って、ベルトタイトナの駆動シャフトが
回転することによって、駆動シャフトとスプールとの間
に引っ張り連結を形成することができる。この連結は、
駆動シャフトの回転が終わり、ベルトが若干巻き上げら
れ、従って締め付けられるまで続く。次に、事故が起き
たときにベルトへ突進する乗り物の乗員によってベルト
へ加えられる力によって、スプールの回転という意味で
変化が生じる。この力はガイド用リングへ伝達され、ガ
イド用リングはスプールといっしょに回転する。少し回
転した後、ガイド用リングのブロック素子が乗り物と係
合し、それ以上の回転を防止する。従って、ベルト力は
高いレベルまで増大する。ベルト力が予め決められたレ
ベルに達すると、少なくとも一つのクラッチ素子がスプ
ールとしっかり接触する位置から解放されて、ガイド用
スロット中の待機位置へ押し込まれる。その後、スプー
ルはガイド用リングに対して回転可能になる。このとき
には、スプールの回転はトーションバーによって決定さ
れる。

【００２８】さらに、この発明においては、衝突センサ
と、３点式安全ベルトと、ベルト力を制限するためのシ
ステムとを有する拘束システムによって、乗り物の乗員
の怪我の危険性を低減するための方法が提案されてい
る。この方法では、事故が起きたときに、衝突センサに
よって事故が検出された直後において、まず、ベルト力
の制限が始まったときにベルト力を制限するためのシス
テムが想定する力レベル以上の高い力レベルまでベルト
力が急速かつ短時間に増大させられ、その後、ベルト力
の制限プロセスが始まる前にベルト力が高いレベルから
低下させられる。

【００２９】この方法は、上述した問題を解決してい
る。その理由は、特に、事故が起きたときに、衝突セン
サによって事故が検出された直後に、まず、ベルト力の
制限が始まったときにベルト力を制限するための装置が
想定する力レベル以上の高い力レベルまでベルト力が急
速かつ短時間に上昇させられ、その後、ベルト力の制限
プロセスが始まる前にベルト力が高いレベルから低下さ
せられるからである。

【００３０】従って、ベルト力の制限が始まるときの力
レベル、例えば、約4.5kNという力レベル以上の高い力
レベルまで、ベルト力が時間的に限られた短時間に増大
させられる。驚くべきことに、ベルト力を約4.5kNとい
う高いベルト力以上までより早くかつ短時間で上昇させ
ることは極めて都合がよいということが明らかになって
いるために、乗り物の乗員への怪我の危険性は明らかに
低減する。衝突センサによる駆動の直後は、乗り物と乗
員との相対的な速度は比較的小さいことから、乗り物の
乗員は、ベルト力が高いレベルにあっても、低いストレ
スレベルにさらされるだけである。そうでなければ、こ
の低いストレスレベルで、乗り物の乗員はベルト力を制
限するための装置の最大力レベルを急激に被ることにな
る。従って、この発明によれば、乗り物の乗員がさらさ
れる最大ベルト力は時間的に非常に早い時点へ意図的に
シフトされている。乗り物の乗員へ作用するストレスは
エネルギー吸収素子を有する従来のベルト力制限システ
ムを使用した場合よりもより低減される。

【００３１】前述した高い力レベルは約4.5kN以上であ
ること、特に、約6〜9kNの範囲であることが好ましい。
ベルト力制限が始まるときにベルト力を制限するための
装置が想定している力レベルは約4〜5kNの範囲である。

【００３２】高い力レベルへの短時間かつ急速なベルト
力の増大は非常に早く起きること、すなわち、衝突セン
サが感応してから約25〜35msで起きること、そして、こ
のベルト力の上昇が約5〜15ms持続することが特に望ま
しい。また、ベルト力の上昇に対して、締め付け作用、
すなわち、ベルトタイトナによるベルトの締め付けが組
み合わされると都合がよい。

【００３３】ベルトタイトナの高い力レベルへの上昇
は、例えば、ベルトワインダの近くに設けられたシヤー
ピンのせん断によって開始することができる。ベルト力
は、相互に係合した摩擦素子の解放によって、ベルト力
の制限が始まる前に低下させることができる。同様に、
負荷が加わると開いて閉じるクラッチによってベルト力
の上昇や低下を行うことが好ましい。この場合には、負
荷が加わったときのクラッチを開くにはさらに力を加え
なければならないという事実のために、ベルト力の精密
増大がもたらされる。クラッチが完全に解放された後、
ベルト力は好ましくはベルトフォースリミッタのレベル
まで再び低下する。

【００３４】第２段階でベルト力の制限を制御するため
には、トーションバーが周知の方法で使用される。この
場合において、トーションバーはベルトに作用する力に
よって捩じられ、それによって、エネルギーを消散させ
る。この場合には、ベルト力はトーションバーの力レベ
ルに対応する力レベルまで低下させることができる。

【００３５】上述した一般的な説明と以下の詳細な説明
は両方とも例であり、単に説明のためのものであり、請
求されている発明を制限するものではないことを理解す
べきである。

【００３６】この発明のこれらの特徴やその他の特徴、
側面、及び利点は、以下の説明や添付されている請求
項、そして以下に簡単に記述されている図面に示されて
いる添付の実施の形態から明らかになるであろう。

【００３７】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１の実施の形
態によるシートベルトシステム用のフォースリミッタの
断面図を示している。図２はリミッタの個々の部材を斜
視図で示している。このフォースリミッタは回転可能な
スプール１を有している。スプール１はスプールベアリ
ング２を有しており、スプールベアリング上に図示され
ていないシートベルトを巻き上げたり、解いたりするこ
とができる。スプール１の一端にはその回転軸に沿って
フランジ３が設けられている。フランジ３はスプールに
対して回転可能になっている。さらに、事故が起きたと
きにフランジ３をロックするつめ４が設けられている。

【００３８】また、トーションバー５が設けられてい
る。トーションバー５は両端にギアを有しており、トー
ションバー５はスプール１及びフランジ３に設けられた
対応する開口部の中で、回転しないようにこのギアによ
って固定されている。トーションバー５はスプール１及
びフランジ３を相互にロックしており、従って、リミッ
タが待機状態にあるときは（すなわち事故がないとき
は）スプール１及びフランジ３は軸７の回りにいっしょ
に回転可能であり、ベルトをスプール１上に巻き上げた
り、そこから解いたりすることができる。

【００３９】トーションバー５の二つの端部は相互に対
して回転可能になっている。この特性はベルト力の制限
作用を行うために利用される。

【００４０】リミッタはさらにシヤーピン６を有してい
る。シヤーピン６はスプール１及びフランジ３のレシー
バの中をトーションバーと平行に延びている。シヤーピ
ン６は、その安定性によって決まる閾値までは、スプー
ル１及びフランジ３の相互回転を抑止する。

【００４１】事故が起きたときには、つめ４がフランジ
３、従って、トーションバー５の一端をベルトシステム
のフレームへ固定する。フランジ３はスプール１へしっ
かりと連結されているため、スプール１もベルトシステ
ムのフレームへ固定されている。このときは、ベルトへ
突進する乗り物の乗員によって発生されるトルクがスプ
ールに作用する。

【００４２】シヤーピン６がないと、トーションバー５
はこのトルクによって捩じれ、ベルトがさらに解かれ、
その結果として、乗り物の乗員に作用するベルト力が小
さくなる。しかし、シヤーピン６は最初はスプール１及
びフランジ３の相互に対する回転を防止しており、従っ
て、ベルトフォースリミッタの作動を防止している。ト
ルクが予め決められた値を超えてはじめて、すなわち、
選択したシヤーピン６の安定性に応じて、シヤーピン６
はせん断し、スプール１とフランジ３との間のしっかり
とした連結が解除される。その後、この段落の最初の記
載のようにして力の制限が行われる。

【００４３】図３は種々のベルトシステムにおけるベル
ト引き出し力とベルト引き出し長さとの関係のグラフを
示している。曲線１０は力の制限が何もないベルトシス
テムに対する曲線である。曲線１１は力の制限を行う通
常のベルトシステムに対する曲線である。図からわかる
ように、臨界ベルト力１３に達する前に、最初に説明し
たテストでは臨界ベルト引き出し長さ１２を越える。図
３においては、臨界ベルト引き出し長さは、例えば、75
0mmである。いずれにしても、この長さは可変である。

【００４４】図４においては、通常のフォースリミッタ
を有するベルトシステムに対する曲線（曲線１１）と、
この発明の第１の実施の形態によるリミッタを有するベ
ルトシステムに対する曲線（曲線１４）とが比較されて
いる。図からわかるように、ベルト引き出し力は臨界ベ
ルト引き出し長さ１２に達する前に臨界閾値１３を越え
る。

【００４５】図５はこの発明の第２の実施の形態による
フォースリミッタの断面図を示している。この実施の形
態においては、第１の実施の形態におけるシヤーピン６
の代わりに変形ピン２０が設けられている。ピン２０は
フランジ３の内部で穴２１の中を延びている（図６も参
照のこと）。

【００４６】図６は第２の実施の形態におけるスプール
１と対向するフランジ３のサイドの平面図を示してい
る。上述したように、フランジは穴２１を有しており、
その中にピン２０の一端が収容されている。また、事故
が起きたときにピン２０を受容するガイド用スロット２
２が設けられている。

【００４７】第１の実施の形態に関して述べたように、
つめ４によってフランジ３はスプール１に対してロック
される。しかしながら、大きな引っ張り力が同時にベル
トに作用し、スプール１にトルクを加える。このトルク
が予め決められた値以下に留まる場合には、ピン２０が
フランジ３及びスプール１の相互に対する回転を防止す
る。しかし、トルクがこの値を超えると、スプール１及
びフランジ３は相互に対して回転して、ピン２０が曲げ
られてスプール１のソケットから外れ、スロット２２の
中へ押し込まれる。

【００４８】この目的に必要な変形力のために、ベルト
の引き出しは最初はさらに遅れ、スプール１及びフラン
ジ３が相互にある程度回転してはじめてピンはスプール
１のソケットから完全に引き出されて、スロット２２の
中へと曲げられる。このときは、ピン２０はスプール１
及びフランジ３の相互の回転をもはや妨げはしない。

【００４９】このとき、スプール１及びフランジ３の相
対的な回転はトーションバー５によってのみ抑制され
る。従って、このときはベルト力レベルはトーションバ
ー５によって決定される。これによって、所望の逓減的
な２段階のベルト力レベルが実現される。

【００５０】図７はフランジ３のスロット２２の中へ曲
げて入れられているピン２０を示している。

【００５１】図８はベルトフォースリミッタの第２の実
施の形態におけるベルト引き出し長さとベルト力との関
係を示すグラフを示している。図からわかるように、ベ
ルト力はまず急激に増大し、その後しばらく高いレベル
に留まる。この力レベルはピン２０の引き出し及び曲げ
によって決定される。この力レベルの曲線は曲げられて
いない変形ピンの断面に直接的に依存し、従って、その
長さに沿ったこの断面の形状によって影響される。

【００５２】次に、ベルト力は低いレベルまで低下す
る。このレベルはトーションバー５の捩じれによって決
定される。

【００５３】図９はこの発明の第３の実施の形態による
ベルト装置の部材に対する斜視図を示している。このベ
ルト装置はベルトスプール３０を有しており、このベル
トスプール３０へトーションバー３１の一端が固定され
ている。トーションバーの他端は乗り物３２に設けられ
たロック装置へ固定されている。このロック装置は、事
故が起きたときに、最初の二つの実施の形態と同じよう
にしてトーションバーの他端をロックする。

【００５４】ベルトスプール３０とシャフト３３との間
にはクラッチ３４が設けられている。クラッチ３４はガ
イド用リング３５と、連結素子３６と、ドグ３７とから
構成されている。また、カバー３８と、ベアリング３
９、４０と、シール４１も設けられている。

【００５５】シャフト３３は図には示されていないベル
トタイトナの回転力をベルトスプール３０へ伝達する役
割を果たしている。

【００５６】図１０はクラッチ３４の正面図を示してい
る。クラッチ素子３７は連結素子３６上に関節接合され
ている。また、ドグ３７はガイド用リング３５の中のガ
イド４２内にガイドされている。クラッチ素子３７は外
側へ向いた鋸歯状表面４３を有している。

【００５７】ガイド用リング３５はその周辺にラグ４４
も有している。このラグは、ガイド用リング３５が回転
すると、乗り物３２にその目的のために設けられている
リセス４５の中へ反時計方向に係合する。これについて
は、以下で説明する。

【００５８】連結素子３６はガイド用リング３５へ取り
付けられている。連結素子がガイド用リングへ固定され
ている部分３５ａ（図９を参照のこと）はガイド用リン
グ３５の残りの部分に対して弾力性を有している。この
領域はガイド用リング３５の中心付近を通っている。

【００５９】ガイド用リング３５の中心部分３５ａが弾
力性を有しているために、シャフト３３もこのシャフト
３３へ固定された連結素子３６もガイド用スロット４２
が配置されている外側周辺領域に対して若干回転が可能
になっている。このことは、シャフト３３の回転がガイ
ド用リング３５の外側周辺領域へ直接的に伝達されるの
ではなく、最初は弾力性を有する中心部分３５ａのみへ
伝達されることを意味している。

【００６０】図１０に示されている図においては、ベル
トの締め付けはシャフト３３の時計方向の回転によって
行われる。シャフト３３が時計方向に回転すると、最初
は連結素子３６はガイド用リング３５の外側周辺部分に
対して回転する。クラッチ素子３７が連結素子上に関節
接合されているとともに、ガイド用スロット４２の内側
をガイドされるために、後者は半径方向外側へ移動され
る。これが図１１において矢印によって示されている。
次に、外側を向いた鋸歯状表面４３がベルトスプール３
０の内側周辺面へ係合し、シャフト３３とベルトスプー
ル３０との間に張力連結を形成する。

【００６１】ベルトスプール３０は、シャフト３３を駆
動する爆発チャージがなくなるまで、シャフト３３によ
って回される。

【００６２】次に、ベルトへ突進する乗り物の乗員によ
ってベルトスプール３０に力が加わり、それが逆回転を
発生する。クラッチ素子３７によるベルトスプール３０
とガイド用リングとの摩擦連結のために、ガイド用リン
グ３５も反対方向（反時計方向）の回転が与えられる。
これが、図１２において矢印によって示されている。

【００６３】こうして、ラグ４４が乗り物に設けられた
リセス４５の中へ入る。従って、ガイド用リング３５の
それ以上の反時計方向の回転がブロックされる。ラグ４
４は引き続き係合しているために、ベルトスプール３０
へのしっかりとした連結が引き続き存在し、回転力が連
結素子３６へ引き続き作用している。この回転力が予め
決められたレベルへ達すると、弾力性を有する内側部分
３５ａがガイド用リング３５の外側周辺領域に対して回
転して、鋸歯状表面４３がベルトスプール３０から離れ
て、クラッチ手段３７がガイド用スロット４２の内側で
半径方向内側へ運ばれる。

【００６４】ベルトスプール３０とガイド用リング３５
との間のしっかりとした連結が解放された後は、ベルト
力は低いレベルまで低下し、上述したように、トーショ
ンバーによって決定される。

【００６５】図１３は約55km/hの速度で駆動される動力
そりで行った実験テストの結果を示している。図面にお
いては、ベルトにおいて測定された力（肩の力）が時間
に対して示されている。使用した３点式安全シートベル
トはベルトワインダと、ベルトタイトナと、ベルト力を
制限するための装置とを有している。

【００６６】図１３の一点鎖線は若干だけ過負荷のとき
の力曲線を示しており、一方、実線で表された曲線は強
い過負荷、すなわち、精密かつ短期で比較的高勾配のベ
ルト力を示している。この発明においては、非常に早い
時期、すなわち、衝突が始まってから約25msで、ベルト
力に決められた増加が生じる。時間上におけるこの瞬間
は衝突が始まった後約15〜20msで起きるベルトタイトナ
によって行われる締め付け作用の直後に位置する。図１
３において矢印Ａによって示されたベルト力の上昇は従
来のシートベルトの締め付けプロセスによって始められ
る。その直後に続いて起こる矢印Ｂで表された力の増加
によって、ベルト力がそれぞれ約4.25と6.5kNのレベル
まで増大可能となり、次に、ベルト力は約3kNのレベル
まで低下する。この低い力レベルはトーションバーの形
を有するエネルギー吸収システムの実際の力レベルに対
応している。力を制限するためのこのシステムにおいて
は、その後約4.5kNのほぼ一定のレベルまで徐々に増大
する。

【００６７】図１３が示しているように、この発明によ
るピークの肩の力は、衝突が始まった後約25msで始まっ
て、その後約30から37msにわたって続く。

【００６８】次に、ベルト力は約4.5から5kNまでの範囲
のほぼ一定のレベルまで変化する。

【００６９】図１４は図１３の実験テストで得られた頭
部加速度を示している。これはダミーテストヘッドで測
定された。図からわかるように、時間上のより早い時点
で強い過負荷が起きるために、弱い過負荷（一点鎖線）
に比べると、ベルト力は時間上のより遅い瞬間で頭部加
速度が大きく低下する。示されている例においては、約
85msで約5gの頭部加速度の低下が起きている。

【００７０】この発明の方法はクラッチの助けをかりて
実行することができる。クラッチは負荷の下で開放可能
である一方、解放に必要な解放力のために、所望のピー
ク力レベルに設定することができる。

【００７１】この発明によるシステムの場合には、クラ
ッチはベルト締め付け駆動装置とベルトスプールとの間
のベルトワインダの内側に設けられている。ベルト締め
付け作用が終わると、スイッチ素子を作動することによ
ってこのクラッチが駆動され、ベルト力が所望のとおり
増加する（図１３の領域Ｂ）。クラッチの設計に応じ
て、ベルト力のより小さい増加（一点鎖線）又はより強
い増加（実線）を実現することができる。クラッチが完
全に開くまでベルト力が上昇してはじめて、ベルト力の
低下が起きる。なぜなら、そのときベルトスプールが締
め付け駆動装置から完全に連結が外れるからである。次
に、ベルト力はベルト力を制限するためのシステムのレ
ベルまで低下する。すなわち、ベルトに加わる力によっ
てベルトがスプールから解かれ、トーションバーがスプ
ールとフレームとの間で捩じられる。

【００７２】優先権の基礎となる出願である2000年12月
28日に出願された独国特許願第10065509.2号はその全体
がここにおいて文献援用されている。

【００７３】この発明は上述した実施の形態に制限され
るわけではなく、請求項によって確立される保護の範囲
内において多くの修正を含んでいることに留意すべきで
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態によるベルトフォ
ースリミッタの断面図を示している。

【図２】図１のベルトフォースリミッタの部材に対する
斜視図である。

【図３】いくつかのベルトシステムに対してベルト引き
出し力に対するベルト引き出し長さの推移を示すグラフ
である。

【図４】いくつかのベルトシステムに対してベルト引き
出し力に対するベルト引き出し長さの推移を示すグラフ
を示している。

【図５】この発明の第２の実施の形態によるベルトフォ
ースリミッタの断面図である。

【図６】図５におけるベルトフォースタイトナのフラン
ジの下端の略図である。

【図７】ストップピンが曲げられた状態にあるフランジ
の下端の別の略図である。

【図８】第２の実施の形態のベルトフォースリミッタに
対してベルト力に対してベルト引き出し長さを調節する
一つの方法を示すグラフである。

【図９】この発明の第３の実施の形態によるベルト装置
を分解した斜視図である。

【図１０】図９のベルト装置のクラッチの図である。

【図１１】ベルトタイトナが駆動されたときの図１０の
クラッチの図である。

【図１２】ベルトフォースリミッタが駆動されたときの
図１０のクラッチの図である。

【図１３】この発明の方法を示すためのテストの結果を
示すグラフである。

【図１４】テストダミーヘッドでの頭部加速度を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１ スプール ３ フランジ ５ トーションバー ６ シヤーピン ２０ 変形ピン ２２ ガイド用スロット ３０ スプール ３１ トーションバー ３３ シャフト ３４ クラッチ ３５ ガイド用リング ３６ 連結素子 ３７ ドグ（クラッチ素子） ４２ スロット

フロントページの続き (72)発明者 ノルベルト ヴァール ドイツ連邦共和国 73235 ヴァイルハイ ム，ナイトリンガー シュトラーセ 15 (72)発明者 オリバー グリンカ ドイツ連邦共和国 89081 ウルム，アル テ シュトラーセ 39 (72)発明者 ヴォルフガング シュラーデ ドイツ連邦共和国 89134 ブラオシュタ イン，キュファーガッセ 13 (72)発明者 クリンガウフ ゲルハルト ドイツ連邦共和国 88481 バルツハイム, アン デア キルヒェ ７ (72)発明者 マウンツ アンドレアス ドイツ連邦共和国 89079 ウルム，ギン シュターヴェーク 10 Ｆターム(参考） 3D018 DA07

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乗り物用のベルトフォースリミッタであ
   って、 ベルトを巻いたり解いたりするための回転可能なスプー
   ルと、 一端においてはスプールへ固定され、他端においては乗
   り物へ回転可能に取り付けられているトーションバー
   と、 トーションバーの回転をブロックするためのロック装置
   と、 スプールの回転を解放可能に抑制するピンと、 を有するベルトフォースリミッタ。
2. 【請求項２】 スプールに取り付けられたフランジと、
   フランジの回転をブロックするロック装置とを有し、フ
   ランジはスプールといっしょにこれに対して回転可能で
   あり、トーションバーが一端においてスプールへ取り付
   けられるとともに他端においてフランジへ取り付けら
   れ、ピンはスプールに対するフランジの回転を解放可能
   に抑制するように形成されている請求項１に記載のベル
   トフォースリミッタ。
3. 【請求項３】 ピンのコンシステンシはスプールへのそ
   の抑制作用が、同時にフランジの回転をブロックした状
   態で、スプールに作用するトルクが予め決められたトル
   クへ到達することによって終わるようなものである請求
   項２に記載のベルトフォースリミッタ。
4. 【請求項４】 ピンがシヤーピンから形成され、このシ
   ヤーピンは、同時にフランジの回転をブロックした状態
   で、スプールに作用するトルクが予め決められたトルク
   であるときにせん断し、それによって、スプールに対す
   るフランジの回転の抑制を解除するように形成されてい
   る請求項３に記載のベルトフォースリミッタ。
5. 【請求項５】 予め決められたトルクはベルトに作用す
   る少なくとも6672Nのベルト力に対応している請求項２
   〜請求項４のいずれか一項に記載のベルトフォースリミ
   ッタ。
6. 【請求項６】 ピンは、スプールに対するそのブロック
   作用が、同時にフランジの回転をブロックした状態で、
   予め決められたトルクが予め決められたベルト引き出し
   長さを越えることによって解除できるように形成されて
   いる請求項２に記載のベルトフォースリミッタ。
7. 【請求項７】 ピンは曲げ可能な変形ピンから形成さ
   れ、また、フランジはキャビティの中に開口するスロッ
   トを有し、スプールへ予め決められた持続的なトルクが
   加えられると、スプールに対するフランジの回転が開始
   可能になり、それによって、変形ピンがスロットの中へ
   押し込まれ、曲げられ、そのキャビティから引き出さ
   れ、スプールに対するフランジの回転の抑制を解除する
   ことができる請求項６に記載のベルトフォースリミッ
   タ。
8. 【請求項８】 スロットはフランジの回転軸に対して直
   角に延びている請求項６又は請求項７に記載のベルトフ
   ォースリミッタ。
9. 【請求項９】 スロットはフランジの回転軸のまわりに
   ほぼ半円形に延びている請求項８に記載のベルトフォー
   スリミッタ。
10. 【請求項１０】 スロットはスプールと対向するフラン
    ジ面の中を延びている請求項８又は請求項９に記載のベ
    ルトフォースリミッタ。
11. 【請求項１１】 スプール及びフランジは、ピンを収容
    するために、それぞれそれらの回転軸とほぼ平行に長さ
    が延びるキャビティを有している請求項２〜請求項１０
    のいずれか一項に記載のベルトフォースリミッタ。
12. 【請求項１２】 乗り物用のベルトフォースリミッタで
    あって、 ベルトを巻いたり解いたりするための回転可能なリール
    と、 トーションバーと、 トーションバーの回転性能をブロックするためのロック
    装置と、 リールの回転を解放可能にブロックするためのクラッチ
    と、 を有し、トーションバーは一端においてリールへ取り付
    けられるとともに他端において乗り物へ回転可能に取り
    付けられているベルトフォースリミッタ。
13. 【請求項１３】 クラッチによってリールと乗り物との
    間の引っ張り連結が形成可能である請求項１２に記載の
    ベルトフォースリミッタ。
14. 【請求項１４】 引っ張り連結は摩擦力によって形成さ
    れる請求項１３に記載のベルトフォースリミッタ。
15. 【請求項１５】 クラッチはリールに対して回転可能な
    ガイド用リングと、クラッチ素子とを有し、ガイド用リ
    ングが少なくとも一つのガイド用スロットを有し、クラ
    ッチ素子はその中を移動するようにガイドされ、クラッ
    チ素子はガイド用リングが待機位置からリールの回転が
    ブロックされるブロック位置まで回転することによって
    シフト可能になっている請求項１２〜請求項１４のいず
    れか一項に記載のベルトフォースリミッタ。
16. 【請求項１６】 クラッチ素子の少なくとも一つが半径
    方向外側を向いたクラッチ表面を有し、このクラッチ表
    面はブロック位置へシフトすることによってリールと係
    合する請求項１５に記載のベルトフォースリミッタ。
17. 【請求項１７】 乗り物用のベルト装置であって、 ベルトフォースリミッタと、 ベルトタイトナと、 を有し、ベルトフォースリミッタはベルトを巻いたり解
    いたりするための回転可能なリールと、一端においてリ
    ールへ取り付けられるとともに他端において乗り物へ回
    転可能に取り付けられているトーションバーと、トーシ
    ョンバーの回転性能をブロックするためのロック装置
    と、リールの回転を解放可能にブロックするためのクラ
    ッチとを有し、 ベルトタイトナはクラッチへ取り付けられた駆動シャフ
    トを有し、この駆動シャフトが回転することによってリ
    ールが回転され、ベルトが巻かれ、それによって締め付
    けられるようになっているベルト装置。
18. 【請求項１８】 クラッチはリールに対して回転可能な
    ガイド用リングを有し、このガイド用リングが少なくと
    も一つのガイド用スロットと、その中を移動するように
    ガイドされるクラッチ素子とを有し、クラッチ素子はガ
    イド用リングが待機位置からリールの回転がブロックさ
    れるブロック位置まで回転することによってシフト可能
    になっている請求項１７に記載のベルト装置。
19. 【請求項１９】 ドグが連結素子上に関節接合されてお
    り、連結素子はガイド用リング及び駆動シャフトへ取り
    付けられている請求項１８に記載のベルト装置。
20. 【請求項２０】 連結素子はガイド用リングへその中心
    領域において取り付けられており、この中心領域と少な
    くとも一つのガイド用スロットが延びているガイド用リ
    ングの外側領域との連結が弾力的であり、そのため、駆
    動シャフトが回転することによって中心領域の外側領域
    に対する回転が誘起され、それによって、ガイド用スロ
    ット内のクラッチ素子がブロック位置へ切り替わること
    ができる請求項１９に記載のベルト装置。
21. 【請求項２１】 ガイド用リングはブロック素子を有
    し、ベルトが解かれるとともにそれへ連結されているリ
    ールが回転するとき、ガイド用リングの回転と、乗り物
    に対するブロック素子の係合と、ガイド用リングの回転
    のブロックと、ブロック位置から待機位置へのクラッチ
    素子のシフトとが誘起可能である請求項２０に記載のベ
    ルト装置。
22. 【請求項２２】 衝突センサと、３点式安全ベルトと、
    ベルト力を制限するためのシステムとを有する拘束シス
    テムによって乗り物の乗員の怪我の危険性を低減させる
    ための方法であって、事故が起きたときに衝突センサに
    よって事故が検出された直後において、この方法が、 ベルト力の制限の開始のときにベルト力を制限するため
    のシステムが想定する力レベル以上の高い力レベルまで
    ベルト力を急速かつ短時間に増大させる段階と、 ベルト力の制限プロセスが始まる前にベルト力を高い力
    レベルから低下させる段階と、 を有する方法。
23. 【請求項２３】 高い力レベルが約4.5kN以上であり、
    特に、約6〜9kNの範囲である請求項２２に記載の方法。
24. 【請求項２４】 ベルト力の制限の開始のときにベルト
    力を制限するためのシステムが想定する力レベルが約4
    〜5kNの範囲である請求項２３に記載の方法。
25. 【請求項２５】 高い力レベルへのベルト力の急速かつ
    短時間の増大が衝突センサが駆動された後約25〜35msで
    開始され、約5〜15msにわたって続く請求項２２〜請求
    項２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 【請求項２６】 予め設定された力レベルへのベルト力
    の増大がシヤーピンのせん断によって開始される請求項
    ２２〜請求項２５のいずれか一項に記載の方法。
27. 【請求項２７】 予め設定された力レベルへのベルト力
    の増大がクラッチの解放によって開始される請求項２２
    〜請求項２６のいずれか一項に記載の方法。
28. 【請求項２８】 ベルト力の低下が相互に係合している
    摩擦素子が外れることによって開始される請求項２２〜
    請求項２７のいずれか一項に記載の方法。
29. 【請求項２９】 ベルト力の制限にトーションバーが使
    用され、ベルト力がトーションバーの力レベルに対応す
    る力レベルまで低下される請求項２２〜請求項２８のい
    ずれか一項に記載の方法。
30. 【請求項３０】 安全ベルトを締め付け後に、高い力レ
    ベルへのベルト力の増大が許容される請求項２２〜請求
    項２９のいずれか一項に記載の方法。 【０００１】