JP2002274325A - シートベルト装置 - Google Patents
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- B60R22/00—Safety belts or body harnesses in vehicles
- B60R22/34—Belt retractors, e.g. reels
- B60R22/46—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up
- B60R22/4628—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up characterised by fluid actuators, e.g. pyrotechnic gas generators
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- B60R2022/4661—Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up characterised by fluid actuators, e.g. pyrotechnic gas generators comprising venting means, e.g. for avoiding overpressure in case of fire or for allowing return motion with energy absorption
Abstract
機能とエネルギー吸収機構の機能とが向上されたシート
ベルト装置を提供する。 【解決手段】 シートベルト装置は、車両緊急時に高圧
ガスを発生するガス発生器11と、ガス発生器11から
の高圧ガスが導かれるシリンダ17と、シリンダ17内
に移動可能に収容されて高圧ガスによって押圧移動され
るピストン20と、ピストン20の移動を利用してシー
トベルト用リトラクターの巻取り軸4をベルトの弛みが
除去される方向に回転させる駆動手段とを有し、前記ベ
ルトの弛み除去後に該ベルトに作用する張力が所定以上
になると巻取り軸4を逆回転させるエネルギー吸収機構
とともに使用されるプリテンショナー10を備えてい
る。プリテンショナー10には、高圧ガスが充満される
空間からその外部へ高圧ガスを排出するガス通路21
a,22aを有するガス抜き機構が設けられ、ガス通路
は少なくともその一部22aが高圧ガスの排出に伴って
拡大する。
Description
えたシートベルト装置に関し、詳しくは、前記リトラク
ターの巻取り軸をベルトの弛みが除去される方向に回転
させるプリテンショナーが装備されたシートベルト装置
に関する。
として、衝突時等の車両緊急時にプリテンショナーによ
ってベルト(ウェビング)の弛みを除去できるものがあ
る。また、プリテンショナーによるベルトの弛み除去
後、ベルトに作用する荷重が所定以上になった際、ベル
トを所定量繰り出させることにより、乗員の身体にかか
る衝撃を吸収するエネルギー吸収機構を備えたものがあ
る。
チューブと、中空内側スペース及び一方の軸線方向端部
における端部壁を有して前記円筒チューブ中を滑動する
ようにされたピストンと、着火された後ピストンの内側
スペースを高圧ガスにさらす装填物とを有し、前記端部
壁に通路開口が設けられ、該通路開口が吹抜けパッチに
よって閉じられたリニア駆動装置(プリテンショナー)
が開示されている。このリニア駆動装置では、装填物に
着火されるとその高圧ガスによってピストンが円筒チュ
ーブ中を滑動され、そのピストンの移動によってリトラ
クターの巻取り軸がベルトの弛み除去方向に回転され
る。その後、エネルギー吸収機構の作動により、リトラ
クターの巻取り軸が逆回転される。この時、ピストンは
高圧ガスの圧力(残圧)に抗して円筒チューブ中を装填
物着火時とは逆方向に移動される。つまり、ピストンが
高圧ガスを更に圧縮する。そこで、ピストンに設けられ
た吹抜けパッチが破れたり外されたりして、通路開口か
らガスが排出される。又は、吹抜けパッチに設けられた
排出開口からガスが排出される。
合、プリテンショナー作動後、エネルギー吸収機構の作
動により残圧が圧縮される事になる。このため、エネル
ギー吸収機構での吸収エネルギーに上乗せされる形でプ
リテンショナーの残圧を圧縮するエネルギーが加算され
てしまう。更にプリテンショナー作動ストロークと、エ
ネルギー吸収機構の作動ストロークは、一般的にはプリ
テンショナーストロークの方が短い。このためプリテン
ショナーストロークエンドで、プリテンショナーを切り
離したりする必要が生じ、その際にプリテンショナーの
圧縮エネルギー上乗せ分が無くなってしまうため、エネ
ルギー吸収量に段差が生じてしまう。また、残圧を更に
圧縮するため、圧力容器の耐圧性も高くする必要があ
る。上記を改良するために、特開平9−188223号
公報のように吹抜けパッチにより所定の圧力で解放する
機構が提案されている。しかし、この方法では吹抜けパ
ッチが解放されると文字通り圧力の解放であり急激な変
化となってしまう。また前記公報中に有る小さな穴の開
いた吹抜けパッチを使用した場合、燃焼ガスは除々に抜
く事が可能で有る。しかし、吹抜けパッチが解放されれ
ば急激な変化が発生してしまう。また、吹抜けパッチが
解放しないよう穴径を大きくすると、ガスの抜けが大き
くなり、プリテンショナー作動時の圧力損失も大きくな
ってしまう。このため、プリテンショナー性能とエネル
ギー吸収時の安定性を両立する設計的自由度が小さくな
ってしまう。
を変化させる事により達成する。ガスの抜け特性は、プ
リテンショナー作動時は少なく、エネルギー吸収時には
より多くかつスムーズにするのが理想である。このた
め、最初はガス抜き穴径を小さくして、プリテンショナ
ー作動時の圧力損失を小さくする。次に、細管内を高温
の燃焼ガスが通過する事により穴径が拡大して除々にか
つ大量にガスを抜くようにする事を目的とする。
両緊急時に高圧ガスを発生するガス発生器と、前記ガス
発生器からの高圧ガスが導かれるシリンダと、前記シリ
ンダ内に移動可能に収容されて前記高圧ガスによって押
圧移動されるピストンと、前記ピストンの移動を利用し
てシートベルト用リトラクターの巻取り軸をベルトの弛
みが除去される方向に回転させる駆動手段とを有し、前
記ベルトの弛み除去後に該ベルトに作用する張力が所定
以上になると前記巻取り軸を逆回転させるエネルギー吸
収機構とともに使用されるプリテンショナーを備えたシ
ートベルト装置において、前記高圧ガスが充満される空
間からその外部へ前記高圧ガスを排出するガス通路を有
するガス抜き機構が設けられ、前記ガス通路は少なくと
もその一部が前記高圧ガスの排出に伴って拡大すること
を特徴とするシートベルト装置によって達成される。
もよいし、シリンダ等に設けられてもよい。ガス通路の
形態は、特に限定されず、高圧ガスが充満される空間か
らその外部へ高圧ガスを排出できるようなものであれば
よい。そして、高圧ガスの排出に伴って、ガス通路の長
さ方向の一部のみが拡大してもよいし全体が拡大しても
よい。以上のようなシートベルト装置によれば、プリテ
ンショナー作動時にはガス通路が狭いのでそのガス通路
から排出される高圧ガスの量を少なくでき、エネルギー
吸収機構作動時にはガス通路が拡大するのでそのガス通
路から高圧ガスを効率良く排出できる。つまり、プリテ
ンショナー作動時にはベルトの弛みを迅速に除去でき、
エネルギー吸収機構作動時にはベルトにかかる荷重に応
じて円滑にベルトを繰り出すことができる。このような
構成によれば、装置の大型化や構造の複雑化を招くこと
もない。また、ガス通路の形状や大きさの変更、ガス通
路の位置変更など、様々なバリエーションが考えられる
ため、車種毎に最適な設計を容易に行える。
は、少なくともその一部が前記高圧ガスの排出に伴って
溶ける又は破損する変形可能部材によって区画されてい
ることが好ましい。ガス通路は、その全周が前記変形可
能部材によって区画されて(囲まれて)もよいし、その
周方向の一部のみが変形可能部材によって区画されても
よい。また、ガス通路の長さ方向の一部のみが変形可能
部材によって区画されてもよい。変形可能部材の材質と
しては、樹脂、アルミニウム等の、高温・高圧ガスによ
って溶け易いものを例示できるが、特に限定されない。
このような構成によれば、ガス通路を拡大するためのア
クチュエータ等が不要であるため、確実な作動を低コス
トで得ることができる。また、変形可能部材の形状や大
きさを変更することで、様々なバリエーションが得られ
る。また、前記構成において、前記ガス抜き機構は、前
記ガス通路の拡大前はそのガス通路と遮断されており前
記ガス通路の拡大時にそのガス通路と連通する補助空間
を有していることが好ましい。補助空間は、ガス通路と
連通する前から外部に連通したもの、いわば補助通路で
あってもよい。このような構成によれば、エネルギー吸
収機構作動時の高圧ガスの排出を促進できるので、補助
空間の形状や大きさの変更により、益々バリエーション
を増やすことができる。
構は、前記高圧ガスの排出に伴って拡大する第1ガス通
路が設けられた変形可能部材と、前記高圧ガスの排出に
伴って拡大しない第2ガス通路が設けられた非変形部材
とを有している構成とすることができる。また、前記ピ
ストンが前記変形可能部材と前記非変形部材とを有して
おり、前記第1ガス通路及び前記第2ガス通路が前記ピ
ストンの移動方向に沿って同一直線上に延びて前記ピス
トンを貫通している構成とすることができる。また、前
記第1ガス通路の拡大前は、該第1ガス通路が前記第2
ガス通路より狭い構成とすることができる。さらに、前
記変形可能部材は、少なくともその一部が前記非変形部
材の内部に嵌め込まれている構成とすることができる。
施形態を説明する。図1は本発明の第1実施形態である
シートベルト装置におけるプリテンショナー10の分解
斜視図であり、図2は図1に示したプリテンショナー1
0の初期状態を示す断面図である。このプリテンショナ
ー10は、自動車等の車両のシートベルト用リトラクタ
ーに装備されて、衝突時等の車両緊急時にベルト(ウェ
ビング)の弛みを除去するものである。プリテンショナ
ー10は、図示略のクラッチ機構を介してリトラクター
の巻取り軸4(図2参照)にトルクを伝達できる。
11が発生する高温・高圧のガスを、ガス発生器11を
覆うガス発生器ケース11aを通じてシリンダ17へと
導いている。シリンダ17は、一端(基端)をガス発生
器ケース11aに接続され、他端をその他端に設けた鍔
部17aを介してプリテンショナー10のロアケース
(ラックギヤケース)18に接続されている。鍔部17
aは、ロアケース18の凹溝18aに嵌合して、シリン
ダ17をロアケース18に連結している。
可能に収容されている。ここではピストン20が、ラッ
ク(移動部材)15の基端に一体形成された円板状のピ
ストン本体21と、ピストン本体21に重ねられてシリ
ンダ17内に供給されるガス圧力をピストン本体21に
伝える略円板状のブッシュ(受圧板)22と、ピストン
本体21とブッシュ22との間に配置されたリング状の
シール部材23とを備えている。ブッシュ22及びピス
トン本体21には、後で詳述する第1ガス通路22a及
び第2ガス通路21aが設けられている。このプリテン
ショナー10では、ガス発生器ケース11a、シリンダ
17、ピストン20によって、圧力容器12が形成され
ている。圧力容器12の内部が、高圧ガスが充満される
空間となる。圧力容器12は、ラック15の基端側に配
置されている。ピストン20によって仕切られたシリン
ダ17の内部空間のうち、ガス発生器11側の空間が、
高圧ガスが充満される空間となる。
本体21に立設されたラック15に、ラック歯15bが
形成されている。ピストン本体21が設けられた側とは
反対側のラック15先端のラック歯15bは、初期状態
においてピニオンギヤ16に噛合している。ラック15
をガスの圧力で押圧移動して、該ラック15と常時噛み
合わされたピニオンギヤ16を図中時計回りの方向に回
転させることで、ベルトの弛みを除去する方向にリトラ
クターの巻取り軸4を回転できる。つまりこのプリテン
ショナー10では、ベルトの弛み除去方向にリトラクタ
ーの巻取り軸4を回転させる駆動手段として、ラック1
5とピニオンギヤ16とを有するものが採用されてい
る。なお、駆動手段の形態はこれに限定されず、例え
ば、ピストンに押圧部材を設けて、押圧部材をガスの圧
力で押圧移動して、巻取り軸4まわりに巻回されたワイ
ヤー部材をその押圧部材で引張ることで巻取り軸4を回
転させるような構成を採用してもよい。
6の回転により図示略のクラッチ外輪を増速回転させる
べくピニオンギヤ16とクラッチ外輪の間に配設された
増速歯車伝動装置である遊星歯車装置14(図1参照)
と、車両緊急時にガス発生器11を作動させる図示略の
制御装置とを備えている。ロアケース18には、ピニオ
ンギヤ16が回転自在に収容される中央開口18bと、
中央開口18bに連通してラック15を摺動案内する案
内溝18cとが形成されている。ロアケース18の外側
を覆う板状のアッパーケース19には、巻取り軸4の先
端が貫通する開口19aが形成されている。
れるリトラクターには、ラック15の押圧移動によるベ
ルトの弛み除去後に、ベルトに作用する張力が所定以上
になると巻取り軸4を逆回転させ、このとき例えばトー
ションバー(巻取り軸)をねじり変形させるエネルギー
吸収機構(図示略)も装備されている。
である。略円板状のブッシュ22は、合成樹脂又はアル
ミニウム等の金属で形成された変形可能部材である。ブ
ッシュ22の中心を、細管状の第1ガス通路22aが貫
通している。円板状のピストン本体21は、炭素鋼等の
金属で形成された非変形部材である。ピストン本体21
の中心を、細管状の第2ガス通路21aが貫通してい
る。第1ガス通路22aと第2ガス通路21aとは同一
直線上に延びて、ピストン20を貫通している。初期状
態において、第1ガス通路22aは第2ガス通路21a
より細い。例えば、第1ガス通路22aは直径0.8〜
2mmの細管とすることができ、第2ガス通路21aは
直径1.5〜3mmの細管とすることができる。
にまで延びて、ラック15の移動方向に対して直交する
方向(横方向)に延びた第3ガス通路(横孔)24に連
通している。ラック15も、炭素鋼等の金属で形成され
た非変形部材である。ピストン本体21とラック15は
同一部材でもかまわない。第3ガス通路24は、ピスト
ン20によって仕切られたシリンダ17の内部空間のう
ち、ガス発生器11側とは反対側の空間(高圧ガスが充
満される空間の外部)に連通している。リング状のシー
ル部材23は、ブッシュ22のピストン本体21に対向
する面に設けられた凹部内に装着されて、ブッシュ22
とピストン本体21との間に挟持されている。ブッシュ
22とピストン本体21とは、例えば接着により結合さ
れている。
には先ずプリテンショナー10が作動し、ガス発生器1
1から高温・高圧ガスが発生されて、そのガスにより、
図3(A)に矢印Pで示すようにピストン20及びラッ
ク15が図中左方に高速で押圧移動される。この時、そ
の高圧ガスの一部が第1ガス通路22a、第2ガス通路
21a及び第3ガス通路24を通過しようとするが、各
ガス通路22a,21a,24が細管形状であるため、
ガスの粘性抵抗が多いに作用し、第3ガス通路24から
はほとんどガスが排出されない。特に、第1ガス通路2
2aが狭いため、ガスの排出がここで妨げられる。つま
り、圧力容器12内の圧力がほとんど低下しない。ピス
トン20及びラック15の押圧移動開始から終了までの
時間は極めて短時間であり、例えば10msec以下で
ある。この間に、リトラクターの巻取り軸がベルトの弛
み除去方向に回転される。
了後、しばらくして(例えば15msec経過して)、
図示略のエネルギー吸収機構が作動し、図3(B)に矢
印Fで示すようにピストン20及びラック15が図中右
方に比較的ゆっくりと押圧移動される。この時の移動速
度は、プリテンショナー作動時の移動速度より低い。ピ
ストン20及びラック15の押圧移動開始から終了まで
の時間は、例えば20〜60msecである。この間
に、圧力容器12内の高圧ガスの一部が第1ガス通路2
2a、第2ガス通路21a及び第3ガス通路24を通過
して排出される。高圧ガスの通過によりブッシュ22が
溶けて、第1ガス通路22aは徐々に拡径されていく。
そして、図3(C)に示すように、第1ガス通路22a
の直径が第2ガス通路21aの直径に略等しくなるま
で、第1ガス通路22aは拡径される。
始からエネルギー吸収機構作動終了までの間の時間と、
ベルトに作用する張力との関係を示すグラフである(実
線)。図中二点鎖線で示されるのは、従来のプリテンシ
ョナーにおける時間及びベルト張力の関係を示すグラフ
である。本実施形態においては、エネルギー吸収機構の
作動によってベルトが円滑に繰り出されることが、図4
からわかる。エネルギー吸収機構の作動範囲では、ベル
ト張力が徐々に(連続的に)低下しており、ベルト張力
の急激な変動(非連続点)がない。なお、従来のものと
比較して、プリテンショナーの機能の低下は見られず、
本実施形態ではベルトの弛みが迅速に除去されることが
わかる。
ベルト装置におけるプリテンショナーの要部を示す断面
図である。以下、すでに説明した部材等と同様な構成・
作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相
当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略す
る。また、図示しない構成は、第1実施形態と同様とす
ることができる。本実施形態では、非変形部材であるラ
ック15の基端に一体形成されたピストン本体31の内
部に、変形可能部材であるブッシュ32の全体が嵌め込
まれている。リング状のシール部材33は、ピストン本
体31の圧力容器12に対向する面に設けられた凹部内
に装着されている。ブッシュ32は略円柱状に形成さ
れ、その中心軸を貫通する細管状の第1ガス通路32a
を有している。
細管状の第2ガス通路31aが貫通している。第1ガス
通路32aと第2ガス通路31aとは同一直線上に延び
て、ピストン30を貫通している。初期状態において、
第1ガス通路32aは第2ガス通路31aより細く、例
えば第1実施形態のときと同様な直径の細管とすること
ができる。第2ガス通路31aは、ラック15の内部に
まで延びて、第3ガス通路(横孔)34に連通してい
る。
とピストン本体31との結合を容易かつ確実に行える。
ベルト装置におけるプリテンショナーの要部を示す断面
図である。本実施形態では、非変形部材であるラック1
5の基端に一体形成されたピストン本体41の内部に、
変形可能部材であるブッシュ42の全体が嵌め込まれて
いる。リング状のシール部材43は、ピストン本体31
の圧力容器12に対向する面に設けられた凹部内に装着
されている。ブッシュ42は略円柱状に形成され、その
中心軸を貫通する細管状の第1ガス通路42aを有して
いる。さらにブッシュ42は、第1ガス通路42aから
半径方向に間隔をあけて形成された補助空間としての肉
抜き部42bを有している。肉抜き部42bは、周方向
に間隔をあけて複数設けられてもよいし、リング状であ
ってもよい。本実施形態では、初期状態において肉抜き
部42bは第1ガス通路42a、第2ガス通路41a、
第3ガス通路44及び外部のいずれにも連通していな
い。しかし、肉抜き部42bの形態はこれに限定され
ず、第1ガス通路42aに連通していなければ、その他
の通路や外部に連通していてもよい。
出に伴って第1ガス通路42aが拡径していき、肉抜き
部42bに連通した時点で、ガスの排出が加速される。
こうして、圧力容器12内の残圧を円滑に下げることが
できる。
ベルト装置におけるプリテンショナーの要部を示す断面
図である。本実施形態では、非変形部材であるラック1
5の基端に一体形成されたピストン本体51にも、ピス
トン本体51に重ねられたブッシュ52にも、ガス通路
が形成されておらず、シリンダ57にガス通路57aが
形成されている。ガス通路57aは、ラック15及びピ
ストン50の基端側に配置されて、高圧ガスが充満され
る空間と外部とを連通している。シリンダ57は、全体
をアルミニウム等の変形可能部材で構成されてもよい
し、ガス通路57aの周りのみを変形可能部材で構成さ
れてもよい。ガス通路57aの周りの部分をシリンダ5
7から突出した凸部57bとすれば、ガス通路57aの
所定の長さを確保でき、プリテンショナー作動時にガス
の粘性抵抗を十分に利用できる。そして、エネルギー吸
収機構の作動時には、このガス通路57aも徐々に拡径
される。
れるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。
例えば、ガス発生器11として、着火されて高温・高圧
ガスを発生するものの他、高圧ガスボンベ等を利用した
ものを採用してもよい。また、上述した実施形態を適宜
組み合わせてもよい。
大型化されることなく、プリテンショナーの機能とエネ
ルギー吸収機構の機能とが向上されたシートベルト装置
を得ることができる。
ーの分解斜視図である。
状態における断面図である。
る。
ーの要部断面図である。
ーの要部断面図である。
ーの要部断面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 車両緊急時に高圧ガスを発生するガス発
生器と、前記ガス発生器からの高圧ガスが導かれるシリ
ンダと、前記シリンダ内に移動可能に収容されて前記高
圧ガスによって押圧移動されるピストンと、前記ピスト
ンの移動を利用してシートベルト用リトラクターの巻取
り軸をベルトの弛みが除去される方向に回転させる駆動
手段とを有し、前記ベルトの弛み除去後に該ベルトに作
用する張力が所定以上になると前記巻取り軸を逆回転さ
せるエネルギー吸収機構とともに使用されるプリテンシ
ョナーを備えたシートベルト装置において、 前記高圧ガスが充満される空間からその外部へ前記高圧
ガスを排出するガス通路を有するガス抜き機構が設けら
れ、前記ガス通路は少なくともその一部が前記高圧ガス
の排出に伴って拡大することを特徴とするシートベルト
装置。 - 【請求項2】 前記ガス通路は、少なくともその一部が
前記高圧ガスの排出に伴って溶ける又は破損する変形可
能部材によって区画されている請求項1に記載のシート
ベルト装置。 - 【請求項3】 前記ガス抜き機構は、前記ガス通路の拡
大前はそのガス通路と遮断されており前記ガス通路の拡
大時にそのガス通路と連通する補助空間を有している請
求項1又は2に記載のシートベルト装置。 - 【請求項4】 前記ガス抜き機構は、前記高圧ガスの排
出に伴って拡大する第1ガス通路が設けられた変形可能
部材と、前記高圧ガスの排出に伴って拡大しない第2ガ
ス通路が設けられた非変形部材とを有している請求項1
〜3のいずれかに記載のシートベルト装置。 - 【請求項5】 前記ピストンが前記変形可能部材と前記
非変形部材とを有しており、前記第1ガス通路及び前記
第2ガス通路が前記ピストンの移動方向に沿って同一直
線上に延びて前記ピストンを貫通している請求項4に記
載のシートベルト装置。 - 【請求項6】 前記第1ガス通路の拡大前は、該第1ガ
ス通路が前記第2ガス通路より狭い請求項4又は5に記
載のシートベルト装置。 - 【請求項7】 前記変形可能部材は、少なくともその一
部が前記非変形部材の内部に嵌め込まれている請求項4
〜6のいずれかに記載のシートベルト装置。
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