JP2003534971A - プリテンショナドライブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 シートベルト１２用のプリテンショナ１０は、プーリー３４の回りに固定され、かつ他端もハウジング１８に固定されたストラップ３０を使用する。プリテンショナの起動時、アクチュエータ２０が、長方形通路７２の端から端まで駆動されて、通路７２を横断して延びるストラップ３０の一部３１を推進する。ストラップ３０によってプーリー３４の回りに生成されたトルクによって、ギア付きプーリー３４が、スライドしてギア付きハブ３８と回転係合する。ギア付きハブ３８は、シートベルトリトラクタのスプール４６と同軸に回転連動し、シートベルトリトラクタのスプールシャフト４０は、ハブ３８とスプール４６を貫通して軸方向に延びる。プリテンショナ１０を起動すると、ガス発生剤が点火され、アクチュエータ２０を駆動するのに十分なガス圧が発生することによって、プーリー３４、ハブ３８、シャフト４０およびスプール４６が回転運動する。これによって、スプール４６に巻回されたシートベルト１２に予張力が加えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】関連特許の相互参照 本願は、２０００年６月２日付申請の米国予備出願第60/209,060号の優先権を
主張するものである。本願はまた、２００１年２月５日に出願の米国特許出願第
09/777,388の一部継続出願である。

【０００２】発明の背景 本発明はシートベルト用プリテンショナに関し、より詳細には、複数の簡略化
したモーション倍率器を組み込むことにより、アクチュエータのストローク要件
を緩和するシートベルト用プリテンショナに関する。

【０００３】 シートベルト用プリテンショナは、乗員の前方への移動を最小化するために、
衝突発生時にシートベルトの緩みを除去する。火薬式ガス発生装置を使用して、
衝突時にシートベルトの緩みを巻き上げるか、または引き込む機構を起動させる
ことは知られているが、このような公知の火薬式ガス発生装置は、一般にシート
ベルトリトラクタ内に配置されている。したがって、起動後はリトラクタの劣化
が防止できないために、プリテンショナとリトラクタの全体を取り替えなくては
ならず、車両オーナにとっては大きなコスト負担となる。また高温ガスは内部金
属表面を摩減（abrade）すると共に、灰や燃滓を発生させてリトラクタ機構を動
かなくさせる。

【０００４】 公知のプリテンショナのもう一つの問題は、プリテンショナが、例えば車両エ
アバッグを起動させるのに十分な「G」力が発生する、重大事故時にのみ起動す
るように設計されていることである。安全システムの設計者は、起動後に、シー
トベルト用リトラクタとプリテンショナの全アセンブリを取り替える費用が高い
ために、そのような比較的高い閾値を選んでいる。この結果、シートベルト用プ
リテンショナは、軽度の衝突においては乗員を保護しない。

【０００５】 公知のプリテンショナに関連する問題の１つに、重大事故においてのみプリテ
ンショナが起動されるとき、衝突場面において比較的遅い段階で、起動が起こる
ことである。したがって、プリテンショナはシートベルトの緩みを迅速に除去し
なくてはならず、時には乗員に傷害を与えることがある。

【０００６】 本願に参照として組み入れる、米国特許第5,967,440号には、安全ベルトシス
テム用のプリテンショナおよび従来型リトラクタが記載されている。シートベル
ト用リトラクタと比較すると、プリテンショナは比較的複雑かつ大型であり、シ
ートベルトアセンブリの重量および空間要件を増大させる。 本願に参照として組み入れる、米国特許第5,899,399号には、最新技術のプリ
テンショナが記載されている。このプリテンショナは、比較的複雑であり、この
ために製造プロセスが複雑化する。 本願に参照として組み入れる、米国特許第5,944,350号には、最新技術のプリ
テンショナが記載されている。このプリテンショナも、比較的大型であり、この
ためにシートベルトアセンブリの重量および空間要件を増大させている。

【０００７】 本願に参照として組み入れる、ドイツ特許第DE10010379A1では、ウェビングリ
ールのハブの回りに巻いたスチールコードを駆動するマルチピース（複数シリン
ダ）アクチェータ用の弓形パスを有し、これによって連結されたシートベルトに
予張力をかける、プリテンショナが記載されている。このプリテンショナは、マ
ルチピースアクチュエータとすること、またアクチュエータが横切るのに弓形チ
ャネルとしなくてはならないことを考えると、その製造がより複雑となる。弓形
チャネルを使用すると、チャネル幅の均一性と有効なシーリングが困難となる。
第２には、通常の車両運転中のガタガタ音を防止するために騒音低減手段を使用
するために、製造コストが増大する。さらに、スチールコードとマルチピースア
クチュエータの共用は、摩擦損失を生み、アクチュエータの最前端シリンダから
スチールコードに作用する荷重が減少する。その結果、マルチピースアクチュエ
ータを駆動することおよび、シートベルトに予張力（プリテンション）を加える
ことに、より大きな力を必要とする。記載されている１つの解決策では、弓形チ
ャネルに沿って回転要素が円滑に移動しやすくするために、中間要素「４３」が
使用される。結果的に、中間要素「４３」を使用しなければ、顧客の要求に応じ
たシートベルトの予張力に必要と思われる比較的大きな燃焼圧力（より多量の推
進薬によって生じる）に耐えるのに、おそらくより頑強なハウジングを必要とす
る。

【０００８】 その他のプリテンショナの設計においては、連結されたシートベルトリトラク
タ軸をクラッチするために、比較的複雑なクラッチアセンブリが使用される。公
知のプリテンショナ駆動システムの多くも、比較的複雑である。参照として本願
に組み入れる、米国特許第6,042,041号、5,842,344号、5,794,876号、5,699,976
号では、公知のプリテンショナの複雑さが説明されている。したがって、製造要
件が簡略化されることを考えると、公知の設計の簡略化が望ましい。

【０００９】発明の概要 本発明の好適に構成された実施態様によれば、上記の問題は、本質的に密封さ
れたハウジング内でモーション倍率器を使用し、これによってリトラクタが燃焼
ガスや燃滓に曝されるのを防止することにより、解決される。より具体的には、
本発明では、ギア付きハブと摺動可能に係合する駆動ギアを使用することによっ
て、クラッチを必要とすることなくシートベルトに予張力を加える。本発明はま
た、プレテンショナ内に収納された火薬成分が燃焼したときに形成されるガスや
固形物に、乗員が曝されるのを防止する。

【００１０】 本発明の好ましい実施例においては、プリテンショナは、ハウジングと、ギア
付きハブと連動するスライド可能な一体型駆動ギアと、ギア付きハブ内に同軸で
長手方向に配置されたリトラクタシャフトと、プリテンショナの起動時に駆動ギ
アと連動するストラップと、プリテンショナの起動時にストラップと連結するピ
ストンと、ピストンを推進するガス発生剤または火薬と、例えば加速度計からの
信号を受けてガス発生剤に点火するイニシエータとを含む。ガス生成火薬に点火
時に、ピストンは略直線の経路で前方に駆動され、これによって、ストラップを
引き締め、駆動ギアを回転させ、同時に駆動ギアをスライドさせてギア付きハブ
と係合するように付勢する。こうしてウェビングリールシャフトの第１端部に固
定されたギア付きハブの回転により、リトラクタシャフトの第２端部回りに固定
されたウェビングリールに巻回されたシートベルトに、予張力が加えられる。

【００１１】 使用後には、プリテンショナまたはその中の部品だけを交換すればよく、リト
ラクタまたはシートベルトリトラクタ機構の他の構成部品も取り替える費用が不
要になる。一般に、リトラクタは再使用のために保存される。 プリテンショナの起動によってかかる費用が大幅に低減されるために、軽度の
事故においても、シートベルトの予張力により乗員を保護することができる。さ
らに、軽度の衝突において起動するプリテンショナはまた、重大な衝突場面にお
いて早い段階で起動する。プリテンショナが早期に起動することによって、プリ
テンショナの起動時の衝撃を低減でき、これによってシートベルトプレテンショ
ナ自体による引き起こされる障害の可能性が低下する。

【００１２】好ましい態様の説明 図を参照すると、本発明の好ましい実施態様によるプリテンショナ１０は、従
来型シートベルトリトラクタ１４のシートベルト１２に予張力を加えるように構
成されたガス発生器１６を備える。本発明のプリテンショナを応用できる、典型
的なシートベルトリトラクタは、参照として本願に組み入れる、米国特許第5,74
3,480号、5,553,803号、5,667,161号、5,451,008号、4,558,832号および4,597,5
46号に教示されている。しかし、多くの公知のリトラクタではプリテンショナ起
動時にクラッチ機構を利用しているが、本発明ではシートベルトに予張力を加え
るためのクラッチアセンブリが不要になることが強調されるべきである。したが
って本発明のプリテンショナの製造は簡略化される。

【００１３】 ハウジング１８は、ガス発生器１６を収容する。ガス発生器１６は、燃焼時に
ピストン２０に流体的に作動する。ピストン２０は、鋼、真鍮、アルミニウム、
プラスチック、その他の十分に剛性のある材料で製作される。ガス発生器１６に
は、燃焼させてプリテンショナ１０を起動させるのに使用する火薬材料２２が収
容されている。ガス発生混合物２２は、現在プリテンショナに使用されている公
知または最新技術の、任意の推進剤でもよく、あるいはその代わりに例えばエア
バッグに使用できる公知のガス発生剤でもよい。説明のためには、参照として組
み入れる米国特許第5,035,757号を参照されたい。別法として、図５に示すよう
に、ガス発生剤２２をピストン２０内に収容することによって、独立したガス発
生器１６を省略してもよい。

【００１４】 イニシエータ（起爆装置）２６上の電気接点２４は、車両衝突時にプリテンシ
ョナ１０の起動信号を出す、衝突センサ（図示せず）と接続する。イニシエータ
２６は、例えば加速度計から信号を受けると、火薬式ガス発生剤２２に点火する
。イニシエータ容器２８は、ねじ式またはその他の方法でハウジング１８内に受
け入れられると共に、イニシエータ２６を収容している。換言すると、衝突発生
時にプリテンショナ１０を起動させ、アクチュエータ２０を駆動する手段には、
ピストン２０内に収納された（または独立のガス発生器１６で供給される）ガス
発生剤２２、電気接点２４およびイニシエータ２６が含まれる。

【００１５】 火薬式ガス発生剤２２の燃焼で生成されたガスは、次いでピストン２０をスト
ラップ３０の平坦部分３１に押し込む。ストラップ３０は第１端部で、摺動式一
体型駆動ギアまたはプーリー３４の回りに、巻回かつ固定されている。ストラッ
プ３０の第２端部３６は、ピストン２０に隣接または近傍位置で、ハウジング１
８の外部に固定されている。駆動ギア３４は、ピストン２０の起動時に、スライ
ドしてギア付きハブ３８と係合する。車両の通常運転時で、かつプリテンショナ
の起動以前には、駆動ギア３４と第２ギアまたはギア付きハブ３８とは、並置さ
れるが、係合はしていない。しかし、プリテンショナ１０を起動させると、スト
ラップ３０が及ぼす力によってせん断ピン５０を折り、ギア３４がスライドして
ギア付きハブ３８と係合する。リトラクタ１４のウェビングリールシャフト４０
は、軸に沿って長手方向に配置され、シャフト４０の第１端部４２の回りにハブ
３８が圧入、または別の方法で固定されている。リトラクタ軸４０の第２の端部
４４は、ハウジング１８を貫通して、リトラクタ１４内へとの延びている。ウェ
ビングスプールまたはリール４６は、第２端部４４の回りに回転して、シートベ
ルト１２を巻取り、および巻出しをする。

【００１６】 図からわかるように、せん断ピン５０は、プーリー３４の内壁５２および外壁
５４を貫通して延びている。言い換えると、せん断ピン５０は、プーリー３４を
貫通して長手方向に延びて、プーリー３４を、ハウジング１２とカバー５６とに
固定し、これによってギア付きプーリー３４がプリテンショナ起動以前に直線お
よび回転運動を起こすことを防止している。プーリー３４の軸シリンダまたはシ
リンダ（円柱）部分５８には、それに固定されたストラップ３０が巻きつけ、す
なわち円周方向に配置されている。プリテンショナが起動し、ピストン２０が起
動すると、ストラップ３０がプーリー３４のシリンダ５８回りにトルクを発生さ
せる。アクチュエータ２０の移動に応じてトルクが増大すると、せん断ピン５０
は、中央部６２と比較して小さな径を持つ部分６０で、せん断されることによっ
て、ギア３４が直線運動し、ギア３８と係合する。

【００１７】 また図３に示すように、ギア付きプーリー３４は、ハウジング１８内に形成さ
れた第１ガイドスロット６６に接続された、第１スタブシャフト６４をさらに有
する。ギア３４はまた、第１スタブシャフト６４と同軸方向の第２スタブシャフ
ト６８を有し、シャフト６８はカバー５６内に形成された第２ガイドスロット７
０に接続している。ストラップ３０によって生成されたねじりに応じて、各スタ
ブシャフトが受入れスロットを端から端まで直線移動することによって、駆動ギ
ア３４が直線移動する。駆動ギア３４を案内することに加えて、スタブとそれぞ
れのスロットは、駆動ギア３４とハブ３８間の中心間距離を確定すると共に、摩
擦損失を最小化する支持表面を提供する。

【００１８】 本発明の別の態様においては、第１の長方形チャネル７２が、第１の端部７４
と第２の端部７６を有して、ハウジング１８の長手方向に実質的に同じ長さに形
成されている。アクチュエータ２０は、推進剤２２の点火と、プリテンショナ１
０の起動以前は、第１端部７４内に収容されている。スプリング７６を用いて、
アクチュエータ２０の前端を、通路７２を横断するストラップ３０の平坦部分３
１に対して付勢してもよい。これによって振動による騒音を抑止できる。ストラ
ップ３０の第１端部３２は、部分３１から延びており、プーリー３４の円柱部分
５８の回りに巻かれている。ストラップ３０の第２端部３６は、ピストン２０に
隣接するハウジング１８の外部に固定されている。このように構成すると、スト
ラップ３４は、遊星ギアなどのギア式モーション倍率器を使用したときに匹敵す
る、モーション倍率効果を提供しながらも、コストははるかに少なくてすむ。要
約すると、アクチュエータ２０の直線運動は、駆動ギア３４の直線および回転運
動、ギア付きハブの回転運動、およびハブ３８と同軸関係のスプールの回転運動
に変わる。このようにしてシートベルト１２が引き締められる。

【００１９】 本発明には、要するに３つの独立した、しかも簡単なモーション倍率特性が組
み込まれる。それは１）ピストン２０／ストラップ３０構成、２）２つの直径を
有するスライド式一体型駆動ギア（小径の円柱５８の入力直径、対、大径の内壁
５２および外壁５４の出力直径、ここで入力直径すなわち円柱５８は、それに巻
きつけたストラップ３０を有し、プリテンショナ１０の起動時には、出力直径す
なわちギア付き壁５２および５４が、ハブギア３８と噛合する）、および３）大
径の駆動ギア３４の直径（ギア付き壁５２および５４の、出力直径）、対、小径
のハブギア３８の直径、である。さらに、本発明はクラッチ機構を組み込んだ公
知のモーション倍率器の設計と製造を簡略化する。本発明によると、クラッチは
まったく必要ではない。最後に、本質的に密封されたハウジング１８は、比較的
大量のガス、騒音および火焔の発生を防止する。

【００２０】 プリテンショナ起動に基づくリトラクタの応答の説明には、本願に参照として
組み入れるブラウン（Brown）らの米国特許第5,899,399号を参照されたい。「プ
リテンショニング」とは、一般にシートベルトの緩みを除去する意味と定義され
る。本発明によると、ガス発生剤により生成されたガスが、ピストン２０をスト
ラップ３０に推し込むことによって、ハブ３８を回転前進させて、シートベルト
１２の緩みを引き締める。

【００２１】 ハウジング１８、ピストン２０、駆動ギア３４、ハブギア３８およびイニシエ
ータ容器２８は、好ましくは、プラスチック、複合材料、および／または鋼、合
金鋼、亜鉛またはアルミニウムなどの１種または２種以上の金属から、射出成型
、ダイキャストおよび／または削り出しする。ガス発生器１６、ガス発生剤２２
、イニシエータ２６およびストラップ３０はすべて、当業者には公知の方法によ
って、製造または入手する。例えばストラップ３４は、鋼またはアルミニウム板
材、鋼またはアルミニウム線材、あるいは繊維（布またはゴム）ストリップなど
から形成することができる。例えば、日本のTakata Incなどの会社がガス発生器
１６を供給することができる。イニシエータ２６は、前記相手先ブランド供給業
者（OEM）またはスペシャルデバイスインコーポレーテッド（Special Devices I
ncorporated）のような企業が供給することができる。上記出典は、参照として
組み入れており、例として引用した。

【００２２】 得られる利点には、簡略化された製造と、リトラクタの保存も含まれる。例え
ば、ブラウン（Brown）らの米国特許第5,899,399号を参照されたい。また、本願
に参照として組み入れる、ベール（Behr）の米国特許第5,397,075号を参照すれ
ば、そのリトラクタ軸を起動させるのに用いられる複雑なギア駆動機構が、本発
明によって置換できることがわかる。最後に、引用した文献に記載されているガ
ス換気ポートは不要であり（望ましい場合には設けてもよい）、製造はさらに簡
略化される。

【００２３】 上記は本発明の使用について示し、説明したが、本願で開示した特定の好まし
い実施例に、本発明を制限しようとするものではない。したがって、上記の教示
、および関連技術のスキルおよび／または知識に見合う変形形態や修正形態は、
本願で説明し、添付の特許請求の範囲に述べた本発明の範囲内である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による交換可能なシートベルトプリテンショナの、起動前における、概
略立面図である。

【図２】 本発明による交換可能なシートベルトプリテンショナの、起動後における、概
略立面図である。

【図３】 図１の実施例のＡ−Ａ切断線に沿った、断面図である。

【図４】 本発明のプリテンショナと、従来技術のシートベルトリトラクタとの機械的協
働を説明する、図２の実施例のＢ−Ｂ切断線に沿った、断面図である。

【図５】 アクチュエータ内へのガス発生混合物を配置した実施例を示す図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シートベルトリトラクタのウェビングリールのウェビングリ
   ールシャフトと協働し、起動時にリールに巻回されたシートベルト用ウェビング
   に予張力を加える、プリテンショナであって、 長手方向に延びる長方形の第１通路を内部に収容し、この通路が第１の端部と
   第２の端部を有する、ハウジングと、 前記ウェビングリールシャフトに固定されて、回転連動するギア付きハブであ
   り、前記シャフトが、リールからハウジング中に、軸方向に前記第１ギアを貫通
   して延びる、前記ギア付きハブと、 プリテンショナ起動時には、前記ギア付きハブと摺動可能に係合可能であり、
   プリテンショナ起動前には係合解除されているギア付きプーリーと、 第１の端部が前記ハウジングに固定され、中間部分が前記第１端部から前記第
   １通路を横断して延びており、第２端部が前記中間部分から延びて、前記プーリ
   ーに固定かつ巻回されている、ストラップと、 プリテンショナ起動時に、前記ストラップに張力を加えるために、前記通路の
   第１端部内に配置された、アクチュエータと、 点火可能であって、プリテンショナを起動し、アクチュエータを前記第２通路
   中に放出するのに十分な力を発生する、ガス発生混合物と、 前記ハウジング内に収容され、前記ガス発生混合物を点火させるために、前記
   ガス発生混合物と点火可能に接続する、イニシエータとを備え、 前記ガス発生剤の点火、およびアクチュエータの移動によって、ストラップに
   張力が加えられ、その結果ハブ、ウェビングリールシャフト、ウェビングリール
   が回転前進して、リールが巻かれ、リール上のシートベルトウェビングに張力を
   加える、前記プリテンショナ。
2. 【請求項２】 前記アクチュエータが、点火時にアクチュエータを推進する
   、ガス発生混合物を収納する、請求項１に記載のプリテンショナ。
3. 【請求項３】 ガス発生混合物を収容するためのガス発生器をさらに備え、
   プリテンショナ起動時に、前記ガス発生器が、前記アクチュエータに流体的に作
   動する、請求項１に記載のプリテンショナ。
4. 【請求項４】 シートベルトリトラクタのウェビングリールのウェビングリ
   ールシャフトと協働し、起動時にリールに巻回されたシートベルト用ウェビング
   に予張力を加える、プリテンショナであって、 長手方向に延びる長方形の第１通路を内部に具備し、この通路が第１の端部と
   第２の端部を有する、ハウジングと、 前記ウェビングリールシャフトに固定され、かつ回転連動するギア付きハブで
   あり、前記シャフトがリールからハウジング中に、軸方向に前記第１ギアを貫通
   して延びる、前記ギア付きハブと、 プリテンショナ起動時には、前記ギア付きハブと摺動可能に係合可能であり、
   プリテンショナ起動前には係合解除されているギア付きプーリーと、 第１の端部が前記ハウジングに固定され、中間部分が前記第１端部から前記第
   １通路を横断して延びており、第２端部が前記中間部分から延びて、前記プーリ
   ーに固定かつ巻回されている、ストラップと、 プリテンショナ起動時に、前記ストラップに予張力を加えるために、前記通路
   の第１端部内に配置された、アクチュエータと、 プリテンショナを起動させて、アクチュエータを通路中に放出する手段とを備
   え、 プリテンショナの起動時に、ストラップがアクチュエータの直線運動を、プー
   リー、ハブ、およびハブと同軸に連動するスプールの回転運動に変換することに
   よって、シートベルトに予張力を加える、前記プリテンショナ。