JP2005138745A - シートベルトリトラクタ - Google Patents

Abstract

【課題】大型化を招くことなく、シートベルトを巻き取る十分なトルクを得るための大きな減速比を得る。
【解決手段】リトラクタ１は、シートベルトを巻き取るスプール４と、このスプール４を回転させる駆動トルクを発生させるモータ６と、このモータ６の駆動トルクをスプール４に伝達する動力伝達歯車機構８とを有する。動力伝達歯車機構８は、モータ６の回転を減速しつつスプール４に伝達するハイポサイクロイド歯車機構を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば自動車、作業用車両等の自走車両に装備され、乗員を拘束保護するためのシートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタに係わり、特に、シートベルトをモータの駆動トルクによりスプールで巻き取るシートベルトリトラクタに関する。

車両の座席に設けられるシートベルト装置は、車両の衝突時に生じる加速度による乗員の急激な移動を拘束し、乗員の身体の安全を図る装置として不可欠な装置である。このシートベルト装置は、一般に、シートベルト（ウェビング）と、リトラクタと、バックル装置等とから構成される。

リトラクタは、シートベルトを巻取部材（ボビン、スプール）に巻回してバネ力により内部に引き込むとともに、衝撃が作用する衝突時には緊急ロック機構（ＥＬＲ機構）により巻取部材のベルト引き出し方向への回転をロックし、このロックされたシートベルトにより前方に急激に移動する乗員の身体を拘束する。

このようなシートベルトリトラクタとして、従来、モータの回転を、複数の平歯車よりなる歯車機構を備えた動力伝達機構によって減速しつつ巻取部材に伝達し、巻取部材でシートベルトを巻き取るもの（いわゆるモータリトラクタ）が既に提唱されている（例えば、特許文献１）。

この従来技術では、モータの出力軸に固着された小径のギヤ（平歯車）を、大径平歯車部及び小径平歯車部からなる中間ギヤの上記大径平歯車部に噛合させ、さらにこの中間ギヤの上記小径平歯車部を、巻取部材の巻取軸に連結された大径のギヤ（平歯車）に噛合させることにより、モータの回転を減速しつつ巻取部材に伝達するようになっている。

特開２００１−１１４０７０号公報（段落番号２５〜３３、図２）

上記従来技術では、動力伝達機構に備えられた歯車機構において、互いに噛合する小径平歯車・大径平歯車の組み合わせを複数段設け、回転の減速を行う構造である。しかしながら、１組（１段）の大径・小径の平歯車を用いて得られる減速比には限界があるため、シートベルトを巻き取る十分なトルクを得るのに必要な大きな減速比を得ようとすると、大径・小径の平歯車の組み合わせを多数段設けなければならず、リトラクタの大型化を招く。

本発明の目的は、大型化を招くことなく、シートベルトを巻き取る十分なトルクを得るための大きな減速比を得ることができるシートベルトリトラクタを提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明は、シートベルトを巻き取る巻取部材と、この巻取部材を回転させる駆動トルクを発生させるモータと、このモータの前記駆動トルクを前記巻取部材に伝達する動力伝達機構とを有し、この動力伝達機構は、前記モータの回転を減速しつつ前記巻取部材に伝達するハイポサイクロイド歯車機構を備えることを特徴とする。

上記目的を達成するために、第２の発明は、シートベルトを巻き取るための回転可能な巻取部材と、この巻取部材を回転させる駆動トルクを発生させるモータと、このモータの前記駆動トルクを前記巻取部材に伝達する動力伝達機構とを有するシートベルトリトラクタにおいて、前記動力伝達機構は、前記モータの回転を減速しつつ前記巻取部材に伝達するハイポサイクロイド歯車機構を備えることを特徴とする。

本願第１又は第２発明においては、モータの駆動トルクを巻取部材に伝達する動力伝達機構がハイポサイクロイド歯車機構を備えている。具体的には、例えば、モータの回転入力側に設けたサンギヤと、サンギヤの軸方向一方側に一体的に設けられた円筒凸部と、サンギヤの軸方向一方側に配設され内周側に内歯を備えたリング部材と、外周側にリング部材の内歯に噛合する外歯を備えるとともに内周側に円筒凸部に係合する凹部を備えたプラネタリギヤと、このプラネタリギヤのさらに軸方向一方側に設けられ、プラネタリギヤを径方向に揺動可能に支持するキャリアとが設けられる。この場合、モータで発生した駆動トルクはサンギヤに伝達され回転する。円筒凸部の軸心線がサンギヤの軸心線から偏心していると、サンギヤの回転によって円筒凸部はサンギヤの軸心線まわりを揺動する。この円筒凸部にプラネタリギヤの凹部を摺動させつつ係合させることで、プラネタリギヤの外歯をリング部材の内歯に噛合させつつプラネタリギヤを揺動させて回転させることができる。そしてこの揺動回転するプラネタリギヤをキャリアで径方向に揺動可能に支持することで、最終的にキャリアの軸心線まわりの回転運動として出力させることができる。

上記一連の回転の伝達系において、内歯を備えたリング部材（内歯車）と外歯を備えたプラネタリギヤ（外歯車）とはいわゆるハイポサイクロイド機構を構成し、内歯車の歯数をＺ１、外歯車の歯数をＺ２とするとその速度比（減速比）は（Ｚ１−Ｚ２）／Ｚ２で表される。したがって、Ｚ２とＺ１との歯数の差を小さくすることで、リング部材を固定したときにサンギヤから円筒凸部及びプラネタリギヤを介し最終的にキャリアに伝達される回転の減速比を大きくすることができる。

以上のようにして、ハイポサイクロイド機構の特性を利用することにより、本願第１又は第２発明においては、シートベルトを巻き取る十分なトルクを得るための大きな減速比を容易に得ることができる。またその際、平歯車の組み合わせのように多段にする必要がなくなるので、リトラクタの大型化を招くことがない。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、前記ハイポサイクロイド歯車機構は、前記モータの前記回転の入力側に設けられたサンギヤと、その軸心線が前記サンギヤの軸心線から偏心するように前記サンギヤの軸方向一方側に一体的に設けた円筒凸部と、前記サンギヤの前記軸方向一方側に配設され、内周側に内歯を備えたリング部材と、外周側に前記リング部材の前記内歯に噛合する外歯を備えるとともに内周側に前記円筒凸部に係合する凹部を備え、前記サンギヤの回転に応じ前記凹部を前記円筒凸部に摺動させかつ前記外歯を前記リング部材の前記内歯に噛合させつつ前記リング部材の内周側にて揺動回転するプラネタリギヤと、このプラネタリギヤの前記軸方向一方側に設けられ、前記プラネタリギヤを径方向に揺動可能に支持しつつ前記プラネタリギヤとともに回転するキャリアとを有することを特徴とする。

これにより、サンギヤの回転によって円筒凸部をサンギヤの軸心線まわりに揺動させ、この円筒凸部にプラネタリギヤの凹部を摺動させつつ係合することで、外歯をリング部材の内歯に噛合させつつプラネタリギヤを揺動回転させることができ、この結果最終的にキャリアの軸心線まわりの回転運動として出力することができる。

第４の発明は、上記第３発明において、前記リング部材の軸心線及び前記キャリアの軸心線は前記サンギヤの軸心線と略一致し、前記プラネタリギヤの凹部の軸心線は前記プラネタリギヤの軸心線に略一致していることを特徴とする。

サンギヤ、リング部材、キャリアの軸心線を互いに略一致させるとともに、サンギヤの円筒凸部に係合するプラネタリギヤの凹部の軸心線をプラネタリギヤ自体の軸心線に略一致させることにより、サンギヤに入力された駆動トルクを、偏心した円筒凸部及びプラネタリギヤを介し、最終的にサンギヤと略同軸のキャリヤより減速して出力する構造を実現する。

第５の発明は、上記第３又は第４発明において、１つの前記プラネタリギヤが、その軸心線の位置が前記サンギヤの回転に応じて前記リング部材の軸心線のまわりを揺動回転するように、前記リング部材の内周側に配設されていることを特徴とする。

これにより、円筒凸部に凹部を摺動させつつ係合するとともに、外歯をリング部材の内歯に噛合させつつ揺動回転するプラネタリギヤの構成を実現する。

本発明によれば、ハイポサイクロイド機構の特性を利用することにより、シートベルトを巻き取る十分なトルクを得るための大きな減速比を容易に得ることができる。またその際、平歯車の組み合わせのように多段にする必要がなくなるので、リトラクタの大型化を招くことがない。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

なお、以下の説明において、特に断らない場合、「左」、「右」は説明に使用する図において「左」、「右」であり、また、「時計回り」、「反時計回り」は説明に使用する図において「時計回り」、「反時計回り」である。

図１は、本実施形態によるシートベルトリトラクタの全体構造を表す分解斜視図である。

図１において、本実施形態のシートベルトリトラクタ１は、大別して、フレーム２と、必要時に乗員を拘束するシートベルト（図示せず）を巻き取るスプール（巻取部材）４と、フレーム２の一側に配設され、衝突時等の所定減速度以上の大減速度時に作動してスプール４のベルト引出し方向の回転を阻止するＥＬＲ機構であるロック手段５と、スプール４に付与する駆動トルクを発生するモータ６と、動力伝達経路中にモータ６の回転を減速してスプール４に伝達する減速機構７を備えモータ６の駆動トルクをこの減速機構７を介してスプール４に伝達する動力伝達歯車機構（動力伝達機構）８とを有している。

フレーム２は、平行な一対の側壁２ａ，２ｂとこれらの側壁２ａ，２ｂを連結する背板２ｃとからなっている。このフレーム２内の両側壁２ａ，２ｂ間には、シートベルトを巻き取るための上記スプール４が回転可能に配設されている。このスプール４は、シートベルトリトラクタ１において従来周知慣用のスプールを用いることができる。

このとき、一方の側壁２ａには、上記ロック手段５が取り付けられている。このロック手段５もシートベルトリトラクタにおいて従来周知慣用のロック手段を用いることができる。すなわち、ロック手段５は、車両に加えられる所定減速度以上の大減速度をヴィークルセンサ（減速度感知センサ）が感知して作動したとき、あるいはシートベルトの所定速度以上の引出し速度をウェビングセンサ（ベルト引出し速度感知センサ）が感知して作動したとき作動して、スプール４の引出し方向の回転を阻止するようになっている。

スプール４とロック手段５との間には、ロック手段５の作動によりシートベルトの引出しが阻止されたとき、シートベルトの荷重を制限するフォースリミッタ機構（エネルギ吸収機構：以下、ＥＡ機構ともいう）のトーションバー９が設けられている。このトーションバー９によるＥＡ機構は従来周知のものを使用することができる。すなわち、ロック手段５の作動によりシートベルトの引出しが阻止されたとき、乗員の慣性によるスプール４のベルト引出方向の回転でこのトーションバー９がねじれ変形することにより、シートベルトの荷重が制限され、衝撃エネルギが吸収されるようになっている。

フレーム２の他方の側壁２ｂには、リテーナ１０が後述するように３個のねじ１１により取り付けられ、このリテーナ１０のフレーム２取付面側に、モータ６が一対のねじ１２により取り付けられる。このモータ６のモータ回転軸６ａがリテーナ１０の貫通孔１０ａを貫通しており、リテーナ１０のフレーム２側と反対側に突出したモータ回転軸６ａに外歯を有するモータギヤ１３がモータ回転軸６ａと一体回転可能に取り付けられている。

スプール４とトーションバー９のトルク伝達部９ａとの問には、これらを回転方向に連結するピニオン部材１４が設けられている。このときピニオン部材１４の多角形筒状（図示例では、六角形）の回転連結部１４ａの外周面がスプール４の中心に形成された図示しない同じ多角形（すなわち、図示例では六角形）の孔に、スプール４と一体回転可能に嵌合されており、また、トーションバー９のトルク伝達部９ａがピニオン部材１４の回転連結部１４ａの内周面にこのピニオン部材１４と一体回転可能に嵌合されている。

ピニオン部材１４の回転連結部１４ａと反対側の端部には、ピニオン１４ｂが形成されており、このピニオン１４ｂの中心には、多角形（図示例では、六角形）に軸方向孔１４ｃが穿設されている。この軸方向孔１４ｃには、コネクタ１５の第１回転連結部１５ａ（軸方向孔１４ｃと同じ多角形に形成されている）が、ピニオン部材１４と一体回転可能に嵌台されている。また、コネクタ１５の第１回転連結部１５ａと反対側の端部には、第３回転連結部１５ｃが形成されている。

このコネクタ１５はトーションバー９の延長軸部９ｂに嵌合されているとともに、スナップリング１６を延長軸部９ｂのリング溝９ｃに嵌台することで、その軸方向の移動が阻止されている（つまり、抜け止めされている）。なお、このとき、ピニオン部材１４はコネクタ１５の第１および第２回転連結部１５ａ，１５ｂ間の段部でコネクタ１５に対して抜け止めされている。

環状のコネクタ側軸受１７の内周面１７ａがコネクタ１５の第２回転連結部１５ｂと同じ断面多角形状に形成されているとともに、このコネクタ側軸受１７の内周面１７ａが第２回転連結部１５ｂに嵌合することで、コネクタ側軸受１７はコネクタ１５に相対回転不能に取り付けられる。一方、リテーナ１０の孔１０ｂには、環状のリテーナ側軸受１８が相対回転不能に取り付けられている。そして、このリテーナ側軸受１８に、コネクタ側軸受１７が相対回転可能に支持されることで、コネクタ１５がリテーナ１０に回転可能に支持される。

減速機構７は、環状円板からなるキャリヤ１９と、このキャリヤ１９に径方向に揺動可能（詳細は後述）に支持されるこの例では１つのプラネタリギヤ２０と、円環状のリング部材２１と、サンギヤ部材２２とを備えている。

図２は、減速機構７を図１中Ａ方向から見た拡大分解斜視図である。

この図２及び前述の図１において、キャリヤ１９の内周面１９ａはコネクタ１５の第３回転連結部１５ｃと係合可能な断面多角形状（例えば同一多角形状）に形成されているとともに、このキャリヤ１９の内周面１９ａが第３回転連結部１５ｃに嵌合することで、キャリヤ１９はコネクタ１５に相対回転不能（つまり、コネクタ１５と一体回転可能）に取り付けられている。

図３（ａ）は、サンギヤ部材２２をプラネタリギヤ２０と反対側（軸方向他方側、図１中Ｂ方向）から見た斜視図であり、図３（ｂ）は、サンギヤ部材２２をプラネタリギヤ２０側（軸方向一方側、図１中Ｃ方向）から見た斜視図である。

これら図３（ａ）、図３（ｂ）、及び前述の図２において、サンギヤ部材２２は、上記軸方向他方側に位置する大径の外歯２２ｂと、上記軸方向一方側にその外歯２２ｂと一体に設けた（一体形成でもよいし別部材固定でもよい）小径の円筒凸部２２ａとを備えており、これら円筒凸部２２ａと外歯２２ｂは互いに一体に回転するようになっている。このとき、サンギヤ部材２２、リング部材２１、キャリア１９は、それぞれ共通の略同一の軸心線ｋを備える一方、サンギヤ部材円筒凸部２２ａ、プラネタリギヤ２０の凹部２０ｃ（後述）も、それぞれ共通の略同一の軸心線ｋaを備えている。この軸心線ｋaは、図２及び図３（ｂ）に示されるように（後述の図４等も参照）、上記軸心線ｋから偏心した構成となっている。

リング部材２１は、サンギヤ部材２２の軸方向一方側（プラネタリギヤ２０側）に配設されており、内周面に形成されたインターナルギヤ（内歯）２１ａと外周面に形成されたラチェット歯２１ｂとを備えている。これらのインターナルギヤ２１ａとラチェット歯２１ｂは互いに一体に回転するようになっている。ラチェット歯は、その鋸歯状突起の傾き方向が、図２で見て反時計回り方向、図１で見て時計回り方向となるように形成されている。

プラネタリギヤ２０は、減速プレート２３を介して所定数（図示例では３個）の減速ピン２４によりキャリヤ１９の軸方向他方側（サンギヤ部材２２側）に取り付けられる。減速ピン２４は、キャリヤ１９の対応する箇所に設けた３つの貫通孔１９Ａにそれぞれねじ込み（又は挿入され）固定される小径の先端部２４ａと、これに連続して設けられ減速プレート２３の対応する箇所に設けた３つの貫通孔２３ａにそれぞれ挿入され嵌合する大径部２４ｂと、この台形部２４ｂよりさらに大径の頭部２４ｃとを備えている。このとき、減速ピン先端部２４ａのキャリヤ貫通孔１９Ａへの固定、減速ピン大径部２４ｂと減速プレート貫通孔２３ａとの嵌合によって、減速ピン２４、減速プレート２３、キャリヤ１９は互いに強固に固定されている。そして、プラネタリギヤ２０は減速ピン２４に対応する箇所に３つの貫通孔２０ａを備えており、この貫通孔２０ａの径は減速ピン２４の上記大径部２４ｂの外径よりも所定寸法だけ大きくなっており、減速ピン２４を遊びを持たせつつ貫通させるようになっている。またこのとき、プラネタリギヤ２０は、外周側にリング部材２１の上記インターナルギヤ２１ａに噛合する外歯２０ｂを備えるとともに、内周側（径方向中心部）にサンギヤ部材円筒凸部２２ａに略同径にて摺動係合する凹部（この例では貫通孔）２０ｃを備えている。

この結果、プラネタリギヤ２０は、径方向に揺動可能にキャリヤ１９に支持され、サンギヤ部材２２の回転に応じ、凹部２０ｃをサンギヤ部材円筒凸部２２ａに摺動させかつ外歯２０ｂをリング部材２１のインターナルギヤ２１ａに噛合させつつ、リング部材２１の内周側にて揺動回転（詳細には軸心線ｋaの位置がサンギヤ部材２２の回転に応じてリング部材２１等の軸心線ｋのまわりを揺動回転する）して、ハイポサイクロイド機構が構成されている。またキャリア１９は、このようなプラネタリギヤ２０を揺動可能に支持し、前述したようにサンギヤ部材２２及びリング部材２１と略同一軸心線ｋをもって上記プラネタリギヤ２０に応動して回転するようになっている。

以上のような構造により、減速機構７は、サンギヤ部材２２入力でキャリヤ１９出力のハイポサイクロイド歯車機構として構成されている。

図１に戻り、動力伝達機構８は、上記減速機構７のほかに、一対のアイドルギヤ２５，２６と、クラッチスプリング２７と、コネクトギヤ２８と、リミッタねじ３１と、イニシャルスプリング３２と、クラッチパウル３３と、クラッチパウルピン３４とを備えている。図４は、これらの構造を表す図１中Ｄ方向から見た矢視図（但し後述のリテーナカバー３５を取り去った状態）である。

図４及び図１において、上記一対のアイドルギヤ２５，２６は、リテーナ１０に回転可能にかつ互いに噛合するようにして設けられている。一方のアイドルギヤ２５はモータギヤ１３に噛合し、また他方のアイドルギヤ２６はコネクトギヤ２８の大径歯車部２８ａに噛合している。

コネクトギヤ２８はリテーナ１０に回転可能に設けられ、またコネクトギヤ２８の小径歯車部２８ｂはサンギヤ部材２２の外歯２２ｂに噛合している。またコネクトギヤ２８の小径歯車部２８ｂの外周には、クラッチスプリング２７の湾曲部２７ａが抱き付くようにして設けられている．このクラッチスプリング２７の他端部２７ｂは上記クラッチパウル３３の係合窓部３３ａに係合している。

クラッチパウル３３は上記クラッチパウルビン３４によりリテーナ１０に回動可能に設けられており、このクラッチバウル３３の先端の係止爪３３ｂが、スプール４のベルト巻き取り方向に対応するリング部材２１の回転方向でそのラチェット歯２１ｂに係止可能となっている。またクラッチパウル３３は、上記イニシャルスプリング３２によってラチェット歯２１ｂから離れる方向に常時付勢されている。

図１において、上述した動力伝達歯車機構８の各構成要素が、リテーナ１０のフレーム２取付側と反対側の面に形成された凹部内に組み付けられた状態で、この面にリテーナカバー３５があてがわれるとともにリテーナカバー３５にＴ／ＲＤカセット３６があてがわれ、リテーナ１０，リテーナカバー３５およびＴ／ＲＤカセット３６が前述した３個のねじ１１によりフレーム２の側壁２ｂに共締めされて固定される。

以上のように構成した本実施形態のシートベルトリトラクタ１の動作を以下に説明する。

（１）バックルスイッチＯＮまで
シートベルトの非装着状態では、シートベルトはＴ／ＲＤカセット３６内のリターンスプリング（図示せず）の駆動トルクによってスプール４に完全に巻き取られてシートベルトリトラクタ１に格納されている。この状態では、モータ６が停止し、クラッチパウル３３がイニシャルスプリング３２のばね力でリング部材２１のラチェット歯２１ｂから離れて、リング部材２１が回転自由となっている。

ここで、乗員がシートベルトを装着するために、シートベルトをシートベルトリトラクタ１から引き出すと、スプール４がベルト引出方向に回転する。このとき、リング部材２１が回転由由となっているため、スプール４の回転がモータ６側に伝達されなく、スプール４は軽く回転する。したがって、シートベルトはスムーズに引き出される。

シートベルトを引き出した後、タング（図示せず）をバックル（同）に挿入係合することでバックルスイッチ（同）がＯＮし、モータ６が駆動可能状態となる。このバックルスイッチ及びこれによるモータ６の駆動ＯＮ切替については、周知の技術を用いれば足りるので、ここでは詳細な説明を省略する。

（２）巻き取り方向駆動時
例えば車両の衝突等、緊急事態発生時には、モータ６が通電されてスプール４のベルト巻き取り方向に対応する回転方向に駆動される。この回転力は、モータギヤ１３、一対のアイドルギヤ２５，２６、コネクトギヤ２８を介し減速機構７のサンギヤ部材２２に伝達され、サンギヤ部材２２が対応する方向（図５中時計まわり）に回転する。このとき、サンギヤ部材円筒凸部２２ａの軸心線ｋaがサンギヤ部材２２の軸心線ｋから偏心していることから、サンギヤ部材２２の回転によって円筒凸部２２ａはサンギヤ部材２２の軸心線ｋまわりを揺動する。この円筒凸部２２ａにプラネタリギヤ凹部２０ｃが摺動しつつ係合しており、さらにプラネタリギヤ２０はその外歯２０ｂをリング部材２１のインターナルギヤ２１ａに噛合させているが、このときリング部材２１が自由であってプラネタリギヤ２０が図５中時計まわりに公転することによりリング部材２１は図５中時計まわりに回転し、プラネタリギヤ２０はこの時点では自転しない（公転するのみとなる）。

このとき同時にコネクトギヤ２８が図５中反時計まわりに回転するので、クラッチスプリング２７もコネクトギヤ２８を中心に図５中反時計まわりに回動する。すると、クラッチスプリング２７の先端部がクラッチパウル３３をクラッチパウルピン３４を中心に図５中時計まわりに回動させ、係止爪３３ｂが上昇してリング部材２１のラチェット歯２１ｂと係合可能な係合位置となる。そして、前述のようにリング部材２１が図５中時計まわりに回転することで、ラチェット歯２１ｂが係止爪３３ｂに係合してこれらによるクラッチがＯＮとなり、リング部材２１の回転が阻止される。

こうしてリング部材２１が停止すると、上記したような噛合関係によってプラネタリギヤ２０が図６に示すように反時計まわりに自転しつつ揺動し、時計まわりに公転する。そしてこの揺動回転するプラネタリギヤ２０が減速ピン２４を介しキャリア１９（図５、図６には図示せず）で径方向に揺動可能に支持されることで、最終的にキャリア１９の軸心線ｋまわりの図６中反時計まわりへの回転運動として出力される。

このようにして、サンギヤ部材２２の図６中時計まわりの回転がハイポサイクロイド歯車機構である減速機構７により減速されて減速ピン２４を介しキャリヤ１９の図６中反時計まわりの回転として出力される。このキャリヤ１９の回転はコネクタ１５およびピニオン１４を介してスプール４に伝達され、スプール４がベルト巻き取り方向に回転する。これにより、シートベルトは巻き取られる。

（３）引き出し方向駆動時
一方、シートベルトを緩める場合、モータ６がスプール４のベルト引き出し方向に対応する方向に駆動される。このモータ６の回転は、モータギヤ１３、一対のアイドルギヤ２５，２６、コネクトギヤ２８を介しサンギヤ部材２２に伝達され、サンギヤ部材２２が対応する方向（図７中反時計まわり）に回転する。さらにリング部材２１が前述したようにこの時点で非回転であることからサンギヤ部材２２の回転が前述のようにしてプラネタリギヤ２０に伝達される結果、プラネタリギヤ２０が図７中時計まわりに自転する。このとき、シートベルトに生じているベルト張力により、キャリヤ１９はベルト引出方向に付勢されているので、上記プラネタリギヤ２０の図７中時計まわりの自転により、減速ピン２４を介してキャリヤ１９がベルト引出方向に対応する図７中時計まわりに回転する。しかし、このキャリヤ１９のベルト引出方向の回転により、キャリヤ１９に対する前述のベルト張力によるベルト引出方向の付勢力が減少するので、キャリヤ１９の回転はすぐに停止する。

すると、プラネタリギヤ２０が反時計まわりに公転を開始し、この公転により、インターナルギヤ２１ａを介してリング部材２１が図８に示すように反時計まわりに回転を開始する。このリング部材２１の回転により、リング部材２１のラチェット歯２１ｂとクラッチパウル３３の係止爪３３ｂとの係合力が弱くなる。すると、コネクトギヤ２８の図８中時計まわりの回転によってコネクトギヤ２８に巻き付いているクラッチスプリング２７がコネクトギヤ２８を中心に図８中時計まわりに回転する。これにより、クラッチスプリング２７の先端部がクラッチパウル３３をクラッチパウルビン３４を中心に図８中反時計まわりに回動させ、係止爪３３ｂを下降させてリング部材２１のラチェット歯２１ｂと係合不能な初期の非係合位置へ戻す。この結果、係止爪３３ｂとラチェット歯２１ｂが係合解除されてこれらによるクラッチがOFFとなり、リング部材２１は初期の回転自由となる。

以上のような構成及び動作である本実施形態のリトラクタ１によれば、以下の作用効果を奏する。

（Ａ）リトラクタの小型化
本実施形態のリトラクタ１では、減速機構７における一連の回転の伝達系において、前述したように、インターナルギヤ２１ａを備えたリング部材（内歯車）２１と外歯２０ｂを備えたプラネタリギヤ（平歯車）２０とがいわゆるハイポサイクロイド機構を構成しており、リング部材インターナルギヤ２１ａの歯数をＺ１、プラネタリギヤ外歯２０ｂの歯数をＺ２とすると、その速度比（減速比）は（Ｚ１−Ｚ２）／Ｚ２で表される。したがって、Ｚ２とＺ１との歯数の差を比較的小さくする（図５〜図８に示した例では４）ことで、上記（２）で説明したようにクラッチパウル３３でリング部材２１が固定されたときにサンギヤ部材２２から円筒凸部２２ａ及びプラネタリギヤ２０を介し最終的にキャリア１９に伝達される回転の減速比を大きくすることができる。このようにして、ハイポサイクロイド機構の特性を利用することにより、シートベルトを巻き取る十分なトルクを得るための大きな減速比を容易に得ることができる。またその際、平歯車の組み合わせのように多段にする必要がなくなるので、リトラクタ１の大型化を招くことがない。

（Ｂ）大荷重伝達
本実施形態のリトラクタ１においては、リング部材２１とプラネタリギヤ２０との噛合においては、内歯（インターナルギヤ）２１ａと外歯２０ｂとを噛合させて駆動トルクを伝達する構造であることから、通常の平歯車どうしの噛合に比べてトルク伝達部分に寄与する歯数が多くなる（図５〜図８参照）。これにより、大荷重の伝達が容易になるので、同一荷重の条件では、平歯車どうしの噛合よりも軽い材質の歯車や、小径若しくは歯厚の薄い歯車を使用することが可能となる。

（Ｃ）省電力等
一般に、モータを使用したリトラクタにおいては、緊急時等にモータに通電されて巻取部材のベルト巻き取り方向に駆動され、この駆動トルクが動力伝達機構を介して巻取部材に伝達されてシートベルトの巻き取りが行われ、大電力消費を防ぐために所定時間後にモータの通電を停止する。この結果、その後の車両の減速や乗員・シートのバネ特性等によって巻き取られたシートベルトが若干引き出されてしまう。その際、別途設けた緊急ロック機構が作動して巻取部材のベルト引き出し方向への回転がロックされるため、緊急状態を脱した後は、そのロック作動状態を解除し初期の状態に戻すため、通常、モータを再度ベルト巻き取り方向へ駆動する必要がある。

これに対し、本実施形態のリトラクタ１においては、前述のように、ハイポサイクロイド歯車機構を設け、モータ６で発生した駆動トルクをサンギヤ部材２２側から入力し、サンギヤ部材２２→偏心させた円筒凸部２２ａ→これに摺動係合するプラネタリギヤ凹部２０ｃ→キャリア１９という伝達経路によって伝達している。これにより、上記したモータ通電停止時のように逆にキャリア１９側から何らかの負荷が入力した場合、キャリア１９→プラネタリギヤ凹部２０ｃ→円筒凸部２２ａと伝達されても、この円筒凸部２２ａにまで伝達されたトルクによってサンギヤ部材２２を回転させることはできない（いわゆるハイポサイクロイド歯車機構のセルフロック機能）。したがって、本実施形態のリトラクタ１では、上記した従来構造のように巻き取られたシートベルトが引き出されることはなく、緊急時においてモータ駆動によって得られたシートベルト張力をそのまま上記モータ通電終了後にも維持することができる。この結果、本実施形態のリトラクタ１では緊急ロック機構であるロック手段５が作動することもなくなり、上述したロック作動状態を解除し初期の状態に戻すためのモータ６の駆動の必要もなくなるので、その分無駄な電力消費を防止できる。また乗員にとってもシートベルト巻き取り時の締め付けによる不快感を回避することができる。

本発明の一実施形態によるシートベルトのリトラクタの全体構造を表す分解斜視図である。 減速機構を図１中Ａ方向から見た拡大分解斜視図である。 サンギヤ部材を図１中Ｂ方向から見た斜視図、及びサンギヤ部材を図１中Ｃ方向から見た斜視図である。 リテーナカバーを取り去った状態で動力伝達機構の構造を図１中Ｄ方向から見た矢視図である。 ベルト巻き取り方向駆動時の挙動を表す説明図である。 ベルト巻き取り方向駆動時の挙動を表す説明図である。 ベルト引き出し方向駆動時の挙動を表す説明図である。 ベルト引き出し方向駆動時の挙動を表す説明図である。

符号の説明

１ リトラクタ
４ スプール（巻取部材）
６ モータ
８ 動力伝達歯車機構（動力伝達機構）
１９ キャリア
２０ プラネタリギヤ
２０ｂ 外歯
２０ｃ 凹部
２１ リング部材
２１ａ インターナルギヤ（内歯）
２２ サンギヤ部材（サンギヤ）
２２ａ 円筒凸部
ｋ サンギヤ部材、リング部材、キャリヤの軸心線
ｋａ サンギヤ部材円筒凸部、プラネタリギヤ、プラネタリギヤ凹部の軸心線

Claims (5)

1. シートベルトを巻き取る巻取部材と、
   この巻取部材を回転させる駆動トルクを発生させるモータと、
   このモータの前記駆動トルクを前記巻取部材に伝達する動力伝達機構とを有し、
   この動力伝達機構は、前記モータの回転を減速しつつ前記巻取部材に伝達するハイポサイクロイド歯車機構を備えることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
2. シートベルトを巻き取るための回転可能な巻取部材と、
   この巻取部材を回転させる駆動トルクを発生させるモータと、
   このモータの前記駆動トルクを前記巻取部材に伝達する動力伝達機構とを有するシートベルトリトラクタにおいて、
   前記動力伝達機構は、前記モータの回転を減速しつつ前記巻取部材に伝達するハイポサイクロイド歯車機構を備えることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
3. 請求項１又は２記載のシートベルトリトラクタにおいて、
   前記ハイポサイクロイド歯車機構は、
   前記モータの前記回転の入力側に設けられたサンギヤと、
   その軸心線が前記サンギヤの軸心線から偏心するように前記サンギヤの軸方向一方側に一体的に設けた円筒凸部と、
   前記サンギヤの前記軸方向一方側に配設され、内周側に内歯を備えたリング部材と、
   外周側に前記リング部材の前記内歯に噛合する外歯を備えるとともに内周側に前記円筒凸部に係合する凹部を備え、前記サンギヤの回転に応じ前記凹部を前記円筒凸部に摺動させかつ前記外歯を前記リング部材の前記内歯に噛合させつつ前記リング部材の内周側にて揺動回転するプラネタリギヤと、
   このプラネタリギヤの前記軸方向一方側に設けられ、前記プラネタリギヤを径方向に揺動可能に支持しつつ前記プラネタリギヤとともに回転するキャリアとを有することを特徴とするシートベルトリトラクタ。
4. 請求項３記載のシートベルトリトラクタにおいて、
   前記リング部材の軸心線及び前記キャリアの軸心線は前記サンギヤの軸心線と略一致し、前記プラネタリギヤの凹部の軸心線は前記プラネタリギヤの軸心線に略一致していることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
5. 請求項３又は４記載のシートベルトリトラクタにおいて、
   １つの前記プラネタリギヤが、その軸心線の位置が前記サンギヤの回転に応じて前記リング部材の軸心線のまわりを揺動回転するように、前記リング部材の内周側に配設されていることを特徴とするシートベルトリトラクタ。

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