JP2005178514A - シートベルトリトラクタ - Google Patents

Abstract

【課題】シートベルトにかかる制限荷重を緊急時の状況に応じてより一層柔軟に種々設定可能にし、かつこの制限荷重を設定する制限荷重設定手段を繰り返し作動可能にする。
【解決手段】衝突時、モータ２４が駆動されて駆動軸２５が回転すると、押圧ピストン２２および押圧ロッド２３が右方へ移動し、押圧ロッド２３の先端２３ａがシートベルト３に当接しかつこのシートベルト３を押圧する。シートベルト３が押圧ロッド２３とベルト受け部２７との間で挟圧される。このとき、モータ２４の駆動力を制御することにより、押圧ピストン２２の移動が衝突時の状況に応じて規制されるので、シートベルト３の挟圧力がかわる。これにより、シートベルト３にかかる制限荷重が緊急時の状況に応じて柔軟に種々設定され、かつモータ２４、押圧ピストン２２および押圧ロッド２３は繰り返し作動可能であるので、再使用ができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シートベルトを巻取引出し可能に巻き取るシートベルトリトラクタの技術分野に関し、特に、シートベルト装着状態で衝突時等の車両に大きな車両減速度が作用した場合のような緊急時にシートベルトの引出しを阻止する際、トーションバーがねじれ変形してこのシートベルトにかかる荷重を制限して乗員の衝撃エネルギを吸収緩和するエネルギ吸収機構（以下、ＥＡ機構ともいう）を備えているシートベルトリトラクタの技術分野に属するものである。

従来から自動車等の車両に装備されているシートベルト装置は、前述の緊急時に、シートベルトで乗員を拘束することにより乗員のシートからの飛び出しを阻止し、乗員を保護している。
このようなシートベルト装置においては、シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタを備えている。このシートベルトリトラクタは、シートベルトは非装着時にはスプールに巻き取られているが、装着時には引き出されて乗員に装着される。そして、シートベルトリトラクタは、前述のような緊急時にロック機構が作動してスプールの引出し方向の回転を阻止することにより、シートベルトの引出しが阻止される。これにより、緊急時にシートベルトは乗員を確実に拘束し、保護するようになる。

ところで、この従来のシートベルト装置のシートベルトリトラクタにおいては、車両衝突等の緊急時にシートベルトが乗員を拘束保護するとき、大きな車両減速度が生じるため、乗員が大きな慣性により前方へ移動しようとする。このため、シートベルトには大きな荷重が加えられるとともに、乗員はこのシートベルトから大きな衝撃力を受けるようになる。乗員に対してこの衝撃力は特に問題ではないが、できれば制限される方が望ましい。

そこで、シートベルトリトラクタにおいては、従来、トーションバーを設けて、シートベルト装着状態での緊急時に、このシートベルトにかかる荷重を制限して衝撃エネルギを吸収緩和するようにしたものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
図５は、この特許文献１に開示されたシートベルトリトラクタの一例を示す縦断面図である。図中、１はシートベルトリトラクタ、２はコ字状のフレーム、３はシートベルト、４はコ字状のフレーム２の両側壁間に回転可能に支持され、シートベルト３を巻き取るスプール、５は前述の緊急時に発生する大きな車両減速度を感知して作動する減速度感知手段、６は減速度感知手段５によって作動して少なくともスプール４のベルト引出方向の回転を阻止するロック機構、７はこのスプール４の中心に軸方向に遊嵌、貫通され、かつスプール４とロック機構６とを回転的に連結するトーションバー（本発明のシートベルト荷重制限機構に相当する）、８はスパイラルスプリング９のばね力によりブッシュ１０を介してスプール４を常時ベルト巻取方向に付勢するスプリング手段、１１は前述の緊急時に作動してベルト巻取トルクを発生するプリテンショナー、１２はプリテンショナー１１のシートベルト巻取トルクをスプール４に伝達するブッシュである。

ロック機構６は、トーションバー７の後述する第１トルク伝達軸１７に一体回転可能でありかつパウル１３を揺動可能に保持するロッキングベース（本発明のロッキング部材に相当）１４を備えているとともに、トーションバー７に通常時はこのトーションバー７と一体回転し緊急時に減速度感知手段５の作動で停止してトーションバー７との間に相対回転差を発生させてパウル１３をフレーム２の側壁の内歯１９に係合させてロッキングベース１４つまりはスプール４のシートベルト引出方向の回転を阻止するロックギヤ６ａを備えている。ロッキングベース１４には雄ねじ軸部１５が形成されており、この雄ねじ軸部１５には、スプール４と一体に回転するナット状のストッパ部材１６が螺合されている。
また、トーションバー７には、ロッキングベース１４と相対回転不能に係合する第１トルク伝達部１７が形成されているとともに、スプール４と相対回転不能に係合する第２トルク伝達部１８が形成されている。

そして、スプリング手段８のばね力により、スプール４はブッシュ１０、トーションバー７、トーションバー７の第２トルク伝達部１８およびブッシュ１２を介して常時シートベルト巻取方向に付勢されている。また、プリテンショナー１１の作動時、プリテンショナー１１で発生したベルト巻取トルクがブッシュ１２を介してスプール４に伝達され、これによりスプール４はシートベルト３を所定量巻き取るようになっている。

このように構成された従来のシートベルトリトラクタ１においては、シートベルト非装着時には、スプリング手段８の付勢力で、シートベルト３が完全に巻き取られている。そして、装着のためシートベルト３を通常の速度で引き出すと、スプール４がシートベルト引出方向に回転し、シートベルト３はスムーズに引き出される。シートベルト３に摺動自在に設けられた図示しないタングを車体に固定されたバックルに挿入係止した後、余分に引き出されたシートベルト３がスプリング手段８の付勢力でスプール４に巻き取られ、シートベルト３は乗員に圧迫感を与えない程度にフィットされる。

前述の緊急時にはプリテンショナー１１が発生したシートベルト巻取トルクはスプール４に伝達され、スプール４はシートベルト３を所定量巻き取り、乗員を堅固に拘束する。一方、緊急時に発生する大きな車両減速度で減速度感知手段５が作動してロック機構６が作動する。すなわち、減速度感知手段５の作動により、ロックギヤ６ａのシートベルト引出方向の回転が阻止され、ロック機構６のパウル１３が回動して、フレーム２の側壁の内歯１９に係合する。すると、ロッキングベース１４のシートベルト引出方向の回転が阻止されるので、トーションバー７がねじられ、スプール４のみがシートベルト引出方向にロッキングベース１４に対して相対回転する。これ以後、スプール４がトーションバー７をねじりつつシートベルト引出方向に回転することになり、このトーションバー７のねじりトルクによってシートベルト３に加えられる荷重が制限されて、乗員に加えられる衝撃が吸収緩和される。

スプール４がロッキングベース１４に対して相対回転することで、スプール４と一体回転するストッパ部材１６が、螺合している雄ねじ軸部１５に対して相対回転するため、ロッキングベース１４の方へ移動する。そして、ストッパ部材１６がロッキングベース１４に当接すると、ストッパ部材１６のそれ以上の回転が阻止されるので、スプール４の回転も阻止されて、トーションバー７のねじりが停止する。このようにして、シートベルト３の引出が阻止されて乗員がシートベルト３により確実に拘束されるとともに、トーションバー７の最大ねじりが制限され、トーションバー７のねじりによる切断が防止される。

また、この従来のシートベルトリトラクタ１は、シートベルトの急激な引出時にも、ロック機構６のロッキングベース１４がロックギヤ６ａに対してシートベルト引出方向に相対回転するようになっており、これにより前述と同様にロック機構６のパウル１３がフレーム２の側壁の内歯１９に係合して、ロッキングベース１４の回転が阻止されるため、トーションバー７を介してスプール４の引出方向の回転が阻止され、シートベルトの引出が阻止される。

更に、特許文献１には、制限荷重（ＦＬ荷重）が切り替えられるようになっているシートベルトリトラクタ１が開示されている。すなわち、図６に示すように、衝突後の初期段階においては、プリテンショナー１１からの排出ガスでロックピン４０が突き飛ばされることで、ロック部材３８がスプリング３９のばね力でシリンダ部材３７から飛び出す。すると、ロック車３５のラチェット爪３５ａがロック部材３８に係合し、ロック車３５はベルト引出方向ＣＷの回転が阻止される。このため、第２トーションバー３２はその全長θより短い長さηの部分でねじれる。こうして、第１トーションバー７のねじれと第２トーションバー３２のねじれとによって、ＥＡ機構によるＥＡ作動が開始され、このときのＦＬ荷重Ｆ₁は、図７に示すように比較的大きい。また、この初期段階続く後続段階においては、第２トーションバー３２が所定量ねじれて破断し、この第２トーションバー３２の破断後は、第１トーションバー７のみがねじれることでＥＡ作動が行われるようになる。このときのＦＬ荷重Ｆ₂は、図７に示すように初期段階より比較的小さい。このようにして、ＦＬ荷重が切り替えられ、シートベルトにかかる制限荷重を、例えばエアバッグ等による緊急時の乗員の拘束状況に応じて柔軟に種々設定することができる。

なお、従来のＥＡ機構としては、他に、ロッキングベース側に設けられた線材をスプール側に設けられた係合ピンでしごくＥＡ機構（例えば、特許文献２参照）、一端がスプール側に設けられた帯状板をロッキングベース側に設けたガイド溝で強制的に変形するＥＡ機構（例えば、特許文献３参照）、スプールに設けた筒状部材をロッキングベースに設けた係止部で塑性変形させるＥＡ機構（例えば、特許文献４参照）、一端をロッキングベース側に設けかつ他端をスプール側に係合させたＵ字状の平板素材を変形させるＥＡ機構（例えば、特許文献５参照）、スプールとロッキングベースとの間に設けられたシェアピンを緊急時のロッキングベースの回転ロック時にせん断破壊させるＥＡ機構（例えば、特許文献６参照）、スプール側に設けられた被切削部位を、ロッキングベース側に設けられた切削刃で切削するＥＡ機構（例えば、特許文献６参照）等が提案されている。
特開２００１−５８５５９号公報。 特開２００２−５３００７号公報。 特開２０００−８５５２７号公報。 特開２００２−５３００８号公報。 特開平１０−２５８７０２号公報。 特開２００１−１０６０２５号公報。

しかしながら、特許文献１に開示のシートベルトリトラクタ１は制限荷重を乗員の拘束状況に応じて種々設定することができるものの、衝突後の初期段階での制限荷重が１つの制限荷重が設定されるだけである。この衝突後の初期段階では、乗員に加えられる衝撃エネルギが大きいが、この衝撃エネルギは、乗員の体重、シートスライド位置、衝突速度、衝突の仕方等によって種々異なる。このように初期段階での種々異なる大きな衝撃エネルギに対して、１つの制限荷重で対応しただけでは、乗員をより効果的にかつより適切に拘束することは難しい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、シートベルトにかかる制限荷重を緊急時の状況に応じてより一層柔軟に種々設定することができかつ繰り返し作動可能な制限荷重設定手段を備えたシートベルトリトラクタを提供することである。

前述の課題を解決するために、請求項１の発明は、シートベルトを巻き取るスプールと、緊急時にシートベルト引出し方向の回転が阻止されるロッキング部材を有するロック機構と、前記ロッキング部材のシートベルト引出し方向の回転が阻止されて前記スプールが前記ロッキング部材に対してシートベルト引出方向に相対回転するとき、前記シートベルトにかかる荷重を制限する第１および第２のシートベルト荷重制限機構とを少なくとも備えているシートベルトリトラクタにおいて、前記第２のシートベルト荷重制限機構が、前記シートベルトに対して制限荷重を設定する制限荷重設定手段と、緊急時のシートベルトの制限荷重を緊急時の状況に基づいて変更するように前記制限荷重設定手段を制御する制限荷重制御手段とを備え、前記制限荷重設定手段が繰り返し作動可能な手段であることを特徴としている。

また、請求項２の発明は、前記第１のシートベルト荷重制限機構が、前記スプールと前記ロッキング部材との間に設けられたトーションバーをねじり変形させる荷重制限機構、前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか一方に設けられた線材を前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか他方に設けられた係合ピンでしごく荷重制限機構、一端が前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか一方に設けられた帯状板を前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか他方に設けられたガイド溝で強制的に変形する荷重制限機構、前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか一方に設けられた筒状部材を前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか他方に設けられた係止部で塑性変形させる荷重制限機構、一端が前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか一方に設けられかつ他端が前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか他方に係合されたＵ字状の平板素材を変形させる荷重制限機構、前記スプールとロッキングベースとの間に設けられたシェアピンをせん断破壊させる荷重制限機構、前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか一方に設けられた被切削部位を前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか他方に設けられた切削刃で切削するＥＡ機構、および前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか一方に設けられた板状のエネルギ吸収部材を前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか他方に設けられた切り裂き用突起で切り裂く荷重制限機構のいずれか１つであることを特徴としている。

更に、請求項３の発明は、前記制限荷重に対して、前記制限荷重設定手段の非作動による負荷モード、小負荷モードおよび大負荷モードの３段階の負荷モードが設定されていることを特徴としている。

このような構成をした請求項１ないし３の発明のシートベルトリトラクタによれば、衝突前にわかる情報（例えば、乗員の体重の情報、シートスライド位置の情報等）、衝突の厳しさ（例えば、衝突速度、衝突の仕方等）等の緊急時の状況に基づいて、緊急時のシートベルトの制限荷重を変更するプログラマブルフォースリミッタ（ＰＦＬ）を備えているので、衝突時のシートベルトの制限荷重を衝突時の状況に応じてより一層柔軟に種々設定することができる。これにより、衝突時に乗員をより効果的にかつより適切に拘束保護することができるようになる。

また、制限荷重設定手段が繰り返し作動可能であるので、制限荷重設定手段が一度作動しても、新たな制限荷重設定手段に交換する必要がなくそのまま再度使用可能となり、コストを低減することができる。
特に、請求項２の発明によれば、第１のシートベルト荷重制限機構に既存あるいは構成が簡単な荷重制限機構を用いているので、コストを低減することができる。

また、請求項３の発明によれば、シートベルトリトラクタの負荷モードを制限荷重設定手段の非作動による負荷モード、小負荷モードおよび大負荷モードの３つの負荷モードに設定して、シートベルトに対する負荷を３段階に制御しているので、衝突時に乗員をより効率よく拘束保護することができる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明にかかるシートベルトリトラクタの実施の形態の一例を、その構成の一部を省略して示す図である。なお、前述の図５に示す従来例のシートベルトリトラクタ１の構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。

図１に示すように、この例のシートベルトリトラクタ１は、図５に示す従来例のシートベルトリトラクタ１と同様に、コ字状のフレーム２、シートベルト３、シートベルト３を巻き取るスプール４、およびトーションバー（本発明の第１のシートベルト荷重制限機構に相当）７を有している。また図示しないが、この例のシートベルトリトラクタ１は、図５に示すシートベルトリトラクタ１と同様に、減速度感知手段５、ロック機構６、スプリング手段８、プリテンショナー１１、プリテンショナー１１のシートベルト巻取トルクをスプール４に伝達するブッシュ１２を備えている。

更に、この例のシートベルトリトラクタ１はプログラマブルフォースリミッタ（以下、ＰＦＬともいう）２０を備えており、このＰＦＬ２０はスプール４の上方に配置されてフレーム２に固定されている。
ＰＦＬ２０は、衝突前にわかる情報（例えば、乗員の体重の情報、シートスライド位置の情報等）、衝突の厳しさ（例えば、衝突速度、衝突の仕方等）等の衝突時（緊急時）の状況に基づいて、衝突時のシートベルトの制限荷重（ＦＬ荷重）を変更することで、このＦＬ荷重を緊急時の状況に応じてより一層柔軟に種々設定するものである。
なお、ＰＦＬ２０がスプール４の上方に配置されることから、図７ではスプール４の上方に配置されているプリテンショナー１１は、この例のシートベルトリトラクタ１では、図示しないがスプール４の下方に配置される。

このＰＦＬ２０は、本体２１、この本体２１内に摺動可能に設けられかつ雌ねじ２２ａを有する押圧ピストン２２、この押圧ピストン２２に固定されて本体２１内に押圧ピストン２２と一体に摺動可能に設けられた押圧ロッド２３、本体２１に取り付けられた電動のモータ２４、このモータ２４の回転軸に一体回転可能に連結されかつ押圧ピストン２２の雌ねじ２２ａに螺合する雄ねじ２５ａを有する駆動軸２５、本体２１に設けられてシートベルト３が移動可能に貫通するとともに押圧ロッド２３が進入可能なＴ字状の孔２６、およびシートベルト３を受けるベルト受け部２７から構成されている。また、ＰＦＬ２０を制御するために、モータ２４に接続されてこのモータ２４の駆動を制御する中央処理装置（以下、ＣＰＵともいう；本発明の制限荷重制御手段に相当）２８が設けられている。

そして、モータ２４が駆動して駆動軸２５が回転すると、押圧ピストン２２がその軸方向（図１において左右方向）に移動する。その場合、駆動軸２５の回転に伴って押圧ピストン２２が回転するのを防止するために、例えば押圧ピストン２２に軸方向のガイド溝２２ｂを形成するとともに本体２１にガイド溝２２ｂが嵌合するガイドレール２１ａを設け、押圧ピストン２２の回転を防止しつつこの押圧ピストン２２をガイドレール２１ａに沿って軸方向に移動するようにすることもできる。もちろん、これに限定されるものではなく、押圧ピストン２２の回転を防止する他の手段を用いることもできる。

押圧ピストン２２が図１において右方へ移動すると、押圧ロッド２３も右方へ移動するので、押圧ロッド２３の先端２３ａがシートベルト３に当接しかつこのシートベルト３を押圧する。これにより、シートベルト３は、押圧ロッド２３の先端２３ａとベルト受け部２７との間で挟圧されるようになっている（詳細は後述する）。このとき、押圧ロッド２３の先端２３ａを半球状の湾曲面に形成しているとともにベルト受け部２７のエッジ部を丸く（Ｒ部）に形成しているので、シートベルト３は挟圧されたとき傷つくことが防止されている。
このシートベルト３の挟圧により、シートベルト３には、ＰＦＬ２０による制限荷重（ＰＦＬ荷重）が負荷されるようになる。したがって、このＰＦＬ２０は本発明の制限荷重設定手段を構成している。

ところで、この例のシートベルトリトラクタ１では、ＦＬ荷重の３段階の荷重モード、すなわち、（１）ＰＦＬ２０の非作動による負荷モード、（２）小負荷モードおよび（３）大負荷モードが設定されている。

（１）ＰＦＬ２０の非作動による負荷モードは、ＰＦＬ２０が作動しなく（図１に示す非作動状態）、トーションバーのねじれによる負荷モードである。すなわち、トーションバー７のねじれのみによるＥＡ作動が行われ、このときのＦＬ荷重Ｆ₂は、図３に示すように小さい。

（２）小負荷モードは、モータ２４の駆動力が比較的小さく設定される負荷モードである。すなわち、図２（ａ）に示すＰＦＬ２０の非作動状態で、衝突によりプリテンショナー１１が作動して図２（ｂ）に示すようにスプール４がベルト巻取り方向に回転してシートベルト３が巻き取られ、従来と同様のプリテンショナー１１による乗員の拘束が行われる。

次いで、図２（ｃ）に示すようにプリテンショナー１１の作動終了後、従来例と同様に乗員の慣性でシートベルト３が引き出されてトーションバー７がねじられるとともに、モータ２４が駆動する。すると、このモータ２４の駆動により、押圧ピストン２２および押圧ロッド２３がともに右方へ移動する、押圧ロッド２３の右方への移動により、シートベルト３は、押圧ロッド２３の先端２３ａとベルト受け部２７との間で挟圧される。このとき、モータ２４の駆動力が小さく設定されることから、シートベルト３に対する挟圧力は比較的小さい。このため、押圧ロッド２３およびベルト受け部２７との間の摩擦が比較的小さくなって、シートベルト３への負荷が小さい小負荷モードが設定される。この小負荷モードではＰＦＬ荷重は比較的小さい。したがって、この場合のシートベルト３のＦＬ荷重Ｆ₃は、この小さなＰＦＬ荷重とトーションバー７のねじれによる荷重とからなり、図３に実線で示すように比較的小さい。

次いで、モータ２４が逆回転されると、押圧ピストン２２および押圧ロッド２３がともに左方へ移動して図２（ｄ）に示す非作動位置になる。
これにより、ＰＦＬ２０の作動が終了し、押圧ピストン２３の先端２３ａがシートベルト３から離れ、シートベルト３の挟圧が解除される。これ以後は、従来例と同様に、トーションバー７のみがねじれることでＥＡ作動が行われ、前述のＰＦＬ２０の非作動による負荷モードが設定される。したがって、このときのＦＬ荷重Ｆ₂は、図３に示すように小さくなる。

（３）大負荷モードは、モータ２４の駆動力が比較的大きく設定される負荷モードである。すなわち、前述の小負荷モードの場合と同様に、押圧ピストン２２および押圧ロッド２３の右方へ移動して、シートベルト３が押圧ロッド２３の先端２３ａとベルト受け部２７との間で挟圧される。このとき、このモータ２４の駆動力が大きく設定されることから、図２（ｅ）に示すように押圧ピストン２２および押圧ロッド２３の右方への移動量が前述の小負荷モードの場合より大きくなってシートベルト３に対する挟圧力が大きくなる。このため、押圧ロッド２３およびベルト受け部２７との間の摩擦が大きくなって、シートベルト３への負荷が大きい大負荷モードが設定される。この大負荷モードではＰＦＬ荷重は比較的大きい。したがって、この場合のシートベルト３のＦＬ荷重Ｆ₄は、この小さなＰＦＬ荷重とトーションバー７のねじれによる荷重とからなり、図３に点線で示すように比較的大きい。

次いで、小負荷モードと同様に、モータ２４が逆回転されると、押圧ピストン２２および押圧ロッド２３がともに図２（ａ）に示す非作動位置になり、ＰＦＬ２０の作動が終了して、シートベルト３の挟圧が解除される。これ以後は、同様にして、トーションバー７のねじれのみによるＥＡ作動が行われ、前述のＰＦＬ２０の非作動による負荷モードが設定される。したがって、このときのＦＬ荷重Ｆ₂は、図３に示すように小さくなる。
このように、この例のシートベルトリトラクタのＰＦＬ２０は、モータ２４の回転方向を制御することで繰り返し作動可能な摩擦負荷型のＰＦＬとされている。

図４は、この例のシートベルトリトラクタ１を前述の３つの負荷モードに設定するためのブロック図である。
３つの負荷モードの設定を行うために、ＣＰＵ２８には、ＰＦＬ２０の作動条件が予め決められて格納されている。そして、ＣＰＵ２８は、衝突前にわかる情報（例えば、乗員の体重の情報、シートスライド位置の情報等）に基づいて、衝突時のＦＬ荷重を変えるようにしている。

このために、図４に示すようにＣＰＵ２８には、前述のようにモータ２４が接続されているとともに、車両シートのシート荷重つまり乗員の体重を検出するシートウェイトセンサ２９、車両シートのスライド位置を検出するシートスライド位置検出センサ３０、車両の加減速度を検出する加速度センサ３１、車両前部における左右の衝突の仕方を検出するフロントサテライトセンサ３２、およびタングがバックルに係止されたときにオンするバックルスイッチ３３がそれぞれ接続されている。

そして、ＣＰＵ２８は、これらのシートウェイトセンサ２９、シートスライド位置検出センサ３０、加速度センサ３１、およびフロントサテライトセンサ３２からの検出信号による衝突前にわかる情報に基づいて、モータ２４のオン（駆動）、オフ（非駆動）をＰＦＬ２０の作動条件にしたがって制御することで、シートベルトリトラクタ１を前述の３段階の負荷モードのいずれかに設定する。このＰＦＬ２０の作動条件について具体的に説明する。

（ａ）車両シートに着座する乗員の体重に基づくＰＦＬ２０の作動条件
この作動条件は、車両シートに着座する乗員の体重に基づいて前述の３段階の負荷モードのいずれに設定するかを決める条件である。すなわち、
(i) 体重が軽い小柄な乗員の場合 → ＰＦＬ２０の非作動による負荷モー ドに設定、
(ii) 体重が中程度の一般的な乗員の場合 → 小負荷モードに設定、
(iii)体重が比較的重い大柄な乗員の場合 → 大負荷モードに設定。
ＣＰＵ２８は、シートウェイトセンサ２９からの検出信号による乗員の体重情報に基づいて、モータ２４のオン、オフを制御する。この作動条件は、どの車両シートに着座する乗員にも適用できるが、特に、助手席や後部座席に着座する乗員に対して好適である。

（ｂ）車両シートの前後のスライド位置に基づくＰＦＬ２０の作動条件
この作動条件は、車両シートのスライド位置に基づいて前述の３段階の負荷モードのいずれに設定するかを決める条件である。すなわち、
(i) シート位置が前の小柄な乗員の場合 → ＰＦＬ２０の非作動による負荷 モードに設定、
(ii) シート位置がミドルの中背の乗員の場合 → 小負荷モードに設定、
(iii)シート位置が後の大柄な乗員の場合 → 大負荷モードに設定。
ＣＰＵ２８は、シートスライド位置検出センサ３０からの検出信号による車両シートのスライド位置情報に基づいて、モータ２４のオン、オフを制御する。この作動条件は、車両前部のシートに着座する乗員に適用できるが、特に、運転席に着座する運転者に対して好適である。

更に、この例のシートベルトリトラクタ１では、バックルスイッチ３３のオン、オフで、ＰＦＬ２０の作動許可あるいは作動不可を決定している。すなわち、ＣＰＵ２８は、バックルスイッチ３３からのオン、オフ信号に基づいて、タングがバックルに係合されたときに、ＰＦＬ２０を作動可能に設定し、またタングがバックルに係合されないときに、ＰＦＬ２０を作動不能に設定している。

更に、この例のシートベルトリトラクタ１では、衝突の厳しさでＰＦＬ２０の動作を変更している。すなわち、ＣＰＵ２８は、シートウェイトセンサ２９またはシートスライド位置検出センサ３０からの検出信号に基づいて、乗員が小柄であるか大柄（中背も含む）であるかを判断するとともに、加速度センサ３１からの検出信号に基づいて、衝突が低速衝突（例えば、一例として２０〜３０ｋｍ／ｈ程度、これに限定されない）であるか中高速衝突（例えば、一例として３０ｋｍ／ｈ以上、これに限定されない）であるかを判断する。そして、ＣＰＵ２０は、小柄の乗員の場合には、低速衝突ではＰＦＬ２０の非作動による負荷モードに設定するとともに、中高速衝突では小負荷モードに設定し、また、大柄の乗員の場合には、低速衝突では小負荷モードに設定するとともに、中高速衝突では大負荷モードに設定する。

更に、この例のシートベルトリトラクタ１では、衝突の厳しさでＰＦＬ２０の動作タイミングを変更している。すなわち、ＣＰＵ２８は、加速度センサ３１からの検出信号に基づいて、衝突が低速衝突（例えば、一例として２０〜３０ｋｍ／ｈ程度、これに限定されない）であるか、中速衝突（例えば、一例として３０〜４０ｋｍ／ｈ、これに限定されない）であるか、高速衝突（例えば、一例として４０ｋｍ／ｈ以上、これに限定されない）であるかを判断する。そして、ＣＰＵ２０は、低速衝突である場合には、ＰＦＬ２０の動作開始を遅くし（例えば、一例として衝突後３５ｍｓｅｃ、これに限定されない）、また中速衝突である場合には、ＰＦＬ２０の動作開始を比較的遅くし（低速衝突より早い；例えば、一例として衝突後２５ｍｓｅｃ、これに限定されない）、更に高速衝突である場合には、ＰＦＬ２０の動作開始を比較的早くする（例えば、一例として衝突後１５ｍｓｅｃ、これに限定されない）。

なお、衝突後、車両のクラッシュシビアリティに応じてＰＦＬ２０の動作開始タイミングを変更することもできる。また、プリテンショナー１１の動作タイミングに連動して、プリテンショナー１１の点火後の固定遅延時間でＰＦＬ２０の動作開始タイミングを変更することもできる。

更に、この例のシートベルトリトラクタ１では、衝突の厳しさおよび衝突に仕方でＰＦＬ２０の動作を変更している。すなわち、ＣＰＵ２８は、加速度センサ３１からの検出信号およびフロントサテライトセンサ３２からの検出信号に基づいて、右側オフセット衝突であるか左側オフセット衝突であるかを判断する。そして、ＣＰＵ２０は、右側オフセット衝突（車両右側に偏った衝突）である場合には、右側シートに付設された右側のシートベルト装置のリトラクタにおけるＰＦＬ２０の動作開始を早くし、かつ左側シートに付設された左側のシートベルト装置のリトラクタにおけるＰＦＬ２０の動作開始を遅らせる。また、逆に、左側オフセット衝突（車両左側に偏った衝突）である場合には、左側シートに付設された左側のシートベルト装置のリトラクタにおけるＰＦＬ２０の動作開始を早くし、かつ右側シートに付設された右側のシートベルト装置のリトラクタにおけるＰＦＬ２０の動作開始を遅らせる。

また、ＣＰＵ２８は、同様に加速度センサ３１からの検出信号およびフロントサテライトセンサ３２からの検出信号に基づいて、右側斜め衝突であるか左側斜め衝突であるかを判断する。そして、ＣＰＵ２０は、右側斜め衝突である場合には、右側のＰＦＬ２０の動作開始を早くし、かつ左側のＰＦＬ２０の動作開始を遅らせる。また、逆に、左側斜め衝突である場合には、左側のＰＦＬ２０の動作開始を早くし、かつ右側のＰＦＬ２０の動作開始を遅らせる。
このようにして、ＰＦＬ２０とＣＰＵ２８とにより、本発明の第２のシートベルト荷重制限機構が構成されている。
この例のシートベルトリトラクタ１の他の構成および他の動作は、図５に示す従来例と同じである。

この例のシートベルトリトラクタ１によれば、衝突前にわかる情報（例えば、乗員の体重の情報、シートスライド位置の情報等）、衝突の厳しさ（例えば、衝突速度、衝突の仕方等）に基づいて、衝突時のシートベルトの制限荷重（ＦＬ荷重）を変更するＰＦＬ２０を備えているので、衝突時のシートベルト３のＦＬ荷重を衝突時の状況に応じてより一層柔軟に種々設定することができる。これにより、衝突時に乗員をより効果的にかつより適切に拘束保護することができる。

また、モータ２４によりＰＦＬ２０が再び作動可能であるので、ＰＦＬ２０を繰り返し作動可能にできる。したがって、ＰＦＬ２０が一度作動しても、新たなＰＦＬに交換する必要がなくそのまま再度使用可能となり、コストを低減することができる。その場合、プリテンショナーが繰り返し作動可能でないときは、プリテンショナーを交換し、また、プリテンショナーが繰り返し作動可能であるときは、プリテンショナーをそのまま再度使用するようにすればよい。
特に、第１のシートベルト荷重制限機構として公知の既存のトーションバー７を用いているので、荷重制限機構を簡単な構成でかつ低コストで形成することができる。

更に、シートベルトリトラクタ１の負荷モードをＰＦＬ２０の非作動による負荷モード、小負荷モードおよび大負荷モードの３つの負荷モードに設定して、シートベルト３に対する負荷を３段階に制御しているので、衝突時に乗員をより効率よく拘束保護することができる。

なお、前述の例では、負荷モードは３段階に設定してシートベルト３に対する負荷を３段階に制御しているが、これに限定されるものではなく、２段階以上の複数段階に設定することもできるし、シートベルト３に対する負荷を連続的に制御することもできる。
また、前述の例では、プリテンショナー１１を設けるものとしているが、プリテンショナー１１は必ずしも必要ではなく、省略することもできる。しかし、衝突時に乗員をより効果的に拘束保護するうえで、プリテンショナー１１を設けることが好ましい。

更に、前述の例では、車両が衝突した場合について説明しているが、ロッキングベース１４の回転がロックし、衝突予知センサ（例えば、前述の各センサ２９,３０,３１,３２の他に、例えば、自車と前方障害物等の障害物との相対距離を検出する相対距離センサ、自車と前方車両との相対速度を検出する相対速度センサ等）により、障害物と衝突のおそれを予知したとき、モータ２４を駆動して前述のようにＰＦＬ２０によりシートベルト３に対して負荷を与え、その後、衝突が回避されたとき、モータ２４を逆回転してＰＦＬ２０を非作動状態に設定することもできる。この場合にも、ＰＦＬ２０は再使用可能である。

更に、前述の例では、第１のシートベルト荷重制限機構としてトーションバー７を用いているが、このトーションバー７に代えて、前述の特許文献２ないし６に開示されているＥＡ機構を用いることもできる。また、第１のシートベルト荷重制限機構として、本出願人が先に特許出願している、ロッキングベース側に設けた板状のエネルギ吸収部材を、スプール側に設けた切り裂き用突起で切り裂くＥＡ機構を用いることもできる（特願２００３−２０６８０７号）。

本発明のシートベルトリトラクタは、自動車等の車両に付設されたシートベルト装置に用いられ、衝突時等の緊急時にシートベルトにかかる荷重を制限して乗員の衝撃エネルギを吸収緩和しつつシートベルトの引出しを阻止するシートベルトリトラクタに好適に利用することができる。

本発明にかかるシートベルトリトラクタの実施の形態の一例を、その構成の一部を省略して示す図である。 図１に示す例のＰＦＬの負荷モードの設定を説明し、（ａ）ないし（ｄ）は小負荷モードの設定を説明する図、（ａ）,（ｂ）,（ｄ）,（ｅ）は大負荷モードの設定を説明する図である。 図１に示す例のＦＬ荷重の特性を示す図である。 図１に示す例のシートベルトリトラクタ１を大小負荷モードに設定するためのブロック図である。 従来のトーションバーを備えたシートベルトリトラクタの一例を示す縦断面図である。 従来のトーションバーを備えたシートベルトリトラクタの他の例を模式的に示す図である。 図６に示す従来例のＦＬ荷重の特性を示す図である。

符号の説明

１…シートベルトリトラクタ、２…フレーム、３…シートベルト、４…スプール、５…減速度感知機構、６…ロック機構、７…トーションバー、８…スプリング手段、１４…ロッキングベース、２０…プログラマブルフォースリミッタ（ＰＦＬ）、２１…本体、２２…押圧ピストン、２３…押圧ロッド、２４…モータ、２５…駆動軸、２６…孔、２７…ベルト受け部、２８…中央処理装置（ＣＰＵ）、２９…シートウェイトセンサ、３０…シートスライド位置検出センサ、３１…加速度センサ、３２…フロントサテライトセンサ、３３…バックルスイッチ

Claims (3)

1. シートベルトを巻き取るスプールと、緊急時にシートベルト引出し方向の回転が阻止されるロッキング部材を有するロック機構と、前記ロッキング部材のシートベルト引出し方向の回転が阻止されて前記スプールが前記ロッキング部材に対してシートベルト引出方向に相対回転するとき、前記シートベルトにかかる荷重を制限する第１および第２のシートベルト荷重制限機構とを少なくとも備えているシートベルトリトラクタにおいて、
   前記第２のシートベルト荷重制限機構は、前記シートベルトに対して制限荷重を設定する制限荷重設定手段と、緊急時のシートベルトの制限荷重を緊急時の状況に基づいて変更するように前記制限荷重設定手段を制御する制限荷重制御手段とを備え、
   前記制限荷重設定手段は繰り返し作動可能な手段であることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
2. 前記第１のシートベルト荷重制限機構は、前記スプールと前記ロッキング部材との間に設けられたトーションバーをねじり変形させる荷重制限機構、前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか一方に設けられた線材を前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか他方に設けられた係合ピンでしごく荷重制限機構、一端が前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか一方に設けられた帯状板を前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか他方に設けられたガイド溝で強制的に変形する荷重制限機構、前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか一方に設けられた筒状部材を前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか他方に設けられた係止部で塑性変形させる荷重制限機構、一端が前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか一方に設けられかつ他端が前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか他方に係合されたＵ字状の平板素材を変形させる荷重制限機構、前記スプールとロッキングベースとの間に設けられたシェアピンをせん断破壊させる荷重制限機構、前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか一方に設けられた被切削部位を前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか他方に設けられた切削刃で切削するＥＡ機構、および前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか一方に設けられた板状のエネルギ吸収部材を前記スプール側および前記ロッキングベース側のいずれか他方に設けられた切り裂き用突起で切り裂く荷重制限機構のいずれか１つであることを特徴とする請求項１記載のシートベルトリトラクタ。
3. 前記制限荷重に対して、前記制限荷重設定手段の非作動による負荷モード、小負荷モードおよび大負荷モードの３段階の負荷モードが設定されていることを特徴とする請求項２記載のシートベルトリトラクタ。

Images