JP2005319995A - 車の安全ベルト用のベルトリトラクター - Google Patents

Abstract

【課題】安全ベルトがプリテンション状態から当初の状態に戻るとき、ベルトウェブの力の増大を防止する車の安全ベルト用リトラクターの提供。
【解決手段】フレームと、該フレーム１２内に摺動可能に取り付けられたベルトリール１４と、車に対し感知可能に且つ（又は）安全ベルトに対し感知可能に安全ベルトの巻き戻し方向に向けたベルトリールの回転を阻止し得るようにされた係止機構１６と、ベルトリール１４を安全ベルトの巻き取り方向及び巻き戻し方向に駆動し得るようにされた、プリテンショニング駆動装置２２とを有する、車の安全ベルト用のベルトリトラクターは、プリテンショニング駆動装置がベルトリールを巻き取り方向に駆動し、これにより安全ベルトをプリテンション状態にした後、ベルトリール１４が巻き戻し方向に逆回転するのを防止する係止手段２４が提供されることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フレームと、該フレーム内に摺動可能に取り付けられたベルトリールと、車に対し感知可能に且つ（又は）ベルトウェブ部に対し感知可能に安全ベルトの巻き戻し方向に向けたベルトリールの回転を阻止し得るようにされた係止機構と、ベルトリールを安全ベルトの巻き取り方向及び巻き戻し方向に駆動し得るようにされた、プリテンショニング駆動装置とを有する、車の安全ベルト用のベルトリトラクターに関する。

かかるベルトリトラクターは、臨界的な車の状態が認識されたとき、車の搭乗者を可能な最善の仕方にて悪い結果とはならないよう保護するため各種の予防措置を採るための能動的な車の搭乗者拘束システムの一部分である。採られる措置は、例えば、車のシートの背もたれの傾斜角度を変化させるステップと、車の窓を閉じるステップと、安全ベルトにプリテンションを加えるステップを含み、また、更なる措置を含むことができる。これら措置の全ては、可逆的である。すなわち、臨界的であると認識された車の状態が最早、存在しなくなると直ちに、車は、再度、その当初の状態に戻る。ベルトリトラクターに関し、このことは、車の臨界的な状態を認識したとき、安全ベルトのいわゆるベルトの緩みを可能な限り除去するためプリテンショニング駆動装置により巻き取られた安全ベルトは、その臨界的であると認識された車の状態が最早、存在しなくなると直ちに、再度、解放されることを意味する。安全ベルトを能動的に解放し且つ、当初の状態を再度確立することが可能であることは、プリテンショニング駆動装置を従来のベルトテンショーの駆動装置と明らかに相違したものとする。後者は、事故の前に、安全ベルトを直接、緊張させる働きのみをするものであり、戻り機能は設けられていない。従来のベルトテンショナーの駆動装置とプリテンショニング駆動装置との更なる相違点は、安全ベルトが緊張したときに実現されるベルトウェブの力である。プリテンショニング駆動装置により発生されるベルトウェブの力は、従来のベルトテンショナー駆動装置により発生される力（明らかに、１０００Ｎ以上）よりも数倍小さい。

プリテンショニング駆動装置を有するベルトリトラクターにおいて、例えば、車にブレーキが掛けられたならば、ベルトリールが安全ベルトの巻き取り方向に向けて回転し、また、安全ベルトにプリテンション力が加わったとき、係止機構が「偶発的に」作動することがある。その結果、係止機構によって起動された係止爪は該爪と関係した係止歯部と完全に係合し、このため、ベルトリールは、完全に阻止される。係止歯部は通常、アンダーカットされているから、すなわち荷重が加えられたとき、該係止歯部は、係止爪を係止歯部内に連れ込む力を加え、係止歯部と係止爪との間にて偶発的に作用する大きい係止荷重を確実に伝達することができるようにするから、係止爪が係止歯部から外に再度動くことを許容するためには、ベルトリールを巻き取り方向に向けて逆回転させることが必要である。このことから、プリテンションを加えた安全ベルトを解放する前、係止爪を解放すべくベルトリールが回転するため、ベルトウェブの力は、最初に増大することになる。いずれにしろ安全ベルトは、既に、プリテンション状態とされているため、このことは車の搭乗者に不快なものと感じられる。

このため、本発明の目的は、安全ベルトがプリテンション状態から当初の状態に戻るとき、ベルトウェブの力の増大が防止されるようにするため、上述した型式のベルトリトラクターを更に開発することである。

この目的を実現するため、本発明に従って、プリテンショニング駆動装置がベルトリールを巻き取り方向に駆動し、これにより安全ベルトをプリテンション状態にした後、ベルトリールが巻き戻し方向に逆回転するのを防止する係止手段が提供される。本発明は、安全ベルトがプリテンション状態とされたとき、ベルトリールが巻き戻し方向に回転するのを防止することにより、係止爪がアンダーカットした係止歯部に掛止するのを防止するという基本的着想に基づくものである。当然、安全ベルトがプリテンション状態となったとき、ベルトリールが回転不能に保持されるならば、係止爪が係止歯部内に案内されても何ら有害なことはない。係止機構が応答するようにされた車の状態が再度、終了すると直ちに、係止機構は、その当初の位置、すなわち係止歯部と係合しない位置に戻る。ベルトリールが安全ベルトの巻き戻し方向に回転しないため、係止爪は係止歯部と完全に係合することができないから、このことは、確実に且つ何ら問題を伴わずに可能である。

本発明の１つの実施の形態に従い、係止手段は戻りストッパを備えるようにされる。この戻りストッパは、例えば、ラップばね及び（又は）クランプローラはずみ車機構を有することができる。安全ベルトがプリテンション状態となったとき、アクチュエータにより作動され且つ、ベルトリールを係止する係止爪を提供することも同様に可能である。

本発明の有利な設計は、従属請求項から明らかであろう。

本発明について、添付図面に示した色々な実施の形態に基づいて以下に説明する。
図１において、ベルトリール１４が回転可能に取り付けられたフレーム１２を備えるベルトリトラクター１０が示されている。安全ベルト（図示せず）をベルトリール１４にて受けることができる。係止爪１８を作動させ、車が感知可能な仕方にて及び（又は）安全ベルトが感知可能な仕方にてベルトリール１４が安全ベルトの巻き戻し方向への回転を阻止することのできるようにされた係止機構１６が提供される。

モータ２２と、係止手段２４と、歯車２６とにより形成されたプリテンショニング装置２０が提供される。モータ２０は、ベルトリール１４を安全ベルトの巻き取り方向及び巻き戻し方向の双方に歯車２６を介して回転させることができる。

係止機構２４は、駆動モータ２８を備えており、該駆動モータ２８は、モータ２２に回転不能に連結され、また、その外側に歯部３０が設けられており、該歯部３０には、歯車２６の歯車部が係合する。歯部３０に軸方向に隣接して、駆動部材２８には、幾つかのクランプローラ３２と協働する円筒状面が設けられている。クランプローラは、はずみ車円板３６の凹所３４内に配置されている。凹所３４の各々は、相応するクランプローラ３２の寸法よりも多少大きい寸法の空所と、該空所に対し周方向（図２に対して時計回り方向）に隣接した傾斜路とから形成される。このようにして、それ自体既知であるクランプローラはずみ車機構が形成され、該はずみ車機構は、駆動部材２８がはずみ車円板３６に対して一回転方向に回転するのは許容するが、反対の回転方向に回転するのは阻止する。

はずみ車円板３６の外面には、その一端４２がベルトリトラクターのフレーム１２に対し確実に保持されたラップばね３８が配置されている。ラップばね３８の他端４２´には、図２の矢印Ｐの方向に相応する端部を調節し得るようにされたアクチュエータ４０が作用する。これにより、ラップばね３８とはずみ車円板３６との間に作用する偏倚力、従って、摩擦力は変化する。アクチュエータ４０は、双安定型ソレイドとすることができる。

安全ベルトをプリテンショニングする目的のため、ベルトリールが巻き取り方向（図２の回転方向１）に向けて駆動されるとき、駆動部材２８は、はずみ車機構のため、何ら制限を受けずに回転する。このため、力レベルＦ１（図４参照）に達する迄、ベルトリールは巻き取り方向に回転することができる。次に、従来のベルトリトラクターにおいて、モータ２２を停止させ（時間ｔ_１の時点）、このため、ベルトウェブの力の効果によってベルトリールは、時間ｔ_２の時点にて、より低い力レベルに達する迄（図４の曲線を参照）、巻き戻し方向に僅かに回転する。時間ｔ_３の時点にて、臨界的であると測定された車の状態が最早、存在せず、安全ベルトのプリテンショニングを終了させようとする意図であると検出されたならば、ベルトリールは、最初に、巻き取り方向に回転させ、ベルトリールが巻き戻し方向に回転する間、係止歯部内に連れ込まれた係止爪が係止歯部から再度、動いて出ることができるようにする。これを行う間、ベルトリール１４は、プリテンショニング動作の終了時に到達した位置を越えて巻き取り方向に回転し、より大きい力レベルＦ２に達するようにしなければならない。その後に始めて、ベルトリールは、巻き戻し方向に回転させ、ベルトウェブの力が当初の値に再度、減少するようにすることができる。

しかし、本発明に従ったベルトリトラクターにおいて、時間ｔ_１の時点にて、すなわち、固有のプリテンショニング動作が終了した後で且つ、モータ２２を停止する前に、アクチュエータ４０を起動させ、該アクチュエータは、端部４２´を端部４２に向けて押し付けることにより、その内径を縮小させることでラップばね３８に作用する。これにより、はずみ車円板３６は阻止される一方、このことは、また、安全ベルトの巻き戻し方向（図２の方向２）に向けて回転しないようクランプローラ３２を介して駆動部材２８を阻止することにもなる。すなわち、駆動部材２８が回転方向２に回転しようとすると直ちに、クランプローラ３２は、その自体が駆動部材２８の外面とその凹所３４の傾斜路との間にて強制的に押し込まれる。このことは、ベルトリールが安全ベルトの巻き戻し方向に回転するのを防止し、このため、時間ｔ_１の時点にてモータ２２が停止した後でさえ、ベルトのウェブの力は、レベルＦ１にて不変のままである（図４参照）。

プリテンショニングを再度終了させようとするとき、モータがプリテンショニングの目的のために加えられたトルクに相応するトルクを巻き取り方向に向けて提供するような仕方にて、モータ２２は、時間ｔ_３の時点にて起動される。その後、アクチュエータ４０は、ラップばね３８を解放し、該ラップばねは拡張し且つ、はずみ車円板３６がクランプローラ３２及び駆動部材２８と共に、安全ベルトの巻き戻し方向（図２の回転方向２）に回転するのを許容する。図４から、安全ベルトがプリテンショニング作用状態から安全ベルトが再度解放される状態に変化するとき、ベルトウェブの力を短時間、増大させる必要はなく、ベルトウェブの力は、直接的に、低下することは明確に明らかである。アクチュエータを解放する前にモータを起動させることは、ベルトリトラクターが作用するために必要ではなく、はずみ車円板３６を直接解放させることもできる。しかし、モータが事前に起動されるならば、システムは僅かにプリテンションが加えられ、また、安全ベルトの張力は漸進的に低下するため、安全ベルトが動揺することはない。

図５及び図６には、係止手段２４の１つの実施の形態の変更例が示されている。第一の実施の形態から既知の部材に対し同一の参照番号が使用され、また、この点に関して上記の説明を参照する。

図２及び図３に示した係止手段の相違点は、係止手段を応答させるためにアクチュエータが不要な点である。係止手段は、ベルトリールの側から荷重を受けるならば、自己係止する。かかる係止手段は、全体として、荷重モーメントロックという名称にて当該技術分野にて既知である。

この構成において、ラップばね３８は、フレーム１２に対し確実に取り付けられた円筒状ハウジング４１内に配置される。ラップばねの両端４２、４２´は、半径方向内方に突き出し、端部４２の各々は、駆動部材２８による作用を受け且つ、被駆動部材４４に対する支え壁として作用し得るようにされている。図示した実施の形態において、駆動部材２８は、広い溝４６を有しており、該溝の側壁に対し端部４２が休止する。被駆動部材４４は、ラップばね３８の両端４２、４２´の間に配置されており、このため、溝内のほぼ中央に配置されている。これと同時に、ラップばねの巻き取り方向は、次のように選ばれる、すなわち端部４２の各々から開始してラップばね３８は被駆動部材４４から離れるように伸びる、すなわち、図５の図を参照すると、ラップばねは、左端部にて更に時計回り方向に伸び、また、右端部から開始して、該ラップばねは、反時計回り方向に伸びるように選ばれる。この構成により、係止手段は、モータ２２により被駆動部材が回転するのを許容するが、被駆動部材４４によりモータ２２が回転されるのは阻止する。例えば、駆動部材２８が図５の矢印の方向に向けて回転するならば、該駆動部材は、ラップばね３８の右端部４２´と係合する。これにより、ラップばねは、その外径が縮小する方向に作動され、このため、ハウジング４１内の摩擦は減少する。これを行うとき、右端部４２´は、被駆動部材４４に対し押し付けられ、このため、最終的に、被駆動部材は連れ込まれる。駆動部材２８が反対方向に回転するならば、被駆動部材は、同様に、反対方向に、すなわち、ラップばねの左端部４２によって連れ込まれる。しかし、被駆動部材４４が駆動部材を連れ込もうとするならば、該被駆動部材は、ラップばね３８の一端又は他端４２、４２´に対して動く。これにより、ラップばねは、その外径が拡大する方向に向けて作動され、このため、ハウジング４１内の摩擦は増大し、その結果、自己係止することになる。

この摩擦の結果、モータ２２は、ベルトリール１４を巻き取り方向及び巻き戻し方向の双方に駆動することができる。しかし、例えば、プリテンショニング動作の後、ベルトリールを巻き戻し方向に回転させようとする力が安全ベルトによってベルトリールに加わるならば、ラップばね３８は、かかる回転を阻止する。このことは、モータ２２が不作動にされたときでも、ベルトウェブの力が図４のレベルＦ１のままであることを保証する。

その他の型式の荷重モーメントロックが従来の技術から既知である。本発明に従ったベルトリトラクターの場合、原理上、トルクを駆動装置から出力部まで両回転方向に向けて伝達するのは許容するが、出力部から駆動装置（同様に、両回転方向に）への戻りトルクを阻止する任意の型式の荷重モーメントロックを使用することが可能である。かかる荷重モーメント係止装置の一例は、ドイツ国特許出願明細書ＤＥ １９９ ２６ ９９４号、特許出願明細書ＤＥ １９９ ５４ ２３２号、特許出願明細書ＤＥ １９９ １２ ７８９号、特許出願明細書ＤＥ １０２ ０７ ８４６号、特許出願明細書ＤＥ １０３ ０９ ４１１号に見ることができる。

図７及び図８には、係止手段２４の第二の実施の形態が示されている。モータ２２の軸には、係止歯車５０が連結されており、係止爪５２が該係止歯車に対し関係する。係止爪は、適宜な制御部材と共に制御盤５４に取り付けられたアクチュエータ４０と協働する。係止爪５２は、安全ベルトがプリテンションを加えられた後、係止歯車５０と共に、モータ２２、従ってベルトリール１４が安全ベルトの巻き戻し方向に向けて回転するのを阻止する。この目的のため、安全ベルトがプリテンションが加えられた後で且つ、モータ２２が不作動とされる前に、係止爪５２は係止歯車５０と係合することができる（図８に示した状態を参照）。これにより巻き戻し方向へのベルトリールの回転は防止される。安全ベルトのプリテンショニング状態を停止させるべきとき、プリテンショニング動作の目的にて加えられたトルクに相応するトルクを提供する迄、モータ２２は、最初に、巻き取り方向に駆動する。次に、係止爪５２を係止歯車５０から引き出す。その後、モータ２２を、安全ベルトの巻き戻し方向に駆動することができる。

アクチュエータ４０の設計に依存して、係止爪５２は、アクチュエータを作動させ又は不作動にすることの何れかにより、係止歯車５０と係合するようにすることができる。係止歯車５０の歯部は、アンダーカット無しの設計とされており、このため、係止爪５２を係止歯車の歯部から外に動かそうとする場合、係止歯車５０を逆回転させる必要はない。

制御盤５４には、係止爪５２の位置を検出する適宜なセンサを設けることができる。この目的のため、光センサ又は磁気センサさえも適し、特に、ホール効果
センサが適している。

図９ないし図１３には、ベルトリトラクターの第三の実施の形態に対する係止手段２４が示されている。上述した実施の形態により既知となった構成要素に対し同一の参照番号が使用されるが、これらの構成要素については上記の説明を参照する。

第三の実施の形態において、係止手段２４として、図５及び図６に示したものと同様に作用する荷重モーメントロックが使用される。しかし、この係止手段は、トルクがベルトリールからモータ２２に向けて伝達されるとき、阻止手段として作用するが、モータ２２からベルトリールへの回転を許容する爪−係止継手に基づくものである。

荷重モーメントロックは、モータ２２にねじ止めされるハウジング６０を備えている。ハウジング６０内には、幾つかの係止爪６２が配置されており、該係止爪の各々は、ばね６４の作用を受けて係止位置をとる。係止位置にあるとき、これらの係止爪は、軸受６８により回転可能に取り付けられた係止歯車と係合し、該係止歯車は、歯車（図示せず）を介してベルトリール１４に接続されるピニオン７０と協働する。

係止歯車６６に対し角度範囲αだけ回転し得るようにされた解放歯車７２が係止歯車６６に対し同心状に配置されている。この目的のため、解放歯車７２には、係止歯車６６の凹所７６内に配置された２つの翼状突出部７４が設けられており、これらの凹所は、突出部７４が占める範囲よりも大きい角度範囲に亙って伸びている。安全ベルトがベルトリール１４に巻き取られる結果となる方向に向けてモータ２２が駆動されるとき、解放歯車７２は、図１２の矢印１の方向に回転する。これを行う間、突出部７４は、回転方向に見たときのように凹所７６の前面に対して休止し、このため、係止歯車６６は反時計回り方向に連れ込まれる。この状態のとき、解放歯車７２の輪郭外形は係止歯車６６の輪郭外形の後方に「見えなくなる」。これを行うとき、係止爪６２は、係止歯車６６の相応する係止歯の上方に沿って摺動し、このため、これら係止爪は、係止爪の１つが最も近い係止歯に対し休止すると直ちに、係止歯車６６、従ってベルトリール１４が逆方向に回転するのを防止する。係止爪６２は係止歯の間隔に対してずらした角度位置に配置されるから、最大の逆方向回転は極めて僅かである。

モータ２２が反対方向に、すなわち、安全ベルトが巻き戻しされることになる、図１３の矢印２の方向に回転すると、解放歯車７２は、最初、係止歯車６６に対し角度範囲αだけ回転する。これにより、解放歯車の所要輪郭の輪郭外形は係止爪６２を半径方向外方に押し（図１３参照）、このため、係止爪は最早、係止歯車６６の係止歯と係合することはできない。このため、モータ２２は、ベルトリール１４を巻き戻し方向に回転させることができる。

本発明に従ったベルトリトラクターの概略図的な部分断面図である。 図１の面ＩＩに沿った概略断面図である。 図１のベルトリトラクターの係止手段に沿った拡大縮尺による概略断面図である。 従来のベルトリトラクターと、本発明に従ったベルトリトラクターとによってプリテンショニング動作を行う間、ベルトウェブ部の力の調節状態を示す概略線図である。 係止手段の１つの実施の形態の１つの変更例を示す、図１の面ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。 図５の面ＶＩ−ＶＩに沿った概略断面図である。 本発明の第二の実施の形態に従ったベルトリトラクターの係止手段の側面図である。 図７の面ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面図である。 本発明の第三の実施の形態に従ったベルトリトラクターの係止手段の斜視図である。 図９の係止手段の側面図である。 図１０の面ＸＩ−ＸＩに沿った断面図である。 係止手段がプリテンショニング動作の巻き取り方向に作動したときの、図１０の面ＸＩＩ−ＸＩＩに沿った断面図である。 係止手段が巻き戻し方向に作動したときの、図１０の面ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿った断面図である。

符号の説明

１ 回転方向
２ 回転方向
１０ ベルトリトラクター
１１ ベルトリトラクター
１２ フレーム
１４ ベルトリール
１６ 係止機構
１８ 係止爪
２０ プリテンショニング装置／モータ
２２ モータ
２４ 係止手段
２６ 歯車
２８ 駆動モータ／駆動部材
３０ 歯部
３２ クランプローラ
３４ 凹所
３６ はずみ車円板
３８ ラップばね
４０ アクチュエータ
４１ 円筒状ハウジング
４２ はずみ車円板３６の一端
４２´ ラップばね３８の他端
４４ 被駆動部材
４６ 広い溝
５０ 係止歯車
５２ 係止爪
５４ 制御盤
６０ ハウジング
６２ 係止爪
６４ ばね
６６ 係止歯車
６８ 軸受
７０ ピニオン
７２ 解放歯車
７４ 翼状突出部
７６ 凹所

Claims (9)

1. フレームと、
   該フレーム（１２）内に回転可能に取り付けられたベルトリール（１４）と、
   車に対し感知可能に且つ（又は）安全ベルトに対し感知可能に安全ベルトの巻き戻し方向に向けたベルトリールの回転を阻止し得るようにされた係止機構（１６）と、
   ベルトリール（１４）を安全ベルトの巻き取り方向及び巻き戻し方向に駆動し得るようにされたプリテンショニング駆動装置（２２）とを有する、車の安全ベルト用のベルトリトラクターにおいて、
   プリテンショニング駆動装置がベルトリールを巻き取り方向に駆動し、これにより安全ベルトをプリテンション状態にした後、ベルトリール（１４）が巻き戻し方向に逆回転するのを防止する係止手段（２４）が提供されることを特徴とする、車の安全ベルト用のベルトリトラクター。
2. 請求項１に記載のベルトリトラクターにおいて、
   係止手段（２４）が戻りストッパ（３２、３４、３６）を備えることを特徴とする、ベルトリトラクター。
3. 請求項２に記載のベルトリトラクターにおいて、
   戻りストッパがラップばね（ｗｒａｐ ｓｐｒｉｎｇ）（３８）を備えることを特徴とする、ベルトリトラクター。
4. 請求項２又は請求項３に記載のベルトリトラクターにおいて、
   戻りストッパが、ラップばねの少なくとも一端に作用し得るようにされたアクチュエータ（４０）を備えることを特徴とする、ベルトリトラクター。
5. 請求項２に記載のベルトリトラクターにおいて、
   戻りストッパが、アクチュエータ（４０）によって作動される係止爪（５２）を備えることを特徴とする、ベルトリトラクター。
6. 請求項１に記載のベルトリトラクターにおいて、
   係止手段が、荷重モーメントロック（２８、３８、４１、４４；６２、６６、７２）を備えることを特徴とする、ベルトリトラクター。
7. 請求項６に記載のベルトリトラクターにおいて、
   荷重モーメントロックが、係止歯車（６６）と、幾つかの係止爪（６２）と、解放歯車（７２）とを備え、該解放歯車が係止歯車に対して制限された角度だけ回転可能であることを特徴とする、ベルトリトラクター。
8. 請求項７に記載のベルトリトラクターにおいて、
   解放歯車（７２）が駆動モータ（２２）に連結されることを特徴とする、ベルトリトラクター。
9. 請求項７又は８に記載のベルトリトラクターにおいて、
   解放歯車（７２）が、係止爪（６２）を押して係止歯車（６６）の係止歯と非係合状態になるようにすることができる輪郭外形を有することを特徴とする、ベルトリトラクター。

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