JP2006501105A - シートベルトリトラクタ - Google Patents

Abstract

シートベルトリトラクタが、巻かれたシートベルトウェビングを、スプールの回転方向に応じて巻き取り、または繰り出す回転可能なスプール（１）を有している。ロックホイール（６）がスプール（１）の一端に取り付けられている。スプール（１）は、衝突が検知された時にロックホイールに対してロックされる。スプール（１）がロックホイール（６）に対してロックされた後、力制限器によって、シートベルトウェビングを、乗員の、前方への運動の作用によりさらに繰り出すことができるようになっている。力制限器は、一端がロックホイール（６）に、他端がスプール（１）に取り付けられたトーションバー（３）と、スプールとロックホイール（６）の間の力経路に、外すことができるように連結された２次力制限機構（５）と、トーションバー（３）が所定の回転数だけ回転した後、２次ロック機構を外す手段とを有している。ロック機構は、スプール（１）がロック部材によってロックホイール（６）にロックされる位置に、弾性力によって付勢され、ロックする係合から外れるように２次力制限機構（５）によって保持されているロック部材（４）を有している。このリトラクタは、荷重制限の後、通常のロックリトラクターに変わり、それによって、乗員が、２次的な衝撃に抗してしっかりと拘束されることが保証される。

Description

本発明はシートベルトリトタクタに関し、より詳細には、荷重制限機能を有するシートベルトリトラクタに関する。

従来、シートベルトリトラクタは、シートベルトウェビングが巻かれたほぼ円筒形のスプールを有している。スプールは、回転の方向に応じて、シートベルトを巻き取り、繰り出すように回転可能に取り付けられている。スプールは、クロック・スプリングによって巻き取り方向に付勢されており、その結果、シートベルトは、快適性を確保しながら乗員を乗物シートに引き戻そうとするが、乗員が、カーラジオなどを調節するために前方に動けるようにする、乗員への比較的弱いレベルの力を維持している。加速度センサが、所定のレベルを超える加速または減速を、衝突の徴候として検知し、リトラクタを、ウェビングをさらに繰り出さないようにロックし、乗員を乗物シートにしっかりと拘束する。

近年のシートベルト機構は、乗員の運動量を比較的緩やかに減らすように、完全にロックする前にベルトウェビングの、制御された幾らかの繰り出しを可能にする荷重制限機能を含んでいる。これは、スプールに同軸に取り付けられたトーションバーを用いて達成されることが多い。トーションバーは、スプール機構がロックされた後、自身の軸線を中心としてねじれ、通常、スプールが２回転まで回転できるようにする。このようにして、乗員が受ける衝突力が、トーションバーがねじれ始めるまでは、衝突力が強くなるのに比例して強くなる。トーションバーのねじれは、乗員から加わる荷重が小さくなると止まる。ロックホイールはロックバーによって適切な位置にロックされるが、スプールは、トーションバーが、スプールが回転できるようにねじれる時にのみ回転することができる。

同時継続出願の米国特許出願第１０／２４１４８９号明細書に記載された改善された付加制限付きシートベルトリトラクタでは、第２段階の動作が、スプール内に入れられたワイヤ部材によって提供される。ワイヤ部材はトーションバーと平行して働き、所定の時間または距離の間、より高レベルの荷重制限を生じさせる。このようにして、衝突センサが最初に衝突を検知した時、第１段階の動作が、トーションバーのねじれと、ワイヤの屈曲、ねじれ、またはスプール内の、ワイヤのハウジングからの引き出しのいずれかとの両方を伴い、衝突力を吸収する。その後、ワイヤは、使用されている機構に応じて、完全に屈曲させられ、ねじられ、または伸ばされる。その後、衝突力はトーションバーのみに加えられ、第２段階の動作にはトーションバーのみが用いられる。低レベルの荷重制限を行う第２段階はエアバッグと協働して行われ、荷重が分担される。

しかしながら、第２の衝撃が起こった場合、エアバッグは第１の衝撃のために展開させられ、もはや拘束荷重をシートベルトリトラクタと分担するのに有効ではないので、不都合が生じる。したがって、第２の衝撃の場合に、シートベルトリトラクタを、荷重制限の無い通常のリトラクタとして働くように変えるのが好ましい。

本発明によれば、衝突力曲線をさらに改善し、第２の衝撃の間、乗員を有効に拘束できるという利点を得ることができる。

本発明によれば、回転可能なスプールと、一端がロックホイールに、他端がスプールに取り付けられたトーションバーを有する１次力制限機構と、スプールとロックホイールの間の力経路に、外すことができるように連結された２次力制限機構と、スプール上に少なくとも部分的に巻き付けられたシートベルトウェビングによって保護された乗員によって加えられる荷重のために、トーションバーが所定の量だけねじれた後に２次力制限機構を外す手段と、を有し、ロック手段が、スプールがロック部材によってロックホイールにロックされる位置に弾性力によって付勢され、ロックする係合から外れるように２次力制限機構によって保持されたロック部材を有し、ロックホイールは、ロック部材がスライドする凹部と、ロック部材が接触して停止する、凹部の端部の接続部とを有する、シートベルトリトラクタが提供される。

２次機構は、スプールとロックホイールの間に、外すことができるように連結されたワイヤを有するのが好ましい。

ワイヤは、スプールに、好ましくはスプールとロックホイールの間に、外すことができるように連結されているのが好ましい。

ワイヤは、スプールの、少なくとも１つの穴内に入れられ、荷重制限の間に穴から引き出されてよい。ワイヤは、ロックホイール上に引き出されてよい。

ワイヤの太さ、長さ、および組成は、乗物の衝突の基準に合うように選択される。

本発明のシートベルトリトラクタは、図１０に示すような公知のシートベルトに使用される一般的な形態のものである。残りの図面はシートベルトリトラクタのスプールおよびロック組立体の部分のみを示している。この部分が、完全なシートベルトリトラクタにどのように組み込まれるかは当業者には明らかである。このような従来技術のシートベルトリトラクタは、図１０に示すように、シートベルトウェビング（不図示）を巻き取り、繰り出すようにフレーム１０８に回転するように取り付けられた円筒状の、リトラクタのスプール１００を有している。概して１３０の所に配置されているが具体的には図示していない衝突センサがロック機構を動作させ、ロックバー１１０を動かして、スプール１００の一端に固定されたロックリング１０３上の歯に係合させる。その後、スプール１００は、荷重制限装置のおかげでさらに動くと、さらに回転しないようにロックされる。スプールの他端は、スプール１００をウェビング巻き取り状態に付勢するクロックタイプのコイルばねを有する巻き取りばね機構１０５に連結されている。

図１は、本発明によるシートベルトリトラクタのスプールとロック組立体の、部分的に破断した斜視図である。図１には、中空のスプール１が、一端の所のロック組立体２、およびスプール１の軸線に沿って配置されたトーションバー３と共に、部分的に破断されて示されている。トーションバー３は、図１に複数のスプライン２１によって示すように左端の所でスプール１に固定されている。トーションバーは、図１に複数のスプライン１１によって示すように左端の所でロック組立体２に固定されている。図示していないが、シートベルトウェビングがスプール１の外側の周りに巻かれており、スプールは、その長手軸線を中心に回転するようにフレームに支持されている。スプール１用の巻き取りばねが、図１に示すように、左端に取り付けられている。

スプール１のボディの２つの穴１０内に延び、ロック部材４を通り、ロック組立体２の一部を構成しているロックホイール６を通っている両端部を有する、荷重制限用の、ある長さのワイヤ５を有する２次ロック手段が示されている。

図２は、図１のシートベルトリトラクタの一端用のロックホイール組立体の斜視図である。ワイヤの配置が図２に、より明瞭に示されており、ワイヤ５は軸方向にロックホイール６を通りロックホイール６を越えて延び、スプールの穴１０内に入れられている。ここで、および複数の請求項において用いているように、「軸線」および「軸線方向に」という用語は、スプールがリトラクタのフレームに取り付けられた時にスプールの回転の軸線に沿うか、または実質的に平行な構成部材の方向を指していることが理解される。

ワイヤ５は、ロック部材４を、ばねの荷重の作用に抗してロックホイール６との係合から外すように保持している。

シートベルトリトラクタに取り付けられた衝突センサが乗物の速度または方向の急激な変化を検出すると、ロックバー（不図示）が動かされてロックホイール６上の歯１２に係合し、スプール１を、荷重制限装置のおかげで動作すると、回転しないようにロックする。ロックバーは、図１０に示す従来技術のリトラクタに見ることができ、参照記号１１０によって示されている。スプール１が一旦ロックされると、衝突力はトーションバー３に伝達され、衝突力が所定の値を超えると、トーションバーを、その軸線を中心としてねじり、スプール１を、トーションバー３の特性によって定められた条件下で回転させることができる。通常、スプール１はさらに２回転まで回転する。

この間、ワイヤ５もスプール１のボディの穴１０から引き出され、第１段階の動作の間、２次的な荷重制限作用を生じさせる。トーションバー３と２次荷重制限用のワイヤ５が組み合わされることによって、初期荷重制限閾値が高くなり、トーションバーのみの場合よりも高い、組み合わせのレベルの荷重制限が得られ、すなわち、エアバッグが完全に展開させられて拘束荷重を分担するまで、乗員は、シートに戻るように保持される。

エアバッグが完全に展開させられる時点の、（図９のグラフに示されている）第１段階の最後に、ワイヤ５はスプール１のボディの穴１０から完全に引き出され、それによって、ロック部材４がワイヤ５から外され、ロックホイール６内に押し出されてロックホイール６内の凹部７に係合させられる。このようにして、（図９のグラフに示されている）第２段階の間に、ロックホイール６は、ロック部材４が凹部７の端部の接続部８に達するまで、衝突力の作用によって引き続き回転する。この時点で、ロック部材４はスプール１とロックホイール６を連結させ、それによって、さらなる荷重制限が阻止され、これが（図９のグラフに示されている）第３段階の動作を生じさせる。凹部７の長さおよび接続部８の位置は、トーションバーのみの荷重レベルとなる（第２段階）ドエル期間（dwell period）を長くし、または短くすることによって衝突曲線を、乗物の製造の仕様によって要求される通りに修正するために変化させることができる。第１の衝撃の間に接続部８に達しないのが理想的である。

（図９のグラフに示されている）第３段階の動作時、シートベルトリトラクタは、荷重制限機能が全くない標準的なリトラクタとして機能し、第２の衝撃の間、乗員を適切に拘束することができる。このことは、エアバッグが、通常、第１の衝撃時に展開し、したがってシートベルトが、乗員に働く唯一の拘束具となるので、重要である。

図３および４は、（図９のグラフに示されている）第１段階の動作の最後を示しており、ワイヤ５はスプール１のボディの穴１０から完全に引き出され、ロックホイール６内の空間内にぐるりと湾曲させられている。この時点では、ロック部材４はスプール１のボディから外されており、そのばね荷重によってロックホイール６内の凹部７内に押し出され、スプールをロックホイール６に連結して第２段階の荷重制限を開始させている。スプール１は、衝突力の作用によって、トーションバーが引き続きねじれるにつれて引き続き回転させられ、ロック部材４は、図６に示すように、凹部７に沿ってスライドすることによって、ストッパとなる接続部８に達するまで、ロックホイール６に対して移動させられる。

ロック部材４が、図７および８に示すように接続部８に接触すると、ロック部材４はロックホイール６にロックされ、もはや荷重制限は行われなくなる。（図９のグラフに示されている）この第３段階では、リトラクタは、標準的な動作形態にされ、それによって、スプール１は、ウェビングを繰り出さないようにロックされ、したがって、第２の衝突力に抗して乗員を有効に拘束する。

図９は、乗員がどの程度の衝突力を受けるかをある期間にわたって示す、ディグレッシブな荷重制限のグラフである。Ｔ₀の時に、衝突が発生し、それによって、乗物の急激な減速または方向の変化が発生し、それが衝突センサによって検知されて、ロック機構が作動させられる。Ｔ₀からＴ₁の期間の間、乗員への衝突力が、力レベルＦ₁へと直線的に強くなっていく。Ｔ₁の時に、ワイヤ５とトーションバー３が一緒に作用して荷重制限を生じさせる第１段階の動作が実行され、力のレベルは、Ｔ₁からＴ₂の期間の間、Ｆ₁になる。時間Ｔ₂の時に、ワイヤ５は完全に伸ばされ、ロック部材４が外されてロックホイール６に対して移動させられる。このようにして、乗員が受ける力は、トーションバー３のみによって生じさせられるレベルＦ₂へと弱くなる。Ｔ₃からＴ₄の期間に亘る第２段階の間、トーションバーのみが荷重制限を生じさせ、一方、ロック部材４は凹部７に沿って移動する。時間Ｔ₄の時に、ロック部材４は接続部８に係合し、シートベルトリトラクタを完全にロックし、トーションバー３がさらにねじれるのを阻止する。時間Ｔ₄から先は、シートベルトリトラクタは完全にロックされており、荷重制限のない標準的なシートベルトリトラクタとして動作する。乗員は、この第３段階の間、直線的に強くなる力を受ける。しかしながら、この時までに、最初の衝撃による衝突力は、通常、消散させられている。このグラフは、時間Ｔ₄の頃に２次的な衝撃が発生した状況を示している。

本発明によるシートベルトリトラクタのスプールとロック組立体の、部分的に破断した斜視図である。 図１のシートベルトリトラクタの一端用のロックホイールの斜視図である。 荷重制限が、１次および２次の荷重制限機構が一緒に働くことによって行われる、図９のグラフに段階１として記載されている第１段階の動作の間の、図２に示すロック機構の端面図である。 荷重制限が、１次および２次荷重制限機構が一緒に働くことによって行われる、図９のグラフに段階１として記載されている第１段階の動作の間の、図１のスプールとロック組立体の、ロックホイールの端部側からの、部分的に破断した図である。 荷重制限が１次荷重制限機構のみによって行われる、図９のグラフに段階２として記載されている第２段階の動作の間の、図１のシートベルトリトラクタの、部分的に破断した斜視図である。 荷重制限が１次荷重制限機構のみによって行われる、図９のグラフに段階２として記載されている第２段階の動作の間の、図５のシートベルトリトラクタのロックホイールの端部を示す図である。 スプールとロックホイールがロック機構によって係合させられ、荷重制限が行われない、図９のグラフに段階３として記載されている第３段階の動作の間の、図１のシートベルトリトラクタの、部分的に破断した斜視図である。 スプールとロックホイールがロック機構によって係合させられ、荷重制限が行われない、図９のグラフに段階３として記載されている第３段階の動作の間の、図７のシートベルトリトラクタのロックホイールの端部を示す図である。 シートベルトリトラクタの、様々な動作段階を示す、時間に対する力のグラフである。 本発明を採用するように適合させることができる、従来技術のシートベルトリトラクタの斜視図である。

Claims (10)

1. 回転可能なスプール（１）と、
   一端がロックホイール（６）に、他端がスプール（１）に取り付けられたトーションバー（３）を有する１次力制限機構と、
   前記スプール（１）と前記ロックホイール（６）の間の力経路に、外すことができるように連結された２次力制限機構（５）と、
   前記スプール（１）上に少なく部分的に巻き付けられたシートベルトウェビングによって保護された乗員によって加えられる荷重のために前記トーションバー（３）が所定量だけねじれた後に前記２次力制限機構（５）を外す手段と、
   を有し、
   ロック手段が、前記スプール（１）がロック部材（４）によって前記ロックホイール（６）にロックされる位置に弾性力によって付勢され、ロックする係合から外れるように前記２次力制限機構（５）によって保持されたロック部材（４）を有し、前記ロックホイール（６）は、前記ロック部材（４）がスライドする凹部（７）と、前記ロック部材が接触して停止する、前記凹部（７）の端部の接続部（８）とを有する、
   シートベルトリトラクタ。
2. 前記２次力制限機構は、前記スプール（１）と前記ロックホイール（６）の間に、外すことができるように連結されたワイヤ（５）を有する、請求項１に記載のシートベルトリトラクタ。
3. 前記ワイヤ（５）は、前記スプール（１）に、外すことができるように連結されている、請求項２に記載のシートベルトリトラクタ。
4. 前記ワイヤ（５）は、前記スプールの穴内に入れられ、荷重制限の間に前記穴から引き出される、請求項２または３に記載のシートベルトリトラクタ。
5. 前記ワイヤ（５）は、荷重制限の間に前記ロックホイール（６）上に引き出される、請求項２または３に記載のシートベルトリトラクタ。
6. 前記ワイヤ（５）は、荷重制限の間に前記ロックホイール上に引き出される、請求項４に記載のシートベルトリトラクタ。
7. 前記ワイヤ（５）の太さ、長さ、および組成が、乗物の衝突の基準に合うように選択されている、請求項２または３に記載のシートベルトリトラクタ。
8. 前記ワイヤ（５）の太さ、長さ、および組成が、乗物の衝突の基準に合うように選択されている、請求項４に記載のシートベルトリトラクタ。
9. 前記ワイヤ（５）の太さ、長さ、および組成が、乗物の衝突の基準に合うように選択されている、請求項５に記載のシートベルトリトラクタ。
10. 前記ワイヤ（５）の太さ、長さ、および組成が、乗物の衝突の基準に合うように選択されている、請求項６に記載のシートベルトリトラクタ。

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