JP2006506261A - 複数のレベルで負荷を制限する、シートベルトの巻き取り装置 - Google Patents

Abstract

シートベルトの巻き取り装置（２０）は、１次（４０）および２次（６０）のロック機構と、シートベルトの巻き取り装置が、乗物の、指定されていないクラスの乗員によって使用されている時に、２次のロック機構（６０）を機械的に作動しない状態にする非作動化機構（７４）を有している。巻き取り装置は、乗物の乗員の大きさに依存して選択的に使用されるように構成された少なくとも２つの、負荷を制限する機構、例えば、トーションバーと、シートベルトの、伸び率が可変なウェビング、あるいはトーションバーと摩擦ブレーキまたはクラッチを有している。

Description

本発明は、概して、エネルギーを吸収する、すなわち消散させる機構を有する、シートベルトの巻き取り装置に関し、特に、マルチレベル負荷制限機構とも呼ばれている、複数のレベルでエネルギーを吸収する、すなわち消散させる機構に関する。この機構は、シートベルトの巻き取り装置の出力特性を、操作可能なパラメータに基づいて、ある負荷レベルで制限（エネルギーの消散）したものから、他の負荷レベルで制限（エネルギーの消散）したものへと変える装置を有している。

ここ何十年の間、シートベルトの巻き取り装置にトーションバーを用いることが提案されている。トーションバーが乗物の衝突時にねじられると、トーションバーの、力の変位の特性である、巻き取り装置の出力は、トーションバーの動作の塑性領域に対応する飽和領域に即座に到達する。この一般的に一定の特性によって、さまざまな大きさの乗員を保護するには適していないこともある、シートベルトへの反作用、すなわち負荷が生じる。したがって、２つ以上の負荷制限特性を有しているシートベルト機構を提供するのが望ましい。トーションバーがねじられると、衝突のエネルギーが消散させられる。
米国特許第５８３０８１１号明細書 米国特許第６２２８４８８号明細書 米国特許第５９０４３７１号明細書

複数のレベルの負荷制限を達成するために、異なる、離れて配置された２つのトーションバーを有する、シートベルトの巻き取り装置が従来技術によって示されており、一方、シートベルトの、従来の他の巻き取り装置は、複数のレベルの負荷制限を達成するために、２つのトーションバー部分に分割された単一のトーションバーを使用している。

本発明は、特定の動作条件下で第１のレベルの負荷制限を達成する単一のトーションバーを用いており、また、他の動作条件下でトーションバーを無効にする機構を有している。所望の第２のレベルの負荷制限を達成するために、シートベルトの、伸び率が可変なウェビングが使用されている。そのようなウェビングの１つが、特許文献１と特許文献２に示されている。

織られた通常のシートベルトは、約８〜１２パーセントの範囲内の、一般的に設定可能な伸び率を示す。どのようなシートベルトでも、伸び率は、負荷が作用して弾性モードで動作している時に大きく変化することはない。前述の、伸び率が可変なシートベルトは、加えられる負荷によって変化する伸び率を有している。例えば、ベルトに作用している力、すなわち負荷が４〜５ｋＮの時には、伸び率は、約６〜８パーセントである。負荷が増大すると、このシートベルトは弱くなり、シートベルトの伸び率は約１２〜１４パーセントに増加する。ベルトの伸び率が増加し、すなわち伸び性が高まることによって、衝突のエネルギーをベルトによって吸収しながら、乗物の乗員が衝突時に前方に移動できるようにになる。シートベルトが伸びると、衝突のエネルギーが消散される。

シートベルトの、標準的な巻き取り装置は、シートベルトが、乗物の乗員によって応力をかけられて伸びる時に、わずかな程度のエネルギー吸収を生じるだけである。

シートベルトの、より新しい種類の、複数の機構は、シートベルトのスプールと、したがってその周りに巻き付けられたウェビングを、制御されたやり方で引き出せるようにする衝突用ブッシュやトーションバーを含む、さまざまな種類のエネルギー吸収機構を組み込まれている。このような種類の機構では、乗物の乗員によって発生する、加えられる力に対して、トーションバーがねじれる場合のように制御された力によって抵抗が生じる。トーションバーがねじれると、衝突のエネルギーは消散させられる。

本発明は、シートベルトの負荷を複数のレベルで制限する機構を提供するために、トーションバーの特性と、伸び率が可変なウェビングの特性の組み合わせを利用するのが有利である。他の実施態様では、トーションバーの、エネルギーを消散させる特性が、伸び率が可変なウェビングを依然として使用しながら、摩擦を発生する機構によって置き換えられる。

図１と２は、本発明を取り入れた、シートベルトの巻き取り装置２０の主要な構成部品を示している。本発明は、全てのシートベルトの巻き取り装置に、任意の着座位置において使用するのに適しており、エアバッグと関係付けられていない着座位置用の巻き取り装置に特に適している。これらの構成部品には、スプール２４が両側部２６ａ，２６ｂに回転可能に取り付けられているフレーム２２が含まれている。スプールは、それを貫通する、トーションバー３０を受け入れる中央の通路２８を有している。本実施形態において、トーションバーは、スプールの軸としての働きもしている。

シートベルトの巻き取り装置２０は、任意にＡＬＲの切り替え機構を有するＥＬＲ式の巻き取り装置である。公知のように、ＥＬＲは、衝突時にロックする巻き取り装置を意味し、ＡＬＲは、自動的にロックする巻き取り装置を意味している。シートベルトの巻き取り装置は、トーションバーの一方の側部３０ａに動作可能に連結されている第１の、または１次のロック機構４０と、トーションバーの側部３０ｂに動作可能に連結されている２次のロック機構６０を有している。シートベルトの、ある量のウェビング８０がスプール２４に巻かれている。本実施形態のシートベルトの巻き取り装置を使用しているシートベルト機構は、シートベルトに取り付けられているタングと、タングを所定の位置にロックすることができるバックルを含むことができる。シートベルトのウェビング８０は、好適な実施形態において、図３に示すように、作用している力の関数である、可変の伸び特性を有している。ウェビングの具体的な伸び特性は、ウェビングの用途によって異なっていてよい。

シートベルトの巻き取り装置２０は、シートベルトの、ＥＬＲ式の巻き取り装置として動作している場合、衝突時に基本的な２つの動作モードを有するように構成されている。これらの動作モードは、発生するエネルギー吸収、すなわちエネルギー消散の各レベルに対応している。ここで用いているように、エネルギーの吸収とエネルギーの消散は同等であることが分かる。動作モードの１つは、負荷を制限するシートベルト機構の特性を用いて乗物の乗員を拘束することによって、乗物の、第５０百分位数の男性より大きいかそれに等しい乗員を保護するように構成されている。この第１の動作モードでは、第１と第２のロック機構４０，６０は、通常、慣性式の衝突センサによって作動させられ、それによって両側でスプールをロックする。両方のロック機構４０，６０が作動すると、トーションバーがねじれるのを阻止されることがさらに重要である。その結果、シートベルトの巻き取り装置の、エネルギーを吸収する、すなわち力を消散させる負荷特性は、トーションバーの特性によってではなく、伸び率が可変なウェビングの特性によって定められる。この例では、この動作モード時、衝突中、シートベルトのウェビングの、力を吸収する特性は、トーションバーの、力を吸収する特性よりも大きくなるように設定されている。

シートベルトが乗物の、第５０百分位数の男性よりも身体の大きさが小さい乗員によって使用される場合、他方のＥＬＲ動作モードに入る。この例では、乗物の乗員の大きさは、第５百分位数の女性の大きさであってよく、この動作モードでは、乗物の、６歳児の大きさの乗員も巻き取り装置によって適切に保護することができる。図１と２に示すシートベルトの巻き取り装置が、乗物の乗員の大きさに基づいて、エネルギーを吸収する両動作モードの間で切り替えを行うことができるように、巻き取り装置は、機械的なスイッチ６５を有している。機械的なスイッチ６５は、乗物の乗員がシートベルトを自分の体の周囲に配置し、トングをバックル内にロックした後、シートベルトの、スプールから引き出されているウェビングの量（あるいは、スプールに残っているシートベルトの量）に影響される。シートベルトのウェビングのこの量は、乗物の乗員の大きさと良く相関している。この機械的なスイッチは、そのブロック位置に移動させられている場合、第２のロック機構が作動させられるのを阻止する。

この機械的なスイッチは、ロックつめを、それが、シートベルトの、所定の量のウェビング、例えば、第５０百分位数の男性の大きさに相当する量のウェビングが巻き取り装置２０から引き出されるまで、ロックホイールから離れたままになるようにブロックすることができる。ウェビングが、完全に引き入れた状態の巻き取り装置から引き出されると初めてこのＥＬＲ動作モードに入る。その後、十分な量のウェビングが引き出されると、乗物の、大きな乗員用のＥＬＲ動作モードに入る。機械的なスイッチ６５は、ベルトの軸、すなわちスプールの回転回数に応答する、ギアを有する公知の機構を修正することによって作ることができる。

第１の、すなわち１次のロック機構４０は通常のロック機構であり、質量体４２ａと１つまたは２つ以上のセンサつめ４２ｂを有する乗物センサ４２を有している。ロック歯４４ａを備えるロックホイール４４が、トーションバーの端部３０ａに固定され、トーションバーと共に回転可能である。ロックリングとしても知られているロックカップ４６が、トーションバーの端部３０ａの周りに、そして（模式的に示されている）ロックつめ４８の近くに回転可能に配置されている。さまざまな種類のロック機構を使用することができる。説明したのと同様のロック機構が特許文献３に示されている。

乗物の減速度が所定の限界を越えると、乗物センサの質量体４２が移動し、それによって、前にはスプールと連結していなかったロックカップ（リング）４６がスプールに連結させられ、それによって、その後、ロックカップ（リング）はスプールと共に回転させられる。ロックカップの回転によって、ロックリング４６が回転し、それによって、ロックつめ４８が回転して、ロックホイール４４の周りに配置された歯４４ａと係合させられる。１次のロック機構４０は、スプールが所定のレベルよりも速く回転している時に作動させられる、公知の種類のウェブ検知機構５２をさらに有している。そのようなウェブ検知機構の１つが特許文献３に示されている。この特定のウェブ検知機構も、作動させられると、ロックカップ４６をスプールに連結させて、ロックつめ４８を所定の位置に移動させることによってスプールをロックさせる。

２次のロック機構６０は、図４に示すように、検知用の質量体６２ａと、検知用の２つのつめを備える検知用のつめ機構６４を有する他の乗物センサ６２を有している。乗物センサ４２と関連した検知用のつめは、つめ機構６４について示したのと同じにすることができる。

本発明は、シートベルトの、巻き取り装置から引き出されたウェビングの量、あるいは、巻き取り装置に残っているウェビングの量に応答する機械的なスイッチ６５を含んでいる。シートベルトの巻き取り装置のＡＬＲ機構は、基本的に、スプールの回転、すなわちシートベルトの、スプールからの引き出しに応答する機械的なスイッチである。ここで用いるように、ＡＬＲ機構はスイッチ６６としても示される。シートベルトの巻き取り装置はＡＬＲ機構によってＥＬＲ動作モードからＡＬＲ動作モードへ切り替えられる。ＡＬＲ機構（スイッチ６６）の動作は、本発明に対してはあまり重要ではない。さまざまなＡＬＲ機構が、１つまたは２つ以上のギアからなる機構を有している。本発明では、スイッチ７０として示された追加のギアが公知のＡＬＲ機構に追加されている。

ＡＬＲ動作モードには、通常、チャイルドシートが乗物のシートに固定される時に入る。チャイルドシートの取り付け者が、シートベルトの、全部ではないにしても大部分をスプールから引き出す。この状態に到達すると、シートベルトの巻き取り装置は、巻き取り装置のスプールが常にロックされている動作モードに切り替わる。シートベルトの巻き取り装置は、シートベルトが引き込み用のばね６８によってスプール上に再び完全に巻き取られると、ＥＬＲ動作モードに戻る。巻き取り装置、すなわち巻き取り用のばね６８は、トーションバー３０の遠い方の端部３０ｃに連結されている。

追加されたスイッチ７０は、巻き取り装置から引き出されているウェビングの量が、乗物の、第５０百分位数の男性よりも小さい乗員がシートベルトの巻き取り装置を使用している時に通常引き出されるウェビングの量よりも少ないか同じ場合に、第２の乗物センサ６２の動作をブロックする。すなわち、２次のロック機構は、乗物の乗員が小さい場合、ブロックされる。図４と５に示す好ましい実施形態において、乗物の乗員の大きさ用のスイッチ７０は、ＡＬＲ機構のスイッチ６６に追加された追加のディスク７２を有している。ＡＬＲ機構のスイッチ６６と、それの、シートベルトの巻き取り装置の他の構成部品との相互の作用が特許文献３に記載されている。

ディスク７２は、ＡＬＲのスイッチの機構のうちの１つと、特に特許文献３において符号１２２によって示されているピン７６の動作によって回転する、延びている突出部７４を有している。スイッチ６６，７０のさまざまな機構は、突出部７４、すなわちカムが、第２のロック機構６０のセンサ用のつめ機構６４の頂上に直接的または間接的に位置し、それによって、第２の乗物センサ６２が２次のロック機構６０を作動させるのを阻止するように配置されている。図４に示すセンサ用のつめ機構６４は、第１と第２のレバー６４ａ，６４ｂを有する複合センサ機構であるが、単一のセンサ用つめ機構も本発明の範囲内である。

開示しているＡＬＲ機構の構造は本発明にとって重要ではない。ＡＬＲ機構、すなわちスイッチ６６は、スプールと共に回転するように駆動され、図５に示すように、ゆらぎ式(wobble)のギア８２、偏心カム１３２、および、ハウジング１４２の壁に成形によって形成された固定されたリング状のギア８４を含む様々なギアとディスクを有するゆらぎギア機構（wobble gear mechanism）、すなわち偏心ギア機構８１を有している。ギア８４はカムによって駆動される。ＡＬＲのスイッチ６６は、図４に示されているように、２次のロック機構６０の一部である第２のロックリング４６ａに作用する。ロックリング４６ａのギアは、ロックリング４６に類似しており、通常の動作状態では、スプールとトーションバーから回転に関して分離されている。

ＡＬＲのスイッチ６６は、弧状の溝穴９２を有するカムのディスク９０をさらに有している。偏心式のギア８２上に保持されている柱、すなわちピン７６が、弧状の溝穴９２内に受け入れられている。ウェビングがスプールから引き出されると、ギア８２は、リング状のギアの周りを移動し、ピンは、所定の軌道内を移動し、ピンが溝穴９２の両端部の一方に到達すると、ピン７６の、引き続いての移動がディスク９０に伝達され、ディスク９０はピン７６によって時計回りまたは反時計回りに押される。チャイルドシートが取り付けられる時のように、シートベルトが実質的に全部スプールから引き出された時、カムのディスク９０は、図４に示すように、ばねによって付勢されているレバー１００の端部１００ａに隣接して位置し、それによって、このレバーを、ばね１０３の一方の脚部の影響によって、カムのディスク９０の切り欠き１０２内に移動させることができる。ばねの他方の脚部１０３ａは、固定された状態に保たれる。レバー１００のこの回転動作によって、リング状のギア４６ａに関連する２次のつめ１０４が押されて、２次のロック機構６０に関連するロックホイール１２０のロック歯１２０ａに接触させられる。この動作によって、リング状のギア４６ａがスプール２４に連結される。ベルトを引き出す方向へのスプール２４の回転の間のさらなる動作によって、ロックリング４６ａが回転させられ、それによって、図４に示すように、第２のロック機構６０の、ロックつめ１０６がロックホイール１２０に係合させられる。ロックつめ１０６は、ロックつめ４８と同様に、ロックリング４６ａの溝穴１１０内に受け入れられている、カムに従動するピン１０８を有している。ロックリングが、ベルトの巻きを解く方向に相当する、図４に関して反時計回りの方向に回転すると、第２のロックつめ１０６は、溝の端部の周りに配置されているロック歯１２０の方へ移動し、それによってスプールをロックする。

ＥＬＲ動作モード時、２次の動作機構６０は、乗物センサ６２の動作によって作動させることができる。乗物センサ６２は、乗物センサ本体、すなわち質量体６２ａとセンサ用のつめ機構６４を有している。衝突時、乗物センサの通常の動作は、乗物センサのつめ６４ａ，６４ｂを上方に移動させ、それによって、第２のロックリング４６ａをスプールに連結させ、その結果、第２のロックつめ１０６を歯１２０に連結させるものである。

図４のスイッチ７０のカムの突出部が、センサ用のつめ機構６４の概して上方の、ブロック位置にある場合、センサ用つめ機構はその作動位置に移動することができず、したがって、第２のロック機構６０はブロックされる。あるいは、カムの突出部７４が乗物センサ用のつめ機構６４から離れている場合、乗物センサ６２は、２次のロック機構６０を作動させる。ギア８２は、スプールから引き出されたウェビングの量に関連して回転することができる。

スイッチ７０は、図５にも示されている溝穴１３０を有するディスク７２を有している。ギア９０の溝穴９２を通って延びているギア８２の柱７６は、ディスク７２の溝穴１３０内にも受け入れられている。ギア８２が回転すると、その柱はディスク７２の溝穴１３０内をスライドする。ギア８２が回転すると、ピン７６がディスク７２を押すか引くかし、それによってディスクを、その軸線を中心に回転させる。図５では、ピン１３２が、構成部品７２，８２，９０を通って延び、これらの構成部品の回転軸も形成している。このピン１３２は、ハウジング１４２内に緩く取り付けられており、ピン１３２の六角形の溝に係合しているスプールまたはトーションバーと共に回転する。ピン１３２の回転によってギア８２が回転させられる。

カムの突出部７４をディスク７２上に適切に配置し、その移動のタイミングを他のギアに対して合わせ、またカムの突出部７４の円弧の長さを適切に設定することによって、シートベルトの巻き取り装置が、引き入れた状態にある時、すなわち、シートベルトの、使用可能なウェビングが巻き取り用ばね６８の動作によってスプール上に完全に巻き取られている時、カムの突出部７４をセンサ用つめの機構６４の上または近くに位置させることができる。この状態において、ロック機構６０はブロックされ、スプールをロックすることができず、衝突時には、第１のロック機構４０だけをロックに使用することができる。その結果、シートベルトの巻き取り装置のエネルギー吸収動作は、トーションバーの特性によって定められる。

シートベルトのウェビングが、バックルに止める操作中にスプールから引き出されると、スイッチ６６，７０の機構のさまざまな構成部品が回転し、それによって突出部７４がセンサ用のつめ機構６４に対してスライドする。突出部７４は、シートベルトの、引き出されたウェビングの量が第１の量よりも少ない限り、センサ用のつめ機構を非作動の状態に維持するように大きさを設定されており、この第１の量は、第５百分位数の成人によって通常使用されるウェビングの量に相当している。

乗物の、第５０百分位数の男性の乗員の大きさに対応する、より多くのシートベルトのウェビングがスプールから引き出された後、突出部７４は、機構６４からずらされた、図４に示す位置に移動しているようにすることができる。このように離すことによって、乗物センサ６２は作動可能になり、シートベルトの巻き取り装置２０がＥＬＲ動作モードにある場合、衝突時に、乗物の２次のロック機構６０もスプールをロックし、スプールが回転するのを阻止することができるようになる。衝突時、１次のロック機構４０もスプールをロックすることができる。その結果、両ロック機構が作動して、トーションバーは回転するのを阻止される。乗物の乗員によってシートベルトに負荷が加えられる際、エネルギー吸収のレベルは、シートベルトの、伸び率が可変なウェビングの特性によって定められる。

図６は、巻き取り装置２０の２つのエネルギー吸収動作モードに対応する、力の変位曲線を示している。曲線１５０は、１次のロック機構４０だけが作動させられた場合（それによって乗物の、小さい乗員を保護するようにトーションバーだけが作動させられた場合）に、トーションバー３０によってシートベルト２４に加えられる所望の反作用力を示している。曲線１５２は、乗物の、大きな乗員のために１次と２次の両方のロック機構４０，６０が作動させられた場合に達成される、巻き取り装置の、力の変位特性を示している。これによって、トーションバー３０は、動作上、機構から除外され、その結果としての力の変位特性は、本質的に、伸び率が可変なウェビング２４の特性となる。

チャイルドシートが乗物に取り付けられた場合、チャイルドシートの取り付け者は、シートベルトのほとんどのウェビングをスプールから引き出している。これによって、シートベルトの巻き取り装置は、巻き取り装置の２次の側が常にロックされた状態となるＡＬＲ動作モードに切り替えることができる。しかし、乗物が、乗物センサ４２を作動させるのに十分な衝突に巻き込まれた場合、第１のロック機構４０はロックすることができる。すると、シートベルトの巻き取り装置２０は、伸び率が可変なウェビングによって定められる、チャイルドシートのためのエネルギー吸収動作モードに戻ることができる。

図５に示すスイッチ７０は、カムの突出部７４が、センサ用のつめ機構６４に間接的に作用するように構成することができる。例えば、シートベルトの巻き取り装置内の、利用できる空間のために、さまざまな構成部品は、カム７４がセンサ用つめ機構６４に直接係合するのが好ましくない、またはできないように配置されていてもよい。この場合、スイッチ７０は、ハウジング１４２内に回転可能に支持されているレバー１４０を有することができる。レバー１４０は、例えば、スイッチ用のばね１４３によって付勢することができる。レバー１４０の回転軸は、ハウジング１４２の受け入れ部１４６内に緩く嵌められているピン１４４である。レバーの幅は、カムの突出部７４がレバー１４０に係合し、それによってレバーをばね１４３の付勢力に抗して下向きに押すことができるように選択されている。レバー１４０は、レバーの下面がセンサ用のつめの機構６４を下向きに押して、乗物センサ６２の機構を間接的に、作動しない状態にするように、十分に広い。

図７〜８ａ〜ｃは、本発明の代替の実施形態を示している。シートベルトの巻き取り装置２００は複数のＥＬＲ動作モードを有している。ロックつめ４６を有する１次のロック機構４０だけが作動させられている場合、スプール２４は、乗物の乗員の負荷に応答して回転し、それによってトーションバーをねじることができるので、巻き取り装置の出力は、トーションバー３０の負荷制限特性によって定められる。ロックつめ１０６を有する２次のロック機構６０も作動させられている場合、スプールとトーションバーの両方の回転が阻止され、エネルギーの吸収（負荷制限）は、シートベルトの、伸び率が可変なウェビングの特性によって定められる。

シートベルトの巻き取り装置２００は、必要に応じてＡＬＲのスイッチ６６を任意に有することができる。巻き取り装置２００は、トーションバーの回転のカウンタの機構４００が、トーションバーが所定の量だけ回転した後、トーションバーを機構から除外するのに用いられる、追加のＥＬＲ動作モードを有するように構成されている。トーションバーがこの回転限度に到達した後、負荷制限は、図３に一般的に示している、シートベルトの、伸び率が可変なウェビングによる負荷制限に戻る。

トーションバー３０とスプール２４は、スプールがトーションバーと一緒に回転できるようにする、スプラインが形成された連結部３１によって、図１に示すように端部３０ｂの所で互いに連結されている。スプール２４は、その一方の側に配置された、歯１２０ａを有するロックホイール１２０を有し、このロックホイール１２０は、２次のロック機構６０の一部である。公知の方法によって、ロックホイール１２０は、鋳造物、すなわち成形されたスプール２４の一部として一体に形成することができ、あるいは、硬化させられた歯付きリングをスプールに固定することができる。

１次のロック機構４０は、図１に示すように、ロック歯４４ａを有するロックホイール４４を必要としている。しかし、本実施形態では、前述の実施形態においてスプール２４の、互いに反対側に取り付けられていたのとは対照的に、ロックホイール４４はロックホイール１２０に隣接して配置されている。ロックホイール４４は、ウェブセンサ５２とロック機構の、他の部品を収容するのに使用されているカップ状のホイール４５の外縁に形成され、または取り付けられている。この構成は複数の図に模式的に示されている。ホイール４５は、スプラインが形成された連結部３３を介してトーションバーに連結されており、例えば、ホイール４５の円筒状の延長部２０１の所で連結されている。円筒状の延長部は、スプール２４の端部を回転可能に支持するブッシュとして働く。ホイール４５は、トーションバー３０の端部にスナップ式に嵌めることができるワッシャ２０３によって所定の位置に保持されている。図７において矢印によって模式的に示されているロックつめ４８，１０６は各ロックホイール４４，１２０に関連している。

第１の動作モードは、ホイール４５をロックして、トーションバー３０の端部３０ａを有効にロックする１次のつめ４８を作動させることによって達成される。ベルトの負荷がスプール２４を介してトーションバーに伝達されると、トーションバーはねじれ、乗物の乗員に加わるベルトの負荷を吸収し、すなわち制限する。ユーザが第５０百分位数の男性より小さいか等しい大きさである場合にトーションバーのこの動作モードに入ることができる。この動作モードの間、つめ１０６を有する２次のロック機構６０は、スイッチ７０によって動作しないようにロックされている。

十分な量のウェビングがスプールから引き出された後の第２のＥＬＲ動作モードにおいて、スイッチ７０は、センサの、適切なつめから離れることができ、２次のつめ１０６は自由に作動でき、それによって、ロックホイール１２０とスプール２４の回転を阻止できる状態になっている。この動作モードでは、トーションバーの両方の端部３０ａ，３０ｂが同期して強制的に止められ、トーションバーはねじれることができない。ロックされた巻き取り装置２００の出力特性は、伸び率が可変なウェビングである、シートベルトのウェビング２８の特性によって定められる。

シートベルトの巻き取り装置２００は、ウェブセンサ５２、ＡＬＲのスイッチ６６、乗物の、身長の大きい乗員が巻き取り装置を使用している時に２次のロック機構６０の動作をブロックし、すなわち阻止する、乗物の乗員の大きさ用のスイッチ７０を有している。ウェブセンサとＡＬＲのスイッチは、図７に示すロックリング、すなわちロックカップ２１０を回転させ、それによって、１次または２次のつめ４８，１０６のどちらか一方を作動させる。本実施形態では、ロックリング、すなわちロックカップ２１０に動作可能に連結する単一の乗物センサだけが使用されている。ウェブセンサおよび／または乗物センサがロックリング２１０を巻き取り装置２００の軸に連結させ、すなわち、ロックリングをトーションバー３０に連結させると、ロックリング２１０は、トーションバーと共に回転して、１次のロックつめ４８をそれに係合する歯４４ａに向かって移動させる。

図８ａ〜ｃは、追加の動作モードを生じさせる、トーションバーのねじれのカウンタの機構４００の詳細を示している。回転カウンタまたはカウンタとも呼ばれるこの機構４００は、ホイール４５とスプール２４の一部を使用している。ホイール４５とスプール２４の、互いに隣接する面４０２，４０４の各々が、各溝４０６，４０８をそれぞれ有している。図示するように細長い形状のピン４１０が、各溝４０６，４０８内に配置され、これらの溝を埋めている。１次のロック機構４０が作動させられている時に、ベルトの負荷が増加した後、スプールとトーションバーは回転し始める。スプールが回転すると、面４０２，４０４は互いに相対的に回転する。スプールが回転すると、ピン４１０が一緒に移動させられ、ピンは、相対的に移動している両溝４０６，４０８内をスライドする。ピンが両溝の端部に到達すると、スプール２４は、ホイール４５に対してそれ以上回転するのを阻止される。スプールの停止によって、トーションバーがさらにねじれるのが阻止され、それによって、トーションバーが機構から有効に除外される。ベルトの負荷のさらなる増加に対して、伸び率が可変なウェビング８０によって反作用を生じさせることができる。

図９に示す曲線１５０は、１次の動作モードでの、トーションバーによる負荷制限（エネルギーの吸収）を示している。この動作モードでは、乗物の、小さい乗員がバックルを留めているので、所定の量のウェビングがスプールから引き出されている。しかし、曲線１５４を参照すると、乗物の、小さい乗員によってシートベルトに、トーションバーが著しくねじられるのに十分な負荷がかけられるような衝突の場合、トーションバーが所定量だけねじられた後、トーションバーは動作しないようにされ、巻き取り装置のエネルギーの吸収の特性は、伸び率が可変なウェビングの、より強い特性によって定められるようになる。曲線１５２は、両ロック機構がロックされている結果の負荷制限を示しており、この場合、エネルギーの吸収は、延びが可変のシートベルトのウェビングによって定められる。

図１０は、２つのレベルのエネルギー吸収、すなわち消散を同様に行う、シートベルトの、代替の巻き取り装置３００を示している。第１のレベルは、シートベルトのウェビング８０の特性によって定められる。第２のレベルは、トーションバーではなく、摩擦ブレーキまたは摩擦クラッチの機構３１０によって定められる。さまざまなレベルのエネルギーの吸収が、前と同様に、２つのロック機構のうちの１つを選択的に作動させることによって達成される。ブレーキまたはクラッチの摩擦のレベルは、図６に示す前述の曲線１５０で示すように、トーションバー３０によって達成される負荷制限のレベルと合うように選択されている。シートベルトの巻き取り装置３００は、前述の実施形態におけるトーションバーを受け入れるのに使用される中空の通路を有する必要のないスプール２４ａを有している。スプールは、中身が詰まっている必要はなく、重量を低減するために複数の空隙部を有していてもよい。しかし、スプール２４ａは、スプール２４ａの側方の面３１４から延びている短く突出した回転軸３１２を有している。スプール２４ａは、面３１４に概ね対向している第２の面３１６を有している。その面から、摩擦を発生する機構３１０用の案内部として働く柱３１８が延びている。

１次のロック機構４０は、柱３１８を受け入れる凹部３３２を有する、巻き取り装置２００のカップ４５と同様の、概ね円形のカップ３３０を有している。カップの外側の表面３３４は、スプールの面３１６と相補的な端面を形成している。ベルビルワッシャ３４０が、柱３１８に動作可能に連結され、面３１６に対して、またはすくなくとも面３１６に向かって、面３３４を継続的に付勢する付勢力を発生している。

一般的に、対向している両面３１６，３３４の各々は、互いに相対的に移動する時に、摩擦表面として動作可能である。面３１６，３３４の一方または両方の面は、被覆されていないものとすることができ、その場合、表面仕上げまたは材料の選択によって、両面の間に発生させることができる摩擦のレベルを設定することができる。しかし、所望の摩擦特性、すなわちエネルギー吸収特性を達成するために、一方または両方の面を摩擦性材料３５０で被覆したり、一方または両方の面に摩擦性材料３５０を入れたりすることもできる。

１次のロックホイール４４はカップ３３０に連結され、またはカップ３３０の一部を構成しており、一方、２次のロックホイール１２０は、巻き取り装置２００の場合と同様に、スプール２４ａに関連している。乗物の、比較的小さい乗員のための動作モードにするために、矢印によって模式的に示されている１次のつめ４８が作動させられ、それによって、カップ３３０を所定の位置にロックする。スプール２４ａが、シートベルトのウェビング８０に加えられる力によって回転させられると、面３１６，３３４の接触面、または摩擦性材料３５０が使用されている場合、その接触面に摩擦力が発生する。この動作モードにおける負荷制限特性は、前述の曲線１５０によって示されるエネルギー吸収の特性と同様の摩擦特性を達成するように選択されている。

表面３１６，３３４は直接作用し合うことができ、あるいは、これらの１つまたは両方は、通常のクラッチディスクの材料または乗物のブレーキの摩擦性パッドの材料のような摩擦性材料のディスクを支持することができる。本実施形態では、１次と２次のロックホイールは互いに隣接して取り付けられているので、ロック機構、すなわち、乗物センサ、ＡＬＲスイッチ、カウンタ、または、乗物の、大きさのスイッチ７０は、前の実施形態において説明したものを使用することができる。

図１１は、シートベルトの巻き取り装置３５１が、トーションバー３０に加えて、摩擦クラッチの機構３１０を使用している、本発明の他の実施形態を示している。好ましい実施形態において、ウェビングは、通常のシートベルトのウェビングであり、シートベルトの、伸び率が可変なウェビングではない。本実施形態において、１次のロック機構が作動させられると、巻き取り装置の負荷制限は、機構３１０の摩擦特性によって定められる。このモードは、スイッチ７０および／または６６の制御によって、乗物の、小さい乗員に対して使用される。乗物の、大きい乗員に対しては、１次と２次の両方のロック機構が作動させられ、スプールに負荷が加えられると、スプール２４はトーションバー３０を回転させる。この実施形態では、負荷の制限は、図１１ａに示すように、摩擦を発生する機構３１０によって達成される負荷制限よりも高く設定されている、トーションバー３０の特性によって定められる。

本実施形態において、トーションバーは、図１におけるのと同様に、スプール２４を通って延びている。このトーションバーは、スプラインが形成された連結部３１を介してスプール２４の一方の端部に連結されている。ベルトの負荷がスプール２４に加わると、スプール２４は、ねじられて回転することができる。本実施形態において、２次のロックホイール１２０は、スプラインが形成された連結部３３を介してトーションバー３０に連結されている。前にはスプールの面によって実現されていた摩擦性の表面３１６は、本実施形態では、これに匹敵する、ロックホイール１２０の面３１６ａによって実現されている。摩擦を発生する機構３１０とロックホイール１２０の間にねじり力を発生する機構は、シートベルトの巻き取り装置３００について説明したのと同じであり、他の摩擦性の表面３３４を有している。

１次と２次のロックつめ４８，１０６は、１次と２次のロックホイール４４，１２０に対して模式的に示されている。一方または両方のつめを選択的に作動させることによって、シートベルトの巻き取り装置の、所望の動作モードを達成できる。両方のロックつめが作動させられた場合、すなわち１次と２次のロック機構４０，６０の両方が作動させられた場合、各ロックホイール４４，１２０は互いに固定される。しかし、スプールは自由に回転し、トーションバーをねじるので、負荷制限は、トーションバー３０の特性によって定めることができる。しかし、１次のロック機構４０（つめ４８）だけが作動させられた場合、ホイール３３０だけが（巻き取り装置のフレームに対して）回転しないように固定される。

この動作モードでは、両方の面３３４，３１６ａの間の摩擦のレベルは、スプールを介して加えられるトルクによってスプール、トーションバー、ロックホイール１２０が一体になって回転することができるように、比較的低く選択されている。この回転によって、摩擦面３１６ａ，３３４が相対的に回転し、それによって、摩擦による負荷制限の特性が生じる。

本実施形態は、シートベルトの巻き取り装置の、負荷を制限する出力特性を、摩擦による低いレベルから、選択されたトーションバーによって達成可能な高いレベルに切り替えるスイッチとして使用される機構４００を任意に備えることもできる。より具体的には、機構４００は、ロックホイール１２０を、摩擦性の表面３３４に対して回転させながら、所定の量だけ回転できるようにする。これらの表面が限度量まで回転した後、ピン４１０が、対面している溝４０６，４０８内をもはやスライドできなくなり、ホイール３３０は、ロックホイール１２０に物理的に連結される。

その後、スプールのさらなる回転に対して、トーションバーによって反作用が生じる。例えば、本実施形態では、摩擦を発生する機構によって達成される負荷制限は、３ｋＮ程度のように、２〜３ｋＮの範囲に設定でき、一方、トーションバーによる制限レベルは、６ｋＮ程度のように、４〜６ｋＮの範囲に設定できる。これらのレベルは、摩擦性材料の変更、およびトーションバーの機械的パラメータの変更によって達成できる。

本発明の第１の実施形態の、主要な複数の構成部品を模式的に示す断面図である。 シートベルトの、図１に示す巻き取り装置に対応する複数の機構のブロック図である。 シートベルトの巻き取り装置に組み込まれている、伸び率が可変なウェビングについての、力の変位曲線を示す図である。 ２次のロック機構の部分を示す断面図である。 ＡＬＲのスイッチ６５と乗物の乗員の大きさのスイッチ７０をより詳細に示す図である。 複数の力の変位曲線を示す図である。 本発明の、他の実施形態を模式的に示す図である。 トーションバーの回転のカウンタの機構の図である。 トーションバーの回転のカウンタの機構の、他の図である。 トーションバーの回転のカウンタの機構の、さらに他の図である。 図７のシートベルトの巻き取り装置によって発生するベルトの負荷を示す図である。 本発明の、他の実施形態を示す図である。 本発明の、他の実施形態を示す図である。 摩擦による負荷の曲線とトーションバーによる負荷の曲線を模式的に示す図である。

Claims (14)

1. １次（４０）および２次（６０）ロック機構と、巻き取り装置が、指定されていないクラスの乗物乗員によって使用されている場合に、前記２次ロック機構を機械式に非作動状態にする非作動化手段（７０，７２，７４）を有し、前記乗物乗員の大きさに依存して選択的に使用されるように構成されている少なくとも２つの負荷制限機構（３０，８０，３５０）を有しているシートベルト巻き取り装置（２０）。
2. 前記非作動化手段は、スプールに残っている、または該スプールから引き出されている前記シートベルトの量に応答して前記の２つの負荷制限機構を動作的に互いに切り替えるモード切り替えスイッチ（６５）を含んでいる、請求項１に記載のシートベルト巻き取り装置。
3. 前記の少なくとも２つの負荷制限機構は、トーションバーと、伸び率が可変なシートベルトウェビングの組み合わせを有している、請求項１に記載のシートベルト巻き取り装置。
4. 前記の少なくとも２つの負荷制限機構は、摩擦発生機構と、伸び率が可変なシートベルトウェビングの組み合わせを有している、請求項１に記載のシートベルト巻き取り装置。
5. 前記摩擦発生機構の負荷制限能力は、前記伸び率が可変なシートベルトウェビングの負荷制限能力よりも小さい、請求項３または４に記載のシートベルト巻き取り装置。
6. 前記の少なくとも２つの負荷制限機構は、トーションバーと摩擦発生機構の組み合わせを有している、請求項１に記載のシートベルト巻き取り装置。
7. 前記摩擦発生機構の負荷制限能力は、前記トーションバーの負荷制限能力よりも小さい、請求項６に記載のシートベルト巻き取り装置。
8. 前記２次ロック機構と動作的に関連するＡＬＲスイッチを有している、請求項１に記載のシートベルト巻き取り装置。
9. 前記非作動化手段は前記ＡＬＲスイッチによって駆動される、請求項８に記載のシートベルト巻き取り装置。
10. 前記非作動化手段は、前記２次ロック機構に関連する慣性センサの作動を阻止するように構成された突出部（７４）を有する回転するディスク（７２）を有している、請求項１に記載のシートベルト巻き取り装置。
11. 前記ＡＬＲスイッチは、リングギアの周りを移動する、ピン（７６）を有するゆらぎギアを有しており、該ゆらぎギアは、前記ピン（７６）を受け入れる、前記ディスクを貫通して半径方向に位置する溝穴（１３０）を有しており、前記ピン（１３０）は前記ディスクを回転方向に進め、また、前記溝穴内を相対的に半径方向にも移動する、請求項１０に記載のシートベルト巻き取り装置。
12. 前記突出部（７４）によって作動させられ、前記２次ロック機構の構成部品と係合すように移動できる中間レバー（１４０）を有している、請求項１０または１１に記載のシートベルト巻き取り装置。
13. 前記１次および２次ロック機構は、巻き取り装置のスプールの各側と動作的に関連しており、前記１次および２次のロック機構は、前記両ロック機構が作動させられた時に、前記トーションバーの動作をブロックし、前記１次ロック機構が作動させられた時に、前記トーションバーの動作を可能にするように前記巻き取り装置上に構成されている、請求項３に記載のシートベルト巻き取り装置。
14. 前記モード切り替えスイッチ（６５）は、前記２次ロック機構が、動作がロックされるモードに入るのを阻止するブロック位置から、前記２次ロック機構から引き離された非係合位置へ移動できる、ギアによって駆動される突出部を有している、請求項２に記載のシートベルト巻き取り装置。
    
    

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