JP2006510521A - シートベルトバックル - Google Patents

Abstract

本発明は、プリテンショナー（２）を備えたシートベルトバックル（１）であって、該テンショナーが、エネルギー蓄積装置（４）及び駆動ユニット（６）を備え、シートベルトバックル（１）を、使用位置から前記使用位置に対して下側の安全位置へ変位させるシートベルトバックル（１）に関する。前記発明によれば、本発明のシートベルトバックル（１）は、エネルギー蓄積装置（４）によってその使用位置で予荷重をかけられた状態で維持され、前記駆動ユニット（６）によってその安全位置から使用位置へ移動される。

Description

本発明は、請求項１の前段に記載の、プリテンショナーを有するシートベルトバックルに関する。

特許文献１には、プリテンショナーを備えたシートベルトバックルが開示されている。危機的な運転状況が検知されると、電動モータが、約５秒間でシートベルトバックルを下側の中間位置に移動させる。中間位置では、エネルギー蓄積装置が、電動モータの戻り方向と反対向きに働き、衝突が起こらなかった場合、エネルギー蓄積装置はシートベルトバックルを中間位置から使用位置に戻す。衝突が起こった場合、プリテンショナーが点火式に作動されて、より高い拘束力が保証される。

ここでの欠点は、衝突後にエネルギー蓄積装置は点火式テンショナーの戻る力に反して働くため、エネルギー蓄積装置にロック手段が必要であることである。言い換えると、シートベルトバックルは、張力より強い反力がシートベルトバックルにかかり始めるときからロックされる必要がある。

独国特許出願公開第１９９ ６１ ７９９ Ａ１号明細書

したがって、本発明の目的は、拘束力が衝突の全過程にわたって実質的に一定に保たれるプリテンショナーを有するシートベルトバックルを提供することにある。

本発明によれば、シートベルトバックルを、予荷重をかけられた状態で維持されたエネルギー蓄積装置によって使用位置から下側の安全位置に移動させることができるプリテンショナーが提供される。安全位置から使用位置への戻りは、事故が起こらなかった場合に起動される駆動ユニットによって行われる。この可逆性の構成には、エネルギー蓄積装置によってシートベルトバックルの速い引張り速度が実現されることによって、危機的な運転状況の際に、可能な限り最短の時間でベルトの弛みがベルトシステムから取り除かれるという利点がある。駆動ユニットは、小さい大きさであれば、大型伝達装置に連結させることができ、シートベルトバックルの戻りに必要な力を生成する。

テンショナーは、シートベルトバックルが、使用位置から使用位置に対して上側の快適な位置にさらに移動できるように設計可能である。このことの利点は、リヤシートの特に一般的なシートベルトバックルの低いところに設置される構成にも関わらず、シートベルトバックルが、予防安全機能を維持しながら伸びることができるという点で改良されることである。したがって、テンショナーは、シートベルトバックル繰出し装置の機能を同時に行う。ここでの利点は、シートベルトバックルを、その使用位置であってもシートクッションに対して非常に低い位置に配置でき、これによってベルトシステムの拘束作用が根本的に改善されることである。この理由はベルト分岐点をラップベルトとショルダベルトとの間のできるだけ低い位置に配置できるためである。

費用効果の高い実施形態では、シートベルトバックルを安全位置から使用位置に戻すだけでなく、同時にシートベルトバックルを使用位置から快適な位置に移動させるように設計された駆動ユニットを備えている。

最も簡単な実施形態では、エネルギー蓄積装置は、ハウジング内に予荷重をかけられた状態で維持され、かつ引込ケーブルを介してシートベルトバックルに連結された圧縮ばねとして設計されていてもよい。危機的な運転状況が検出された場合には、圧縮ばねが起動され、その結果、圧縮ばねはハウジング内で伸張して、引込ケーブルを介して圧縮ばねと共にシートベルトバックルを移動させる。ただし、油圧式のエネルギー蓄積装置又は空圧式のエネルギー蓄積装置を用いることも可能である。

一実施形態では、ラックがシートベルトバックルに固定され、駆動装置の対応する歯車によって駆動されてもよい。

使用される駆動ユニットは、いずれにせよ存在している電動モータ、例えばシートアジャスタを駆動する電動モータであってもよい。

駆動ユニットが油圧式ポンプであることも考えられる。

シートベルトバックルを安全位置又は快適な位置に移動するために、偏向ユニットが設けられる。この偏向ユニットは、爪が係合するカムトラックを備えたシャフトを備えている。爪が係合しているかどうかに応じて、シャフトはロックされたり、又は解除されたりする。

さらに、ラチェットギヤには、やはり爪に係合する溝付きトラックが設けられていてもよい。

危機的な運転状況が検出されると、圧縮ばねが解放され、引込ケーブルがラチェットギヤを駆動する。爪と溝付きトラックとの間の係合は、プリテンション動作時に、爪が溝付きトラックとの係合から外れるような幾何学的構成になっている。この結果、ラチェットギヤは、その運動をシャフトに伝達する。

危機的な運転状況の後に衝突が起こらなかった場合は、シャフトは、カムトラックと共に電動モータによって反対方向に駆動され、それによってばねは再度荷重をかけられる。ただし、これは、爪がカムトラックと係合していない場合にのみ起こる。

衝突が起きた場合、高い張力がシートベルトバックルに働く。その結果、ラチェットギヤが、特に、カムトラックと溝付きトラックとの間の連動が解除されるように駆動される。爪が係合すると、高い張力によってばねに荷重がかけられるのが防止される。

シートベルトバックルにかかる張力が引張り力を超えたらすぐに、シートベルトバックルがあらゆる位置でロックされるのが確実となるように、連動ユニットが設けられる。一実施形態では、連動ユニットは、ばね用ハウジング内で互いに対して回転可能に取り付けられた係止ブロックを備えている。

ハウジング内の係止ブロックの回転運動の駆動を実現するために、係止ブロックの端面が歯面として設計されると有利である。

第２の実施形態では、螺旋状のハブがシャフトに配置されており、螺旋状のハブを互いに変位させることによってラチェットギヤにトルクを伝達することが可能である。

好ましい実施形態が、図面に示される。

図１は、正面から斜めに見た、テンショナー２を有するシートベルトバックル１の斜視図を示しており、ここで走行方向Ｆは矢印で示されている。シートベルトバックル１は使用位置にある。

シートベルトバックル１は、引込ケーブル３を介してエネルギー蓄積装置４に連結され、ラック５を介してテンショナー２の駆動ユニット６に連結される。

エネルギー蓄積装置４は圧縮ばね７を備えており、該圧縮ばねはハウジング８内に案内されており、ハウジング８内で予荷重をかけられた状態で維持される。圧縮ばね７には引込ケーブル３が貫通しており、引込ケーブル３はシートベルトバックル１と反対方向を向いた圧縮ばね７のその端部９に固定されている。

駆動ユニット６は、駆動シャフト１１、ウォームギヤ１２及びラチェットギヤ１３を備えた伝達装置１０としてのみ示されている。ウォームギヤ１２及びラチェットギヤ１３は、共通のシャフト１４に取り付けられている。ラチェットギヤ１３は、ラック５と係合している。

シートベルトバックル１のテンショナー２との相互作用は、荷重に関し起こり得るケースについて言及しながら以下に説明する。起こり得るケースとは、快適な調節、危機的な運転状況の際の調節、さらに衝突の際の調節である。

シートベルトバックル１を図示されたその使用位置から使用位置に対して上側の快適な位置に移動するために、例えばエンジンの始動時及びシートへの着席が認識されたのと同時に、信号を駆動ユニット６に送信でき、矢印の方向Ａへの回転によって、駆動シャフト１１がウォームギヤ１２及びラチェットギヤ１３を矢印の方向Ｂに駆動する。ラチェットギヤ１３がラック５と係合していることにより、ラック５が方向Ｄに進み、シートベルトバックル１が使用位置を越えて持ち上げられる。所望であれば、快適性を目的としたシートベルトバックル１の移動が選択可能である。示された実施形態では、８０ｍｍまでの移動が可能である。ベルトタング（図示せず）がシートベルトバックル１に挿入された後、駆動ユニット６が再度信号を受信する。シートベルトバックルがその使用位置に戻るまで、一連の移動が逆の順序で行われる。

適切なセンサ技術によって危機的な運転状況が検出されると、エネルギー蓄積装置４の解放機構（詳細に図示せず）が信号を受信し、圧縮ばね７が矢印の方向Ｄに解放される。圧縮ばね７の端部９に固定された引込ケーブル３のおかげで、シートベルトバックル１が連動して移動され、シートベルトバックル１は、矢印の方向Ｄ’によって示される下側の安全位置に移動される。シートベルトバックルは、ラップベルトとショルダベルトとのベルト分岐点であるため、移動の約２倍の長さがベルトシステムから取られ、このためベルトの弛みが、非常に早い時点でベルトシステムから予め取り除かれる。事故が起こらなかった場合、信号が駆動装置６に送信され、該駆動装置が、上述のようにシートベルトバックル１を使用位置に再度持ち上げる。

衝突時には、シートベルトバックル１はラチェットギヤ１３によって安全位置で維持され、衝突によって作動されるベルトの引張り動作をベルトリトラクタに対して点火式に行うことが可能である。ベルトリトラクタは、ベルト感知式センサ及び自動車感知式センサによってブロックされ得る。

ここで、ベルトの引張り動作は、車両の運動動作又は車両の周囲の評価に基づいてプリテンションによって行われる。シートベルトバックルは限界閾値を超えて引っ張られ、その際、ベルトリトラクタに対する、シートベルトバックルによって引き起こされるベルトストラップ材の加速度が、ベルト感知式センサが乗員に対するベルトの弛みを低減するためにベルトリトラクタをブロックするのに十分大きいことが必要である。この目的のためにベルトリトラクタに対する加速度の閾値は２ｇである。これに対して、ベルトリトラクタは、０．３ｇ程度の（Ｘ／Ｙ面の）車両の加速度によって始動される自動車感知式センサによってブロックされる。自動車感知式センサによるベルトリトラクタに対するベルトのブロックは、車両の運動動作によって、ベルト感知式センサによってブロックされる前でも行われ、こうして乗員に対するさらなるベルト弛みを低減することが可能となる。

後述する図の参照符号は、設計及び／又は作用の形態が同一である図１の参照符号と類似している。

図２は、可撓性のスチール製ケーブル１５を介して湾曲したラック５に固定された従来のシートベルトバックル１の特徴を示している。このラック５は、直線ガイド１６を介してシートフレーム（図示せず）に保持されている。直線ガイド１６の機能は、ラック５の、ひいてはシートベルトバックル１のＺ方向の運動の自由度を実現可能にすることである。

ラチェットギヤ１３はラック５に対して働く。このラチェットギヤ１３の外側には、溝付きトラック１３ａが形成されている。ばね荷重式の爪１７は、溝付きトラック１３ａの表面に係合している。可撓性の引込ケーブル３がラチェットギヤ１３をばね７に連結している。ラチェットギヤ１３はシャフト１４に取り付けられている。シャフト１４は、マウント１８によって、かつモータシャフト１９を介してシートフレームに固定されている。カムトラック１４ａがシャフト１４上に示されている。ばね荷重式の爪１７は、このカムトラック１４ａにも係合している。モータシャフト１９の端部では、モータ（２０）がシャフト（１４）を駆動する。

ばね７と、係止ブロック２１及び２２とがハウジング８に設置されている。ハウジング８は固定スリーブ２３及び２４を介して横方向シートチューブ（ここでは図示せず）に固定されている。

基本的に、プリテンショナーを有するシートベルトバックルは、偏向ユニット６ａ及び戻りユニット６ｂを有する駆動ユニット６と、テンショナー２とに分かれることができる。

偏向ユニット６ａは、ラチェットギヤ１３、シャフト１４、爪１７、さらには引込ケーブル３を備えている。

戻りユニット６ｂは、モータ２０、さらにはモータシャフト１９を備えている。

テンショナー２は、ハウジング８、ばね７、ばねロック手段２ａ、及び固定手段２ｂ（固定スリーブ２３及び２４）を備えている。

この実施形態の利点は、引張り動作用の高いエネルギー密度を有する蓄積装置（ばね７）と、ゆっくりとした戻り動作用の低いエネルギー密度を有するエネルギー蓄積装置（モータ２０）とを使用することである。この結果として、パッケージと重量の点で有利になる。

テンショナー２はシート上ではなく、この実施形態ではシート内に装備される。個々のアセンブリの分かれた構成が、シートユニットの空隙に構成部品を最適に分けるために選択される。ただし、他のシート構成の場合には、異なる分配もまた考えられる。

ばね７の保持機能及びシートベルトバックル１の保持機能は、要求が異なるために分離されている。この実施形態では、ばねはベルトにプリテンションを加えるために約３００〜４００Ｎの力を加えなければならない。したがって、この力のみによっても保持され得る。衝突時の高い動的負荷と、結果として生じる法的要件のために、シートベルトバックルは１９ｋＮの保持力を達成していなければならない。

このため、ばね７は、引張動作に対する準備が作動可能になされた端部位置においてのみ、ロックされたり又は引張りのためにロック解除される。

シートベルトバックルに対する張力が引張り力を超えたらすぐにシートベルトバックルがあらゆる位置でロックすることを確実にするために、テンショナーに割り当てられた連動ユニット２ｃはロック用に設計されている。

可逆性シートベルトバックル引張り動作の的確な時点での開始が全ての状況で保証できるわけではないため、引張り動作が続いている間でさえ（すなわち端部位置においてのみではなく）このロックは必要とされる。ここで、例えば、引張り動作及び乗員の前方向への変位の開始が同時に起こる場合がある。このことは、シートベルトバックル１が、その意図した端部位置及びそこに配置されたロックユニットに届かないことを意味し、このため、シートベルトバックル１の、プリテンションによる全移動が再び解除され得る。

図３は、偏向ユニット６ａ及び戻りユニット６ｂの構造のさらに詳細な説明を与えるものである。

シャフト１４が、カムトラック１４ａと共に示されている一方、ラチェットギヤ１３が溝付きトラック１３ａを備えている。ばね荷重式の爪１７はカムトラック及び溝付きトラックの両方に係合している。長手方向ばね２５がシャフト１４に設置されている。ラチェットギヤ１３には、その内側に角度の付いた溝２６が設けられている。この角度の付いた溝２６によって、ラチェットギヤ１３は２つの使用位置をとることができ、ラチェットギヤ１３は、長手方向ばね２５が角度の付いた溝２６のストッパ２７又は２８のいずれに位置しているかに応じて、シャフト１４に対して約９０°回転される。

偏向ユニット６ａ及び戻りユニット６ｂの作動形態は、次の個々の作動状態にある。

引張り動作中、すなわち危機的な運転状況では、ばね７がシートベルトバックル１を引っ張る。爪１７は、その幾何学的構成の故に掛止せず、溝付きトラック１３ａとの係合から外れる。ラチェットギヤ１３は、自身と共にシャフト１４を反時計回りに回転させる。ストッパ２７は、係合されている。

戻り動作中、すなわち事故が起こらなかった場合には、シートベルトバックル１はシャフト１４の回転によって再び伸張され、その結果ばね７が再び荷重をかけられる。この際、シャフト１４のカムトラック１４ａによって起動されて、爪１７は係合から外れる。ストッパ２７は係合している。

例えば事故の際に、シートベルトバックルが急に引っ張られると、ラチェットギヤ１３がシャフト１４の周りをストッパ２８まで回転し、カムトラック１４ａと溝付きトラック１３ａとの間の連動が解除される。爪１７が掛止して、モータが停止する。

図４は、解放ユニット２ｃを示す詳細図である。

ばね７は保持されるか又は解放ユニットによって解放され、この実施形態では別個に実装されている。モータ２０が、解放パルスを生成するのに用いられる。この目的のため、解放ユニット２ｃが、ボールペンのメカニズムの態様でばねの一端に組み込まれている。これによって引張りのための解放動作及びモータの単一方向への回転による戻り動作を行うことが可能となる。反対方向の回転が、例えばシートベルトバックル１を伸張するバックル繰出し装置としてのさらに快適な応用形態のために用いられる。

しかしながら、この解放ユニット２ｃを使用することは絶対に必要なわけではない。快適性を目的としたモータの第２の方向の回転を用いることが必要でない場合、モータの第２の方向の回転は解放爪を起動させるのに用いられる。

可撓性の引込ケーブル３は、係止ブロック２１及び２２を介してばね７の力を伝達する。可撓性の引込ケーブル３は、係止ブロック２２に固定されている。この例示的実施形態では、６つの溝２９の全てがばねハウジング８に作られ、ここで各々の場合３つの溝は深く形成され（２９ａ）、３つの溝は浅く形成される（２９ｂ）。溝２９ａ及び２９ｂは、各々周縁にわたって交互に配置される。係止ブロック２１は、溝２９ａ及び２９ｂに嵌り込むことができるような直径で構成されている。このことは、係止ブロック２１が常に溝領域に案内されることを意味している。係止ブロック２１は、その周縁にほぞ３０を有し、これらのほぞは、ほぞが深い溝２９ａのみに入ることができるような大きさにされている。

最終的な位置まで届くように、係止ブロック２１は移行境界面３１を越えて溝領域の方に引っ張られる。２つの係止ブロック２１及び２２の接触端面３２及び３３は、歯面として設計されている。この構成は係止ブロック２１の必要な回転運動を駆動するように機能する。

載置位置では、係止ブロック２１が移行境界面３１に位置しており、特に係止ブロック２１の先端２１ａが溝２９ｂで移行境界面３１のノッチ３１ｃに接するように位置している。２つの係止ブロック２１及び２２の端面３２及び３３は、トルクＭが係止ブロック２１に働くように、この位置で互いに重なって載置されている。移行境界面３１では面３１ｂによって捩れが防止される。

ここで係止ブロック２１が、移行境界面３１を越えて左に移動される場合、係止ブロック２１が面３１ｂにもはやブロックされなくなるとすぐに、作用中のトルクＭが固着された係止ブロック２２に対して前記ブロック２１を回転させる。係止ブロック２２が解放されると、面３１ｃが係止ブロック２１を回転させて、係止ブロック２１が溝２９ａに滑り込み、もはやブロックされなくなる。

この結果、引張り動作が開始され、ばねが解放され得る。この位置では、係止ブロック２１を回転させようとするトルクＭが再び働くが、溝２９ａによってブロックされる。係止ブロック２１が移行境界面３１を越えて左に移動されるようにばね７に荷重がかけられると、係止ブロック２２が再び回転し、かつシステムが載置位置に運ばれる。

図５及び６は、連動ユニット２ｃの代替的な解決策を示すものであり、該連動ユニットはこの場合、ハウジング８内ではなく、偏向ユニット６ａの領域内に配置されている。

同一の参照符号はまた、同一の構成要素を示している。

この代替的な設計は、２つの螺旋状ハブ３４及び３５、ばねユニット３６、ピンディスク３７、さらには穿孔ディスク３８を備えたユニットを提供する。

図５では、２つの螺旋状ハブ３４及び３５が、図示された地点で互いに重なっている。この結果として、ばねユニット３６が圧縮され、ピンディスク３７の溝３９が穿孔ディスク３８の開口部４０と係合する。

ここで、電動モータ２０を時計回り方向Ｕに回転させることによって、解放動作が行われると、図示された垂直面の回転の後にばねユニット３６の圧力の結果として、螺旋状ハブ３４及び３５が共にはね返る。これによりピンディスク３７が穿孔ディスク３８からはね返り、穿孔ディスク３８を解放し、それによってばね７がラチェットギヤ１３をシャフト１４の周りで回転させる。それによって回転しているラチェットギヤ１３は、シートベルトバックル１を引っ張る。

この構成では、シャフト１４は時計回り方向Ｕと反対に回転し、具体的には最大２７０°回転し、２つの螺旋状ハブ３４及び３５が再び軸方向に応力をかけられなくなる。

電動モータを時計回り方向に回転させることによって、戻り動作が行われると、２つの螺旋状ハブ３４及び３５の傾斜面は、ピンディスク３７及び穿孔ディスク３８に対して応力をかけられ、特にピンディスク３７が再び穿孔ディスク３８に係合される時点までシートベルトバックル１が戻される。このため最初の状態に再び戻る。

シートベルトバックルの一実施形態を示している。 シートベルトバックルの第２の実施形態を示している。 図２に記載の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図を示している。 図３に記載の保持及び解放ユニットの詳細図を示している。 戻り位置にあるシートベルトバックルの第３の実施形態を示している。 引張り位置にある図５に記載のシートベルトバックルを示している。

Claims (16)

1. プリテンショナーを有するシートベルトバックルであって、該テンショナーが、エネルギー蓄積装置と駆動ユニットを備え、前記シートベルトバックルを使用位置から前記使用位置に対して下側の安全位置に移動する、シートベルトバックルにおいて、
   前記シートベルトバックル（１）が、前記エネルギー蓄積装置（４）によって前記使用位置で予荷重をかけられた状態で維持され、前記駆動ユニット（６）が、前記シートベルトバックル（１）を前記安全位置から前記使用位置に戻すことを特徴とするシートベルトバックル。
2. 前記テンショナー（２）が、前記シートベルトバックル（１）をその使用位置から快適な位置に移動することを特徴とする、請求項１に記載のシートベルトバックル。
3. 前記テンショナー（２）の前記駆動ユニット（６）が、前記シートベルトバックル（１）を前記使用位置から前記快適な位置に移動することを特徴とする、請求項２に記載のシートベルトバックル。
4. 前記エネルギー蓄積装置（４）は、引込ケーブル（３）を介して前記シートベルトバックル（１）に連結された圧縮ばね（７）であることを特徴とする、請求項１に記載のシートベルトバックル。
5. ラック（５）が、前記シートベルトバックル（１）に固定され、かつ前記駆動ユニット（６）の対応する被動ギヤ（１３）と相互作用することを特徴とする、請求項１あるいは３に記載のシートベルトバックル。
6. 前記駆動ユニット（６）が、電動モータ作動式のシートアジャスタを駆動する電動モータであることを特徴とする、請求項１、３及び５のいずれか一項に記載のシートベルトバックル。
7. 前記駆動ユニット（６）が、油圧式ポンプであることを特徴とする、請求項１、３及び５のいずれか一項に記載のシートベルトバックル。
8. シャフト（１４）が、爪（１７）に係合しているカムトラック（１４ａ）を備えていることを特徴とする、プリテンショナーを有するシートベルトバックル用の偏向ユニット。
9. ラチェットギヤ（１３）が、前記爪（１７）に係合している溝付きトラック（１３ａ）を備えていることを特徴とする、請求項８に記載の偏向ユニット。
10. 前記爪（１７）が、プリテンション動作中は前記溝付きトラック（１３ａ）に係合しないことを特徴とする、請求項９に記載の偏向ユニット。
11. 前記爪（１７）が、戻り動作中は前記カムトラック（１４ａ）に係合しないことを特徴とする、請求項８に記載の偏向ユニット。
12. 高い張力が前記シートベルトバックル（１）にかかる場合、前記ラチェットギヤ（１３）は、前記シャフト（１４）の周りをストッパ（２８）まで回転可能であることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の偏向ユニット。
13. 係止ブロック（２１、２２）が、該ブロックがばね（７）用ハウジング（８）内で互いに対して回転可能であるように取り付けられていることを特徴とする、プリテンショナーを有するシートベルトバックル用の連動ユニット。
14. 前記係止ブロック（２１、２２）の端面（３２、３３）が、歯面として設計されていることを特徴とする、請求項１３に記載の連動ユニット。
15. 螺旋状ハブ（３４、３５）が、シャフト（１４）に配置され、前記螺旋状ハブ（３４、３５）を互いに対して変位させることによって、シートベルトバックル（１）を駆動するラチェットギヤ（１３）にトルクを伝達することが可能であることを特徴とする、プリテンショナーを有するシートベルトバックル用の連動ユニット。
16. ばねユニット（３６）が、前記螺旋状ハブ（３４、３５）に、互いに対して予荷重をかけることを特徴とする、請求項１５に記載の連動ユニット。

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