JP2007153325A - エネルギ吸収装置を含むシートベルトリトラクタ - Google Patents

Abstract

【課題】マルチレベルエネルギ吸収シートベルトリトラクタを提供する。
【解決手段】ひとたび自動車特性を検出するためのセンサが開始すると係止位置内に始動される第１および第２のエネルギ吸収機構を備えるシートベルトリトラクタが開示される。第２のエネルギ吸収機構は、第１のエネルギ吸収機構が係止機構によって適所に係止される運動によって、係止位置に置かれることができる。第２のエネルギ吸収機構はまた、コントローラによって動作停止されることもできる。エネルギ吸収機構は、トーションバーおよびプレベント部材でありうる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般にエネルギ吸収または分散機構を有するシートベルトリトラクタに関し、より詳細には、マルチレベル負荷限定システムに関する。

古典的なシートベルトリトラクタは、適度な程度のエネルギ吸収を提供するだけであり、これは、緊急事態時に乗員によって負荷をかけられるときに、比較的硬いシートベルトが伸張するときに発生する。

数十年間、エネルギ吸収機構としてシートベルトリトラクタに使用されるために、トーションバーが提案されてきた。トーションバーが捩れ、したがって、自動車の緊急事態時にエネルギを吸収するため、トーションバーに特徴的なトルクまたは力の変位（回転）は、即座に飽和領域に達し、これは、操作のその可塑的な範囲に対応する。この幾分一定の特徴は、リトラクタで反応トルクを提供し、シートベルトに反力または負荷を提供し、これは、シートベルトがスプールから突き出すやり方を遅らせ且つ制御する。反力の１つのレベルは、異なるサイズの乗員を保護するのに適切ではないこともある。結果として、２つ以上の負荷限定特性を備えたシートベルトシステムかまたは動的状態が変化するときに変化されることができるかまたは変化するものを提供することが望ましい。

先行技術は、マルチレベル負荷限定を達成するために、２つの異なり離れて位置するトーションバーを有するシートベルトリトラクタを開示し、一方、他の先行技術のリトラクタは、マルチレベル負荷限定操作を達成するために、単一のトーションバーを使用し、これは、２つのトーションバー部分に再分割される。

本発明の目的は、マルチレベルエネルギ吸収シートベルトリトラクタを提供することである。

１つの実施形態において、リトラクタは、２つのエネルギ吸収（ＥＡ）機構を使用し、その中で、リトラクタのセンサが両方の機構を開始し、コントローラが一方の機構を動作停止する。

本発明の別の実施形態は、２つのＥＡ機構を備え、その中で、ＥＡ機構の一方は、他方のＥＡ機構によってほぼ同時に始動される。

第１のＥＡ機構は、低速または高速の衝突中にすべての乗員に保護力を生成するトーションバーを含んでもよい。トーションバー反応トルクは、約２ｋＮの低さおよび約６ｋＮの高さの範囲に設定される。

第２のＥＡ機構は、プレベント部材、例えば可撓性のあるバンドを含んでもよい。バンドは、高伸長金属であってもよく、エネルギは、外径から内径へ回転するときに可塑的に変形されるため曲げ作用によって吸収される。この第２のＥＡ機構は、正面衝突中に第１の衝突レベルでまたはそれより上で９５パーセンタイル乗員が使用しているときに、保護力を生成する。本発明の操作のデフォルトモードは、プレベント部材を使用することである。

後述のように、本発明の利点の１つは、シートベルトが延びた後に、例えば衝突中に、リトラクタが高レベルのエネルギ吸収で自動的に開始するように設計されることである。この利点は、２つのＥＡ機構を使用することによって高負荷衝撃事故中により高いレベルのエネルギ吸収を提供する必要性を果たす。本発明はまた、華奢なサイズの乗員がシートベルトシステムを使用しているときには、プレベント部材のエネルギ吸収特徴を無効にするための手段を含んでもよい。より詳細には、本発明は、操作のトーションバーモードに入るための手段としてプレベント部材を無効にするための手段を含んでもよい。この態様は、より低い負荷衝撃中の不必要な使用のためいずれの有害な結果のプレベント部材機構をも使わないでおくという利点を提供する。

本発明の１つの実施形態は、トーションバーおよびプレベント部材の特徴を組み合わせて使用して、マルチレベルシートベルト負荷限定システムを提供する。

前述の一般的な説明および下記の詳細な説明の両方は模範的であり、模範的なだけであり、請求された本発明を制限するものではないことを理解すべきである。

本発明のこれらのおよび他の特徴、態様および利点は、下記の説明、添付の特許請求の範囲および図面に示される添付の模範的な実施形態から明らかになり、図面は下記に簡単に説明される。

背景として、米国特許第６，８６３，２３５号および第６，１０６，０１３号が、その全体を参照してここに組み込まれる。

図１を参照すると、これは、本発明を組み込むシートベルトリトラクタ１００の主要な構成要素を示す。リトラクタは、フレーム１０２を含み、その上にスプール１０６が、フレーム１０２の側部１０４ａ、１０４ｂの間に回転可能に装着される。側部１０４ａ、１０４ｂは、フレーム１０２の背部１０４ｃに装着される。スプール１０６は、トーションバー１１２を受け取るための中心通路１０８を含む。リトラクタ１００は、緊急係止リトラクタまたはＥＬＲであり、これは、任意の自動係止リトラクタまたはＡＬＲ切替機構に連結されることができる。

トーションバー１１２は、周辺のまわりにノッチを有する２つの端１１４ａ、１１４ｂを含む。スプール１０６は、噛み合い溝を有する噛み合い穴を有し、それは、トーションバー１１２の端１１４ａがスプールの穴に挿入されるのを可能にする。この接続は、スプール１０６およびトーションバー１１２が一致して回転するのを可能にする。トーションバーの端１１４ａはまた、ばね軸を通って巻戻しばね１１８にも接続される。ばね軸（図示せず）は、一般に、巻戻しばね１１８をトーションバー１１２に接続するのに使用される。スプール１０６は負荷をかけられるため、トーションバー１１２を捩り、トーションバーに対して回転する。トーションバーの捩りは、反力を生成し、これを使用して、事故中にシートベルトを繰り出すのを制御する。多数のシートベルトまたはウェビング１２２（点で概略される）が、スプール１０６に装着されるか、または、それに回転する。スプールのフランジは、シートベルト１２２をスプールの中心に置く。

本発明のリトラクタを使用するシートベルトシステムは、さねを含み、これは、さねが適所に係止されることができる（図面には示されない）シートベルトおよびバックルに装着される。公知のように、リトラクタ１００は、自動車シート内に装着されることができるか、または、床にまたは自動車の支柱の１つに固定されることができる。

トーションバー１１２に加えて、リトラクタ１００はまた、第２のエネルギ吸収機構も含む。この第２のエネルギ吸収機構は、プレベント部材２０２であってもよい。図２は、リトラクタの構成要素を分解図で示す。

リトラクタは、第１の係止機構、または、トーションバー機構を含む。先に述べたように、トーションバー１１２は、スプールの溝付噛み合い穴内に挿入されたノッチ端１１４ａを使用することによって、スプール１０６に接続される。トーションバーの端１１４ｂもまたその周辺のまわりにノッチを有し、それは、係止基部２１２の溝付噛み合い穴２１３内に挿入される。端１１４ｂと係止基部の噛み合い穴とのこの噛み合いは、係止基部がトーションバー１１２と一致して回転することを可能にする。

係止基部２１２は、噛み合い穴２１３と、フランジ２１５と、円筒形突起物２１７と、円筒形突起物２１７内のノッチ２１９と、係止ホイール付属品２２１と、を備える。図４（ａ）に示されるように、係止基部爪２２２は、ピボット５０６で、係止基部２１２に取り付けられる。図２および５（ｃ）に示されるように、係止基部爪２２２は、ノッチ２１９内部に座し、係止ホイール２０４に位置するスロット５０４内に挿入される支柱５０２を含む。係止基部爪２２２はまた、少なくとも１つの歯を使用することによって、係止リング２１８の歯に係合するように構成される。操作中に、トーションバー機構を屈し始めさせるのは、係止リングの歯と係止基部爪とのこの係合である。

係止ホイール２０４は、係止ホイールの中心開口１２４を通って突出する係止ホイール付属品２２１で係止基部２１２に固定される。係止ホイール２０４はいずれのやり方でも構造的ではなく、係止基部２１２に旋回式に装着されるだけであることが注記される。係止ホイール２０４はまた、その周辺のまわりに歯を含み、これは、係止ホイール爪３１０からの少なくとも１つの係止歯に係合するように構成される。

第２の係止機構は、プレベント部材２０２、例えばストリップを含む。プレベント部材２０２は、スプール１０６の対応スロット２５２に嵌るフック形状の端２４８を通ってスプール１０６に取り付けられる。このスロットは、スプール１０６のフランジ２０５から延びる円筒形突起物２０３に位置する。プレベント部材２０２の一方の端がスロット２５２に置かれるため、プレベント部材２０２の他方の端２５０は、係止ケース２４６を圧迫する。図１に見られるように、係止ケース２４６は、プレベント部材２０２およびスプールの円筒形突起物２０３の両方を覆い、スプールのフランジ２０５に当接する。この配列で、プレベント部材２０２は使用中に屈するため、係止ケース２４６の内側壁でラグに対して反力をかける。

係止ケース２４６は、その周辺のまわりに歯を有し、歯は、レバー２３８によって係合されるように適合される。レバー２３８は、係止リング２１８を使用することによって係止ケース２４６に係合されることができる。先に述べたように、係止リング２１８は、その内径に歯を有し、歯は、係止基部係止爪２２２の歯によって係合される。

係止リング２１８は、２つのアーム２３０、２３２を有する。図４（ａ）に示されるように、レバーアーム２３０はフック形状の端２３４を有し、レバーばね２３６がその上に嵌る。フック形状の端２３４は、レバーアーム２４２に係合する。係止リングの他のアーム２３２は、戻しばね２４０によって時計回り方向に押される。係止リング２１８および戻しばね２４０は、ケースガイド２２８内部に嵌り、これは、係止リング２１８、戻しばね２４０およびレバー２３８を収容するために、適切な切り欠きを含む。これらの構成要素は、ケースガイドに当接する、フレーム１０２用の側部１０４ｂによってケースガイドの切り欠きに保持される。

図４（ａ）に示されるように、戻しばね２４０はアーム２３２を押して、係止リング２１８をそのもっとも遠い時計回り位置にとどまらせる。この位置で、フック形状の端２３４は、レバー２３８のレバーアーム２４２を引き、これは、今度は、レバー２３８をピボット２４４のまわりに回転させる。このようにして、レバー２３８は、係止ケース２４６の歯に係合しないままである。

次に、シートベルトリトラクタの操作を検討する。シートベルトリトラクタは、衝突事故中に初期高負荷から低負荷へ切替可能である。トーションバー機構およびプレベント部材機構の両方が、高負荷用に係合する。トーションバー機構およびプレベント部材機構は、ほぼ同時に同一の係止機構で始動される。このモードの操作は、大柄な乗員に使用される。低負荷中に、プレベント部材機構は、動作停止される。このモードの操作は、小柄な乗員に使用される。

図４（ａ）〜（ｃ）は、トーションバーまたはプレベント機構が係合する前に初期位置にあるリトラクタを示す。トーションバー１１２は、一方の端で係止基部２１２に接続され、他方の端でスプール１０６に接続される。操作中に、トーションバー１１２、係止基部２１２およびスプール１０６は、トーションバーの端１１４ａ、１１４ｂのノッチ、スプール１０６および係止基部２１２の噛み合い穴のため、一致して一緒に回転する。係止基部爪２２２は、ピボット５０６で取り付けられるため、係止基部２１２と回転する。また、係止ホイール２０４は、スロット５０４を通って突出する爪の支柱５０２のため、係止基部爪２２２と回転する。加えて、プレベント部材２０２は、そのフック形状の端２４８でスプール１０６に取り付けられるためスプール１０６と高速回転する。このようにして、これらの相互接続のため、トーションバー１１２、係止基部２１２、係止ホイール２０４、プレベント部材２０２および係止ケース２４６は、すべてスプール１０６と一致して高速回転する。

これらの構成要素が回転する間、爪２２２は、係止リング２１８に係合しないままである。結果として、係止リング２１８は、アーム２３２に作用する戻しばね２４０の力のため、もっとも遠い時計回り位置にとどまる。この位置が、アーム２３０にレバーアーム２４２を引かせ、これは結果として、レバー２３８がピボット２４４のまわりに時計方向に回転することになる。このようにして、レバー２３８は、係止ケース２４６に係合しない。

トーションバー機構およびプレベント部材機構の目的は、衝突の際にまたは衝突まで、リトラクタのロックアップを開始することである。これらの機構の使用を開始するために、自動車に置かれた少なくとも１つのセンサから信号が受け取られ、これは、図３に、参照符号３０４、３０６および３０８として示される。そのようなセンサは、自動車センサおよび／またはウェブセンサを含むことができるが、いずれの公知の自動車およびウェブの検知機構をもリトラクタ１００と共に使用することができる。１つまたはそれ以上のセンサ３０４、３０６および３０８から信号を受け取り処理した後に、コントローラ３０２は、係止ホイール爪３１０を作動し、係止ホイール２０４に係合し、このようにして、係止ホイール２０４の回転を停止する。

係止ホイール２０４は停止したにもかかわらず、スプール１０６は回転し続ける。図５（ａ）〜（ｃ）に示されるように、スプールが回転するときに、係止基部爪２２２の爪支柱５０２は係止ホイールのスロット５０４に乗る。支柱５０２が摺動するときに、爪２２２はそのピボット５０６のまわりを回転し、これは結果として、係止リング２１８の歯に係合する爪２２２の歯になる。

爪２２２は、負荷担持爪であり、ひとたび係止リング２１８に係合すると、戻しばね２４０の力に対して係止リングを反時計回りに回転する。係止リング２１８は回転し続けてばねを圧縮し、結局、係止リング２１８は、ケースガイドの切り欠きの縁５１０に対して停止する。係止リング２１８の回転の停止は、２つの結果を有し、これは下記に説明される。

第１の結果は、ひとたび係止リング２１８が回転を停止すると、係止基部２１２は、爪のピボット５０６で爪２２２に取り付けられるため、回転を停止することである。ひとたび係止基部２１２が回転を停止すると、端１１４ｂと噛み合い穴２１３との噛み合いで係止基部２１２に取り付けられるため、トーションバーの回転もまた停止する。スプール１０６は依然として自由に回転するため、トーションバーは、一方の端でスプールに取り付けられ他方の端で停止した係止基部に取り付けられるため、捩れる。トーションバー１１２のこの捩れは、負荷を吸収する。

第２の結果は、係止リング２１８の回転が係止リングのアーム２３０およびレバーばね２３６にレバーアーム２４２を押させることである。ばね２３６からこのように押されるため、レバー２３８は、ピボット２４４のまわりに反時計回りに回転し、これは、結果として、係止ケース２４６に係合するレバーヘッド５０８になる。レバーヘッド５０８がこのように係合するため、係止ケース２４６の回転は休止され、一方、スプール１０６は依然として自由に回転する。

先に述べたように、プレベント部材２０２は、一方の端で係止ケース２４６を圧迫し、他方の端でスプール１０６に取り付けられる。ひとたびレバーヘッド５０８が係止ケース２４６に係合すると、プレベント部材２０２は、スプールが高速回転を続けるときに係止ケース２４６の内側壁でラグに対して反力をかけ、このようにして、プレベント部材に負荷を吸収させる。この位置で、回転するために、スプールは、トーションバー１１２およびプレベント部材２０２によって生じた負荷を克服しなければならず、すなわち、トーションバーおよびプレベント部材は屈し始める。実際、トーションバーおよびプレベント部材の両方は、ほぼ同時に、または、スプールの回転の数度内に、屈し始める。

公知のタイプの乗員分類システムは、出力信号または制御信号を提供して、乗員（リトラクタを使用する）が、小柄な（５パーセンタイル）乗員かまたは大柄な乗員（５０パーセンタイルを超える）であるかを識別する。乗員分類システムは、新しいが、当分野では周知である。例えば、乗員分類システムは、重量センサおよび関連エレクトロニクスを含むことができる。さらに、乗員分類システムは、事故が発生しそうであるか（衝突センサ、レーダーまたはソナーセンサおよび関連エレクトロニクス、これは、乗員分類システムの一部であってもよい）、または、既に開始したかを決定する。

ひとたび小柄な乗員の存在が決定されると、且つ、自動車が事故に関与する場合には、プレベント部材機構に関連した係止機構は、コントローラ３０２からの信号によって動作停止される。図６に示されるように、コントローラは、点火装置ユニット６０２を作動することができ、レバーアーム２４２に力を加え、これは、レバーばね２３６を圧縮してレバー２３８をピボット２４４のまわりに時計回りに回転する。ひとたびレバーが旋回すると、レバー５０８のヘッドは、係止ケース２４６の歯から係合解除し、これは、係止ケース２４６がスプール１０６と一致して自由に回転するのを可能にする。したがって、プレベント部材が係合しないため、スプールは、トーションバー１１２の抵抗に対してのみ回転する。

本発明の開示を前提として、当業者は、本発明の範囲および精神内に他の実施形態および改変があってもよいことを認識する。したがって、本発明の範囲および精神内の本発明の開示から当業者が得ることができるすべての改変は、本発明のさらなる実施形態として含まれるべきものである。本発明の範囲は、下記の特許請求の範囲に示されるように規定されるべきである。

本発明の実施形態の主要な構成要素の多くを例示する断面図である。 本発明の実施形態の主要な構成要素の多くを示す分解図である。 本発明のリトラクタを含む安全抑制システムの概略図である。 衝突事故前の初期位置にあるときのリトラクタの側面図である。 より高い負荷の衝突事故用の位置にリトラクタが係止されるときのリトラクタの側面図である。 より低い負荷の衝突事故用の位置にリトラクタが係止されるときのリトラクタの側面図である。

Claims (11)

1. シートベルトリトラクタであって、
   シートベルトウェビングに接続されるように構成された回転可能なスプールと、
   一方の端で前記スプールに接続されたトーションバーであって、前記バーの他方の端は、係止機構によって第１の固定位置に係止されるように構成されるトーションバーと、
   自動車特性を検出するためのセンサと、
   一方の端で前記スプールに接続されたプレベント部材であって、前記部材の他方の端は、第２の固定位置に係止されるように構成されるプレベント部材と、
   を備え、
   前記センサは、前記トーションバーの前記他方の端を前記第１の固定位置に係止するのを開始するように構成され、
   前記プレベント部材の前記他方の端は、前記係止機構によって前記第１の固定位置内に前記トーションバーが動くのに応答して、前記第２の固定位置に係止されるように構成されるシートベルトリトラクタ。
2. 前記プレベント部材は曲げバンドである、請求項１に記載のシートベルトリトラクタ。
3. コントローラから信号を受け取るときに前記プレベント部材が前記第２の固定位置に係止されるのを防止するように構成された係合解除機構をさらに備える、請求項１に記載のシートベルトリトラクタ。
4. 前記係合解除機構は、点火装置を備える、請求項３に記載のシートベルトリトラクタ。
5. シートベルトリトラクタであって、
   スプールに接続された第１および第２のエネルギ吸収機構を備え、
   前記エネルギ吸収機構は、係止位置内に動くように構成され、
   前記第１および第２のエネルギ吸収機構の一方は、コントローラから信号を受け取るときに、係合解除機構を使用して、係止位置に置かれるのを防止されるように構成されるシートベルトリトラクタ。
6. 前記第１のエネルギ吸収機構はトーションバーである、請求項５に記載のシートベルトリトラクタ。
7. 前記第２のエネルギ吸収機構はプレベント部材である、請求項５に記載のシートベルトリトラクタ。
8. 前記プレベント部材は曲げバンドである、請求項５に記載のシートベルトリトラクタ。
9. シートベルトリトラクタであって、
   スプールに接続された第１および第２のエネルギ吸収機構を備え、
   前記第１のエネルギ吸収機構は第１の係止位置内に動くように構成され、前記第２のエネルギ吸収機構は、前記第１のエネルギ吸収機構が前記係止位置内に動くのに応答して、第２の固定位置内に動くように構成されるシートベルトリトラクタ。
10. 前記第１のエネルギ吸収機構は、係止ホイールおよび係止爪を含む係止機構を含む、請求項９に記載のリトラクタ。
11. 前記第２のエネルギ吸収機構が前記第２の固定位置内に動くのを防止するように作動する点火装置をさらに備える、請求項９に記載のリトラクタ。

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