JP2007176343A - シートベルトリトラクタおよびこれを備えたシートベルト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シートベルトリトラクタを大型化にすることなく、必要なトルクの範囲を得るために十分なスパイラルスプリングのスプリング特性を得る。
【解決手段】スパイラルスプリング１２は、その一端がスプール１０に一体回転するブッシュ１１に連結されかつ、その他端がフレーム９に回転可能に設けられたスプリングケース（香箱）１３に連結されている。このスパイラルスプリング１２は一次巻きスパイラルスプリングから構成されている。この一次巻きスパイラルスプリングは、モータリトラクタ２の非作動時ではほとんどの巻き部分１２ｂが中心のブッシュ１１側に偏倚しているが、巻き締められると拡径して次第にスプリングケース１３側に偏倚する。この巻締め初期のトルク範囲では応力振幅が小さいので、スパイラルスプリング１２の発生トルクを安定してかつ有効に使用可能となり、必要なトルクの範囲が十分得られる特性となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両シートに付設されて緊急時に乗員を拘束するシートベルトを、スパイラルスプリングのトルク（付勢力）によりベルト巻取り方向に付勢されたスプールで巻き取るシートベルトリトラクタおよびこれを備えたシートベルト装置の技術分野に関し、特に、スパイラルスプリングを支持するスプリングケース（香箱）をモータの動力で回転することで、スプールを付勢するスパイラルスプリングのトルクを制御するシートベルトリトラクタおよびこれを備えたシートベルト装置の技術分野に関する。

例えば自動車等の車両の座席に付設されるシートベルト装置は、車両衝突時などの大きな車両減速度が発生する緊急時において、シートベルトにより慣性移動しようとする乗員を拘束するようになっている。

図３は、従来の一般的な三点式のシートベルト装置を模式的に示す図である。図中、１はシートベルト装置、２はシートベルトリトラクタ、３はシートベルト、４は車両シート、５はセンターピラー、６はシートベルト用ガイドアンカー、７はシートベルト３に摺動可能に支持されたタング、８はタング７が挿入係合されるバックルである。

図３に示すように、この例のシートベルト装置１は、車体に固定されたシートベルトリトラクタ２、このシートベルトリトラクタ２から引き出されるとともに先端のベルトアンカー３ａが車体の床あるいは車両シート４に固定されるシートベルト３、例えば車体や車両シート４等（図示例ではセンターピラー５）に設けられてシートベルトリトラクタ２から引き出されたシートベルト３を乗員（不図示）のショルダーの方へガイドするシートベルト用ガイドアンカー６、シートベルト用ガイドアンカー６からガイドされてきたシートベルト３に摺動自在に支持されたタング７、車体の床あるいは車両シート４（図示例では、車両シート４）に固定されかつタング７が係脱可能に挿入係合されるバックル８から構成されている。

従来のシートベルトリトラクタ２として、モータの動力によりシートベルト３をスプールに巻き取るモータリトラクタ２が種々提案されている（モータリトラクタにも符号２を付す）。このモータリトラクタ２は、前述の緊急時にモータを作動してシートベルト３をスプールに巻き取り、シートベルト３にプリテンションを与えてシートベルト３による乗員拘束を迅速に行うばかりでなく、バックル解除時にモータを作動してシートベルト３をスプールで巻き取るために開発されている。更に、モータリトラクタ２は、モータを作動してシートベルト３に張力をドライビングシチュエーションに応じて付与することで、シートベルト３による乗員の拘束性やシートベルト３の装着時の快適性をそれぞれ向上するなど、その利用状況はますます広がりつつある。

従来のモータリトラクタ２として、緊急時に乗員を拘束するシートベルト３をスパイラルスプリングの発生トルクでベルト巻取り方向に付勢されたスプールで巻き取るとともに、スパイラルスプリングを支持するスプリングケース（香箱）をモータの動力で回転することで、スパイラルスプリングのトルクによるスプールの付勢力を制御するモータリトラクタが提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。

図４に示すように、従来のモータリトラクタ２は、特許文献１および２に記載されているモータリトラクタを始め、概略的に、フレーム９に回転自在に支持されてシートベルト３を巻き取るスプール１０と、スプール１０に一体回転可能に取り付けられたブッシュ１１に一端が連結されてこのスプール１０を常時ベルト巻取り方向に付勢するスパイラルスプリング１２と、フレーム９にスプール１０と同軸にかつ回転可能に設けられるとともにスパイラルスプリング１２の他端が連結され、更に外周に外歯ギヤ１３ａを有するスプリングケース（香箱）１３と、フレーム９に支持されたモータ１４と、モータ１４の回転軸１４ａに取り付けられてこの回転軸１４ａと一体に回転する外歯からなるモータギヤ１５と、フレーム９に回転可能に支持されかつモータギヤ１５およびスプリングケース１３の外歯ギヤ１３ａのいずれにも噛合する外歯からなる中間ギヤ１６とを少なくとも備えている（なお、特許文献１および２に記載のモータリトラクタ２は、具体的にはモータおよびモータの動力伝達機構が図４に示す従来のものと異なるが、基本的な概略構成では図４に示す従来のものとほぼ同じである）。

モータリトラクタ２の非作動時には、モータ１４が駆動されず、スパイラルスプリング１２のトルクでスプール１０がシートベルト３を巻取り限度まで巻き取っている。シートベルト３の装着のためにシートベルト３が引き出されるとともにタング７がバックル８に係合されることで、シートベルト３が乗員に装着される。そして、ドライビングシチュエーションに応じてモータ１４が駆動制御され、このモータ１４の動力がモータギヤ１５、中間ギヤ１６、および外歯ギヤ１３ａを介してスプリングケース１３に伝達されると、スプリングケース１３がモータ１４の回転方向に応じてベルト巻取り方向およびベルト引出方向のいずれか一方向に回転する。このスプリングケース１３の回転により、スプール１０をベルト巻取り方向に付勢するスパイラルスプリング１２のトルクＴが増減制御され、シートベルト３の張力がドライビングシチュエーションに応じて適切に制御される。

このように、モータ１４の動力でスパイラルスプリング１２のトルクＴを増減制御するモータリトラクタ２においては、モータ１４の動力がスパイラルスプリング１２を介してスプール１０に間接的に作用するので、スプール１０の巻取り力の増減を滑らかに行うことができる。また、スパイラルスプリング１２がスプール１０とモータ１４との間に介在するので、モータ１４の駆動中でもスプール１０のベルト引出し方向の回転が可能であるから、モータ１４の通電を停止しかつクラッチを解除する制御を行う必要がなく、シートベルト３の引出しをスムーズにかつ簡単に行うことができる。

ところで、従来のモータリトラクタ２に用いられるスパイラルスプリング１２として、特許文献１および２に記載されているスパイラルスプリングを始め、一般に、図５に示すような二次巻きスパイラルスプリングが装着されている。二次巻きスパイラルスプリングは、スパイラルスプリング用のベルト状弾性材を１回スパイラル状に巻いた後、一旦開いて、１回目とは逆側にスパイラル状に巻いて構成されるものである。この二次巻きスパイラルスプリングでは、モータリトラクタ２の非作動時ではほとんどの巻き部分１２ａが外周のスプリングケース１３側に偏倚していて巻径Ｒが１回の巻き毎、つまり巻き方向の位置の変化に対してに大きく変化しないが、中心のブッシュ１１側に位置する数回（図５では１回強）の巻き部分１２ｂの巻径は巻き方向の位置の変化に対して大きく変化するようになる。

特開平１０−１６７００２号公報。 特開２００５−２４７０５９号公報。

しかしながら、従来の二次巻きスパイラルスプリングからなるスパイラルスプリング１２が巻締め方向αに巻き締められると、このスパイラルスプリング１２の部分はその巻径Ｒが次第に縮径して中心のブッシュ１１側に偏倚するようになる。また、このスパイラルスプリング１２が巻締め方向αに巻き締められたとき最初に発生するトルクは、巻径Ｒの小さな中心側の部分１２ｂで発生する。このため、スパイラルスプリング１２の巻締め初期では、巻径Ｒの小さな部分１２ｂの変形量が大きくかつこの部分１２ｂにかかる負荷が大きくなるので、図２に点線で示すように巻締め初期の範囲Ａ′は応力振幅が大きくなる。したがって、この範囲Ａ′でのスパイラルスプリング１２の発生トルクを安定してかつ有効に使用することができなく、スパイラルスプリング１２の発生トルクの使用可能な範囲Ｔｓ′が狭く制限される。このようなことから、今後モータリトラクタ２においてますます多く求められる種々のドライビングシチュエーションに柔軟にかつ正確に対応するために必要なスパイラルスプリング１２の発生トルクの範囲Ｔｎを十分に得られるスプリング特性を、従来のスパイラルスプリング１２では得ることが困難であるという問題がある。

そこで、従来の二次巻きスパイラルスプリングからなるスパイラルスプリング１２により、必要なスパイラルスプリング１２の発生トルクの範囲Ｔｎを得るためには、スプリングケース１３を大きくすることが考えられるが、スプリングケース１３を大きくすると、必然的にモータリトラクタが大型化してしまうという別の問題が生じる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、大型化することなく、必要なトルクの範囲を十分に得られるスパイラルスプリングのスプリング特性を得ることのできるシートベルトリトラクタおよびこれを用いたシートベルト装置を提供することである。

前述の課題を解決するために、請求項１の発明のシートベルトリトラクタは、フレームと、このフレームに回転可能に支持されかつシートベルトを巻き取るスプールと、一端が前記スプールと一体回転可能なブッシュに連結されかつ他端が前記フレームに取り付けられたスプリングケースに連結されて前記スプールを常時ベルト巻取り方向に付勢するスパイラルスプリングとを少なくとも備えるシートベルトリトラクタにおいて、前記スパイラルスプリングが、その巻締め時に拡径して前記スプリングケース側に偏倚する一次巻きスパイラルスプリングで構成されていることを特徴としている。

また、請求項２の発明のシートベルトリトラクタは、フレームと、このフレームに回転可能に支持されかつシートベルトを巻き取るスプールと、一端が前記スプールと一体回転可能なブッシュに連結されかつ他端が前記フレームに回転可能に取り付けられたスプリングケースに連結されて前記スプールを常時ベルト巻取り方向に付勢するスパイラルスプリングと、前記スプリングケースを回転するモータとを少なくとも備えるシートベルトリトラクタにおいて、前記スパイラルスプリングが、その巻締め時に拡径して前記スプリングケース側に偏倚する一次巻きスパイラルスプリングで構成されている
ことを特徴としている。

更に、請求項３の発明のシートベルト装置は、緊急時に乗員を拘束するシートベルトと、このシートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタと、このシートベルトリトラクタから引き出された前記シートベルトに摺動自在に支持されたタングと、前記タングが係脱可能に挿入係合されるバックルとを少なくとも備えたシートベルト装置において、前記シートベルトリトラクタが請求項１または２に記載されたシートベルトリトラクタであることを特徴としている。

このように構成された本発明に係るシートベルトリトラクタによれば、スプールをベルト巻取り方向に付勢するスパイラルスプリングに巻締め初期の発生トルクの範囲における応力振幅が小さくなるので、この範囲でのスパイラルスプリングの発生トルクを安定してかつ有効に使用することができ、スパイラルスプリングの発生トルクの使用可能な範囲を必要なトルクの範囲より広くすることができる。これにより、ドライビングシチュエーションに柔軟にかつ正確に対応するために必要なスパイラルスプリングの発生トルクの十分な範囲のスプリング特性を得ることができる。
特に、請求項２の発明によれば、モータリトラクタにおいてますます多く求められる種々のドライビングシチュエーションにより一層柔軟にかつより一層正確に対応することができる。

また、必要なスパイラルスプリングの発生トルクの範囲を十分得ることができることから、スプリングケースを従来のままで大きくしなくても済み、通常のシートベルトリトラクタの大型化および大幅な設計変更をともに阻止することができる。

更に、本発明に係るシートベルト装置によれば、シートベルトリトラクタが種々のドライビングシチュエーションに柔軟にかつ正確に対応することができることから、乗員の拘束をドライビングシチュエーションに応じて適切にかつきめ細かく行うことができるとともに、シートベルトを装着した乗員のドライブフィーリングを快適にすることができる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明にかかるシートベルトリトラクタの実施の形態の一例に用いられるスパイラルスプリングを示す斜視図である。なお、前述の従来例と同じ構成要素には同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

この例のシートベルトリトラクタ２は前述の従来例と同様にモータリトラクタから構成されている。このモータリトラクタ２は、基本的には前述の図４に示す従来例のモータリトラクタ２と同じ構成を備えているが、スパイラルスプリング１２のみが図４に示す従来例と異なる。

図１に示すように、この例のスパイラルスプリング１２は、前述の従来と同様に、その一端がスプール１０に一体回転可能に取り付けられたブッシュ１１に連結されているとともに、その他端がフレーム９にスプール１０と同軸にかつ回転可能に設けられかつ外周に外歯ギヤ１３ａを有するスプリングケース（香箱）１３に連結されている。

そして、この例のスパイラルスプリング１２は一次巻きスパイラルスプリングから構成されている。一次巻きスパイラルスプリングは、スパイラルスプリング用のベルト状弾性材を１回スパイラル状に巻いて構成されるものである。この一次巻きスパイラルスプリングでは、モータリトラクタ２の非作動時ではほとんどの巻き部分１２ｂが中心のブッシュ１１側に偏倚していてその巻径Ｒが１回の巻き毎、つまり巻き方向の位置の変化に対してに大きく変化しないが、外周のスプリングケース１３側には数回（図１に示す例では約１回半）の巻き部分１２ａが位置していてその巻径が巻き方向の位置の変化に対して大きく変化するようになる。
この例のモータリトラクタ２およびシートベルト装置１の他の構成は、いずれも前述の図４に示す例のモータリトラクタ２および図３に示す例のシートベルト装置１と同じである。

このように構成された一次巻きスパイラルスプリングからなるスパイラルスプリング１２においては、巻締め方向αに巻き締められると、このスパイラルスプリング１２の部分はその巻径Ｒが次第に拡径してスプリングケース１３側に偏倚するようになる。また、このスパイラルスプリング１２が巻締め方向αに巻き締められたとき最初に発生するトルクは、巻径Ｒの大きなスプリングケース側の部分１２ａで発生する。このため、スパイラルスプリング１２の巻締め初期では、巻径Ｒの大きなスプリングケース１３側の部分１２ａの変形量が小さくかつスプリングケース１３側の部分１２ａにかかる負荷が小さくなるので、巻締め初期の範囲Ａは応力振幅が小さくなる。したがって、図２に実線で示す巻締め初期の範囲Ａでのスパイラルスプリング１２の発生トルクが安定してかつ有効に使用可能となり、スパイラルスプリング１２の発生トルクの使用可能な範囲Ｔｓは制限されず、必要なトルクの範囲Ｔｎより広くなる（Ｔｓ＞Ｔｎ）。

この例のシートベルトリトラクタ２によれば、巻締め初期の発生トルクの範囲Ａにおける応力振幅を小さくできるので、この範囲Ａでのスパイラルスプリング１２の発生トルクを安定してかつ有効に使用することができ、スパイラルスプリング１２の発生トルクの使用可能な範囲Ｔｓを必要なトルクの範囲Ｔｎより広くすることができる。これにより、今後モータリトラクタ２においてますます多く求められる種々のドライビングシチュエーションに柔軟にかつ正確に対応するために必要なスパイラルスプリング１２の発生トルクの範囲Ｔｎを得るに十分なスプリング特性を得ることができる。

また、この例のスパイラルスプリング１２により、必要なスパイラルスプリング１２の発生トルクの範囲Ｔｎを十分得ることができることから、スプリングケース１３を従来のままで大きくしなくても済み、モータリトラクタの大型化および大幅な設計変更をともに阻止することができる。

更に、この例のシートベルトリトラクタ２を用いたシートベルト装置１によれば、種々のドライビングシチュエーションに柔軟にかつ正確に対応することができることから、乗員の拘束をドライビングシチュエーションに応じて適切にかつきめ細かく行うことができるとともに、乗員のドライブフィーリングを快適にすることができる。
この例のモータリトラクタ２およびシートベルト装置１の他の作用効果は、いずれも前述の図４に示す例のモータリトラクタ２および図３に示す例のシートベルト装置１と同じである。

なお、本発明のシートベルトリトラクタは、前述の例のようなモータリトラクタに限定されることなく、モータを用いずにスパイラルスプリング１２の発生トルクでシートベルト３を巻き取る従来の一般的なシートベルトリトラクタにも適用することができる。しかし、本発明のシートベルトリトラクタは、今後シートベルトトラクタにおいてますます多く求められる種々のドライビングシチュエーションに柔軟にかつ正確に対応するためには、前述の例のようなスプール１０とモータ１４との間にスパイラルスプリング１２が介在するモータリトラクタ２に適用することが望ましい。

本発明のシートベルトリトラクタおよびこれを備えたシートベルト装置は、車両シートに付設されて緊急時に乗員を拘束するシートベルトをスパイラルスプリングのトルク（付勢力）によりベルト巻取り方向に付勢されたスプールで巻き取るシートベルトリトラクタおよびこれを備えたシートベルト装置に利用することができ、特に、スパイラルスプリングを支持するスプリングケース（香箱）をモータの動力で回転することで、スプールを付勢するスパイラルスプリングのトルクを制御するシートベルトトラクタおよびこれを備えたシートベルト装置に好適に利用することができる。

本発明にかかるシートベルトリトラクタの実施の形態の一例に用いられるスパイラルスプリングを示す斜視図である。 図１に示す例のスパイラルスプリングおよび図５に示す従来例のスパイラルスプリングの各スプリング特性を示す図である。 従来の一般的な三点式のシートベルト装置の一例を模式的に示す図である。 従来のシートベルト装置に用いられているモータリトラクタを模式的に示す図である。 従来のモータリトラクタに用いられるスパイラルスプリングを示す斜視図である。

符号の説明

１…シートベルト装置、２…シートベルトリトラクタ（モータリトラクタ）、３…シートベルト、４…車両シート、７…タング、８…バックル、９…フレーム、１０…スプール、１１…ブッシュ、１２…スパイラルスプリング、１２ａ…スパイラルスプリングのスプリングケース側の巻き部分、１２ｂ…スパイラルスプリングのブッシュ側の巻き部分、１３…スプリングケース（香箱）、１４…モータ

Claims (3)

1. フレームと、このフレームに回転可能に支持されかつシートベルトを巻き取るスプールと、一端が前記スプールと一体回転可能なブッシュに連結されかつ他端が前記フレームに取り付けられたスプリングケースに連結されて前記スプールを常時ベルト巻取り方向に付勢するスパイラルスプリングとを少なくとも備えるシートベルトリトラクタにおいて、
   前記スパイラルスプリングが、その巻締め時に拡径して前記スプリングケース側に偏倚する一次巻きスパイラルスプリングで構成されていることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
2. フレームと、このフレームに回転可能に支持されかつシートベルトを巻き取るスプールと、一端が前記スプールと一体回転可能なブッシュに連結されかつ他端が前記フレームに回転可能に取り付けられたスプリングケースに連結されて前記スプールを常時ベルト巻取り方向に付勢するスパイラルスプリングと、前記スプリングケースを回転するモータとを少なくとも備えるシートベルトリトラクタにおいて、
   前記スパイラルスプリングが、その巻締め時に拡径して前記スプリングケース側に偏倚する一次巻きスパイラルスプリングで構成されていることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
3. 緊急時に乗員を拘束するシートベルトと、このシートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタと、このシートベルトリトラクタから引き出された前記シートベルトに摺動自在に支持されたタングと、前記タングが係脱可能に挿入係合されるバックルとを少なくとも備えたシートベルト装置において、
   前記シートベルトリトラクタが請求項１または２に記載されたシートベルトリトラクタであることを特徴とするシートベルト装置。

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