JP2009515760A - 反転可能なベルトテンショナ - Google Patents

Abstract

車両のシートベルト拘束装置用のベルトテンショナが提案されており、そのベルトテンショナは衝撃がある場合又は衝撃の恐れがある場合にトリガされ、そのベルトテンショナにより、シートベルト拘束装置の一部分が移動されることによって、乗員を拘束しているシートベルトが張力をかけられる。ベルトテンショナは、一部分を移動させるための駆動機構を有し、その駆動機構は、繰返しチャージ可能なばねエネルギ蓄積部を有する。
ベルトテンショナは、ばねエネルギ蓄積部チャージ装置によって特徴づけられ、該装置はばねエネルギ蓄積部からエネルギが放出された後、ばねエネルギ蓄積部に繰返しチャージし、ベルト巻取り装置によってばねエネルギ蓄積部に巻上げられたシートベルトを繰り出すためのベルト装着操作中に、乗員によってシートベルトにかけられる引張り力を伝達する。

Description

本発明は、請求項１の前段による車両の安全ベルト拘束装置用のベルトテンショナ、請求項１０に記載の安全ベルト拘束装置、及び請求項１２の前段によるベルトテンショナのばねエネルギ蓄積部をチャージするための方法に関する。

ベルト巻取りローラの上に緩んだベルトバンドを自動的に巻き上げるためのベルト巻取り装置を有する車両用安全ベルト拘束装置が知られている。自動巻取り処理は、位置決めされた安全ベルトが乗員の体の上で緩んでいたり、安全ベルトが使用されていない時にはベルト巻取りローラに巻き上げられることを意味する。ベルト巻取りローラからの安全ベルトの繰り出しは、復元ばねによってかけられるトルクに対抗して起こる。

安全ベルト拘束装置の保護効果を高めるために、安全ベルト拘束装置に、ベルトテンショナを提供することが知られており、そのベルトテンショナは、車両が衝突した場合に、安全ベルトからベルトのたるみを取り除いて、ベルトを縮める及び／又は車両シートの背もたれの方の、負傷する危険性の少ない位置に乗員を引き寄せる。

そのようなベルトテンショナが例えば特許文献１から知られており、そのベルトテンショナは、一般的なタイプを形成し、かつ安全ベルト装置の一部分を移動させるための駆動機構を有する。この部分は、例えば、安全ベルト自体又はベルトロックであり得る。駆動機構は、可動部に直接作用するリムを有する少なくとも１つの曲げつる巻きばねによって形成される。曲げつる巻きばねは、保持機構によって張力をかけられた状態（ばねエネルギ蓄積部がチャージされている）に保持される。トリガするために、すなわちベルトに張力をかけるためのばね力を解放するために、火薬に着火されてその圧縮波により保持機構の保持要素を破壊し、その結果ばねのリムを移動でき、それを受けて安全ベルトは、ベルト巻取り装置からのその通常の経路に対して横方向にずらされてループを形成する。駆動機構、すなわちつる巻きばねは、使用後は必要とされない、すなわち再び張力をかけられ得る／チャージされ得る。これは、保持要素の破壊の結果、乗員が行うことはできず、必然的に修理工場を訪れることとなる。

さらに、立て続けであっても複数回トリガできる反転可能なベルトテンショナが知られている。これらの反転可能なベルトテンショナは、例えば反転駆動機構として、ベルトスプールに永久的に又は結合部を介して作用する電動モータを有する。別の反転可能なベルトテンショナは、蓄圧器からの圧縮空気によって駆動され、駆動操作中に蓄圧器を再び満たすことが可能である。さらに、張力をかけられたばねによって駆動される反転可能なベルトテンショナが知られており、駆動操作中に電動モータによってばねに再び張力をかけることが可能である。ばね力が高い結果、反転させるために使用される電動モータは、対応して高出力を有する必要があり、それゆれ高価であり、さらに必要なスペースが大きくなる。そのような反転可能なベルトテンショナによって、予め定められ得る強さ、予め定められ得る速度及び予め定められ得る持続期間で安全ベルトに張力をかけることが可能となる。特に、反転可能なベルトテンショナを複数回トリガすることが可能となることによって、その予防的なトリガを可能とする。予防的なトリガは、例えば、運転ダイナミクスセンサ又は車両周囲状況センサによって判断されるか又はブレーキペダル作動の評価、かじ取り角又は運転者の観察によって確認された安全を脅かす危険な運転状況及び／又は衝突の恐れがある場合にベルトテンショナがトリガされることを意味する。予防的なトリガのほか、安全を脅かす危険な状況において運転者への触覚による警告に反転可能なベルトテンショナを使用することもできる。

衝突の前に起こり得るベルトテンショナの予防的なトリガが検出されるとすると、又は警告のためにベルトテンショナをトリガする場合に、張力がかけられた後では、ベルトを解放するのは、危険な状況が終了した後の、通常の運転操作が保証された時であり、再びベルトが乗員に対してゆるく快適にあるようにすることが望ましい。制御装置又は危険度算出装置による状況の評価が、安全を脅かす危険な状況の存在を示さないと、あるいはベルトテンショナをトリガするために必要な条件がもはや満たされていないと、通常の運転操作が存在することが保証される。そのような条件は、データバス又はデータラインにおける特定の信号の有無であってもよい。

独国特許出願公開第４１ ０６ ３９３Ａ１号明細書

本発明の目的は、好ましくは運転操作中に、反転可能であり、さらに費用効果的な設計である冒頭に述べたタイプのベルトテンショナを提供することにある。本発明の他の目的は、一旦ベルトテンショナがトリガされると、好ましくは道具を使用せずに乗員によって容易に実行できる、反転可能なベルトテンショナのばねエネルギ蓄積部をチャージするための方法を特定することにある。

この目的を達成するために、請求項１の特徴を有するベルトテンショナが提案される。このベルトテンショナは、ばねエネルギ蓄積部からエネルギが放出されると、ばねエネルギ蓄積部に繰返しチャージするばねエネルギ蓄積部チャージ装置を特徴とし、そのチャージ装置は、乗員が締付け操作（装着操作）を行う場合に、ベルト巻取り装置によってばねエネルギ蓄積部に巻上げられている安全ベルトを繰り出すために安全ベルトにかけられる引張り力を伝達してばねエネルギ蓄積部をチャージする。それゆえ、ベルトテンショナの手動の反転は、その装着操作又は次の装着操作の１つによって起こり、特に好ましくは１回の装着操作によって、及び安全ベルトが、ベルト巻取り装置によりその静止位置／使用されていない位置に戻されて再び装着されることによって直ちに起こる。公知の反転可能なベルトテンショナと比較した本発明によるベルトテンショナの重要な利点は、はるかに費用効果的な設計であることと、場所をとらない構成にできることである。

ベルトテンショナの好ましい実施形態では、ばねエネルギ蓄積部がチャージされた時に、ばねエネルギ蓄積部チャージ装置からばねエネルギ蓄積部を分離する分離装置が、該チャージ装置とばねエネルギ蓄積部との間に設けられることが提案される。これにより、ばねエネルギ蓄積部がチャージされている場合、すなわちベルトテンショナが機能的に準備完了状態にある場合、装着操作中に安全ベルトを位置決めする際に、乗員は、ベルト巻取り装置から安全ベルトを引き出す／繰り出すための引出し力を大きくかける必要がないことが保証される。

ベルトテンショナの発展形態によれば、ばねエネルギ蓄積部チャージ装置が、ばねエネルギ蓄積部をチャージするための装着操作を行う場合に、乗員によって安全ベルトにかけられる引張り力及び／又はベルトの引出し経路を予め定める伝達ギヤを含むことが提案される。伝達ギヤの対応する速度伝達比を選択することによって、ばねエネルギ蓄積部に張力をかけるのに必要で乗員によってかけられる引張り力を設定又は予め定めることができ、それは、放出プロセス後に可能な限り少ない引出し操作でばねエネルギ蓄積部を反転させて張力をかける／チャージする場合に、例えば、増大した引出し力を補う。

ベルトテンショナの第１の実施形態によれば、ばねエネルギ蓄積部チャージ装置を、繰返し使用するために１回の引出し操作／装着操作のみでばねエネルギ蓄積部が再び適切にチャージされるように設計し、そこで、車両シートにいる乗員が、静止位置／使用されていない位置に配置された安全ベルトを位置決めできる程度引き出して、安全ベルトにあるベルトリッドを、車両シート又は車両支持構造に固定されたベルトロックに挿入できるようにする。ばねエネルギ蓄積部チャージ装置の第２の実施形態によれば、ばねエネルギ蓄積部をチャージするためには、複数の引出し操作又は複数の部分的な引出し操作が必要であるように、ばねエネルギ蓄積部チャージ装置を設計する。

ベルトテンショナの好ましい例示的実施形態では、ベルトテンショナのトリガ後に、ばねエネルギ蓄積部が安全ベルトから分離されるように分離装置を設計して、安全ベルトがベルトテンショナによって再び完全に巻上げられるまで、安全ベルト装置が無力であるか又はほぼ無力であるようにすることを提供する。

ばねエネルギ蓄積部が危険早期検知システムによってトリガされ得ることを特徴とするベルトテンショナの例示的実施形態が特に好ましい。例えば、独国特許発明第１０１ ２１ ３８６Ｃ１号明細書には好適な危険早期検知システムが記載されており、この危険早期検知システムの設計及び操作に関する内容は本明細書の主題とされる。これは特に、運転状態データを検出する運転状態センサシステム、及び衝突時よりも前にトリガされ得る結果、動作位置にもたらされる可逆的乗員保護手段を備える自動車の可逆的乗員保護手段を駆動する方法をもたらす。そのようなシステムを、プレセーフシステム（「ＰＲＥＳＡＦＥ」登録商標）とも呼ぶ。この場合、運転状態データは「緊急制動」状態に関して監視され、状態「緊急制動」が判断される場合には乗員保護手段が駆動される。さらに、「オーバステア」状態及び／又は「アンダステア」状態がデータ処理装置によって判断される。「緊急制動」状態、「オーバステア」状態及び／又は「アンダステア」状態がデータ処理装置によって検出されると、可逆的乗員保護システムが駆動される。危険な運転状態でなくなると、駆動された乗員保護システムは起動停止される。

本発明によるベルトテンショナに関連して使用され、特に予防的なベルト張力付与に好適である危険早期検知システムは、好ましくは、特に周囲状況センサシステム、運転状態検知又は運転者の観察による対象物識別からのデータを評価する。それゆえ、衝突の恐れが発生する前及び／又はその最中又は衝突の瞬間にベルトテンショナをトリガすることが可能となる。

装着操作中に前記ばねエネルギ蓄積部が、乗員によって手動で安全ベルトをその静止位置から移動させることにより実行される、ばねエネルギ蓄積部へのチャージを支援する追加的な力を生じるための電動モータが提供される、ベルトテンショナの例示的実施形態も好ましい。その結果、ばねエネルギ蓄積部をチャージするための装着操作中、手動でかけられるベルト引出し力を低く保たつことができるので、操作簡便性が向上する。補助的な電動力に支援された手動のベルト引出し力のこの組み合わせは、張力付与がもっぱら高出力の電動モータによって行われる公知の反転可能なベルトテンショナよりも、車両の車載電気系統によってもたらされる必要がある電気出力が低くてすむ点が優れている。このようにするために、使用される電動モータはまた、電動モータによって張力がかけられる反転可能なベルトテンショナの場合に使用される電動モータよりも、かなり小さくかつ費用効果的である。

ベルトテンショナの第１の変形実施形態によれば、ベルトに張力をかけるために動かされる部分は安全ベルトである。そこに、ベルトテンショナによって、例えばループを形成することにより引張り力がかけられる。第２の変形実施形態によれば、張力をかけるために動かされる安全ベルト拘束装置の部分は、車両シート又は車両支持構造のいずれかに固定されたベルトロックである。適切に位置決めされた安全ベルトの場合、そこに配置されたベルトリッドがベルトロックに挿入され、好適な保持手段によって固定される。ベルトロックを移動させることにより、前記ベルトロックによって保持されたベルトリッドを介して引張り力が安全ベルトに伝達される。第３の変形実施形態の場合には、移動可能な部分は、車台又はシートに設けられたベルトバンド固定部である。

さらに、ベルトテンショナの好ましい例示的実施形態は、ベルトテンショナがモジュラーユニットの形態であり、ベルト巻取り装置に結合されることを特徴とするものである。例えばベルトテンショナを、ばねエネルギ蓄積部を収容するカセットによって形成することができる。この形態は、既存の安全ベルト拘束装置にいかなる重要な修正を加えるも必要なく、ベルトテンショナを既存のベルト巻取り装置に適合させるオプションを提供する。

別の特に好ましい例示的実施形態では、ベルトテンショナ及びベルト巻取り装置がモジュラーユニットの形態であることを提供する。これにより、特にスペースを取らない設計を実現することができる。例えば、いずれも少なくとも１つの復元ばねの形態の２つの切換可能なばねエネルギ蓄積部を有しかつそれによって異なるレベルの復元力を生成できる、快適機能を備える公知のベルト巻取り装置を基にして、そのようなベルト巻取り・張力付与ユニットの設計を行うことができる。このシステムを、例えば、ベルトロックスイッチによって切り換えて、ベルトが位置決めされている時の装着が快適で楽になるようにする。

車両の安全ベルト拘束装置のための快適機能を備えるベルトテンショナが、例えば、独国特許発明第３８ ３８ １７５Ｃ１号明細書から知られている。このベルトテンショナは、ハウジングに固定された部分とベルトバンドを収容するベルトスプールとの間に作用する巻取りばね、巻込みばねとベルトスプールとの間に回転可能に取り付けられかつ巻込みばねの一端が駆動接続しているつめ車、及び巻込みばねよりも弱くなるような寸法にされかつつめ車とベルトスプールとの間で動作する快適ばねを有する。つめ車は、制御信号に応じてつめ車の回転運動を阻止又は可能にするつめと相互に作用する。それゆえ、安全ベルトが位置決めされていない限り、巻込みばね及び快適ばねを、ベルト巻取り装置のハウジングとベルトスプールとの間に一列に機能的に位置決めする。巻込みばねがより強くなるような寸法にされているために、快適ばねは完全に張力をかけられ（完全に締め付けられる）、その結果、巻込みばねによって生じた力が妨害されずにベルトスプールに作用する。安全ベルトの位置を、例えば差し込み型のリッドによって作動されるベルトロックスイッチによって固定できる。安全ベルトが位置決めされるとすぐに、つめ車は、例えばつめ車の歯状部分につめを案内する電磁石によって回転しないように固定して保持され、その結果、弱くなるような寸法にされた快適ばねのみがハウジングとベルトスプールとの間で作動し、ベルトの張力がそれに応じて低減されて、ポジショニングの快適性が増大する。２つの動作状態間を切り換えることができる、コンフォートシステムのための電気的に駆動可能なスイッチング素子として電磁石を備える類似のシステムが、米国特許第４ ５６４ １５３号明細書からも知られている。国際公開第０３／０５１６８７号パンフレットには、隣同士に配置され、異なるばね特性を有し、かつ電気的に駆動可能なスイッチング素子によって直列に接続できる２つのばねを含むコンフォートシステムを備える別のベルト巻取り装置が開示されている。スイッチング素子は電動モータによって形成され、電動モータは、別の状況では、すなわち衝突の恐れがある場合には、ベルト軸に作用する張力付与装置を駆動する。

さらに、ばねエネルギ蓄積部のチャージされた状態を固定するためのラッチ手段が設けられているベルトテンショナの例示的実施形態が好ましい。ラッチ手段は、例えば、旋回可能なラッチつめであってもよく、それは、駆動可能なトリガ装置によって、ばねエネルギ蓄積部がチャージされた／張力をかけられた状態に保持されるブロッキング／ラッチング位置と、ばねエネルギ蓄積部がその蓄積されたばねエネルギを解放できかつそれを安全ベルト拘束装置の動かされるべき部分に伝達できる解放位置との間で移動、特に旋回され得る。別の発展形態によれば、危険早期検知システムによってラッチ手段をトリガすることが提供される。

本発明の主題はまた、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の特徴を有する少なくとも１つのベルトテンショナを備える、車両、特に自動車用の安全ベルト拘束装置に関することも述べるべきであろう。

課題を解決するために、請求項１２の特徴を有する方法も提案する。この方法は、車両乗員がまず自身の装着を解除して、安全ベルトバンドが、ベルト巻取り装置によって巻上げられることでその使用されていない位置まで戻されることによる、ベルトテンショナのトリガに続いて、ばねエネルギ蓄積部の手動の反転／チャージが、その又はある装着操作によって起こること、及び安全ベルトバンドがベルト巻取り装置から再び繰り出される場合に、ベルト巻取り装置から安全ベルトが引き出される時に安全ベルトバンドにかけられる引張り力を使用して、衝突の場合又は衝突の恐れがある場合にトリガされて放出されるばねエネルギ蓄積部をチャージするように、安全ベルトバンドとばねエネルギ蓄積部との間に力の有効な結合が生じることを提供する。

以下、例示的実施形態を参照して本発明によるベルトテンショナの設計、操作及び利点を説明する。手動反転可能なベルトテンショナは、衝突又は衝突の恐れがある場合、例えば危険な運転状況において安全ベルトのたるみを取り除くために、ばねエネルギ蓄積部を有する。このようにするために、例えばカセット内のベルト巻取り装置に渦巻きばねを結合できる。一般的に、必要とされていないベルトバンドの過剰部分を自動的に巻き取るために一部に少なくとも１つのベルト復元ばねを有するベルト巻取り装置への渦巻きばねの取り付けは、この場合、安全ベルトがベルト巻取り装置から引き出されて自動的に作動可能なチャージされた状態にもたらされる各装着操作を行う場合に渦巻きばねに張力をかけることができるようなものである。張力をかけられたばねは、ラッチ手段によってラッチされるので、例えば、ばねのラッチを無効にするトリガ信号によって張力が解かれた場合にのみ再び張力をかけられる必要がある。

上述したように、伝達ギヤが設けられると、ばねをチャージする時に対応する速度伝達比を選択することによって、安全ベルトの望ましい張力のために移動される安全ベルト拘束装置の部分によって覆われる必要のあるチャージ経路又は乗員によってかけられるチャージ力を、それに対応して設計を予め定めることができる。ここでは、小さな乗員による１回の装着操作でも、ばねエネルギ蓄積部に十分なばねエネルギを蓄積することができることが有利である。張力をかけられたばねは張力をかけられた状態に保たれ、例えばプレセーフ（ＰＲＥＳＡＦＥ）信号によってトリガされ得る。ばねの張力を解く間、ベルトテンショナは安全ベルト装置からベルトのたるみを取り除く。

トリガ後、ばねエネルギ蓄積部を力の点で安全ベルトから分離するので、最終的に、少なくともベルト巻取り装置が安全ベルトを再び完全に巻上げるまで、ベルトバンドを巻き上げるための動力となるばねによって通常生じる力のみが依然として前記安全ベルトに作用する。ベルトテンショナの手動の反転をここで次の装着操作によって行うことができ、あるいは１回の装着解除操作によって又は安全ベルトをその静止位置に戻すことと装着解除操作の再開によって直ちに行うことができる。

要約すると、本発明によるベルトテンショナが、乗員自身によって単純な方法で復元することができ、電動モータによって駆動されるベルトファスナーと比較してより費用効果的な設計を有する点において、公知の着火式ベルトファスナーよりも優れていることが述べられている。

Claims (14)

1. 車両の安全ベルト拘束装置用のベルトテンショナであって、該ベルトテンショナは衝突又は衝突の恐れがある場合にトリガされ、該ベルトテンショナにより、車両乗員を拘束している安全ベルトが、安全ベルト拘束装置の一部分が移動することによって張力をかけられ、該一部分を移動させるための繰返しチャージ可能なばねエネルギ蓄積部を含む駆動機構を備えるベルトテンショナにおいて、
   ばねエネルギ蓄積部からエネルギが放出された後ばねエネルギ蓄積部に繰返しチャージするためのばねエネルギ蓄積部チャージ装置を有し、該チャージ装置は、乗員が装着操作を行う場合に、ベルト巻取り装置によって前記ばねエネルギ蓄積部に巻上げられた前記安全ベルトを繰り出すために前記安全ベルトにかけられる引張り力を、前記ばねエネルギ蓄積部をチャージするために伝達することを特徴とする、ベルトテンショナ。
2. 前記ばねエネルギ蓄積部がチャージされた時に、前記ばねエネルギ蓄積部を前記ばねエネルギ蓄積部チャージ装置から分離する分離装置が、前記ばねエネルギ蓄積部チャージ装置と前記ばねエネルギ蓄積部との間に設けられることを特徴とする請求項１に記載のベルトテンショナ。
3. 前記ばねエネルギ蓄積部チャージ装置が、前記ばねエネルギ蓄積部をチャージするための装着操作を行う場合に乗員によって前記安全ベルトにかけられる引張り力及び／又は前記ベルトの引出し経路を予め定める伝達ギヤを含むことを特徴とする請求項１あるいは２に記載のベルトテンショナ。
4. 前記ばねエネルギ蓄積部が危険早期検知システムによってトリガされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のベルトテンショナ。
5. 装着操作中に前記ばねエネルギ蓄積部が前記安全ベルトをその静止位置から移動させることにより乗員によって手動で実行される前記ばねエネルギ蓄積部へのチャージを支援するための追加的な力を生じる電動モータを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のベルトテンショナ。
6. 前記ベルト構造部の一部分が、ベルト部分又はベルト部分を車両又はベルトバンド固定部に接続するベルトロックであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のベルトテンショナ。
7. 前記ベルトテンショナが、モジュラーユニットの形態であり、かつ前記ベルト巻取り装置に結合され得ることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のベルトテンショナ。
8. 前記ベルトテンショナ及び前記ベルト巻取り装置がモジュラーユニットの形態であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のベルトテンショナ。
9. チャージされた状態の前記ばねエネルギ蓄積部を固定するためのラッチ手段を特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のベルトテンショナ。
10. 前記ラッチ手段が危険早期検知システムによってトリガされ得ることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のベルトテンショナ。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のベルトテンショナを備える車両用安全ベルト拘束装置。
12. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のベルトテンショナのばねエネルギ蓄積部からエネルギが放出されると、該ばねエネルギ蓄積部をチャージする方法において、
    車両乗員が自身の装着を解除して、安全ベルトバンドが、ベルト巻取り装置によって巻上げられて不使用位置まで戻されることによる、ベルトテンショナのトリガに続いて、ばねエネルギ蓄積部の手動の反転／チャージが装着操作によって起こり、安全ベルトバンドが前記ベルト巻取り装置から再び繰り出される場合に、前記ベルト巻取り装置から安全ベルトが引き出される時に安全ベルトバンドにかけられる引張り力を使用して、衝突の場合又は衝突の恐れがある場合トリガされてエネルギが放出される前記ばねエネルギ蓄積部をチャージするように、前記安全ベルトバンドと前記ばねエネルギ蓄積部との間に力の有効な結合が生じることを特徴とする方法。
13. 前記ばねエネルギ蓄積部を完全にチャージするためには、１回の装着操作で十分であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記ばねエネルギ蓄積部への完全なチャージのための前記ベルト巻取り装置からの安全ベルトバンドの引き出し経路が、１回の装着操作を行う場合の引き出し経路よりも大きく、その結果、複数の引出し操作又は部分的な引出し操作が次々と実施され得ることを特徴とする請求項１２に記載の方法。