JP2010052647A - シートベルト用リトラクタ - Google Patents

Abstract

【課題】トーションバーとベンディングエレメントの両方を用いて車両衝突時に乗員に作用する慣性エネルギーの吸収を図り、エネルギー吸収の終了間際でウェビングの拘束力を徐々に減少させることができるシートベルト用リトラクタを提供する。
【解決手段】シートベルト用リトラクタ１０は、ウェビングＷが巻装されるスピンドル１２と、リトラクタフレーム１１に回転自在に支持され、且つ、緊急時にはリトラクタフレーム１１に固定されるトレッドヘッド１３と、軸方向一端１６ａがスピンドル１２に結合され、軸方向他端１６ｂがトレッドヘッド１３に結合されるトーションバー１６と、トレッドヘッド１３とスピンドル１２との間に設けられるベンディングエレメント１８と、を備える。ベンディングエレメント１８は、略コの字状に形成されると共に、その両端部１８ａ，１８ｂはトレッドヘッド１３を貫通してスピンドル１２に保持される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両衝突時に乗員がウェビングから受ける荷重を緩和するエネルギー吸収機構を備えたシートベルト用リトラクタに関する。

ウェビングを巻き取るリトラクタにおいて、一般に車両衝突時にウェビングの引出しを物理的にロックする緊急ロック機構が設けられている。また、衝突による衝突力が大きいときには、乗員の慣性移動に伴って、ウェビングに作用する荷重が予め設定した所定値以上となったとき、ウェビングの引出しを所定量許容して、エネルギーの吸収を図り、乗員の胸部への負担を軽減するエネルギー吸収機構が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

エネルギー吸収機構としては、トーションバーを用いたものが一般的であるが、この場合、トーションバーの材質や形状によって決定され、一定あるいは階段状に変化する値しか採ることができないため、所定のタイミングでエネルギー吸収荷重を変更して、乗員の慣性エネルギーをさらに好適に吸収することができるシートベルト用リトラクタが提案されている。

特許文献１に記載のシートベルト用リトラクタでは、ウェビングを巻き取るスピンドルと同軸的に配置されトーションバーと、ロック部材とスピンドルとの間に掛け渡されたワイヤとが設けられ、ワイヤは、中間部分がスピンドルの収容溝に収容され、先端部側は、スピンドルの収容孔に移動可能に挿入されている。スピンドルの収容孔は、所定の曲率で湾曲しており、所定の隙間を設けてワイヤが挿通されている。

従って、ウェビングの引出しにより、ロック部材とスピンドルの間に相対回転が生じると、トーションバーの捩れ抵抗によりエネルギー吸収が開始される。そして、スピンドルが所定量回転すると、ワイヤがスピンドルの収容孔から引出される際に、まず、収容孔との隙間がなくなるまでは扱かれず、その後、扱かれて、エネルギーを吸収する。これにより、エネルギー吸収開始直後の急激な荷重上昇を防止して、乗員の慣性エネルギーを好適に吸収している。
特開２００６−２０５８２１号公報

ところで、標準の車両では、エネルギー吸収機構によって移動した乗員が車室内壁等に衝突する事を防止するためのエアバッグシステムが装備されており、車両緊急時に乗員と車室内壁等との間に膨出して乗員の身体を受け止めて、乗員の身体を保護している。従って、エネルギー吸収の終了間際では、エネルギー吸収荷重が階段状に急減するのではなく、徐々に減少させて、エアバッグシステムによる拘束へとできるだけ滑らかに移行することが望まれている。

本発明は、上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、トーションバーとベンディングエレメントの両方を用いて車両衝突時に乗員に作用する慣性エネルギーの吸収を図り、エネルギー吸収の終了間際でウェビングの拘束力を徐々に減少させることができるシートベルト用リトラクタを提供することにある。

本発明の目的は、下記の構成によって達成される。
（１） リトラクタフレームと、
該リトラクタフレームに回転自在に支持され、ウェビングが巻装されるスピンドルと、
前記リトラクタフレームに回転自在に支持され、且つ、緊急時には前記リトラクタフレームに固定されるロック部材と、
軸方向一端部が前記スピンドルに結合され、軸方向他端部が前記ロック部材に結合されるトーションバーと、
前記ロック部材と前記スピンドルとの間に設けられるベンディングエレメントと、
を備えるシートベルト用リトラクタであって、
前記ベンディングエレメントは、略コの字状に形成されると共に、その両端部は前記ロック部材を貫通して前記スピンドルに保持されることを特徴とするシートベルト用リトラクタ。
（２） 前記ベンディングエレメントは、前記ロック部材の中心に対して点対称位置で当該ロック部材を貫通することを特徴とする（１）に記載のシートベルト用リトラクタ。
（３） リトラクタフレームと、
該リトラクタフレームに回転自在に支持され、ウェビングが巻装されるスピンドルと、
前記リトラクタフレームに回転自在に支持され、且つ、緊急時には前記リトラクタフレームに固定されるロック部材と、
軸方向一端部が前記スピンドルに結合され、軸方向他端部が前記ロック部材に結合されるトーションバーと、
前記ロック部材と前記スピンドルとの間に設けられるベンディングエレメントと、
を備えるシートベルト用リトラクタであって、
前記ベンディングエレメントの先端部は、先端側に向かって徐々に厚みが減少する楔状部分を有することを特徴とするシートベルト用リトラクタ。
（４） 前記ベンディングエレメントの楔状部分より基部側には、前記ロック部材と前記スピンドルとが相対回転する引き抜き時に、当該ベンディングエレメントと共に扱かれるパイプ部材が外挿されていることを特徴とする（３）に記載のシートベルト用リトラクタ。
（５） 前記ベンディングエレメントは、部分的に焼鈍されていることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載のシートベルト用リトラクタ。

本発明のシートベルト用リトラクタによれば、スピンドルとロック部材との間に第１のエネルギー吸収部材であるトーションバーが設けられ、トーションバーの塑性変形に伴ってエネルギーが吸収される。また、略コの字状に形成され、その両端部がロック部材を貫通してスピンドルに保持されるベンディングエレメントが、第２のエネルギー吸収部材として設けられている。このため、スピンドルとロック部材との間の相対回転に伴い、ベンディングエレメントは扱かれながら引き抜かれる際にエネルギーが吸収されるが、エネルギー吸収の終了間際では、ウェビングの拘束力を徐々に減少させることができ、エアバッグで拘束する状況へと滑らかに移行することができる。

また、本発明のシートベルト用リトラクタによれば、第１のエネルギー吸収部材としての上記トーションバーに加え、先端部が、先端側に向かって徐々に厚みが減少する楔状部分を有するベンディングエレメントが、第２のエネルギー吸収部材として設けられている。このような構成においても、エネルギー吸収の終了間際では、ウェビングの拘束力を徐々に減少させることができ、エアバッグで拘束する状況へと滑らかに移行することができる。

以下、本発明の各実施形態に係るシートベルト用リトラクタについて図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態のシートベルト用リトラクタ１０は、図１に示すように、車体（図示省略）に取り付けられるリトラクタフレーム１１を有しており、リトラクタフレーム１１の左右両端部には一対の側板１１ａ、１１ｂが対向して設けられている。両側板１１ａ、１１ｂの中央部には孔部が設けられており、ウェビングＷが巻装される中空筒状のスピンドル１２が、回転自在に支持される。

図１において、スピンドル１２の右方には、リトラクタフレーム１１に回転自在に支持されるロック部材としてのトレッドヘッド１３が設けられ、さらに、トレッドヘッド１３の右方には、ウェビングＷの引出動作をロックするロック機構１５が取り付けられている。ロック機構１５は、公知の種々の構成を採用することができ、緊急時にロック機構１５が作動することで、トレッドヘッド１３内に装着されたポール１４の歯がリトラクタフレーム１１の内歯１１ｃに係合し、リトラクタフレーム１１に固定される。これにより、トレッドヘッド１３の回転が拘束されて、スピンドル１２のベルト引き出し方向への回転が阻止される。

なお、スピンドル１２の左方には、スピンドル１２をウェビングＷの巻き取り方向に付勢する巻取りばね装置（図示せず）と、衝突の際にウェビングＷの緩みを除去するためにスピンドル１２をウェビングＷの巻取り方向へ所定量回転させるプリテンショナー機構（図示せず）が取り付けられる。

スピンドル１２の内部には、スピンドル１２と同軸に設けられて、軸方向一端部１６ａがスピンドル１２に結合され、軸方向他端部１６ｂがトレッドヘッド１３に結合される第１のエネルギー吸収部材としてのトーションバー１６が設けられている。トーションバー１６は、緊急ロック機構１５が作動してスピンドル１２のベルト引き出し方向への回転が阻止された後、設定以上の荷重がベルトに加わった場合にエネルギーを吸収しながらベルトを繰り出し、乗員の胸部への負担を軽減する。

また、トレッドヘッド１３とスピンドル１２との間には、全体として略コ字状に形成された針金からなる第２のエネルギー吸収部材としてのベンディングエレメント１８が設けられている。

図２に示すように、トレッドヘッド１３には、トレッドヘッド１３の中心軸１３ｃ（ロック部材の中心）に対して点対称の位置に軸方向に沿って形成される一対の貫通穴１３ａ、１３ｂと、該中心軸１３ｃを迂回するようにして、ポール１４が収容される収容部１３ｄよりさらに深く形成された連結溝１３ｅと、が設けられている。また、スピンドル１２に設けられている収納溝１２ａ、１２ｂも、一対の貫通孔１３ａ，１３ｂに対応して、回転中心であるスピンドル１２の中心（即ち、トーションバー１６の中心）に対して点対称の位置に配置される。

従って、コの字状のベンディングエレメント１８の中央部１８ｃは、トレッドヘッド１３の連結溝１３ｅに配置され、ベンディングエレメント１８の両端部１８ａ、１８ｂが各々、トレッドヘッド１３の貫通穴１３ａ、１３ｂを貫通して、スピンドル１２の収納溝１２ａ、１２ｂに収納される。なお、ベンディングエレメント１８の両端部１８ａ，１８ｂの長さは、互いに異なるように設定されている。

次に、本発明の第１実施形態に係るシートベルト用リトラクタ１０の動作について説明する。
ウェビングＷが使用される通常走行時においては、スピンドル１２はリトラクタフレーム１１に対して回転可能なので、一端がスピンドル１２に固定されているウェビングＷを引き出すことができ、また、巻取りばね装置１３のばね力によりスピンドル１２を回転させて、ウェビングＷを巻き取ることができる。

車両が衝突する場合には、衝突センサが衝突を検知して、図示しない制御部がプリテンショナー機構を作動させ、スピンドル１２をウェビング巻取り方向に回転させて、スピンドル１２に固定されているウェビングを巻き込む。このとき、スピンドル１２とトレッドヘッド１３は一体的に回転するので、ベンディングエレメント１８には力が作用しない。また、減速度やウェビングＷの急な引き出しによってロック機構１５が作動すると、トレッドヘッド１３がリトラクタフレーム１１にロックされ、トレッドヘッド１３に取り付けられているトーションバー１６を介してスピンドル１２のウェビング引出し方向の回転が阻止されて、ウェビングＷの引出し動作がロックされる。

そして、乗員の反動によりウェビングＷに予め設定した以上の強い引き出し荷重が作用すると、エネルギー吸収機構が作動し、リトラクタフレーム１１に固定されたトレッドヘッド１３と、ウェビングの引出しにより回転するスピンドル１２との間に設けられているトーションバー１６が捩れてエネルギーを吸収し、乗員に作用する衝撃を和らげる。

これにより、トレッドヘッド１３とスピンドル１２は、トーションバー１６の捩れによって相対的に回転することになる。このため、第２のエネルギー吸収部材としてのベンディングエレメント１８の先端部１８ａ、１８ｂは、スピンドル１２の収納溝１２ａ、１２ｂから引き抜かれ、トレッドヘッド１３の貫通穴１３ａ、１３ｂと、スピンドル１２の収納溝１２ａ、１２ｂの間の連通部分（貫通穴１３ａ、１３ｂの開口縁）で扱かれ、さらにエネルギーが吸収される。

従って、エネルギー吸収機構の作動時に生じるウェビング荷重（エネルギー吸収荷重）Ｆは、トーションバー１６の捩れ及びベンディングエレメント１８の扱きにより上昇する（図３（ａ）中、Ａ区間）。そして、トーションバー１６の捩れおよびベンディングエレメント１８の扱きにより一定のエネルギーを吸収（図４（ａ）中、Ｂ区間）した後、ベンディングエレメント１８の両端部１８ａ，１８ｂがスピンドル１２の収容溝１２ａ、１２ｂから片側ずつ引き抜かれることにより、ウェビング荷重Ｆが徐々に減少する（図３（ａ）中、Ｃ区間）ことになる。これにより、図３（ｂ）に示す従来の荷重の変化（図３（ｂ）中、Ｃ区間）と比較して、エネルギー吸収機構作動終了付近の荷重の減少が緩やかになり、エアバッグで拘束する状況へ滑らかに移行することができる。

以上説明したように、第１実施形態に係るシートベルト用リトラクタ１０によれば、スピンドル１２とトレッドヘッド１３との間に第１のエネルギー吸収部材であるトーションバー１６が設けられ、トーションバー１６の塑性変形に伴ってエネルギーが吸収される。また、略コの字状に形成され、その両端部１８ａ，１８ｂがトレッドヘッド１３を貫通してスピンドル１２に保持されるベンディングエレメント１８が、第２のエネルギー吸収部材として設けられている。このため、スピンドル１２とトレッドヘッド１３との間の相対回転に伴い、ベンディングエレメント１８は扱かれながら引き抜かれる際にエネルギーが吸収されるが、エネルギー吸収の終了間際では、ウェビングＷの拘束力を徐々に減少させることができ、エアバッグで拘束する状況へと滑らかに移行することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るシートベルト用リトラクタ１０ａについて図面を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一または同等部分については同一符号を付して、説明を省略或いは簡略化する。

図４に示すように、第２実施形態にかかるシートベルト用リトラクタ１０ａでは、ベンディングエレメント２１は、針金をクランク状に折り曲げて形成されており、基部側には頭部２１ｂが設けられ、また、先端部には、先端側に向かって徐々に厚みが減少する楔状部分２１ａが設けられる。楔状部分２１ａは、図６（ａ）に示す針金の先端部をプレスで押し潰して、図６（ｂ）に示す余肉Ｅをカットすることで形成される。なお、先端部の楔状部分２１ａは先端まで連続して形成されてもよいが、図５に示すように楔状部分２１ａより先端を基部側より薄肉の一様寸法としてもよい。即ち、ベンディングエレメント２１の先端部は、基部側から先端側に向けて厚さが減少または一定となるように形成される。

このため、トレッドヘッド１３には、貫通孔１３ｆから連通して、頭部２２ｂを収容する係止孔１３ｇが形成されており、また、スピンドル１２には、貫通孔１３ｆに臨む環状の収容溝１２ｃが端面に形成されると共に、この収容溝１２ｃに開口する軸方向に延びる収容孔１２ｄが内部に形成される。

従って、ベンディングエレメント２１は、頭部２１ｂがトレッドヘッド１３の係止孔１３ｇに収容され、クランク状の中間部分がスピンドル１２の収容溝１２ｃに収容され、この中間部分より基部側がトレッドヘッド１３の貫通孔１３ｆに、中間部分より先端側がスピンドル１２の収容孔１２ｄに収容されている。

また、ベンディングエレメント２１の周囲で、楔状部分２１ａより基部側には、パイプ部材２２が設けられている。パイプ部材２２は、ステンレスや鉄製の既成のパイプを用いることもできるが、ベンディングエレメント２１の周囲に板状部材をパイプ状に巻回して設けることもできる。

このようなベンディングエレメント２１では、頭部２１ｂが係止孔１３ｇに係止されて抜けないようになっているので、トレッドヘッド１３がスピンドル１２に対して相対的に回転すると、ベンディングエレメント２１がパイプ部材２２と共に、トレッドヘッド１３の貫通穴１３ｆとスピンドル１２の収納溝１２ｃとの間の連通部分（収容孔１２ｄの開口縁）で扱かれて、エネルギーを吸収する。さらにトレッドヘッド１３が回転すると、まず、パイプ部材２２が収納孔１２ｄから引き抜かれ、その後、ベンディングエレメント２１は収納孔１２ｄから引き抜かれる。その際、ベンディングエレメント２１の先端部には楔状部分２１ａが設けられているので、先端部にて抜けやすくなっている。このため、発生するウェビング荷重Ｆ（図３（ａ）参照）は、徐々に減少する。

以上説明したように、第２実施形態に係るシートベルト用リトラクタ１０ａによれば、第１のエネルギー吸収部材として、第１実施形態と同様のトーションバー１６に加え、先端部が、先端側に向かって徐々に厚みが減少する楔状部分２１ａを有するベンディングエレメント２１が、第２のエネルギー吸収部材として設けられている。このような構成においても、エネルギー吸収の終了間際では、ウェビングＷの拘束力を徐々に減少させることができ、エアバッグで拘束する状況へと滑らかに移行することができる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るシートベルト用リトラクタについて図面を参照して詳細に説明する。なお、第１及び第２実施形態と同一または同等部分については同一符号を付して、説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態のベンディングエレメント２３は、図７（ａ）に示すように、針金をクランク状に折り曲げて形成されており、基部側には頭部２３ｂが設けられ、また、先端部２３ａでは、部分的に焼鈍しが施されている。

このベンディングエレメント２３は、図７（ｂ）に示すように、焼鈍しを施す区間の両端位置において一対の電極３０ａ、３０ｂで挟み、両電極３０ａ、３０ｂ間に電流を流して抵抗発熱により加熱した後、徐々に冷却して焼鈍しを施し、この部分をカットして先端部２３ａを形成する。このように形成することで、第２実施形態と同様に、ベンディングエレメント２３は、焼鈍しが行なわれた先端部２３ａがスピンドル１２の収容溝１２ｃから引き抜かれる際に抜け易くなり、エネルギー吸収の終了間際において、ウェビングＷの拘束力を徐々に減少させることができる。
その他の構成及び作用については、第２実施形態のものと同様である。

なお、本発明は、上記実施形態のものに限定されるものでなく、適宜、改良または変形などが可能である。

例えば、第２実施形態のベンディングエレメント２１の先端部の楔状部分２１ａや、第３実施形態のベンディングエレメント２３の先端部の焼鈍し部分２３ａは、第１実施形態のベンディングエレメント１８の両端部１８ａの構成に適用されてもよい。また、第２実施形態のパイプ部材２２は、第１実施形態のベンディングエレメント１８の中間部分や第３実施形態のベンディングエレメント２３の基部側に設けられてもよい。

本発明の第１実施形態のシートベルト用リトラクタを、トレッドヘッドが図２のＩ−Ｉ線に沿って切断した状態を示す断面図である。 ロック機構が取り外されたリトラクタフレームの片側側面図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態にかかるシートベルト用リトラクタにおけるウェビング荷重の変化を示すグラフ、（ｂ）は従来のシートベルト用リトラクタにおけるウェビング荷重の変化を示すグラフである。 本発明の第２実施形態にかかるシートベルト用リトラクタを示す断面図である。 図４のベンディングエレメントの断面図である。 ベンディングエレメントの加工を説明するための先端部の拡大図であり、（ａ）はプレス前の状態、（ｂ）はプレス後の状態を示す。 （ａ）は本発明の第３実施形態にかかるベンディングエレメントを示す図であり、（ｂ）は、部分的な焼鈍しを施す方法を示す図である。

符号の説明

１０，１０ａ シートベルト用リトラクタ
１１ リトラクタフレーム
１２ スピンドル
１３ トレッドヘッド（ロック部材）
１６ トーションバー
１８，２１，２３ ベンディングエレメント
１８ａ、１８ｂ 両端部
２１ａ 楔状部分
２１ｂ，２３ｂ 頭部
２２ パイプ部
２３ａ 焼鈍し部分

Claims (5)

1. リトラクタフレームと、
   該リトラクタフレームに回転自在に支持され、ウェビングが巻装されるスピンドルと、
   前記リトラクタフレームに回転自在に支持され、且つ、緊急時には前記リトラクタフレームに固定されるロック部材と、
   軸方向一端部が前記スピンドルに結合され、軸方向他端部が前記ロック部材に結合されるトーションバーと、
   前記ロック部材と前記スピンドルとの間に設けられるベンディングエレメントと、
   を備えるシートベルト用リトラクタであって、
   前記ベンディングエレメントは、略コの字状に形成されると共に、その両端部は前記ロック部材を貫通して前記スピンドルに保持されることを特徴とするシートベルト用リトラクタ。
2. 前記ベンディングエレメントは、前記ロック部材の中心に対して点対称位置で当該ロック部材を貫通することを特徴とする請求項１に記載のシートベルト用リトラクタ。
3. リトラクタフレームと、
   該リトラクタフレームに回転自在に支持され、ウェビングが巻装されるスピンドルと、
   前記リトラクタフレームに回転自在に支持され、且つ、緊急時には前記リトラクタフレームに固定されるロック部材と、
   軸方向一端部が前記スピンドルに結合され、軸方向他端部が前記ロック部材に結合されるトーションバーと、
   前記ロック部材と前記スピンドルとの間に設けられるベンディングエレメントと、
   を備えるシートベルト用リトラクタであって、
   前記ベンディングエレメントの先端部は、先端側に向かって徐々に厚みが減少する楔状部分を有することを特徴とするシートベルト用リトラクタ。
4. 前記ベンディングエレメントの楔状部分より基部側には、前記ロック部材と前記スピンドルとが相対回転する引き抜き時に、当該ベンディングエレメントと共に扱かれるパイプ部材が外挿されていることを特徴とする請求項３に記載のシートベルト用リトラクタ。
5. 前記ベンディングエレメントは、部分的に焼鈍されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のシートベルト用リトラクタ。

Images