JP2010215226A - リトラクタアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】乗員保護装置を改良したロードリミッタ付リトラクタアセンブリを提供する。
【解決手段】車両シートベルト用リトラクタは、シートベルトがスプール３２回りから巻取り及び巻出し可能に回転するように構成されるスプール３２を含む。また、リトラクタは、スプール３２内に配置されるトーションバーを含む。リトラクタは、内側部材５２又は外側部材５６がロック機構３８に選択的に連結し、第１の荷重状態時は内側部材の第１の端部又は外側部材５６の第１の端部５３，５７がロック機構３８に固定され、第２の荷重状態時は内側部材５２及び外側部材５６の第１の端部５３，５７の両方がロック機構３８に連結されるように構成される。
【選択図】図４

Description

本出願は、一般にシートベルトウェビングを巻き取るために用いられるシートベルトリトラクタの分野に関する。リトラクタは、一般的に車両シートの乗員を拘束するシートベルトシステムに用いられる。特に、本出願は、複数段階のエネルギー制御により乗員の安全性を向上させる、ロードリミッタ構成部材又はトーションバーアセンブリを含むリトラクタアセンブリに関する。

自動車内で使用されるシートベルト装置は、典型的には車両の動的衝撃事象から生じる急減速の際に、乗員の動きを拘束することにより、乗員に安全性を提供する。典型的シートベルト装置は、ウェビング又はベルト、バックル、バックルに係合するタング部材、リトラクタ及びアンカー部材を含む。リトラクタはスプールを含み、たいていの場合、ばねにより生じる力を用いてウェビングをスプールに格納方向又は巻取り方向へ巻回する。車両に関わる衝突又は他の同様の事象の際に、リトラクタは、シートベルトウェビングを係止固定し、ウェビングが引き出し方向又は引抜き方向に動くのを抑制することにより、乗員の動きを拘束するように構成され得る。

シートベルトリトラクタは、車両に関わる衝突又は他の同様の事象の際に乗員にかけられる荷重を減らすために、荷重吸収能力を有し得る。例えば、リトラクタは、単一のロードリミッタを含む。ロードリミッタは、トルクを受けると捩れ変形するトーションバーでもよい。トーションバーは、乗員が車両の急激な減速を受けた結果、リトラクタにかけられる荷重により生じる変形の際にエネルギーを吸収する。典型的には、トーションバーの一端は固定保持され、他端はスプールに結合されてスプールと共に回転する。ウェビングの拘束力が増加すると、シートベルトウェビングは対応して増加する力をリトラクタのスプールに伝え、トーションバーの非固定端へのトルクを増加させる。充分なトルクに達すると、トーションバーは捩れ変形し、エネルギーを吸収して、シートベルトウェビングを引き出すことができ、これにより、エネルギー吸収が行われ、乗員の安全性が向上する。

他のリトラクタは、複数のロードリミッタを含む切換可能なエネルギー吸収構成を有していてもよい。切換可能な荷重制御リトラクタは二種類あり、それぞれ短所がある。一方の種類の切換可能な荷重制御リトラクタは、直列に設置される二つのロードリミッタ又はトーションバーを含む（すなわち、スプールアセンブリ内に双方が近接して実質的に直線状に構成され、異なる捩り強さを有する）。これらのトーションバーは、基本的にスプール内で端と端を接続して設置される。特定の基準下（例えば、軽度の衝突、乗員が低重量である）では、一つのトーションバーのみが係合し、異なる所定の基準下（例えば、重度の衝突、乗員が高重量である）では、両方のトーションバーが係合する。この二重直列タイプのトーションバー構成の主な短所は、シフト又は切り換えが生じ、第２のロードリミッタがスプールに係合する時に、第２のロードリミッタに弾性範囲内で荷重が加わり、歪み又は撓みが増大するため、エネルギー吸収が即時に低下することである。その後、第２のロードリミッタが弾性変形から塑性変形に移行する時に、荷重吸収量は増加する。

第２の種類の切換可能な荷重制御リトラクタは、並列に設置した二つのロードリミッタ又はトーションバーを含む。典型的には、一方のトーションバーはスプール内に配置され、他方はスプールの外側に配置される。この二つのトーションバーは、異なる捩り強さを有する。両方のトーションバーは、エネルギー吸収が必要な時に荷重経路内で係合する。その結果、この構成では荷重が急激に増加することがない。しかし、主な短所は、二つのトーションバーを並列に配置する必要があるため、リトラクタがかなり大きいということである。このリトラクタは、車両内で大きい空間を必要とし、それは概して望ましくない。

したがって、車両の動的衝撃事象時に、より小型でコスト効率の良いパッケージで円滑な荷重制御を行い、エネルギー吸収を行うことができるロードリミッタ付リトラクタが必要とされている。

少なくとも一つの開示された実施形態の目的は、車両の動的衝撃事象時に、時間的に円滑な方法でエネルギーを吸収するロードリミッタ付リトラクタアセンブリを提供し、車両衝撃事象の程度に応じて作動し得る二段階のエネルギー制御又はエネルギー吸収を提供することである。本出願は、コスト的、質量的及び容積的に効率が良くなるように、乗員保護を改良したロードリミッタ付リトラクタアセンブリを提供する。

一実施例によれば、リトラクタアセンブリは、スプール、スプール内に配置されるトーションバー、ロック機構及び付勢機構を含む。スプールは、シートベルトウェビングを巻取り又は巻出し可能に回転するように構成される。付勢機構は、ウェビングと乗員との間から弛みを取り除くために、スプールの回転を巻取り方向に付勢する。ロック機構は、車両衝撃事象時に係合して、巻出し方向へのスプールの回転を抑制し、衝撃時にシートベルトウェビングが引き出されるのを抑制する。トーションバーは、一端がロック機構に結合され、他端がスプールに結合される内側部材を備えるように構成され、ロック機構の係合により、トルクはトーションバーの内側部材を通じて伝達され、その内側部材を弾性的に変形させ、塑性的に降伏させて、衝撃事象により生じるウェビングに加えられる乗員のエネルギーを吸収する。また、トーションバーは、一端がロック機構に結合され、他端がスプールに係合可能に結合される外側部材を備えるように構成される。さらに重度の車両衝撃事象時に、外側部材は、係合部材によりスプールに結合され、外側部材を通じてトルクを伝達し、その外側部材を弾性的に変形させ、塑性的に降伏させて、衝撃事象により生じるウェビングに加えられる乗員のエネルギーを吸収する。このように、重度の車両衝撃事象では、内側部材及び外側部材の両方がトルクを伝達してエネルギーを吸収する。軽度の車両衝撃事象時には、係合部材はトーションバーの外側部材から離脱したままであるので、トルクはトーションバーの内側部材を通じてのみ伝達される。

他の実施形態によれば、リトラクタアセンブリは、スプール、スプール内に配置されるトーションバー及びロック機構を含む。スプールは、シートベルトウェビングを巻取り又は巻出し可能に回転するように構成される。ロック機構は、車両衝撃事象時に係合して巻出し方向へのスプールの回転を抑制し、衝撃時にシートベルトウェビングが引き出されるのを抑制する。トーションバーは、一端がロック機構に結合され、他端がスプールに結合される内側部材を備えるように構成され、ロック機構の係合により、トルクはトーションバーの内側部材に伝達され、その内側部材を弾性的に変形させ、塑性的に降伏させ、衝撃事象により生じるウェビングに加えられる乗員のエネルギーを吸収する。また、トーションバーは、一端がスプールに結合され、他端がロック機構に係合可能に結合される外側部材を備えるように構成される。さらに重度の車両衝撃事象時に、外側部材は、係合部材によりロック機構に結合され、外側部材を通じてトルクを伝達し、その外側部材を弾性的に変形させ、塑性的に降伏させて、衝撃事象により生じるウェビングに加えられる乗員のエネルギーを吸収する。このように、重度の車両衝撃事象では、内側部材及び外側部材の両方がトルクを伝達してエネルギーを吸収する。軽度の車両衝撃事象時には、係合部材はトーションバーの外側部材から離脱したままであるので、トルクはトーションバーの内側部材を通じてのみ伝達される。

他の実施形態によれば、リトラクタアセンブリは、スプール、スプール内に配置されるトーションバー、ロック機構及び付勢機構を含む。スプールは、シートベルトウェビングを巻取り又は巻出し可能に回転するように構成される。付勢機構は、ウェビングと乗員との間から弛みを取り除くために、スプールの回転を巻取り方向に付勢する。ロック機構は、車両衝撃事象時に係合して、巻出し方向へのスプールの回転を抑制し、衝撃時にシートベルトウェビングが引き出されるのを抑制する。トーションバーは、トーションバーの全長に沿って実質的に接触する内側部材及び外側部材を備えるように構成される。内側部材は、一端がロック機構に結合され、他端がスプールに結合され、ロック機構の係合により、トルクはトーションバーの内側部材を通じて伝達され、その内側部材を弾性的に変形させ、塑性的に降伏させて、衝撃事象により生じるウェビングに加えられる乗員のエネルギーを吸収する。外側部材は、一端がロック機構に結合され、他端がスプールに係合可能に結合される。さらに重度の車両衝撃事象時に、外側部材は、係合部材によりスプールに結合され、外側部材を通じてトルクを伝達し、その外側部材を弾性的に変形させ、塑性的に降伏させて、衝撃事象により生じるウェビングに加えられる乗員のエネルギーを吸収する。このように、重度の車両衝撃事象では、内側部材及び外側部材の両方がトルクを伝達してエネルギーを吸収する。軽度の車両衝撃事象時には、係合部材はトーションバーの外側部材から離脱したままであるので、トルクはトーションバーの内側部材を通じてのみ伝達される。

本発明による車両シートベルト用リトラクタによれば、車両の動的衝撃事象時に、より小型でコスト効率の良いパッケージで円滑な荷重制御を行い、エネルギー吸収を行うことができる。

自動車内で使用するためにシートアセンブリに直接組み込まれた安全システムの例示的実施形態である。 安全システムの別の例示的実施形態である。 安全システムのさらに別の例示的実施形態である。 安全システム（例えば、図１の安全システム）で使用されるリトラクタアセンブリの例示的実施形態である。 安全システム（例えば、図１の安全システム）で使用されるリトラクタアセンブリの別の例示的実施形態である。 外側部材が負荷又は係止されていない状態の図５のリトラクタアセンブリの側面図である。 外側部材が負荷又は係止されていない状態の図５のリトラクタアセンブリの斜視図である。 外側部材が負荷又は係止された状態の図５のリトラクタアセンブリの側面図である。 外側部材が負荷又は係止された状態の図５のリトラクタアセンブリの斜視図である。 リトラクタ機構（例えば、図４のリトラクタアセンブリ）で使用される、外側部材と内側部材とが結合する前のトーションバーアセンブリの例示的実施形態である。 リトラクタ機構アセンブリ（例えば、図４のリトラクタアセンブリ）で使用される、外側部材と内側部材とが結合した後のトーションバーアセンブリの例示的実施形態である。 時間経過に対する拘束力を示すグラフである。 時間経過に対する拘束力を示すグラフである。

図１に、安全システム又はシートベルトシステム２０の例示的実施形態を示す。かかるシステム２０は、シートアセンブリ２２、バックル機構２４、アンカー部材２５、タング部材２６、ベルトウェビング２７及びリトラクタアセンブリ３０を含む。ウェビング２７は、一端がアンカー部材２５に結合されてもよいし、他端がリトラクタアセンブリ３０に結合されてもよい。アンカー部材２５は、シートアセンブリ２２に回動可能に結合されてもよいし、リトラクタアセンブリ３０はシートアセンブリ２２に固定して結合されてもよい。あるいは、リトラクタアセンブリ３０は、車両の床面に取り付けてもよい。タング部材２６は、ウェビング２７に沿って動くことができるように、ウェビング２７に摺動可能に結合されてもよい。タング部材２６は、バックル機構２４に離脱可能に結合されてもよく、バックル機構２４は、シートアセンブリ２２又は床面等の車両の一部に回動可能に結合されてもよい。

図１に示すように、シートベルトシステム２０は、シートアセンブリ２２に組み込まれる各構成要素（例えば、バックル機構２４、アンカー部材２５、タング部材２６、ウェビング２７、リトラクタアセンブリ３０）を含むため、車両の動的衝撃事象時に、安全システム２０はウェビング２７上にかけられる乗員荷重を制御し得る。他の実施形態によれば、安全構成要素（例えば、バックル機構２４、アンカー部材２５、タング部材２６、ウェビング２７、リトラクタアセンブリ３０）は、シートアセンブリ２２に直接組み込まれなくてもよく、車両又は他の車両構成要素に結合されてもよい。

図２に、安全システム２０の他の例示的実施形態を示す。安全システム２０は少なくとも一つのロードリミッタ２１、バックル機構２４、アンカー部材２５、タング部材２６、ウェビング２７、Ｄリング部材２８及びリトラクタアセンブリ３０を含む。ウェビング２７は、一端がリトラクタアセンブリ３０に結合されてもよく、他端が第１のロードリミッタ２１に結合されてもよい。また、第１のロードリミッタ２１はアンカー部材２５にも結合される。Ｄリング部材２８は、ウェビング２７に摺動可能に結合され得る溝孔を含み、車両に回動可能に結合され得る孔を含む。タング部材２６は、ウェビング２７に沿って動くことができるように、ウェビング２７に摺動可能に結合されてもよい。タング部材２６は、バックル機構２４に離脱可能に結合されてもよく、バックル機構２４は、第２のロードリミッタ２１に結合されてもよい。リトラクタアセンブリ３０、アンカー部材２５及び第２のロードリミッタ２１は、車両又はシート等の車両内に含まれる他の部材に結合されてもよい。

図２に示すシステムは、二種類のシートベルトプリテンショナを含む。シリンダピストン型プリテンショナは、ロードリミッタ２１に隣接するシートベルトのアンカー端部に設けられている。ピストンは、典型的には点火装置によってシリンダ内で発火し、これによりシートベルトウェビングを引っ張り、シートベルトに張力をかける。リトラクタは、プリテンショナ４０を含んでいてもよい。プリテンショナは、炸薬で起動してもよく、これにより車両の高速動的衝撃事象時に急速にガスを発生させ、圧力を生成し、ピストンを動かして、ラック、ボールベアリング又は噛み合うことによりピニオンギアに結合され得る他の任意の部材を駆動させる。ピニオンは、部材又はハブによりスプールに結合されるトーションシャフト又はトーションバーに、直接的又は間接的に結合されてもよい。これにより、ピニオンの回転がトーションバーを通じてトルクをスプールに伝達し、ウェビングを巻き取り、シートベルトに張力をかけるようにトルクを発生させる。プリテンショナは、車両上のセンサが衝撃事象を検出した場合に作動し、典型的には高速衝撃時に作動するように設計される。図２には二つのプリテンショナが示されているが、シートベルトシステムは一つ又は二つのプリテンショナを含んでもよいし、全く含まなくてもよい。

図３に、安全システム２０の他の例示的実施形態を示す。安全システム２０は、アンカー部材２５、タング部材２６、ウェビング２７、Ｄリング部材２８及びリトラクタアセンブリ３０を含む。ウェビング２７は、一端がリトラクタアセンブリ３０に結合してもよく、他端がアンカー部材２５に結合してもよい。Ｄリング部材２８は、ウェビング２７に摺動可能に結合され得る溝孔を含み、車両に回動可能に結合され得る孔を含む。タング部材２６は、ウェビング２７に沿って動くことができるように、ウェビング２７に摺動可能に結合してもよい。リトラクタアセンブリ３０及びアンカー部材２５は、車両又はシート等の車両内に含まれる他の構成要素に結合してもよい。

図４に、安全システム２０内で使用するリトラクタアセンブリ３０の例示的実施形態を示す。リトラクタアセンブリ３０は、プリテンショナ４０、スプール３２、二段階荷重のトーションバーアセンブリ５０、フレーム４４、ロック機構３８及びロックベース３６を含む。スプール３２の第２の端部３４は、プリテンショナ４０に着脱可能に結合されてもよく、これにより、プリテンショナ４０の点火によって結合が行なわれ、スプール３２（及びシートベルトウェビング２７）を格納方向へ回転させる。トーションバーアセンブリ５０の第２の端部５４，５８はスプール３２の第２の端部３４に結合されてもよく、トーションバーアセンブリ５０の内側部材５２の第１の端部５３はロックベース３６に結合されてもよく、トーションバーアセンブリ５０の外側部材５６の第１の端部５７は係合部材４６に着脱可能に結合されてもよい。係合部材４６は、ロックベース３６を中心に回動し、トーションバーアセンブリ５０の外側部材５６の第１の端部５７と係合したり外れたりする。ロック機構３８が作動する時、ロックベース３６は、係止方法によりロック機構３８及び／又はフレーム４４に着脱可能に結合されてもよい。例示的実施形態によれば、この係止方法は、機械的に（例えば、ばね力）作動され得る爪により行なってもよい。別の実施形態によれば、爪は慣性力により作動させてもよい。

リトラクタアセンブリ３０は、種々のエネルギー吸収特性を得るために異なるレベルの捩り強さを得られるように構成されるトーションバー又はトーションバーアセンブリ５０を含む。低レベル荷重（すなわち、乗員に対する低い拘束力）がかけられる車両の動的衝撃事象時に、ロック機構３８は係止方法によりロックベース３６に係合してもよい（したがって、トーションバーアセンブリ５０の内側部材５２の第１の端部５３に係合する）。しかし、係合部材４６は第１の端部５７に係合されていないため、トーションバーアセンブリ５０の外側部材５６の第１の端部５７はロックベース３６から離脱したままである。したがって、低レベル荷重の事故時、安全システム２０は、リトラクタアセンブリ３０の低レベル荷重構成を用いてもよく、これにより、トーションバーアセンブリ５０の内側部材５２を通じてのみ、捩り荷重が生じる。ロック機構３８によりフレーム４４に結合されるロックベース３６は、トーションバーアセンブリ５０の内側部材５２の第１の端部５３を固定保持し、拘束力は乗員からシートベルトウェビング２７、そして、スプール３２まで伝達され、スプール３２の回転軸又は縦軸６４を中心にトルクを生じさせる。スプール３２に結合されるトーションバーアセンブリ５０の第２の端部５４，５８は、トルクを受ける。その結果、トーションバーアセンブリ５０は、内側部材５２の捩れ部５５を通じてのみ、その両端部の間で弾性的及び塑性的に変形することにより低レベル荷重を制御する。

高レベル荷重（すなわち、乗員に対する高い拘束力）がかけられる車両の動的衝撃事象時に、ロック機構３８は、係止方法によりロックベース３６に係合してもよい。ロック機構は、トーションバーアセンブリ５０の内側部材５２の第１の端部５３に係合し、また、係合部材４６によりトーションバーアセンブリ５０の外側部材５６の第１の端部５７に係合してもよい。したがって、高レベル荷重の事故時、安全システム２０は、リトラクタアセンブリ３０の高レベル荷重構成を用いてもよく、これにより、トーションバーアセンブリ５０の内側部材５２及び外側部材５６の両方を通じて、捩り荷重が生じる。ロックベース３６は、ロック機構３８によりフレーム４４に結合され、内側部材５２の第１の端部５３及び外側部材５６の第１の端部５７を固定保持し、拘束力は乗員からシートベルトウェビング２７、そして、スプール３２まで伝達され、スプール３２の回転軸６４を中心にトルクを生じさせる。トーションバーアセンブリ５０の第２の端部５４，５８は、スプール３２に結合され、シートベルトによってスプールに加えられるトルクを受ける。トーションバーアセンブリ５０は、内側部材及び外側部材の両方を通じて、その両端の間で弾性的及び塑性的に変形することにより高レベル荷重を制御する。

別の例示的実施形態によれば、低レベル荷重は、トーションバーアセンブリ５０の外側部材５６の第１の端部５７の荷重を通じてのみ制御し得る。この構成において、トーションバーアセンブリ５０の外側部材５６の第１の端部５７はロックベース３６に結合され、トーションバーアセンブリ５０の内側部材５２の第１の端部５３は係合部材４６によりロックベース３６に着脱可能に結合される。

例示的実施形態によれば、係合部材４６は爪であってもよく、別の実施形態によれば、係合部材４６は、ピニオン又は着脱可能な結合を提供する他の有用な装置若しくは方法でもよい。高レベル荷重時に、係合部材４６はトーションバーアセンブリ５０の外側部材５６の第１の端部５７をロックベース３６に係合及び結合し得る。その結果、より高い拘束力を制御し、乗員保護を改良するために、内側部材５２及び外側部材５６の両方を通じて荷重が生じる。別の実施形態によれば、高レベル荷重時に、係合部材４６はトーションバーアセンブリ５０の外側部材５６の第１の端部５７をスプール３２の第１の端部３３に係合及び結合し得る。そして、より高い拘束力を制御し、乗員保護を改良するために、内側部材５２及び外側部材５６の両方を通じて荷重が発生する。

図５に、安全システム２０内で使用するリトラクタアセンブリ１３０の別の例示的実施形態を示す。リトラクタアセンブリ１３０は、プリテンショナ１４０、スプール１３２、トーションバー又はトーションバーアセンブリ１５０、フレーム１４４、ロック機構１３８及びロックベース１３６を含む。スプール１３２の第２の端部１３４は、プリテンショナ１４０に着脱可能に結合されてもよく、これにより、プリテンショナ１４０の点火によって結合が行なわれ、スプール１３２及びシートベルトウェビング２７を格納方向へ回転させる。トーションバーアセンブリ１５０の第２の端部１５４，１５８はロックベース１３６に結合されてもよく、トーションバーアセンブリ１５０の内側部材１５２の第１の端部１５３はスプール１３２の第２の端部１３４に結合されてもよく、トーションバーアセンブリ１５０の外側部材１５６の第１の端部１５７は係合部材１４６に着脱可能に結合されてもよい。係合部材１４６は、スプール１３２を中心に回動し、トーションバーアセンブリ１５０の外側部材１５６の第１の端部１５７と係合したり外れたりする。ロック機構１３８が作動する時、ロックベース１３６は、係止方法によりロック機構１３８及び／又はフレーム１４４に着脱可能に結合してもよい。例示的実施形態によれば、この係止方法は、機械的に（例えば、ばね力）作動され得る爪により行なってもよい。別の実施形態によれば、爪は慣性力により作動させてもよい。

二段階荷重のトーションバーアセンブリ１５０を用いて構成されるリトラクタアセンブリ１３０により、異なるレベルの捩り強さが得られ、事故の程度に応じた乗員の安全性を向上し得る。低レベル荷重（すなわち、乗員に対する低い拘束力）がかけられる車両の動的衝撃事象時に、ロック機構１３８は係止方法によりロックベース１３６に係合してもよく、こうしてトーションバーアセンブリ１５０の第２の端部１５４，１５８の両方を係止する。トーションバーアセンブリ１５０の内側部材１５２の第１の端部１５３は、スプール１３２の第２の端部１３４に係合されるが、トーションバーアセンブリ１５０の外側部材１５６の第１の端部１５７は係合部材１４６から離脱したままである。したがって、低レベル荷重の事故時、安全システム２０は、リトラクタアセンブリ１３０の低レベル荷重構成を用いてもよく、これにより、トーションバーアセンブリ１５０の内側部材１５２を通じてのみ、捩り荷重が生じる。ロック機構１３８によりフレーム１４４に結合されるロックベース１３６は、トーションバーアセンブリ１５０の内側部材１５２の第２の端部１５４を固定保持し、拘束力は乗員からシートベルトウェビング２７そしてスプール１３２まで伝達され、スプール１３２の回転軸１６４を中心にトルクを生じさせる。スプール１３２に結合されるトーションバーアセンブリ１５０の内側部材１５２の第１の端部１５３はこのトルクを受け、トーションバーアセンブリ１５０は内側部材１５２の捩れ部１５５を通じてのみ、その両端部の間で弾性的及び塑性的に変形することにより、低レベル荷重を制御する（乗員拘束力を低減させる）。

高レベル荷重（すなわち、乗員に対する高い拘束力）がかけられる車両の動的衝撃事象時に、ロック機構１３８は、係止方法によりロックベース１３６に係合してもよく、こうしてトーションバーアセンブリ１５０の第２の端部１５４，１５８の両方を係止する。トーションバーアセンブリ１５０の内側部材１５２の第１の端部１５３は、スプール１３２の第２の端部１３４に係合され、トーションバーアセンブリ１５０の外側部材１５６の第１の端部１５７は係合部材１４６に係合される。したがって、高レベル荷重の事故時、安全システム２０は、リトラクタアセンブリ１３０の高レベル荷重構成を用いてもよく、これにより、トーションバーアセンブリ１５０の内側部材１５２及び外側部材１５６の両方を通じて、捩り荷重が生じる。ロック機構１３８によりフレーム１４４に結合されるロックベース１３６は、第２の端部１５４、１５８の両方を固定保持し、拘束力は乗員からシートベルトウェビング２７そしてスプール１３２まで伝達され、スプール１３２の回転軸１６４を中心にトルクを生じさせる。スプール１３２に結合されるトーションバーアセンブリ１５０の第１の端部１５３、１５７はこのトルクを受け、トーションバーアセンブリ１５０は両部分（内側部材及び外側部材）を通じて、その両端部の間で弾性的及び塑性的に変形することにより、高レベル荷重を制御する（乗員拘束力を低減させる）。

図６及び７に、リトラクタアセンブリ２３０の一部を示し、低レベル荷重に対するトーションバーアセンブリ２５０の外側部材２５６の第１の端部２５７と係合部材２４６との離脱を説明する。例示的実施形態によれば、係合部材２４６は、力（例えば、ばね、電磁石又は他の装置）によってトーションバーアセンブリ２５０の第１の端部２５７の係止部２６０に対して、係止しない位置又は離脱した位置に保持されてもよく、これにより、低レベル荷重時に、係合部材２４６は、トルクをトーションバーアセンブリ２５０の外側部材２５６の第１の端部２５７に伝達することなく回転し得る。例示的実施形態によれば、リトラクタアセンブリ２３０は、半径方向において、実質的に等距離に離れている３つの係合部材２４６を含む。他の実施形態によれば、リトラクタアセンブリ２３０は任意の数の係合部材２４６を含んでもよく、回転軸２６４を中心とした任意の場所に設置される。

図８及び９に、リトラクタアセンブリ２３０の一部を示し、高レベル荷重に対するトーションバーアセンブリ２５０の外側部材２５６の第１の端部２５７と係合部材２４６との間の係合を説明する。例示的実施形態によれば、高レベル荷重（すなわち、乗員に対する高い拘束力）がかけられる車両の動的衝撃事象時に、リング部材２４７は、回転軸２６４の周囲に係合部材２４６に向かって変位する。この変位は、起爆装置（例えば、火薬）、電磁装置又は他の有用な装置により行なってもよい。例示的実施形態によれば、係合部材２４６は、リング部材２４７の前縁に係合するカム又は傾斜面を有していてもよく、リング部材２４７が係合部材２４６の方に変位し続けると、この変位により、係合部材２４６はリトラクタアセンブリ２３０の内側に向かって回転し、トーションバーアセンブリ２５０の外側部材２５６の第１の端部２５７の係止部２６０と係合する。リング部材２４７は、変位を中断し、係合部材２４６が第１の端部２５７から離脱するのを抑制する位置に固定保持され得る。係合部材２４６がトーションバーアセンブリ２５０の第１の端部２５７に係止されると、トルクはスプール２３２を通じてトーションバーアセンブリ２５０の外側部材２５６に伝達され得る。他の実施形態によれば、係合部材２４６は、他の方法により回転してもよい。

図１０に、内側部材５２及び外側部材５６を結合する前のトーションバーアセンブリ５０（ロードリミッタ）の例示的実施形態を示す。例示的実施形態によれば、内側部材５２は、所定のトルクを吸収するために必要な機械的性質（例えば、強度）を有するスチール、合金又は他の材料で作製されていてもよく、従来の方法（例えば、鍛造、ブローチ削り、機械加工又はそれらの任意の組み合わせ）により作製されていてもよい。内側部材５２は、第１の端部５３及び第２の端部５４を含み、これにより、各端部は、トルクを伝達するように構成され得る。例示的実施形態によれば、第１の端部５３及び第２の端部５４は、結合される部材の雌型キー部に対応して係合し得る雄型キー部（例えば、スプライン、多角形、星形）を有していてもよく、これにより、二つの部材の間でトルクを伝達する。内側部材５２の第１の端部５３はロックベース３６に結合されてもよく、内側部材５２の第２の端部５４はスプール３２の第２の端部３４に結合されてもよい（スプール３２はプリテンショナ４０に結合され得る）。例示的実施形態によれば、外側部材５６は、内側部材５２への結合前は、回転軸６４及び外側部材５６の基部壁５９に対して実質的に垂直に延びるフレア状の壁を備えるように構成される第１の端部５７を有する比較的薄い壁の筒であってもよい。外側部材５６の第１の端部５７のフレア状の壁は外面に沿って少なくとも一つの係止部６０（例えば、係止用の歯部、ラチェット段）を有してもよく、高レベル荷重時に、係止部６０は係合部材４６に係合してトルクを伝達する。外側部材５６は、内側部材５２への結合前は基部壁５９の延長部であろう第２の端部５８をさらに含む。外側部材５６は、所定のトルクを吸収するために必要な機械的性質（例えば、強度）を有するスチール、合金又は他の材料で作製されていてもよく、従来の方法（例えば、鍛造、型打ち、押出成形、ロール成形又はそれらの任意の組み合わせ）により作製されていてもよい。

他の実施形態によれば、トーションバーアセンブリ５０の内側部材５２は、互いに結合される複数の部材を備えていてもよい。例えば、内側部材５２の端部５３，５４は、鋳造方法（又は他の有用な方法）によりスチール（又は他の有用な材料）から作製され、トルクを伝達するための二つのキー部、内側部及び外側部を有する別々の部材であってもよい。内側部材５２の捩れ部５５は、押し出し法（又は他の有用な方法）によりスチール（又は他の有用な材料）から作製され、各端部にトルクを伝達するための外側キー部を有していてもよい。端部５３，５４は、結合方法を用いて捩れ部５５に結合されてもよく、これにより、端部５３，５４の内側キー部は、捩れ部５５の端部の外側キー部に結合する。例示的実施形態によれば、この結合方法はプレス嵌めであってもよく、他の実施形態によれば、溶接又はブローチ削りであってもよい。他の実施形態によれば、内側部材５２の端部５３，５４は、所定のトルクを伝達するために、他の機構（例えば、雄型キー部、ギア、磁石に結合する雌型キー部）を有していてもよい。他の実施形態によれば、内側部材の第１の端部及び第２の端部は、他の部材、例えば、プリテンショナ４０、カム、ハブ、ハウジング、ロック機構３８又はエネルギー制御リトラクタアセンブリ３０に直接結合してもよい。

図１１に、外側部材５６が内側部材５２に結合した後のトーションバーアセンブリ５０（ロードリミッタ）の例示的実施形態を示す。例示的実施形態によれば、外側部材５６は、磁気パルス形成又は磁気パルス圧着により内側部材５２に結合されてもよく、これにより、高エネルギー電流は、外側部材５６を囲むコイルを通じて放電されて強力な磁場を誘導する。強力な磁場により、コイルと外側部材との間に電磁力が生じ、外側部材５６の基部壁５９は潰れて内側部材５２の外形に沿うようになる。内側部材５２は、内側部材５２の第２の端部５４のトルク伝達機構等の任意のトルク伝達機構を含む。外側部材５６が内側部材５２に結合した後、外側部材５６の第１の端部５７のフレア状の壁は、トーションバーアセンブリ５０の回転軸６４に対して実質的に垂直のままである。他の実施形態によれば、トーションバーアセンブリ５０の外側部材は、他の方法（例えば、油圧成形又は爆発成形）により内側部材に結合されてもよい。

内側部材５２を外側部材５６に結合すると、内側部材５２の捩れ部５５の表面にある外側部材５６の基部壁５９を含む、（トーションバーの他の部分と比較して）捩れに対して弱い部分が生じる。捩り荷重を受けた場合に、弾性的に変形し、塑性的に降伏するように構成されるのはこの部分である。例示的実施形態によれば、図１１に示すトーションバーアセンブリ５０は、高レベル及び低レベルという二段階のエネルギー制御をし得る。例えば、大きい車両速度及び／又は大きい体重の乗員が関わる、高レベル荷重がかけられる突然の車両衝撃時に、安全システムは、車両センサにより高レベルエネルギー制御を行う。トーションバーアセンブリ５０は、高レベルエネルギー制御時に内側部材５２の捩れ部５５及び外側部材５６の基部壁５９の両方により変形、降伏するように構成されてもよい。これにより、トーションバーアセンブリ５０のトルク伝達機構は（すなわち、トーションバーアセンブリ５０の内側部材５２の第１の端部５３及びトーションバーアセンブリ５０の外側部材５６の第１の端部５７のフレア状の壁の両方を通じて）トルクを伝達するために係合される。トーションバーアセンブリ５０は、低レベルエネルギー制御時に捩れ部５５及び基部壁５９の両方ではなくいずれかによってのみ変形、降伏するように構成されてもよい。これにより、トルクは、二つのトルク伝達機構のいずれか一つに（すなわち、トーションバーアセンブリ５０の内側部材５２の第１の端部５３又はトーションバーアセンブリ５０の外側部材５６の第１の端部５７のフレア状の壁のいずれかを通じて）伝達され得る。

図１２に、時間に対する拘束力の異なる曲線のグラフを示す。図示されているように、エネルギー制御システムのない従来のリトラクタアセンブリには、短時間に高い拘束力が生じる。エネルギー制御システムを有するリトラクタアセンブリ３０は、乗員に加えられる拘束力の大きさを低減させ、拘束力をより長い時間にわたって引き延ばし、乗員安全を改善して乗員の負傷の可能性を軽減する。高レベルエネルギー制御と低レベルエネルギー制御の二つのレベルのエネルギー制御について説明する。（本出願にて開示した）二段階のトーションバーアセンブリ５０を有するエネルギー制御リトラクタの例示的実施形態によれば、二つのレベルのエネルギー制御は、安全システムからの通信に基づいて行ってもよい。車両衝撃事象時に、車両の安全システムは、パラメータ（例えば、乗員の体重、車両の速度）を分析し、乗員保護の最適化に要するエネルギー制御のレベルを評価し、必要とされるエネルギー制御のレベルをエネルギー制御リトラクタに通信する。これにより、リトラクタアセンブリ３０は、トーションバーアセンブリ５０のいずれかの一方又は両方の部材を通じて荷重をかける。

図１３に、時間に対する拘束力の異なる曲線のグラフを示す。図示されているように、ここでも、エネルギー制御システムのない従来のリトラクタアセンブリには、短時間に高い拘束力が生じる。エネルギー制御システムを有するリトラクタアセンブリ３０は、乗員に加えられる拘束力の大きさを低減させ、拘束力をより長い時間にわたって引き延ばし、乗員安全を改善して乗員の負傷の可能性を軽減する。（本出願にて開示した）二段階のトーションバーアセンブリ５０を有するエネルギー制御リトラクタアセンブリ３０の例示的実施形態によれば、拘束力は、例えば、高レベルエネルギー制御システムから低レベルエネルギー制御システムへ任意の時に移行する。状況によって、低レベルエネルギー制御から高レベルエネルギー制御への移行が行われてもよい。

本願明細書で使用される、「およそ」、「約」、「実質的に」、及び同様の用語は、一般常識に即して広い意味をもち、本開示の主題が属する技術分野の当業者によって、慣用表現であると認められることを意図されたものである。これらの用語は、記載され、特許請求されている特定の特徴の範囲を与えられた正確な数値範囲に限定することなく、これらの特徴の説明が可能となるように意図されるものであることを、本開示を検討する当業者なら理解するであろう。したがって、記載され、特許請求された主題に関する実質的でない又は重要でない修正又は変更が、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内であるとみなされるものとして、これらの用語は解釈されるべきである。

なお、本明細書で様々な実施形態について使用される用語「例示的な」は、かかる実施形態が、可能な実施形態の可能な具体例、表現及び／又は説明図であることを示すように意図されたものである（また、この用語は、かかる実施形態が必ずしも特別又は最良の具体例であることを暗示するように意図されたものではない）ことに留意すべきである。

用語「結合された」、「連結された」及び本明細書で使用される類似の用語は、二つの部材を直接的又は間接的に互いに接合することを意味する。かかる接合は、固定式（例えば、永続的）でも可動式（例えば、取外し可能又は解放可能な）でもよい。かかる接合は、二つの部材又は二つの部材と任意に追加される中間部材により単一で単体の物体として一体的に形成してもよい。あるいは、二つの部材又は二つの部材と任意に追加される中間部材を互いに取り付けて形成してもよい。

本明細書における要素（例えば、「上部」、「底部」、「上に」、「下に」など）の位置の言及は、各図面における様々な要素の方向を説明するために使用されるに過ぎない。様々な要素の方向は、その他の例示的実施形態に応じて異なり、このようなバリエーションが本開示に包含されるように意図されたものである点に留意すべきである。

様々な例示的実施形態に示すトーションバーアセンブリ５０の構造及び構成は、例示的なものに過ぎない点に留意することが重要である。本開示においては、いくつかの実施形態のみを詳細に説明してきたが、本明細書に記載されている主題の新規な教示及び効果から著しく逸脱することなく多くの変更態様が可能である（例えば、サイズ、寸法、構造、様々な要素の形状及び比率、パラメータの値、取り付け構成、使用される材料、色、方向などにおけるバリエーション）ことを、この開示を検討する当業者なら容易に理解するであろう。例えば、一体的に形成されるように示される要素は、複数の部品又は要素で構成してもよく、要素の位置を逆にする又は変更してもよく、個別の要素又は位置の性質又は数は、変更又は変化してもよい。任意のプロセス又は方法ステップの順序又は配列は、代替実施例により変更する又は再配列してもよい。様々な例示的実施形態の設計、動作条件及び構成において、本発明の範囲から逸脱することなく、その他の置換、改変、変更及び省略を行うことが可能である。

２０ シートベルトシステム（安全システム）
２１ ロードリミッタ
２２ シートアセンブリ
２４ バックル機構
２５ アンカー部材
２６ タング部材
２７ ベルトウェビング
２８ Ｄリング部材
３０，１３０，２３０ リトラクタアセンブリ
３２，１３２，２３２ スプール
３３，５３，５７，１５３，１５７，２５７ 第１の端部
３４，５４，５８，１３４，１５４，１５８ 第２の端部
３６，１３６ ロックベース
３８，１３８ ロック機構
４０，１４０ プリテンショナ
４４，１４４ フレーム
４６，１４６，２４６ 係合部材
４７，１４７，２４７ リング部材
５０，１５０，２５０ トーションバーアセンブリ
５２，１５２ 内側部材
５５，１５５ 捩れ部
５６，１５６，２５６ 外側部材
５９ 基部壁
６０，２６０ 係止部
６４，１６４，２６４ 回転軸

Claims (16)

1. 車両シートベルト用リトラクタであって、
   前記シートベルトがスプール回りから巻取り及び巻出し可能に回転するように構成されるスプールと、
   前記スプールの内側に配置され、内側部材及び外側部材を含むトーションバーと、
   前記スプールの回転を抑制するロック機構と、
   前記スプールの回転をベルト巻取り方向に付勢する付勢機構と、を含み、
   前記スプールの第１の端部と前記内側部材及び前記外側部材の第１の端部は、前記ロック機構に連結されるように構成され、
   前記スプールの第２の端部と前記トーションバーの第２の端部とは互いに連結され、前記スプール及び前記トーションバーの前記第２の端部は、前記付勢機構に連結され、
   前記リトラクタは、前記内側部材又は前記外側部材が前記ロック機構に選択的に連結され、第１の荷重状態時は前記内側部材の前記第１の端部又は前記外側部材の前記第１の端部が前記ロック機構に固定され、第２の荷重状態時は前記内側部材及び前記外側部材の前記第１の端部の両方が前記ロック機構に連結されるように構成される、ことを特徴とする車両シートベルト用リトラクタ。
2. 前記車両に関わる事故の際に、前記スプールを前記ベルト巻取り方向に回転させるように構成されるプリテンショナをさらに備える、請求項１に記載のリトラクタ。
3. 前記外側部材の前記第１の端部は、フレア状の壁を含む、請求項１に記載のリトラクタ。
4. 前記フレア状の壁は、前記ロック機構に係合するように構成される切欠部を含む、請求項３のリトラクタ。
5. 前記内側部材及び前記外側部材は、前記第１の端部を除く前記トーションバーの全長に沿って実質的に接触する、請求項３に記載のリトラクタ。
6. 前記フレア状の壁は、前記トーションバーの縦軸に対して実質的に垂直の方向に延びる、請求項５に記載のリトラクタ。
7. 前記内側部材及び前記外側部材は、前記第１の端部を除く前記トーションバーの全長に沿って実質的に接触する、請求項１に記載のリトラクタ。
8. 車両用のシートベルトシステムであって、前記システムは、リトラクタ及びシートベルトウェビングを含み、前記リトラクタは、
   前記ウェビングがスプール回りから巻取り及び巻出し可能に回転するように構成されるスプールと、
   前記スプールの回転及び前記ウェビングの引出しを抑制するロック機構と、
   前記スプールの内側に配置されるトーションバーであって、前記トーションバーの第１の端部は前記ロック機構に連結され、前記トーションバーの第２の端部は前記スプールに連結される前記トーションバーと、を備え、
   前記トーションバーは、内側部材及び外側部材を含み、前記リトラクタは、前記内側部材又は前記外側部材が前記ロック機構に選択的に連結され、第１の荷重状態時は前記内側部材の前記第１の端部又は前記外側部材の前記第１の端部が前記ロック機構に固定され、第２の荷重状態時は前記内側部材及び前記外側部材の前記第１の端部の両方が前記ロック機構に固定されるように構成される、ことを特徴とする車両用のシートベルトシステム。
9. 前記リトラクタは、前記スプールを前記ウェビング巻取り方向に付勢する付勢機構をさらに備える、請求項８に記載のシステム。
10. 前記車両に関わる事故の際に、前記スプールを前記ウェビング巻取り方向に急速に回転させるためのプリテンショナをさらに備える、請求項８に記載のシステム。
11. 前記内側部材及び前記外側部材は、前記第１の端部を除く前記トーションバーの全長に沿って実質的に接触する、請求項８に記載のシステム。
12. 車両シートベルト用リトラクタであって、
    前記シートベルトがスプール回りから巻取り及び巻出し可能に回転するように構成されるスプールと、
    前記スプールの内側に配置され、内側部材及び外側部材を含むトーションバーと、
    前記スプールの回転を抑制するロック機構と、
    前記スプールの回転をベルト巻取り方向に付勢する付勢機構と、を備え、
    前記スプールの第１の端部と前記内側部材及び前記外側部材の第１の端部は、前記ロック機構に連結されるように構成され、
    前記スプールの第２の端部と前記トーションバーの第２の端部とは互いに連結され、前記スプール及び前記トーションバーの前記第２の端部は、前記付勢機構に連結され、
    前記トーションバーの前記内側部材及び前記外側部材は、前記第１の端部を除く前記トーションバーの全長に沿って実質的に接触し、
    前記リトラクタは、前記内側部材又は前記外側部材が前記ロック機構に選択的に連結され、第１の荷重状態時は前記内側部材の前記第１の端部又は前記外側部材の前記第１の端部が前記ロック機構に固定され、第２の荷重状態時は前記内側部材及び前記外側部材の前記第１の端部の両方が前記ロック機構に連結されるように構成される、ことを特徴とする車両シートベルト用リトラクタ。
13. 前記車両に関わる事故の際に、前記スプールを前記ベルト巻取り方向に回転させるように構成されるプリテンショナをさらに備える、請求項１２に記載のリトラクタ。
14. 前記外側部材の前記第１の端部は、フレア状の壁を含む、請求項１２に記載のリトラクタ。
15. 前記フレア状の壁は、前記ロック機構に係合するように構成される切欠部を含む、請求項１４に記載のリトラクタ。
16. 前記フレア状の壁は、前記トーションバーの縦軸に対して実質的に垂直の方向に延びる、請求項１４に記載のリトラクタ。