JP2011020491A - シートベルト用リトラクター - Google Patents

Abstract

【課題】プリテンショナー作動時におけるベルト張力の変動を抑制することによって、乗員に与える負荷を軽減し、高速衝突時の安全性向上を図ったシートベルト用リトラクターを提供する。
【解決手段】車両衝突時にガス圧によって駆動される駆動部材３７、４７が、スピンドル２０をシートベルトの巻取り方向に回転させる第１及び第２のプリテンショナー１３、１５を備え、それぞれの駆動部材３７、４７の作動終端部に、ダイラタンシー特性を有するエネルギ吸収部材３８、４８が配置されて、シートベルトの張力変動を抑制した状態でシートベルトをスピンドル２０に巻き取る。
【選択図】図１

Description

本発明は、シートベルト用リトラクターに関し、特に、車両衝突時に作動するプリテンショナーを備えるシートベルト用リトラクターに関する。

従来、車両の急な加速、衝突又は減速に反応するセンサによって駆動されてシートベルトの引き出しを物理的にロックし、乗員を座席に安全に拘束するシートベルト装置が知られている。シートベルト装置に用いられるシートベルト用リトラクターでは、車両衝突時に点火制御される火薬の爆発で発生するガス圧によって、スピンドルを巻取り駆動するプリテンショナーが採用されているものがある。このようなシートベルト用リトラクターにおいては、火薬を増量することなく、シートベルトの引き締め力や引き締め量を増大させるため、スピンドルの片側に一対のプリテンショナーを配置し、車両衝突時に作動させてスピンドルを巻取り駆動するようにしたリトラクターが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、車両衝突時の衝突力が大きく、乗員の慣性移動に伴って、予め設定した所定値以上の荷重がシートベルトに作用したとき、トーションバーがシートベルトを繰り出すように捩れ変形することでエネルギ吸収を行うフォースリミッタ機構を備え、プリテンショナーがトーションバーを介してスピンドルを巻取り駆動するものが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。このリトラクターによれば、プリテンショナーによる引き締め力は、トーションバーを介してスピンドルに伝達されるので、プリテンショナー駆動後に、フォースリミッタ機構の作動によるスピンドルの引き出し方向の回転は、プリテンショナーの動作に影響されることなく行なわれる。

実開平６−６１３１号公報 特開平１０−１０２５号公報

ところで、特許文献１に記載の複数のプリテンショナーを有するシートベルト用リトラクターにおいては、複数のプリテンショナーを時間差をもって作動させて、シートベルトの引き締め量が増大するように制御することが記載されている。この場合、第１のプリテンショナーの作動終了後、第２のプリテンショナーの作動開始までの間にベルト張力が大幅に変動する傾向があり、乗員に大きな荷重変動が作用してしまう虞があった。

また、車両衝突時などに大きな荷重負荷をかけることなく、乗員をシートベルトで座席に安全に拘束するには、駆動部材がスピンドルに回転力を付与している途中から該駆動部材の運動エネルギの吸収を開始して駆動部材をソフトに停止させ、ベルト張力の変動を極力抑制することが望ましい。ここで、ソフトに停止とは、シートベルトに作用する張力がピーク後、リバウンドによる急速な張力低下を緩くすることである。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、プリテンショナー作動時におけるベルト張力の変動を抑制することによって、乗員に与える負荷を軽減し、高速衝突時の安全性向上を図ったシートベルト用リトラクターを提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）シートベルトが巻装されるスピンドルと、
その軸方向一端部が前記スピンドルの軸方向一端部と結合されて、前記スピンドルの中空部内に配置されるトーションバーと、
少なくとも衝突時にガス圧によって駆動される第１の駆動部材を備え、該第１の駆動部材の駆動により前記スピンドルと結合して前記スピンドルを前記シートベルトの巻取り方向に回転させる第１のプリテンショナーと、
少なくとも衝突時にガス圧によって駆動される第２の駆動部材を備え、該第２の駆動部材の駆動により前記トーションバーの軸方向他端部と結合し、前記トーションバーを介して前記スピンドルを前記シートベルトの巻取り方向に回転させる第２のプリテンショナーと、
を備えるシートベルト用リトラクターであって、
前記第１及び第２の駆動部材の少なくとも一方の作動終端部に配置され、前記第１及び第２の駆動部材の運動エネルギを吸収するダイラタンシー特性を有するエネルギ吸収部材を備えることを特徴とするシートベルト用リトラクター。
（２）前記第１及び第２のプリテンショナーは、ラックアンドピニオン機構を備え、
前記第１及び第２の駆動部材は、火薬の爆発により発生するガスの前記ガス圧によって直線駆動される前記ラックであることを特徴とする上記（１）に記載のシートベルト用リトラクター。
（３）前記第２のプリテンショナーは、前記第１のプリテンショナーの作動後に作動し、
前記第２のプリテンショナーに設けられたエネルギ吸収部材は、前記第１のプリテンショナーに設けられたエネルギ吸収部材よりも低いダイラタンシー特性を有することを特徴とする上記（１）または（２）に記載のシートベルト用リトラクター。
（４）シートベルトが巻装されるスピンドルと、
その軸方向一端部が前記スピンドルの軸方向一端部と結合されて、前記スピンドルの中空部内に配置されるトーションバーと、
少なくとも衝突時にガス圧によって駆動される駆動部材を備え、該駆動部材の駆動により前記スピンドルと結合して前記スピンドルを前記シートベルトの巻取り方向に回転させるプリテンショナーと、
を備えるシートベルト用リトラクターであって、
前記駆動部材の作動終端部側に配置され、前記駆動部材の運動エネルギを吸収するエネルギ吸収部材を備え、
前記エネルギ吸収部材は、前記駆動部材が前記スピンドルに回転力を与えている間に前記駆動部材との接触を開始して、前記駆動部材の運動エネルギを吸収することを特徴とするシートベルト用リトラクター。
（５）前記エネルギ吸収部材は、ダイラタンシー特性を有することを特徴とする上記（４）に記載のシートベルト用リトラクター。
（６）前記エネルギ吸収部材は、弾性部材であることを特徴とする上記（４）に記載のシートベルト用リトラクター。
（７）前記プリテンショナーは、第１の駆動部材の駆動により前記スピンドルと結合して前記スピンドルを前記シートベルトの巻取り方向に回転させる第１のプリテンショナーと、第２の駆動部材の駆動により前記トーションバーの軸方向他端部と結合し、前記トーションバーを介して前記スピンドルを前記シートベルトの巻取り方向に回転させる第２のプリテンショナーと、を有し、
前記第１および第２のプリテンショナーの少なくとも一方の前記プリテンショナーは、前記エネルギ吸収部材を備えることを特徴とする上記（４）から（６）のいずれかに記載のシートベルト用リトラクター。

本発明のシートベルト用リトラクターによれば、衝突時にガス圧によって駆動される駆動部材を備え、該駆動部材の駆動によりスピンドルをシートベルトの巻取り方向に回転させる第１及び第２のプリテンショナーを備えており、それぞれの駆動部材の作動終端部に、ダイラタンシー特性を有するエネルギ吸収部材が配置されているので、シートベルトの張力変動が抑制された状態でシートベルトをスピンドルに巻き取ることができる。これによって、シートベルト巻取り時に乗員に及ぼす荷重変動が低減され、胸部への負担を軽減することができ、高速衝突時の安全性向上が図られる。

また、駆動部材は、プリテンショナーが備えるラックアンドピニオン機構のラックであるので、ラックの作動終端部に配置されたエネルギ吸収部材に、直線駆動されるラックを衝突させるだけで、エネルギ吸収部材の持つダイラタンシー特性によってラックの持つ運動エネルギを効率的に吸収して、ラックの速度を調節しながら停止させることができる。これによって、シートベルトの張力変動を抑制することができる。

また、後に作動する第２のプリテンショナーに設けられたエネルギ吸収部材は、第１のプリテンショナーに設けられたエネルギ吸収部材よりもダイラタンシー特性が低いので、できるだけ時間をかけて第２の駆動部材を停止させ、乗員に作用するシートベルトの負荷を穏やかにすることができる。

また、衝突時にガス圧によって駆動される駆動部材を備え、該駆動部材の駆動によりスピンドルをシートベルトの巻取り方向に回転させるプリテンショナーを備えており、駆動部材がスピンドルに回転力を与えている間に、駆動部材との接触を開始して駆動部材の運動エネルギを吸収するエネルギ吸収部材が、駆動部材の作動終端部に配置されているので、シートベルトの張力変動が抑制された状態でシートベルトをスピンドルに巻き取ることができる。これによって、シートベルト巻取り時に乗員に及ぼす荷重変動が低減される。

エネルギ吸収部材は、ダイラタンシー特性を有するので、エネルギ吸収部材の持つダイラタンシー特性によって駆動部材の持つ運動エネルギを効率的に吸収して、速度を調節しながらソフトに停止させることができる。これによって、シートベルトの張力変動を効果的に抑制することができる。

また、エネルギ吸収部材は、弾性部材であるので、弾性部材の持つ弾性によって駆動部材の持つ運動エネルギを効率的に吸収して、速度を調節しながらソフトに停止させることができる。これによって、シートベルトの張力変動を効果的に抑制することができる。

プリテンショナーは、第１のプリテンショナーと第２のプリテンショナーとを備えており、第１および第２のプリテンショナーの少なくとも一方のプリテンショナーは、エネルギ吸収部材を備えているので、該エネルギ吸収部材によって駆動部材の持つ運動エネルギを効率的に吸収して、速度を調節しながらソフトに停止させることができる。これによって、シートベルトの張力変動を効果的に抑制することができる。

本発明に係るシートベルト用リトラクターの分解斜視図である。 図１に示すシートベルト用リトラクターの縦断面図である。 図２に示すシートベルト用リトラクターの左側面図である。 図２に示すシートベルト用リトラクターの右側面図である。 第１のプリテンショナーの作動状態を順に示す作動図である。 第２のプリテンショナーの作動状態を順に示す作動図である。 エネルギ吸収部材のダイラタンシー特性を示す図である。 図１に示すシートベルト用リトラクターのシートベルトの張力変動を示すグラフである。 従来のシートベルト用リトラクターのシートベルトの張力変動を示すグラフである。 第２のプリテンショナーの変形例の作動状態を順に示す作動図である。

以下、本発明に係るシートベルト用リトラクターの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本実施形態ではラックアンドピニオンを用いたダブルプリテンショナー式シートベルト用リトラクターを例にとって説明する。

図１及び図２に示すように、本発明のシートベルト用リトラクター１０は、車体（図示省略）に取り付けられるリトラクタフレーム１１と、リトラクタフレーム１１に回転自在に取り付けられ、シートベルト（図示せず）を巻き取るスピンドル組立体１２と、スピンドル組立体１２の軸方向一端部（図中左側）に配設された第１のプリテンショナー１３、及びスピンドル組立体１２をシートベルト巻取方向に常時付勢する巻取ばね装置１４と、スピンドル組立体１２の軸方向他端部（図中右側）に配設された第２のプリテンショナー１５、及び車両緊急時にスピンドル組立体１２を後述する第２プレート４２に係合させてスピンドル組立体１２の回転を阻止するロック機構部１６と、を備えている。

リトラクタフレーム１１は、車体に固定される背板１１ｃの両側から左右の側板１１ａ，１１ｂが立ち上がり、略コ字状の断面を有するように金属板をプレス成形したものである。左右の側板１１ａ，１１ｂの対向位置には、スピンドル組立体１２が回転自在に橋架される貫通孔１１ｄ，１１ｅが設けられている。リトラクタフレーム１１には、一対の側板１１ａ，１１ｂの自由端を連結するタイロッド１７、及びタイプレート１８が取り付けられている。

リトラクタフレーム１１の側板１１ａの側方（図中左側方）には、第１のプリテンショナー１３の構成部材の一部である第１ギヤケース３１、第１プレート３２、及び第１サブプレート３３が取り付けられている。また、リトラクタフレーム１１の側板１１ｂの側方（図中右側方）には、第２のプリテンショナー１５の構成部材の一部である第２ギヤケース４１、第２プレート４２、及び第２サブプレート４３が取り付けられている。

スピンドル組立体１２は、外周にシートベルト（図示せず）が巻装される略円筒状のスピンドル２０と、スピンドル２０の他端側（図中右側）に配置されるトレッドヘッド２２、ロックドッグ２３、オメガスプリング２４、及び安全プレート２５と、を備える。ロックドッグ２３は、略扇形に形成されており、外周部に歯部２３ａを有すると共に、ロック機構部側の側部にピン（図示せず）が植設されている。

また、スピンドル２０には、スピンドル２０の軸中心に沿ってスピンドル２０内に装着され、軸方向一端部（図中左端部）がスピンドル２０にスプライン嵌合し、軸方向他端部（図中右端部）がトレッドヘッド２２にスプライン嵌合してフォースリミッタ機構を構成するトーションバー２１が配設されている。

スピンドル組立体１２は、組立状態では、リトラクタフレーム１１、第１及び第２ギヤケース３１、４１、第１及び第２プレート３２、４２に挿通され、後述するベアリングプレート６１と、ベアリングブッシュ２７に両端が支持されてスムーズに回転可能となっている。

図３も参照して、第１のプリテンショナー１３は、第１ギヤケース３１に固定された金属製の第１マニホールドケース３４、第１ピニオン３５、第１クラッチプレート３６、駆動部材である第１ラック３７、ダイラタンシー特性を有するエネルギ吸収部材３８、ホールドスプリング５０、及びガスジェネレータ５１Ａ、を備える。

第１ピニオン３５は、外周部に歯部３５ａを有し、その内周部に複数（本実施形態では、４つ）のカム溝３５ｂを有する。第１クラッチプレート３６は、円板形状をなす本体部３６ａと、本体部３６ａからスピンドル２０に向けて突出する複数（本実施形態では、４つ）の動力伝達片３６ｂと、本体部３６ａから動力伝達片３６ｂと反対側に突出する複数の突起３６ｃと、を有する。本体部３６ａは、突起３６ｃが第１プレート３２の穴に挿入されることで、回転不能に固定されている。

動力伝達片３６ｂは、通常時に、第１ピニオン３５のカム溝３５ｂと、スピンドル２０のセレーション軸部２６との間に、セレーション軸部２６に接触しないように収容されている。そして、第１ピニオン３５が第１ラック３７によって回転されると、第１ピニオン３５の回転に伴って動力伝達片３６ｂがカム溝３５ｂの浅溝部分（半径方向中心側）に移動して、カム溝３５ｂとセレーション軸部２６との間に挟み込まれる。

そして、動力伝達片３６ｂが破断して本体部３６ａから離間することで、第１ピニオン３５及びスピンドル２０と共に回転する。即ち、第１ピニオン３５のカム溝３５ｂ、スピンドル２０のセレーション軸部２６、及び第１クラッチプレート３６の動力伝達片３６ｂによって、クラッチ機構が構成される。

なお、セレーション軸部２６には、第１ピニオン３５のカム溝３５ｂによって動力伝達片３６ｂが押し付けられたとき、滑ることなく回転トルクを伝達できるように、ローレットなどの高摩擦加工が施されているのが好ましい。

第１マニホールドケース３４は、内部にＬ字状のガス流路５２が形成されており、その基端部にガスジェネレータ５１Ａがキャップ５３によって組み付けられている。

第１ラック３７は、先端部側に第１ピニオン３５の歯部３５ａと噛合可能な歯部３７ａを有すると共に、歯部３７ａと反対側の先端部側には、ノッチ部３７ｂが形成されている。また、歯部３７ａは、第１のプリテンショナー１３が作動した後、第１ピニオン３５の歯部３５ａと係合しないように、歯数が設定されている。

第１ラック３７の基端部３７ｃは、ガス流路５２の内径と同径の円板状に形成されており、基端部３７ｃの外周に形成されたＯリング溝３７ｄにＯリング５４が嵌め込まれ、ガス流路５２の気密が保持されている。また、基端部３７ｃには、ガス流路５２のガスジェネレータ５１Ａ側の空間と、第１ピニオン３５側の空間を連通する排出口３７ｅが形成されている。

第１ギヤケース３１には、第１ピニオン３５を収容可能な円形のピニオン室３１ａと、第１ラック３７を収容可能な直方形のラック室３１ｂとが互いに連続して、側面（図１中、左側）から掘り込み形成されており、その開放面には第１プレート３２、及び第１サブプレート３３が蓋状に取り付けられている。

ラック室３１ｂの上端部には、エネルギ吸収部材３８が装着されている。エネルギ吸収部材３８は、ダイラタンシー特性を有する樹脂材料によって蛇腹状に形成されている。エネルギ吸収部材３８は、後述するように第１ラック３７が作動して第１ピニオン３５と噛合し、第１ラック３７と第１ピニオン３５との噛合が解除される前、換言すれば、第１ラック３７による回転力が第１ピニオン３５に与えられている途中で、第１ラック３７の先端部３７ｆが接触するように配置されている。

ダイラタンシー（Dilatancy）とは、せん断速度の増大と共に粘度が増大する特性のことであり、衝突エネルギなどを効果的に吸収する材料として好適に使用される。即ち、ダイラタンシーは、図７に示すように、横軸がせん断速度勾配（速度の変化率）、縦軸がせん断応力、傾きが（見かけ）粘度を示す。このようなダイラタンシー特性を有する樹脂材料としては、例えば、官能基数が２のポリエステルポリオールと、低分子量で官能基数が２の鎖延長剤と、イソシアネートと、を反応させることによって得られる、ダイラタンシー性ポリウレタンが例示される。

ホールドスプリング５０は、ばね性を有する薄板によって略Ｖ字型に形成された板ばねであり、その一端が第１ラック３７の移動経路内に常時飛び出すように、ラック室３１ｂの側方に設けられたばね室３１ｃに収容されている。そして、第１ラック３７が移動（図３中上方）したとき、ホールドスプリング５０がノッチ部３７ｂに係止して、第１ラック３７の移動方向と反対方向（図３中下方）への移動を規制する。

ガスジェネレータ５１Ａは、制御回路（図示せず）に電気的に接続されており、車両衝突が検出されると点火され、火薬の爆発によって高圧のガスを発生させて第１ラック３７をガス圧によって駆動する。

巻取ばね装置１４は、巻取りばね（図示せず）、巻取りばねケース５５、及びカバー５６を備える。巻取りばねは、外周端部が巻取りばねケース５５に固定されると共に、内周端部がスピンドル２０のセレーション軸部２６に固定されて巻取りばねケース５５内に収容されている。これにより、巻取りばねは、スピンドル２０を常時、巻取り方向に付勢している。

図４も参照して、第２のプリテンショナー１５は、第１ギヤケース４１に固定された金属製の第２マニホールドケース４４、第２ピニオン４５、第２クラッチプレート４６、駆動部材である第２ラック４７、ダイラタンシー特性を有するエネルギ吸収部材４８、ホールドスプリング５０、及びガスジェネレータ５１Ｂ、を備える。

第２ピニオン４５は、外周部に歯部４５ａを有すると共に、その内周部に複数（本実施形態では、６つ）のカム溝４５ｂを有し、トレッドヘッド２２の外周側に同心に配設されている。

第２クラッチプレート４６は、スピンドル２０と第２ピニオン４５との間に配置されており、円板形状をなす本体部４６ａと、本体部４６ａから第２ピニオン４５に向けて突出する複数（本実施形態では、６つ）の動力伝達片４６ｂと、本体部４６ａから動力伝達片４６ｂと反対側に突出する複数の突起４６ｃと、を有する。本体部４６ａは、突起４６ｃが第１ギヤケース４１の穴（図示せず）に挿入されることで、回転不能に固定されている。

動力伝達片４６ｂは、通常時に、第２ピニオン４５のカム溝４５ｂと、トレッドヘッド２２のセレーション軸部２２ａとの間に、セレーション軸部２２ａに接触しないように収容されている。そして、第２ピニオン４５が第２ラック４７によって回転されると、第２ピニオン４５の回転に伴って動力伝達片４６ｂがカム溝４５ｂの浅溝部分（半径方向中心側）に移動して、カム溝４５ｂとセレーション軸部２２ａとの間に挟み込まれる。

そして、動力伝達片４６ｂが破断して本体部４６ａから離間することで、第２ピニオン４５及びトレッドヘッド２２と共に回転する。即ち、第２ピニオン４５のカム溝４５ｂ、トレッドヘッド２２のセレーション軸部２２ａ、及び第２クラッチプレート４６の動力伝達片４６ｂによってクラッチ機構が構成される。トレッドヘッド２２の回転は、軸方向他端部側がトレッドヘッド２２にスプライン嵌合するトーションバー２１を介してスピンドル２０に伝達されて、スピンドル２０が回転する。

第２マニホールドケース４４は、内部にＬ字状のガス流路５７が形成されており、その基端部にガスジェネレータ５１Ｂがキャップ５３によって組み付けられている。

第２ラック４７は、先端部側に第２ピニオン４５の歯部４５ａと噛合可能な歯部４７ａを有すると共に、歯部４７ａと反対側の先端部側に、ノッチ部４７ｂが形成されている。また、歯部４７ａは、第２のプリテンショナー１５が作動した後、第２ピニオン４５の歯部４５ａと係合しないように、歯数が設定されている。

第２ラック４７の基端部４７ｃは、ガス流路５７の内径と同径の円板状に形成されており、基端部４７ｃの外周に形成されたＯリング溝４７ｄにＯリング５４が嵌め込まれて、ガス流路５７の気密が保持されている。また、基端部４７ｃには、ガス流路５７のガスジェネレータ５１Ｂ側の空間と、第２ピニオン４５側の空間を連通する排出口４７ｅが形成されている。

第２ギヤケース４１には、第２ピニオン４５を収容可能な円形のピニオン室４１ａと、第２ラック４７を収容可能な直方形のラック室４１ｂとが互いに連続して、側面（図１中、右側）から掘り込み形成されており、その開放面には第２プレート４２、及び第２サブプレート４３が蓋状に取り付けられている。第２プレート４２には、ロックドッグ２３の歯部２３ａと係合する係合内歯４２ａが形成されている。

ラック室４１ｂの上端部には、エネルギ吸収部材４８が装着されている。エネルギ吸収部材４８は、ダイラタンシー特性を有する樹脂材料によって蛇腹状に形成されている。エネルギ吸収部材４８は、後述するように第２ラック４７が作動して第２ピニオン４５と噛合し、第２ラック４７による回転力が第２ピニオン４５に与えられている途中で、第２ラック４７の先端部４７ｆが接触するように配置されている。

ホールドスプリング５０は、ばね性を有する薄板によって略Ｖ字型に形成された板ばねであり、その一端が第２ラック４７の移動経路内に常時飛び出すように、ラック室４１ｂの側方に設けられたばね室４１ｃに収容されている。そして、第２ラック４７が移動（図４中上方）したとき、ホールドスプリング５０がノッチ部４７ｂに係止して、第２ラック４７の移動方向と反対方向（図４中下方）への移動を規制する。

ガスジェネレータ５１Ｂは、制御回路（図示せず）に電気的に接続されており、車両衝突が検出されると点火され、火薬の爆発によって高圧のガスを発生させて、第２ラック４７をガス圧によって駆動する。なお、ガスジェネレータ５１Ａ、５１Ｂの点火タイミングは、制御回路によって適宜制御され、所定の時間間隔で点火される。

ロック機構部１６は、不図示の加速度センサと、トレッドヘッド２２から側方に突出形成された軸部２２ｂ（図２参照）に嵌合配置されたイナーシャマス組立体６２と、この軸部２２ｂに嵌合してイナーシャマス組立体６２を覆うと共に、スピンドル組立体１２の軸方向他端部を回動自在に支持するベアリングプレート６１と、全体を覆うカバー６３と、を備える。

イナーシャマス組立体６２は、ステアリングホィール６４と、このステアリングホィール６４内に組み込まれた、いずれも不図示の慣性体、ＷＳレバー、及びスプリングから構成されている。ステアリングホィール６４の側面には、図１の右側から見たとき、反時計方向に進むに従って次第に径方向外方に向かう溝カム６４ａが形成されている。溝カム６４ａには、ロックドッグ２３のピンが嵌合する。また、ベアリングプレート６１には、ＷＳレバーと係合してステアリングホィール６４（イナーシャマス組立体６２）の回転を阻止する内歯６１ａが形成されている。

加速度センサは、いずれも不図示の球状のセンサウェイト、センサウェイトを収容するセンサケース、及びセンサケースに軸を介して回転可能に取り付けられるセンサレバーを備える。加速度センサは、車両衝突等で所定値より大きい水平方向の加速度が作用すると、センサウェイトの移動によってセンサレバーが回動し、ステアリングホィール６４に係合させて回転を阻止する。

次に、本実施形態のシートベルト用リトラクター１０の動作について、図５から図８を参照して説明する。なお、第１のプリテンショナー１３が作動開始後に、第２のプリテンショナー１５が作動開始する場合について説明する。

通常時は、第１のプリテンショナー１３及び第２のプリテンショナー１５の各構成部品は動作せず、スピンドル組立体１２を支承する機能と、巻取りばね装置１４によるばね力を付与する機能以外には機能しない。

ここで、乗員等によってシートベルトが引き出されると、スピンドル２０が回転する。スピンドル２０は、クラッチ機構によって第１ピニオン３５、及び第２ピニオン４５と切り離されているため、自由に回転することができる。このとき、巻き取りばねを巻き上げて反力を受ける。シートベルトの引き出しを止めて力を緩めると、巻き取りばねの反力によりスピンドル２０が逆回転し、シートベルトはスピンドル２０に巻き取られる。

急ブレーキ等の車両衝突と比べて低い衝撃等では、第１及び第２のプリテンショナー１３、１５が作動することはなく、ロック機構部１６によってシートベルト用リトラクター１０からのシートベルトの引き出しが阻止される。

具体的には、所定値より大きい水平方向の加速度が加速度センサによって検出されると、センサウェイトが移動してセンサレバーを回動させ、ステアリングホィール６４に係合する。これにより、ステアリングホィール６４の回転が阻止された状態でシートベルトがシートベルト用リトラクター１０から引き出されると、ステアリングホィール６４がスピンドル２０に対して回転遅れを生じる。

ステアリングホィール６４とスピンドル２０との相対回転によって、ステアリングホィール６４の溝カム６４ａに嵌合するピン２３ａ、即ち、ロックドッグ２３は、溝カム６４ａに案内されて径方向外方に移動し、ロックドッグ２３の歯部２３ａが、第２プレート４２の係合内歯４２ａに係合して、シートベルトの引き出し動作がロックされる。

図５（ａ）に示すように、車両衝突等によって一定の閾値を超えた衝撃が入ると、制御回路で衝撃信号が発生し、第１のプリテンショナー１３のガスジェネレータ５１Ａに点火を起動させるための電流が流れ、ガスジェネレータ５１Ａが発火作動して高圧ガスを噴出する。

高圧ガスは、ガス流路５２を通じて第１ラック３７の基端部３７ｃの下面に作用して、第１ラック３７を図５（ｂ）に示すように上方向へ移動させる。これにより、第１ラック３７は、その歯部３７ａを第１ピニオン３５の歯部３５ａに噛み合わせ、第１ピニオン３５をスピンドル２０の巻取り方向、即ち、図中、反時計回転方向に回転させる。

第１ピニオン３５が回転すると、第１クラッチプレート３６の動力伝達片３６ｂは、第１ピニオン３５の回転に伴ってカム溝３５ｂの深溝部分から浅溝部分（径方向中心方向）に移動し、カム溝３５ｂとセレーション軸部２６との間に挟みこまれ、やがて破断して第１ピニオン３５及びスピンドル２０とともに回転する。これにより、スピンドル２０は、第１ピニオン３５に一体に結合されて、図５（ｂ）に示すように、反時計回転方向に回転を始め、シートベルトが巻き取られて弛み吸収動作が開始される。

やがて、第１ラック３７は、図５（ｃ）に示すように、第１ラック３７と第１ピニオン３５との噛合が解除される前に、先端部３７ｆが蛇腹状に形成されたエネルギ吸収部材３８に当接し、更に図５（ｄ）に示すように、エネルギ吸収部材３８を圧縮しながら上方に移動して、スピンドル２０を第１ピニオン３５と共に回転させる。即ち、第１ラック３７は、第１ラック３７と第１ピニオン３５との噛合が解除される前、（第１ラック３７による回転力が第１ピニオン３５に与えられている間）に、慣性エネルギの吸収作用が開始される。

エネルギ吸収部材３８は、ダイラタンシー特性を有する樹脂材料で成形されているので、第１ラック３７の移動速度が高速の当接初期においては粘度が高い弾性体として作用し、第１ラック３７の慣性エネルギを効果的に吸収する。そして、第１ラック３７の速度が低下するに伴って、次第に粘度が低くなって、第１ラック３７の慣性エネルギをソフトに吸収する（図７参照）。

一方、ガスジェネレータ５１Ａから噴出したガスは、第１ラック３７が移動（上方）してガスジェネレータ５１Ａ側のガス流路５２の容積が拡大すること、ガスの温度が冷えること、僅かな隙間などからガスが漏れること、等によるガス圧低下によって第１ラック３７への駆動力は次第に低下していく。また、排出口３７ｅによってガス流路５２内の残留ガスを確実に抜くことができる。

図５（ｅ）に示すように、第１のプリテンショナー１３において、第１ラック３７は、第１ピニオン３５への噛合いを終えた後に、第１ピニオン３５から離脱するために、シートベルトの巻き取り動作が解除される。また、ガス圧により移動する第１ラック３７は、そのノッチ部３７ｂがホールドスプリング５０に係止されるので、第１ラック３７が戻る（下方移動）ことはなく、移動端で保持される。このため、第１のプリテンショナー１３の作動完了後、第１ピニオン３５には、第１ラック３７による引き込み力は作用せず、後のフォースリミッタ機構の作動に及ぼす影響が排除される。

次いで、図６（ａ）に示すように、第１のプリテンショナー１３が作動した後、制御回路から第２のプリテンショナー１５のガスジェネレータ５１Ｂに点火を起動させるための電流が流れ、ガスジェネレータ５１Ｂが発火作動して高圧ガスを噴出する。

高圧ガスは、ガス流路５７を通じて第２ラック４７の基端部４７ｃの下面に作用して、第２ラック４７を図６（ｂ）に示すように上方向へ移動させる。これにより、第２ラック４７は、その歯部４７ａを第２ピニオン４５の歯部４５ａに噛み合わせ、第２ピニオン４５をスピンドル２０の巻取り方向、即ち、図６において時計回転方向に回転させる。

第２ピニオン４５が回転することにより、第２クラッチプレート４６の動力伝達片４６ｂは、カム溝４５ｂの深溝部分から浅溝部分（径方向中心方向）に移動し、第２ピニオン４５のカム溝４５ｂとトレッドヘッド２２のセレーション軸部２２ａとの間に挟みこまれ、やがて破断して第２ピニオン４５及びトレッドヘッド２２と共に回転する。トレッドヘッド２２の回転は、トーションバー２１を介してスピンドル２０に伝達され、スピンドル２０を巻取り方向に回転させてシートベルトの巻き取りが開始される。

やがて、第２ラック４７は、図６（ｃ）に示すように、第２ラック４７と第２ピニオン４５との噛合が解除される前に、先端部４７ｆが蛇腹状に形成されたエネルギ吸収部材４８に当接し、更に図６（ｄ）に示すように、エネルギ吸収部材４８を圧縮しながら上方に移動して、スピンドル２０を第２ピニオン４５と共に回転させる。即ち、第２ラック４７による回転力が第２ピニオン４５に与えられている間に、慣性エネルギの吸収作用が開始される。

また、ガスジェネレータ５１Ｂから噴出したガスは、第１のプリテンショナー１３と同様に、ガス圧低下によって第２ラック４７への駆動力が低下すると共に、排出口４７ｅによってガス流路５７内の残留ガスを確実に抜くことができる。

本実施形態のシートベルト用リトラクター１０においては、第１のプリテンショナー１３の回動開始後に、第２のプリテンショナー１５が作動を開始するようにしたので、シートベルトの引き込み始めは、第１ピニオン３５の回転によって、ある程度大きな荷重で巻き取られ、その後の第２ピニオン４５の回転によって、第１のプリテンショナー１３による荷重を持続して巻き取る。これにより、シートベルトの弛みを除去して、乗員をシートに確実に拘束することができる。

図８及び図９は、ダイラタンシー特性を備えるエネルギ吸収部材の有無によって、シートベルトに作用する張力変動の状態を示すグラフである。エネルギ吸収部材を備えないシートベルト用リトラクターにおいては、図９に示すように、第１のプリテンショナー１３の作動によってシートベルトの張力に第１のピークＰ１が発生した後、第１のプリテンショナー１３の作動が終了すると張力が大きく低下する（Ｐ２）。そして、引き続く、第２のプリテンショナー１５の作動によって再び張力が上昇して第２のピークＰ３が生じ、１０ｍｓ程度の極めて短時間の間に、シートベルトの張力が大きく変動する。

一方、ダイラタンシー特性を有するエネルギ吸収部材３８、４８を備える本実施形態のシートベルト用リトラクター１０においては、エネルギ吸収部材３８、４８のダイラタンシー特性によるエネルギ吸収効果に加えて、蛇腹状のエネルギ吸収部材３８、４８を変形させることによるエネルギ吸収効果も加わり、図８に示すように、第１のピークＰ１と第２のピークＰ３間の張力低下が殆どなく、第１のプリテンショナー１３の作動によって発生した張力は、シートベルト張力の変動が抑制された状態で、滑らかに第２のプリテンショナー１５による張力へ引き継がれる。これにより、シートベルトの荷重変動によって乗員に及ぼすが影響が抑制されて、胸部への負担を軽減することができる。

なお、第１のプリテンショナー１３に配置されるエネルギ吸収部材３８のエネルギ吸収特性と、第２のプリテンショナー１５に配置されるエネルギ吸収部材４８のエネルギ吸収特性とは、異なることが好ましい。特に、できるだけ時間をかけてラックを停止させて、乗員に作用するシートベルトの負荷を穏やかにするためには、第１のプリテンショナー１３に配置されるエネルギ吸収部材３８のダイラタンシー特性（図７の実線）より、後に作動する第２のプリテンショナー１５に配置されるエネルギ吸収部材４８のダイラタンシー特性（図７の点線）を低く（柔らかく）設定することが望ましい。

また、車両衝突に伴う乗員の慣性移動により、シートベルトに引き出し方向の荷重がかかると、シートベルトが引き出されてスピンドル２０がシートベルトの引き出し方向に回転を始める。このとき、ロック機構部１６によってトレッドヘッド２２の回転が拘束されているので、スピンドル２０の回転によってフォースリミッタ機構を構成するトーションバー２１が捩れる。このトーションバー２１が塑性変形することによって、エネルギを吸収しながらシートベルトが繰り出されて、乗員の胸部への負担が軽減される。

従って、本実施形態のシートベルト用リトラクター１０によれば、衝突時にガス圧によって駆動される第１及び第２のラック３７，４７が、スピンドル２０をシートベルトの巻取り方向に回転させる第１及び第２のプリテンショナー１３，１５を備えており、それぞれのラック３７，４７の作動終端部に、ダイラタンシー特性を有するエネルギ吸収部材３８，４８が配置されているので、シートベルトの張力変動が抑制された状態でシートベルトをスピンドル２０に巻き取ることができる。これによって、シートベルト巻取り時に乗員に及ぼす荷重変動が低減され、胸部への負担を軽減することができ、高速衝突時の安全性向上が図られる。

更に、第１及び第２のラック３７，４７は、それぞれ第１及び第２ピニオン３５、４５との噛合が解除される前に、先端部３７ｆ，４７ｆが蛇腹状に形成されたエネルギ吸収部材３８，４８に当接して慣性エネルギの吸収作用を開始するので、第１及び第２のラック３７，４７の速度を調節しながらソフトに停止させることができる。これによって、シートベルトの張力変動を効果的に抑制することができる。

また、第１及び第２のプリテンショナー１３，１５が備えるラックアンドピニオン機構のラック３７，４７の作動終端部に配置されたエネルギ吸収部材３８，４８に、直線駆動されるラック３７，４７を衝突させるだけで、エネルギ吸収部材３８，４８の持つダイラタンシー特性によってラック３７，４７の持つ運動エネルギを効率的に吸収して、ラック３７，４７の速度を調節しながら停止させることができる。これによって、シートベルトの張力変動を抑制することができる。

図１０は、本実施形態の変形例に係る、エネルギ吸収部材の形状が異なる第２のプリテンショナーの作動状態を順に示す作動図である。この場合の第２プリテンショナーのエネルギ吸収部材６８は、ダイラタンシー特性を有する樹脂材料によって略矩形に形成されており、ラック室４１ｂの上端部に配置されている。

このエネルギ吸収部材６８によれば、蛇腹状に形成されたエネルギ吸収部材４８（図６参照）のようにエネルギ吸収部材４８自身の変形によるエネルギ吸収効果は期待できないものの、エネルギ吸収部材６８の持つダイラタンシー特性によって、第２ラック４７の運動エネルギを効果的に吸収することができる。

その他の構成及び作用については、上記実施形態のシートベルト用リトラクター１０と同様であるので説明を省略する。なお、この矩形状のエネルギ吸収部材６８は、第１プリテンショナーのエネルギ吸収部材として適用可能である。

尚、本発明は、前述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。例えば、上記した実施形態では、ラックアンドピニオンを用いたダブルプリテンショナー式シートベルト用リトラクターを例に説明したが、これに限定されず、シングルテンショナー式シートベルト用リトラクターであっても同様に適用が可能であり、同様の効果を奏する。

また、ラックアンドピニオン方式に限定されず、衝突時にガス圧によって駆動される複数のボールによってスピンドルが回転駆動されるボール駆動タイプのプリテンショナーとすることもできる。この場合、エネルギ吸収部材は、ボールがスピンドルを駆動している途中から、該ボールの運動エネルギの吸収を開始するように、ボールの排出口などに配置される。更に、エネルギ吸収部材は、ダイラタンシー特性を有する樹脂材料に限定されず、一般的なコイルばね、板ばね、ゴムなどの弾性部材を用いることもできる。

１０ シートベルト用リトラクター
１３ 第１のプリテンショナー
１５ 第２のプリテンショナー
２０ スピンドル
２１ トーションバー
３７ 第１ラック（第１の駆動部材）
３８ エネルギ吸収部材
４７ 第２ラック（第２の駆動部材）
４８ エネルギ吸収部材
６８ エネルギ吸収部材

Claims (7)

1. シートベルトが巻装されるスピンドルと、
   その軸方向一端部が前記スピンドルの軸方向一端部と結合されて、前記スピンドルの中空部内に配置されるトーションバーと、
   少なくとも衝突時にガス圧によって駆動される第１の駆動部材を備え、該第１の駆動部材の駆動により前記スピンドルと結合して前記スピンドルを前記シートベルトの巻取り方向に回転させる第１のプリテンショナーと、
   少なくとも衝突時にガス圧によって駆動される第２の駆動部材を備え、該第２の駆動部材の駆動により前記トーションバーの軸方向他端部と結合し、前記トーションバーを介して前記スピンドルを前記シートベルトの巻取り方向に回転させる第２のプリテンショナーと、
   を備えるシートベルト用リトラクターであって、
   前記第１及び第２の駆動部材の少なくとも一方の作動終端部に配置され、前記第１及び第２の駆動部材の運動エネルギを吸収するダイラタンシー特性を有するエネルギ吸収部材を備えることを特徴とするシートベルト用リトラクター。
2. 前記第１及び第２のプリテンショナーは、ラックアンドピニオン機構を備え、
   前記第１及び第２の駆動部材は、火薬の爆発により発生するガスの前記ガス圧によって直線駆動される前記ラックであ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ー。
3. 前記第２のプリテンショナーは、前記第１のプリテンショナーの作動後に作動し、
   前記第２のプリテンショナーに設けられたエネルギ吸収部材は、前記第１のプリテンショナーに設けられたエネルギ吸収部材よりも低いダイラタンシー特性を有することを特徴とする請求項１または２に記載のシートベルト用リトラクター。
4. シートベルトが巻装されるスピンドルと、
   その軸方向一端部が前記スピンドルの軸方向一端部と結合されて、前記スピンドルの中空部内に配置されるトーションバーと、
   少なくとも衝突時にガス圧によって駆動される駆動部材を備え、該駆動部材の駆動により前記スピンドルと結合して前記スピンドルを前記シートベルトの巻取り方向に回転させるプリテンショナーと、
   を備えるシートベルト用リトラクターであって、
   前記駆動部材の作動終端部側に配置され、前記駆動部材の運動エネルギを吸収するエネルギ吸収部材を備え、
   前記エネルギ吸収部材は、前記駆動部材が前記スピンドルに回転力を与えている間に前記駆動部材との接触を開始して、前記駆動部材の運動エネルギを吸収することを特徴とするシートベルト用リトラクター。
5. 前記エネルギ吸収部材は、ダイラタンシー特性を有することを特徴とする請求項４に記載のシートベルト用リトラクター。
6. 前記エネルギ吸収部材は、弾性部材であることを特徴とする請求項４に記載のシートベルト用リトラクター。
7. 前記プリテンショナーは、第１の駆動部材の駆動により前記スピンドルと結合して前記スピンドルを前記シートベルトの巻取り方向に回転させる第１のプリテンショナーと、第２の駆動部材の駆動により前記トーションバーの軸方向他端部と結合し、前記トーションバーを介して前記スピンドルを前記シートベルトの巻取り方向に回転させる第２のプリテンショナーと、を有し、
   前記第１および第２のプリテンショナーの少なくとも一方の前記プリテンショナーは、前記エネルギ吸収部材を備えることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれかに記載のシートベルト用リトラクター。

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