JP2012116296A - プリテンショナー、これを有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 - Google Patents

プリテンショナー、これを有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 Download PDF

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Abstract

【課題】非作動状態でスプリングの付勢力をピストンを介して力伝達部材に効率よく伝達させて力伝達部材のがたつきを抑制する。
【解決手段】プリテンショナー8のピストン25の外周側面25fに円弧状に湾曲した凹部25hが形成されるとともに、ピストン25の初期セット状態で、凹部25hがパイプ10の湾曲部10eの湾曲した内周側10fの内周面10dの部分10d1に密着または
ほぼ密着する。これにより、ピストン25の外周側面25fがパイプ10の湾曲部10eにセットされても、パイプ10の湾曲部10eの内周面10dの部分10d1へのピスト
ン25の外周側面25fのラップを小さくすることができる。したがって、ピストン25とパイプ10との間の摺動抵抗を、外周側面に凹部を有さない円柱のピストンに比べて小さくすることができる。
【選択図】 図4

Description

本発明は、シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタに設けられかつピストンおよび複数の力伝達部材を用いたプリテンショナーの技術分野、シートベルトリトラクタの技術分野、および車両のシートベルト装置の技術分野に属するものである。
従来、自動車等の車両に装備されるシートベルト装置においては、プリテンショナーを備えたシートベルトリトラクタが種々提案されている。このプリテンショナーは、車両の衝突時等の通常の減速度より大きな減速度が車両に加えられた緊急時の初期に、ガスジェネレータで発生した反応ガスによりシートベルトリトラクタのスプールをシートベルト巻き取り方向に回転させて、このスプールによりシートベルトを巻き取る。これにより、シートベルトのたるみを迅速に除去するとともにシートベルトに張力を付与して、乗員の拘束力を高めるようになっている。
従来のプリテンショナーの一例として、パイプ内にボールからなる複数の力伝達部材とピストンとを収容し、緊急時に反応ガスのガス圧を受けてピストンが作動するとともに、このピストンにより力伝達部材が押圧されてパイプにガイドされながら移動してリングギアの複数の被押圧部を押圧し、このリングギアでスプールをシートベルト巻き取り方向に回転させるプリテンショナーが知られている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1に記載のプリテンショナーでは、反応ガスのガス圧を受けるピストンが設けられており、このピストンがガス圧により作動して力伝達部材を押圧するようになっている。その場合、ピストンは円柱に形成されてパイプとの間のシール性を良好にして反応ガスのガス圧を効率よく受けることで、圧力損失を極力低減するようにされている。また、ボールからなる複数の力伝達部材を用いた場合、スプリングで複数の力伝達部材をリングギアに付勢することで、プリテンショナーの非作動時にボールが移動しないように保持されている。
一方、プリテンショナーを備えたシートベルトリトラクタは全体的に小型コンパクトに形成されることが従来から求められている。そこで、ボールからなる複数の力伝達部材を収容しかつこれらの力伝達部材をガイドするパイプをスペース上効率よく3次元に取り回す(パイピングする)ことで、小型コンパクトに形成されたプリテンショナーを備えたシートベルトリトラクタが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特表2007−522030号公報。 特開2010−36651号公報。
ところで、特許文献2に記載のプリテンショナーに、特許文献1に記載のプリテンショナーの円柱のピストンを適用することで、ガスジェネレータで発生した反応ガスのガス圧を効率よく利用しながら、プリテンショナーを備えたシートベルトリトラクタを小型コンパクトに形成することが考えられる。その場合、図8(a)ないし(c)に示すように、円柱のピストンaは樹脂や金属等から形成されるとともに、その外周側面a1がピストン
aの軸方向に向かって直線状に形成されることが考えられる。
このようなプリテンショナーを備えたシートベルトリトラクタでは、図9(a)および(b)に示すようにガスジェネレータbが設置される場所からすぐに隣接してパイプcが湾曲される場合があるとともに、プリテンショナーの非作動状態で円柱のピストンaがこのパイプcの湾曲部c1にセットされる可能性がある。
しかしながら、このように円柱のピストンaがパイプcの湾曲部c1にセットされた場
合、円柱のピストンaの外周側面a1がピストンaの軸方向に向かって直線状になってい
るとともにシール性を確保するために、ピストンaの大きさによって、図9(a)に示すようにピストンaの外周側面a1がパイプcの湾曲部c1の内周面c2に圧接されて食い込
んだラップ状態にならざるを得ないか、図9(b)に示すようにピストンaの外周側面a1がパイプcの湾曲部c1の内周面c2に食い込むほどではないが圧接された状態にならざ
るを得なくなる。このため、パイプcとピストンaとの間の摺動抵抗が大きくなり、スプリングの付勢力がボールからなる力伝達部材dに効率よく伝達されず、スプリングにより力伝達部材dを移動しないように効果的に付勢することが難しくなる場合が考えられる。このため、力伝達部材dが若干がたついて、隣接する力伝達部材dどうしが接触することによるがたつき音が発生するという問題が起こる可能性が考えられる。
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、非作動状態でスプリングの付勢力をピストンを介して力伝達部材に効率よく伝達させて力伝達部材のがたつきを効果的に抑制することのできるプリテンショナー、これを有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を提供することである。
前述の課題を解決するために、本発明のプリテンショナーは、パイプと、緊急時にガスを発生するガスジェネレータと、前記パイプ内に移動可能に設けられるとともに前記ガスジェネレータで発生した前記ガスのガス圧を受圧して力を発生するピストンと、前記ピストンが発生した前記力を伝達する複数の力伝達部材と、非作動時に前記ピストンを前記力伝達部材の方へ付勢するスプリングと、少なくとも回転可能に設けられるとともに、内周に複数の内歯を有しかつ外周に前記力伝達部材で伝達される前記力で押圧される複数の被押圧部を有するリングギアと、スプール側部材に設けられるとともに、前記内歯に噛合する外歯を有しかつ前記スプール側部材を回転させるピニオンとを少なくともを備え、緊急時に、前記力伝達部材が前記リングギアの被押圧部を押圧することで前記スプール側部材をシートベルト巻き取り方向に回転させるプリテンショナーにおいて、前記ピストンの外周側面に前記ピストンの軸方向に向かって湾曲した凹部が形成されていることを特徴としている。
また、本発明のプリテンショナーは、前記パイプが湾曲された湾曲部を有し、非作動時に前記ピストンが前記パイプの前記湾曲部にセットされているとともに、前記ピストンの外周側面に形成された前記凹部の少なくとも一部が、前記パイプの前記湾曲部の湾曲した内周側のパイプの内周面の部分に当接していることを特徴としている。
更に、本発明のプリテンショナーは、ピストンの軸方向に沿う前記凹部の断面形状が円弧状に湾曲して形成されているとともに、前記凹部の前記断面形状の半径が、前記パイプの前記湾曲部の前記パイプの前記内周面の部分の半径と同じかまたはほぼ同じに設定されていることを特徴としている。
一方、本発明のシートベルトリトラクタは、シートベルトを巻き取るスプールと、緊急時に前記スプールをシートベルト巻き取り方向に回転させるプリテンショナーとを少なく
とも有し、前記プリテンショナーが前述の本発明のプリテンショナーのいずれか1つであることを特徴としている。
また、本発明のシートベルト装置は、シートベルトと、前記シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタと、シートベルトに摺動可能に支持されたタングと、車体に設けられるとともに前記タングが係脱可能に係止されるバックルとを少なくとも有し、前記シートベルトリトラクタが前述の本発明の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。
このような構成をした本発明のプリテンショナーおよびシートベルトリトラクタによれば、ピストンの外周側面にピストンの軸方向に向かって湾曲した凹部が形成されるので、ピストンの初期セット状態でこの凹部がパイプの湾曲部のパイプ内周面に密着可能またはほぼ密着するようになる、したがって、ピストンの外周側面がパイプの湾曲部にセットされても、パイプの湾曲部のパイプの内周面の内周面部分へのピストンの外周側面のラップを小さくすることができる。したがって、ピストンの外周側面がパイプの湾曲部のこのパイプ内周面部分に圧接する圧接力を、外周側面に湾曲した凹部を有さない円柱のピストンに比べてはるかに小さくすることができるので、ピストンとパイプとの間の摺動抵抗も小さくすることができる。これにより、スプリングの付勢力をピストンを介して力伝達部材に効率よく伝達させることができ、プリテンショナーの非作動状態での各力伝達部材のがたつきを効果的に抑制することが可能となる。その結果、プリテンショナーの非作動状態での各力伝達部材のがたつき音を低減することができる。
特に、ピストンの軸方向に沿って(向かって)湾曲した凹部の断面形状の半径が、パイプの湾曲部の湾曲した内周側のパイプの内周面部分の半径と同じかまたはほぼ同じに設定されることで、この凹部がパイプの湾曲部のパイプ内周面部分に倣って密着またはほぼ密着する。したがって、ピストンの外周側面がパイプの湾曲部にセットされても、パイプの湾曲部のパイプの内周面部分へのピストンの外周側面のラップを更に一層小さくすることができる。これにより、スプリングの付勢力をピストンを介して力伝達部材に更に一層効率よく伝達させることができ、プリテンショナーの非作動状態での各力伝達部材のがたつきを更に効果的に抑制することが可能となる。
更に、本発明のシートベルトリトラクタを備えたシートベルト装置によれば、プリテンショナーの非作動状態での各力伝達部材のがたつき音を低減することができるので、多数の力伝達部材を有するプリテンショナーが車室内に設置されても、通常時(プリテンショナーの非作動時)に乗員は車室内で快適に過ごすことが可能となる。
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を備えたシートベルト装置を模式的に示す図である。 この例のプリテンショナーを備えるシートベルトリトラクタの一部を部分的に切り欠いて示す側面図である。 (a)は図2に示す例のプリテンショナーを備えるシートベルトリトラクタの正面図、(b)は図3(a)における左側面図、(c)は図3(a)における右側面図、(d)は図3(a)における上面図である。 図2に示す例のプリテンショナーを備えるシートベルトリトラクタを、パイプの一部を切り欠いて示す上面図である。 (a)は図2に示す例のプリテンショナーに用いられるピストンの正面図、(b)は図5(a)における左側面図、(c)は図5(a)におけるVC−VC線に沿う断面図である。 (a)および(b)は、それぞれ図5(a)ないし(c)に示すピストンの初期セット状態を示す図である。 (a)は図2に示す例のプリテンショナーの作動終了直前を示す図、(b)は図2に示す例のプリテンショナーの作動終了直後を示す図である。 (a)は比較例として示すプリテンショナーに用いられるピストンの正面図、(b)は図8(a)における左側面図、(c)は図8(a)におけるVIIIC−VIIIC線に沿う断面図である。 図8に示す比較例のピストンのセット状態を示し、(a)はパイプの湾曲部の内周面に圧接されて食い込んだラップ状態になるピストンの一例を示す部分断面図、(b)はパイプの湾曲部の内周面に圧接されるが食い込むほどではない他のピストンの例を示す部分断面図である。
以下、図面を用いて本発明を実施するため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を備えたシートベルト装置を模式的に示す図である。
図1に示すように、この例のシートベルト装置1は、基本的には従来公知の三点式シートベルト装置と同じである。図中、1はシートベルト装置、2は車両シート、3は車両シート2の近傍に配設されたシートベルトリトラクタ、4はシートベルトリトラクタ4に引き出し可能に巻き取られかつ先端のベルトアンカー4aが車体の床あるいは車両シート2に固定されるシートベルト、5はシートベルトリトラクタ3から引き出されたシートベルト4を乗員のショルダーの方へガイドするガイドアンカー5、このガイドアンカー5からガイドされてきたシートベルト4に摺動自在に支持されたタング6、車体の床あるいは車両シートに固定されかつタング6が係脱可能に挿入係合されるバックル7である。
このシートベルト装置1におけるシートベルト4の装着操作および装着解除操作も、従来公知のシートベルト装置と同じである。
この例のシートベルトリトラクタ3は従来公知の緊急ロック式シートベルトリトラクタ(ELR)または従来公知の自動ロック式シートベルトリトラクタ(ALR)である。そして、このシートベルトリトラクタ3はプリテンショナーを備えている。このプリテンショナーは従来公知のプリテンショナーと同様に、車両衝突時等の、通常走行時の減速度よりはるかに大きな減速度が車両に加えられたときに作動して、シートベルトリトラクタ3のスプール(不図示)をシートベルト巻き取り方向に回転させ、シートベルト4を所定量巻き取り乗員の拘束力を高めるものである。
図2は、この例のプリテンショナーを備えるシートベルトリトラクタの一部を部分的に切り欠いて示す側面図である。
図2に示すように、シートベルトリトラクタ3は、本発明に係るプリテンショナーの実施の形態の一例であるプリテンショナー8を備えている。この例のプリテンショナー8は、シートベルトリトラクタ3のフレーム9に支持されている。フレーム9は、車室内側(図2において左側)に位置して車体に取り付けられるベース部9aと、このベース部9aから折曲されて設けられる一対の側壁9b,9cとを有する。
プリテンショナー8はパイプ10を有している。このパイプ10は、例えば特許文献2に記載されているパイプの配管の取り回し(パイピング)で配設されている。すなわち、図3(a)ないし(d)に示すように、プリテンショナー8が車体に取り付けられた状態で、パイプ10はその先端部10aが最下位置とされ、この先端部10aから上方に直線状に延設されて一方の側壁9bに取り付けられている。その場合、パイプ10の先端部10aにガイド部材11が設けられている。これらのパイプ10の先端部10aおよびガイ
ド部材11がボルト等の適宜の固着具によって一方の側壁9bに固定されたパイプ取り付け部24に取り付けられている。
更に、パイプ10はフレーム9の一方の側壁9bの略上端で略直角に曲げられて車室外側に向かって直線状にかつ略水平に延設されるとともに、一方の側壁9bのベース部9aと反対側の端近傍で略直角に曲げられて車両前後方向に直線状にかつ略水平に延設され、更に、他方の側壁9cの車両前後方向端近傍で略直角に曲げられてパイプ10の基端部10bが車室内側に向かって直線状にかつ水平方向に対して若干上向きに傾斜するようにして延設される。このように、パイプ10は3次元にパイピングされてその設置スペースをコンパクトにされている。
図4に示すように、パイプ10内には、鉄あるいはアルミニウム等の金属製のボール12aからなる力伝達部材12が移動可能に配設されているとともに、ボール12aを押圧する円柱状のピストン25が移動可能に配設されている。その場合、隣り合うボール12aどうしは互いに接触して配設される。
パイプ10の基端部10bにはパイプ状の圧力容器13が接続されている。この圧力容器13および基端部10bには、ガスジェネレータ14が設けられている。そして、ガスジェネレータ14で発生された反応ガスのガス圧がピストン25の一端側の受圧端面25aで受圧されるとともに、ピストン25の他端側の押圧端面25bでボール12aを押圧するようになっている。
更に、パイプ10内には、ガスジェネレータ14とピストン25との間にスプリング26が縮設されている。そして、プリテンショナー8の非作動状態で、このスプリング26の付勢力によりピストン25が付勢されてボール12aを押圧することで、ボール12aのがたつきを抑制している。
ところで、この例のプリテンショナー8では、前述のようにパイプ10が3次元にパイピングされているため、パイプ10はその基端部10bからすぐに隣接して形成されかつほぼ直角に湾曲した湾曲部10eを有している。そして、プリテンショナー8の非作動時に、ピストン25がスプリング26によって付勢された状態でこの湾曲部10e内に位置するようにセットされている。
ピストン25は樹脂あるいは金属等から形成されている。図5(a)ないし(c)に示すように、ピストン25は、受圧端面25aおよび押圧端面25bにそれぞれ形成された円形の凹部25c,25dを有している。一方の凹部25cにより、受圧端面25aにガ
ス圧が作用したとき凹部25cを取り囲む外周縁部25eの外周側面25fがパイプ10の内周面10dの全体に密着可能となる。また、他方の凹部25dにより、受圧端面25aにガス圧が作用してピストン25がボール12aを押圧したときこの凹部25dにボール12aの一部が侵入することで、凹部25dを取り囲む外周縁部25g側の外周側面25fがパイプ10の内周面10dに密着するようになる。ピストン25のこれらの密着により、ピストン25とパイプ10との間のシール性が向上されている。
また、ピストン25の外周側面25fには、ピストン25の軸方向に沿う(向かう)断面形状が円弧状に湾曲した凹部25hが外周側面25fの全周にわたって形成されている。この凹部25hの半径は、パイプ10の湾曲部10eの湾曲した内周側10fの内周面10dの部分10d1の半径と同じかまたはほぼ同じに設定されている。したがって、図
6(a)および(b)に示すようにピストン25の外周側面25fの凹部25hはパイプ10の湾曲部10eの湾曲した内周側10fの内周面10dの部分10d1に倣って密着
またはほぼ密着するようになっている。その場合、凹部25hの深さd(外周側面25f
から凹部25hの底までの長さ;図5(d)に図示)が比較的深い(大きい)と、図6(a)に示すようにピストン25の凹部25hと湾曲部10eの湾曲した内周側10fの内周面10dの部分10d1とのピストン軸方向の密着長さが大きく設定され、また、凹部
25hの深さdが比較的浅い(小さい)と、図6(b)に示すようにピストン25の凹部25hと湾曲部10eの湾曲した内周側10fの内周面10dの部分10d1とのピスト
ン軸方向の密着長さが小さく設定される。このようにピストン25の凹部25hと湾曲部10eの湾曲した内周側10fの内周面10dの部分10d1との密着量が凹部25hの
深さdに応じて種々設定可能となっている。なお、パイプ10の湾曲部10eの湾曲した外周側10gの内周面10dの部分10d3とピストン25の凹部25hとは離間してい
る。
そして、プリテンショナー8の非作動時のピストン25の初期セット状態でピストン25の外周側面25fがパイプ10の湾曲部10eの湾曲した内周側10fの内周面10dの部分10d1に倣って密着またはほぼ密着することで、ピストン25の外周側面25f
がパイプ10の湾曲部10eにセットされても、ピストン25の外周側面25fがパイプ10の湾曲部10eの湾曲した内周側10fの内周面10dの部分10d1に圧接する圧
接力は、凹部25hを有さない図8(a)ないし(c)に示す比較例の円柱のピストンに比べてはるかに小さくなる。これにより、ピストン25とパイプ10との間の摺動抵抗も小さくなる。したがって、スプリング26の付勢力はピストン25を介してボール12aに効率よく伝達され、プリテンショナー8の非作動状態での各ボール12aのがたつきは効果的に抑制されている。
プリテンショナー8は図示しないケース本体を有し、このケース本体は一方の側壁9bに取り付けられている。また、ケース本体内には、リングギア15が回転可能にかつ図2において右方へ移動可能に配設されている。このリングギア15は内周面に形成された複数の内歯15aを有している。
このリングギア15の外周面には、通常時(プリテンショナー8の非作動時)に最初(先頭)の第1のボール12aが当接する周方向に所定長さ外周端縁16cを有する1つの略円弧状のストッパ16(本発明の被押圧部にも相当)と、複数(図示例では、6個)の略三角形状のレバー17(本発明の被押圧部に相当)とが突設されている。その場合、ストッパ16の周方向一端側とこの周方向一端側に隣接するレバー17との間の周方向の間隔およびストッパ16の周方向他端側とこの周方向他端側に隣接するレバー17との間の周方向の間隔は、いずれも、1個のボール12aの一部が収容可能な大きさに設定されている。また、複数のレバー17は互いに隣接する2個のレバー17間の周方向の間隔は、互いに接触する2個のボール12aのそれぞれの一部が収容可能な大きさに設定されている。更に、ストッパ16の外周端縁16cおよびすべてのレバー17の各先端は、リングギア15の円と同心の円の円周上またはほぼ円周上に位置されている。更に、ストッパ16およびすべてのレバー17の幅(具体的には、リングギア15の軸方向の幅)も同一またはほぼ同一とされているとともに、これらのストッパ16およびすべてのレバー17の幅はいずれもパイプ10の切欠部10cの幅より小さく設定されている。したがって、リングギア15のストッパ16およびすべてのレバー17は切欠部10cからパイプ10内に進入可能になっている。
シートベルトリトラクタ3のスプール27(図4に図示)に回転的に連結されるロッキングベース(不図示)の回転軸18(本発明のスプール側部材に相当)には、ピニオン19がこの回転軸18と一体回転可能に取り付けられている(なお、ピニオン19は、図示しないがスプール27の回転軸に一体回転可能に取り付けることもできる)。ロッキングベースは従来公知のELRやALRに設けられるものである。すなわち、ロッキングベースは、通常時はシートベルト4を巻き取るシートベルトリトラクタ3のスプールと一体回
転し、車両衝突時等の車両に大きな減速度が加えられた緊急時に作動されるロック機構によりその回転がロックされることでスプールのシートベルト引き出し方向の回転を阻止するものである。複数のボールを用いたプリテンショナーおよびロッキングベースを有するELRとして、例えば特開2001−233172号公報等に記載されたELRがあり、この公開公報を参照すればロッキングベースの作動を理解することができるので、その詳細な説明は省略する。
ピニオン19は複数の外歯19aを有している。このピニオン19の外歯19aにリングギア15の内歯15aが噛合可能となっている。そして、プリテンショナー8の作動時に、各ボール12aはパイプ10の切欠部10cからパイプ10内に進入するストッパ16および各レバー17を上方から押圧して、リングギア15にシートベルト巻き取り方向(図2において反時計回り)の回転駆動力を加えるとともに、リングギア15にピニオン19の方へ直進移動力を加えるようになっている。したがって、パイプ10の切欠部10cに、ボール12aによる力伝達部材12がリングギア15に回転駆動力および直進移動力を伝達する力伝達部が配設されている。
通常時(プリテンショナー8の非作動時)は、リングギア15はシェアピン20で図2に示す非作動位置に保持されている。リングギア15の非作動位置では、内歯15aは外歯19aに噛合しなく、これらの外歯19aから離間している。したがって、ピニオン19(つまり、スプール)の回転はリングギア15に影響されない。また、プリテンショナー8が作動した緊急時は、力伝達部で力伝達部材12からリングギア15に加えられる回転駆動力および直進移動力により、シェアピン20がせん断破壊し、リングギア15は図7(a)に示す作動位置となる。リングギア15の作動位置では、内歯15aが外歯19aに噛合する。したがって、ピニオン19(つまり、スプール)の回転がリングギア15に影響される。
この例のプリテンショナー8では、切欠部10cにおける力伝達部がピニオン19(つまり、スプール)の回転点中心の略水平方向となるようにされている。これにより、各ボール12aは力をリングギア15にリングギア15の略接線方向に沿ってシートベルト巻き取り方向に伝達する。その結果、各ボール12aは力をリングギア15に最も効率よくリングギア15に伝達するようになる。
プリテンショナー8のケース本体には、ボール12aをガイドする円弧状のガイド面21aを有するガイド壁21が形成されている。このガイド壁21により、ボール12aをガイドするガイド溝22が形成されている。このガイド溝22は、リングギア15が図2において右方へ移動して図7(a)に示すようにリングギア15の内歯15aがピニオン19の外歯19aに噛合した状態でのリングギア15の中心と同心またはほぼ同心の円の円弧に形成されている。また、ガイド部材11は円弧状のガイド面11aを有しており、このガイド面11aは、ガイド面21aと1つの湾曲面上にほぼ位置している。したがって、このガイド面11aは、ガイド溝22とパイプ10との接続部においてボール12aをパイプ10からガイド溝22に円滑にガイドするようにされている。
更に、円弧状のガイド壁21のガイド部材11側と反対側の端に隣接して、ガイド壁23がプリテンショナーのケース本体に設けられている。このガイド壁23は、ガイド壁21と反対側の端部が湾曲した略J字状(図2において左側を下にしてみたとき)に形成されている。この湾曲した端部は、最初のボール12aが当接可能なケース本体側のストッパ23aとされている。このストッパ23aは最初のボール12aが当接したとき、ストッパ23aの先端がボール12aからの押圧力で図2において左方へ移動するように変形可能とされている。したがって、このようにストッパ23aが変形することで、ボール12aからストッパ23aに加えられる衝撃が緩和される。すなわち、ストッパ23aは衝
撃緩和部材として機能する。
このように構成されたこの例のプリテンショナー8の作動について説明する。
プリテンショナー8の非作動時には、図2に示すようにリングギア15が非作動位置にされている。したがって、リングギア15はその内歯15aがピニオン19の外歯19aに噛合しない状態に保持されている。また、スプリング26の付勢力でピストン25がボール12aを押圧するので、最初の第1のボール12aがストッパ16のリングギア回転方向上流側の側縁16aに当接した状態に保持される(なお、リングギア15の回転方向は図2において反時計回り、すなわちシートベルト巻き取り方向である)。このとき、スプリング26の付勢力がピストン25を介してボール12aへ効率よく伝達されるので、各ボール12aは順次互いに隣接するボール12aどうしが当接した状態にされてがたつくことなく保持される。このとき、ガスジェネレータ14がガスを発生しなく、ボール12aはリングギア15側のストッパ16をスプリング26の付勢力で軽く押圧するだけで、リングギア15が作動する程度には実質的に押圧しない。
乗員のシートベルト装着状態での前述の緊急時には、ガスジェネレータ14が作動してガスを発生し、発生したガスによって図示しないピストンを介してボール12aに大きな押圧力が加えられる。この押圧力が第1のボール12aに伝達される。すると、リングギア15のストッパ16が第1のボール12aで押圧されるので、シェアピン20がせん断破壊する。これにより、リングギア15が第1のボール12aを介した押圧力で図2おいて右方へ移動するとともに反時計回りに回転する。そして、図7(a)に示すようにリングギア15の内歯15aがピニオン19の外歯19aに噛合し、ピニオン19がリングギア15と同方向に回転開始する。これにより、回転軸18つまりスプールがシートベルト巻き取り方向に回転開始し、乗員に装着されているシートベルト4が巻き取り開始される。
第1のボール12aがストッパ16とこのストッパ16にリングギア回転方向上流側に最初に位置するレバー17との間に収容されるとともに、次の第2のボール12aが、最初のレバー17とリングギア回転方向上流側に隣接する次のレバー17に当接する。したがって、第2および第3のボール12aが次のレバー17を同様に押圧する。これらの第2および第3のボール12aを介する次のレバー17への押圧力で、リングギア15およびピニオン19がともに反時計回りに更に回転する。これにより、シートベルト4がスプールに更に巻きられる。このとき、第1のボール12aによるストッパ16への押圧力は、実質的に消滅している。
最初のレバー17と次のレバー17との間に2個の第2および第3ボール12aが収容される。次に、第5のボール12aが、次のレバー17とリングギア回転方向上流側に隣接する更なる次のレバー17に当接する。したがって、第5および第6のボール12aが更なる次のレバー17を同様に押圧する。これらの第5および第6のボール12aを介する更なる次のレバー17への押圧力で、リングギア15およびピニオン19がともに反時計回りに更に回転する。これにより、シートベルト4がスプールに更に巻きられる。このとき、第2および第3のボール12aによるレバー17への押圧力は、実質的に消滅している。
以後、第7のボール12a以降のボール12aが同様にして順次レバー17を押圧するので、リングギア15およびピニオン19がともに反時計回りに更に回転する。これにより、シートベルト4がスプールに更に巻きられる。
ストッパ16およびレバー17への押圧力が実質的に消滅したボール12aは、それぞれストッパ16とレバー17との間または隣接するレバー17間に収容された状態で、ガ
イド溝22にガイドされてリングギア15の回転とともに移動する。そして、図7(a)に示すように第1のボール12aがケース本体側のストッパ23aに当接する。このとき、リングギア15のストッパ16のリングギア回転方向下流側の側縁16bが対向するボール12aに当接していない。
第1のボール12aがストッパ23aに当接すると、図7(b)に示すようにストッパ23aは第1のボール12aの押圧力で変形し、リングギア15は更に反時計回りに回転する。このストッパ23aの変形により、各ボール12aの運動エネルギが部分的に吸収される。そして、リングギア15の更なる反時計回りの回転により、図7(b)に示すようにリングギア15のストッパ16の外周端縁16cが対向するボール12aに当接し、このボール12aはストッパ16の外周端縁16cと切欠部10cに対向する切欠部10cと反対側のパイプ10の内周面10dの部分10d2との間に挟圧される。
そして、リングギア15の回転力によるボール12aの挟圧力(つまり、ストッパ16によるボール12aの押圧力)がストッパ16の外周端縁16cとパイプ10の内周面10dの部分10d2との間の楔効果により増大するので、ストッパ16の外周端縁16c
のボール12aへの当接力が増大する。この楔効果は、ストッパ16の外周端縁16cとパイプ10の内周面10dの部分10d2との間の間隔がボール12aの移動方向(つま
り、リングギア15の回転方向に向かって次第に狭くなることで発揮される。これにより、このボール12aは移動不能となり、リングギア15の回転が停止する。したがって、ピニオン19およびスプールの回転も停止し、スプールによるシートベルト巻き取りが終了する。このプリテンショナー8によるシートベルト4の巻き取りにより、シートベルト4による乗員の拘束力が高められる。なお、このときのリングギア15の回転量とスプールの回転量(すなわち、スプールのシートベルト巻取り量)との関係は、リングギア15の内歯15aとピニオン19の外歯19aとのギア比を適宜設定することにより決定される。
リングギア15の回転が停止することで、第2のボール以降のボール12aの移動も停止する。このとき、パイプ10内に発生したガスのガス圧は低圧となっている。このように、各ボール12aが停止した状態では、各ボール12aのほとんどがリングギア15の外周面に沿って位置するとともに、残りのボール12aおよびピストンがパイプ10内に位置している。
この例のプリテンショナー8の他の作動は、従来の複数のボールを用いたプリテンショナーの作動と実質的に同じである。また、この例のシートベルトリトラクタ3の他の作動も、従来のELRあるいはALRの作動と実質的に同じである。
この例のプリテンショナー8およびシートベルトリトラクタ3によれば、ピストン25の外周側面25fに円弧状に湾曲した凹部25hが形成されるので、ピストン25の初期セット状態で、この凹部25hがパイプ10の湾曲部10eの湾曲した内周側10fにおける内周面10dの部分10d1に密着またはほぼ密着する。特に、ピストン25の軸方
向に沿って湾曲した凹部25hの断面形状の半径が湾曲部10eの内周側10fの内周面10dの部分10d1の半径と同じかまたほぼ同じに設定することで、凹部25hがパイ
プ10の湾曲部10eの湾曲した内周側10fにおける内周面10dの部分10d1に倣
って密着またはほぼ密着するようになる。このようにピストン25の外周側面25fがパイプ10の湾曲部10eの湾曲した内周側10fの内周面10dの部分10d1に倣って
密着またはほぼ密着することで、ピストン25の外周側面25fがパイプ10の湾曲部10eにセットされても、パイプ10の湾曲部10eの湾曲した内周側10fの内周面10dの部分10d1へのピストン25の外周側面25fのラップを小さくすることができる
。したがって、ピストン25の外周側面25fがパイプ10の湾曲部10eの湾曲した内周側10fの内周面10dの部分10d1に圧接する圧接力を、外周側面に湾曲した凹部
を有さない図8(a)ないし(c)に示す円柱のピストンに比べてはるかに小さくすることができるので、ピストン25とパイプ10との間の摺動抵抗も小さくすることができる。これにより、スプリング26の付勢力をピストン25を介してボール12aに効率よく伝達させることができ、プリテンショナー8の非作動状態での各ボール12aのがたつきを効果的に抑制することが可能となる。その結果、プリテンショナー8の非作動状態での各ボール12aのがたつき音を低減することができる。
更に、この例のシートベルトリトラクタ3を備えたシートベルト装置1によれば、プリテンショナー8の非作動状態での各ボール12aのがたつき音を低減することができるので、多数のボール12aを有するプリテンショナー8が車室内に設置されても、通常時(プリテンショナー8の非作動時)に乗員は車室内で快適に過ごすことが可能となる。
なお、本発明に係るプリテンショナーは、前述の例に限定されることはなく、種々の設計変更が可能である。例えば、前述の例では力伝達部材12としてボール12aを用いているが、力伝達部材12はボール12aに代えて、円柱や太鼓状のころを用いることもできる。また、凹部25hは円弧状に代えて楕円形状や長円形状に形成することもできる。要は、本発明は特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々設計変更が可能である。
本発明のプリテンショナー、シートベルトリトラクタおよびシートベルト装置は、シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタに設けられ複数のボールを用いたプリテンショナー、シートベルトリトラクタ、および車両のシートベルト装置に好適に利用することができる。
1…シートベルト装置、3…シートベルトリトラクタ、4…シートベルト、6…タング、7…バックル、8…プリテンショナー、9…フレーム、10…パイプ、10a…先端部、10b…基端部、10c…切欠部、10d…パイプ10の内周面、10d1…湾曲部10
eの湾曲した内周側10fのパイプ10の内周面10dの部分、10d2…切欠部10c
と反対側のパイプ10の内周面10dの部分、10e…湾曲部、10f…湾曲部10eの湾曲した内周側、10g…湾曲部10eの湾曲した外周側、12…力伝達部材、12a…ボール、13…圧力容器、14…ガスジェネレータ、15…リングギア、16…ストッパ、17…レバー、19…ピニオン、25…ピストン、25a…受圧端面、25b…押圧端面、25f…外周側面、25h…凹部、26…スプリング、27…スプール

Claims (5)

  1. パイプと、緊急時にガスを発生するガスジェネレータと、前記パイプ内に移動可能に設けられるとともに前記ガスジェネレータで発生した前記ガスのガス圧を受圧して力を発生するピストンと、前記ピストンが発生した前記力を伝達する複数の力伝達部材と、非作動時に前記ピストンを前記力伝達部材の方へ付勢するスプリングと、少なくとも回転可能に設けられるとともに、内周に複数の内歯を有しかつ外周に前記力伝達部材で伝達される前記力で押圧される複数の被押圧部を有するリングギアと、スプール側部材に設けられるとともに、前記内歯に噛合する外歯を有しかつ前記スプール側部材を回転させるピニオンとを少なくともを備え、緊急時に、前記力伝達部材が前記リングギアの被押圧部を押圧することで前記スプール側部材をシートベルト巻き取り方向に回転させるプリテンショナーにおいて、
    前記ピストンの外周側面に前記ピストンの軸方向に向かって湾曲した凹部が形成されていることを特徴とするプリテンショナー。
  2. 前記パイプは湾曲された湾曲部を有し、
    非作動時に前記ピストンは前記パイプの前記湾曲部にセットされているとともに、前記ピストンの外周側面に形成された前記凹部の少なくとも一部が、前記パイプの前記湾曲部の湾曲した内周側のパイプの内周面の部分に当接していることを特徴とする請求項1に記載のプリテンショナー。
  3. ピストン軸方向に沿う前記凹部の断面形状が円弧状に湾曲して形成されているとともに、前記凹部の前記断面形状の半径が、前記パイプの前記湾曲部の前記パイプの前記内周面の部分の半径と同じかまたはほぼ同じに設定されていることを特徴とする請求項2に記載のプリテンショナー。
  4. シートベルトを巻き取るスプールと、緊急時に前記スプールをシートベルト巻き取り方向に回転させるプリテンショナーとを少なくとも有し、
    前記プリテンショナーは請求項1ないし3のいずれか1に記載のプリテンショナーであることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
  5. シートベルトと、前記シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタと、シートベルトに摺動可能に支持されたタングと、車体に設けられるとともに前記タングが係脱可能に係止されるバックルとを少なくとも有し、
    前記シートベルトリトラクタは請求項4に記載の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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