JP2012126160A - 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

Abstract

【課題】スプールを回転させるリングギアに複数の力伝達部材のエネルギを効率よく伝達させて作動量を増大する。
【解決手段】パイプ１０はリングギア１５のレバー１７をパイプ１０内に進入させる切欠部１０ｃを有する。この切欠部１０ｃに対向する側のパイプ１０の内周面１０ｄは、パイプ１０の湾曲部１０ｂにおける湾曲内周面と、パイプ１０の直線部１０ａにおける直線状内周面と、湾曲内周面から直線状内周面に移行する変移部Ｐとを有する。この変移部Ｐは、切欠部１０ｃの切欠部端縁１０ｈから延びる仮想直線αがパイプ１０の直線部１０ａの内周面１０ｄの仮想延長線βに直角に交わる交点Ｑより、ボール１２ａがリングギア１５のレバー１７を押圧開始する位置側に位置している。
【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、ボールからなる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開発されている。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が収容され、これらの力伝達部材が緊急時にガスジェネレータにより発生された反応ガスによる力を受けてパイプ内に沿って移動してリングギアのレバーからなる複数の被押圧部を押圧することで、リングギアが回転されてスプールがシートベルト巻き取り方向に回転され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においては、リングギアの複数の被押圧部は力伝達部材によって押圧されるためには、パイプ内にボールからなる複数の力伝達部材の移動経路に進入する必要がある。このため、図８に示すようにパイプ１０１にパイプ１０１の長手方向に沿う細長い切欠部１０２が設けられ、リングギア１０３の被押圧部１０４がこの切欠部１０２を通ってパイプ１０１内の力伝達部材１０５の移動経路に進入するようにされている。また、この種のプリテンショナーにおいては、力伝達部材がスムーズに移動できるようにするため、力伝達部材の外径がパイプ１０１の内径より小さく設定されている。

国際公開２０１０−０８４６８７号公報。

ところで、力伝達部材１０５がガイドされるパイプ１０１は配置スペースの関係から湾曲して取り回されて配置されている。その場合、力伝達部材１０５がリングギア１０３の被押圧部１０４を押圧する位置では、パイプ１０１は直線部１０１ａに形成されるとともに、力伝達部材１０５の移動方向手前側でこの直線部１０１ａに連結する部分が湾曲部１０１ｂとされている。そして、パイプ１０１の湾曲部１０１ｂで内側に位置する内周面１０１ｅに、切欠部１０２が形成される。また、パイプ１０１の湾曲部１０１ｂで外側に位置する内周面１０１ｃは、湾曲部１０１ｂから直線部１０１ａに移行する変移部Ｐを有する。この変移部Ｐは、切欠部１０２の端縁から延びる仮想直線αがパイプ１０１の直線部１０１ａと直角に交わる交点Ｑより、ガスジェネレータ側（力伝達部材１０５がリングギア１０３の被押圧部１０４を押圧開始する位置側と反対側）に位置している。

しかしながら、力伝達部材１０５の外径がパイプ１０１の内径より小さいので、図８に示すように１つの力伝達部材１０５ａがパイプ１０１の内周面１０１ｃから離間する場合がある。すると、前述のように変移部Ｐが交点Ｑよりガスジェネレータ側に位置していると、この力伝達部材１０５ａの前後に隣接する力伝達部材１０５は、力伝達部材１０５ａの中心よりパイプ１０１の内周面１０１ｃ側で力伝達部材１０５ａに当接するようになる。このため、力伝達部材１０５ａは前後に隣接する力伝達部材１０５から図８において右方へ、つまりパイプ１０１の切欠部１０２の方向の成分を有する力を受ける。この力は比較的大きな力であるとともに、パイプ１０１の切欠部１０２近傍の部位１０１ｄの強度が比較的小さいため、力伝達部材１０５ａはパイプ１０１の部位１０１ｄを変形させて切欠部１０２から飛び出す可能性が考えられる。このように、力伝達部材１０５ａがパイプ１０１の部位１０１ｄを変形させたり、切欠部１０２から飛び出したりすると、力伝達部材１０５のエネルギロスが生じてリングギア１０３の被押圧部１０４に効率よく伝達されなくなり、プリテンショナーの作動量が低減するという問題がある。

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、スプールを回転させるリングギアに複数の力伝達部材のエネルギを効率よく伝達させて作動量を増大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、前記パイプ内に移動可能に設けられるとともにスプールをシートベルト巻き取り方向に回転させるための力を伝達するボールからなる複数の力伝達部材と、緊急時にガスを発生するガスジェネレータと、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、前記内歯に噛み合う外歯を有しかつ前記スプールを回転させるピニオンとを備え、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、前記パイプが、前記リングギアの前記被押圧部を前記パイプ内に進入させる切欠部を有し、前記切欠部に対向する側の前記パイプの内周面が、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位置に設けられて前記パイプの長手方向に沿って直線状に延びる直線状内周面と、前記力伝達部材の移動方向手前側で前記直線状内周面に連結する湾曲内周面と、前記湾曲内周面から前記直線状内周面に移行する変移部とを有し、前記変移部が、前記切欠部の切欠部端縁から延びる仮想直線が前記直線状内周面の仮想延長線に直角に交わる交点より、前記力伝達部材が前記リングギアの前記被押圧部を押圧開始する位置側に位置することを特徴としている。

また、本発明のシートベルトリトラクタは、シートベルトと、前記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であることを特徴としている。

更に、本発明のシートベルト装置は、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している。

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、リングギアの被押圧部をパイプ内に進入させる切欠部に対向する側のパイプの内周面が、力伝達部材がリングギアの被押圧部を押圧する位置に設けられた直線状内周面と、力
伝達部材の移動方向手前側で直線状内周面に連結する湾曲内周面と、湾曲内周面から直線状内周面に移行する変移部とを有する。また、この変移部が、切欠部の切欠部端縁から延びる仮想直線が直線状内周面の仮想延長線に直角に交わる交点より、力伝達部材がリングギアの被押圧部を押圧開始する位置側に位置している。これにより、切欠部に位置する力伝達部材がその前後の力伝達部材によって切欠部側に押圧されることを防止することができる。すなわち、力伝達部材がパイプの切欠部近傍の部位を変形することを抑制することができるとともに、力伝達部材が切欠部から飛び出すことも抑制することができる。

したがって、各力伝達部材のエネルギロスを抑制することができ、各力伝達部材のエネルギをリングギアの被押圧部に効率よく伝達させることができる。その結果、プリテンショナーの作動量を増大することが可能となる。

また、本発明のシートベルト装置によれば、各力伝達部材のエネルギをリングギアに効率よく伝達させてプリテンショナーの作動量を増大することが可能となることから、プリテンショナーの作動によるシートベルトの乗員拘束性を効果的に向上することができる。

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。 図１に示す例の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に示す例のシートベルトリトラクタのプリテンショナーに用いられるパイプの切欠部を示す図である。 図２に示す例のプリテンショナーに用いられるパイプの形状を説明する図である。 図４に示すパイプの形状におけるボールの挙動を説明する図である。 図２に示す例のプリテンショナーのパイプ取り付け部を補強するリブを示す斜視図である。 （ａ）は図１に示す例のプリテンショナーの作動途中時の状態を示す図、（ｂ）は同プリテンショナーの作動終了時の状態を示す図である。 特許文献１に記載の従来のプリテンショナーの作動を説明する図である。

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３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緊急時に作動して、シートベルトリトラクタ３のスプール２６（後述の図６に図示）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、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から折り曲げることで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を有しており、このパイプ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はボルト等の適宜の固着具によって側壁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。また、パイプ１０の先端部１０ａには、パイプ１０の内部と外部とを連通するとともにパイプ１０の長手方向に延びる切欠部１０ｃ湾曲部１０ｂの内側の内周面１０ｊ側に設けられている。

パイプ１０内には、鉄あるいはアルミニウム等の金属製の複数のボール１２ａおよびガス圧を受けてボール１２ａを押圧する図示しないピストンからなる複数の力伝達部材１２が移動可能にかつ互いに接触して配設されている。その場合、すべてのボール１２ａの外径はパイプ１０の内径より若干小さく設定されている。また、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には、ガスジェネレータ１４が設けられている。

プリテンショナー８はケース本体２７（後述の図６に図示）を有し、このケース本体２７は側壁９ｂに取り付けられている。また、ケース本体２７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。リングギア１５は、その一部がパイプ１０の先端部１０ａの切欠部１０ｃからパイプ１０内に進入可能になっている。

図３に示すように、パイプ１０の先端部の切欠部１０ｃは、挟幅部１０ｅ、広幅部１０ｆ、傾斜幅部１０ｇ、および切欠部端縁１０ｈを有している。挟幅部１０ｅはガスジェネレータ１４側に配設されるとともに、広幅部１０ｆはボール１２ａがリングギア１５のレバー１７に当接開始する位置に配設されている。

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の外周端縁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が互いに隣接する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、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のロッキングベース（不図示）の回転軸１８（本発明のスプール２６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２６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２６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２６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号公報等の公知の特許文献に記載されたＥＬＲがあり、この特開２００１−２３３１７２号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が噛み合い可能となっている。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に噛み合わなく、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２６）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、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に噛み合う。したがって、ピニオン１９（つまり、スプール２６）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、パイプ１０の配管の取り回し（パイピング）は、プリテンショナー８が車体に取り付けられた状態で、その先端部１０ａが最下位置とし、先端部１０ａから上方に直線状に延設されて、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２６）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は力を最も効率よくリングギア１５に伝達するようになる。

更に、パイプ１０はフレーム９のベース部９ａ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、ベース部９ａと反対側の側壁９ｂ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、ベース部９ａの車両前後方向端近傍で略直角に曲げられて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して延設される。したがって、パイプ１０は三次元に
曲げられて配設される。そして、圧力容器１３およびガスジェネレータ１４がほぼベース部９ａの上方で車室内側に向かって若干上向きに配設されている。

図４に示すように、前述の従来例と同様に、力伝達部において各ボール１２ａがリングギア１５の対応するレバー１７を押圧開始する位置では、パイプ１０はパイプ１０の長手方向に沿って直線状に延びる直線部１０ａに形成されるとともに、ボール１２ａの移動方向手前側でこの直線部１０ａに連結する部分がパイプ１０の長手方向に沿って湾曲した湾曲部１０ｂとされている。したがって、パイプ１０の湾曲部１０ｂで外側に位置する側の内周面１０ｄ（つまり、切欠部１０ｃに対向する側の内周面）は、湾曲部１０ｂでパイプ１０の長手方向に沿って湾曲した湾曲内周面１０ｄ₁と、直線部１０ａでパイプ１０の長
手方向に沿って直線状に延びる直線状内周面１０ｄ₂とを有する。これにより、パイプ１
０の内周面１０ｄは湾曲部１０ｂの湾曲内周面から直線部１０ａの直線状内周面に移行する変移部Ｐを有する。この変移部Ｐは、切欠部１０ｃの切欠部端縁１０ｈから延びる仮想直線αがパイプ１０の直線部１０ａの内周面１０ｄの仮想延長線βに直角に交わる交点Ｑより、ボール１２ａがリングギア１５のレバー１７を押圧開始する位置側（ガスジェネレータ１４側と反対側）に位置している。

図５に示すように、いま１番目（リングギア１５を最初に押圧するボール１２ａとは限らなく、図５に示す３つのボール１２ａ₁,１２ａ₂,１２ａ₃の最初のボール１２ａ₁をいう。２番目および３番目も同様である。）のボール１２ａ₁がリングギア１５のレバー１７
を押圧するとともに、２番目のボール１２ａ₂が１番目のボール１２ａ₁を押圧し、更に３番目のボール１２ａ₃が２番目のボール１２ａ₂を押圧するとする。またこのとき、２番目のボール１２ａ₂が切欠部１０ｃ側に最大に移動してパイプ１０の内周面１０ｄから離間
しているとする。

この状態で、２番目のボール１２ａ₂がパイプ１０の曲線部１０ｂから直線部１０ａに
変移部Ｐを通過して移動しようとすると、２番目のボール１２ａ₂は１番目のボール１２
ａ₁から反力Ｆ₁が作用されるとともに３番目のボール１２ａ₃から押圧力Ｆ₂が作用される。このとき、反力Ｆ₁は１番目のボール１２ａ₁の中心ｃ₁と２番目のボール１２ａ₂の中心ｃ₂とを結ぶ直線γ上で２番目のボール１２ａ₂の作用点Ｒに作用される。また、押圧力Ｆ₂は２番目のボール１２ａ₂の中心ｃ₂と３番目のボール１２ａ₃の中心ｃ₃とを結ぶ直線δ
上で２番目のボール１２ａ₂の作用点Ｓに作用される。そして、反力Ｆ₁の作用点Ｒは、直線δが２番目のボール１２ａ₂の作用点Ｓと反対側の外周面と交差する２番目のボール１
２ａ₂の点Ｔより切欠部１０ｃ側に位置する。また、押圧力Ｆ₂の作用点Ｓは、直線γが２番目のボール１２ａ₂の作用点Ｒ側と反対側の外周面と交差する２番目のボール１２ａ₂の点Ｕより切欠部１０ｃ側に位置する。これにより、２番目のボール１２ａ₂がパイプ１０
の内周面１０ｄから離間しても、この２番目のボール１２ａ₂は１番目および３番目のボ
ール１２ａ₁,１２ａ₃により切欠部１０ｃと反対側のパイプ１０の内周面１０ｄ側に向か
って押圧されるようになる。したがって、２番目のボール１２ａ₂がパイプ１０の切欠部
１０ｃ近傍の部位１０ｉを変形することが抑制されるとともに、２番目のボール１２ａ₂
が切欠部１０ｃから飛び出すことも抑制される。

プリテンショナー８のケース本体２７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に噛み合っ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８のケース本体２７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２７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。なお、ガイド壁２３はパイプ１０と一体的に設けることもできる。

更に、図２および図６に示すように、パイプ取り付け部２４は、長辺部２４ａとこの長辺部２４ａの上端部がほぼ直角に折り曲げられた短辺部２４ｂとを有するＬ字状の平板から形成されている。そして、パイプ取り付け部２４の長辺部の一方の面にパイプ１０が取り付けられて固定される。この短辺部２４ｂはフレーム９の側壁９ｂに当接して設けられている。この短辺部２４ｂにより、プリテンショナー８の作動終期にストッパ１６の外周端縁１６ｃがボール１２ａを押圧したときのパイプ取り付け部２４の倒れが防止される。特に、パイプ取り付け部２４はその下端部でガイド部材１１に固定されているとともに、ストッパ１６の外周端縁１６ｃがボール１２ａを介してパイプ取り付け部２４を押圧する部位がパイプ取り付け部２４の上端部であるため、短辺部２４ｂが長辺部２４ａの上端部側に設けられることで、ストッパ１６の外周端縁１６ｃの押圧力が効率よく支持される。これにより、ストッパ１６の外周端縁１６ｃがパイプ取り付け部２４を押圧した時のパイプ取り付け部２４の倒れおよび変形を効果的に防止される。

更に、パイプ取り付け部２４の長辺部のパイプ１０が固定される面と反対側の他方の面には、上下方向に直線状に延びる平板状のリブ２５が固定されている。このリブ２５は、プリテンショナー８の作動終期にストッパ１６の外周端縁１６ｃがボール１２ａを押圧したとき、この押圧力に対抗する位置に配設されている。このリブ２５によりパイプ取り付け部２４が補強されるので、ストッパ１６の外周端縁１６ｃがボール１２ａを押圧したときのパイプ取り付け部２４の変形が防止される。

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。なお、このプリテンショナー８の作動の説明は、乗員のシートベルト装着状態での説明である。
この例のプリテンショナー８の作動は、基本的には、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してシートベルトリトラクタ３のスプール２６をシートベルト巻き取り方向に回転させるまでは、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同じである。

すなわち、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に噛み合わない状態に保持されている。また、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）。更に、これ以後のボール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いる。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がリングギア１５側のストッパ１６を実質的に押圧しない。

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に噛み合い、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２６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２６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２６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２６に更に巻き取られる。

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２７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。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２４ｃと反対側のパイプ１０の内周面１０ｄ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（押圧力）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。ストッパ１６の外周端縁１６ｃによるボール１２ａの押圧力はパイプ取り付け部２４によって支持されるが、この押圧力が増大してもパイプ取り付け部２４がリブ２５によって補強されているので、パイプ取り付け部２４は押圧力によって変形することが防止される。

前述の楔効果により、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２６の回転も停止してスプール２６によるシートベルト巻き取りが終了し、プリテンショナー８の作動が終了する。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２６の回転量（すなわち、スプール２６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６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、各ボール１２ａがリングギア１５の対応するレバー１７を押圧する位置におけるパイプ１０の直線部１０ａの内周面１０ｄと、ボール１２ａの移動方向手前側でこの直線部１０ａに連結する湾曲部１０ｂの内周面１０ｄとの変移部Ｐが、切欠部１０ｃの切欠部端縁１０ｈから延びる仮想直線αがパイプ１０の直線部１０ａの内周面１０ｄの仮想延長線βに直角に交わる交点Ｑより、ボール１２ａがリングギア１５のレバー１７を押圧開始する位置側（ガスジェネレータ１４側と反対側）に位置している。これにより、切欠部１０ｃに位置するボール１２ａがその前後のボール１２ａによって切欠部１０ｃ側に押圧されることを防止することができる。すなわち、ボール１２ａがパイプ１０の切欠部１０ｃ近傍の部位１０ｉを変形することを抑制することができるとともに、ボール１２ａ₂が切欠部１０ｃから飛び出
すことも抑制することができる。

したがって、各ボール１２ａのエネルギロスを抑制することができ、各ボール１２ａのエネルギをリングギア１５のストッパ１６および各レバー１７に効率よく伝達させることができる。その結果、プリテンショナー８の作動量を増大することが可能となる。

また、パイプ取り付け部２４の長辺部のパイプ１０が固定される面と反対側の他方の面に、リブ２５がプリテンショナー８の作動終期におけるストッパ１６の外周端縁１６ｃによるボール１２ａの押圧力に対抗する位置に設けられるので、ストッパ１６の外周端縁１６ｃがボール１２ａを押圧したときのパイプ取り付け部２４の変形を防止することができる。

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、各ボール１２ａのエネルギをリングギア１５に効率よく伝達させてプリテンショナー８の作動量を増大することが可能となることから、プリテンショナー８の作動によるシートベルト４の乗員拘束性を効果的に向上することができる。

なお、本発明に係るプリテンショナーおよびシートベルトリトラクタは、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、必ずしもリングギア１５に円弧状のストッパ１６を設ける必要はなく、特許文献１に記載されているプリテンショナーや、特許文献１に先行技術文献として記載されている特開２００１−１６３１８２号公報に記載されているプリテンショナーのようなタイプの、円弧状のストッパ１６が設けられないプリテンショナーにも適用することができる。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ボールからなる複数の力伝達部材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、９ｂ,９ｃ…側壁、１０…パイプ
、１０ｃ…切欠部、１０ｄ…内周面、１０ｅ…挟幅部、１０ｆ…広幅部、１０ｇ…傾斜幅部、１０ｈ…切欠部端縁、１２…力伝達部材、１２ａ…ボール、１４…ガスジェネレータ、１５…リングギア、１６…ストッパ、１６ｃ…外周端縁、１７…レバー、１８…回転軸、１９…ピニオン、２４…パイプ取り付け部、２５…リブ、２６…スプール

Claims (3)

1. パイプと、前記パイプ内に移動可能に設けられるとともにスプールをシートベルト巻き取り方向に回転させるための力を伝達するボールからなる複数の力伝達部材と、緊急時にガスを発生するガスジェネレータと、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、前記内歯に噛み合う外歯を有しかつ前記スプールを回転させるピニオンとを備え、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、
   前記パイプは、前記リングギアの前記被押圧部を前記パイプ内に進入させる切欠部を有し、
   前記切欠部に対向する側の前記パイプの内周面は、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位置に設けられて前記パイプの長手方向に沿って直線状に延びる直線状内周面と、前記力伝達部材の移動方向手前側で前記直線状内周面に連結する湾曲内周面と、前記湾曲内周面から前記直線状内周面に移行する変移部とを有し、
   前記変移部は、前記切欠部の切欠部端縁から延びる仮想直線が前記直線状内周面の仮想延長線に直角に交わる交点より、前記力伝達部材が前記リングギアの前記被押圧部を押圧開始する位置側に位置することを特徴とするプリテンショナー。
2. シートベルトと、前記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。
3. 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２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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