JP2015128925A - 車両用シートベルト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成により、車両の急減速の初期段階に、シートベルトから乗員に加わる力を確実に緩和する。
【解決手段】スプール３２と、該スプールの軸方向の端面３２ａに隣接して該スプールに相対回転可能なロックベース４１と、該スプールと該ロックベースとの間に両端部４５ａ，４５ｂを連結されたトーションバー４５と、車両の急減速時に該ロックベースの回転を規制するロック機構５０とを含む、車両用シートベルト装置２０である。該スプールの軸方向の端面には、環状溝６１が形成されている。該環状溝は、該スプールの軸心ＣＬを中心としている。該環状溝の内周面６４と外周面６５には、それぞれ互いに対向し合う複数の凸部６４ａ，６５ａが周方向に形成されている。該ロックベースは、該環状溝に嵌合する突起部６２を有する。該突起部は、互いに対向し合う複数の凸部の各頂点６４ｂ，６５ｂ間を、該環状溝の周方向に擦れつつ通過することが可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の急減速が発生した初期段階だけ、シートベルトによる乗員の拘束を、一時的に緩和することができる車両用シートベルト装置の、改良された技術に関する。

車両の急減速時に、着座している乗員の上半身は、慣性によって車両前方へ移動しようとする。該乗員を拘束しているシートベルトは、該乗員によって前方へ引っ張られる。しかし、該シートベルトを巻き取るためのスプールは、車両の急減速時に回転を規制されるので、ベルト引き出し方向へ回転しない。このため、乗員の胸部がシートベルトによって急激に圧迫される。これに対し、車両の急減速が発生した初期段階だけ、シートベルトによる乗員の拘束を緩和する、つまりシートベルトによって乗員を強く圧迫する力を緩和する技術の、開発が進められている。この技術は、特許文献１から知られている。

特許文献１で知られている車両用シートベルト装置は、シートベルトを巻き取るスプールと、該スプールの軸方向の端面に隣接し該スプールに対して相対回転可能なロックベースと、スプールとロックベースとの間に両端部を連結されたトーションバーとを含む。該ロックベースは、車両の急減速時にロック機構によって回転を規制される。

さらに、該ロックベースのスプール対向面には、凹部が形成されている。また、該スプールの軸方向の端面から該凹部へ向かって、複数のリブが延びている。該複数のリブは、スプールの回転方向に配列されており、該凹部に入り込んでいる。回転が規制されているロックベースに対し、スプールが相対回転をすることにより、複数のリブは、該凹部の内壁面に当たって順次破断する。スプールからシートベルトの引き出し作用を制限するための引き出し制限荷重は、該複数のリブが破断する度に、段階的に減衰される。この結果、車両の急減速が発生した初期段階に、シートベルトから乗員に加わる力を緩和することができる。従って、シートベルトによる乗員の拘束を緩和する、つまりシートベルトによって乗員を強く圧迫する力を緩和することができる。

特開２００２−６７８７４号公報

しかしながら、特許文献１で知られている車両用シートベルト装置は、全てのリブを確実に且つ適切に破断できるように、十分な配慮が必要である。リブによっては、確実に破断できない、いわゆる破断ムラが発生する心配がある。正確な引き出し制限荷重を発生させるためには、全てのリブをタイミングよく確実に破断させる必要がある。しかも、先に破断したリブによって、次のリブの破断が妨げられないように、該破断したリブを外部に排出するための配慮も必要である。このような配慮をした場合には、車両用シートベルト装置の構成が複雑化する。

本発明は、簡単な構成によって、車両の急減速が発生した初期段階に、シートベルトから乗員に加わる力を確実に緩和することができる技術を、提供することを課題とする。

請求項１に係る発明によれば、シートベルトを巻き取るための回転可能なスプールと、該スプールの軸方向の端面に隣接し、該スプールに対して相対回転可能なロックベースと、前記スプールと前記ロックベースとの間に両端部を連結されることにより、双方の相対回転によって捩られるトーションバーと、車両の急減速時に前記ロックベースの回転を規制するロック機構と、前記ロックベースの回転が規制されているときに、前記スプールからシートベルトが引き出されるベルト引き出し荷重を変化させるための荷重変化機構とを、含む車両用シートベルト装置において、
前記荷重変化機構は、前記スプールの軸方向の前記端面と前記ロックベースのスプール対向面のいずれか一方に形成された１つの環状溝と、該環状溝に嵌合する少なくとも１つの突起部とからなり、前記環状溝は、前記スプールの軸心を中心とした円形状の溝であり、前記環状溝の、内周面と外周面とには、それぞれ互いに対向し合う複数の凸部が周方向に形成され、前記突起部は、前記スプールと前記ロックベースのいずれか他方から前記環状溝へ向かって延び、前記突起部の大きさは、前記互いに対向し合う複数の凸部の各頂点間を、前記環状溝の周方向に擦れつつ通過することが可能な大きさに設定されていることを特徴とする車両用シートベルト装置が提供される。

請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記突起部は、前記スプールの軸方向から見て、断面円形状に形成されている。

請求項３に記載のごとく、好ましくは、前記突起部は、前記スプールと前記ロックベースのいずれか他方から前記環状溝へ向かって延びた固定軸に、回転可能に設けられている。

請求項１に係る発明では、車両の急減速時に、ロック機構はロックベースの回転を規制する。一方、車両の急減速時に、乗員の上半身は慣性によって車両前方へ移動しようとする。このため、乗員に装着されているシートベルトは、該乗員によって引っ張られる。スプールは、停止しているロックベースに対して、ベルト引き出し方向へ回転しようとする。このため、トーションバーは、スプールからシートベルトを引き出すベルト引き出し荷重によって捩られる。該トーションバーは、弾性変形可能な範囲において、該ベルト引き出し荷重の増加に従い、捩り量が増加することにより、該ベルト引き出し荷重を減衰させる。

該スプールからシートベルトが引き出される引き出し速度は、乗員の上半身が車両前方へ移動する移動速度（変位速度）に従って変化する。該ロックベースに対するスプールの相対回転に伴い、互いに対向し合う複数の凸部の各頂点間の隙間を、突起部が相対的に通過する。ここで、該突起部の大きさは、互いに対向し合う複数の凸部の各頂点間を、環状溝の周方向に擦れつつ通過することが可能な大きさに設定されている。このため、該各頂点間の隙間を該突起部が相対的に通過する度に、該各頂点と該突起部との間に動摩擦力が発生する。スプール及びシートベルトには、ベルト引き出し荷重を制限するための引き出し制限荷重が、間欠的に発生する。スプールからシートベルトを引き出すベルト引き出し荷重は、引き出し制限荷重によって漸次減衰される。

従って、車両の急減速時に、シートベルトから乗員に加わる力を、トーションバーの捩り作用により減衰させるとともに、引き出し制限荷重により減衰させることができる。この結果、シートベルトによる乗員の拘束を緩和、つまりシートベルトによって乗員を強く圧迫する力を緩和することができる。

また、該引き出し制限荷重が発生する頻度は、引き出し速度に従って変化する。該引き出し速度が高速であるほど、引き出し制限荷重が発生する頻度は多い。該引き出し制限荷重の発生頻度が多いほど、１回毎に発生する引き出し制限荷重の積算値（総引き出し制限荷重）が大きくなる。このため、引き出し制限荷重の発生頻度が多いほど、ベルト引き出し荷重は減衰される。従って、車両の急減速時の初期段階において、スプールからのシートベルトが引き出される引き出し速度に応じて、該シートベルトから乗員に加わる力を緩和することができる。

しかも、「総引き出し制限荷重」を発生する荷重変化機構は、複数の凸部が周方向に形成された環状溝と、該環状溝に嵌合する突起部とからなる。そして、互いに対向し合う複数の凸部の各頂点間を突起部が相対的に通過する度に動摩擦力、つまり引き出し制限荷重を発生するものである。このため、車両の急減速時の初期段階において、スプールからのシートベルトが引き出される引き出し速度に応じて、該シートベルトから乗員に加わる力を確実に緩和することができる。つまり、簡単な構成によって、車両の急減速時に、シートベルトから乗員に加わる力を確実に緩和することができる。

請求項２に係る発明では、突起部は、スプールの軸方向から見て断面円形状に形成されているこのため、突起部が各凸部の頂点に擦れるときに、噛み込むことなく、より安定して擦れつつ通過することができる。

請求項３に係る発明では、突起部は、各凸部の頂点間を環状溝の周方向に擦れつつ通過する度に、固定軸を中心として回転することが可能である。このため、突起部が各頂点に擦れるときに、噛み込むことなく、より安定して擦れつつ通過することができる。

本発明の実施例１に係る車両用シートベルト装置の斜視図である。 図１に示されるリトラクタを断面した概念図である。 図２に示されるスプールとロックベースとロック機構の分解図である。 図２に示されるロック機構をスプールの軸方向から見た図である。 図４に示されるロック機構の作用図である。 図４に示されるロック機構によって発生する総引き出し制限荷重の概念を説明する図である。 図３に示されるロック機構の突起部の変形例を示す断面図である。 図７に示されるロック機構の作用図である。 本発明の実施例２に係る車両用シートベルト装置のリトラクタを断面した概念図である。 図９に示されたスプールとロックベースとロック機構の拡大図である。 図１０に示されたロック機構の分解図である。 図１１の１２−１２線に沿った図である。 図１１の１３−１３線に沿った断面図である。 図１０に示されたロック機構の回転体とスプールの端面との関係を示す説明図である。 図９に示されたトーションバー及びロック機構によって発生する引き出し制限荷重の概念を説明する図である。

本発明を実施するための形態を添付図に基づいて以下に説明する。

実施例１に係る車両用シートベルト装置について図面に基づき説明する。

図１に示されるように、車両１０に備えている車両用シートベルト装置２０は、シート１１に着座した乗員をシートベルト２１によって拘束するものである。図示せぬ乗員の一方の肩部及び腰部を同時に拘束するシートベルト２１を、車体１２の側部下部に固定されたリトラクタ２２（ベルト巻取り器２２）によって巻き取ることができる。該車両用シートベルト装置２０のことを、以下、単に「シートベルト装置２０」と言う。

該シートベルト装置２０は、例えばシートベルト２１を、車体１２の側部上部に位置するアッパアンカ２３、シート１１に対しアッパアンカ２３とは反対側に位置するセンタアンカ２４、アッパアンカ２３側の下部に位置するロアアンカ２５の、３点によって支持するようにした３点式支持装置である。該センタアンカ２４は、車体１２に設けられているバックル２６に対して、タング２７を取外し可能にワンタッチで装着する、いわゆる掛け止め機構の構成である。

図２は、図１に示されたリトラクタの構成を概念的に表している。図１及び図２に示されるように、該リトラクタ２２は、車両１０の急減速時に、シートベルト２１の緩み部分（弛み部分）を巻き取るプリテンショナ２８を備える。該プリテンショナ２８は、車両１０の運転状態に応じて電動モータ２９が発生した駆動トルクにより、シートベルト２１に拘束力を付加することによって、シートベルト２１の緩み部分を巻き取る、電動式プリテンショナである。

さらに、車両用シートベルト装置２０は、車両１０の急減速が発生した初期段階だけ、シートベルト２１による乗員の拘束を、一時的に緩和することができるように、該リトラクタ２２に荷重変化機構６０を備えていることを特徴とする。

以下、該リトラクタ２２について詳しく説明する。図２に示されるように、該リトラクタ２２は、フレーム３１とスプール３２とロックベース４１とトーションバー４５とロック機構５０と荷重変化機構６０とを含む。

該フレーム３１は、所定の間隔を有して対向し合う縦板状の２つの側板３１ａ，３１ｂと、該２つの側板３１ａ，３１ｂ同士を繋ぐ縦板状の連結板３１ｃとからなる、平面視略Ｕ字状（コ字状）の部材であって、車体１２（図１参照）に取り付けられる。

該スプール３２は、シートベルト２１を巻き取るための回転可能な鍔付き円筒状（ボビン状）の部材である。該スプール３２の両端の内周部には、２つの環状の連結部材３３，３４が固定されている。該各連結部材３３，３４はスプール３２に一体形成されてもよい。

一方の連結部材３３（第１連結部材３３）には、該スプール３２の軸心ＣＬに位置した回転軸３５が固定されている。該回転軸３５は、プリテンショナ２８に連結されるとともに、渦巻き状のリターンスプリング３６に連結されている。該リターンスプリング３６はカバー３７によって覆われている。

他方の連結部材３４（第２連結部材３４）の、軸方向の外端面３４ａは、スプール３２の軸方向の端面３２ａに概ね合致している。以下、「スプール３２の軸方向の端面３２ａ」というときには、第２連結部材３４の外端面３４ａを含むものとする。

該第２連結部材３４には、該スプール３２の軸心ＣＬに位置した該ロックベース４１が相対回転可能に嵌合している。詳しくは、該ロックベース４１は、スプール３２の軸方向の端面３２ａに隣接した円盤状の部材であって、軸心ＣＬに沿って内側へ延びた内側の軸部４２と、該内側の軸部４２に対して反対側へ延びた外側の軸部４３とを一体に有している。該ロックベース４１において、スプール３２の軸方向の端面３２ａに対向する面４１ａのことを、以下「スプール対向面４１ａ」という。該内側の軸部４２は、第２連結部材３４の孔に回転可能に嵌合している。従って、該ロックベース４１は、スプール３２に対して相対回転が可能な部材である。

該トーションバー４５は、外力によって捩り方向の弾性変形が可能なバー状の部材であり、スプール３２とロックベース４１との間に両端部４５ａ，４５ｂを連結されることにより、双方の相対回転によって捩られる。より詳しくは、該トーションバー４５は、スプール３２の軸心ＣＬに位置し、一端部４５ａを第１連結部材３３に固定されるとともに、他端部４５ｂを内側の軸部４２に固定されている。この結果、該トーションバー４５は、一端部４５ａを該スプール３２に連結されるとともに、他端部４５ｂをロックベース４１に連結される。

該ロック機構５０は、車両１０の急減速時にロックベース４１の回転を規制する機構であって、例えば特開２００２−６７８７４号公報（上記特許文献１）や、本出願人が出願している特開２０１２−２０６４１号公報に示されるような、周知の構成でよい。

例えば、図２に示されるように、該ロック機構５０は、車両１０に発生した加速度を検出する加速度検出部５１と、フレーム３１の一方の側板３１ｂに形成された環状の内歯５２と、ロックベース４１の外側の軸部４３を回転可能に支持するリテーナ５３と、ロックベース４１の軸方向外面に隣接するとともに外側の軸部４３に回転可能に支持されたロックプレート５４と、ロックギヤ５５と、パウル５６とを主要な構成要素としている。

スプール３２は、フレーム３１及びリテーナ５３によって回転可能に支持されている。

車両１０に急減速状態が発生したことを、加速度検出部５１によって検出することができる。該ロックギヤ５５は、通常にはロックベース４１と共に回転する一方、緊急時には加速度検出部５１の作動によって停止して、該ロックベース４１とロックプレート５４との間に相対回転差を発生させ、これによってパウル５６を内歯５２に係合させる。この結果、ロックベース４１のベルト引き出し方向の回転が規制される。

図２〜図４に示されるように、該荷重変化機構６０は、ロックベース４１の回転が規制されているときに、スプール３２からシートベルト２１が引き出されるベルト引き出し荷重を変化させるための機構である。該荷重変化機構６０は、スプール３２の軸方向の端面３２ａとロックベース４１のスプール対向面４１ａのいずれか一方に形成された１つの環状溝６１と、該環状溝６１に嵌合する少なくとも１つの突起部６２とからなる。該突起部６２は、スプール３２とロックベース４１のいずれか他方から環状溝６１へ向かって延びている。

ここで、スプール３２とロックベース４１のいずれか一方を第１部材とする。スプール３２とロックベース４１のいずれか他方を第２部材とする。例えば、スプール３２のことを、適宜「第１部材３２」と言い、ロックベース４１のことを「第２部材４１」と言う。

例えば、該環状溝６１は、スプール３２の軸方向の端面３２ａ、つまり第２連結部材３４の外端面３２ａに形成されている。また、該突起部６２は、ロックベース４１のスプール対向面４１ａから環状溝６１へ向かって延びている。該突起部６２の数量は、複数であることが好ましく、例えば４個である。該複数の突起部６２は、該環状溝６１の周方向に等ピッチに配列されることが好ましい。該各突起部６２は、スプール３２の軸方向から見て、断面円形状に形成されている。つまり、該各突起部６２は、円柱状の部材である。

より詳しく述べると、該環状溝６１は、スプール３２の軸心ＣＬを中心とした円形状の溝であり、ロックベース４１のスプール対向面４１ａに向いて開口している。なお、該環状溝６１は、第２連結部材３４をスプール３２の軸心ＣＬに沿って貫通した構成を含む。該環状溝６１をスプール３２の軸心ＣＬに沿って断面したときに、該環状溝６１の内周面６４と外周面６５とは互いに平行、つまり軸心ＣＬに対して平行である。該内周面６４は、スプール３２の軸心ＣＬに近い方の円周面であり、該外周面６５は、スプール３２の軸心ＣＬから遠い方の円周面である。

該内周面６４と該外周面６５とには、それぞれ互いに対向し合う複数の凸部６４ａ，６５ａが周方向に形成されている。詳しく述べると、該内周面６４に複数の内周側の凸部６４ａが周方向に等角度に配列されることによって、該内周面６４は連続した略波形状の凹凸面に形成されている。該外周面６５に複数の外周側の凸部６５ａが周方向に等角度に配列されることによって、該外周面６５は連続した略波形状の凹凸面に形成されている。

より詳しくは、該複数の内周側の凸部６４ａは、外周面６５へ向かって凸となる円弧状に形成されている。該円弧の最頂端６４ｂが、該複数の内周側の凸部６４ａの頂点６４ｂである。該各内周側の凸部６４ａ間の凹部６４ｃは、環状溝６１の径外方へ窪んだ略山形状に形成されている。

該各外周側の凸部６５ａ間の凹部６５ｃは、環状溝６１の径外方へ窪んだ円弧状に形成されている。該複数の外周側の凸部６５ａは、内周面６４へ向かって凸となる略山形状に形成されている。該山形の先端６５ｂが、該複数の外周側の凸部６５ａの頂点６５ｂである。

複数の外周側の凸部６５ａの位相は、複数の内周側の凸部６４ａの位相に合致している。つまり、複数の外周側の凸部６５ａの各頂点６５ｂに対し、複数の内周側の凸部６４ａの各頂点６４ｂの位相に合致している。従って、複数の外周側の凹部６５ｃの位相は、複数の内周側の凹部６４ｃの位相に合致している。

該複数の内周側の凸部６４ａの各頂点６４ｂと、該複数の外周側の凸部６５ａの各頂点６５ｂとの間の間隔は、Ｃｔである。つまり、互いに対向し合う複数の凸部６４ａ，６５ａの各頂点６４ｂ，６５ｂ間の間隔はＣｔである。一方、該複数の内周側の凹部６４ｃの各底と、該複数の外周側の凹部６５ｃの各底との間の、間隔（底間の間隔）はＣｂである。つまり、互いに対向し合う複数の凹部６４ｃ，６５ｃの各底間の間隔はＣｂである。各頂点６４ｂ，６５ｂ間の間隔Ｃｔは、各底間の間隔Ｃｂよりも小さい（Ｃｔ＜Ｃｂ）。

各突起部６２は、互いに対向し合う複数の凸部６４ａ，６５ａの各頂点６４ｂ，６５ｂ間の中央に位置することが好ましい。該各突起部６２の大きさｄｒ、つまり外径ｄｒは、互いに対向し合う複数の凸部６４ａ，６５ａの各頂点６４ｂ，６５ｂ間を、環状溝６１の周方向に擦れつつ通過することが可能な大きさに設定されている。つまり、各突起部６２の外径ｄｒは、各頂点６４ｂ，６５ｂ間の間隔Ｃｔよりも僅かに大きく、各底間の間隔Ｃｂよりも小さい（Ｃｔ＜ｄｒ＜Ｃｂ）。

このように、各突起部６２は、内周側の凸部６４ａと外周側の凸部６５ａとの間を、環状溝６１の周方向に擦れつつ通過することが可能な大きさに設定されている。このため、内周側の凸部６４ａと外周側の凸部６５ａとの間の隙間６６を、突起部６２が相対的に通過することにより、動摩擦力（荷重）が発生する。ここで、該各突起部６２の硬度は、該各頂点６４ｂ，６５ｂの硬度よりも大きいことが、摩耗対策上で好ましい。

実施例１の説明をまとめると、次の通りである。車両１０（図１参照）の急減速時には、図２に示されるように、ロック機構５０はロックベース４１の回転を規制する。一方、車両１０の急減速時に、乗員の上半身は慣性によって車両１０前方へ移動しようとする。このため、乗員に装着されているシートベルト２１は、該乗員によって引っ張られる。スプール３２は、停止しているロックベース４１に対して、ベルト引き出し方向Ｒｂ（図５参照）へ回転しようとする。該ベルト引き出し方向Ｒｂは、スプール３２からシートベルト２１が引き出される方向である。トーションバー４５は、スプール３２からシートベルト２１を引き出すベルト引き出し荷重によって捩られる。該トーションバー４５は、弾性変形可能な範囲において、該ベルト引き出し荷重の増加に従い、捩り量が増加することにより、該ベルト引き出し荷重を減衰させる。

該スプール３２からシートベルト２１が引き出される引き出し速度は、乗員の上半身が車両１０前方へ移動する移動速度（変位速度）に従って変化する。

図５（ａ）は、内周側の凹部６４ｃの底と外周側の凹部６５ｃの底との間に、突起部６２が位置していることを示す。この状態から、ロックベース４１に対してスプール３２がベルト引き出し方向Ｒｂへ相対回転をする。ロックベース４１に対するスプール３２の相対回転に伴い、互いに対向し合う複数の凸部６４ａ，６５ａの各頂点６４ｂ，６５ｂ間の隙間６６を、各突起部６２が相対的に通過する。つまり、突起部６２は、図５（ｂ）に示されるように、内周側の凸部６４ａの頂点６４ｂと外周側の凸部６５ａの頂点６５ｂとの間を通過した後に、図５（ｃ）に示されるように内周側の凹部６４ｃの底と外周側の凹部６５ｃの底との間に至る。

内周側の凸部６４ａの頂点６４ｂと外周側の凸部６５ａの頂点６５ｂとの間を、突起部６２が相対的に通過するときには、図５（ｄ）に示されるように、該各頂点６４ｂ，６５ｂと該突起部６２との間に動摩擦力が発生する。該動摩擦力は、極く一時的に発生するものである。このため、ここで１回発生する該動摩擦力のことを、１パルスの引き出し制限荷重ということができる。該引き出し制限荷重は、スプール３２からシートベルト２１（図２参照）が引き出されるベルト引き出し荷重を制限するための力である。

図４に示されるように、該ロックベース４１に対するスプール３２の相対回転に伴い、互いに対向し合う複数の凸部６４ａ，６５ａの各頂点６４ｂ，６５ｂ間の隙間６６を、各突起部６２が相対的に通過する。ここで、該各突起部６２の大きさｄｒは、互いに対向し合う複数の凸部６４ａ，６５ａの各頂点６４ｂ，６５ｂ間を、環状溝６１の周方向に擦れつつ通過することが可能な大きさに設定されている。このため、該各頂点６４ｂ，６５ｂ間の隙間６６を該各突起部６２が相対的に通過する度に、該各頂点６４ｂ，６５ｂと該各突起部６２との間に動摩擦力が発生する。

図２に示されるように、スプール３２及びシートベルト２１には、ベルト引き出し荷重を制限するための引き出し制限荷重が、間欠的に発生する。スプール３２からシートベルト２１を引き出すベルト引き出し荷重は、引き出し制限荷重によって漸次減衰される。

従って、車両１０の急減速時に、シートベルト２１から乗員に加わる力を、トーションバー４５の捩り作用により減衰させるとともに、引き出し制限荷重により減衰させることができる。この結果、シートベルト２１による乗員の拘束を緩和、つまりシートベルト２１によって乗員を強く圧迫する力を緩和することができる。

該引き出し制限荷重が発生する頻度は、引き出し速度に従って変化する。図６（ａ）及び（ｂ）は、横軸を時間とし、縦軸を引き出し制限荷重とし、経過時間に従って引き出し制限荷重が簡潔的に発生することを示している。図６（ａ）のように、ベルト引き出し速度が低速の場合には、引き出し制限荷重が発生する頻度は少ない。一方、図６（ｂ）のように、ベルト引き出し速度が高速の場合には、引き出し制限荷重が発生する頻度は多い。

図６（ｃ）は、横軸をベルト引き出し速度とし、縦軸を総引き出し制限荷重として、ベルト引き出し速度に対する総引き出し制限荷重の変化の関係を示している。上記図６（ａ）及び（ｂ）を参照すると、該引き出し制限荷重の発生頻度が多いほど、つまりベルト引き出し速度が高速であるほど、１回毎に発生する引き出し制限荷重の積算値（総引き出し制限荷重）が大きくなることが判る。

このように、該引き出し制限荷重が発生する頻度は、引き出し速度に従って変化する。該引き出し速度が高速であるほど、引き出し制限荷重が発生する頻度は多い。該引き出し制限荷重の発生頻度が多いほど、１回毎に発生する引き出し制限荷重の積算値（総引き出し制限荷重）が大きくなる。このため、引き出し制限荷重の発生頻度が多いほど、ベルト引き出し荷重は減衰される。従って、車両１０の急減速時の初期段階において、スプール３２からのシートベルト２１が引き出される引き出し速度に応じて、該シートベルト２１から乗員に加わる力を緩和することができる。

しかも、「総引き出し制限荷重」を発生する荷重変化機構６０は、複数の凸部６４ａ，６５ａが周方向に形成された環状溝６１と、該環状溝６１に嵌合する各突起部６２とからなる。そして、互いに対向し合う複数の凸部６４ａ，６５ａの各頂点６４ｂ，６５ｂ間を該突起部６２が相対的に通過する度に動摩擦力、つまり引き出し制限荷重を発生するものである。このため、車両１０の急減速時の初期段階において、スプール３２からのシートベルト２１が引き出される引き出し速度に応じて、該シートベルト２１から乗員に加わる力を確実に緩和することができる。つまり、簡単な構成によって、車両１０の急減速時に、シートベルト２１から乗員に加わる力を確実に緩和することができる。

さらには、各突起部６２は、スプール３２の軸方向から見て断面円形状に形成されているこのため、該各突起部６２が各凸部６４ａ，６５ａの頂点６４ｂ，６５ｂに擦れるときに、噛み込むことなく、より安定して擦れつつ通過することができる。

図７は、上記各突起部６２の変形例を示している。上記実施例１の突起部６２（図３参照）が円柱状の部材であるのに対し、変形例の各突起部６２Ａは、丸い管状の部材であることを特徴とする。変形例の各突起部６２Ａは、スプール３２（図３参照）とロックベース４１（図３参照）のいずれか他方から環状溝６１へ向かって延びた固定軸６８に、回転可能に設けられている。

図８（ａ）は変形例において、内周側の凹部６４ｃの底と外周側の凹部６５ｃの底との間に、突起部６２Ａが位置していることを示す。この状態から、ロックベース４１に対してスプール３２がベルト引き出し方向Ｒｂへ相対回転をする。ロックベース４１に対するスプール３２の相対回転に伴い、互いに対向し合う複数の凸部６４ａ，６５ａの各頂点６４ｂ，６５ｂ間の隙間６６を、各突起部６２Ａが相対的に通過する。つまり、突起部６２Ａは、図８（ｂ）に示されるように、内周側の凸部６４ａの頂点６４ｂと外周側の凸部６５ａの頂点６５ｂとの間を通過した後に、内周側の凹部６４ｃの底と外周側の凹部６５ｃの底との間に至る。

変形例の該各突起部６２Ａは、各凸部６４ａ，６５ａの頂点６４ｂ，６５ｂ間を環状溝６１の周方向に擦れつつ通過する度に、固定軸６８を中心として回転することが可能である。このため、該各突起部６２Ａが各頂点６４ｂ，６５ｂに擦れるときに、噛み込むことなく、より安定して擦れつつ通過することができる。

実施例２に係る車両用シートベルト装置について図９〜図１５に基づき説明する。図９は上記図２に対応して表している。実施例２の車両用シートベルト装置２０Ａは、上記図１〜図６に示されている荷重変化機構６０を構成を、図９〜図１４に示される荷重変化機構１００に変更したことを特徴とし、他の構成については上記図２に示される構成と同じなので、説明を省略する。図１０は、図９に示されている荷重変化機構１００を拡大して表している。図１１は、図１０に示されている荷重変化機構１００を分解して表している。

具体的には、図１０〜図１３に示されるように、実施例２の車両用シートベルト装置２０Ａの荷重変化機構１００は、スプール３２（第１部材３２）の軸方向の端面３２ａと、１つの弾性体１０１と、少なくとも１つのロッド１０２と、少なくとも１つの回転体１０３とを含む。

図１０、図１２及び図１４に示されるように、スプール３２の軸方向の端面３２ａ、つまり第２連結部材３４の外端面３４ａには、スプール３２の軸心ＣＬを中心とする菊座１０４が形成されている。該菊座１０４は、菊の花のように放射状に凹凸のついた面であり、例えば図１４に示されるように先端が尖っている。外端面３４ａに該菊座１０４が形成されることにより、外端面３４ａを回転する回転体１０３との間の摩擦抵抗を増すことができる。なお、菊座１０４の有無は、外端面３４ａと回転体１０３との間の摩擦抵抗を考慮して決定すればよい。

図１０〜図１３に示されるように、該弾性体１０１と該ロッド１０２と該回転体１０３とは、ロックベース４１（第２部材４１）に配置されている。該弾性体１０１は、スプール３２の軸心ＣＬに位置する。該ロッド１０２及び該回転体１０３の数量は、複数であることが好ましく、例えば４個である。該複数のロッド１０２及び該複数の回転体１０３は、ロックベース４１のスプール対向面４１ａの周方向に等ピッチに配列されることが好ましい。

より詳しく述べると、ロックベース４１のスプール対向面４１ａには、スプール３２の軸心ＣＬを中心とした十字状の溝１０５が形成されている。該溝１０５の中心にロックベース４１の内側の軸部４２が位置する。該弾性体１０１は、内側の軸部４２に嵌め込まれた略立方体状の部材であって、例えばラバーによって構成される。

該複数のロッド１０２は、内側の軸部４２から十字状の溝１０５の各長手方向に延びた、雄ネジによって構成されている。該複数のロッド１０２は、十字状の溝１０５内に位置している。

該複数の回転体１０３は、回転中心に雌ネジ１０３ａが形成された、円形状のローラによって構成されている。該各々の回転体１０３の雌ネジ１０３ａは、該複数のロッド１０２に１つずつ、ねじ込まれている。該各回転体１０３は、第２連結部材３４の外端面３４ａ上を回転することによって、各ロッド１０２上を移動可能である。

このようにして、該回転体１０３は、スプール３２とロックベース４１との相対回転に従って、スプール３２の軸方向の端面３２ａ上、つまり第２連結部材３４の外端面３４ａ上を回転しつつ該弾性体１０１を押し付ける方向へ移動可能に、ロックベース４１に取り付けられている。

実施例２の説明をまとめると、次の通りである。図１５は、横軸を乗員の上半身が車両１０前方へ移動する移動距離（変位量）とし、縦軸を引き出し制限荷重として、乗員の変位量に対する引き出し制限荷重の変化の関係を示している。乗員の変位量が大きいほど、スプール３２及びシートベルトに２１は、ベルト引き出し荷重を制限するための引き出し制限荷重が大きくなることが判る。

図９を参照しつつ説明すると、車両１０（図１参照）の急減速時において、スプール３２からシートベルトに２１が引き出される引き出し距離は、乗員の上半身が車両１０前方へ移動する移動距離（変位量）に従って変化する。該引き出し距離の変化に従って、停止中のロックベース４１に対するスプール３２の相対回転の回転量が変化する。該スプール３２の相対回転に従って、各回転体１０３はスプール３２の軸方向の端面３２ａ上（第２連結部材３４の外端面３４ａ上）を回転しつつ、弾性体１０１を押し付ける方向へ移動する。但し、各回転体１０３は弾性体１０１にまだ当たっていない、いわゆる空回り状態にある。

乗員（特に上半身）が前後移動を停止している状態（変位量＝０）から、前方へ移動する。上記実施例１と同様に、該トーションバー４５は、弾性変形可能な範囲において、ベルト引き出し荷重の増加に従い、捩り量が増加することにより、該ベルト引き出し荷重を制限するための引き出し制限荷重が発生する。つまり、スプール３２及びシートベルト２１には、ベルト引き出し荷重を制限するための該引き出し制限荷重が発生する。スプール３２からシートベルト２１を引き出すベルト引き出し荷重は、乗員の変位量に従って変化する引き出し制限荷重により、漸次減衰される。従って、車両１０の急減速時に、シートベルト２１から乗員に加わる力を、トーションバー４５の捩り作用により減衰させることによって、シートベルト２１による乗員の拘束を緩和、つまりシートベルト２１によって乗員を強く圧迫する力を緩和することができる。

その後、該トーションバー４５が弾性変形可能な範囲の限界に達したとき、つまり乗員の変位量がＬ１のときには、各回転体１０３は弾性体１０１にまだ当たっていない、いわゆる空回り状態にある。このため、該引き出し制限荷重は基本的に（実質的に）変化しない。

その後、乗員が変位量Ｌ２まで前方へ移動したときに、各回転体１０３は弾性体１０１に当たる。各回転体１０３は、スプール３２の軸方向の端面３２ａ上（第２連結部材３４の外端面３４ａ上）を、更に回転しつつ、弾性体１０１を押し付け始める。スプール３２の相対回転の回転量に従って、各回転体１０３が弾性体１０１を押し付ける押し付け量（弾性体１０１の圧縮量）は変化する。該弾性体１０１の圧縮量の変化に従って、該弾性体１０１の圧縮荷重が変化する。該圧縮荷重は、ロックベース４１の回転が規制されているときのベルト引き出し荷重に相当する。スプール３２及びシートベルト２１には、ベルト引き出し荷重を制限するための該引き出し制限荷重が発生する。スプール３２からシートベルト２１を引き出すベルト引き出し荷重は、乗員の変位量に従って変化する引き出し制限荷重により、漸次減衰される。

その後、乗員が変位量Ｌ３まで前方へ移動したときに、各回転体１０３によって弾性体１０１が圧縮される弾性限界に達する。その後の引き出し制限荷重は、基本的に（実質的に）変化しない。

以上の説明から明らかなように、車両１０の急減速時に、シートベルト２１から乗員に加わる力を、トーションバー４５の捩り作用により減衰させるとともに、弾性体１０１の引き出し制限荷重により減衰させることができる。この結果、シートベルト２１による乗員の拘束を緩和、つまりシートベルト２１によって乗員を強く圧迫する力を緩和することができる。

しかも、「引き出し制限荷重」を発生する荷重変化機構１００は、スプール３２の軸方向の端面３２ａ（外端面３４ａを含む）と、該端面３２ａに隣接しているロックベース４１に配置された回転体１０３及び弾性体１０１とからなる。そして、スプール３２の相対回転に従って、回転体１０３がスプール３２の軸方向の端面３２ａ上を回転しつつ、弾性体１０１を押し付ける押し付け量（弾性体の圧縮量）によって、引き出し制限荷重を発生するものである。このため、車両１０の急減速時の初期段階において、スプール３２からのシートベルト２１が引き出される引き出し距離に応じて、該シートベルト２１から乗員に加わる力を確実に緩和することができる。つまり、簡単な構成によって、車両１０の急減速時に、シートベルト２１から乗員に加わる力を確実に緩和することができる。

本発明の車両用シートベルト装置２０，２０Ａは、各種の乗用車に採用するのに好適である。

１０ 車両
２０ 車両用シートベルト装置
２１ シートベルト
３２ スプール（第１部材）
３２ａ スプールの軸方向の端面（第１部材の軸方向の端面）
３４ 第２連結部材
３４ａ 第２連結部材の外端面（スプールの軸方向の端面）
４１ ロックベース（第２部材）
４１ａ スプール対向面
４５ トーションバー
４５ａ 一端部
４５ｂ 他端部
５０ ロック機構
６０ 荷重変化機構
６１ 環状溝
６２ 突起部
６２Ａ 突起部
６４ 内周面
６４ａ 内周側の凸部
６４ｂ 頂点
６５ 外周面
６５ａ 外周側の凸部
６５ｂ 頂点
６６ 凸部間の隙間
６８ 固定軸
２０Ａ 車両用シートベルト装置
１００ 荷重変化機構
１０１ 弾性体
１０２ ロッド
１０３ 回転体
１０４ 菊座
１０５ 十字状の溝
ＣＬ スプールの軸心（第１部材の軸心）
ｄｒ 突起部の大きさ（外径）

Claims (3)

1. シートベルトを巻き取るための回転可能なスプールと、
   該スプールの軸方向の端面に隣接し、該スプールに対して相対回転可能なロックベースと、
   前記スプールと前記ロックベースとの間に両端部を連結されることにより、双方の相対回転によって捩られるトーションバーと、
   車両の急減速時に前記ロックベースの回転を規制するロック機構と、
   前記ロックベースの回転が規制されているときに、前記スプールからシートベルトが引き出されるベルト引き出し荷重を変化させるための荷重変化機構とを、含む車両用シートベルト装置において、
   前記荷重変化機構は、前記スプールの軸方向の前記端面と前記ロックベースのスプール対向面のいずれか一方に形成された１つの環状溝と、該環状溝に嵌合する少なくとも１つの突起部とからなり、
   前記環状溝は、前記スプールの軸心を中心とした円形状の溝であり、
   前記環状溝の、内周面と外周面とには、それぞれ互いに対向し合う複数の凸部が周方向に形成され、
   前記突起部は、前記スプールと前記ロックベースのいずれか他方から前記環状溝へ向かって延び、
   前記突起部の大きさは、前記互いに対向し合う複数の凸部の各頂点間を、前記環状溝の周方向に擦れつつ通過することが可能な大きさに設定されていることを特徴とする車両用シートベルト装置。
2. 前記突起部は、前記スプールの軸方向から見て、断面円形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の車両用シートベルト装置。
3. 前記突起部は、前記スプールと前記ロックベースのいずれか他方から前記環状溝へ向かって延びた固定軸に、回転可能に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両用シートベルト装置。

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