JP2019014362A

JP2019014362A - 車両用乗員拘束装置

Info

Publication number: JP2019014362A
Application number: JP2017132693A
Authority: JP
Inventors: 俊長谷川; Takashi Hasegawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-07-06
Filing date: 2017-07-06
Publication date: 2019-01-31

Abstract

【課題】車両衝突時にウェビング（シートベルト）を高速で巻き取る。【解決手段】モータリトラクタ１０は、ウェビング１２が巻き取られるスプール１４と、モータ１６が作動されることで回転される太陽歯車３０と、太陽歯車３０と噛み合う遊星歯車３２と、遊星歯車３２と噛み合う内歯車３４と、を有する遊星歯車機構１８と、を備えている。また、モータリトラクタ１０は、モータ１６の駆動力が保持されるフライホイール２０と、遊星歯車３２の公転に伴う回転をスプール１４へ伝達させる第１伝達機構２２と、内歯車３４の回転をフライホイール２０へ伝達させる第２伝達機構２４と、を備えている。さらに、モータリトラクタ１０は、作動されることでフライホイール２０に保持された駆動力がスプール１４に伝達されて、スプール１４が巻取方向へ回転されるドグクラッチ２６と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用乗員拘束装置に関する。

車両衝突前及び車両衝突時においてウェビング（シートベルト）の張力を高めることにより乗員の身体を拘束して、当該乗員の安全を図る車両用乗員拘束装置が近年の車両には装備されている。乗員を拘束する方式には種々の態様が存在するが、一例として、車両衝突が予測される際に、モータによりウェビングを巻取ることによりウェビングのたるみを除去した後、車両衝突時に火薬を用いたプリテンショナを作動させて乗員の身体をシートに拘束する方式が知られている。

しかしながら、火薬式のプリテンショナはコストが嵩む上、一度作動すると再利用が望めないという難点があった。そこで、特許文献１では、車両衝突が予測される際のみならず、車両衝突時もモータによってウェビングを巻き取るシートベルトリトラクタの発明が開示されている。

特開２００６−３２７４１３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているシートベルトリトラクタの発明は、モータの電源に関して特に記載が認められない。引用文献１のシートベルトリトラクタの電源は、公称電圧が１２Ｖの車載バッテリであると考えられるが、かかる電源ではモータの駆動力に限界があり、車両衝突時にウェビングを火薬式プリテンショナ並の高速で巻き取ることが困難という問題があった。

本発明は、上記事実を考慮し、車両衝突時にウェビング（シートベルト）を高速で巻き取る車両用乗員拘束装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の車両用乗員拘束装置は、巻取方向へ回転されることで乗員に装着されるウェビングが巻き取られるスプールと、モータが作動されることで回転される太陽歯車と、前記太陽歯車と噛み合いかつ該太陽歯車の回りを公転しながら自転する遊星歯車と、前記遊星歯車と噛み合う内歯車と、を有する遊星歯車機構と、前記モータの駆動力が保持される駆動力保持部と、前記遊星歯車の公転に伴う回転を前記スプールへ伝達させることで、前記スプールが巻取方向へ回転される第１伝達機構と、前記内歯車の回転を前記駆動力保持部へ伝達させることで、前記モータの駆動力が駆動力保持部に保持される第２伝達機構と、作動されることで前記駆動力保持部に保持された駆動力が前記スプールに伝達されて、前記スプールが巻取方向へ回転されるクラッチと、を備えている。

請求項１記載の車両用乗員拘束装置によれば、モータの回転力が遊星歯車機構の太陽歯車、遊星歯車及び第１伝達機構を介してスプールに伝達されると、スプールが巻取方向へ回転される。これにより、ウェビングがスプールに巻き取られて、乗員に装着されたウェビングの弛みを取り除くことができる。

また、モータの回転力が遊星歯車機構の太陽歯車、遊星歯車、内歯車及び第２伝達機構を介して駆動力保持部に伝達されると、モータの駆動力が駆動力保持部に保持される。

そして、クラッチが作動されて、駆動力保持部に保持された駆動力がスプールに伝達されると、スプールが巻取方向へ高速で回転される。これにより、ウェビングがスプールに高速で巻き取られて、乗員に装着されたウェビングによって乗員が拘束される。

本発明に係る車両用乗員拘束装置は、車両衝突時にウェビング（シートベルト）を高速で巻き取ることができる、という優れた効果を有する。

本実施形態のモータリトラクタを模式的に示す斜視図である。本実施形態のモータリトラクタを回転軸方向に沿って切断した断面図であり、作動されたモータによってウェビングの弛みが除去される際を示している。本実施形態のモータリトラクタを回転軸方向に沿って切断した断面図であり、作動されたモータによってフライホイールが加速されている状態を示している。本実施形態のモータリトラクタを回転軸方向に沿って切断した断面図であり、フライホイールと共にスプールが巻取方向へ回転されている状態を示している。制御部による制御を説明するためのフローチャートである。

図１〜図５を用いて本発明の実施形態に係る車両用乗員拘束装置について説明する。

図１に示されるように、本実施形態の車両用乗員拘束装置としてのモータリトラクタ１０は、乗員に装着されるウェビング１２（シートベルト）が巻き取られるスプール１４と、作動されることでスプール１４を回転させるモータ１６と、モータ１６の回転が伝達される遊星歯車機構１８と、を備えている。また、モータリトラクタ１０は、モータ１６の駆動力が伝達されることで当該駆動力が保持される駆動力保持部としてのフライホイール２０と、遊星歯車機構１８へ伝達されたモータ１６の駆動力をスプール１４及びフライホイール２０へそれぞれ伝達させる第１伝達機構２２及び第２伝達機構２４と、を備えている。さらに、モータリトラクタ１０は、フライホイール２０とスプール１４との間に設けられたクラッチとしてのドグクラッチ２６と、モータ１６及びドグクラッチ２６の作動を制御する制御部２８と、を備えている。

スプール１４は、外周部にウェビング１２が巻き取られる円筒状に形成されており、このスプール１４には、長尺帯状に形成されたウェビング１２の一方側の端部が係止されている。そして、スプール１４が巻取方向へ回転されることで、ウェビング１２がスプール１４に巻き取られ、ウェビング１２がスプール１４から引き出されることで、スプール１４が引出方向へ回転されるようになっている。また、スプール１４における後述するフライホイール２０側の軸心部には、凸凹状のスプール側係合部１４Ａが設けられている。

モータ１６は、通電されることで回転軸１６Ａが回転する直流モータである。このモータ１６は、回転軸１６Ａの軸方向がスプール１４の軸方向と平行とされていると共に当該スプール１４と隣合って配置されている。

遊星歯車機構１８は、モータ１６の回転軸１６Ａと一体に回転する太陽歯車３０と、太陽歯車３０と噛み合いかつ当該太陽歯車３０の回りを公転しながら自転する３つの遊星歯車３２と、遊星歯車３２と噛み合う内歯３４Ａが内周部に形成された内歯車３４と、を備えている。３つの遊星歯車３２は、遊星キャリア３６に支持されていることで互いの公転方向への相対変位が規制されている。そして、３つの遊星歯車３２が太陽歯車３０と噛み合ったまま当該太陽歯車３０の回りを公転することで、遊星キャリア３６が回転するようになっている。

フライホイール２０は、所定の重量に設定されていると共にスプール１４の軸方向と同軸上に配置された円筒状に形成されている。図１及び図２に示されるように、フライホイール２０におけるスプール１４側の軸心部には、スプール１４に設けられたスプール側係合部１４Ａに係合される凸凹状の第１フライホイール側係合部２０Ａが設けられている。また、フライホイール２０において第１フライホイール側係合部２０Ａが設けられた側とは反対側の軸心部には、凸凹状の第２フライホイール側係合部２０Ｂが設けられている。

第１伝達機構２２は、遊星キャリア３６と一体に回転する駆動歯車３８と、スプール１４と一体に回転すると共に駆動歯車３８と噛み合う従動歯車４０と、を含んで構成されている。これにより、モータ１６の回転軸１６Ａの回転を遊星歯車機構１８の太陽歯車３０、遊星歯車３２、遊星キャリア３６、駆動歯車３８及び従動歯車４０を介してスプール１４へ伝達させることが可能となっている。

第２伝達機構２４は、第１増速軸４２に固定されていると共に内歯車３４の外周部に形成された外歯３４Ｂと噛み合う第１増速歯車４４と、第１増速軸４２に固定されることで第１増速歯車４４と一体に回転すると共に当該第１増速歯車４４よりも大径（多い歯数）に設定された第２増速歯車４６と、を備えている。また、第２伝達機構２４は、スプール１４及びフライホイール２０の軸心部に挿通された第２増速軸４８に固定されていると共に第２増速歯車４６と噛み合う第３増速歯車５０を備えている。この第３増速歯車５０は、第２増速歯車４６よりも小径（少ない歯数）に設定されている。また、第２伝達機構２４は、第２増速軸４８に固定されることで第３増速歯車５０と一体に回転すると共にフライホイール２０に設けられた第２フライホイール側係合部２０Ｂと噛み合う凸凹状の増速側係合部５２を備えている。これにより、図３に示されるように、モータ１６の回転軸１６Ａの回転を遊星歯車機構１８の太陽歯車３０、遊星歯車３２、内歯車３４、第１増速歯車４４、第２増速歯車４６、第３増速歯車５０、第２増速軸４８及び増速側係合部５２を介してフライホイール２０へ伝達させることが可能となっている。

図３及び図４に示されるように、ドグクラッチ２６は、モータ１６の回転軸１６Ａの回転がフライホイール２０へ伝達可能とされた状態と、フライホイール２０の回転がスプール１４へ伝達可能とされた状態と、を選択的に切り替えるために用いられる。このドグクラッチ２６は、フライホイール２０を軸方向へスライドさせる図示しないスライド機構と、スプール１４に設けられたスプール側係合部１４Ａと、フライホイール２０に設けられた第１フライホイール側係合部２０Ａ及び第２フライホイール側係合部２０Ｂと、増速側係合部５２と、を含んで構成されている。

そして、図３に示されるように、スライド機構が作動される前の状態では、フライホイール２０の第２フライホイール側係合部２０Ｂと増速側係合部５２とが係合されている。これにより、モータ１６の回転軸１６Ａの回転を遊星歯車機構１８の太陽歯車３０、遊星歯車３２、内歯車３４、第１増速歯車４４、第２増速歯車４６、第３増速歯車５０、第２増速軸４８及び増速側係合部５２を介してフライホイール２０へ伝達させることが可能となっている。なお、フライホイール２０は、図示しない付勢部材によって増速側係合部５２側へ向けて付勢されている。これにより、スライド機構が作動される前の状態では、フライホイール２０の第２フライホイール側係合部２０Ｂと増速側係合部５２との係合状態が保たれるようになっている。

また、図４に示されるように、スライド機構が作動されることでフライホイール２０がスプール１４側へ向けて移動されると、フライホイール２０の第２フライホイール側係合部２０Ｂと増速側係合部５２とが離間すると共に、フライホイール２０の第１フライホイール側係合部２０Ａとスプール１４のスプール側係合部１４Ａとが係合される。これにより、フライホイール２０の回転をスプール１４へ伝達させることが可能となっている。

制御部２８は、車両に設けられたセンサやスイッチ等の信号に基づいてモータ１６やドグクラッチ２６のスライド機構を作動させる。具体的には、図５に示されるように、制御部２８は、先ずステップＳ１において本実施形態のモータリトラクタ１０を備えた車両が衝突する危険があるか否かを判断する。ステップＳ１において肯定判断されると、制御部２８は、モータ１６へ通電させることで当該モータ１６の回転軸１６Ａを回転させる（ステップＳ２）。これにより、図２に示されるように、モータ１６の回転軸１６Ａの回転が遊星歯車機構１８の太陽歯車３０、遊星歯車３２、遊星キャリア３６、第１伝達機構２２の駆動歯車３８及び従動歯車４０を介してスプール１４へ伝達される。その結果、スプール１４が巻取方向へ回転されることで、ウェビング１２がスプール１４に巻き取られて、乗員に装着されたウェビング１２の弛みが取り除かれる（ステップＳ３）。

また、ウェビング１２の弛みが取り除かれた状態では、遊星歯車機構１８の遊星キャリア３６の回転がスプール１４、第１伝達機構２２の従動歯車４０及び駆動歯車３８を介して制限される。そのため、図３及び図５に示されるように、モータ１６の回転軸１６Ａの回転が遊星歯車機構１８の太陽歯車３０、遊星歯車３２、内歯車３４、第１増速歯車４４、第２増速歯車４６、第３増速歯車５０、第２増速軸４８及び増速側係合部５２を介してフライホイール２０へ伝達される。これにより、フライホイール２０が加速されて高速で回転される（ステップＳ４）。

次いで、図４及び図５に示されるように、制御部２８は、ステップＳ５において本実施形態のモータリトラクタ１０を備えた車両が衝突したか否かを判断する。ステップＳ５において肯定判断されると、制御部２８は、ドグクラッチ２６のスライド機構を作動させる。これにより、フライホイール２０の第１フライホイール側係合部２０Ａとスプール１４のスプール側係合部１４Ａとが係合されて、フライホイール２０の回転がスプール１４へ伝達される（ステップＳ６）。その結果、スプール１４が巻取方向へ高速で回転されることで、ウェビング１２がスプール１４に更に巻き取られて、乗員に装着されたウェビング１２によって当該乗員の上体が車両用シートに拘束される。

以上説明したように、本実施形態のモータリトラクタ１０によれば、車両衝突時にウェビング１２（シートベルト）を高速で巻き取ることができる。

また、本実施形態では、単一のクラッチ（ドグクラッチ２６）によってモータ１６の回転軸１６Ａの回転の伝達経路を切替えることができる。これにより、モータリトラクタ１０の構造が複雑化することを抑制できると共に、制御部２８による制御が複雑化することを抑制できる。

なお、本実施形態では、モータ１６によってフライホイール２０を回転させることで、当該モータ１６の駆動力をフライホイール２０に保持した（蓄えた）例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、モータ１６によって駆動力保持部としてのつる巻バネを捩ることで、当該モータ１６の駆動力をつる巻バネに保持させてもよい。

また、ドグクラッチ２６に代えてクラッチとしての電磁クラッチ等の他のクラッチを用いてもよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０モータリトラクタ（車両用乗員拘束装置）
１２ウェビング
１４スプール
１６モータ
１８遊星歯車機構
２０フライホイール（駆動力保持部）
２２第１伝達機構
２４第２伝達機構
２６ドグクラッチ（クラッチ）
３０太陽歯車
３２遊星歯車
３４内歯車

Claims

巻取方向へ回転されることで乗員に装着されるウェビングが巻き取られるスプールと、
モータが作動されることで回転される太陽歯車と、前記太陽歯車と噛み合いかつ該太陽歯車の回りを公転しながら自転する遊星歯車と、前記遊星歯車と噛み合う内歯車と、を有する遊星歯車機構と、
前記モータの駆動力が保持される駆動力保持部と、
前記遊星歯車の公転に伴う回転を前記スプールへ伝達させることで、前記スプールが巻取方向へ回転される第１伝達機構と、
前記内歯車の回転を前記駆動力保持部へ伝達させることで、前記モータの駆動力が駆動力保持部に保持される第２伝達機構と、
作動されることで前記駆動力保持部に保持された駆動力が前記スプールに伝達されて、前記スプールが巻取方向へ回転されるクラッチと、
を備えた車両用乗員拘束装置。