JP2019151310A - シートベルトリトラクタ及びシートベルト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】よりきめ細かいＥＡ荷重コントロールが可能なシートベルトリトラクタを提供する。【解決手段】シートベルトリトラクタ３は、シートベルト４にかかる荷重を制限して乗員のエネルギを吸収緩和するＥＡ機構６０を備える。ＥＡ機構６０は、スプール１２内に内蔵され、一端部が減速機構６３を介してスプール１２に連結され、他端部がロック機構５０でロック可能であって、スプール１２とロック機構５０との回転差によってエネルギを吸収するトーションバー６１と、減速機構６３のトーションバー６１側の出力部とスプール１２とを連結し、スプール１２と出力部の回転差による変形によってエネルギを吸収するＤピン６２と、を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、シートベルトリトラクタ及びこれを備えるシートベルト装置に関する。

従来から自動車等の車両に装備されているシートベルト装置は、例えばシートベルト装着状態で衝突時等の車両に大きな車両減速度が作用した場合のような緊急時に、シートベルトで乗員を拘束することにより乗員のシートからの飛び出しを阻止する。

このようなシートベルト装置においては、シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタを備えている。このシートベルトリトラクタでは、シートベルトは非装着時にはスプールに巻き取られているが、装着時には引き出されて乗員に装着される。そして、前述のような緊急時にシートベルトリトラクタのロック手段が作動してスプールのベルト引出方向の回転を阻止することにより、シートベルトの引出しが阻止される。これにより、緊急時にシートベルトは乗員を拘束する。

ところで、この従来のシートベルト装置のシートベルトリトラクタにおいては、車両衝突等の緊急時にシートベルトが乗員を拘束するとき、車両減速度が生じるため、乗員が慣性により前方へ移動しようとする。このため、シートベルトには荷重が加えられるとともに、乗員はこのシートベルトからエネルギを加えられるようになる。乗員に対してこのエネルギは、できれば制限される方が望ましい。

そこで、シートベルトリトラクタにおいては、従来、トーションバーを設けて、シートベルト装着状態での緊急時に、エネルギ吸収部材の作用によりこのシートベルトにかかる荷重を制限して乗員のエネルギを吸収緩和するエネルギ吸収機構（以下、ＥＡ機構ともいう）を備えるシートベルトリトラクタが開発されている。

しかしながら、従来のシートベルトリトラクタは、衝突後の制限荷重が１つの制限荷重に設定されるだけである。実際には、乗員に加えられるエネルギは、乗員の体重等によって種々異なる。このように種々異なる大きなエネルギに対して、１つの制限荷重で対応するだけではなく、車両緊急時の状況に応じて制限荷重を設定する方が、乗員をより効果的にかつより適切に拘束することができる。

そこで、シートベルトにかかる制限荷重を種々設定することができる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１及び特許文献２参照）。

この特許文献１、２に開示のシートベルトリトラクタは、ＥＡ特性の異なる２つのＥＡ機構（２種類のトーションバー、または、トーションバー及びＤピン）を設けるとともに、これらのＥＡ機構を緊急時の状況に応じて１つまたは２つ作動するようにしている。このように、２つのＥＡ機構を適宜選択して作動することで、シートベルトにかかる制限荷重を緊急時の状況に応じて２段階に設定することができる。

特許第６１７６７１９号公報 特許第５１６０３７３号公報

ところで、乗員にとって適正なＥＡ荷重は例えば乗員の体格などの乗員個々の特性によって異なる。そこで従来の２つのＥＡ要素で１または２段階のＥＡ荷重を設定可能な構成に対して、２つのＥＡ要素でも３段階以上のＥＡ荷重を設定できると、よりきめ細かいＥＡ荷重の制御が可能となる。しかし、ＥＡ荷重の段階を増やすためにＥＡ要素を増やすと、シートベルトリトラクタのコストや重量が増えてしまう。

本発明は、よりきめ細かいＥＡ荷重コントロールが可能なシートベルトリトラクタ及びこれを備えるシートベルト装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態の一観点に係るシートベルトリトラクタは、フレームと、シートベルトと、前記フレームに回転可能に支持されるとともに前記シートベルトを巻き取るスプールと、非作動時に前記スプールの回転を許容し、作動時に前記スプールのシートベルト引出し方向の回転を阻止するロック機構と、前記シートベルトにかかる荷重を制限して乗員のエネルギを吸収緩和するエネルギ吸収機構と、を備え、前記エネルギ吸収機構は、前記スプール内に内蔵され、一端部が減速機構を介して前記スプールに連結され、他端部が前記ロック機構でロック可能であって、前記スプールと前記ロック機構との回転差によってエネルギを吸収する第１エネルギ吸収部材と、前記減速機構の前記第１エネルギ吸収部材側の出力部と前記スプールとを連結し、前記スプールと前記出力部の回転差によってエネルギを吸収する第２エネルギ吸収部材と、を有する。

同様に、本発明の実施形態の一観点に係るシートベルト装置は、乗員を拘束するシートベルトと、前記シートベルトを引き出し可能に巻き取るとともに、緊急時に作動して前記シートベルトの引出しを阻止する、上記のシートベルトリトラクタと、前記シートベルトリトラクタから引き出された前記シートベルトに摺動可能に支持されたタングと、車体または車両シートに設けられ、前記タングが離脱可能に係止されるバックルと、を備える。

本発明によれば、よりきめ細かいＥＡ荷重コントロールが可能なシートベルトリトラクタ及びこれを備えるシートベルト装置を提供することができる。

実施形態に係るシートベルトリトラクタが適用されるシートベルト装置の構成の一例を示す図である。 実施形態に係るシートベルトリトラクタの分解斜視図である。 シートベルトリトラクタのうちＥＡ機構を含むシャフトサブアセンブリの分解斜視図である。 図３に示すシャフトサブアセンブリの組立斜視図である。 ＥＡ機構の構成を模式的に示す図である。 ＥＡ機構の動作の第１段階の状態を示す模式図である。 ＥＡ機構の動作の第２段階の状態を示す模式図である。 ＥＡ機構の動作の第３段階の状態を示す模式図である。 切替機構がインターナルギヤとスプールとを係合している状態を示す図である。 切替機構がインターナルギヤとスプールとの係合を解除している状態を示す図である。 本実施形態により実現可能なスプールの回転ストロークとＥＡ荷重の特性を示す図である。 実施形態の変形例を示す模式図である。

以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。なお、以下の説明において、図２以降の各図面で示すｘ方向、ｙ方向、ｚ方向は互いに垂直な方向である。ｘ方向はスプール１２の回転軸の方向である。ｙ方向、ｚ方向は、それぞれスプール１２の回転軸からの遠心方向であり、典型的にはｚ方向は上下方向である。

まず図１を参照して、実施形態に係るシートベルトリトラクタ３が適用されるシートベルト装置１の構成の一例を説明する。

シートベルト装置１は、車両に搭載された車載システムの一例である。シートベルト装置１は、例えば、シートベルト４と、シートベルトリトラクタ３と、ショルダーアンカー６と、タング７と、バックル８とを備える。

シートベルト４は、車両のシート２に座る乗員９を拘束するウェビングの一例であり、リトラクタ３に引き出し可能に巻き取られる帯状部材である。シートベルト４の先端のベルトアンカー５は、シート２又はシート２の近傍の車体に固定される。

シートベルトリトラクタ３は、シートベルト４の巻き取り又は引き出しを可能にする巻き取り装置の一例であり、車両衝突時等の所定値以上の減速度が車両に加わると、シートベルト４がシートベルトリトラクタ３から引き出されることを制限する。シートベルトリトラクタ３は、シート２又はシート２の近傍の車体に固定される。

ショルダーアンカー６は、シートベルト４が挿通するベルト挿通具の一例であり、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９の肩部の方へガイドする部材である。

タング７は、シートベルト４が挿通するベルト挿通具の一例であり、ショルダーアンカー６によりガイドされたシートベルト４にスライド可能に取り付けられた部品である。

バックル８は、タング７が着脱可能に連結される部品であり、例えば、シート２又はシート２の近傍の車体に固定される。

次に図２〜図５を参照して、実施形態に係るシートベルトリトラクタ３と、本実施形態の要部であるエネルギ吸収機構６０の構成を説明する。なお、以下ではエネルギ吸収機構６０はＥＡ（Ｅｎｅｒｇｙ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）機構６０とも表記する。図２は、実施形態に係るシートベルトリトラクタ３の分解斜視図である。図３は、シートベルトリトラクタ３のうちＥＡ機構６０を含むシャフトサブアセンブリ２０の分解斜視図である。図４は、図３に示すシャフトサブアセンブリ２０の組立斜視図である。図５は、ＥＡ機構６０の構成を模式的に示す図である。なお、図５の模式図は、図３，４に記載の部品を一部省略して、主にＥＡ機構６０の接続関係を示している。

図２に示すように、シートベルトリトラクタは、プリテンショナ（ＰＴ）サブアセンブリ１０と、シャフトサブアセンブリ２０と、駆動機構３０と、切替機構４０と、ロック機構５０と、を備える。

ＰＴサブアセンブリ１０は、フレーム１１にプリテンショナが搭載されている。プリテンショナは、シャフトサブアセンブリ２０のパドルホイール５３と接続されており、プリテンショナの作動によって、パドルホイール５３がプリテンショナから回転力を受け、これによりスプール１２がシートベルト４を引き込む方向に回転する。

また、フレーム１１には、切替機構４０のパウル４２が設置されている。フレーム１１は、ｙ方向を向いて配置される背板１１ａと、この背板１１ａのｘ方向両側端から直交する方向に突設された左右の側壁１１ｂ,１１ｃと、を備え、断面コ字状を形成している。側壁１１ｂはｘ正方向側、側壁１１ｃはｘ負方向側に配置されて対向している。側壁１１ｂ,１１ｃには、それぞれ円形状の開口１１ｄ、１１ｅが形成される。

シャフトサブアセンブリ２０は、シートベルト４の一端が係止され、シートベルト４が巻きつけられるスプール１２を備える。シャフトサブアセンブリ２０は、ｘ方向の回転軸まわりに回転可能にフレーム１１に取り付けられる。また、シャフトサブアセンブリ２０は、図３に示すように、シートベルトにかかる荷重を制限して乗員のエネルギを吸収緩和するＥＡ機構６０も備える。ＥＡ機構６０の詳細については後述する。

切替機構４０は、ＥＡ機構６０の連結状態を切り替える。切替機構４０は、リリースリング４１と、パウル４２とを備える。リリースリング４１は環状部材であり、シャフトサブアセンブリ２０の一部である。パウルは、フレーム１１の側壁１１ｂに取り付けられる。切替機構４０の詳細についても後述する。

駆動機構３０は、切替機構４０の切替動作のための駆動力を出力する。駆動機構３０は、レバー３１と、イニシエータ３２と、Ｏリング３３と、ピストン３４と、ハウジング３５とを有する。

レバー３１は、環状の部材であり、スプール１２の回転軸と同心円状に配置され、周方向の所定距離を移動可能にハウジング３５に嵌合される。イニシエータ３２は、マイクロガスジェネレータであり、ピストン３４を内蔵し、Ｏリング３３を介してハウジング３５に取り付けられる。イニシエータ３２が発生するガスによりピストン３４がレバー３１を周方向に押圧して、これによりレバー３１は周方向に移動する。

また、レバー３１は、この周方向の移動によって、ハウジング３５に対してｘ負方向側に突き出すように移動するように、ハウジング３５との嵌合部分の構造が形成されている。 なお、このような駆動機構３０の構成については、例えば、国際公開第２０１５／０７６３７７号などに開示されている。

ロック機構５０は、スプール１２の軸部を構成する後述するトーションバー６１に連結され、非作動時に前記スプールの回転を許容し、作動時に前記スプールのシートベルト引出し方向の回転を阻止する。ロック機構５０は、図２に示すロックサブアセンブリ５１と、図３に示すロッキングベース５２とを有する。

なお、ロック機構５０やプリテンショナ、スプール１２の具体的な構成や動作については従来からある通常の構成でよいので説明を省略する。

図２に示すように、シャフトサブアセンブリ２０は、フレーム１１の側壁１１ｂ，１１ｃの開口１１ｄ，１１ｅをｘ方向に貫通して設置され、ｘ正方向側の開口１１ｄからの突出部分にはリリースリング４１が配置され、ｘ負方向側の開口１１ｅからの突出部分ではロックサブアセンブリ５１と接続される。フレーム１１のｘ負方向側の側壁１１ｃにはリテーナ１４が取り付けられ、ロックサブアセンブリ５１が内蔵される。この状態で、スプール１２は、フレーム１１に回転可能に支持されるとともにシートベルト４を巻き取ることができる。

駆動機構３０は、レバー３１がパウル４２を径方向外側に押し出した状態で（図９（ｂ）参照）フレーム１１のｘ正方向側の側壁１１ｂに取り付けられる。駆動機構３０のｘ正方向側からは、さらにベアリングプレート１５、スペーサ１６、リターンスプリング１３が取り付けられる。

リターンスプリング１３は、一端がスプール１２の軸部を構成する後述するトーションバー６１に連結され、他端がケースに取り付けられ、スプール１２をベルト巻取方向に付勢する図示しないスプリングを有する。

図３に示すように、シャフトサブアセンブリ２０は、スプール１２と、リリースリング４１と、ＥＡ機構６０と、リリースリングホルダ２１と、ベアリングシャフト２２と、ロッドガイド２３と、ロッキングベース５２と、パドルホイール５３と、を有する。

ＥＡ機構６０は、シートベルトにかかる荷重を制限して乗員のエネルギを吸収緩和するための装置である。図３、図５に示すように、ＥＡ機構６０は、２つのエネルギ吸収要素としてトーションバー６１（第１エネルギ吸収部材）と、Ｄ（Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）ピン６２（第２エネルギ吸収部材）とを有する。また、ＥＡ機構６０は減速機構６３を有する。また、上述の切替機構４０もＥＡ機構６０の一部である。

トーションバー６１は、スプール１２とロック機構５０との回転差によってエネルギを吸収するエネルギ吸収要素である。図３，５に示すように、トーションバー６１は、スプール１２の軸中心に形成された貫通孔１２ｄに挿入されてスプール１２内に内蔵される。トーションバー６１は、ｘ正方向側の一端部６１ａが減速機構６３を介してスプール１２に連結され、ｘ負方向側の他端部６１ｂがロック機構５０に連結される。

トーションバー６１の一端部６１ａは、円環状のコネクタ７０に嵌入されて、コネクタ７０を介して減速機構６３のキャリア６７に連結固定される。また、一端部６１ａの先端はリターンスプリング１３に連結される。

トーションバー６１の他端部６１ｂは、ベアリングシャフト２２、ロッドガイド２３を通って、ロッキングベース５２と一体回転可能に嵌合される。ロッキングベース５２には、ｘ正方向側からパドルホイール５３もトーションバー６１の外周側に取り付けられる。トーションバー６１は、他端部６１ｂがロック機構５０でロック可能であり、ロック機構５０の作動時には他端部６１ｂの回転が停止される。

Ｄピン６２は、減速機構６３のトーションバー６１側の出力部（本実施形態ではキャリア６７）とスプール１２とを連結し、スプール１２と減速機構６３の出力部の回転差により生じる塑性変形によってエネルギを吸収するエネルギ吸収要素である。

減速機構６３は、所定の減速比でスプール１２からトーションバー６１へ回転を伝達する。本実施形態では、減速機構６３は遊星歯車機構であり、図３、図５に示すように、サンギヤ６４と、プラネタリギヤ６５と、インターナルギヤ６６と、キャリア６７とを含む。

サンギヤ６４は、遊星歯車機構の軸心の径方向外側に回転自在に配置されている外歯歯車である。インターナルギヤ６６は、サンギヤ６４の径方向外側、かつ、サンギヤ６４と同軸上に回転自在に配置されている内歯歯車である。プラネタリギヤ６５は、サンギヤ６４とインターナルギヤ６６との間に配置されており、サンギヤ６４及びインターナルギヤ６６とそれぞれ噛み合う外歯歯車である。プラネタリギヤ６５は複数個（図３では３個）が配置され、サンギヤ６４やインターナルギヤ６６と同軸上に配置されたキャリア６７によって回転自在に支持されている。本実施形態では、図３に示すように、プラネタリギヤ６５は、円板状のキャリア６７とリングプレート６９によりｘ方向両側から挟持され、ｘ負方向側からピン６８が貫通されてｘ正方向側のキャリア６７に連結されている。

サンギヤ６４は、スプール１２に固定され、スプール１２と一体的に回転する。キャリア６７は、コネクタ７０を介してトーションバー６１の一端部６１ａに連結固定され、トーションバー６１の一端部６１ａと一体的に回転する。

図３に示すように、リングプレート６９にはＤピン６２を貫通する貫通孔６９ａが設けられ、スプール１２のｘ正方向側端面にはＤピン６２を挿入する挿入孔１２ｃが設けられている。Ｄピン６２は、ｘ正方向側から貫通孔６９ａを通って挿入孔１２ｃに挿入される。上述のとおりリングプレート６９はキャリア６７と一体回転可能に連結されているので、このようにＤピン６２を取りつけることによって、キャリア６７とスプール１２とを連結した状態にできる。

切替機構４０は、減速機構６３によるスプール１２からトーションバー６１への減速比を、１から、１より大きい所定値へと切り替える。具体的には、切替機構４０は、（１）インターナルギヤ６６とサンギヤ６４（スプール１２）とを連結して一体回転させて減速比を１とする第１の状態（図９参照）から、（２）インターナルギヤ６６とサンギヤ６４との連結を解除して、かつ、インターナルギヤ６６の回転を止めて、減速比を所定値とする第２の状態（図１０参照）へと切り替える。

切替機構４０は、上述のとおりリリースリング４１とパウル４２とを有する。リリースリング４１は、サンギヤ６４と一体回転するスプール１２とインターナルギヤ６６との連結及び解除を軸方向（ｘ方向）に移動することによって切り替える。

ここで、図３、図４に示すように、スプール１２は、ｘ正方向側の端部に径方向に突出するフランジ１２ａを有する。フランジ１２ａは、径方向外側の外縁にｘ正方向側に立設する周壁を有し、有底円筒状に形成されている。フランジ１２ａの内径は、インターナルギヤ６６を内周側に嵌め込み可能な大きさで形成される。そして、フランジ１２ａの周壁には、ｘ正方向側の端面からｘ負方向側に掘り下げられた切り欠き部１２ｂが設けられる。また、インターナルギヤ６６は円筒形状のｘ負方向側の端面からｘ正方向側に掘り下げられた切り欠き部６６ａが設けられる。フランジ１２ａの切り欠き部１２ｂと、インターナルギヤ６６の切り欠き部６６ａは、周方向の位置が同一となるように設けられる。

一方リリースリング４１には、図３、図４に示すように、円環状の部分から径方向内側に突出する爪部４１ａが設けられる。爪部４１ａは、周方向の位置が切り欠き部１２ｂ、６６ａと同一であり、切り欠き部１２ｂ、６６ａと係合可能な位置に設けられる。そして、本実施形態では、このリリースリング４１の爪部４１ａが、リリースリング４１のｘ方向の移動によって、切り欠き部１２ｂ、６６ａの両方と係合した状態、すなわちインターナルギヤ６６とスプール１２（サンギヤ６４）とが連結した状態と、切り欠き部１２ｂのみと係合した状態、すなわちインターナルギヤ６６とスプール１２（サンギヤ６４）との連結が解除された状態とを実現できる。

図２〜図４に示すように、インターナルギヤ６６の円筒形状の外周面には、ｘ正方向側の端部に径方向外側に突出するラチェット歯車６６ｂが設けられている。ラチェット歯車６６ｂは、パウル４２と係合した際にインターナルギヤ６６の一方向の回転を規制する。すなわち、パウル４２がインターナルギヤ６６のラチェット歯車６６ｂと係合することによって、インターナルギヤ６６を係止して回転を止めることができる。

図６〜図１０を参照して本実施形態のシートベルトリトラクタ３におけるＥＡ機構６０の動作を説明する。図６は、ＥＡ機構６０の動作の第１段階の状態を示す模式図である。図７は、ＥＡ機構６０の動作の第２段階の状態を示す模式図である。図８は、ＥＡ機構６０の動作の第３段階の状態を示す模式図である。

本実施形態では、ＥＡ機構６０は、ロック機構５０が作動状態となると、下記の第１〜第３段階をこの順番で実施可能である。

ＥＡ機構６０の動作の第１段階では、切替機構４０が減速比を１に維持し、相対的に大きなエネルギ吸収荷重でトーションバー６１がねじられる。

図６に示すように、第１段階では、切替機構４０のリリースリング４１は、スプール１２の切り欠き部１２ｂと、インターナルギヤ６６の切り欠き部６６ａの両方と係合する。また、切替機構４０のパウル４２は、インターナルギヤ６６のラチェット歯車６６ｂと係合せず、インターナルギヤ６６は自由に回転可能な状態である。これにより、スプール１２（すなわちサンギヤ６４）とインターナルギヤ６６が連結されて一体回転する。また、サンギヤ６４とインターナルギヤ６６との間に回転差が無いので、プラネタリギヤ６５及びキャリア６７もサンギヤ６４（スプール１２）と一体回転する。したがって、遊星ギヤ機構のすべてのギヤが一体回転する状態となるので、シートベルト４からスプール１２に伝わったエネルギは、リリースリング４１、インターナルギヤ６６、プラネタリギヤ６５、キャリア６７を介してトーションバー６１へ直接伝わる。すなわち、減速機構６３の減速比は１となる。また、スプール１２とキャリア６７との間にも回転差がないので、Ｄピン６２は変形を起こすような外力を受けない。

すなわちＥＡ機構６０の動作の第１段階では、減速機構６３による減速が無く、相対的に大きなエネルギ吸収荷重でトーションバー６１がねじられ、主にトーションバー６１によるエネルギ吸収が行われる。

図９は、切替機構４０がインターナルギヤ６６とスプール１２とを係合している状態を示す図である。すなわち図９は、ＥＡ機構６０の動作の第１段階のときの切替機構４０の状態を示す。図９の（ａ）は、図４に示した、シャフトサブアセンブリ２０の構成例におけるインターナルギヤ６６とスプール１２との係合部分Ａの拡大図である。図９の（ｂ）は、（ａ）の状態を模式的に示す断面図である。

図９（ａ）に示すように、インターナルギヤ６６のｘ負方向側の端部は、スプール１２のフランジ部１２ａのｘ正方向側の端部より内側に配置され、両者が重畳している。また、インターナルギヤ６６の端部の一部にはｘ正方向側に切り欠かれた切り欠き部６６ａが設けられ、スプール１２の端部の一部にはｘ負方向側に切り欠かれた切り欠き部１２ｂが設けられる。これらの切り欠き部６６ａ、１２ｂは、周方向の同一位置に配置されると共に、ｘ方向に対向配置される。切り欠き部６６ａのｘ方向の深さは、切り欠き部１２ｂのｘ方向深さより小さく形成される。このため、インターナルギヤ６６のｘ負方向側の端部６６ｃは、スプール１２の切り欠き部１２ｂのｘ方向の途中位置に配置される。

このように切り欠き部１２ｂ、６６ａにより形成される開口部に、リリースリング４１の爪部４１ａが係合される。爪部４１ａの径方向長さは、径方向内側のインターナルギヤ６６の切り欠き部６６ａと少なくとも一部が重なる寸法であり、好ましくは、図９に示すように先端が切り欠き部６６ａより軸心側に突出する寸法である。

図９に示す状態では、リリースリング４１の爪部４１ａは、インターナルギヤ６６の切り欠き部６６ａのｘ正方向側の底部に位置する。このとき図９（ｂ）に示すように、周方向（ｚ方向）から視たときに、爪部４１ａは、切り欠き１２ｂ、６６ａの両方と係合している。また、図９（ｂ）に示すように、このとき切替機構４０のパウル４２は、駆動機構３０のレバー３１によってインターナルギヤ６６の径方向外側に押し出されており、インターナルギヤ６６は自由に回転可能な状態である。つまり、図９では、切替機構４０によってインターナルギヤ６６とスプール１２とが一体回転可能に連結されている。

ＥＡ機構６０の動作の第２段階では、切替機構４０が減速比を１以上の所定値に切り替え、相対的に小さなエネルギ吸収荷重でトーションバー６１がねじられ、かつ、Ｄピン６２が変形する。

図７に示すように、第２段階では、切替機構４０のリリースリング４１は、駆動機構３０によりｘ負方向側へ移動され、インターナルギヤ６６の切り欠き部６６ａとの係合が解除され、スプール１２の切り欠き部１２ｂのみと係合する。これにより、スプール１２（すなわちサンギヤ６４）とインターナルギヤ６６との連結が解除される。また、切替機構４０のパウル４２は、駆動機構３０の作動に伴い、インターナルギヤ６６のラチェット歯車６６ｂと係合し、インターナルギヤ６６は回転を規制される。これにより、サンギヤ６４とインターナルギヤ６６との間に回転差が発生するので、キャリア６７は、サンギヤ６４とプラネタリギヤ６５との間のギヤ比に応じて減速回転する。したがって、シートベルト４からスプール１２に伝わったエネルギは、サンギヤ６４、プラネタリギヤ６５、キャリア６７を介してトーションバー６１へ減速されて伝わる。すなわち、減速機構６３の減速比は１以上の所定値となる。この所定値は、サンギヤ６４とプラネタリギヤ６５との間のギヤ比によって決まる。また、スプール１２とキャリア６７との間に回転差が生じるので、Ｄピン６２は周方向に外力を受けて、この外力により塑性変形しながらスプール１２の挿入孔１２ｃから徐々に抜け出す。

すなわちＥＡ機構６０の動作の第２段階では、減速機構６３による減速が行われ、相対的に小さなエネルギ吸収荷重でトーションバー６１がねじられると共に、Ｄピン６２の塑性変形も生じる。すなわち、トーションバー６１とＤピン６２の両方によるエネルギ吸収が行われる。

ＥＡ機構６０の動作の第３段階では、切替機構４０が減速比を所定値に維持し、Ｄピン６２がスプール１２から抜け、相対的に小さなエネルギ吸収荷重でトーションバー６１がねじられる。

図８に示すように、第３段階では、第２段階と同様に、切替機構４０のリリースリング４１はスプール１２の切り欠き部１２ｂのみと係合し、切替機構４０のパウル４２はインターナルギヤ６６の回転を規制するので、減速機構６３の減速比は１以上の所定値となる。また、第３段階ではＤピン６２はスプール１２の挿入孔１２ｃから抜け落ち、Ｄピン６２の塑性変形によるエネルギ吸収はできない。

すなわちＥＡ機構６０の動作の第３段階では、減速機構６３による減速され、相対的に小さなエネルギ吸収荷重でトーションバー６１がねじられ、また、Ｄピン６２の塑性変形によるエネルギ吸収が無いので、第２段階よりもエネルギ吸収荷重が小さくなる。

図１０は、切替機構４０がインターナルギヤ６６とスプール１２との係合を解除している状態を示す図である。すなわち図１０は、ＥＡ機構６０の動作の第２、第３段階のときの切替機構４０の状態を示す。図１０の（ａ）（ｂ）の概略は、図９の（ａ）（ｂ）と同様である。

図１０（ｂ）に示すように、駆動機構３０が作動してレバー３１がｘ負方向側に移動するのに伴い、切替機構４０のリリースリング４１もレバー３１に押圧されてｘ負方向側へ移動する。この結果、図１０（ａ）に示すように、リリースリング４１の爪部４１ａは、インターナルギヤ６６の切り欠き部６６ａから外れ、スプール１２の切り欠き部１２ｂのみと係合する状態となる。また、図１０（ｂ）に示すように、このとき切替機構４０のパウル４２は、レバー３１による径方向外側への保持力がなくなるので、径方向内側へ移動して、インターナルギヤ６６のラチェット歯車６６ｂと係合した状態となる。これにより、インターナルギヤ６６の回転が規制される。

図６〜図１０を参照して説明したように、本実施形態のシートベルトリトラクタ３では、ＥＡ機構６０の作動時の荷重伝達が、スプール１２、減速機構６３、トーションバー６１（第１エネルギ吸収部材）またはＤピン６２（第２エネルギ吸収部材）、の順となる。

図１１は、本実施形態により実現可能なスプール１２の回転ストロークとＥＡ荷重の特性を示す図である。図１１（ａ）は、図６〜図８を参照して説明した、ＥＡ機構６０の動作を第１〜第３段階の順番で実施した場合の特性である。図１１（ａ）に示すように、スプール１２の回転ストロークが発生する初期段階では、ＥＡ機構６０の動作の第１段階Ａが実施され、主にスプール１２からの外力が減速無しで伝わるトーションバー６１によるエネルギ吸収が行われる。第１段階ＡではＥＡ荷重は相対的に最も大きくなる。その後駆動機構３０が作動すると、ＥＡ機構６０の動作の第２段階Ｂに遷移し、減速機構６３の減速比が増加してトーションバー６１のＥＡ荷重が減少するが、Ｄピン６２の変形によるエネルギ吸収の分だけＥＡ荷重が上乗せされる。第２段階ＢではＥＡ荷重は第１段階と第３段階の中間値となり、相対的に中位となる。そして、Ｄピン６２が抜け落ちると、ＥＡ機構６０の動作の第３段階Ｃに遷移し、スプール１２からの外力が減速機構６３により減速されて伝わるトーションバー６１によるエネルギ吸収のみが行われる。第３段階ＣではＥＡ荷重は相対的に最も小さくなる。

従来のＥＡ機構では、シートベルトにかかる制限荷重を種々設定することができるように、ＥＡ特性の異なる２つのＥＡ機構を設けるとともに、これらのＥＡ機構を緊急時の状況に応じて１つまたは２つ作動するようにしている。つまり、本実施形態と同様にトーションバーとＤピンの２つのＥＡ要素を備える場合、図１１（ａ）に点線で示すように、２段階のＥＡ荷重しか設定できない。したがって、ＥＡ要素の数より大きい数のＥＡ荷重の設定はできなかった。

これに対して本実施形態では、スプール１２とトーションバーとの間に減速機構６３を設けて減速比を切り替えることによって、２つのＥＡ要素を有する構成で３種類のＥＡ荷重を設定できる。このように、本実施形態のシートベルトリトラクタ３は、ＥＡ要素の数より大きい数のＥＡ荷重の設定が可能となるので、よりきめ細かいＥＡ荷重コントロールが可能となる。また、ＥＡ荷重の段階を増やすためにＥＡ要素を増やさなくても済むので、リトラクタの小型化も図れる。

また、本実施形態では、駆動機構３０の作動タイミングを制御することによって、ＥＡ荷重の特性を変化させることができる。例えば図１１（ｂ）に示すように、第１段階のＥＡ荷重に達する前に駆動機構３０を作動させれば、第１段階を経ずに第２段階Ｂを最初に実施できる。その後、Ｄピン６２が抜け落ちると第３段階Ｃに遷移する。つまり、駆動機構３０の作動タイミングを早くして、切替機構４０が減速機構６３の減速比を１以上の所定値に切り替えるタイミングを早くした場合には、ＥＡ機構６０の動作の第２段階Ｂ及び第３段階Ｃのみを実施可能である。また、図１１（ｃ）に示すように、駆動機構３０を作動させず、切替機構４０が減速機構６３の減速比を１に維持した場合には、第２段階Ｂに遷移させずに第１段階Ａのみを実施可能である。

このように、本実施形態では、減速機構６３の作動方法（減速比を１から所定値に切り替えるタイミングや、切替の有無の変更）によって、第１段階Ａ、第２段階Ｂ、第３段階Ｃのうち少なくとも１つを実施することができる。また、第１段階Ａ、第２段階Ｂ、第３段階Ｃが実施されるスプール１２の回転ストロークの範囲を調整できる。

図１２は、実施形態の変形例を示す模式図である。スプール１２及びトーションバー６１と、減速機構６３との連結構造は、上記実施形態のものに限られない。スプール１２からトーションバー６１への減速比を１か１以上の所定値に切り替えることができればよい。

例えば図１２に示すように、インターナルギヤ６６がスプール１２と一体的に回転し、キャリア６７がトーションバー６１と一体的に回転する構成でもよい。この場合、切替機構４０は、インターナルギヤ６６とサンギヤ６４とを連結して一体回転させて減速比を１とする状態と、インターナルギヤ６６とサンギヤ６４との連結を解除してサンギヤ６４の回転を止めて減速比を１より大きい所定値とする状態とを切り替える。

また、上記実施形態では、減速機構６３の減速比を切り替える切替機構４０としてリリースリング４１とパウル４２を組み合わせて用いる構成を例示したが他の構成でもよい。また、減速機構６３は遊星歯車機構以外の構成でもよい。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

上記実施形態では、ＥＡ機構６０がトーションバー６１とＤピン６２の２つのエネルギ吸収部材を有する構成を例示したが、これに限られず、例えばＥＡプレートやトーションパイプなど他の部材を適用してもよい。

１ シートベルト装置
４ シートベルト
３ シートベルトリトラクタ
７ タング
８ バックル
１１ フレーム
１２ スプール
４０ 切替機構
４１ リリースリング
４２ パウル
５０ ロック機構
６０ ＥＡ機構（エネルギ吸収機構）
６１ トーションバー（第１エネルギ吸収部材）
６２ Ｄピン（第２エネルギ吸収部材）
６３ 減速機構
６４ サンギヤ
６５ プラネタリギヤ
６６ インターナルギヤ
６７ キャリア

Claims (10)

1. フレームと、
   シートベルトと、
   前記フレームに回転可能に支持されるとともに前記シートベルトを巻き取るスプールと、
   非作動時に前記スプールの回転を許容し、作動時に前記スプールのシートベルト引出し方向の回転を阻止するロック機構と、
   前記シートベルトにかかる荷重を制限して乗員のエネルギを吸収緩和するエネルギ吸収機構と、
   を備え、
   前記エネルギ吸収機構は、
   前記スプール内に内蔵され、一端部が減速機構を介して前記スプールに連結され、他端部が前記ロック機構でロック可能であって、前記スプールと前記ロック機構との回転差によってエネルギを吸収する第１エネルギ吸収部材と、
   前記減速機構の前記第１エネルギ吸収部材側の出力部と前記スプールとを連結し、前記スプールと前記出力部の回転差によってエネルギを吸収する第２エネルギ吸収部材と、
   を有する、
   シートベルトリトラクタ。
2. 前記エネルギ吸収機構の作動時の荷重伝達が前記スプール、前記減速機構、前記第１エネルギ吸収部材または前記第２エネルギ吸収部材、の順となる、
   請求項１に記載のシートベルトリトラクタ。
3. フレームと、
   シートベルトと、
   前記フレームに回転可能に支持されるとともに前記シートベルトを巻き取るスプールと、
   非作動時に前記スプールの回転を許容し、作動時に前記スプールのシートベルト引出し方向の回転を阻止するロック機構と、
   前記シートベルトにかかる荷重を制限して乗員のエネルギを吸収緩和するエネルギ吸収機構と、
   を備え、
   前記エネルギ吸収機構は、第１エネルギ吸収部材と、第２エネルギ吸収部材と、前記スプールと前記第１エネルギ吸収部材との間に配置される減速機構とを有し、
   前記ロック機構が作動状態のとき、
   前記減速機構による前記スプールから前記第１エネルギ吸収部材への減速比を１に維持し、相対的に大きなエネルギ吸収荷重で吸収緩和する第１段階と、
   前記減速機構の前記減速比を１以上の所定値に切り替え、相対的に中位のエネルギ吸収荷重で吸収緩和する第２段階と、
   前記減速機構の前記減速比を前記所定値に維持し、相対的に小さなエネルギ吸収荷重で吸収緩和する第３段階と、を実施可能であり、
   前記減速機構の作動方法によって、前記第１段階、前記第２段階、前記第３段階のうち少なくとも１つを実施する、
   シートベルトリトラクタ。
4. 前記減速機構による前記スプールから前記第１エネルギ吸収部材への減速比を１から１より大きい所定値へと切り替える切替機構を有する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のシートベルトリトラクタ。
5. 前記第１エネルギ吸収部材は、トーションバーであり、
   前記第２エネルギ吸収部材は、前記減速機構の前記トーションバー側の出力部と前記スプールとを連結し、前記スプールと前記トーションバーの回転差による変形によってエネルギを吸収するＤピンである、
   請求項４に記載のシートベルトリトラクタ。
6. 前記エネルギ吸収機構は、前記ロック機構が作動状態のとき、
   前記切替機構が前記減速比を１に維持し、相対的に大きなエネルギ吸収荷重で前記トーションバーがねじられる第１段階と、
   前記切替機構が前記減速比を前記所定値に切り替え、相対的に小さなエネルギ吸収荷重で前記トーションバーがねじられ、かつ、前記Ｄピンが変形する第２段階と、
   前記切替機構が前記減速比を前記所定値に維持し、前記Ｄピンが前記スプールから抜け、相対的に小さなエネルギ吸収荷重で前記トーションバーがねじられる第３段階と、
   を実施可能であり、
   前記切替機構が前記減速比を１に維持した場合には前記第１段階のみ実施可能であり、
   前記切替機構が前記減速比を前記所定値に切り替えるタイミングを早くした場合には前記第２段階及び前記第３段階のみを実施可能である、
   請求項５に記載のシートベルトリトラクタ。
7. 前記減速機構は、サンギヤ、プラネタリギヤ、インターナルギヤ、キャリアを有する遊星歯車機構であり、
   前記サンギヤが前記スプールと一体的に回転し、
   前記キャリアが前記トーションバーと一体的に回転し、
   前記切替機構は、前記インターナルギヤと前記サンギヤとを連結して一体回転させて前記減速比を１とする状態から、前記インターナルギヤと前記サンギヤとの連結を解除して、かつ、前記インターナルギヤの回転を止めて、前記減速比を前記所定値とする状態へと切り替える、
   請求項５または６に記載のシートベルトリトラクタ。
8. 前記切替機構は、
   前記サンギヤと一体回転する前記スプールと前記インターナルギヤとの連結及び解除を軸方向に移動することによって切り替えるリリースリングと、
   前記リリースリングに解除方向に駆動力を与える駆動機構と、
   前記インターナルギヤを係止して回転を止めるパウルと、
   を有する、
   請求項７に記載のシートベルトリトラクタ。
9. 前記減速機構は、サンギヤ、プラネタリギヤ、インターナルギヤ、キャリアを有する遊星歯車機構であり、
   前記インターナルギヤが前記スプールと一体的に回転し、
   前記キャリアが前記トーションバーと一体的に回転し、
   前記切替機構は、前記インターナルギヤと前記サンギヤとを連結して一体回転させて前記減速比を１とする状態から、前記インターナルギヤと前記サンギヤとの連結を解除して前記サンギヤの回転を止めて前記減速比を前記所定値とする状態へと切り替える、
   請求項５または６に記載のシートベルトリトラクタ。
10. 乗員を拘束するシートベルトと、
    前記シートベルトを引き出し可能に巻き取るとともに、緊急時に作動して前記シートベルトの引出しを阻止する、請求項１〜９のいずれか１項に記載のシートベルトリトラクタと、
    前記シートベルトリトラクタから引き出された前記シートベルトに摺動可能に支持されたタングと、
    車体または車両シートに設けられ、前記タングが離脱可能に係止されるバックルと、
    を備えるシートベルト装置。