JP2019166898A - シートベルト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シートベルト装置におけるウェビングに作用する張力を可変に制限可能な範囲を広くする。【解決手段】リトラクター２が、ウェビング１を巻き取るスプール２１と、スプール２１の軸方向一端側に回転可能に配設されたロックホイール２２と、一端側がロックホイール２２に一体的に回転可能に支持されると共に、他端側がスプール２１に一体的に回転可能に支持されるトーションバー２４と、予め定められた条件の下でロックホイール２２の回転を阻止するロックホイールロック部材２７と、スプール２１とロックホイール２２との相対回転により、スプール２１またはロックホイール２２の一部を加工する加工部材２２２と、加工部材２２２をスプール２１とロックホイール２２との相対回転に伴って径方向に移動するガイド板２１３，２１４とを備えるようにした。【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車両に装備されるシートベルト装置に関する。

シートベルト装置は、乗員のシートからの飛び出しを阻止して乗員を保護する安全装置であり、乗員をシートに拘束するウェビングと、ウェビングの一部または全部を収納してウェビングが引き出される長さ（ウェビング引出量）を調整可能なリトラクターとを含んで構成されている。

リトラクターには、ウェビングの引き出しをロックするＥＬＲ（Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｌｏｃｋｉｎｇ Ｒｅｔｒａｃｔｏｒ）機構が備えられている。ＥＬＲ機構は、車体に大きな加速度または減速度が加わったとき（例えば、車両の衝突時）に、ウェビングの引き出しをロックすることにより、乗員のシートからの飛び出しを阻止して乗員を保護するものである。

また、リトラクターには、ＥＬＲ機構作動時にウェビングに作用する張力（ウェビング張力）を制限するＥＡ（Ｅｎｅｒｇｙ Ａｂｓｏｒｂｅｒ）機構が備えられている。ＥＡ機構は、ウェビング張力（乗員を拘束するウェビングの張力）が所定値を超えないようにウェビングの引き出しを許容し、所定のウェビング張力で当該ウェビングがリトラクターから引き出されるようにする（ウェビングの引き出しを制限する）ことにより、その間の運動エネルギーを吸収して乗員に作用する衝撃荷重を軽減するものである。

さらに、近年では、ＥＬＲ機構作動時における多様なエネルギー吸収特性を実現するために、ウェビング張力を可変に制限する可変ＥＡ機構が開発されている（例えば、特許文献１−６参照）。可変ＥＡ機構は、上述したＥＡ機構（第一のＥＡ機構）に加えて別途の機構（第二のＥＡ機構）を追設したものであり、第一のＥＡ機構によって所定のウェビング張力でリトラクターから引き出されるウェビングに対して、第二のＥＡ機構によって更なる一時的な負荷を与えてウェビング張力を一時的に増加させる（ウェビングの引き出しをさらに制限する）ことにより、運動エネルギーをさらに吸収して乗員に作用する衝撃荷重をさらに軽減するものである。

特開２００２−５３００７号公報 特開２０００−８５５２７号公報 特開２００２−５３００８号公報 特開平１０−２５８７０２号公報 特開２００１−１０６０２５号公報 特開２００２−５９８０９号公報

しかし、従来技術においては、第一のＥＡ機構によって引き出されるウェビング引出量に対して、第二のＥＡ機構によってウェビング張力を増加可能な範囲（ウェビング引出量）が短いため、多様なエネルギー吸収特性を実現するには十分でない。例えば、特許文献１−６に記載された従来技術においては、その構成上、ＥＬＲ機構作動後にウェビングの引き出しが開始されてからスプール（ウェビングの巻き取り部）が約一回転するまでの範囲（ウェビング引出量）だけでしかウェビング張力を増加させる（可変とする）ことができない。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、シートベルト装置におけるウェビングに作用する張力を可変に制限可能な範囲を広くすることを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係るシートベルト装置は、乗員をシートに拘束するウェビングと、前記ウェビングの引き出し量を調整可能なリトラクターとを備えるシートベルト装置において、前記リトラクターが、車体に固定されたリトラクターフレームに回転可能に支持されて前記ウェビングを巻き取る第一の回転体と、前記第一の回転体の軸方向一端側に配設されて前記リトラクターフレームに回転可能に支持される第二の回転体と、軸方向一端側が前記第二の回転体に一体的に回転可能に支持されると共に、軸方向他端側が前記第一の回転体に一体的に回転可能に支持される棒状体と、予め定められた条件の下で前記第二の回転体の回転を阻止するロック装置と、前記第一の回転体と前記第二の回転体との相対回転により、前記第一の回転体または前記第二の回転体の一部を加工する加工部材と、前記加工部材を、前記第一の回転体と前記第二の回転体との相対回転に伴って径方向に移動する移動手段と、を備えることを特徴とする。

また、第２の発明に係るシートベルト装置は、第１の発明において、前記移動手段は、前記第一の回転体または前記第二の回転体に固定され、前記加工部材の径方向位置を規制する案内部材を有することを特徴とする。

また、第３の発明に係るシートベルト装置は、第１または第２の発明において、前記移動手段は、前記第一の回転体または前記第二の回転体に形成される凹部または凸部を有することを特徴とする。

また、第４の発明に係るシートベルト装置は、第１から第３のいずれか一つの発明において、前記移動手段は、前記加工部材を径方向外側または径方向内側へ向けて付勢する付勢手段を有することを特徴とする。

本発明に係るシートベルト装置によれば、シートベルト装置におけるウェビングに作用する張力を可変に制限可能な範囲を広くすることができる。

本発明の実施形態に係るシートベルト装置の構造を示す正面図である。 本発明の実施形態に係るシートベルト装置におけるスプール及びロックホイールを示す縦断面図である。 本発明の実施形態に係るシートベルト装置におけるスプールを示す側面図である。 本発明の実施形態に係るシートベルト装置における構成の一部を変更した例を示す説明図（縦断面図）である。 本発明の実施形態に係るシートベルト装置における構成の一部を変更した例を示す説明図（縦断面図）である。 本発明の実施形態に係るシートベルト装置における構成の一部を変更した例を示す説明図（部分拡大図）である。 本発明の実施形態に係るシートベルト装置における構成の一部を変更した例を示す説明図（部分拡大図）である。 本発明の実施形態に係るシートベルト装置の特性を示すグラフである。

以下、図１から図７を用いて本発明に係るシートベルト装置の一実施形態について説明する。

図１に示すように、本実施形態に係るシートベルト装置は、自動車等の車両に装備され、乗員のシートからの飛び出しを阻止して乗員を保護する安全装置であり、乗員をシートに拘束するウェビング１と、ウェビング１の引き出し量を調整可能な巻き取り装置であるリトラクター２とを含んで構成されている。

本実施形態においてリトラクター２は、第一の回転体としてのスプール２１と、第二の回転体としてのロックホイール２２と、ＥＬＲホイール２３と、棒状体としてのトーションバー２４とを含んで構成されている。

スプール２１は、概ね円筒状に形成されて、車体に固定されたリトラクターフレーム２５に回転可能に支持されている。スプール２１は、軸方向（図１では上下方向）両端がウェビング１を巻き取る部分に比較して大径に形成されている。以下、この大径に形成された部分を外端部２１１，２１２と称する。

図１及び図２に示すように、ロックホイール２２は、概ね円盤状に形成されてスプール２１の軸方向一端側（図１及び図２では左側）に配設され、リトラクターフレーム２５に回転可能に支持されている。ロックホイール２２は、ベルト引出加速度検知部２６によりベルト引出加速度が所定値を超えたとき、及び、当該ロックホイール２２にＥＬＲホイール２３に対するウェビング引き出し方向の相対的な回転力が生じたときに、ロック装置としてのロックホイールロック部材２７により回転を阻止されるように構成されている。

ロックホイール２２には、径方向に延びる長穴２２１が設けられており、この長穴２２１には、当該ロックホイール２２と対向して配置された一方（図１及び図２では左側）の外端部２１１を加工（本実施例においては、切削加工）可能な切削刃２２２ａを有する加工部材２２２が、当該長穴２２１の長手方向（ロックホイール２２の径方向であって、図２では上下方向）に移動可能に設けられている。つまり、加工部材２２２は、ロックホイール２２に対して長穴２２１の長手方向に沿って当該ロックホイール２２の径方向に移動可能である一方、ロックホイール２２の周方向（当該ロックホイール２２の回転方向）に対しては移動を規制された状態（換言すると、ロックホイール２２に径方向のみに移動可能に支持された状態）である。

ここで、図２及び図３に示すように、一方の外端部２１１には、ロックホイール２２（長穴２２１）における加工部材２２２の径方向位置を規制する案内部材としてのガイド板（移動手段）２１３，２１４が設けられている。一方のガイド板２１３は、一方の外端部２１１において径方向外側に位置する周壁２１１ａに固定されており、この一方のガイド板２１３には、径方向内側に臨んで開口する渦巻状の切り欠き２１３ａが形成されている。他方のガイド板２１４は、一方の外端部２１１において径方向内側に位置する周壁２１１ｂに固定されており、一方のガイド板２１３の径方向内側において当該一方のガイド板２１３と所定の隙間２１４ａを設けて配置される大きさ（直径）の円盤状に形成されている。

加工部材２２２は、切り欠き２１３ａ及び隙間２１４ａを介してガイド板２１３，２１４を軸方向に貫通して配置されるようになっており、切削刃２２２ａは、ガイド板２１３，２１４よりも外端部２１１側に位置して当該外端部２１１に突き当てられている。よって、加工部材２２２は、スプール２１（一方の外端部２１１）がロックホイール２２（加工部材２２２）に対してウェビング引き出し方向へ回転すると、ガイド板２１３，２１４に案内されて切り欠き２１３ａ及び隙間２１４ａに沿って移動することにより、長穴２２１における径方向外側の端部から径方向内側の端部へ移動するようになっている。

図１に示すように、ＥＬＲホイール２３は、概ね円盤状に形成されてロックホイール２２の軸方向一端側に配設され、リトラクターフレーム２５に、ロックホイール２２と共に回転可能に支持されている。ＥＬＲホイール２３は、車体加速度検知部２８により車体加速度が所定値を超えたことが検知されたときに、ＥＬＲホイールロック部材２９により回転を阻止されるように構成されている。

トーションバー２４は、スプール２１に挿通され、一端がロックホイール２２に当該ロックホイール２２に対して回転方向の移動を規制された状態で（ロックホイール２２と一体的に回転可能に）支持されると共に、他端がスプール２１の他方の外端部２１２に当該外端部２１２に対して回転方向の移動を規制された状態で（スプール２１と一体的に回転可能に）支持されている。つまり、リトラクター２においては、スプール２１とロックホイール２２（およびＥＬＲホイール２３）との間で、トーションバー２４を介した回転運動（回転力）の伝達がなされるようになっている。

ここで、本実施形態においてはロックホイール２２，ＥＬＲホイール２３，ベルト引出加速度検知部２６，ロックホイールロック部材２７，車体加速度検知部２８およびＥＬＲホイールロック部材２９等によりＥＬＲ機構が構成される。また、スプール２１，ロックホイール２２，トーションバー２４および加工部材２２２等により可変ＥＡ機構が構成される。

以下、本実施形態に係るシートベルト装置の動作について説明する。

まず、例えば車両に大きな減速度が加わった場合、車体加速度検知部２８により車両の急減速が検知されると、ＥＬＲホイールロック部材２９によりＥＬＲホイール２３の回転が阻止される（図１参照）。このとき、乗員は慣性により車体に対して相対的に移動しようとし、その運動エネルギーが乗員を拘束しているウェビング１に作用して、ウェビング１に引き出し方向の荷重がかかる。

ＥＬＲホイール２３の回転が阻止された状態でウェビング１に引き出し方向の荷重がかかると、この荷重がスプール２１及びトーションバー２４を介してロックホイール２２に伝達され、ロックホイール２２に、ＥＬＲホイール２３に対するウェビング引き出し方向の相対的な回転力が生じて、ロックホイールロック部材２７によりロックホイール２２のウェビング引き出し方向の回転が阻止される。

このように、ロックホイール２２のウェビング引き出し方向の回転が阻止されると、トーションバー２４は、ロックホイール２２に支持された一端側が回転を阻止された状態となる一方、スプール２１に支持された他端側は回転可能な状態を維持することとなる。

そのためＥＬＲホイール２３及びロックホイール２２の回転が阻止された状態でウェビング１にさらに大きな引き出し方向の荷重がかかると、この荷重がスプール２１を介してトルクとなり、トーションバー２４に伝達され、トーションバー２４が捩れ始める。

トーションバー２４が捩れ始めると、スプール２１がウェビング引き出し方向へ回転し始め、スプール２１が回転し始めると、一方の外端部２１１に突き当てられた加工部材２２２が当該外端部２１１を削り始める（図１から図３参照）。

このとき、加工部材２２２が長穴２２１において径方向に移動可能に設けられ、且つ、当該加工部材２２２の径方向位置がガイド板２１３，２１４によって案内されることから、加工部材２２２は、径方向に移動しながら円を描くように、すなわち、渦巻状に外端部２１１を切削する。

その後、加工部材２２２がスプール２１の回転およびガイド板２１３，２１４の案内によって長穴２２１における径方向内側の端部まで移動し、当該径方向位置において略一周（スプール２１の略一回転分）の切削がなされると、加工部材２２２による外端部２１１の切削代がなくなり、スプール２１の回転に対する切削加工による抵抗はなくなる（図３参照）。一方の外端部２１１を加工部材２２２で切削することによる抵抗がなくなると、トーションバー２４によるウェビング引出の制限のみが継続される。

従って、本実施形態に係るシートベルト装置によれば、トーションバー２４が捩れ始めてスプール２１が回転すると同時に、スプール２１のウェビング引き出し方向への回転に、トーションバー２４が捩れることによる抵抗（負荷）に加えて、一方の外端部２１１を加工部材２２２で渦巻状に切削することによる抵抗（負荷）を付与することができる。

これにより、図７に示すように、ＥＬＲ機構作動後に、スプール２１の回転エネルギーを十分に吸収し、トーションバー２４のみによりウェビング張力を制限する場合に比較して、ウェビング１の引き出しが開始されてからスプール２１が約二回転する間、ウェビング張力を増加させることが可能となる。なお、図７中に示す二点鎖線は、従来技術における、スプールが約一回転する間の範囲でウェビング張力を増加させた場合の値の一例を示している。

すなわち、本実施形態に係るシートベルト装置によれば、ウェビング１に作用する張力を可変に制限可能な範囲を従来に比較して広くすることができる。これにより、例えば車両の前面衝突時等において、衝突直後に乗員が前方へ移動する距離をより抑制して、乗員が膨張するエアバッグに接する位置をよりシート側とすることができ、乗員にかかる拘束力が大きくなり過ぎないように制御する等ということを実現しやすくなる。

なお、一方の外端部２１１を加工部材２２２で切削することによるウェビング引き出しの制限は、適用する車両の特性（ハンドルの位置やエアバッグの構造等）に応じて設定すればよい。

例えば、ガイド板２１３，２１４によって形成される案内経路（切り欠き２１３ａ及び隙間２１４ａ）の長さを短くすればウェビング張力を増加可能な範囲（ウェビング引き出し量）を短くすることができ、反対に当該案内経路の長さを長くすればウェビング張力を増加可能な範囲（ウェビング引き出し量）を長くすることができる。すなわち、ウェビング張力を増加可能な範囲（ウェビング引き出し量）の設定は、ガイド板２１３，２１４の形状（切り欠き２１３ａ及び隙間２１４ａの長さ）によって調整することができる。

さらに、加工部材２２２による外端部２１１の切削代を少なくする、又は、外端部２１１の硬度を低くすれば、ウェビング張力の増加分を小さくすることができ、加工部材２２２による外端部２１１の切削代を多くする、又は、外端部２１１の硬度を高くすれば、ウェビング張力の増加分を大きくすることができる。

また、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。

例えば、図４に示すように、外端部２１１の端面に凹部（移動手段）２１６を形成し、この凹部２１６の側面によって加工部材２２２の径方向位置を規制するようにしてもよい。この例においては、凹部２１６を上述した実施形態における案内経路（切り欠き２１３ａ及び隙間２１４ａ）のように渦巻状に形成することにより、加工部材２２２によって一方の外端部２１１を渦巻状に加工（切削加工）することができる。なお、図４においては、上述した実施形態におけるガイド板２１３，２１４に代えて凹部２１６を設けた構成を示したが、上述した実施形態におけるガイド板２１３，２１４と共に凹部２１６を設けた構成（不図示）としてもよい。

また、図５に示すように、外端部２１１の端面に凸部（移動手段）２１７を形成すると共に、加工部材２２２を径方向外側へ向けて付勢する付勢手段としての付勢ばね（移動手段）２１８を設け、付勢ばね２１８によって加工部材２２２を凸部２１７に突き当てることにより、当該加工部材２２２の径方向位置を規制するようにしてもよい。この例においては、凸部２１７を上述した実施形態における案内経路（切り欠き２１３ａ及び隙間２１４ａ）のように渦巻状に形成することにより、加工部材２２２によって一方の外端部２１１を渦巻状に加工（切削加工）することができる。なお、図５においては、上述した実施形態におけるガイド板２１３，２１４に代えて凸部２１７および付勢ばね２１８を設けた構成を示したが、上述した実施形態におけるガイド板２１３，２１４と共に凸部２１７および付勢ばね２１８を設けた構成（不図示）としてもよい。

ここで、加工部材２２２を付勢ばね２１８によって径方向（径方向内側または径方向外側）へ付勢する場合には、図６Ａまたは図６Ｂに示すように、加工部材２２２の側部に切削刃２２２ｂを設け、外端部２１１に形成された凹部２１６の角部２１６ａ（図６Ａ参照）または凸部２１７の角部２１７ａ（図６Ｂ参照）を切削するようにしてもよい。この例においては、加工部材２２２の先端に当て付け面２２２ｃを設け、この当て付け面２２２ｃを一方の外端部２１１に当て付けることにより、加工部材２２２による一方の外端部２１１の切削加工を安定させることができる。

また、上述した実施形態では、加工部材２２２をロックホイール２２に設け、スプール２１とロックホイール２２とが相対回転する際に、加工部材２２２によってスプール２１における一方の外端部２１１を加工（切削）する例を示したが、加工部材２２２をスプール２１における一方の外端部２１１において径方向に移動可能に設け、スプール２１とロックホイール２２とが相対回転する際に、当該加工部材２２２によってロックホイール２２の端面を加工（切削）するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、スプール２１とロックホイール２２との相対回転に伴って、加工部材２２２をガイド板２１３，２１４によって径方向外側から径方向内側へ向けて移動させることにより、当該加工部材２２２によってスプール２１における一方の外端部２１１を渦巻状に加工（切削）する例を示したが、スプール２１とロックホイール２２との相対回転に伴って、加工部材２２２を径方向内側から径方向外側へ向けて移動させるようにしてもよい。

１ ウェビング
２ リトラクター
２１ スプール
２２ ロックホイール
２３ ＥＬＲホイール
２４ トーションバー
２５ リトラクターフレーム
２６ ベルト引出加速度検知部
２７ ロックホイールロック部材
２８ 車体加速度検知部
２９ ＥＬＲホイールロック部材
２１１ 一方の外端部
２１１ａ 外端部における径方向外側の周壁
２１１ｂ 外端部における径方向内側の周壁
２１２ 他方の外端部
２１３ 一方のガイド板
２１３ａ 切り欠き
２１４ 他方のガイド板
２１４ａ 隙間
２２１ 長穴
２２２ 加工部材
２２２ａ 切削刃

Claims (4)

1. 乗員をシートに拘束するウェビングと、前記ウェビングの引き出し量を調整可能なリトラクターとを備えるシートベルト装置において、
   前記リトラクターが、
   車体に固定されたリトラクターフレームに回転可能に支持されて前記ウェビングを巻き取る第一の回転体と、
   前記第一の回転体の軸方向一端側に配設されて前記リトラクターフレームに回転可能に支持される第二の回転体と、
   軸方向一端側が前記第二の回転体に一体的に回転可能に支持されると共に、軸方向他端側が前記第一の回転体に一体的に回転可能に支持される棒状体と、
   予め定められた条件の下で前記第二の回転体の回転を阻止するロック装置と、
   前記第一の回転体と前記第二の回転体との相対回転により、前記第一の回転体または前記第二の回転体の一部を加工する加工部材と、
   前記加工部材を、前記第一の回転体と前記第二の回転体との相対回転に伴って径方向に移動する移動手段と、
   を備える
   ことを特徴とするシートベルト装置。
2. 前記移動手段は、前記第一の回転体または前記第二の回転体に固定され、前記加工部材の径方向位置を規制する案内部材を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のシートベルト装置。
3. 前記移動手段は、前記第一の回転体または前記第二の回転体に形成される凹部または凸部を有する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシートベルト装置。
4. 前記移動手段は、前記加工部材を径方向外側または径方向内側へ向けて付勢する付勢手段を有する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のシートベルト装置。

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