JP2019206224A - 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、スプール１２とトーションバー６１との間に配置される減速機構６２と、減速機構６２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切替機構４０とを有する。【選択図】図３

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

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。より少ないＥＡ要素でより多くのＥＡ荷重を設定可能、例えば１つのＥＡ要素だけで２段階のＥＡ荷重を設定できるのが好ましい。

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、フレームに回転可能に支持されるとともに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エネルギ吸収部材と、前記スプールと前記エネルギ吸収部材との間に配置される減速機構と、前記減速機構による前記スプールから前記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と、を有し、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、前記切替機構は、前記サンギヤと前記キャリア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を停止することによって、前記サンギヤと前記キャリアとの連結を解除して、前記減速比を前記所定値とする状態へと切り替える。

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、車体または車両のシートに設けられ、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。 ＥＡ機構の構成を模式的に示す図である。 カプラーによるサンギヤとキャリアとの係合／離脱の構成を模式的に示す断面図である。 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。 カプラーによる連結解除動作の第１段階を示す断面図である。 カプラーによる連結解除動作の第２段階を示す断面図である。 カプラーによる連結解除動作の第３段階を示す断面図である。 切替機構の逆回転規制部によるインターナルギヤの逆回転規制動作の第１段階を示す断面図である。 切替機構の逆回転規制部によるインターナルギヤの逆回転規制動作の第２段階を示す断面図である。 切替機構の逆回転規制部によるインターナルギヤの逆回転規制動作の第３段階を示す断面図である。 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。

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に摺動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が離脱可能に係止される部品であり、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、ＥＡ機構６０の構成を模式的に示す図である。なお、図４の模式図は、図３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５は、カプラー４６によるサンギヤ６３とキャリア６６との係合／離脱の構成を模式的に示す断面図である。

図２に示すように、シートベルトリトラクタ３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４１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４にかかる荷重を制限して乗員９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、図３に示すように、パウル４１（正回転規制部）と、逆回転規制部４２と、カプラー４６（係合部）とを備える。パウル４１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、図２に示すように、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（ＭＧＧ）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、非作動時にスプール１２の回転を許容し、作動時にスプール１２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４１を径方向外側に押し出した状態で（図１１（ａ）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、ＥＡ機構６０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４に示すように、ＥＡ機構６０は、エネルギ吸収部材としてトーションバー６１を有する。また、ＥＡ機構６０は減速機構６２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，図４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１２ａ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６２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６２のキャリア６６に連結固定される。図３に示すようにキャリア６６は円板状の部材であり、キャリア６６の中心位置に設けられる円孔にコネクタ７０が嵌入されることにより、キャリア６６とコネクタ７０とが一体回転可能に連結される。また、トーションバー６１の一端部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。

減速機構６２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６２は遊星歯車機構であり、図３、図４に示すように、サンギヤ６３と、プラネタリギヤ６４と、インターナルギヤ６５と、キャリア６６とを含む。

サンギヤ６３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６５は、サンギヤ６３の径方向外側、かつ、サンギヤ６３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６４は、サンギヤ６３とインターナルギヤ６５との間に配置されており、サンギヤ６３及びインターナルギヤ６５とそれぞれ噛み合う外歯歯車である。プラネタリギヤ６４は複数個（図３では３個）が配置され、サンギヤ６３やインターナルギヤ６５と同軸上に配置されたキャリア６６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６４は、円板状のキャリア６６とリングプレート６８によりｘ方向両側から挟持され、ｘ負方向側からピン６７が貫通されてｘ正方向側のキャリア６６に連結されている。

サンギヤ６３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６６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。

切替機構４０は、減速機構６２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）サンギヤ６３（スプール１２）とキャリア６６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６参照）から、（２）サンギヤ６３とキャリア６６との連結を解除して、かつ、インターナルギヤ６５の回転を止めて、減速比を所定値とする第２の状態（図７参照）へと切り替える。

切替機構４０は、上述のとおりパウル４１と逆回転規制部４２とカプラー４６とを有する。カプラー４６は、サンギヤ６３と一体回転するスプール１２とキャリア６６との連結及び解除を切り替える。

図５に示すように、サンギヤ６３とキャリア６６は、ｘ軸方向に沿って隣接して配置される。また、コネクタ７０は、サンギヤ６３及びキャリア６６の略中央部にｘ方向に沿って嵌入される。図３、図５に示すように、コネクタ７０は、外周面にカプラー４６を収容するカプラー収容部７１を有する。カプラー収容部７１は、コネクタ外周面から径方向内側に掘り下げて設けられる溝であり、カプラー４６が収容される際には、カプラー４６がコネクタ７０の外周面より径方向外側に突出しないように形成される。例えば、図３に示すように、カプラー収容部７１はコネクタ７０の径方向の両端の２カ所に設けられる。

一方、サンギヤ６３及びキャリア６６は、コネクタ７０と対向する内周面にカプラー４６が係止可能なカプラー係止部６３ａ，６６ａをそれぞれ有する。カプラー係止部６３ａ，６６ａは、サンギヤ６３及びキャリア６６の内周面から径方向外側に掘り下げて設けられる溝である。図５に示すように、サンギヤ６３のカプラー係止部６３ａは、カプラー４６のｘ負方向側の部分が進入可能に形成される。キャリア６６のカプラー係止部６６ａは、カプラー４６のｘ正方向側の部分が進入可能に形成される。カプラー４６は、そのｘ方向の長さが、カプラー係止部６３ａ、６６ａの両方に同時に進入可能な寸法で形成される。

カプラー４６は、図３などに示すようにコネクタ７０の外周面に沿って形成される板状部材であり、コネクタ７０の周方向に沿った一方の端部（基端部）にｘ軸方向に沿った回転軸を有する。本実施形態では、ｘ正方向側から視たときに時計回り方向の端部が回転軸を有する基端部である（図８など参照）。この回転軸と基端部は、カプラー収容部７１内に配置される。カプラー係止部６３ａ、６６ａとカプラー収容部７１は、対向可能な位置に設けられる。カプラー係止部６３ａ、６６ａとカプラー収容部７１とが対向配置されるとき、カプラー４６は、その先端部をカプラー収容部７１とカプラー係止部６３ａ，６６ａとの間で回動可能となる。

図５に実線で示すように、カプラー４６の先端部がカプラー係止部６３ａ、６６ａに進入している状態では、サンギヤ６３とコネクタ７０とが連結されて一体回転する（図８など参照）。一方、図５に点線で示すように、カプラー４６の先端がカプラー収容部７１に進入している状態では、サンギヤ６３とコネクタ７０とが連結が解除される（図１０など参照）。

図２、図３に示すように、インターナルギヤ６５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６５ａが設けられている。ラチェット歯車６５ａは、パウル４１と係合した際にインターナルギヤ６５の一方向（図１１の時計回り方向）の回転を規制する。ラチェット歯車６５ａは、ｘ方向視において、回転を規制する上記一方向側に傾斜して形成され、多方向側に傾斜面を有する。すなわち本実施形態では、パウル４１は、インターナルギヤ６５のラチェット歯車６５ａと係合することによって、インターナルギヤ６５を係止して一方向の回転を止めることができる正回転規制部として機能する。

また、図２に示すように、逆回転規制部４２は、ボール４３と、スプリング４４と、通路４５とを有する。逆回転規制部４２は、パウル４１により一方向の回転を規制されたインターナルギヤ６５が、サンギヤ６３及びプラネタリギヤ６４の回転が伝達されることによって逆方向へ回転するのを規制する。ボール４３及びスプリング４４は、駆動機構３０のハウジング３５に収容される（図１１など参照）。通路４５は、駆動機構３０のレバー３１の外周面と内周面とを貫通して設けられ、ハウジング３５に収容されるボール４３が通過してレバー３１の径方向内側に移動可能に形成される。このボール４３が、レバー３１の内周面と、インターナルギヤ６５のラチェット歯車６５ａの傾斜面により挟持されることで、インターナルギヤ６５の逆回転が規制される。

本実施形態では、パウル４１と逆回転規制部４２とが、インターナルギヤ５６の回転を規制する規制部として機能する。

図６〜図１３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。

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２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のカプラー４６の先端部は、サンギヤ６３のカプラー係止部６３ａ及びキャリア６６のカプラー係止部６６ａに配置され（図８参照）、サンギヤ６３とキャリア６６とが係合する。また、切替機構４０のパウル４１は、駆動機構３０のレバー３１によってインターナルギヤ６５より径方向外側の位置に保持され、インターナルギヤ６５のラチェット歯車６５ａと係合せず、インターナルギヤ６５は自由に回転可能な状態である（図１１（ａ）参照）。これにより、遊星歯車機構のすべてのギヤが一体回転する状態となる。第１段階では、シートベルト４からスプール１２に伝わったエネルギは、コネクタ７０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６２の減速比は１となる。

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がねじられる。

図７に示すように、第２段階では、切替機構４０のカプラー４６によって、スプール１２（すなわちサンギヤ６３）とキャリア６６との連結が解除される。なお、カプラー４６の連結解除動作については図８〜図１０を参照して後述する。また、切替機構４０のパウル４１は、駆動機構３０の作動に伴い、インターナルギヤ６５のラチェット歯車６５ａと係合し、インターナルギヤ６５は回転を規制される（図１２（ａ）参照）。これにより、サンギヤ６３とインターナルギヤ６５との間に回転差が発生するので、キャリア６６は、サンギヤ６３とプラネタリギヤ６４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６３、プラネタリギヤ６４、キャリア６６、コネクタ７０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６２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６３とプラネタリギヤ６４との間のギヤ比によって決まる。

このようにＥＡ機構６０の動作の第２段階では、減速機構６２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。

特に本実施形態では、切替機構４０のカプラー４６によるコネクタ７０とサンギヤ６３との連結解除は、パウル４１によるインターナルギヤ６５の停止動作に応じて発生する。図８〜図１０を参照してカプラー４６の連結解除動作について詳細に説明する。図８、図９、図１０は、それぞれカプラー４６による連結解除動作の第１、第２、第３段階を示す断面図である。図８〜図１０では、図５のＡ−Ａ断面図を（ａ）で示し、図５のＢ−Ｂ断面図を（ｂ）で示す。すなわち（ａ）はコネクタ７０とキャリア６６との関係を示し、（ｂ）はコネクタ７０とサンギヤ６３との関係を示す。図８〜図１０の遷移は、図６の状態と図７の状態との間に行われる。

図８（ａ）（ｂ）に示すように、連結解除動作の第１段階では、図６に示した高荷重ＥＡ時であり、カプラー４６の先端部は、サンギヤ６３のカプラー係止部６３ａと、キャリア６６のカプラー係止部６６ａとに進入して嵌っており、サンギヤ６３とキャリア６６とコネクタ７０とが一体回転している。図８では、この状態を同一長さの矢印で表す。また、このときコネクタ７０は、図８（ａ）に示すように、キャリア６６の内周面に設けられる圧入リブ６６ｃによってもキャリア６６と嵌合されており、これによりキャリア６６もコネクタ７０に引き摺られて連れまわる。

連結解除動作の第２段階では、切替機構４０のパウル４１は、駆動機構３０の作動に伴い、インターナルギヤ６５のラチェット歯車６５ａと係合し、インターナルギヤ６５は回転を規制される（図１２など参照）。これにより、キャリア６６は、サンギヤ６３とプラネタリギヤ６４との間のギヤ比に応じて減速回転するので、図９（ａ）（ｂ）に示すようにサンギヤ６３とキャリア６６との間に回転差が発生する。このときのキャリア６６の減速を、図９（ａ）では短い矢印で示す。

このとき、コネクタ７０はサンギヤ６３と一体回転しているので減速せず、図９（ａ）に示すようにコネクタ７０とキャリア６６との間に回転差が発生し、キャリア６６は、コネクタ７０に対して相対的に逆回転（図９では反時計回りの点線矢印で示す）する。これにより、キャリア６６のカプラー係止部６６ａが、コネクタのカプラー収容部７１に対して相対的に周方向に移動しはじめる。この移動に伴い、カプラー係止部６６ａの傾斜状の底面がカプラー４６を径方向内側に押圧して、カプラー４６の先端部が径方向内側に回動する。この結果、図９（ａ）に示すようにカプラー４６はコネクタ７０のカプラー収容部７１に収容される。これに伴い、図９（ｂ）に示すように、カプラー４６の先端部はサンギヤ６３のカプラー係止部６３ａからも回動してカプラー収容部７１に収容され、この結果、サンギヤ６３とコネクタ７０及びキャリア６６との連結が解除される。

図１０（ｂ）に示すように、連結解除動作の第３段階では、サンギヤ６３の回転はコネクタ７０に直接伝達されなくなる。一方、図１０（ａ）に示すようにキャリア６６はサンギヤ６３の回転に伴ってサンギヤ６３と同方向（図では時計回り）に減速回転する。これによりキャリア６６の内周面から径方向内側に突出する突起６６ｂがコネクタ７０の周方向に沿って設けられる溝７２を時計回り方向に相対移動し、溝７２の端面に突き当たると、以降はキャリア６６の回転が突起６６ｂ及び溝７２を介してコネクタ７０に伝達され、コネクタ７０はキャリア６６と連れまわる。

なお、切替機構４０のパウル４１によってインターナルギヤ６５は一方向への回転が規制されるが、その後のサンギヤ６３及びプラネタリギヤ６４の回転によって、インターナルギヤ６５は逆方向に回転する。本実施形態では、逆回転規制部４２によってこのインターナルギヤ６５の逆回転も規制する。

図１１〜図１３を参照して逆回転規制動作について説明する。図１１、図１２、図１３は、それぞれ切替機構４０の逆回転規制部４２によるインターナルギヤ６５の逆回転規制動作の第１、第２、第３段階を示す断面図である。図１１〜図１３では、減速機構６２の近傍の断面図を（ａ）で示し、（ａ）の図中のボール４３近傍の領域Ａの拡大図を（ｂ）で示す。

図１１に示す逆回転規制動作の第１段階では、駆動機構３０の作動前の状態であり、レバー３１は初期位置にある。すなわち、図１１（ａ）に示すように駆動機構３０のレバー３１がパウル４１をインターナルギヤ６５より径方向外側に押し出した状態で設置される。このときレバー３１に設けられる通路４５は、ボール４３やスプリング４４が収容されるハウジング３５の収容部の開口と重ならない。このため図１１（ｂ）に示すようにボール４３はレバー３１の外周面により封止されている。このとき、インターナルギヤ６５は、図中に矢印で示すように時計回り方向（ベルト引き出し方向）に回転自在である。

図１２に示す逆回転規制動作の第２段階では、駆動機構３０が作動してイニシエータ３２が発生するガスによりピストン３４がレバー３１を反時計回り方向に押し出す。これにより図１２（ａ）に示すように、レバー３１が反時計回りに回動してｘ負方向側に移動してパウル４１から離れる。パウル４１はレバー３１による規制が無くなるので径方向内側に回動して、パウル４１がインターナルギヤ６５のラチェット歯車６５ａを係止する。これによりインターナルギヤ６５の時計回り方向の回転（正回転）が規制される。このとき、レバー３１の回動に伴って通路４５がハウジング３５の収容部の開口位置と重なる。このため図１２（ｂ）に示すように、収容部からボール４３が通路４５を通ってインターナルギヤ６５の外周面に向かって射出される。

図１３に示す逆回転規制動作の第３段階では、インターナルギヤ６５の正回転規制後に、図１３（ｂ）に示すようにインターナルギヤ６５はサンギヤ６３及びプラネタリギヤ６４の回転によって、反時計回り方向の回転（逆回転）を生じる。このとき、ボール４３はレバー３１の内周面とインターナルギヤ６５のラチェット歯車６５ａの傾斜面との間隙に配置されている。また、ラチェット歯車６５ａの傾斜面は、図１３（ｂ）に示すように正回転方向（図の時計回り方向）に進むほど、その外周面が径方向外側に遷移する傾斜方向となっている。このため、インターナルギヤ６５が逆回転するにつれて、ボール４３はインターナルギヤ６５のラチェット歯車６５ａの傾斜面とレバー３１の内周面との間に挟み込まれ、これ以上インターナルギヤ６５の逆回転方向に回転しなくなる。この結果、インターナルギヤ６５の逆回転が規制される。

図１４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１４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６２の減速比が増加して、スプール１２からの外力が減速機構６２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が行われる。第２段階Ｂでは、ＥＡ荷重は相対的に小さくなる。

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。例えば第１段階Ａ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。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６２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のみを実施可能である。また、駆動機構３０を作動させず、切替機構４０が減速機構６２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６２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。

なお、本実施形態では、駆動機構３０としてＭＧＧを用いる。ＭＧＧは発火の応答性に優れるので、制御指令から作動までのタイムラグを抑制でき、減速機構６２の切り替え制御を高精度に行うことができる。特に減速機構６２のギヤ比の切り替えタイミングを調整する際に有利である。

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要素を設けるとともに、これらのＥＡ要素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、２段階のＥＡ荷重を実現するためには２つのＥＡ要素が必要であり、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６１との間に減速機構６２を設けて減速比を切り替えることによって、単一ＥＡ要素を有する構成で２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３の小型化も図れる。

また、本実施形態では、切替機構４０は、減速機構６２のサンギヤ６３とキャリア６６とを連結して一体回転させて減速比を１とする状態から、減速機構６２のインターナルギヤ６５を停止することによって、サンギヤ６３とキャリア６６との連結を解除して、減速比を１より大きい所定値とする状態へと切り替える。より詳細には、切替機構４０は、サンギヤ６３とキャリア６６とを連結解除する係合部としてのカプラー４６と、インターナルギヤ６５の回転を規制する規制部としてのパウル４１及び逆回転規制部４２、を有する。規制部が非作動時には、カプラー４６によってサンギヤ６３とキャリア６６が連結されて一体回転し、一方、規制部によりインターナルギヤ６５を停止することによって、サンギヤ６３とキャリア６６との回転数差によってカプラー４６の連結を解除する。

この構成により、インターナルギヤ６５の回転を止める動作を行うことにより、自動的にカプラー４６によるサンギヤ６３とキャリア６６との連結を解除できるので、より確実に減速機構６２の減速比の切り替えを行うことができ、高精度な制御が可能となる。

また、本実施形態では、パウル４１が、インターナルギヤ６５に係止することにより一方向の回転を規制する正回転規制部として機能する。さらに、パウル４１により一方向の回転を規制されたインターナルギヤ６５が、サンギヤ６３及びプラネタリギヤ６４の回転によって逆方向に回転するのを規制する逆回転規制部４２を備える。

この構成により、インターナルギヤ６５の回転を確実に止めることが可能となり、減速機構６２の減速比の切り替えをより確実に行うことができる。

また、本実施形態では、駆動機構３０は、パウル４１がインターナルギヤ６５の径方向外側に押し出された状態を作動によって解除する。つまり、駆動機構３０は、サンギヤ６３とキャリア６６との連結状態を直接解除するのではなく、また、回転しているインターナルギヤ６５を直接止めるのでもなく、単にパウル４１の規制を除くだけの力を発生させればよいので、少ないエネルギで切替機構４０を作動させることができ、省エネルギ化を図れる。また、駆動機構３０に発火応答性に優れるＭＧＧを用いることで、切り替えタイミングを高精度に制御できる。

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がエネルギ吸収部材としてトーションバー６１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。また、例えばトーションバー６１とＤ（Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）ピンの組合せなど、複数のエネルギ吸収部材を有する構成でもよい。なおＤピンは、減速機構６２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６６）とスプール１２とを連結し、スプール１２と減速機構６２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。

１ シートベルト装置
２ シート
３ シートベルトリトラクタ
４ シートベルト
７ タング
８ バックル
９ 乗員
１２ スプール
３０ 駆動機構
４１ パウル（正回転規制部、規制部）
４２ 逆回転規制部（規制部）
４６ カプラー（係止部）
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（エネルギ吸収部材）
６２ 減速機構
６３ サンギヤ
６４ プラネタリギヤ
６５ インターナルギヤ
６６ キャリア
６６ａ カプラー係止部
７０ コネクタ
７１ カプラー収容部

Claims (8)

1. フレームに回転可能に支持されるとともに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エネルギ吸収部材と、
   前記スプールと前記エネルギ吸収部材との間に配置される減速機構と、
   前記減速機構による前記スプールから前記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と、
   を有し、
   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、
   前記切替機構は、前記サンギヤと前記キャリア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を停止することによって、前記サンギヤと前記キャリアとの連結を解除して、前記減速比を前記所定値とする状態へと切り替える、
   シートベルトリトラクタ。
2. 前記エネルギ吸収部材はトーションバーである、
   請求項１に記載のシートベルトリトラクタ。
3. 前記切替機構は、
   前記サンギヤと前記キャリアとを連結解除する係合部と、
   前記インターナルギヤの回転を規制する規制部と、を有し、
   前記規制部が非作動時には、前記係合部によって前記サンギヤと前記キャリアが連結されて一体回転し、
   前記規制部によりインターナルギヤを停止することによって、前記サンギヤと前記キャリアとの回転数差によって前記係合部の連結を解除する、
   請求項１または２に記載のシートベルトリトラクタ。
4. 前記エネルギ吸収部材と前記キャリアとを連結する円環状のコネクタを備え、
   前記係合部は、板状で形成され、前記コネクタの径方向に回動可能なカプラーであり、
   前記コネクタは、外周面に前記カプラーを収容するカプラー収容部を有し、
   前記コネクタは、前記サンギヤ及び前記キャリアに嵌入され、
   前記サンギヤ及び前記キャリアは前記コネクタと対向する内周面に前記カプラーが係止可能なカプラー係止部を有し、
   前記カプラーが前記カプラー係止部に進入するとき前記サンギヤと前記キャリアが連結され、
   前記カプラーが前記カプラー収容部に進入するとき前記サンギヤと前記キャリアの連結が解除される、
   請求項３に記載のシートベルトリトラクタ。
5. 前記規制部は、
   前記インターナルギヤに係止することにより一方向の回転を規制する正回転規制部と、
   前記正回転規制部により一方向の回転を規制された前記インターナルギヤが、前記サンギヤ及び前記プラネタリギヤの回転によって逆方向に回転するのを規制する逆回転規制部と、
   を有する、請求項３または４に記載のシートベルトリトラクタ。
6. 前記正回転規制部は、前記インターナルギヤの径方向外側に配置され、駆動機構の作動によって径方向内側に回動することにより前記インターナルギヤを係止するパウルであり、
   前記駆動機構は、前記パウルが前記インターナルギヤの径方向外側に押し出された状態を作動によって解除する、
   請求項５に記載のシートベルトリトラクタ。
7. 前記駆動機構はＭＧＧである、
   請求項６に記載のシートベルトリトラクタ。
8. 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１〜７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。

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