JP2021185060A - シートベルトリトラクタ及びシートベルト装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】トーションバー及びロッキングベースの外径の大型化を回避でき、かつ、トーションバーをロッキングベースに係止できる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、スプール11内に内蔵され、一端部にスプール11と連結する連結部12Aを有し、他端部にロッキングベース13と連結する連結部12Bを有し、スプール11とロッキングベース13との回転差によって、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トーションバー12を備える。ロッキングベース13の筒状部15の貫通孔15Aは、基部14側からスプール11側の方向で、トーションバー12の連結部12Aが通過でき、連結部12Bが通過できない形状で形成され、トーションバー12の連結部12Bは、ロッキングベース13の筒状部15の内部で係止される。【選択図】図5

Description

本開示は、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、シートベルトリトラクタにおいて、トーションバーの一方の端部にフランジ形状を設けて、このフランジ形状をロッキングベースに引っ掛けることによって、トーションバーをロッキングベースに連結する構成が知られている(例えば特許文献1)。これにより、ロッキングベースをフランジが外側から抑えることで、ロッキングベースがスプールから分離しようとするスラスト方向の力を発生した際、その荷重をトーションバーのフランジによって保持し、ロッキングベースのスプールからの分離を防止できる。
特開2012−30636号公報
フランジによるトーションバーとロッキングベースとの連結構造では、スラスト位置規制面の確保のため、トーションバーの端部の外径に対してフランジの外径を大きくする必要が生じ、トーションバーの外径の大型化や、それを収納するロッキングベースの大型化が必要となる。
本開示は、トーションバー及びロッキングベースの外径の大型化を回避でき、かつ、トーションバーをロッキングベースに係止できるシートベルトリトラクタ及び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キングベースを有するロック機構と、前記スプール内に内蔵され、一端部に前記スプールと連結する第1連結部を有し、他端部に前記ロッキングベースと連結する第2連結部を有し、前記スプールと前記ロッキングベースとの回転差によって塑性変形を生じながら捻じれることで、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トーションバーと、を備え、前記ロッキングベースは、前記スプールの前記他端部側に配置される環状の基部と、前記基部の中心から前記スプール側に延在する筒状部とを有し、前記筒状部の貫通孔は、前記基部側から前記スプール側の方向で、前記トーションバーの前記第1連結部が通過でき、前記第2連結部が通過できない形状で形成され、前記トーションバーの前記第2連結部は、前記ロッキングベースの前記筒状部の内部で係止される。
本開示によれば、トーションバー及びロッキングベースの外径の大型化を回避でき、かつ、トーションバーをロッキングベースに係止できるシートベルトリトラクタ及び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 実施形態に係るシートベルトリトラクタの要部の分解斜視図 図2に示すシートベルトリトラクタの要部の縦断面図 ロッキングベースの筒状部をx正方向側から視た平面図 トーションバーと筒状部の斜視図 トーションバーの2つの連結部の外形を重畳表示した図 トーションバーの第1連結部が先端側孔部に挿入された状態を示す斜視図 トーションバーの第2連結部が貫通孔に篏合された状態を示す斜視図 変形例に係るトーションバーの2つの連結部の外形を重畳表示した図 変形例におけるロッキングベースの筒状部をx正方向側から視た平面図
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11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11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3を参照して、実施形態に係るシートベルトリトラクタ3の要部の構成を説明する。図2は、実施形態に係るシートベルトリトラクタ3の要部の分解斜視図である。図3は、図2に示すシートベルトリトラクタ3の要部の縦断面図である。
シートベルトリトラクタ3は、プリテンショナ(PT)サブアセンブリと、シャフトサブアセンブリ10と、ロック機構と、を備える。図2、図3に示す要部はシャフトサブアセンブリ10に対応する部分である。
PTサブアセンブリは、フレーム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10のパドルホイール18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18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11がシートベルト4を引き込む方向に回転する。
シャフトサブアセンブリ10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11を備える。シャフトサブアセンブリ10は、x方向の回転軸まわりに回転可能にPTサブアセンブリのフレームに取り付けられる。また、シャフトサブアセンブリ10は、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トーションバー12も備える。
ロック機構は、スプール11の軸部を構成するトーションバー12に連結され、非作動時にスプール11の回転を許容し、作動時にスプール11のシートベルト引出し方向の回転を阻止する。ロック機構は、ロックサブアセンブリや、図2、図3に示すロッキングベース13などを有する。
なお、PTサブアセンブリやロック機構などのシートベルトリトラクタ3の基本的な構造は周知であり、例えば国際公開第2015/076377号などに開示されているため、詳細な説明は省略する。
図2に示すように、シャフトサブアセンブリ10は、スプール11と、トーションバー12と、ロッキングベース13と、スピンドル17と、パドルホイール18と、ベアリングプレート19と、ストッパ20と、を有する。
トーションバー12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棒状部材である。トーションバー12は、スプール11とロック機構(ロッキングベース13)との回転差によって塑性変形を生じながら捻じれることでエネルギを吸収する。トーションバー12は、スプール11の軸中心に形成された貫通孔11Aに挿入されてスプール11内に内蔵される。トーションバー12は、x負方向側の一端部に設けられる連結部12A(第1連結部)がスプール11に連結され、x正方向側の他端部に設けられる連結部12B(第2連結部)が、ロッキングベース13と一体回転可能に連結される。
連結部12A、12Bは、トーションバー12の軸方向中央の棒状のエネルギ吸収部より外径が大きく形成されている。連結部12A、12Bは、スプール11やロッキングベース13との間で捻じれトルク伝達を可能とするために、周方向に沿って凹凸が形成されている。このため、連結部12A、12Bは、「セレーション部」や「歯形状部」とも呼ばれる場合がある。トーションバー12の連結部12Aからx負方向側に回転軸12Cが設けられ、回転軸12Cはスプール11のx負方向側端部から外部に突出するように形成されている。回転軸12Cは、プッシュナット22によりスプール11に固定されている。
ロッキングベース13は、非作動時にスプール11の回転を許容し、作動時にスプール11のシートベルト引出し方向の回転を阻止する。ロッキングベース13は、基部14と、筒状部15とを有する。基部14は、トーションバー12の軸方向(x軸方向)を中心とする円環状の部材である。基部14の中央の貫通穴14Aにx正方向側から筒状部15が篏合されて一体的に連結される。ロッキングベース13は、x正方向側から筒状部15の先端側の一部がスプール11の貫通孔11Aに挿入されて、基部14がスプール11のx正方向側に配置される。
基部14にはパウル16が揺動可能に設置されている。パウル16は緊急時に作動されて、基部14の径方向外側に突出し、フレーム等の固定部材と係合することで、スプール11のベルト引出し方向の回転がロックされるようになっている。
なお、ロッキングベース13は、基部14と筒状部15とが一体的に形成される構成でもよい。
トーションバー12の連結部12Bは、ロッキングベース13の筒状部15の内部にて連結される。連結構造の詳細は図4、図5を参照して後述する。
スピンドル17は、ロッキングベース13の筒状部15のx正方向側の開口を塞ぐようにロッキングベース13に篏合される。スピンドル17には径方向外側に突出するようにフランジ17Aが設けられ、フランジ17Aの中心位置からx正方向側に突出するように回転軸17Bが設けられる。フランジ17Aは、ロッキングベース13の基部14のx正方向側の端面に係止されている。スピンドル17は、フランジ17Aによりロッキングベース13と当接することでスラスト方向の位置が規制されている。
ロッキングベース13の筒状部15の外周面には、パドルホイール18やベアリングプレート19も取り付けられる。トーションバー12は、連結部12B側の端部がロック機構でロック可能であり、ロック機構の作動時にはこの端部側の回転が停止される。
シャフトサブアセンブリ10の内部、トーションバー12の外周面のまわりにストッパ20が設けられる。ストッパ20は、トーションバー12のねじれ回転を所定回転数で止めて、トーションバー12の過度の捻じれによる破断を防止するための要素である。
図4は、ロッキングベース13の筒状部15をx正方向側から視た平面図であり、筒状部15の貫通孔15Aの内周面形状を示す図である。図5は、トーションバー12と筒状部15の斜視図である。
本実施形態では、図5に示すように、トーションバー12は、x正方向側からロッキングベース13の筒状部15に挿入されて、スプール11の内部に設置される。特許文献1などに記載される従来のトーションバーの端部にフランジを設ける手法でも、この手順は同様であり、フランジが無いほうの端部(本実施形態の連結部12Aに相当)を先にロッキングベース13に挿通して、フランジがあるほうの端部(本実施形態の連結部12Bに相当)がフランジによりロッキングベース13に係止されて、トーションバーがロッキングベースから抜け出ないような構成となっている。つまり、トーションバーの一方の端部のみがロッキングベースを通過可能に形成され、他方の端部はロッキングベースを通過できないように形成されている。
本実施形態では、従来手法とは異なりトーションバー12にフランジを設けずに、かつ、従来手法と同様にトーションバー12の一方の端部のみがロッキングベース13を通過可能に形成され、他方の端部はロッキングベース13を通過できないように形成されることを実現している。本実施形態では、トーションバー12の一方の端部の連結部12Aのみがロッキングベース13の筒状部15を通過可能に形成され、他方の端部に設けられる連結部12Bは、ロッキングベース13の筒状部15を通過できないように形成されている。つまり、図3などに示すように、ロッキングベース13の筒状部15の貫通孔15Aは、基部14側からスプール11側への方向(x負方向)で、トーションバー12の連結部12Aが通過でき、かつ連結部12Bが通過できない形状で形成される。これにより、トーションバー12がロッキングベース13に挿通されると、トーションバー12の連結部12Bは、ロッキングベース13の筒状部15の内部で係止される。
このようにトーションバー12の連結部12Bを筒状部15の内部に係止できる貫通孔15Aの具体的な構造についてさらに説明する。図4、図5に示すように、筒状部15の貫通孔15Aには、基部14側に向く段差面15Cが設けられる。つまり、貫通孔15Aは、先端側(x負方向側)の内径が小さく形成されている。トーションバー12の連結部12Aは、段差面15Cより先端側の先端側孔部15Bを通過できる形状で形成される。トーションバー12の連結部12Bは、先端側孔部15Bを通過できず、かつ、段差面15Cと突き当たる位置で貫通孔15Aの内周面と係合する形状で形成される。
上記のように、トーションバー12の連結部12Aのみがロッキングベース13の筒状部15を通過でき、かつ、連結部12Bが筒状部15を通過できない、連結部12A、12Bの具体的な形状についてさらに説明する。図6は、トーションバー12の2つの連結部12A、12Bの外形を重畳表示した図である。
図6に示すように、トーションバー12の連結部12Aは、軸方向から視たときの輪郭の形状が、連結部12Bの形状の内側に収まる大きさや形で形成される。本実施形態では、この条件を満たすように、連結部12A及び連結部12Bの形状が異形に設定される。例えば、図6に示す例のように、連結部12A及び連結部12Bの外形は、共に周方向に沿って周期的に一部が内側に凹むか、または周期的に振動する形状をとるが、連結部12Aの周方向に沿った外径の凹凸数が連結部12Bのものより大きくなるように形成されている。このように連結部12Aを連結部12Bと異なる形状で形成することによって、連結部12Aの形状を連結部12Bの内側に収めることができる。
連結部12Aと連結部12Bはx軸まわりの捻じれ方向のトルク耐性が同等であるのが好ましいが、このためには外径が同等となる必要がある。本実施形態では、トーションバー12とロッキングベース13との連結構造の都合上、どうしても連結部12Aの外径は連結部12Bより小さくなってしまう。そこで図6などに示したように、連結部12A及び連結部12Bの形状を異形に設定することによって、連結部12Aの外径の最大径を連結部12Bの外径にできるだけ近づけつつ、連結部12Aの形状を連結部12Bの内側に収めることができ、これにより、連結部12Aと連結部12Bのトルク耐性をより同等に近づけることができる。
図4に示すように、先端側孔部15Bは、連結部12Aの形状と略同一に形成され、これにより、連結部12Aのみを通過可能として、連結部12Bは通過不能としている。段差面15Cは、連結部12Bの形状のうち、連結部12Aの形状を除去した残余部分と対応するよう形成されている。
なお、上述のとおり、連結部12Aは連結部12Bより外径が小さくなるため、連結部12Bと同程度の捻じれ方向のトルク耐性を持てるように、連結部12Aの周方向の凹凸形状は、連結部12Bより複雑である(例えば凹凸の数が多い、より細かい凹凸が含まれる、など)のが好ましい。これにより、連結部12Aの受圧面積(径方向外側の側面の面積)を増やしてトルク耐性を向上させて、連結部12Bと同等にできる。
図5に加えて、図7、図8を参照して、トーションバー12のロッキングベース13への挿入過程を説明する。まず図5に示したように、トーションバー12は、連結部12A側を先頭として、x正方向側からロッキングベース13の筒状部15に挿入される。
図7は、トーションバー12の連結部12A(第1連結部)が先端側孔部15Bに挿入された状態を示す斜視図である。図7に示すように、まずトーションバー12の先端側の連結部12Aは、その形状が筒状部15の先端側孔部15Bと同一なので、段差面15Cに引っかかることなく、先端側孔部15Bに挿入される。
図8は、トーションバー12の連結部12B(第2連結部)が貫通孔15Aに篏合された状態を示す斜視図である。図8に示すように、連結部12Aは先端側孔部15Bを通過して、ロッキングベース13のx負方向側へ進出する。その後に後方の連結部12Bが貫通孔15Aに挿入される。連結部12Bの形状は、連結部12Aの形状より大きい、つまり、先端側孔部15Bの形状より大きいため、連結部12Bは先端側孔部15Bには挿入できず、段差面15Cに突き当たって、貫通孔15Aの内部に篏合される。これにより、連結部12Bを介してトーションバー12とロッキングベース13とが連結される。
このように本実施形態では、トーションバー12の連結部12Bは、ロッキングベース13の筒状部15の内部で係止される。また、図3に示すように、筒状部15の段差面15Cが連結部12Bのx負方向側の端面12Dと当接する。連結部12Bの端面12Dのうち段差面15Cとの当接部分は、ロッキングベース13がスプール11から分離しようとするスラスト方向の力を発生した際、その荷重を受けてロッキングベース13のスプール11からの分離を防止するためのスラスト位置規制面として機能する。このため、従来のフランジのように、連結部12Bから径方向外側に突出するようにスラスト位置規制面を形成する必要がない。
したがって、本実施形態のシートベルトリトラクタ3では、トーションバー12及びロッキングベース13の外径の大型化を回避できる。また、トーションバー12の連結部12Bが、筒状部15の段差面15Cと突き当たるため、従来のフランジと同様に、トーションバー12をロッキングベース13に係止することも可能となる。また、トーションバー12にフランジを形成するには製造の難易度が上がるが、本実施形態ではフランジを設ける必要がないので、トーションバー12の形状を簡素化でき、製造も容易にできる。
なお、従来のロッキングベース13とトーションバー12との連結手法には、フランジにより係止する手法の他に、トーションバー12の端部とロッキングベース13とをカシメ加工等で締結したり、トーションバー12の端部をロッキングベース13の内部に圧入固定するなどの手法も知られている。これらの他の手法の場合は、フランジを設ける必要がないので、上記の外形大型化の問題は生じにくい。ただし、これらの他の手法では、締結のためにロッキングベース13側を変形させる必要があるため、ロッキングベース13の材料がトーションバー12の材料より柔らかいことが好ましい。一方、本実施形態では、このようなカシメや圧入による連結手法ではなく、連結部12Bと貫通孔15Aとの係合による連結手法を適用するが、その理由を以下に説明する。
本実施形態では、図2、図3に示したように、シャフトサブアセンブリ10の内部、トーションバー12の外周面のまわりにストッパ20が設けられる。ストッパ20は、トーションバー12のねじれ回転を所定回転数で止めて、トーションバー12の過度の捻じれによる破断を防止するための要素である。このようなストッパ20を設ける構成では、一般的にロック機構作動によってロッキングベース13が受ける外力が大きいため、ロッキングベース13の強度を上げるべく、従来の一般的な材料より相対的に硬度が高い材料が用いられることが多い。この場合、ロッキングベース13がトーションバー12より高い硬度となるため、上記のカシメや圧入による連結手法のようにロッキングベース13を変形させてトーションバー12を締結させることは難しい。
したがって、本実施形態のようにトーションバー12の捻じれ回転規制用のストッパ20を設ける構成の場合には、必然的にロッキングベース13を高硬度材料で形成されるので、従来ならばトーションバー12との連結にフランジによる係止手法を取らざるを得なかった。この場合でも、図3などに示したように、本実施形態のようにロッキングベース13の貫通孔15Aの内部でトーションバー12の連結部12Bを係合させる構成とすれば、トーションバー12にフランジを設けることを回避できるので、ストッパ20を設ける構成の場合に本実施形態の構成は特に効果的である。なお、本実施形態とは異なり、ストッパ20を設けない構成や、ロッキングベース13が高硬度材料で形成されない構成であっても、本実施形態の構成を適用可能である。
トーションバー12の材料は、例えば鉄である。ロッキングベース13の材料は、従来の比較的硬度の低い場合は亜鉛ダイキャストなどであるが、高硬度材料としては炭素鋼などである。
また、トーションバー12の連結部12Bの外周面にはクラッシュリブが設けられるのが好ましい。これにより、連結部12Bがロッキングベース13の貫通孔15Aの段差面15Cまで圧入されるので、段差面15Cによりトーションバー12がx負方向側に抜けるのを防止でき、クラッシュリブによりトーションバー12がx正方向側に抜けるのを防止できる。
図9、図10を参照して変形例を説明する。図9は、変形例に係るトーションバー12の2つの連結部12A、12Bの外形を重畳表示した図である。図10は、変形例におけるロッキングベース13の筒状部15をx正方向側から視た平面図であり、筒状部15の貫通孔15Aの内周面形状を示す図である。
上記実施形態では、軸方向から視たときのトーションバー12の連結部12Aの形状が連結部12Bとは異なる形状で形成される構成を例示したが、連結部12Aの形状が連結部12Bの形状の内側に収まるよう形成されれば他の構成でもよい。例えば図9に示すように、連結部12Aの形状と連結部12Bの形状が相似形であり、連結部12Aが連結部12Bより小さい形状でもよい。
この場合、図10に示すように、筒状部15の先端側孔部15Bの形状は、連結部12Bの外形を相対的に小さくした形状となり、段差面15Cは、先端側孔部15Bから径方向外側に略同一の幅で周方向の全周に亘って形成される。
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。
1 シートベルト装置
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
10 シャフトサブアセンブリ
11 スプール
12 トーションバー
12A 連結部(第1連結部)
12B 連結部(第2連結部)
13 ロッキングベース
14 基部
15 筒状部
15A 貫通孔
15B 先端側孔部
15C 段差面

Claims (5)

  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キングベースを有するロック機構と、
    前記スプール内に内蔵され、一端部に前記スプールと連結する第1連結部を有し、他端部に前記ロッキングベースと連結する第2連結部を有し、前記スプールと前記ロッキングベースとの回転差によって塑性変形を生じながら捻じれることで、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トーションバーと、
    を備え、
    前記ロッキングベースは、前記スプールの前記他端部側に配置される環状の基部と、前記基部の中心から前記スプール側に延在する筒状部とを有し、
    前記筒状部の貫通孔は、前記基部側から前記スプール側の方向で、前記トーションバーの前記第1連結部が通過でき、前記第2連結部が通過できない形状で形成され、
    前記トーションバーの前記第2連結部は、前記ロッキングベースの前記筒状部の内部で係止される、
    シートベルトリトラクタ。
  2. 前記筒状部の前記貫通孔には、前記基部側に向く段差面が設けられ、
    前記トーションバーの前記第1連結部は、前記段差面より先端側の先端側孔部を通過できる形状で形成され、
    前記トーションバーの前記第2連結部は、前記先端側孔部を通過できず、かつ、前記段差面と突き当たる位置で前記貫通孔の内周面と係合する形状で形成される、
    請求項1に記載のシートベルトリトラクタ。
  3. 前記第1連結部は、軸方向から視たときの形状が、前記第2連結部の形状の内側に収まるよう形成される、
    請求項1または2に記載のシートベルトリトラクタ。
  4. 前記トーションバーのエネルギ吸収時の捻じれ回転数を規制するストッパを備える、
    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. 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1〜4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。
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