JP2757697B2

JP2757697B2 - シートベルト装置

Info

Publication number: JP2757697B2
Application number: JP4206883A
Authority: JP
Inventors: 英夫大村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1992-08-04
Filing date: 1992-08-04
Publication date: 1998-05-25
Anticipated expiration: 2013-05-25
Also published as: US5415431A; DE4326198C2; DE4326198A1; JPH0648267A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の衝突時に、リト
ラクタによるウエビングの巻き締まりを防止した後、ウ
エビングの張力を和らげて、乗員を拘束するシートベル
ト装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シートベルト装置としては、例えば、実
願昭６１−１６８９７５号公報に開示されたものが知ら
れている。これは、図１３に示すようになっている。図
１３において、衝突センサ１０１が車両の衝突を検出す
ると、プッシャ装置１０２の作動ロッド１０３が、リト
ラクタ１０４のスプール１０５とショルダーアンカ１０
６との間で、ウエビング１０７を引いて、リトラクタ１
０４によるウエビング１０７の巻き締まりを防止する。
そして、作動ロッド１０３が最大作動した後、作動ロッ
ド１０３の引き込み力を次第に減少させて、ウエビング
１０７の張力を和らげるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来例にあって
は、プッシャ装置１０２によるウエビング１０７の引き
込み荷重や引き込み量および引き込んだ後の張力緩和タ
イミングが特定されていない。このため、プッシャ装置
１０２によるウエビング１０７の引き込み量が少ない場
合は、リトラクタ１０４による巻き締まり量、あるい
は、ウエビング１０７の緩み量などを十分に吸収できな
いことがある。逆に、プッシャ装置１０２によるウエビ
ング１０７の引き込み量や引き込み荷重が大きくて、張
力緩和タイミングが遅れるた場合は、乗員への拘束力が
大きくなり過ぎる不都合がある。

【０００４】また、ウエビング１０７の張力を和らげる
手段が、プッシャ装置１０２からのガス抜けによる作動
ロッド１０３の戻り量と、リトラクタ１０４によるウエ
ビング１０７の巻き締まり量との平衡に頼る構造のた
め、プッシャ装置１０２によるウエビング１０７の引き
込み量と引き込み荷重と張力緩和タイミングとが適切で
あっても、ウエビング１０７をリトラクタ１０４から一
定荷重で安定的に巻き出させることは難しい。さらに、
プッシャ装置１０２に急激なガス抜けが生じ、作動ロッ
ド１０３によるウエビング１０３の引き込み力が急激に
低下した場合は、リトラクタ１０４によるウエビング１
０７の巻き締まりが追従できなくなり、その間、ウエビ
ング１０７に緩みを生じる可能性がある。

【０００５】一方、前述の従来例のウエビング１０７
を、予め設定したヒューズ荷重になるとその荷重上昇を
抑制可能に所定量伸びる特性（ヒューズ特性）を有する
ウエビングに構成した場合でも、プッシャ装置１０２に
よるウエビング１０７の引き込み量や引き込み荷重が大
きくて、張力緩和タイミングが遅れた場合は、プッシャ
装置１０２がウエビング１０７のヒューズ特性による所
定量の伸びを吸収してしまい、車両衝突時の乗員拘束時
に、ヒューズ特性を活用できなくなるという問題が発生
する。

【０００６】そこで本発明にあっては、ウエビングにヒ
ューズ特性を有するウエビングを使用し、車両衝突時
に、このウエビング張力がヒューズ荷重に一致したとき
に、ウエビングの引き込みを終了することにより、乗員
の拘束性能を向上することを課題にしている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、予め設定
したヒューズ荷重になるとその荷重上昇を抑制可能に所
定量伸びる特性を有するウエビングと、このウエビング
の一端を車体側に結合するアンカレッジと、車体側に取
り付けられて前記ウエビングの他端を巻き取るリトラク
タと、車体が受ける衝撃を検出する衝撃検出手段と、こ
の衝撃検出手段からの検出衝撃により前記ウエビングの
引き込みを開始し、この引き込まれるウエビングの張力
がヒューズ荷重と一致したとき、前記ウエビングの引き
込みを終了する引き込み手段と、を備えている。

【０００８】第２の発明は、第１の発明に加えて、前記
引き込み手段に引き込まれるウエビングの張力を検出す
る張力検出手段を備えている。

【０００９】第３の発明は、第１の発明に加えて、前記
引き込み手段に引き込まれるウエビングの張力が前記ヒ
ューズ荷重と一致したときに前記ウエビングを保持する
把持手段を備えている。

【００１０】第４の発明は、第１の発明の引き込み手段
に、ウエビングの張力がヒューズ荷重と一致するまでの
ウエビングの引き込み量を、ウエビング装着時での緩み
量と前記ヒューズ荷重と一致するまでの伸び量との合計
値に設定する設定手段を設けてある。

【００１１】第５の発明は、第１の発明の引き込み手段
に、ウエビングの張力がヒューズ荷重と一致するまでの
ウエビングの引き込み量を、乗員の体格，着用衣服，着
座姿勢などの情報から推定し、この推定されたウエビン
グの引き込み量で、ウエビングの引き込みを終了させる
推定手段を設けてある。

【００１２】

【作用】第１の発明では、ウエビングを乗員に装着した
状態において、衝撃検出手段が検出衝撃を引き込み手段
に出力すると、引き込み手段がウエビングの引き込みを
開始し、このウエビングの張力がヒューズ荷重と一致し
たときウエビングの引き込みを終了して、ウエビングの
ヒューズ特性で乗員を拘束する。

【００１３】第２の発明では、引き込み手段がウエビン
グの引き込みを開始すると、張力検出手段が引き込み手
段に引き込まれるウエビングの張力を検出する。この張
力検出手段からの検出張力が所定値の荷重と一致したと
きウエビングの引き込みを終了して、ウエビングのヒュ
ーズ特性で乗員を拘束する。

【００１４】第３の発明では、引き込み手段がウエビン
グの引き込みを開始し、このウエビングの張力がヒュー
ズ荷重と一致したとき、把持手段がウエビングを保持す
るとともに、引き込み手段がウエビングの引き込みを終
了して、ウエビングのヒューズ特性で乗員を拘束する。

【００１５】第４の発明では、引き込み手段がウエビン
グの引き込みを開始する。そして、このウエビングの張
力がヒューズ荷重と一致するまでのウエビングの引き込
み量が、設定手段によって引き込み手段に設定されたウ
エビング装着時での緩み量とウエビングの張力がヒュー
ズ荷重と一致するまでの伸び量との合計値に達すると、
前記引き込み手段によるウエビングの引き込みが終了し
て、ウエビングのヒューズ特性で乗員を拘束する。

【００１６】第５の発明では、ウエビングを乗員に装着
した状態において、推定手段がウエビングの張力がヒュ
ーズ荷重と一致するまでのウエビングの引き込み量を、
乗員の体格，着用衣服，着座姿勢などの情報から推定す
る。そして、衝撃検出手段が検出衝撃を引き込み手段に
出力すると、引き込み手段がウエビングの引き込みを開
始する。そして、このウエビングの張力がヒューズ荷重
と一致するまでのウエビングの引き込み量が推定手段に
よって推定されたウエビングの引き込み量に達すると、
前記引き込み手段によるウエビングの引き込みが終了し
て、ウエビングのヒューズ特性で乗員を拘束する。

【００１７】

【実施例】

第１実施例図１は、第１実施例としての３点式のシートベルト装置
を示している。図１（Ａ）において、ウエビング１の一
端は、アンカレッジ２を介して車体下部側に取り付けら
れている。ウエビング１の他端は、張力検出手段として
のロードセル３を介して車体側に取り付けられたリトラ
クタ４に巻き取られている。リトラクタ４とアンカレッ
ジ２との間で、ウエビング１は、アンカレッジ２と車幅
方向同側で車体上部側に取り付けられたショルダアンカ
５に移動可能に引き通されている。ショルダアンカ５と
アンカレッジ２との間で、ウエビング１には、タング６
が移動可能に引き通されている。タング６は、シート７
に着座した乗員にウエビング１を装着する際には、アン
カレッジ２と車幅方向反対側でシート７近傍の車体下部
側に取り付けられたバックル８に嵌合装着され、ウエビ
ング１を乗員から取り外す際には、バックル８から解離
される。

【００１８】前記ウエビング１は、図１（Ｂ）に示すよ
うに、ウエビング１に作用する荷重がヒューズ荷重値Ｎ
₀になるまでは、その荷重の増加に伴って少し伸び、そ
の荷重がヒューズ荷重値Ｎ₀に達すると、その荷重の上
昇を抑制するように所定量伸びる特性（ヒューズ特性）
を有する所謂ヒューズウエビングなるウエビングになっ
ている。例えば、ウエビング１は、伸長能力が大きな基
礎素材と、伸長能力が小さくヒューズ荷重値Ｎ₀で破断
する付加素材とで構成される。つまり、ウエビング１に
ヒューズ荷重値Ｎ₀以下の荷重が作用すると、付加素材
が、図１（Ｂ）に示す荷重−変位特性の前半での急勾配
特性ａを発生し、ヒューズ荷重値Ｎ₀で破断を開始す
る。この付加素材の破断後は、基礎素材が、その大きな
伸長能力により、その伸長能力が無くなるまで長く伸
び、図１（Ｂ）に示すヒューズ特性ｂを発生する。さら
に、ウエビング１にヒューズ荷重値Ｎ₀以上の荷重が作
用すると、基礎素材が、図１（Ｂ）に示す後半の勾配特
性ｃを発生する。この後半の勾配特性ｃは、基礎素材が
破断する最終点で終わる。

【００１９】再び、図１（Ａ）に戻って説明すると、衝
撃検出手段としての衝突センサ９は、車両が衝突し、そ
の衝突力が基準値を越えたときに検出衝突信号を制御部
１０に出力する。上記基準値とは、車両の衝突時の衝撃
で、乗員の胴上部が前のめり状態になるのを防止すべ
く、ウエビング１がリトラクタ４から巻き出されるのを
禁止して、ウエビング１で乗員を拘束することが必要と
なる値である。つまり、衝突による衝撃力が基準値より
大きいと、車両衝突時の衝撃で、乗員の胴上部が前のめ
り状態となる。制御部１０は、車載電源としてのバッテ
リ１１からの電力により起動し、衝突センサ９からの検
出衝突信号が制御部１０に入力されることにより、リト
ラクタ４に付設されたプリテンショナ機構２０のガスジ
ェネレータ２１に点火電力を出力する。上記ロードセル
３は、乗員拘束時に、ウエビング１に発生する張力を検
出し、この検出張力に応じた電気信号を制御部１０に出
力する。制御部１０は、ロードセル３からの検出張力が
制御部１０に予め設定されたヒューズ荷重値Ｎ₀に一致
すると、リトラクタ４に付設された把持手段としてのク
ランプ機構３０の電磁駆動自己復帰型のアクチュエータ
３１に動作電力を出力する。なお、この第１実施例で
は、制御部１０とプリテンショナ機構２０とクランプ機
構３０とが、引き込み手段を構成している。

【００２０】図２は、上記プリテンショナ機構２０を示
している。図２において、プリテンショナ機構２０のガ
スジェネレータ２１内には、窒素ガスのような不活性な
ガスが密封充填されている。ガスジェネレータ２１は、
上記制御部１０からの点火電力により開栓し、充填され
たガスをシリンダ２２の下部室２３に噴射する。このシ
リンダ２２の下部室２３内に噴射されたガスは、シリン
ダ２２内のピストン２４を押し上げる。ピストン２４に
は、ワイヤ２５の一端が結合されている。ワイヤ２５の
他端は、リトラクタ４のウエビング１を巻き取るための
リール４ａに同軸状に取り付けたシャフト２６に巻き付
けられている。したがって、プリテンショナ機構２０
は、ガスがガスジェネレータ２１からシリンダ２２の下
部室２３内に噴射され、ピストン２４が押し上げられ、
ワイヤ２５がシャフト２６を一方向に回転させ、シャフ
ト２６がリトラクタ４のリール４ａを回転させ、リール
４ａにウエビング１を巻き取ることにより、ウエビング
１を引き込むようになっている。

【００２１】図３は、上記クランプ機構３０を示してい
る。図３において、クランプ機構３０のクランプアーム
３２は、リトラクタ４に軸３３で回転可能に取り付けら
れ、リトラクタ４とに跨って繋留されたスプリング３４
によってウエビング１の巻き出し方向たる上方（矢印Ｘ
方向）に向けて軸３３を中心として回転するように付勢
されている。クランプアーム３２の自由端には、歯３５
が形成されている。クランプアーム３２は、シートベル
ト装置の通常使用状態では、図１に示すアクチュエータ
３１の自己復帰機能で突出しているストッパ３６に当接
し、スプリング３４による付勢回転が止められている。
このクランプアーム３２の付勢回転停止により、クラン
プアーム３２の歯３５は、リトラクタ４に固定された受
け体３７の歯３８との間に、リトラクタ４のリール４ａ
に対するウエビング１の出し入れが自由に行える通路３
９を形成している。そして、クランプ機構３０は、図１
に示すロードセル３での検出張力がヒューズ荷重値Ｎ₀
に一致し、図１に示す制御部１０から出力される動作電
力により図１に示すアクチュエータ３１が駆動し、スト
ッパ３６が引っ込むことにより、クランプアーム３２が
スプリング３４によって矢印Ｘ方向に軸３３を中心とし
て回転し、クランプアーム３２の歯３５と受け体３７の
歯３８とがウエビング１を保持し、ウエビング１がプリ
テンショナ機構２０で引き込まれないようにする。な
お、図３中の符号４０は、リトラクタ４に付設されたウ
エビング１のガイドピンである。

【００２２】この第１実施例によれば、図１に示すよう
に、シート７に着座した乗員が、ウエビング１をリトラ
クタ４から引き出して、タング６をバックル８に嵌合装
着することにより、ウエビング１を乗員の腰から胴上部
にかけて連続的に掛けわたして装着する。このウエビン
グ１を装着した状態において、車両が衝突し、衝突セン
サ９が基準値以上の検出衝突信号を制御部１０に出力す
ると、制御部１０がプリテンショナ機構２０のガスジェ
ネレータ２１を点火し、プリテンショナ機構２０がウエ
ビング１の引き込みを開始する。このプリテンショナ機
構２０によるウエビング１の引き込みが進行し、ウエビ
ング１が乗員の腰や胴上部に接触して、ウエビング１に
荷重が作用する。すると、ロードセル３がウエビング１
に作用する荷重を検出して制御部１０に出力する。そし
て、ロードセル３からの検出荷重がヒューズ荷重値Ｎ₀
に一致すると、制御部１０がクランプ機構３０のアクチ
ュエータ３１を駆動し、クランプ機構３０がウエビング
１を保持して上記プリテンショナ機構２０によるウエビ
ング１の引き込みを終了する。すると、ウエビング１
は、ヒューズ荷重値Ｎ₀なる荷重を乗員から受け、ウエ
ビング１のヒューズ特性によって所定量の伸び範囲内で
伸長しつつ、乗員を好適な力で拘束する。

【００２３】この動作を、図４（Ａ）に示すウエビング
１の引き込み量−時間特性、図４（Ｂ）に示すウエビン
グ１の荷重−変位特性、図４（Ｃ）に示すウエビング１
の張力−時間特性それぞれを参照しながら詳述する。

【００２４】先ず、図４（Ａ）において、車両が衝突し
た後、ガスジェネレータ２１が点火され、ガス噴射後に
プリテンショナ機構２０の引き込みが開始されると、ウ
エビング１がリトラクタ４のリール４ａに巻き取られて
引き込まれる。そして、この引き込み初期には、図４
（Ｂ）に示すように、ウエビング１の緩みが除去された
後、ウエビング１が乗員に接触する。このウエビング１
の乗員接触開始後も、図４（Ａ）に示すように、ウエビ
ング１は引き込まれ続ける。このため、ウエビング１が
乗員から荷重を受けて、図４（Ｂ）に示すように、ウエ
ビング１に前半の伸び（変位）が現れる。この前半の伸
びに伴って、ウエビング１の張力が、図４（Ｃ）に示す
ように、上昇し始めて、ヒューズ荷重値Ｎ₀に一致す
る。これにより、クランプ機構３０がウエビング１を保
持し、図４（Ａ）に示すように、ウエビング１の引き込
みが終了する。すると、ウエビング１は、図４（Ｂ）に
示すように、ヒューズ特性により伸びつつ乗員を拘束す
る。よって、乗員拘束時でのウエビング１の張力は、図
４（Ｃ）に示すように、一定となる。この結果、乗員に
発生する減衰度波形が平坦となり、乗員の衝撃度が極め
て小さくなる。

【００２５】なお、この第１実施例では、プリテンショ
ナ機構２０のウエビング引き込み可能量が、図４（Ａ）
に仮想線で示すように、余裕を持って設定されているた
め、乗員の着座姿勢や着用衣服により、ウエビング１の
緩み量が変化、特に、増大しても、それに合わせて、ウ
エビング１の引き込み量が多くなり、ウエビング１をヒ
ューズ荷重値Ｎ₀まで確実に引き込むことができる。

【００２６】要するに、この第１実施例によれば、ウエ
ビング１に作用する荷重がヒューズ荷重値Ｎ₀に達する
までは、プリテンショナ機構２０でウエビング１を引き
込み、ウエビング１に作用する荷重がヒューズ荷重値Ｎ
₀に一致すると、クランプ機構３０でウエビング１を保
持し、プリテンショナ機構２０によるウエビング１の引
き込みを終了する。このため、どのような体格の乗員
が、どのような着座姿勢で、どのような衣服を着用して
いたとしても、その場合に応じた緩み量に見合った量の
引き込みを行うことができる。これを具体的に説明する
と、図４において、実線で示す部分は、点線で示す部分
に比べて、緩み量が多い場合である。つまり、図４
（Ｂ）に示すように、実線で示す緩み量Ｂは、点線で示
す緩み量Ａよりも多くなっている。そして、図４（Ａ）
に示すように、多い緩み量Ｂのときの引き込み終了時刻
Ｂは、少ない緩み量Ａのときの引き込み終了時刻Ａより
も遅くなっている。この結果、多い緩み量Ｂのときの引
き込み量Ｂは、少ない緩み量Ａのときの引き込み量Ａよ
りも、緩み量の増大に応じて多くなっている。したがっ
て、緩み量が異なっていても、ウエビング１は、一瞬の
内にヒューズ荷重値Ｎ₀に達するまで正確に引き込ま
れ、その後の乗員拘束現象は何んら変わらない。このた
め、ウエビング１の張力波形は、図４（Ｃ）に示すよう
に、多い緩み量Ｂのときの実線で示す拘束時間が、少な
い緩み量Ａのときの点線で示す拘束時間に比べて、わず
かにずれているだけで、同等になっている。よって、乗
員拘束性能は、緩み量の多い少ないにかかわらず、同等
である。このように、この第１実施例では、乗員の体
格，着座姿勢，衣服に左右されることなく、ウエビング
１に作用する荷重が、ヒューズ荷重値Ｎ₀に一致するま
で、ウエビング１を確実に引き込むことができ、乗員拘
束性能が常に最適となる。

【００２７】図５は、上記プリテンショナ機構２０によ
るウエビング１の引き込み量と乗員の頭部衝撃度，胸部
衝撃度，頭部前方移動量との関係について実験した結果
を示している。図５（Ａ）において、この第１実施例の
ヒューズ荷重値Ｎ₀に達するまでの引き込み量は、領域
ｂの部分に相当する。この領域ｂにおいて、頭部衝撃度
と胸部衝撃度が最小値を取っており、頭部前方移動量の
減少傾向が頭打ちになっていることがわかる。これは、
ウエビング１の緩みを完全に吸収しているからである。
また、頭部前方移動量は、小さいほど、乗員とステアリ
ングホイールとの間の空間に余裕代が生まれ、厳しい衝
突条件に対しても、乗員頭部が前方に位置するステアリ
ングホイールやインストルメントパネルまたはフロント
ガラスなどに衝突する、所謂底付き現象を防止すること
ができる。よって、この第１実施例のように、領域ｂの
引き込み特性とすることにより、ウエビング１を必要以
上に引き込むこと無く、最小の頭部前方移動量とするこ
とができる。

【００２８】これに対し、ヒューズ荷重値Ｎ₀に達する
まで、ウエビング１を引き込まない対比例１の場合、す
なわち、引き込み量として図５（Ａ）の領域ａの部分に
相当する場合は、引き込み量の増大にともない、頭部衝
撃度，胸部衝撃度，頭部前方移動量が著しく低減する傾
向になっている。これは、図５（Ｂ）に示すように、巻
き取り量の増大が緩み量の低減に反映される領域であ
り、これにより著しく初期拘束が改善されてゆくためで
ある。したがって、領域ａでの引き込み特性では、プリ
テンショナ機構２０の無いシートベルト装置に比べれ
ば、拘束性能は格段に向上しているものの、ウエビング
１の緩みを全て吸収しているわけではないため、図５
（Ｃ）に示すように、ウエビング１の張力の立ち上がり
が遅く、また、ヒューズ荷重値Ｎ₀に達するまで、ウエ
ビング１を引き込まないため、ヒューズ荷重値Ｎ₀に達
するまでの時間が長く、初期拘束は最適であるとは言え
ない。

【００２９】一方、ヒューズ荷重値Ｎ₀に達した時点で
ウエビング１の引き込みを中止せず、さらに引き込んだ
対比例２の場合、すなわち、引き込みとして図５（Ａ）
の領域ｃの部分に相当する場合は、引き込み量の増大に
ともない、頭部衝撃度と胸部衝撃度とが増加する傾向に
なっている。これは、図５（Ｄ）に示すように、ヒュー
ズ荷重値Ｎ₀に達した後も、さらに、ウエビング１を引
き込むことにより、乗員拘束として使えるヒューズ特性
の部分が減り、この結果、ヒューズ特性の部分のみで乗
員拘束が終了せず、ヒューズ特性終了後の荷重立ち上り
部分まで使用するため、図５（Ｅ）に示すように、ウエ
ビング１の張力が、後半増大してしまう。これにより、
乗員に発生する減速度が増加し、乗員の衝撃度が大きく
なる。

【００３０】よって、図５について考察すれば、プリテ
ンショナ機構２０による引き込みと、ウエビング１のヒ
ューズ特性とを単に組み合わせるだけでは、衝撃度の十
分な改善は望めない。これに対して、第１実施例のよう
に、ウエビング１の張力がヒューズ荷重値Ｎ₀に一致し
たとき、プリテンショナ機構２０によるウエビング１の
引き込みを終了することにより、乗員の衝撃度を小さく
することができ、かつ、底付き現象も防止することがで
きることがわかる。

【００３１】第２実施例図６は、第２実施例としての３点式シートベルト装置を
示している。なお、この第２実施例では、第１実施例と
同一部分には同一符号を付して説明する。図６（Ａ）に
おいて、リトラクタ４は、ロードセル３（図１参照）を
省略し、車体下部側に直に取り付けられている。リトラ
クタ４には、プリテンショナ機構２０Ａとクランプ機構
３０Ａとが付設されている。制御部１０Ａは、バッテリ
１１からの電力供給により起動され、衝突センサ９から
の基準値以上の検出衝突信号を受け取ることにより、プ
リテンショナ機構２０Ａのガスジェネレータ２１に点灯
電力を出力するようになっている。ウエビング１は、第
１実施例と同様な図６（Ｂ）に示すヒューズ特性を有す
るウエビングになっている。

【００３２】図７は、上記プリテンショナ機構２０Ａを
示している。図７において、プリテンショナ機構２０Ａ
には、ウエビング１の引き込み量を、ウエビング１の乗
員装着時での緩み量とウエビング１のヒューズ荷重値Ｎ
₀に達するまでの伸び量との合計値に設定する設定手段
を設けてある。つまり、プリテンショナ機構２０Ａによ
るウエビング１の引き込み量は、ピストン２４の可動範
囲Ｌによって決められ、このピストン２４の可動範囲Ｌ
は、シリンダ２２Ａの長さによって決められる。また、
ピストン２４の可動範囲Ｌは、シャフト２６とリール４
ａとの直径比を、図９（Ｂ）に示すウエビング１の緩み
量Ａとヒューズ荷重値Ｎ₀に達するまでの伸び量Ｂとの
合計値たる設定引き込み量Ｃ（Ｃ＝Ａ＋Ｂ）に乗算した
値になっている。つまり、この第２実施例でのプリテン
ショナ機構２０Ａは、ガスジェネレータ２１から下部室
２３内へのガス噴射により、ウエビング１の引き込みを
開始し、この引き込まれるウエビング１の張力がヒュー
ズ荷重値Ｎ₀に達すると、ピストン２４が仮想線示のよ
うにシリンダ２２Ａの最上部に位置し、ピストン２４の
上昇がシリンダ２２Ａで抑制され、上記ウエビング１の
引き込みを終了するようになっている。よって、この第
２実施例では、プリテンショナ機構２０Ａと制御部１０
Ｂとが、引き込み手段を構成している。なお、前記ウエ
ビング１のヒューズ荷重値Ｎ₀に達するまでの伸び量Ｂ
は、予め、ウエビング１の引っ張り試験を行い、ウエビ
ング１の荷重−変位特性を測定した結果から、平均的な
値を求めたものを使用するのが好ましい。

【００３３】図８は、上記クランプ機構３０Ａを示して
いる。図８において、クランプ機構３０Ａは、プリテン
ショナ機構２０Ａの引き込みによってウエビング１に発
生する張力を利用してウエビング１を保持するようにな
っている。具体的には、このクランプ機構３０Ａでは、
プリテンショナ機構２０Ａによる引き込みによってウエ
ビング１に張力が発生し、この張力がヒューズ荷重値Ｎ
₀近傍になると、ガイドピン４０がリトラクタ４に形成
された長孔４１内を移動し、ウエビング１がクランプア
ーム３２の歯３５に接触してクランプアーム３２を軸３
３を中心として矢印Ｙで示す下方向に回転し、ウエビン
グ１の張力がヒューズ荷重値Ｎ₀になったときに、クラ
ンプアーム３２の歯３５と受け体３７の歯３８とがウエ
ビング１を保持する。

【００３４】したがって、この第２実施例によれば、図
６に示すように、ウエビング１を装着した状態におい
て、車両が衝突し、衝突センサ９が基準値以上の検出衝
突信号を制御部１０Ａに出力すると、制御部１０Ａがプ
リテンショナ機構２０Ａのガスジェネレータ２１を点火
する。この後、図９（Ａ）に示すように、プリテンショ
ナ機構２０Ａによるウエビング１の引き込みが開始さ
れ、ウエビング１が設定引き込み量Ｃ引き込まれたとき
に、プリテンショナ機構２０Ａによるウエビング１の引
き込みが終了する。このプリテンショナ機構２０Ａによ
るウエビング１の引き込み終了時点では、図９（Ｂ）に
示すように、ウエビング１に作用する荷重は、ヒューズ
荷重値Ｎ₀に達している。よって、ウエビング１の張力
も、図９（Ｃ）に示すように、短時間でヒューズ荷重値
Ｎ₀に達している。この後、乗員は、ウエビング１のヒ
ューズ特性でのみ拘束されるため、ウエビング１の張力
は、ほぼ一定となり、乗員への衝撃度が小さくなる。

【００３５】要するに、この第２実施例によれば、ウエ
ビング１の引き込み量をウエビング１に作用する荷重で
制御せず、予め設定された設定引き込み量Ｃだけ引き込
み、この設定引き込み量Ｃだけ引き込んだとき、ピスト
ン２４の上昇がシリンダ２２Ａによって規制され、プリ
テンショナ機構２０Ａによるウエビング１の引き込みが
終了され、ウエビング１の張力がヒューズ荷重値Ｎ₀に
一致し、このとき、クランプ機構３０Ａがウエビング１
の張力で作動する。よって、ロードセルが省略でき、制
御部１０Ａの制御動作も簡略となり、シートベルト装置
全体としての構造が簡単になる。

【００３６】また、この第２実施例では、プリテンショ
ナ機構２０Ａがウエビング１を設定引き込み量Ｃだけ引
き込む構成になっていることから、ウエビング１の緩み
量の違いにより、図９（Ｂ）に示すヒューズ特性上での
引き込み終了位置が異なる。例えば、ウエビング１の緩
み量が少なく、プリテンショナ機構２０Ａが図９（Ｂ）
に示すａ点まで、ウエビング１を多少余分に引き込んだ
としても、ウエビング１のヒューズ特性の部分を、乗員
拘束に必要な量よりも、多めに設定しておくことによ
り、何ら不都合は発生しない。逆に、ウエビング１の緩
み量が多く、プリテンショナ機構２０Ａが、図９（Ｂ）
に示すｂ点のように、ウエビング１の張力がヒューズ荷
重値Ｎ₀に達する前に、ウエビング１の引き込みを終了
したとしても、このｂ点から乗員の拘束が開始されれ
ば、ウエビング１がほとんど伸びる間が無く、一瞬の内
に、ウエビング１の張力がヒューズ荷重値Ｎ₀に達する
ため、特に、初期拘束が遅れるとか、乗員の頭部前方移
動量が増えるといった不都合は発生しない。また、ウエ
ビング１の張力がヒューズ荷重値Ｎ₀に達するまでの前
半の特性が非常に固い場合は、プリテンショナ機構２０
Ａの引き込み量を、前半の特性によりウエビング１の張
力が立ち上がるほぼ直前（図９（Ｂ）のｄ点参照）とし
ておいても、乗員の拘束が開始されると、ウエビング１
がほとんど伸びること無く、ウエビング１の張力がヒュ
ーズ荷重値Ｎ₀に達し、ヒューズ特性により乗員の拘束
が開始されるため、乗員拘束性能上、何ら不都合は発生
しない。そればかりか、ウエビング１の張力がヒューズ
荷重値Ｎ₀に達するまでウエビング１を引き込む必要が
なく、プリテンショナ機構２０Ａでのウエビング１の引
き込みに必要なエネルギが少なくなることから、ガスジ
ェネレータ２１の火薬量を必要最小限にすることがで
き、これに合わせてプリテンショナ機構２０Ａの強度も
最小限に抑えることができる。

【００３７】第３実施例図１０は、第３実施例としての３点式シートベルト装置
を示している。なお、この第３実施例では、第１実施例
と同一部分には同一符号を付して説明する。図１０にお
いて、このシートベルト装置は、乗員がウエビング１を
装着することにより、制御部１０Ｂが後述の赤外線カメ
ラ５３や第１，第２，第３ポテンショメータ５１，５
４，５５から、乗員の体格，着用衣服，着座姿勢などの
各種情報を受け取り、衝突前に、ウエビング１の緩み量
を推定し、この推定されたウエビング１の緩み量に応じ
てウエビング１の引き込み量を推定し、この推定された
引き込み量を設定引き込み量として記憶する。そして、
制御部１０Ｂが衝突センサ９から基準値以上の検出衝突
信号を受け取ることにより、プリテンショナ機構２０Ｂ
の引き込み量を設定引き込み量に規制するようにした点
に特徴がある。具体的には、リトラクタ４は、ロードセ
ル３（図１参照）を省略して車体下部側に直に取り付け
られている。リトラクタ４には、プリテンショナ機構２
０Ｂとウエビング引き出し量検出手段としての第１ポテ
ンショメータ５１とが付設されている。第１ポテンショ
メータ５１は、ウエビング１の装着時に、乗員がウエビ
ング１をリトラクタ４から引き出すことにより、図１１
に示すリール４ａの回転数をウエビング１の引き出し量
として検出して制御部１０Ｂに出力する。また、シート
７に着座した乗員の側方に位置する車両のドア５２に
は、乗員胸部厚さ検出手段としての赤外線カメラ５３が
設けられている。赤外線カメラ５３は、シート７に着座
した乗員の胸部から体温に応じて放射される赤外線を撮
像することにより、乗員の体格の中でウエビング１の緩
み量に影響を及ぼす乗員胸部の正味の厚さＬａを検出し
て制御部１０Ｂに出力する。シート７には、シートクッ
ション前後移動量検出手段としての第２ポテンショメー
タ５４と、シートバック倒れ角度検出手段としての第３
ポテンショメータ５５とが設けられている。第２ポテン
ショメータ５４は、シートスライド機構５６によるシー
トクッション７ａの前後移動量を検出して制御部１０Ｂ
に出力する。第３ポテンショメータ５５は、図外のリク
ライニング機構によるシートバック７ｂの倒れ角度を検
出して制御部１０Ｂに出力する。

【００３８】図１１は、上記プリテンショナ機構２０Ｂ
を示している。図１１において、プリテンショナ機構２
０Ｂのシリンダ２２には、複数の電磁駆動自己復帰型の
アクチュエータ６１，６２，６３，６４がシリンダ２２
の軸方向に並列に設けられている。複数のアクチュエー
タ６１〜６４には、ピン６５，６６，６７，６８が１本
づつ個別に内蔵されている。各ピン６５〜６８の先端
は、アクチュエータ６１〜６４の自己復帰機能でアクチ
ュエータ６１〜６４に内蔵されている状態において、シ
リンダ２２の周壁の一側にガス抜け防止状態で貫装され
ている。そして、ピン６５〜６８は、制御部１０Ｂから
の出力によりアクチュエータ６１〜６４の電磁駆動機能
により、シリンダ２２内に突出し、ピストン２４の移動
を規制する。つまり、制御部１０Ｂがウエビング１の後
述する設定引き込み量Ｌｇに応じて求めたピストン２４
の必要移動距離Ｌｘに最も近い位置のアクチュエータを
電磁駆動することにより、そのアクチュエータのピンが
シリンダ２２内に突出する。例えば、図１１で上から２
番目のアクチュエータ６２がピストン２４の必要移動距
離Ｌｘに最も近い位置に存在したものであると仮定する
と、制御部１０Ｂがそのアクチュエータ６２を電磁駆動
し、ピン６６が仮想線示のようにシリンダ２２内に直角
方向に突出し、ピストン２４の移動距離が実線示から仮
想線示の範囲となるように規制される。このピストン２
４が実線示から仮想線示の位置へと移動する過程におい
て、ピストン２４が、例えば、図１１の上から３，４番
目に位置するピン６７，６８を通過したとしても、ピン
６７，６８の先端がシリンダ２２の周壁の一側にガス抜
け防止状態で貫装していることから、ピストン２４の移
動、つまり、プリテンショナ機構２０Ｂでのウエビング
１の引き込みに悪影響はでない。

【００３９】図１２は、上記制御部１０Ｂにおいて、ウ
エビング１の張力がヒューズ荷重値Ｎ₀と一致するまで
のウエビング１の引き込み量を、乗員の体格，着用衣
服，着座姿勢などの情報から推定し、この推定されたウ
エビング１の引き込み量でウエビング１の引き込みを終
了させる推定手段としての動作を示している。図１２に
おいて、乗員がタング６をバックル８に嵌合装着して、
ウエビング１を装着し、制御部１０Ｂの制御動作が始ま
ると、赤外線カメラ５３からの出力信号により乗員胸部
の正味の厚さＬａを受け取る（ステップ１０１）。これ
と並行して、第１ポテンショメータ５１からの出力信号
により乗員の衣服を含む前端位置Ｌｂを推定演算し、第
２，第３ポテンショメータ５４，５５からの出力信号に
より乗員の衣服を含む後端位置Ｌｃを推定演算する（ス
テップ１０２，１０３，１０４，１０５）。また、前端
位置Ｌｂと後端位置Ｌｃとの差Ｌｂ−Ｌｃを求めること
により、乗員の衣服を含む胸部の厚さＬｄ＝Ｌｂ−Ｌｃ
を求めた後、この乗員の衣服を含む胸部の厚さＬｄと前
記乗員胸部の正味の厚さＬａとの差Ｌｄ−Ｌａを求める
ことにより、衣服の厚さＬｅ＝Ｌｅ₁＋Ｌｅ₂を求める
（ステップ１０６，１０７）。そして、この衣服の厚さ
Ｌｅが、プリテンショナ機構２０Ｂでウエビング１を引
き込んだときにへこむ量である。このため、制御部１０
Ｂは、衣服の厚さＬｄをウエビング１の緩み量として換
算し、ウエビング１の緩み量Ｌｓを求める（ステップ１
０８）。この緩み量Ｌｓに、僅かではあるが、ウエビン
グ１の張力がヒューズ荷重値Ｎ₀に達するまでのウエビ
ング１の伸び量Ｌｆを付加した長さがプリテンショナ機
構２０Ｂの設定引き込み量（必要引き込み量）Ｌｇにな
る（ステップ１０９）。プリテンショナ機構２０Ｂの幾
何学的構成により、設定引き込み量Ｌｇを発生させると
きのピストン２４の必要移動距離Ｌｘが算出される（ス
テップ１１０）。この算出されたピストン２４の必要移
動距離Ｌｘを含む最も近い位置のアクチュエータを決定
し、これを制御部１０Ｂのメモリに記憶しておく（ステ
ップ１１１）。なお、このステップ１０１〜１１１まで
の処理は、ウエビング１の装着毎は勿論のこと、ウエビ
ング１を装着後でも、シートクッション７ａの前後位置
やシートバック７ｂの倒れ角度を変えたりした場合に
も、繰り返して行われ、ステップ１１１でのアクチュエ
ータ決定データは、その都度、更新されて、常に、衝突
前での最新データになっている。そして、制御部１０Ｂ
は、衝突センサ９からの基準値以上の検出衝突信号を受
け取ると、プリテンショナ機構２０Ｂのガスジェネレー
タ２１に点火電力を出力するとともに、上記記憶された
アクチュエータ決定データに対応するアクチュエータに
駆動電力を出力する。

【００４０】したがって、この第３実施例によれば、乗
員個々の体格差や着用衣服の違いまたは着座姿勢の違い
などに応じて、衝突時でのプリテンショナ機構２０Ｂに
よるウエビング１の引き込み量を、常に、ウエビング１
の張力がヒューズ荷重値Ｎ₀となるように自動的に設定
される。よって、シートベルト装置全体としての構造が
多少高価になるものの、乗員の体格差，着用衣服の違
い，着座姿勢の違いなどを踏まえて、乗員をウエビング
１のヒューズ特性で拘束し、乗員の衝撃度が最小とな
り、最適な乗員拘束性能を発揮することができる。

【００４１】なお、本発明にあっては、衝撃検出手段と
して衝撃センサを用い、この衝撃センサで検出した検出
衝撃値が制御部に予め設定された基準衝撃値以上になっ
たときプリテンショナ機構でウエビングの引き込みを開
始させることも可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上のように第１の発明によれば、ウエ
ビングとして、予め設定したヒューズ荷重になるとその
荷重上昇を抑制可能に所定量伸びる特性（ヒューズ特
性）を有するウエビングを使用し、ウエビングを乗員に
装着した状態において、衝撃検出手段が検出衝撃を引き
込み手段に出力すると、引き込み手段がウエビングの引
き込みを開始するので、乗員の初期拘束が迅速に行われ
る。そして、引き込まれるウエビングの張力が、ヒュー
ズ荷重と一致したとき、ウエビングの引き込みを終了し
て、ウエビングのヒューズ特性による伸びで乗員を拘束
するので、乗員拘束時のウエビングの張力がほぼ一定と
なる。この結果、乗員が受ける減速度波形が平滑とな
り、乗員の衝撃度を極めて小さくすることができ、乗員
拘束性能が向上する。

【００４３】第２の発明によれば、張力検出手段が引き
込み手段に引き込まれるウエビングの張力を検出するの
で、ウエビングの張力検出が確実になる。

【００４４】第３の発明によれば、ウエビングの張力が
ヒューズ荷重と一致したとき、把持手段がウエビングを
保持するとともに、引き込み手段がウエビングの引き込
みを終了するので、ウエビングの引き込み終了が確実に
なる。

【００４５】第４の発明によれば、引き込み手段によっ
て引き込まれるウエビングの張力がヒューズ荷重と一致
するまでのウエビングの引き込み量を、ウエビング装着
時での緩み量とウエビングの張力がヒューズ荷重と一致
するまでの伸び量との合計値に設定したので、ウエビン
グの引き込み量を荷重で制御する必要がない。よって、
ウエビングの張力検出手段が省略でき、引き込み手段の
制御動作も簡略となり、シートベルト装置全体としての
構造が簡単となる。

【００４６】第５の発明によれば、ウエビングの張力が
ヒューズ荷重と一致するまでのウエビングの引き込み量
を、乗員の体格，着用衣服，着座姿勢などの情報から推
定し、この推定されたウエビングの引き込み量で、ウエ
ビングの引き込みを終了させるので、乗員の体格差，着
用衣服の違い，着座姿勢の違いなどを踏まえて、乗員を
ウエビングのヒューズ特性による伸びで拘束することが
できる。よって、乗員の衝撃度が最小となり、最適な乗
員拘束性能を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例を示すものであって、（Ａ）は全体
構成図、（Ｂ）はウエビングの特性図。

【図２】第１実施例のプリテンショナ機構を示す構成
図。

【図３】第１実施例のクランプ機構を示す構成図。

【図４】第１実施例の作用説明図。

【図５】第１実施例の作用説明図。

【図６】第２実施例を示すものであって、（Ａ）は全体
構成図、（Ｂ）はウエビングの特性図。

【図７】第２実施例のプリテンショナ機構を示す構成
図。

【図８】第２実施例のクランプ機構を示す構成図。

【図９】第２実施例の作用説明図。

【図１０】第３実施例の全体を示す構成図。

【図１１】第３実施例のプリテンショナ機構を示す構成
図。

【図１２】第３実施例の制御部のフローチャート。

【図１３】従来例を示す構成図。

【符号の説明】

１…ウエビング２…アンカレッジ３…ロードセル（張力検出手段）４…リトラクタ９…衝突センサ（衝撃検出手段）１０，１０Ａ，１０Ｂ…制御部（引き込み手段、およ
び、推定手段）２０，２０Ａ，２０Ｂ…プリテンショナ機構（引き込み
手段）２２Ａ…シリンダ（設定手段）３０，３０Ａ…クランプ機構（把持手段）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】予め設定したヒューズ荷重になるとその
荷重上昇を抑制可能に所定量伸びる特性を有するウエビ
ングと、このウエビングの一端を車体側に結合するアンカレッジ
と、車体側に取り付けられて前記ウエビングの他端を巻き取
るリトラクタと、車体が受ける衝撃を検出する衝撃検出手段と、この衝撃検出手段からの検出衝撃により前記ウエビング
の引き込みを開始し、この引き込まれるウエビングの張
力がヒューズ荷重と一致したとき、前記ウエビングの引
き込みを終了する引き込み手段と、を備えたことを特徴とするシートベルト装置。
【請求項２】前記引き込み手段に引き込まれるウエビ
ングの張力を検出する張力検出手段を備えたことを特徴
とする請求項１に記載したシートベルト装置。
【請求項３】前記引き込み手段に引き込まれるウエビ
ングの張力が前記ヒューズ荷重と一致したときに前記ウ
エビングを保持する把持手段を備えたことを特徴とする
請求項１に記載したシートベルト装置。
【請求項４】前記引き込み手段に、ウエビングの張力
がヒューズ荷重と一致するまでのウエビングの引き込み
量を、ウエビング装着時での緩み量と前記ヒューズ荷重
と一致するまでの伸び量との合計値に設定する設定手段
を設けたことを特徴とする請求項１に記載したシートベ
ルト装置。
【請求項５】前記引き込み手段に、ウエビングの張力
がヒューズ荷重と一致するまでのウエビングの引き込み
量を、乗員の体格，着用衣服，着座姿勢などの情報から
推定し、この推定されたウエビングの引き込み量で、ウ
エビングの引き込みを終了させる推定手段を設けたこと
を特徴とする請求項１に記載したシートベルト装置。