JP3370397B2 - シートベルト巻取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシートベルト巻取装置に
係り、特に乗員の移動を拘束する際に乗員へ加わる衝撃
エネルギーを吸収するようにしたシートベルト巻取装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】シートベルト装置は衝突時に生じる加速
度や衝撃力による乗員の急激な移動を拘束し、乗員の身
体の安全を図る装置として、自動車等において不可欠な
装置である。この種のシートベルト装置は、通常ウェビ
ング（以下、本明細書では日本工業規格に規定されてい
るような幅５０ｍｍ程度の通常の繊維材料からなる織り
ベルトをウェビングと呼ぶ。）と、このウェビングをバ
ネ力により巻取軸に巻回して内部に引き込むとともに、
衝撃が作用した時にのみウェビングの巻取軸からの引き
出しをロックして乗員を拘束するリトラクタ（以下、Ｅ
ＬＲ：Emergency Locking Retractorと記す。）と、ウ
ェビングを乗員の身体にフィットするように装着させる
ために車内の所定位置に設置されたバックル装置、アン
カー等から構成されている。

【０００３】従来、前述のようなシートベルト装置で
は、衝突時にはＥＬＲからのウェビングの引き出しがロ
ックされ、このロックされたウェビングにより前方に急
激に移動する乗員の身体が拘束される。ところが、この
ように乗員の前方への移動が急激に拘束されると、乗員
には拘束された反作用による衝撃力がウェビングを介し
て作用する。この乗員の身体へ加わる衝撃力を緩和する
のに、拘束動作時にウェビングの拘束長さをわずかに増
加させる方法が有効であることが実験により確認されて
いる。すなわちウェビングで乗員の移動を拘束する際
に、ＥＬＲによりロックされたウェビングが所定量だけ
繰り出されるようにし、乗員に作用する衝撃エネルギー
を吸収させるようにすることが好ましい。

【０００４】この課題を解決するために従来より種々の
シートベルト巻取装置が提案されている。図８の各図は
前述のＥＬＲとしての機能を有するシートベルト巻取装
置内のウェビング巻取軸に嵌着されたホイール状部材の
一例を示したものである。このホイール状部材は前述の
衝撃力を吸収するエネルギー吸収部材としての機能を有
する。図８（ａ）において符号５０はウェビング巻取軸
を示しており、このウェビング巻取軸５０には所定幅の
スリット５０ａが形成され、このスリット５０ａに端部
が定着ピン５１に定着されたウェビングＷが固定されて
いる。さらにウェビング巻取軸５０の外周位置には金属
製あるいは樹脂製のスペーサ５２が外嵌され、そのスペ
ーサ５２の外周面にウェビングＷが所定量だけ巻回され
るようになっている。

【０００５】このような構成のシートベルト巻取装置を
備えた車両が正面衝突すると、車内にいる乗員には前方
への大きな慣性力が作用する。これにより乗員は前方に
移動しシートベルト装置の肩ベルトを構成するウェビン
グＷに胸部等が押しつけられる。このときウェビング巻
取軸５０は図示しないロック機構の動作により回転がロ
ックされているので、乗員の身体はこのウェビングＷに
よって移動が拘束される。またウェビングＷにはウェビ
ングＷを引き出すような張力Ｔが発生する。このときウ
ェビングＷはロックされているので、張力Ｔはウェビン
グ巻締め力としてウェビング巻取軸５０に作用する。こ
のウェビング巻締め力によりスペーサ５２の内面に形成
された爪状体５３が変形し、スペーサ５２のウェビング
巻取径が小さくなる。これに伴い、ウェビングＷが矢印
Ａ方向に所定量だけ繰り出される。本従来例ではスペー
サ５２の爪状体５３が変形することによりエネルギー吸
収部材としての機能を果たすようになっている（実開昭
６４−１４４５４号明細書参照）。

【０００６】図８（ｂ）にはウェビング巻取軸５０に外
嵌された中空部を有する略円環状のエネルギー吸収部材
が示されている。このエネルギー吸収部材は前述のスペ
ーサ５２に相当する部材が同軸的に二重構造をなした円
筒により内部に中空部Ｓが形成された略円環形状の中空
筒状体５４からなり、その一部にはウェビングＷを挿通
可能なスリット５４ａが形成されている（実公昭５８−
１３８６４号公報参照）。この中空筒状体５４は薄肉鋼
板を所定形状に加工、溶接して作られた加工部材で、図
８（ａ）と同様にウェビング巻取軸５０の外周部分に嵌
着されるようになっている。したがって本従来例でもウ
ェビングＷがこの中空筒状体５４の外周に巻回され、衝
突時にウェビング巻締め力により中空筒状体５４が圧壊
してウェビング巻取径が小さくなり、その分ウェビング
Ｗが繰り出されてエネルギー吸収効果が得られるように
なっている。

【０００７】同図（ｃ）は円周状に連結された複数の細
径パイプ５５がウェビング巻取軸５０の外周部に配置さ
れ、ウェビングＷがその外周に巻回されるような巻取軸
を示している。本従来例においても細径パイプ５５の集
合体がウェビング荷重作用時にウェビング巻締め力によ
り圧壊してエネルギー吸収部材としての効果を発揮する
（米国特許第４，２５６，２７３号公報参照）。

【０００８】ここで、以上に述べたエネルギー吸収部材
を使用した場合のウェビングＷに作用する引張荷重とウ
ェビング繰り出し量との関係を図９を参照して説明す
る。拘束の初期段階では図９に実線ａで示したようにウ
ェビングＷに所定の引張荷重が発生し増加するのに伴
い、ウェビングＷはウェビング巻締め力によりウェビン
グ巻取軸５０に強く巻き締められ、巻き締め余裕分のウ
ェビングＷが繰り出される。このときウェビング巻締め
力はエネルギー吸収部材を締め付けるように作用してい
るので、この締付け力がエネルギー吸収部材の強度を越
えると（点Ｐ）、エネルギー吸収部材は潰されるように
変形し始める。したがってこのエネルギー吸収部材が変
形開始するとウェビング巻取径が小さくなり、その分の
ウェビングＷが点Ｑまで引張荷重をほとんど上昇させず
に繰り出される（実線ｂ）。さらにエネルギー吸収部材
が完全に圧壊してしまうと、ウェビングＷの引張荷重は
再びウェビング繰り出し量に比例するように増加する
（実線ｃ）。このように前述の各従来例ではウェビング
巻締め力によりエネルギー吸収部材が変形ないし破壊さ
れ、ウェビング巻取径が小さくなった分だけウェビング
Ｗが所定量だけ繰り出されるようになっている。このよ
うにして乗員に作用する衝撃エネルギーの一部が吸収さ
れるので、乗員拘束時に乗員に作用する衝撃が緩和され
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の各エ
ネルギー吸収部材としてのホイール状部材をウェビング
巻取軸に嵌着した例では図８の各図から明らかなように
ホイール状部材の形状が複雑であり、その製造工程も多
くかかるのでコストが高いという問題がある。また形状
が複雑なことからエネルギー吸収能を定量的に把握しに
くく、所定のエネルギー吸収特性を得るのに手間がかか
るという欠点がある。

【００１０】そこで、本発明の目的は前述した従来の技
術が有する問題点を解消し、少ない工程で容易かつ安価
に製造でき、またエネルギー吸収特性が把握しやすいエ
ネルギー吸収部材を有するシートベルト巻取装置を提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】 前記目的を達成するた
めに、本発明はウェビングの巻締め力により変形可能な
複数の略円筒形状フランジがホイール内周面に縦横に配
設された金属板を湾曲加工してなるホイール状部材をウ
ェビング巻取軸の外周に嵌着し、該ホイール状部材の外
周に前記ウェビングを巻回するようにしたことを特徴と
する。このとき、前記略円筒形状フランジは、先端開放
筒形状あるいは先端閉塞筒形状に突出成形することが好
ましい。

【００１２】

【作用】 本発明によれば、ウェビングの巻締め力によ
り変形可能な複数の略円筒形状フランジがホイール内周
面に縦横に配設された金属板を湾曲加工してなるホイー
ル状部材をウェビング巻取軸の外周に嵌着し、該ホイー
ル状部材の外周に前記ウェビングを巻回するようにした
ので、ホイール状部材に、直接、成形加工により前記役
円筒形状フランジを形成することができるとともに、衝
突時等にシートベルト巻取装置が動作して前記ウェビン
グの引き出しがロックされ、前記ウェビングの巻締め力
が増加した際に、前記ホイール内周面に縦横に配設され
た個々の小さな略円筒形状フランジに前記ウェビングか
らの巻締め力が分散して作用するので、各フランジが均
一に変形ないしは圧壊し、前記ウェビング巻取軸の直径
が均等に小さくなるので前記ウェビングの引張荷重を増
加させずにウェビングを定量的に設定された量だけスム
ースに繰り出すことができる。これによりウェビングで
拘束された乗員に作用する衝撃のエネルギーを吸収する
ことができる。

【００１３】また、前記略円筒形状フランジをバーリン
グ加工により先端が開放された筒状とし、あるいは深絞
り加工により先端が閉塞した筒状とするようにしたの
で、１度の成形加工のみで複数のフランジを部材表面に
形成できるとともに、ホイール状部材の周面に縦横に配
設されたフランジ形状に応じた変形抵抗性を定量的に設
定しやすく、これにより効率の良いエネルギー吸収能を
示すホイール部材とすることができる。

【００１４】

【実施例】以下本発明によるシートベルト巻取装置の一
実施例を添付図面を参照して説明する。図１はＥＬＲ等
のシートベルト巻取装置のハウジンク（図示せず）内に
回転可能に収容支持されたウェビング巻取軸１０の断面
を示したものである。同図に示されたようにウェビング
巻取軸１０の一部には中心軸を通るように貫通してスリ
ット１１が形成されており、スリット１１の一端に形成
された幅広凹部１２にはウェビングＷの端部をウェビン
グ巻取軸１０に固定するための定着ピン１３が収容され
ている。この定着ピン１３にはウェビングＷの端部が縫
着されており、ウェビング巻取軸１０が回転することに
よりウェビングＷをその外周部に巻きつけるようにして
リトラクタ内に巻回収容させるようになっている。

【００１５】さらにウェビング巻取軸１０の外周位置に
はエネルギー吸収部材として機能するホイール部材たる
巻取ホイール１５が嵌着されている。すなわち本実施例
ではウェビングＷはウェビング巻取軸１０と一体的に構
成された巻取ホイール１５の外周に巻き取られるように
なっている。この巻取ホイール１５は図２に示したよう
に薄肉鋼板をウェビング巻取軸１０の軸方向の長さに合
うような円筒形状に湾曲曲げ加工した鋼板加工品で、そ
の表面にはバーリング加工により形成された略円筒形状
フランジ１６が円筒内面に向いて突出するように配設さ
れている。さらに各円筒形状フランジ１６の先端部分は
所定寸法の内径部を構成するようになっている。この内
径部の寸法は図１に示したようにウェビング巻取軸１０
の外径に嵌合可能な値に設定されている。これにより巻
取ホイール１５はウェビング巻取軸１０に遊びが生じな
いように嵌合することができる。また、ウェビングＷは
一端がウェビング巻取軸１０に定着されているので、そ
の定着部からウェビングＷを延出させるためにスリット
１７が巻取ホイール１５の一部に形成されている。この
スリット１７に面した巻取ホイール１５の一端１５ａは
隅角部が曲面を形成するように曲げ加工されている。こ
れによりウェビングＷが巻取ホイール１５の周囲に巻回
された際にウェビング表面が擦れて傷むのを防止するこ
とができる。

【００１６】なお、図２には説明のために円筒形状の長
手方向に３列の略円筒形状フランジ１６が形成されてい
るが、その個数は後述するように巻取ホイール１５の所
要強度に応じて設定することができることは言うまでも
ない。また、略円筒形状フランジ１６は通常のバーリン
グ加工により形成可能なフランジであるが、所定のフラ
ンジ高さが確保できるように下孔の直径とフランジ形成
のためのポンチ径とを適当に設定することが好ましい。
本実施例では巻取ホイールに使用される板材として薄肉
鋼板を使用しているが、所定強度を発揮することができ
れば、軽量化等を目的としてアルミ板や各種合金等の種
々の金属板を使用しても良い。

【００１７】ここで、ウェビングＷに所定の引張荷重が
作用し、ウェビング巻締め力が生じた際の巻取ホイール
１５の座屈圧壊状態とウェビングＷの繰り出し動作につ
いて図３を参照して説明する。なお、実際には巻取ホイ
ール１５にはウェビングＷが複数周巻回されているが、
説明の簡略化のために巻取ホイール１５にウェビングＷ
が１周のみ巻回された状態を想定して説明する。同図
（ａ）はウェビングＷに引張荷重Ｔが作用した瞬間を示
しており、このときの巻取ホイール１５の外径はＤ0で
ある。またウェビングＷの繰り出し量を分かりやすくす
るためにウェビングＷの任意点Ａを矢印で示してある。
この引張荷重Ｔは巻回されたウェビング間を緊密に接触
させるウェビング巻締め力として作用する。またこのウ
ェビング巻締め力は巻取ホイール１５の中心軸方向へ向
かう等分布の法線方向締付け力として巻取ホイール１５
を全周にわたって締め付けるような力としても作用す
る。引張荷重Ｔが増加して前記締付け力がある値を越え
ると巻取ホイール１５の内面に形成された各円筒形状フ
ランジ１６が座屈し始める。そして一部の円筒形状フラ
ンジ１６が座屈して圧壊すると、残りの円筒形状フラン
ジ１６部分に前記締付け力が作用し、最終的には同図
（ｂ）に示したように巻取ホイール１５の内周面に形成
された円筒形状フランジ１６がすべて圧壊する。これに
より巻取ホイール１５の外径はＤ1となる。したがって
巻取ホイール１５の円筒形状フランジ１６の座屈圧壊に
よってウェビングＷは繰り出し量Ｌだけ繰り出される
（同図（ｂ）参照）。このときウェビング繰り出し量Ｌ
は下式で表すことができる。 Ｌ＝（Ｄ0−Ｄ1）×π …（式１） また、ウェビングＷの引張荷重Ｔは図９に示したように
ウェビングＷが繰り出されている間はほとんど増加せず
（点Ｐ〜点Ｑ）、乗員へ作用する衝撃を有効に防止でき
る。

【００１８】この巻取ホイール１５の座屈圧壊強度は円
筒形状フランジ１６の形状寸法及び個数を変えることで
所定の値に設定でき、これによりウェビング巻取軸とし
てののエネルギー吸収特性を任意に変更設定することが
できる。たとえば寸法を変更可能な部位としては図４に
示したように円筒形状フランジ１６の外径（ａ）、フラ
ンジ高（ｂ）、鋼板厚（ｃ）や配置間隔（ｄ、ｅ）があ
り、これらの値を適宜設定できる。一例としてａ＝５ｍ
ｍまたは６ｍｍ、ｂ＝５ｍｍ、ｅ＝ｄ＝１０ｍｍとし、
板厚（ｃ）を０．２〜０．７ｍｍに変化させて巻取ホイ
ール１５の強度を適正に設定することができる。このよ
うに本発明では巻取ホイール１５の強度を変化させるこ
とで巻取ホイール１５の破壊挙動を制御し、それに伴う
エネルギー吸収特性を自由に設定することができる。

【００１９】図５の各図は前述の円筒形状フランジの変
形例を示したものである。同図（ａ）は通常のバーリン
グ加工によって形成した円筒形状フランジに複数箇所の
スリット２０ｂを設けた変形例である。本変形例による
円筒形状フランジ２０では円筒形状のフランジ全体が座
屈する前にスリット２０ｂで分離された各フランジ部分
２０ａが折曲げられるようになっている。これにより図
２に示したような通常の円筒形状フランジ１６よりも強
度を小さくすることができる。

【００２０】反対に円筒形状フランジ１６の外周位置に
補剛リング２２を嵌着させることで、薄肉鋼板の板厚を
大きくしないで円筒形状フランジ１６の強度を上げるこ
ともできる（同図（ｂ）参照）。この補剛リング２２は
樹脂製、金属製等種々の材質のものを使用でき、肉厚等
を変えることでその強度も自由に調整できる。この補剛
リング２２を使用することで巻取ホイール１５に薄い板
厚の鋼板を利用でき、ウェビング巻取軸全体の軽量化を
図れ、これに伴いウェビング巻取軸を回転させるバネ等
の駆動部品も小型化できる。

【００２１】同図（ｃ）はバーリング加工により平面形
状が長円形をなすフランジを形成した変形例を示したも
のである。このような形状のフランジを形成することで
円筒形状をした巻取ホイール１５のねじれ剛性を高める
ことができる。同図（ｄ）はバーリング加工によらずに
同様の略円筒形状のフランジを形成した変形例を示した
ものである。すなわち鋼板の一部２４を所定形状に押し
抜き、その両端２４ａを湾曲加工して図示したような略
筒状のフランジを形成することができる。また単に押し
抜いた鋼板の一部を起こすように屈曲加工して平爪状の
フランジを鋼板の表面に縦横に形成して円筒形状フラン
ジの代わりにしても良いのは言うまでもない。

【００２２】次に、他の実施例として深絞り加工により
円筒形状フランジを形成した巻取ホイールについて図６
及び図７を参照して説明する。本実施例による巻取ホイ
ール１５は鋼板に所定間隔をあけて所定寸法のポンチに
よる型深絞り加工を施し、円筒形状フランジを形成した
もので、その鋼板を図７に示したような形状に湾曲加工
している。この円筒形状フランジの寸法は前述のバーリ
ング加工によって形成したフランジとほぼ同様の間隔、
寸法にすることができる。本実施例では鋼板ブランクに
直接型絞りを施して円筒形状フランジを形成するので、
バーリング加工のような下孔加工の工程を省略すること
ができ、さらにコストダウンを図ることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、少ない成形加工工程でホイール状部材の周面
に縦横に配設された略円筒形状フランジを形成できるの
で安価な部品を提供でき、また縦横に配設された個々の
略円筒形状フランジに、ウェビングからの巻締め力が分
散して作用し、各円筒形フランジが均一に変形ないしは
圧壊するので、均一な変形性能を定量的に想定でき、所
望の変形性能に応じた滑らかなエネルギー吸収特性を発
揮させることができる。これにより乗員を確実に拘束保
護するとともに、拘束時の衝撃を効率良く緩和すること
ができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるシートベルト巻取装置のウェビン
グ巻取軸の一実施例を示した横断面図。

【図２】図１に示したウェビング巻取軸の巻取ホイール
の一例を示した概略斜視図。

【図３】巻取ホイールの座屈圧壊に至るウェビング巻き
締め動作状態を示した動作状態図。

【図４】鋼板に形成された円筒形状フランジの形状と寸
法の設定例を示した説明図。

【図５】円筒形状フランジの変形例を示した部分斜視
図。

【図６】本発明によるシートベルト巻取装置のウェビン
グ巻取軸の他の実施例を示した横断面図。

【図７】図６に示したウェビング巻取軸の巻取ホイール
の一例を示した概略斜視図。

【図８】従来のウェビング巻取軸のエネルギー吸収部材
の一例を示した概略断面図。

【図９】エネルギー吸収部材を使用した場合のウェビン
グＷに作用する引張荷重とウェビング繰り出し量との関
係を示した関係図。

【符号の説明】

１０ ウェビング巻取軸 １５ 巻取ホイール １６，２０ 円筒形状フランジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−38189（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−14454（ＪＰ，Ｕ) 実開 平７−19025（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−14455（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−11864（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−177153（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−108648（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−172424（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭58−13864（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60R 22/28 B60R 22/34

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウェビングの巻締め力により変形可能な複
   数の略円筒形状フランジがホイール内周面に縦横に配設
   された金属板を湾曲加工してなるホイール状部材をウェ
   ビング巻取軸の外周に嵌着し、該ホイール状部材の外周
   に前記ウェビングを巻回するようにしたことを特徴とす
   るシートベルト巻取装置。
2. 【請求項２】前記略円筒形状フランジは先端開放筒形状
   に突出成形されたことを特徴とする請求項１記載のシー
   トベルト巻取装置。
3. 【請求項３】前記略円筒形状フランジは先端閉塞筒形状
   に突出成形されたことを特徴とする請求項１記載のシー
   トベルト巻取装置。