JP3602369B2 - Seat belt retractor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両シートベルトの自動巻取り装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両のシートに着座した乗員を衝突事故から保護するシートベルトの自動巻取りは、長尺なぜんまいばねを使って行われているのが通常である。このぜんまいばね1つでシートベルトを巻取る巻取り装置においては、ぜんまいばねの弾力で巻取られたシートベルトが着座乗員の胸部を強く圧迫して、乗員に不快な圧迫感を与えることがある。そこで、ばね出力の大小異なる2種類のぜんまいばねを使って、乗員がシートベルトを装着したときにシートベルト巻取り力を軽減させて乗員の受ける圧迫感を減少させたシートベルト巻取り装置が知られている(特公昭60−30576号公報等)。
【0003】
上記2種類のぜんまいばねは、シートベルト巻取り専用でばね力の強い大ぜんまいばねと、乗員がシートベルトを装着したときだけに作用するばね力の弱い小ぜんまいばねである。この大小2種類のぜんまいばねは、別に配設された切換機構で自動切換されて使用される。即ち、乗員がシートベルトを装着するときは小ぜんまいばねに切り換えられて、小ぜんまいばねの弱いばね力でシートベルトが乗員を拘束し、このときに乗員が受ける圧迫感は小さく、また、乗員が前屈姿勢等で動いても小ぜんまいばねが弱いばね力でシートベルトを乗員の動きに合わせて伸縮させるので、乗員の動きも楽になる。また、乗員がシートベルトを外すと大ぜんまいばねに切り換えられて、シートベルトは大ぜんまいばねの強いばね力で高速に巻取られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなシートベルト巻取り装置に使用されるぜんまいばねは、その必要な剛性、ばね性を確保するためには単価の高いものが必要であり、このようなぜんまいばねを2個使用したものは高価となって高級車仕様に限られているのが現状である。
【0005】
また、大ぜんまいばねでシートベルトを強制的に巻取るようにしているが、巻取る前のシートベルトの状態の良否で巻取り不良が発生することがあり、巻取りの確実性に欠ける。更に、大ぜんまいばねでシートベルトを良好に高速で巻取った場合、大ぜんまいばねが高速で拡径してぜんまいばねを収容するケースの内面に衝突し、このときの衝突音が不快音となる不具合がある。
【0006】
本発明の目的は、ばね力が強くコスト高の大ぜんまいばねを廃止すると共に、巻取り不良や乗員圧迫感の改善を可能にしたシートベルト巻取り装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のシートベルト巻取り装置は、シートベルトの巻軸とこの巻軸にシートベルト巻取り方向に回転力を付勢する回転駆動源との間に、回転駆動源が巻軸に回転力を付勢してシートベルトを巻取り、この巻取り時のトルク値が所定値を超えると空転動作してシートベルトの巻取りを停止させるクラッチ機構と、シートベルトを引いて巻軸をシートベルト繰出し方向に回転させたときの回転力で弾性変形すると共に、シートベルトの引っ張りを解除すると弾性復帰力で巻軸をシートベルト巻取り方向に回転させる弾性部材を配設し、前記弾性部材を第1ねじりコイルばねで構成することにより、乗員の前屈動作におけるシートベルト繰出し方向の巻軸の回転を、前記第1ねじりコイルばねの弾性変形で許容するようにし、前記クラッチ機構を、回転駆動源に駆動されるクラッチ入力部材と、前記弾性部材に連結したクラッチ出力部材と、両部材間に介装したクラッチばねで構成し、前記クラッチばねを第2ねじりコイルばねで構成し、かつ、前記第2ねじりコイルばねの一端をクラッチ出力部材に取り付けると共に、前記第2ねじりコイルばねのコイル部をクラッチ入力部材の外周に所定の摩擦力で嵌合させたことを特徴とする。
【0008】
ここで、回転駆動源は、後述する電動モータが機能及びコンパクト性から望ましいが、油圧系等のものであってもよい。また、クラッチ機構は回転駆動源の一定方向の回転力をシートベルト巻軸に直接に伝達するワンウェイクラッチ構造のもので、シートベルトの巻取り時のトルクが所定値まで大きくなると滑りでクラッチオフ状態となって空転動作する。
【0009】
弾性部材は例えば第1ねじりコイルばねやぜんまいばねで構成可能であり、これらの弾性変形で乗員の前屈動作におけるシートベルト繰出し方向の巻軸の回転を許容する。第1ねじりコイルばねやぜんまいばねは、その巻数、軸方向寸法及び半径方向寸法を適宜設定することにより、巻軸の許容回転数ないし回転量を所望値に設定可能である。
【0010】
クラッチ機構の構造は上記機能を実現できる限り任意であるが、例えば、回転駆動源に駆動されるクラッチ入力部材と、上記第1ねじりコイルばねに連結したクラッチ出力部材と、両部材間に介装されたクラッチばねとからなり、クラッチばねを第2ねじりコイルばねで構成し、かつ第2ねじりコイルばねの一端をクラッチ出力部材に取り付けると共に、第2ねじりコイルばねのコイル部をクラッチ入力部材の外周に所定の摩擦力で嵌合させたものとすることができる。クラッチばねとクラッチ入力部材との間の摩擦力は、クラッチ機構の空転開始トルク値に対応させる。
【0011】
上記巻軸とクラッチ機構の間に、巻軸をシートベルトの繰出し方向に回転させるときに、巻軸が1回転するまでには相互に機械的係合するが当該機械的係合までは巻軸の逆回転力によるクラッチ機構の空転動作を許容する一対のストッパー部材を配置してもよい。
【0012】
この一対のストッパー部材は、巻軸側とクラッチ機構側に1つずつ配置されて、巻軸側のものが巻軸と共に回転して1回転するまでにクラッチ機構側のものに係合すると、クラッチ機構を空転動作させてねじりコイルばねを過度な締付けから解放する役割を果たす。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の第1実施形態を図1〜図7に基づいて説明し、次いで第2実施形態を図8(A)、第3実施形態を図8(B)に基づいてそれぞれ説明する。
【0014】
図1はシートベルト巻取り装置の縦断面図が示され、図2はその右側面図である。この巻取り装置は、図2の鎖線で示すシートベルト1をリール2に巻取るもので、リール2の中心を貫通してリール2に固定された巻軸3、巻軸3をシートベルト巻取り方向にのみ回転させる回転駆動源4、回転駆動源4と巻軸3との間に配設されたクラッチ機構5と第1ねじりコイルばね6を有する。
【0015】
巻軸3はハウジング7に回転可能に支持され、ハウジング7が車両ボディの一部にボルト等で固定される。ハウジング7から突出する巻軸3の後端部が外部のロック機構8に連結される。ロック機構8は、車両のシートベルト装置に常設されるもので、車両衝突時に巻軸3を固定する。この巻軸3の先端部に同軸に固定された略円柱状の連結ブロック11の外周に第1ねじりコイルばね6が嵌着され、第1ねじりコイルばね6を介して連結ブロック11がクラッチ機構5に連結される。
【0016】
回転駆動源4は、巻軸3をシートベルト巻取り方向(図2で反時計方向)にのみ回転させるもので、図1に示す実施形態においては一方向に回転する電動モータ31の回転軸に連結されたピニオンギア32により減速機構33を介して減速回転される回転駆動軸34が示されるが、これに限らない。回転駆動軸34は巻軸3の先端近くに同軸状に配置され、この回転駆動軸34の巻軸3側の端部に円柱状のクラッチ入力部材21が同軸に固定される。クラッチ入力部材21の先端部が連結ブロック11の前面に回転可能に挿入されて、回転駆動軸34、クラッチ入力部材21、連結ブロック11、および巻軸3がそれぞれ同軸に保持される。
【0017】
クラッチ入力部材21の外周には、円筒状のクラッチ出力部材22が相対回転可能に外挿される。また、クラッチ入力部材21とクラッチ出力部材22の間には、回転・空転切換用のクラッチばね23が介装される。これらクラッチ入力部材21、クラッチ出力部材22およびクラッチばね23により、ベルト巻取り時のトルク値が所定値を超えたところで空転して巻軸3への動力伝達を遮断するクラッチ機構5が構成される。
【0018】
連結ブロック11の具体例を図3に示すと、これは円柱本体12の外周一部に円板状のフランジ13を一体に突設したもので、フランジ13の複数箇所に板厚方向に貫通させたばね止め孔14が形成され、フランジ13の前面の円周方向一部に軸方向に突起するストッパー部41が一体に(別部品でもよい)形成される。
【0019】
第1ねじりコイルばね6は、図4に示すようなコイル部6aの片端に半径方向にアーム部6bを突出させ、他端に軸方向にアーム部6cを突出させた形状である。この軸方向アーム部6cを連結ブロック11のばね止め孔14の何れか1つに嵌挿した状態で、コイル部6aが円柱本体12の外周にゆるく嵌挿される。なお、図面では、ばね止め孔14を複数箇所に設けているが、これは第1ねじりコイルばね6のトルクを調整可能としたものであり、特に調整の必要がなければ、1箇所のみにばね止め孔14を設けても構わない。
【0020】
クラッチ出力部材22の具体例を図5に示す。クラッチ出力部材22は、円筒本体24の先端面一部に軸方向に形成したばね止めスリット25と、後端面一部に軸方向に形成したばね止めスリット26を有するもので、その後端面の円周方向一部には軸方向に突起するストッパー部42が一体に(別部品でもよい)形成されている。クラッチ出力部材22の円筒本体24は、クラッチ入力部材21の外周に回転可能に外挿される。
【0021】
クラッチばね23は図6に示すような第2ねじりコイルばね23であって、そのコイル部23aの片端に半径方向にアーム部23bを突出させ、コイル部23aの他端部はアーム部無しの解放端となっている。コイル部23aがクラッチ入力部材21の外周に所定の摩擦力で円周方向に摺動可能に圧入され、このコイル部23aを囲うようにクラッチ入力部材21にクラッチ出力部材22の円筒本体24が嵌挿されて、その前面のばね止めスリット25にクラッチばね23のアーム部23bが挿通されて係止される。また、円筒本体24の後面のばね止めスリット26に第1ねじりコイルばね6の半径方向アーム部6bが挿通され係止されて、円筒本体24が第1ねじりコイルばね6のコイル部6aの外周に嵌挿される。このときの円筒本体24の後端面と連結ブロック11のフランジ13の前面が、図1に示すように一定の円環状の間隙gをもって対向する。この間隙gの中の異なる位置に一対のストッパー部材41,42が存在して、一方が間隙gに沿って回転移動すると他方に当接して従動回転させるようにしてあり、その動作説明は図7に基づいて後述する。
【0022】
回転駆動軸34を定方向回転させる電動モータ31は例えば小型軽量なマイクロモータで、シートベルト1の巻取り必要時に入力されるパルス信号で作動してシートベルト巻取り動作を開始し、図1の鎖線で示すタイマー35で決められた時間経過後に作動停止する。電動モータ31を作動させるパルス信号は、例えば図示しない車両シートに装備されるバックルに配設されたスイッチで作成すればよい。即ち、乗員がシートベルトを装着するためにシートベルトのタングをバックルに差込みロックするとスイッチがオンしてパルス信号が発信され、電動モータ31の作動が開始される。また、乗員がシートベルトを外すためにバックルからタングを抜いたときにスイッチがオフして、このときに発信されるパルス信号でも電動モータ31が作動を開始するようにしてある。
【0023】
次に、本発明装置の動作を順に説明する。
【0024】
シートに着座した乗員がシートベルトを所定量繰出し終えた時、一対のストッパー部材41,42が例えば図7(A)に示す位置関係にあると仮定する。ここで乗員がシートベルトを装着するためにタングをバックルに挿入すると、電動モータ31が作動開始して回転駆動軸43がシートベルト巻取り方向に回転し、同方向にクラッチ入力部材21が回転する。この回転始めにおいてはクラッチ入力部材21の回転でクラッチばね23も一体となって回転し、これに係止されたクラッチ出力部材22が一体的に回転し、更には、クラッチ出力部材22と第1ねじりコイルばね6で連結された連結ブロック11と第1ねじりコイルばね6も一体的に回転して、巻軸3がシートベルト巻取り方向に回転し、シートベルトの巻取りが開始される。第1ねじりコイルばね6は、上記巻取り中にいずれか一方向(圧縮または伸長方向)へ締付けられるので、これを相殺し得る逆向きの予圧をかけた状態でクラッチ出力部材22と連結ブロック11間に介装される。
【0025】
巻取りが開始されてシートベルトが乗員の胸部を締付け始めると、シートベルト巻取り時のトルクが急激に増加し始め、このトルク値が所定値を超えるとクラッチばね23がクラッチ入力部材21の外周をスリップして、それ以降は回転駆動軸34とクラッチ入力部材21が空転し、クラッチ出力部材22から巻軸3までの部品の回転が停止してシートベルト巻取り動作が終了する。また、このような巻取り動作が行われるように、クラッチばね23とクラッチ入力部材21との間の摩擦力が設定される。そして、上記シートベルト巻取り終了後、電動モータ31がタイマー設定時間を経過により作動停止する。このときの一対のストッパー部材41,42の相対位置関係はほとんど変わらず、例えば図7(B)のように離隔している。
【0026】
以上のように乗員がシートベルトを装着するとき、シートベルトが電動モータ31で強制的に巻取られるので、シートベルトの状態の良否にかかわらず確実に巻取られ、また、電動モータ31やその回転力を伝達する各回転部品は大きな騒音を発することなく回転するので静かなシートベルト巻取りが可能となる。更に、電動モータ31の制御でシートベルト巻取り速度を適値に調整することが可能であり、このようにすることで構成部品の損傷が抑制されて耐久性がよくなる。
【0027】
また、乗員がシートベルトを装着したとき、乗員がシートベルトから受ける圧迫力は、第1ねじりコイルばね6の復元力によるばね力だけで決まり、この圧迫力は弱くて乗員に不快な圧迫感を与えない。更に、シートベルトを装着した乗員が前屈姿勢等で大きく動いてシートベルトを引っ張ると、第1ねじりコイルばね6がソフトなシートベルト巻取り動作をする。
【0028】
乗員が前屈姿勢等によりシートベルトを引っ張ると、リール2にシートベルト繰出し方向の回転力が加わり、この回転力で巻軸3が図2の時計方向に逆回転動作をしてリール2からシートベルトが繰出される。この巻軸3の逆回転で連結ブロック11も一体に逆回転するが、クラッチ出力部材22は電動モータ31が停止して回転駆動軸34がロック状態にあるので回転せず静止したままであり、その結果、図7(C)に示すように連結ブロック11のストッパー部材41が間隙gを回転移動してクラッチ出力部材22のストッパー部材42へと近付き、この間に第1ねじりコイルばね6が連結ブロック11で締付けられてばね力が増大する。
【0029】
乗員が前屈姿勢から平常姿勢に動きを戻す等してシートベルトに加えていた引っ張り力を無くすと、第1ねじりコイルばね6の復元力で連結ブロック11にシートベルト巻取り方向に回転力が付勢されて、連結ブロック11と巻軸3が回転してシートベルトが第1ねじりコイルばね6のばね力だけで巻取られて、シートベルトが第1ねじりコイルばね6の弱いばね力で、従って、常にソフトタッチで乗員の胸部を拘束し、圧迫感を与えない。このようにシートベルトが第1ねじりコイルばね6で再度巻取られたときの各ストッパー部材41,42の位置関係を図7(D)に示す。
【0030】
図7(B)の状態から連結ブロック11がシートベルト繰出し方向に1回転するまでに、連結ブロック11のストッパー部材41が静止しているクラッチ出力部材22のストッパー部材42に当接し、それ以後も連結ブロック11が回転を継続すると図7(E)に示すようにストッパー部材41がストッパー部材42を押してクラッチ出力部材22を同方向に回転させ、クラッチばね23が静止状態にあるクラッチ入力部材21の外周をスリップする(クラッチ機構の空転)。このようにすることで、シートベルト繰出し時に第1ねじりコイルばね6が過度に締付けられて損傷したり、シートベルトの再度の巻取り時に動作不良を起こすことが回避される。
【0031】
図7(B)の状態から連結ブロック11がシートベルト繰出し方向に回転して両ストッパー部材41,42が当接するまでの連結ブロック11の回転角の最大値は、各ストッパー部材41,42の円周方向幅で決まる360度未満であり、この最大回転角に至るまでにシートベルトが繰出す長さを適当に、例えば20cm程度に設定しておけば、乗員が前屈姿勢等で多少動いても両ストッパー部材41,42が当接することがなく、上記シートベルト装着後のシートベルト繰出しと巻取りが円滑に行われる。
【0032】
また、図7(B)の状態から両ストッパー部材41,42が当接してクラッチばね23をスリップさせるまで、乗員が大きくシートベルトを引っ張ることが特例として考えられる。このような場合、以上の構造ではシートベルトの第1ねじりコイルばね6による巻取りができず、乗員の胸の前でシートベルトが弛んだままとなる不具合が発生する。この不具合の対処策として、次の手動或いは自動によるシートベルト巻取りが有効である。
【0033】
上記理由で乗員の胸の前でシートベルトが弛んだままとなると、乗員はシートベルトを過度に引っ張ったことに気付き、シートベルトを巻取るためにバックルに挿入しているタングをバックルから一旦外す。するとバックルから1パルス信号が発信されて電動モータ31が作動し、シートベルトの巻取りが開始される。この間に乗員がタングを再度バックルに挿入することでシートベルトの弛みを取ることができる。
【0034】
或いは、図1の鎖線で示すように電動モータ31の制御系にスイッチ回路36を付加する。スイッチ回路36は、図7(E)に示すように両ストッパー部材41,42が当接してクラッチばね23がスリップ回転する一連の動作をセンサー類で自動検知して、電動モータ31に1パルス信号を送信して作動させる回路である。このスイッチ回路36の付加でシートベルトが過度に引っ張られても、電動モータ31で自動巻取りが開始されるので、乗員はシートベルトの不測の弛み発生にいちいち煩わされることがない。もしくは、過度の引張りに気づいた乗員がスイッチを操作することによって、電動モータ31を作動させるようにしてもよい。
【0035】
次に本発明の第2実施形態について説明する。図8(A)に示すように、この第2実施形態はクラッチ入力部材121が内側で、クラッチ出力部材122が外側となっている。第1実施形態ではクラッチ入力部材21が内側で、クラッチ出力部材22が外側であったから、クラッチ入出力部材の内外が入れ替わった構造である。クラッチばね123は第1実施形態と同じ構造であって、その一端がクラッチ出力部材122に止着される。
【0036】
第2実施形態が第1実施形態と大きく相違する点は、クラッチ出力部材122と連結ブロック111との間にストッパー部材が全く存在しないことである。従って、図8(A)で第1ねじりコイルばね106を除去するとクラッチ出力部材122と連結ブロック111がまったく自由に相対回転可能である。
【0037】
第1ねじりコイルばね106の両端のアーム部106b,106cは、クラッチ出力部材122と連結ブロック111にそれぞれ止着されている。第1ねじりコイルばね106のコイル部106aは、初期セット状態においてクラッチ出力部材122の内周面からわずかに離間しているが、巻軸3を第1ねじりコイルばね106に抗して繰出し方向に回転させ、すなわち第1ねじりコイルばね106を緩める方向(巻数を減少させる方向)に回転させると、コイル部106aの外径が拡大してクラッチ出力部材122の内周面に圧着するように構成されてい る。なお、クラッチ出力部材122と連結ブロック111の間は、アーム部106c側が狭く、反対側のアーム部106b側が広い空間となっている。
【0038】
以上の第2実施形態に係るシートベルト巻取り装置では、クラッチ出力部材122と連結ブロック111との間にストッパー部材がないので、シートベルト装着状態からの巻軸3の繰出し方向の回転量の規制は、第1ねじりコイルばね106によって行われる。すなわち、前述のように巻軸3が繰出し方向に回転すると第1ねじりコイルばね106の外径が拡大してクラッチ出力部材122の内周面に圧着するので、この圧着力が所定値まで増大すると巻軸3が最早回転不能となるのである。この第1ねじりコイルばね106の回転量規制は、乗員の最大前屈姿勢まで許容するように、その巻数、軸方向寸法及び半径方向寸法を適宜設定するとよい。例えば、乗員の通常着座状態から第1ねじりコイルばね106の変形によって繰出可能なシートベルト1の最大繰出し長さを20cmとした場合、巻軸3の繰出し方向の回転数は2〜3回転もあれば十分であるから、そのような回転を可能とするように第1ねじりコイルばね106の巻数、軸方向寸法及び半径方向寸法を設定する。
【0039】
第1ねじりコイルばね106が弾性変形可能な間は、クラッチばね123がスリップしないようにその摩擦係数を設定するのが望ましい。第1ねじりコイルばね106がまだ弾性変形可能なうちからクラッチばね123がスリップすると、第1ねじりコイルばね106の弾性復元力で巻軸3が巻取り方向に回転し終えても、シートベルト1に最初よりも大きな弛みが残ってしまうからである。
【0040】
なお、巻軸3の繰出し方向回転によって第1ねじりコイルばね106に最も大きな力が作用する部位は、巻軸3側すなわち入力側であるアーム部106c付近であるから、この部分での第1ねじりコイルばね106の無理な変形をできるだけ拘束するために周辺空間を狭くしておくのがよい。このようにすることによ り、第1ねじりコイルばね106の寿命延長が図れる。
【0041】
図8(A)では巻軸3の繰出し方向回転時に第1ねじりコイルばね106のコイル部106aがクラッチ出力部材122の内周面に圧着するようにしたが、この反対に、繰出し方向回転時に第1ねじりコイルばね106のコイル部106aが連結ブロック111の外周面に圧着するようにしても同様の結果が得られる。この場合、巻軸3を繰出し方向に回転させると、第1ねじりコイルばね106は緩める方向(巻数を増大させる方向)に巻かれる。なお、この場合は第1ねじりコイルばね106のアーム部106bに最も大きな力が作用するので、周囲空間をアーム部106bで狭くなるようにする。
【0042】
次に本発明の第3実施形態について説明する。図8(B)に示すように、この実施形態は第2実施形態の第1ねじりコイルばね106に代えてぜんまいばね206を使用したものである。その他の部分は形状的に若干第2実施形態と異なるものの、機能的にはほとんど変わらない。簡便のため、第2実施形態と同一部分には、対応する参照符号の百の位の数字に「1」に代えて「2」を使用して、ぜんまいばね206以外の説明を省略する。
【0043】
ぜんまいばね206の外周端はクラッチ出力部材222の内周面に固定され、内周端は連結ブロック211の外周面に固定されている。乗員の前屈などで巻軸3が繰出し方向に回転すると、ぜんまいばね206が巻上げられる。乗員が元の姿勢に戻るとぜんまいばね206の復元力で巻軸3が巻取り方向に駆動され、シートベルト1の不必要な弛みがなくなる。
【0044】
次に、第2実施形態及び第3実施形態における電動モータ31の制御例を図9のフローチャートを参照して説明する。なお、このモータ制御のために連結ブロック111又は211の一部に回転センサ(回転方向及び回転数の検出)を装着しておく。
【0045】
このフローチャートは自動車の例えばエンジンのキースイッチをON(スタート)にした時にステップ1の初期設定から開始する。ステップ2でシートベルトのバックル解除の有無が判定され、バックル解除であればステップ3でモータが瞬間的に駆動され (例えばタイマーにより1秒間)、シートベルトに余分な弛みがあった場合にこれを巻取る。なお、一点鎖線で囲むステップ2と3を省略する実施形態も可能であでって、この場合はステップ1からステップ4に直ちに移行する。ステップ4では巻軸3の回転方向からシートベルトの引出し中か否かが判定され、引出し中であればステップ5でカウンター経過値Xが上限値Y1 よりも大きいか否かが判定される。カウンター経過値Xは例えぱ自動車ドアを開いた瞬間からの巻軸3の回転数を表す(繰出し方向が正)。カウンター経過値Xが上限値Y1 未満であれば(シートベルトの弛みが許容範囲内)、引出し中にカウンターの加算が継続される。逆に上限値Y1 以上であれば引出し中でも加算を停止する。ステップ8では巻軸3の回転方向からシートベルトの巻取り中か否かが判定され、(第1ねじりコイルばね106,ぜんまいばね206による)巻取り中であればステップ9に進む。巻取り中でも引出し中でもなければ(巻軸停止)、ステップ4→8→4を繰返す。ステップ9ではカウンター経過値Xが下限値Y2 未満か否かが判定され、(シート後スライドなどにより)未満であればステップ11に進み、下限値Y2 以上であればステップ10で減算が継続される。ステップ11ではモータが巻取り方向に駆動され、次のステップ12で第1のカウンター経過値X1 が検出される。ステップ13は後続のステップ16での検出を所定時間ごとに行わせるためのもので、このステップ13で経過時間がT秒(例えば2秒)以上か否かが判定され、T秒以上であればステップ15に進んで第2のカウンター経過値X2 が検出される。ステップ16ではカウンター経過値X1 とカウンター経過値X2 の大小関係が判定され、X1 <X2 であれば巻取り余地ありとしてモータ駆動を続行したままステップ12に戻る。反対にX2 ≦X1 であれば(回転停止又は再引出し)、ステップ17に進んでモータが停止される。
【0046】
以上のモータ制御は一例であって、これに限定されるものではないことは勿論である。例えばステップ2のバックル解除はバックル変化(バックル抜差しの有無)に置換えてもよく、これによりシートベルト装着時の迅速で小気味好いボディフィットやシートベルトを外す時の迅速な巻取り開始が可能になる。
【0047】
次に、図1の減速機構33の変形例を図10に基づき説明する。図1では合計4枚のギアで減速機構を構成しているためややスペースを必要とするが、図10の減速機構333ではウォームギヤを使用して省スペース化を図っている。詳しくは、減速機構333は電動モータ31の回転軸に固定されたウォームギア51と、このウォームギア51に噛合した第1ピニオンギア52と、第1ピニオンギア52と一体同軸の第2ピニオンギア53と、第2ピニオンギア53と噛合し回転駆動軸34に固定された従動ギア54で構成される。電動モータ31の駆動力は、ウォームギア51→第1ピニオンギア52→第2ピニオンギア53→従動ギア54→回転駆動軸34の順に伝達される。
【0048】
なお、図10で306は第1ねじりコイルばね、311は連結ブロック、321はクラッチ入力部材、322はクラッチ出力部材、323はクラッチばねである。これらは前述の同名部材と形状が若干異なるものの、機能的には同じであるから詳細説明は省略する。
【0049】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限らず、回転駆動源4やクラッチ機構5の構造、第1ねじりコイルばね6,166やぜんまいばね206の取付構造などは、その機能を損なうことなく変更が可能である。例えば、クラッチ機構5のクラッチばね23のようなクラッチ部品の一部を電動モータ31の減速機構33に組み込むことも可能である。また、クラッチばね23,123,223の一端は必ずしもクラッチ出力部材22,122,222に止着する必要はなく、クラッチばね23,123,223の滑り面をクラッチ出力部材22,122,222に形成して止着側はクラッチ入力部材21,121,221とすることも可能である。但し、この場合はクラッチばね23,123,223の外径側がクラッチロック時の圧着面となるので、ばねの耐久性の面で不利とならないような工夫が必要となる。本発明はさらに、クラッチばね23,123,223と、第1ねじりコイルばね6,106(ぜんまいばね206)の配置関係を左右反対とすることも可能である。要するに、図1、図8(A)、図8(B)で回転駆動軸34を巻軸3にし、巻軸3を回転駆動軸34とするのである。このようにしても力の伝達経路に基本的な変更はない。クラッチばね23,123,223の耐久性等を考慮して図1、図8(A)、図8(B)の配置関係にしているに過ぎない。また、本発明で使用する前記弾性部材の例として第1ねじりコイルばね6,166やぜんまいばね206を示したが、これに限らず単一部材による別種の弾性部材又は複数部材を組合わせて全体として弾性部材として機能する部材など、種々の変形が可能である。
【0050】
【発明の効果】
本発明によれば、シートベルトを直接的に巻取るモータ等の回転駆動源が大小2種類のぜんまいばねを使用した従来装置の大ぜんまいばねの機能を有し、巻取られたシートベルトが手動等で繰出されるとこれを自動で巻取る弾性部材(第1ねじりコイルばね又はぜんまいばね)が従来装置の小ぜんまいばねの機能を有し、これら回転駆動源と第1ねじりコイルばねはぜんまいばねに比べて安価なものの適用が容易で、2つの態様でシートベルトを自動で巻込むことのできる高性能なシートベルト巻取り装置のコストダウンが可能となる。
【0051】
また、巻軸とクラッチ機構の間に、シートベルトを引いて巻軸をシートベルト繰出し方向に回転させるときに巻軸が1回転するまでにクラッチ機構を空転動作させるストッパー部材を配設することで、第1ねじりコイルばねがシートベルト繰出し時に過度に締付けられることが無くなって、第1ねじりコイルばねの損傷が回避される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すシートベルト巻取り装置の縦断面図。
【図2】図1装置の側面図。
【図3】同図(A)は図1装置で使用される連結ブロックの拡大正面図、同図(B)は拡大側面図、同図(C)は(A)のX−X線断面図。
【図4】同図(A)は図1装置で使用される第1ねじりコイルばねの拡大正面図、同図(B)は拡大側面図。
【図5】同図(A)は図1装置のクラッチ機構で使用されるクラッチ出力部材の拡大正面図、同図(B)は拡大平面図、同図(C)は拡大側面図。
【図6】同図(A)は図1装置のクラッチ機構で使用されるクラッチばね(第2ねじりコイルばね)の拡大正面図、同図(B)は拡大側面図。
【図7】同図(A)〜(E)は図1装置で使用される連結ブロックとクラッチ出力部材の間の一対のストッパー部材の各動作の概要を説明するための正面図。
【図8】(A)は本発明の実施形態の第1変形例を示す断面図、(B)は本発明の実施形態の第2変形例を示す断面図。
【図9】本発明の第1変形例におけるモータ制御例を示すフローチャート。
【図10】減速機構の変形例を示す図1と同様の断面図。
【符号の説明】
1 シートベルト
3 巻軸
4 回転駆動源
5 クラッチ機構
6 第1ねじりコイルばね(弾性部材)
11 連結ブロック
21 クラッチ入力部材
22 クラッチ出力部材
23 クラッチばね(第2ねじりコイルばね)
31 電動モータ
33 減速機構
34 回転駆動軸
35 タイマー
36 スイッチ回路
41 ストッパー部材
42 ストッパー部材
51 ウォームギア
52 第1ピニオンギア
53 第2ピニオンギア
54 従動ギア
106 ねじりコイルばね
123 クラッチばね(第2ねじりコイルばね)
206 ぜんまいばね(弾性部材)
223 クラッチばね(第2ねじりコイルばね)
333 減速機構[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic winding device for a vehicle seat belt.
[0002]
[Prior art]
Automatic winding of a seatbelt for protecting an occupant seated in a vehicle seat from a collision accident is usually performed using a long spring. In a winding device that winds a seat belt with a single spring, the seat belt wound by the elasticity of the spring may strongly press the chest of the seated occupant, giving the occupant an uncomfortable feeling of pressure. . Therefore, there is known a seat belt retractor that uses two types of mainsprings having different spring outputs to reduce the seat belt retracting force when the occupant wears the seat belt, thereby reducing the occupant's feeling of pressure. (JP-B-60-30576, etc.).
[0003]
The above-mentioned two types of springs are a large spring having a large spring force and dedicated to seat belt winding, and a small spring having a small spring force acting only when the occupant wears the seat belt. The two types of springs, large and small, are automatically switched and used by a switching mechanism separately provided. That is, when the occupant wears the seat belt, the occupant is switched to the small spring, the seat belt restrains the occupant with the weak spring force of the small spring, and the occupant receives a small feeling of pressure at this time. Even when moving in a forward bending posture or the like, the small mainspring expands and contracts the seat belt in accordance with the movement of the occupant with a weak spring force, so that the movement of the occupant becomes easy. When the occupant removes the seat belt, the seat belt is switched to the mainspring, and the seat belt is wound up at high speed by the strong spring force of the mainspring.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The mainspring used in the seat belt retractor as described above requires a high unit price in order to secure the necessary rigidity and spring properties. Is expensive and currently limited to high-end car specifications.
[0005]
Further, the seat belt is forcibly wound by a mainspring. However, poor winding may occur depending on the state of the seat belt before winding, and the winding is not reliable. Furthermore, when the seat belt is wound up at a good speed with the large spring, the large spring expands at a high speed and collides with the inner surface of the case accommodating the spring, and the collision sound at this time becomes an unpleasant sound. There is a defect.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a seat belt retractor that eliminates the need for a large mainspring having a high spring force and high cost, and that can improve poor winding and a feeling of pressure on an occupant.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a seat belt winding device according to the present invention includes a rotation driving source provided between a winding shaft of a seat belt and a rotation driving source for urging the winding shaft to rotate in a seat belt winding direction. Applies a rotational force to the winding shaft to wind up the seat belt, and when the torque value at the time of winding exceeds a predetermined value, a slipping operation is performed to stop winding of the seat belt, and the seat belt is pulled. An elastic member is provided that is elastically deformed by the rotational force when the reel is rotated in the seat belt unwinding direction and that rotates the reel in the seat belt rewinding direction by an elastic restoring force when the seat belt is released from tension. The elastic member is constituted by a first torsion coil spring, whereby the rotation of the winding shaft in the seat belt feeding direction in the forward bending operation of the occupant is permitted by the elastic deformation of the first torsion coil spring, The mechanism comprises a clutch input member driven by a rotary drive source, a clutch output member connected to the elastic member, and a clutch spring interposed between the two members, and the clutch spring comprises a second torsion coil spring. In addition, one end of the second torsion coil spring is attached to a clutch output member, and the coil portion of the second torsion coil spring is fitted to the outer periphery of the clutch input member with a predetermined frictional force. It is characterized by the following.
[0008]
Here, as the rotary drive source, an electric motor described later is desirable in terms of function and compactness, but may be a hydraulic drive source or the like. In addition, the clutch mechanism has a one-way clutch structure that transmits the rotational force of the rotational drive source in a certain direction directly to the seat belt winding shaft. If the torque at the time of winding the seat belt increases to a predetermined value, the clutch slips and the clutch is turned off. And idle.
[0009]
The elastic member can be composed of, for example, a first torsion coil spring or a mainspring spring. These elastic deformations allow the occupant to rotate the winding shaft in the seat belt feeding direction in the forward bending operation. By appropriately setting the number of turns, the axial dimension, and the radial dimension of the first torsion coil spring and the mainspring spring, the permissible number of rotations or the amount of rotation of the winding shaft can be set to a desired value.
[0010]
The structure of the clutch mechanism is arbitrary as long as the above function can be realized. For example, a clutch input member driven by a rotary drive source, a clutch output member connected to the first torsion coil spring, and an interposition between the two members are provided. A second torsion coil spring, one end of the second torsion coil spring is attached to the clutch output member, and the coil portion of the second torsion coil spring is connected to the outer periphery of the clutch input member. Can be fitted with a predetermined frictional force. The frictional force between the clutch spring and the clutch input member is made to correspond to the idling start torque value of the clutch mechanism.
[0011]
When the winding shaft is rotated between the winding shaft and the clutch mechanism in the direction in which the seat belt is extended, the winding shaft is rotated by one rotation. Mechanically engage with each other, but allow the clutch mechanism to idle due to the reverse rotational force of the winding shaft until the mechanical engagement. A pair of stopper members may be arranged.
[0012]
The pair of stopper members are arranged one by one on the winding shaft side and one on the clutch mechanism side. When the one on the winding shaft side rotates with the winding shaft and engages with the one on the clutch mechanism side by one rotation, the clutch It serves to release the torsion coil spring from excessive tightening by idling the mechanism.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7, a second embodiment will be described with reference to FIG. 8A, and a third embodiment will be described with reference to FIG.
[0014]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the seat belt retractor, and FIG. 2 is a right side view thereof. This winding device winds a seat belt 1 indicated by a chain line in FIG. 2 around a
[0015]
The winding
[0016]
The
[0017]
A cylindrical
[0018]
FIG. 3 shows a specific example of the
[0019]
As shown in FIG. 4, the first
[0020]
FIG. 5 shows a specific example of the
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
Next, the operation of the device of the present invention will be described in order.
[0024]
When the occupant seated on the seat has finished feeding out the seat belt by a predetermined amount, it is assumed that the pair of
[0025]
When the winding is started and the seat belt starts tightening the occupant's chest, the torque at the time of winding the seat belt starts to increase sharply. When the torque value exceeds a predetermined value, the
[0026]
As described above, when the occupant wears the seatbelt, the seatbelt is forcibly wound by the
[0027]
Further, when the occupant wears the seat belt, the pressing force received by the occupant from the seat belt is determined only by the spring force due to the restoring force of the first
[0028]
When the occupant pulls the seat belt in a forward bending posture or the like, a rotational force is applied to the
[0029]
When the occupant loses the pulling force applied to the seat belt by, for example, returning to the normal posture from the forward bending posture, the rotational force in the seat belt winding direction is applied to the
[0030]
7B, the
[0031]
The maximum value of the rotation angle of the connecting
[0032]
In addition, it is conceivable as a special case that the occupant pulls the seat belt greatly from the state of FIG. 7B until the two
[0033]
If the seatbelt remains slack in front of the occupant's chest for the above reasons, the occupant notices that the seatbelt has been pulled too much and once removes the tongue inserted in the buckle from the buckle to wind up the seatbelt. . Then, one pulse signal is transmitted from the buckle, the
[0034]
Alternatively, a
[0035]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 8A, in the second embodiment, the clutch input member 121 is inside and the
[0036]
The second embodiment is significantly different from the first embodiment in that no stopper member exists between the
[0037]
The
[0038]
In the seat belt retractor according to the second embodiment described above, since there is no stopper member between the
[0039]
As long as the first
[0040]
The portion where the largest force acts on the first
[0041]
In FIG. 8A, the
[0042]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 8B, this embodiment uses a
[0043]
The outer peripheral end of the
[0044]
Next, a control example of the
[0045]
This flowchart starts from the initial setting in step 1 when a key switch of, for example, an engine of a vehicle is turned on (start). In
[0046]
The motor control described above is an example, and it is a matter of course that the present invention is not limited to this. For example, the release of the buckle in
[0047]
Next, a modified example of the
[0048]
In FIG. 10,
[0049]
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the structures of the
[0050]
【The invention's effect】
According to the present invention, a rotary drive source such as a motor that directly winds a seat belt has the function of a large mainspring of a conventional device using two types of large and small mainspring springs. An elastic member (first torsion coil spring or mainspring spring) which automatically winds up when it is fed out has the function of the small mainspring of the conventional device, and these rotary drive source and the first torsion coil spring are used as the mainspring spring. Although it is inexpensive as compared with the above, it is easy to apply, and it is possible to reduce the cost of a high-performance seat belt retractor capable of automatically winding the seat belt in two modes.
[0051]
In addition, a stopper member is provided between the winding shaft and the clutch mechanism to idle the clutch mechanism until the winding shaft makes one rotation when the seat belt is pulled and the winding shaft is rotated in the seat belt feeding direction. In addition, the first torsion coil spring is not excessively tightened when the seat belt is extended, and damage to the first torsion coil spring is avoided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a seat belt retractor showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the apparatus in FIG. 1;
3 (A) is an enlarged front view of a connecting block used in the apparatus of FIG. 1, FIG. 3 (B) is an enlarged side view, and FIG. 3 (C) is a sectional view taken along line XX of FIG. .
FIG. 4A is an enlarged front view of a first torsion coil spring used in the apparatus of FIG. 1, and FIG. 4B is an enlarged side view.
5 (A) is an enlarged front view of a clutch output member used in the clutch mechanism of the apparatus of FIG. 1, FIG. 5 (B) is an enlarged plan view, and FIG. 5 (C) is an enlarged side view.
FIG. 6A is an enlarged front view of a clutch spring (second torsion coil spring) used in the clutch mechanism of the device in FIG. 1, and FIG. 6B is an enlarged side view.
7 (A) to 7 (E) are front views for explaining the outline of each operation of a pair of stopper members between a coupling block and a clutch output member used in the apparatus of FIG. 1;
FIG. 8A is a sectional view showing a first modification of the embodiment of the present invention, and FIG. 8B is a sectional view showing a second modification of the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart illustrating a motor control example according to a first modification of the present invention.
FIG. 10 is a sectional view similar to FIG. 1, showing a modified example of the speed reduction mechanism.
[Explanation of symbols]
1 Seat belt
3 reel
4 rotation drive source
5 Clutch mechanism
6 First torsion coil spring (elastic member)
11 Connecting block
21 Clutch input member
22 Clutch output member
23 Clutch spring (second torsion coil spring)
31 Electric motor
33 Speed reduction mechanism
34 rotary drive shaft
35 Timer
36 Switch circuit
41 Stopper member
42 Stopper member
51 Worm gear
52 1st pinion gear
53 2nd pinion gear
54 driven gear
106 Torsion coil spring
123 clutch spring (second torsion coil spring)
206 Spring-spring (elastic member)
223 Clutch spring (second torsion coil spring)
333 Reduction mechanism
Claims (2)
前記弾性部材を第1ねじりコイルばねで構成することにより、乗員の前屈動作におけるシートベルト繰出し方向の巻軸の回転を、前記第1ねじりコイルばねの弾性変形で許容するようにし、
前記クラッチ機構を、回転駆動源に駆動されるクラッチ入力部材と、前記弾性部材に連結したクラッチ出力部材と、両部材間に介装したクラッチばねで構成し、前記クラッチばねを第2ねじりコイルばねで構成し、かつ、前記第2ねじりコイルばねの一端をクラッチ出力部材に取り付けると共に、前記第2ねじりコイルばねのコイル部をクラッチ入力部材の外周に所定の摩擦力で嵌合させたことを特徴とするシートベルト巻取り装置。Between the winding shaft of the seat belt and a rotation driving source that applies a rotating force to the winding shaft in the seat belt winding direction, the rotation driving source applies the rotating force to the winding shaft to wind up the seat belt, When the torque value at the time of winding exceeds a predetermined value, the clutch mechanism stops the winding of the seat belt by idling, and the rotational force generated when the seat belt is pulled and the winding shaft is rotated in the seat belt unwinding direction. Along with being elastically deformed, an elastic member for rotating the winding shaft in the seat belt retracting direction with an elastic return force when releasing the tension of the seat belt is disposed ,
By configuring the elastic member with the first torsion coil spring, the rotation of the winding shaft in the seat belt payout direction in the forward bending operation of the occupant is allowed by the elastic deformation of the first torsion coil spring,
The clutch mechanism includes a clutch input member driven by a rotary drive source, a clutch output member connected to the elastic member, and a clutch spring interposed between the two members, wherein the clutch spring is a second torsion coil spring. And one end of the second torsion coil spring is attached to a clutch output member, and the coil portion of the second torsion coil spring is fitted to the outer periphery of the clutch input member with a predetermined frictional force. Seat belt winding device.
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