JP3628806B2 - シートベルト用リトラクターのプリテンショナー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シ−トベルト用リトラクターの巻取り軸と連動回転可能に装備されたピニオンギヤと、該ピニオンギヤに噛合してガス圧力による押圧駆動により前記ピニオンギヤを回転駆動するラックとを備えて、車両衝突時等の緊急時に前記リトラクターの巻取り軸をシートベルトの弛みが除去される方向に回転させるシ−トベルト用リトラクターのプリテンショナーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両の乗員の身体を座席に安全に保持するためのシートベルト装置においては、乗員のシートベルト装着感を低減するためにリトラクターがシートベルトを巻取る力を低くする傾向がある。これにより、乗員の身体に装着されたシートベルトのたるみが増加するため、車両衝突等の緊急時に大きな力がシートベルトに加わるとシートベルトが伸び出す量が増え、乗員の身体を効果的に拘束することができないことがあった。
そこで、緊急時にシートベルトを巻取ってそのたるみを除去すべく、リトラクターの巻取り軸を巻取り方向へ瞬時に回転させるプリテンショナーをリトラクターに組み込んだプリテンショナー付きシ−トベルト用リトラクターが開発されている。
【０００３】
そして、上記の如きプリテンショナーとしては、シ−トベルト用リトラクターの巻取り軸と連動回転可能に装備されたピニオンギヤと、該ピニオンギヤに噛合させたラックと、シリンダ内に摺動可能に保持されると共に前記ラックの基端に連結されたピストンとを備え、車両衝突時等の緊急時には、前記ピストンにガス圧力を作用させることで前記ラックを瞬時に押圧駆動して、前記ピニオンギヤを介して前記リトラクターの巻取り軸をシートベルトの弛みが除去される方向に回転させる形式のものが種々開発されている（特開平６−１５６１８７号公報、実公昭５５−２１６９６号公報参照）。
【０００４】
前記特開平６−１５６１８７号公報のプリテンショナーの場合は、ラックの基端側及び先端側には、ピニオンギヤに噛合する歯を有しない係合解除部が装備された構成で、前記ラックを組み付ける初期位置は、該ラックの中間部の歯がピニオンギヤに噛合した状態に設定するようになっている。
一方、実公昭５５−２１６９６号公報のプリテンショナーの場合は、前記ラックを組み付ける初期位置は、該ラックがピニオンギヤから一定距離離間して、ラックの歯がピニオンギヤに噛合しない状態に設定し、ガス圧力でラックが一定量押下されると、初めてラックとピニオンギヤとが噛合して、ピニオンギヤの回転が始まるようにされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述した特開平６−１５６１８７号公報のリトラクターの場合は、ラックの両端の歯を有しない部分のためにラックの寸法が長大化し、それに伴い、ラックの移動範囲が大きくなるために、装置が大型化してしまうという問題が生じた。
また、実公昭５５−２１６９６号公報のリトラクターの場合も、初期位置でラックをピニオンギヤから離間させておくため、その離間距離の分だけ、ラックの移動範囲が大きくなり、特開平６−１５６１８７号公報と同様に装置が大型化するという問題が生じた。
【０００６】
また、実公昭５５−２１６９６号公報のリトラクターの場合は、ガス圧力で瞬間的にラックが移動する途中で、ラックとピニオンギヤとの噛合が始まり、噛合が衝撃的に行われるため、ラックやピニオンギヤに歯の破損等が生じる虞があり、また、シートベルトの弛みの除去が遅くなるという問題が生じた。
【０００７】
また、最近のシ−トベルト用リトラクターでは、プリテンショナーによって弛みを除去した後、シートベルトに作用する張力が一定以上に高まると、前記シートベルトを伸び出させて、乗員にかかる衝撃を緩和させるエネルギー吸収機構を装備したものが開発されている。
このエネルギー吸収機構としては、シートベルトとして利用されているウェビング自体が一定以上の張力で伸びるようにしたもの、あるいは、リトラクターの巻取り軸が捩り変形するようにしたもの、あるいは、前記シートベルトに作用する張力が一定以上になるとリトラクターの巻取り軸を逆転させるものなどが提案されているが、いずれの方式の場合も、エネルギー吸収機構として十分なストローク（伸び出し量）を確保することは、容易でない。
【０００８】
特に、プリテンショナーが、前述のようにラックとピニオンギヤの噛合による形式の場合は、通常、ラックが初期位置に復帰した時点でラックの移動が拘束され、ピニオンギヤが逆転できなくなるため、エネルギー吸収機構としてプリテンショナーによる巻取り量以上の十分なストロークを確保することが極めて難しい。
【０００９】
そこで、本発明の目的は上記課題を解消することにあり、ピニオンギヤに噛合するラックの寸法の短縮によって装置を小型化し得ると共に、ピニオンギヤとラックとの衝撃的な噛合による破損の発生を回避することができ、しかも、エネルギー吸収機構に十分なストロークを確保させることができるシ−トベルト用リトラクターのプリテンショナーを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、車両衝突時等の緊急時にシ−トベルト用リトラクターの巻取り軸と連動回転可能に装備されたピニオンギヤと、
シリンダ内に摺動可能に保持されたピストンが基端に設けられると共に、初期位置では先端の歯が前記ピニオンギヤに噛合した状態に組み付けされ、緊急時に前記ピストンに作用するガス圧力で押圧駆動されて、前記ピニオンギヤを介してリトラクターの巻取り軸をシートベルトの弛みが除去される方向に回転させるラックとを備えてなるシ−トベルト用リトラクターのプリテンショナーであって、
緊急時の作動後に、シートベルトに作用する張力によってピニオンギヤが逆転して前記ラックが初期位置まで戻された時、ピニオンギヤに作用している逆転方向の駆動トルクが規定以上であれば、前記ラックとピニオンギヤとの噛合を解除して、前記ピニオンギヤの逆転によるシートベルトの伸び出しを許容する噛合解除機構を装備したことを特徴としたシ−トベルト用リトラクターのプリテンショナーにより達成される。
【００１１】
また、上記のシ−トベルト用リトラクターのプリテンショナーにおいて、前記噛合解除機構は、前記ピニオンギヤの逆転方向の駆動トルクによってラックに作用する駆動力が規定以上のときに、前記ラックを初期位置に位置決めする部材が変形または破損することで、前記ラックを初期位置からさらに退出させて、ラックとピニオンギヤとの噛合を解除する構成としても、上記目的を達成することができるものである。
【００１２】
また、上記のシ−トベルト用リトラクターのプリテンショナーにおいて、前記噛合解除機構は、前記ピニオンギヤの逆転方向の駆動トルクによってラックに作用する駆動力が規定以上のときに、前記ピニオンギヤに噛合しているラック先端の歯が変形または破損することで、ラックとピニオンギヤとの噛合を解除する構成としても、上記目的を達成することができるものである。
【００１３】
さらに、上記のシ−トベルト用リトラクターのプリテンショナーにおいて、前記噛合解除機構によって、ラックが初期位置から一定距離退出したときに、前記ラックの歯がピニオンギヤから離間する方向にラックを逃がす逃げ空間が、ラックの案内溝に装備された構成としても、上記目的を達成することができるものである。
【００１４】
また、上記のシ−トベルト用リトラクターのプリテンショナーにおいて、前記噛合解除機構によって、ラックが初期位置から一定距離退出したときに、該ラックの初期位置への再復帰を規制するストッパが装備された構成としても、上記目的を達成することができるものである。
【００１５】
【作用】
本発明の上記構成によれば、ラックは初期位置で該ラックの先端の歯がピニオンギヤに噛合させられる構成で、ラックの両端に歯を有しない部分を装備する必要がないため、ラック自体を短尺にするとともに、該ラックの移動範囲を必要最小限に抑えることが可能になり、ピニオンギヤに噛合するラックの寸法の短縮によって装置を小型化することができる。
また、初期位置で既にラックとピニオンギヤとが噛合状態にあるため、ガス圧によるラックの押圧駆動時にピニオンギヤとラックとが衝撃的に噛合することがなく、衝撃的な噛合による破損の発生を回避することができる。
【００１６】
しかも、ラックの押圧動作による所定の弛み除去処理後に、シートベルトに作用する張力によってピニオンギヤが逆転して前記ラックが初期位置まで戻された時、ピニオンギヤに作用している逆転方向の駆動トルクが規定以上であれば、噛合解除機構によって前記ラックとピニオンギヤとの噛合が解除されて、前記ピニオンギヤの逆転によるシートベルトの更なる伸び出しが許容されるため、エネルギー吸収機構に十分なストロークを確保させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図示実施形態により、本発明を説明する。
図１乃至図５は本発明に係るシ−トベルト用リトラクターのプリテンショナーの第１実施形態を示したもので、図１は第１実施形態のプリテンショナー３の分解斜視図、図２は第１実施形態のプリテンショナー３の初期状態を示す断面図、図３は前記プリテンショナー３の噛合解除機構の動作説明図、図４は第１実施形態のプリテンショナー３に装備されたストッパの配置説明図、図５は第１実施形態のプリテンショナー３に装備されたストッパの動作説明図である。
【００１８】
この第１実施形態のプリテンショナー３は、車両のシ−トベルト用リトラクターに装備されて、車両衝突時等の緊急時にシートベルトの弛みを除去するもので、リトラクターの巻取り軸４（図２，３参照）にクラッチ機構（図示略）を介して断続的にトルク伝達可能な回転駆動部材である図示略のクラッチ外輪と、ガス発生器２９が発生するガス圧力で押圧駆動されるラック２５と常時噛み合わされたピニオンギヤ２１により前記クラッチ外輪を回転駆動する駆動手段６と、前記ピニオンギヤ２１の回転により前記クラッチ外輪を増速回転させるべくピニオンギヤ２１とクラッチ外輪の間に配設された増速歯車伝動装置である遊星歯車装置（図示略）と、車両衝突時に前記ガス発生器２９を作動させる図示しない制御装置とを備えている。
【００１９】
前記駆動手段６は、前記ピニオンギヤ２１に噛み合わされるラック歯２５ａを形成されたラック２５と、該ラック２５の基端を移動可能に受容するシリンダ２４と、該シリンダ２４の先端部とガス発生器２９のガス噴出部とを連通連結するガス発生器ケース２８とを有している。そして、前記シリンダ２４は、その基端部の鍔部２４ａがラックギヤケース２２の凹溝２２ａに嵌合することにより、ラックギヤケース２２に連結されている。
【００２０】
そして、このラックギヤケース２２には、前記ピニオンギヤ２１が回転自在に収容される中央開口３３と、該中央開口３３と一部連通して前記ラック２５を摺動案内する案内溝３４とが形成されており、該ラックギヤケース２２の外側には巻取り軸４の先端が貫通する開口２３ａを形成されたプレート２３が前記ピニオンギヤ２１及びラック２５を覆うように配設されている。
【００２１】
また、前記シリンダ２４内に受容されたラック２５の基端は、前記ガス発生器２９から噴射されてガス発生器ケース２８を介してシリンダ２４内に供給されるガス圧力を受けるピストン４０に連結されている。
即ち、この一実施形態のプリテンショナー３は、車両衝突時等の緊急時には前記ガス発生器２９から噴射されて前記ピストン４０に作用するガス圧力でラック２５を押圧駆動することにより、リトラクターの巻取り軸４をシートベルト（ウェビング）の弛みが除去される方向に回転させる。
【００２２】
また、この一実施形態では、前記ピストン４０は、ラック２５の基端に一体形成されたピストン本体４１と、該ピストン本体４１に重ねられてシリンダ２４内に供給されるガス圧力をピストン本体４１に伝える受圧板２７とに分割された構成をなしている。そして、前記ピストン本体４１は、アルミニウム合金等の適宜金属によりラック２５と一体に形成されているが、前記受圧板２７は合成樹脂あるいはアルミニウム等の金属により形成されている。
【００２３】
また、ピストン４０とシリンダ２４との間の気密性を保持するためのリング状のシール部材２６は、前記ピストン本体４１と受圧板２７との間に挾持されるようになっている。
【００２４】
前記ラック２５は、この第１実施形態の場合、図２に示すように、前記シリンダ２４の頂部の内面側に形成された位置決め用の傾斜面５と、前記ピストン４０の受圧板２７とを当接させて組み付けを行うことによって、所定の初期位置に設定される。
初期位置に組み付けられたラック２５は、その先端のラック歯２５ａが、ピニオンギヤ２１に噛合した状態になり、ガス発生器２９からのガス圧力が前記ピストン４０に作用して、ラック２５が押下動作すると、即座にシートベルトの弛みの除去が始まる。
【００２５】
そして、この第１実施形態のプリテンショナー３の場合は、緊急時における押圧動作によって所定の弛み除去が終了した後に、シートベルトに作用する張力が規定以上になると、図示略のエネルギー吸収機構の作動によってリトラクターの巻取り軸４がシートベルトの伸び出し方向に回転可能になり、これによって、前記巻取り軸４に連動してピニオンギヤ２１が逆転して、弛み除去した分量のシートベルトが引き出し可能にされている。
更に、この第１実施形態の場合、シートベルトに作用する張力によって、前記ラック２５が初期位置まで戻された時、ピニオンギヤ２１に作用している逆転方向の駆動トルクが規定以上であれば、前記ラック２５とピニオンギヤ２１との噛合を解除して、前記ピニオンギヤ２１の逆転によるシートベルトの更なる伸び出しを許容する噛合解除機構７が装備されている。
【００２６】
この噛合解除機構７は、前記ピニオンギヤ２１の逆転方向の駆動トルクによってラック２５に作用する駆動力が規定以上のときに、図３に示すように、前記ラック２５を初期位置に位置決めする部材である前記傾斜面５や受圧板２７が変形または破損することで、前記ラック２５を初期位置からさらに退出させて、ラック２５とピニオンギヤ２１との噛合を解除する構成とされている。
【００２７】
また、図４及び図５に示すように、前記ラック２５を摺動案内する案内溝３４の一側には、ラック２５が初期位置から一定距離退出したときに、前記ラック２５の摺動経路に突出して該ラック２５の初期位置への再復帰を規制するストッパ９が装備されている。
【００２８】
以上のプリテンショナー３によれば、ラック２５は初期位置で該ラック２５の先端の歯２５ａがピニオンギヤ２１に噛合させられる構成で、ラック２５の両端に歯を有しない部分を装備する必要がないため、ラック２５自体を短尺にするとともに、該ラック２５の移動範囲を必要最小限に抑えることが可能になり、ピニオンギヤ２１に噛合するラック２５の寸法の短縮によって装置を小型化することができる。
また、初期位置で既にラック２５とピニオンギヤ２１とが噛合状態にあるため、ガス圧によるラック２５の押圧駆動時にピニオンギヤ２１とラック２５とが衝撃的に噛合することがなく、衝撃的な噛合による破損の発生を回避することができる。
【００２９】
しかも、ラック２５の押圧動作による所定の弛み除去処理後に、シートベルトに作用する張力によってピニオンギヤ２１が逆転して前記ラック２５が初期位置まで戻された時、ピニオンギヤ２１に作用している逆転方向の駆動トルクが規定以上であれば、噛合解除機構７によって前記ラック２５とピニオンギヤ２１との噛合が解除されて、前記ピニオンギヤ２１の逆転によるシートベルトの更なる伸び出しが許容されるため、リトラクターに装備されるエネルギー吸収機構に十分なストロークを確保させることも可能になる。
【００３０】
なお、前述の第１実施形態では、ラック２５の初期位置への位置決めに、シリンダ２４の頂部に形成した傾斜面５を利用したが、図６の（ａ）に示すように、シリンダ２４の頂部内周に前記受圧板２７が当接するリブ５ａを装備したり、あるいは、図６の（ｂ）に示すように、突起５ｂを装備するようにしてもよい。
そして、これらのリブ５ａや突起５ｂは、ピニオンギヤ２１の逆転トルクによる受圧板２７の当接力が規定以上になった時に、変形または破損するように、強度を調整しておけば、前述の噛合解除機構７として有効に作用させることができる。
また、前述の第１実施形態では、噛合解除機構７としては、受圧板２７と傾斜面５の双方が変形若しくは破損して、ラック２５とピニオンギヤ２１の噛合が解除される構成としたが、受圧板２７または傾斜面５のいずれか一方の変形または破損によってラック２５とピニオンギヤ２１との噛合が解除されるようにしても良い。
【００３１】
また、図７に示すように、初期位置においてピニオンギヤ２１に噛合するラック２５の先端のラック歯２５ａは、歯を偏平にするなどにより、他のラック歯２５ａよりも強度を低く設定しておき、シートベルトに作用した張力によってラック２５が初期位置に戻された後に、図８に示すように、ピニオンギヤ２１の逆転によって規定以上の負荷がラック２５の先端のラック歯２５ａに作用したら、図９に示すように、ラック２５の先端のラック歯２５ａが変形または破損することで、ラック２５とピニオンギヤ２１との噛合が解除される構成としてもよい。
【００３２】
さらに、図１０及び図１１に示すように、前記噛合解除機構７によって、ラック２５が初期位置から一定距離退出したときに、前記ラック２５の歯がピニオンギヤ２１から離間する方向にラック２５を逃がす逃げ空間１０が、ラック２５の案内溝３４に装備された構成としてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のシ−トベルト用リトラクターのプリテンショナーによれば、ラックは初期位置で該ラックの先端の歯がピニオンギヤに噛合させられる構成で、ラックの両端に歯を有しない部分を装備する必要がないため、ラック自体を短尺にするとともに、該ラックの移動範囲を必要最小限に抑えることが可能になり、ピニオンギヤに噛合するラックの寸法の短縮によって装置を小型化することができる。
また、初期位置で既にラックとピニオンギヤとが噛合状態にあるため、ガス圧によるラックの押圧駆動時にピニオンギヤとラックとが衝撃的に噛合することがなく、衝撃的な噛合による破損の発生を回避することができる。
しかも、ラックの押圧動作による所定の弛み除去処理後に、シートベルトに作用する張力によってピニオンギヤが逆転して前記ラックが初期位置まで戻された時、ピニオンギヤに作用している逆転方向の駆動トルクが規定以上であれば、噛合解除機構によって前記ラックとピニオンギヤとの噛合が解除されて、前記ピニオンギヤの逆転によるシートベルトの更なる伸び出しが許容されるため、エネルギー吸収機構に十分なストロークを確保させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプリテンショナーの第１実施形態の分解斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態のプリテンショナーの初期状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態のプリテンショナーの噛合解除機構の動作説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態のプリテンショナーに装備されたストッパの配置説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態のプリテンショナーに装備されたストッパの動作説明図である。
【図６】本発明のプリテンショナーにおいてラックを初期位置に位置決めする機構の別の実施形態の説明図である。
【図７】本発明に係るプリテンショナーの第２の実施形態における初期状態を示す断面図である。
【図８】本発明に係るプリテンショナーの第２の実施形態における噛合解除機構の作動開始時の状態を示す断面図である。
【図９】本発明に係るプリテンショナーの第２の実施形態における噛合解除機構の作用説明図である。
【図１０】本発明に係るプリテンショナーの第３の実施形態における初期状態を示す断面図である。
【図１１】本発明に係るプリテンショナーの第３の実施形態における噛合解除機構の作用説明図である。
【符号の説明】
３ プリテンショナー
４ 巻取り軸
５ 傾斜面
７ 噛合解除機構
９ ストッパ
１０ 空間
２１ ピニオンギヤ
２２ ラックギヤケース
２５ ラック
２５ａ ラック歯
２７ 受圧板
４０ ピストン
４１ ピストン本体

Claims (1)

1. 車両衝突時等の緊急時にシ−トベルト用リトラクターの巻取り軸と連動回転可能に装備されたピニオンギヤと、
   シリンダ内に摺動可能に保持されたピストンが基端に設けられると共に、初期位置では先端の歯が前記ピニオンギヤに噛合した状態に組み付けされ、緊急時に前記ピストンに作用するガス圧力で押圧駆動されて、前記ピニオンギヤを介してリトラクターの巻取り軸をシートベルトの弛みが除去される方向に回転させるラックとを備えてなるシ−トベルト用リトラクターのプリテンショナーであって、
   緊急時の作動後に、シートベルトに作用する張力によってピニオンギヤが逆転して前記ラックが初期位置まで戻された時、ピニオンギヤに作用している逆転方向の駆動トルクが規定以上であれば、前記ラックとピニオンギヤとの噛合を解除して、前記ピニオンギヤの逆転によるシートベルトの伸び出しを許容する噛合解除機構を装備したことを特徴としたシ−トベルト用リトラクターのプリテンショナー。

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