JP3655241B2 - シートベルトリトラクタ - Google Patents

Description

【０００１】
本発明はシートベルトリトラクタに関する。
【０００２】
独国特許出願公開第４１１２６２０号明細書には、シートベルトのウェビングに常時力を掛ける駆動スプリングを備えたシートベルトリトラクタが開示されている。駆動スプリングのスプリングケースが、シートベルトリトラクタ内の電気モータによって、乗物の使用者の快適性を改善するために、シートベルトのウェビングにかかる引き込み力を変化させるように調整される。引き込み力は駆動スプリングの外側の固定点を回転させて調整することによって変更される。引き込み力は、シートベルトがバックルで留められたときに弱められる。シートベルトが取り外された時、駆動スプリングの外部の固定点は、駆動スプリングがウェビングに、より強い引き込み力を掛けるように調整できる。
【０００３】
シートベルトリトラクタに、プリテンショナーとロードリミッタを設けることも知られている。１つのタイプのプリテンショナーでは、ベルトリールを回転させるクラッチが用いられている。このタイプのプリテンショナーは独国特許出願公開第２９６０５２００号明細書に開示されている。シートベルトリトラクタには、ベルトリールがロックされている間、乗物の乗員に掛かる負荷を制限し、すなわち低くするロードリミッタを設けることもできる。
【０００４】
本発明は、請求項１に記載のようにして、プリテンショナーによってシートベルトウェビングの緩みが迅速に取り除かれるようにする。
【０００５】
発明の詳細な説明
図１はシートベルトリトラクタのスプリング側の断面図である。シートベルトリトラクタはフレーム１上に回転可能に搭載されているベルトリール２を有している。ベルトリールはシートベルトを巻き取ったり巻き戻したりするのに用いられるが詳細は図示していない。ベルトリールは駆動スプリング３によって巻き取り方向に付勢されている。駆動スプリング３は、駆動スプリング３の付勢力をベルトリール２に伝達するスプリングコア３０をその内側に有している。駆動スプリング３はスプリングカートリッジ２８に外側の固定点３２で固定されている。電気モータであることが好ましい電気駆動装置４によってばね力が調整される。電気駆動装置４の出力軸はウオームギア３３上のウオーム２７を経てスプリングカートリッジ２８に働く。
【０００６】
ウェビングに掛かる引き出し力の強さは、シートベルトが使用されているか否かによって変化させられる。バックルセンサ２３が、シートベルトが使用中であることを検知すると、快適性コントローラ２０が電気駆動装置４に駆動スプリング３の付勢力を弱めるように信号を出力する。それによって、乗物の乗員によって知覚されるシートベルトの快適性のレベルが改善される。この快適性の調整は速度が比較的遅い。シートベルトがバックルから外されると、バックルが開かれたのがバックルセンサ２３によって検知され、電気駆動装置４は、駆動スプリング３の付勢力を強めるように快適性コントローラ２０によって制御される。その結果、シートベルトは、より強い付勢力によって完全に引き込まれた位置へとベルトリール２上に巻き取られる。
【０００７】
図示の実施の形態では、電気駆動装置４によって生成されるトルクは駆動スプリング３のばね力を調整するのに用いられるだけでなく、シートベルトにプリテンションを掛けるのにも用いられている。乗物の通常の運行時に外されているクラッチ５が出力軸、すなわちウオームギア２７とベルトリール２との間に設けられている。クラッチが外されている時には、駆動スプリング３の付勢力は、前に詳細に述べたようにベルトリールに作用する。クラッチは、電気駆動装置によって生成されるトルクをベルトリールに伝達する。クラッチは、トルクによって変形させることができる、変形させた時にクラッチが接続状態になるスプリング６を有している。スプリング６は、中央の円筒状のスプリング領域８と、両端のスプリングアーム９，１０を有している。
【０００８】
もし、高い確率で衝突することが乗物のセンサシステム２２によって検知された時には、電気駆動装置４と作動装置３５が、センサシステムに接続されたプリテンショナーコントローラ２１によって始動される。プリテンショナーコントローラ２１は、快適性コントローラ２０と共に、中央コントローラ１９の一部であってよい。図１に示す実施の形態では、作動装置３５は、衝突の可能性が高い時にプリテンショナーコントローラ２１から供給される信号によって電気的に作動させられる。調整部材用の作動装置は、ベルトリールとスプリング６の側面の間を嵌め合わせによって係合させ、それが保持されるように調整される。作動装置は機械的、電気的、あるいは電磁的に動作させることができる。調整部材はベルトリールの軸線に対して半径方向に動くことが望ましい。このために、リフティングマグネットを調整部材に働かせてもよい。作動装置が作動させられ、電気駆動装置４が始動された時に、クラッチ５は、電気駆動装置によって生成されるトルクが直接ベルトリール２に伝達されるように係合させられる。
【０００９】
クラッチ５が係合させられた時に、電気駆動装置４によって生成されるトルクは、シートベルトに逆戻し可能にプリテンションを掛けるようにベルトリール２に伝達される。クラッチが係合させられている間、電気駆動装置によって生成されるトルクは、巻き取り軸に働くように維持される。もし衝突が起きなかった時には、作動装置は停止され、その結果、スプリング６の一側面とベルトリールの間を嵌め合わせによって係合しているクラッチロック機構は係合を外される。
【００１０】
図示の実施の形態では、クラッチ５は、変形した時にクラッチを係合状態にする変形可能なスプリング６を有している。このスプリング６は、後述するように、調節部材７が歯２５，２６に係合されている状態で、電気駆動装置４によって生成されるトルクによって変形させられる。このトルクは、ベルトリールの軸線３１と同軸でその周りに回転可能な、ベルトリール２の軸方向の突出部３４の周囲を回転可能に取付けられた駆動部１４に緩衝装置２９を経て任意に伝達される。駆動部１４は電気駆動装置と、スプリング６の、トルクが伝達される側の間に配置することができる。クラッチを作動させるために電気駆動装置によって生成されるトルクは最初にスプリング６を変形させるので、電気駆動装置からベルトリールに急激にトルクが伝達されるのが回避される。
【００１１】
駆動スプリング３の付勢力はベルトリールの軸方向のこの突出部３４によってベルトリール２に伝達することもできる。駆動部１４はスプリング６の一端に強固に連結されている。このスプリング６のこの端部は、図示の実施の形態においては、スプリングアーム９である。図示の実施の形態においては、このスプリング６はラップスプリングであり、特に、螺旋コイル状のラップスプリングである。このラップスプリングであるスプリング６は、方形の断面を有する、駆動部１４の円筒部１５の周囲を円筒形のスプリング領域８で巻いているスプリングワイヤから形成されている。この円筒部はスプリング６のスプリング心棒として働く。ラップスプリングであるスプリング６の一端、すなわちスプリングアーム９は電気駆動装置に連結され、スプリング６の他端、すなわちスプリングアーム１０はベルトリールに連結される。スプリング６の、ベルトリールに連結された一端、すなわちスプリングアーム１０はクラッチロック機構によって適切にロックすることができる。クラッチロック機構は、ベルトリールに嵌め合わせによって係合されるように作動装置によって動かされる。スプリング６の一端、すなわちスプリングアーム１０を、トルクが発生している間にロックすると、スプリング６をスプリング６の他端、すなわちスプリングアーム９に働くトルクによって変形させることが可能になる。クラッチはこの変形によって係合させられる。
【００１２】
スプリング６がラップスプリングである場合、円筒形のスプリング領域は半径方向に変形させられ、ベルトリールまたはベルトリールに対して回転できないように連結された部品に対して直接、引っ掛かり合うことなく接触させられ、特に摩擦を生じるように接触させられる。電気駆動装置によって生成されるトルクは、この引っ掛かり合うことのない接触によって直接ベルトリールに伝達される。
【００１３】
負荷を伝達する部品が、トルクを緩衝装置２９によってシートベルトリトラクタに伝達している間に破壊される可能性は本発明によって低減される。電気駆動装置と駆動部との間に配置されるのが望ましい緩衝装置は、駆動部と電気駆動装置との間の過負荷、特に、電気駆動装置の出力部のウオームギアと駆動部の組における過負荷を補償する。この緩衝装置は負荷を掛けられた状態の間にエネルギーを蓄積するのが望ましい。このエネルギーは、ベルトリールが、通常の使用状態においてウェビングを減速させずに引き出せる状態になるように、ベルトリールのロックを解除するのに用いることもできる。
【００１４】
スプリング６の、スプリングアーム１０の形態の他端は、駆動部１４の円筒部１５に回転可能に取付けられている軸受部品１３に強固に連結されている。図示の実施の形態では、軸受部品は環状である。
【００１５】
スプリング６の円筒形のスプリング領域８は、駆動部１４の円筒部１５と、ベルトリール２に回転できないように連結された中空シリンダ１６の間に形成された環状のスペース内に位置している。中空シリンダ１６はその外周に歯２５を有している。また、環状の軸受部品１３もその外周に歯２６を有している。この２組の歯２５，２６は相互に揃えられており、すなわち両者は同じ半径上に位置している。
【００１６】
クラッチロック機構１２は、調整部材７上で、中空シリンダ１６と環状の軸受部品１３の周りに回転可能に取付けられている。クラッチロック機構１２は、シートベルトリトラクタの通常の動作時には自由に回転できるように取付けられている。クラッチロック機構１２は、中空シリンダ１６および軸受部品１３の歯２５，２６と同時に係合せることができる内側の歯２４をその内周上に有している。このために、調整部材７は作動装置３５の作動時にベルトリールの軸線３１に対して半径方向に動かされる。クラッチロック機構１２上の内側の歯２４は、所定の周角度範囲内で中空シリンダ１６および軸受部品１３上の２組の歯２５，２６と係合する。クラッチロック機構１２は中空シリンダ１６と軸受部品１３に対して偏心した位置に位置する。クラッチロック機構は環状の構成であるのが望ましく、回転可能に取付けられている。このため、作動装置３５は、作動させられると調整部材７をベルトリールの軸線３１に対して半径方向に移動させるリフティングマグネットであってよい。一方、調整部材７を慣性質量による慣性力や遠心力に基づいて調整して移動させることも可能である。
【００１７】
駆動部１４を経て電気駆動装置４によって伝達されたトルクはスプリングアーム９に掛かる。他のスプリングアーム１０は、ベルトリール２に連結されている軸受部品１３に連結されている。スプリング６の一端、すなわちスプリングアーム１０がクラッチロック機構１２によってロックされ、トルクがスプリング６の他端、すなわちスプリングアーム９に伝達されると、スプリング６の円筒形のスプリング領域８は変形させられ、その直径が、中空シリンダ１６の内壁１７と摩擦を生じるように接触するまで大きくなる。電気駆動装置４とベルトリール２の間が摩擦を生じるように接触させられ、それによってトルクはベルトリールに伝達される。このトルクはベルトを巻き取る方向に掛かり、その結果、シートベルトにプリテンションが掛けられる。シートベルトのプリテンションは、運行するのに危険であり、衝突の可能性が高い状況だけでなく、衝突中にプリテンションが必要な場合にも掛けられる。
【００１８】
もし衝突が発生せず、しかし、プリテンションが、衝突の可能性のためにセンサシステムによって始められていた場合には、電気駆動装置４によって維持されていたトルクは所定の時間の後に弱められ、すなわち停止される。スプリング６はその復元力によって最初の位置に戻る。円筒形のスプリング領域８と中空シリンダ１６の内壁１７の間の、摩擦を生じる接触が、このようにして解除される。この後、電気駆動装置４は駆動スプリング３の快適性制御へと元に切換られる。スプリング６の復元力は、ベルトリールからブロック用の歯止めを外すのにも用いることができる。
【００１９】
実施の形態が図２から図５に示されている緩衝装置２９は、負荷が掛かったときにエネルギーを蓄積するように構成されている。負荷が掛かった状態は、トルクが電気駆動装置４からベルトリール２に伝達されている時にプリテンションが行われている間に発生する。緩衝装置２９は、弾性的に変形可能なトルク伝達手段を備えており、このトルク伝達手段はその変形によってエネルギーを蓄積する状態になる。これは、弾性を有する緩衝部材の、トルク伝達中における弾性変形の結果として生じる。
【００２０】
図２および３に示す実施の形態において、トルクを伝達する変形可能な緩衝部材は、５０から９０のショア硬度を有するのが望ましい弾性材料からなる回転体３６である。図２に示す実施の形態では、３個の回転体３６が用いられており、図３に示す実施の形態では、５個の回転体３６が用いられている。しかしながら、弾性を有する緩衝部材としてただ1個の回転体を用いることもできる。奇数個の回転体３６を用いるのが望ましい。
【００２１】
弾性的に変形可能な回転体３６は入れ子式の２個のリング４０，４１の間に配置されている。転がり用の軸線３９の周りにある転がり通路が各回転体用にこれらのリングの間に形成されている。転がり用の軸線３９の周りにある転がり通路は２つの転がり面３７，３８の間に形成されている。内側の転がり面３８は円筒形の形状となっており、内側のリング４１の外面によって形成されている。外側の転がり面３７は外側のリング４０の内側に形成されている。図２および３に示すように、２つの転がり面３７，３８の間の距離は、転がり通路の軸線３９の周りにある、回転体３６の経路に沿って変化している。弾性的に変形可能な各回転体３６が、トルクを伝達する時にスタート位置から動いた場合、各回転体３６は転がり面３７，３８上を転がり、２つの転がり面の間の距離が短くなっている領域へと移動する。このようにして、各回転体３６の弾性材料は圧縮される。トルクがやわらげられて伝達されるのに加えて、これによって、既に述べたように、回転体内がより高いエネルギー状態になる。
【００２２】
図４および５に示す実施の形態では、回転体４３は例えばスチールのような固い材料から形成されており、２つの転がり面の１つ、望ましくは外側の転がり面４４を形成する材料４５が弾性材料から構成されている。あるいは、図４および５の、緩衝装置の２つの実施の形態の構成は、図２および３の実施の形態と同じであってもよい。
【００２３】
図１において、外側のリング４０はウオームギア３３に回転できないように連結されている。回転体３６，４３は駆動部１４上の軸受４２に回転可能に取付けられている。
【００２４】
ウェビングにプリテンションを掛けるために外側のリング４０を駆動している間、外側のリングは駆動スプリング３の快適性の調整よりも速い速度で駆動される。駆動の動きをやわらげるために、回転体３６，４３は、２つのリング４０、４１の間の、転がり面３７または４４と３８の間の距離が短くなっている領域へと移動する。次に、回転体３６，４３は転がり面の間の距離が短くなっている領域内の一定の位置に保持され、外側のリング４０の回転運動が駆動部１４に伝達される。その後、クラッチ５は、既に述べたように係合され、プリテンション用のトルクがベルトリール２に伝達される。蓄積されたエネルギーは、詳細は示されていないブロック用の歯止めを、ベルトリールを元に戻すために、ベルトリールにブロックするように係合しているのから外すのに任意に用いることができる。
【００２５】
もし、ベルトリールが引き出されるのが衝突の際にロードリミッタ１８によって減速された場合、回転運動は、係合されたクラッチを経て駆動部１４に、したがって回転体３６に伝達される。前方に移動させられる、乗物の乗員の体によって生じた力の大きさに応じて１回から５回の回転を生じることができる。回転体３６，４３は、転がり通路の軸線３９の周りをそれらの軌道に沿って回転し、この逆戻りの段階における新しいスタート位置に達する。ウオームギア３３とウオームとの組への損傷はこのようにして防止される。引き続いて衝突が起きた場合にシートベルトウェビングにプリテンションを、既に述べたように掛けることも可能である。
【００２６】
内側のリング４１は転がり通路の軸線３９を取り囲むフリーホイールリングであるのが好ましい。転がり通路の軸線は図示の実施の形態においてはベルトリールの軸線３１と同軸である。内側のリング４１の、転がり面３８を形成する円筒形の表面は、スリップを避けるために、例えばわずかにぎざぎざにして、相応に粗い構成にしてもよい。
【００２７】
回転体３６または転がり面４４に適した、弾性を有するポリマーはエチレンポリピレンエラストマー、例えばＥＰＤＭ（エチレン／プロピレン／ジエンターポリマー）であってよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 シートベルトリトラクタのスプリング側の断面図と制御装置のブロック構成図である。
【図２】 第１の実施の形態の緩衝装置を示す図である。
【図３】 第２の実施の形態の緩衝装置を示す図である。
【図４】 第３の実施の形態の緩衝装置を示す図である。
【図５】 第４の実施の形態の緩衝装置を示す図である。

Claims (9)

1. （ａ）フレーム（１）上に回転可能に取付けられたベルトリール（２）と、
   （ｂ）前記ベルトリールを巻き取り方向に付勢する駆動スプリング（３）と、
   （ｃ）前記駆動スプリングのばね力を調整する電気駆動装置（４）と、
   （ｄ）前記電気駆動装置（４）と前記ベルトリール（２）との間に設けられ、前記電気駆動装置（４）によって生成されたトルクを前記ベルトリール（２）に伝達するクラッチ（５）であって、該クラッチ（５）は、前記トルクによって変形させることができ、変形した際に前記クラッチを係合状態にするスプリング（６）を備え、変形可能な前記スプリング（６）の第１の端部（９）が前記電気駆動装置（４）の側に連結されており、変形可能な前記スプリング（６）の第２の端部（１０）が、乗物センサ（２２）の信号に応答して作動装置（３５）によって移動させることができる調節部材（７）を経て前記ベルトリール（２）の側に連結され、前記スプリング（６）と前記ベルトリール（２）の側の間が、前記調整部材（７）によって前記ベルトリール（２）の側に係合させて連結させることが可能なクラッチロック機構（１２）によって、はめ合わせによる係合をさせられ、該クラッチロック機構（１２）は、外周の歯（２４）を備える環状の構成を有し、前記クラッチロック機構（１２）は、係合状態において、前記ベルトリールの軸線（３１）に対して偏心し、前記ベルトリールの側の歯（２５）および前記電気駆動装置の側の歯（２６）が前記外周の歯（２４）の一部と係合する位置に配置される、クラッチ（５）と、
   （ｅ）前記ベルトリール（２）と前記電気駆動装置（４）との間に配置された緩衝装置（２９）と、
   を備えるシートベルトリトラクタ。
2. 前記スプリング（６）と前記ベルトリール（２）の側との間の嵌め合わせによる係合が、前記調整部材によって前記ベルトリールの側と、前記スプリングが２つの端部の一方で連結された軸受部品（１３）とに係合させて連結させることが可能である前記クラッチロック機構によって行われる、請求項１に記載のシートベルトリトラクタ。
3. 前記スプリング（６）の変形領域を、トルクを伝達するために前記ベルトリールの側に摩擦を生じるように接触させることが可能であり、前記スプリングは前記電気駆動装置（４）によって駆動される駆動部と前記ベルトリール（２）の側との間に位置している、請求項１または２に記載のシートベルトリトラクタ。
4. 前記スプリング（６）は、方形の断面を有するラップスプリングであり、該ラップスプリングは、一方が前記電気駆動装置（４）の側に連結されており、他方が前記調整部材を経て前記ベルトリール（２）の側に連結されている、端部のアームを有している、請求項１から３のいずれか１項に記載のシートベルトリトラクタ。
5. 前記クラッチ（５）の係合状態は、前記電気駆動装置（４）によって生成されるトルクによって維持される、請求項１から４のいずれか１項に記載のシートベルトリトラクタ。
6. 前記緩衝装置（２９）は、ロードリミッタが動作した時に前記ベルトリール（２）の側と前記電気駆動装置（４）の側との間の相対的な動きを可能にする、請求項１から５のいずれか１項に記載のシートベルトリトラクタ。
7. 前記緩衝装置（２９）は、負荷を掛けられた状態の間にエネルギーを蓄積し、前記緩衝装置によって蓄積された前記エネルギーは、ベルトの引き出しを阻止しているのを解除するために、係合された前記クラッチ（５）を経て前記ベルトリール（２）に伝達することができる、請求項１から６のいずれか１項に記載のシートベルトリトラクタ。
8. 前記緩衝装置（２９）は、固い材料からなる２つの転がり面（３７，３８）の間を転がり通路の軸線（３９）の周りに転がるように案内された弾性的に変形可能な材料からなる少なくとも1個の回転体（３６）を有し、２つの前記転がり面の間の距離は前記回転体を弾性的に変形させるために前記転がり通路に沿って変化している、請求項１から７のいずれか１項に記載のシートベルトリトラクタ。
9. ２つの前記転がり面（３７，３８）は入れ子式の２個のリング（４０，４１）上に構成され、外側の前記リング（４０）と前記回転体（４３）との間でトルクが伝達される、請求項８に記載のシートベルトリトラクタ。

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