JP3935359B2 - シートベルト巻取り装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パイプの一端に設けられたガス発生器から発生するガスの圧力により該パイプ内に整列配置されたボールを移動させ、該パイプの他の一端側に設けられたボール出口から排出されるボールの推進力により、プリテンション機構を回転させるシートベルト巻取り装置に関する。特には、充分な強度を有するとともに、エネルギ吸収（ＥＡ）機構の作動もスムーズなプリテンショナを有するシートベルト巻取り装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
車両に急激な加減速が発生した際に乗員を保護する設備として、ほとんどの車両にシートベルトが装備されている。さらに、最近のシートベルトには、車両の衝突時にシートベルトの締め力を一段強めて、乗員のシートへの初期拘束を図るプリテンショナを装備するものもある。さらに、シートベルトの拘束力が過大となりそうな場合に、徐々にベルトを繰り出して拘束力を制限するとともに、人体の運動エネルギを吸収するＥＡ機構を有するものもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図６は、プリテンショナ及びＥＡ機構を有するシートベルト巻取り装置の一例を示す分解斜視図である。なお、この図に示すプリテンショナは、現在開発中のものであり、公知のものではない。また、構成部品のうち本発明の説明に不要と思われるものは図示を省略してある。
【０００４】
ベースフレーム１の中には、スプール２が収納されており、スプール２には図示されないシートベルトが巻き付けられている。スプール２の回転に伴ってシートベルトの巻き取り、巻き戻しが行われる。スプール２の軸心にはトーションバー３が配置されており、トーションバー３の一端はロック機構部品４、５を介してリテーナ６に支持されている。トーションバー３は、ＥＡ機構の主要部品であり、ベルト張力が所定値を超えた場合に塑性捩れ変形し、それに伴ってスプール２がベルト繰り出し方向に徐々に回動する。
【０００５】
スプール２の一端（図の左端）には、ギア７が設けられている。このギア７は、図の下段左端に示されているリターンスプリングカバー８内のギアと係合している。このリターンスプリングカバー８内のリターンスプリングにより、スプール２はシートベルトを巻き取る方向に付勢されている。
【０００６】
このような基本構造を有するシートベルト巻取り装置に、プリテンショナが設けられている。以下、プリテンショナの構成を説明する。
リターンスプリングカバー８の右隣りに示すプリテンショナカバー９と、図の下段右端に示すプリテンショナプレート１０との間には、パイプ１１が設けられている。このパイプ１１の一端には、ガスジェネレータ１２が取り付けられている。そして、パイプ１１の内部には、スプリング１３、ピストン１４、複数のボール１５が配列されている。パイプ１１の他の端近傍の側方は切り欠かれており、他端にはガイドブロック３０が嵌め込まれている。
【０００７】
プリテンショナカバー９には２つのピン１７が設けられており、それに、リングギア１８が嵌め込まれて保持されている。そして、リングギア１８の外歯とパイプ１１の切り欠かれていない内壁の間に、最先端のボール１５が挟まって拘束されている。
【０００８】
一方、スプール２の図の左端部のギア１９には、ピニオン２０が嵌り込んでいる。通常の状態では、リングギア１８とピニオン２０は係合していないが、後に詳しく説明するように、ガスジェネレータ１２からガスが発生した場合には、その圧力によりボール１５が押され、その力でピン１７が折れて、リングギア１８がフリーとなり、ピニオン２０と係合する。そして、その状態でボール１５に押されてリングギア１８が回転し、ピニオン２０を介してスプール２を回転させる。このようにしてシートベルトにプリテンションがかけられる。
【０００９】
このような方式のプリテンショナにおいては、パイプ１１をプリテンショナカバー９とプリテンショナプレート１０の間に固定する必要がある。プリテンショナの作動時には、ガス圧によりボールを移動させる大きな力が作用するので、パイプ１１の拘束力は相当高くする必要がある。パイプ１１の上面は、プリテンショナカバー９の上面において保持することができるが、パイプ１１のボールが排出される側の先端部も強力に保持しなければならない。
【００１０】
一方、ＥＡ機構作動時には、スプール２やリングギア１８がプリテンショナ作動時とは逆方向に回転して、ボール１５をパイプ１１内に押し返そうとする動作が生じる。この際、ボール１５が詰まる（スタックする）おそれがあり、その対策も必要である。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、パイプの先端部を確実に拘束でき、ＥＡ機構の作動もスムーズなプリテンショナを有するシートベルト巻取り装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のシートベルト巻取り装置は、緊急時にシートベルトのスプールを巻き取り方向に回転させてベルトにプリテンションを与えるプリテンショナ、及び、 前記シートベルトに所定値以上の張力がかかった場合に、前記スプールを徐々にベルト引き出し方向に回転させるエネルギ吸収機構、 を有するシートベルト巻取り装置であって、 前記プリテンショナが、 ガスジェネレータと、 該ガスジェネレータの発生するガスによって加速される一連の複数のボールと、 該ボールを案内するパイプと、 該パイプの端部から射出される前記ボールが当たって回転駆動力を与える複数の駆動点を有し、前記スプールに連結される回転部材と、 を備え、 前記パイプの端部に前記ボールの射出をガイドするガイドブロックが取り付けられており、 前記ガイドブロックが、前記パイプ端に繋がる第１のガイド面、及び、該第１のガイド面の先に繋がる第２のガイド面、を有し、 前記第１のガイド面は、前記回転部材とほぼ同心の円弧状で、前記プリテンショナ作動時に前記ボールが衝突し、 前記第２のガイド面は、前記回転部材から徐々に遠ざかるように形成されており、 前記ガイドブロックの前記第１のガイド面下の部分は中実であり、一方、前記第２のガイド面下の部分は中空であり、 前記プリテンショナ作動後に前記エネルギ吸収機構が作動する際に、前記ボールが前記第２のガイド面に押し戻されて押圧力が該面にかかった場合に、該面を形成する前記ガイドブロックの部材が折れる起点となるノッチが前記ガイドブロックに形成されていることを特徴とする。
【００１３】
プリテンショナ作動時にボールの衝突するガイドブロックにおいては、第１のガイド面の部分は中実であるので、ボールの衝突力に対して充分な耐性を有する。例えば、シートベルトに巻きたるみ（スラック）がある場合には、プリテンショナ作動時にボールによって回転駆動される回転部材（リングギア）が最初に勢いよく回って、ボールのスピードが速いままボールがガイドブロックの第１のガイド面に当たり、相当な強さの力が相当広範囲にかかることがあるが、そのような場合にも、ガイドブロックの第１のガイド面の破損を回避できる。
【００１４】
一方、ＥＡ機構作動時にボールが押し戻されてスタックする可能性のあるガイドブロックの第２のガイド面は、中空であって前記ノッチが形成されているので、第２のガイド面に激しい押圧力がかかった場合には、ノッチが起点となってガイドブロックが折れてスタックしかけたボールが解放され、スムーズなＥＡ機構の作動を確保できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
まず、図１及び図２を参照しつつ、本発明の一実施例に係るプリテンショナの全体構成及び作動について説明する。
図１は、本発明の一実施例に係るプリテンショナの作動前の状態を示す正面断面図である。
図２は、同プリテンショナのガスジェネレータ発火直後の状態を示す正面断面図である。
【００１６】
これらの図に示すプリテンショナ１０は、図６に示すシートベルト巻取り装置に組み込まれている。プリテンショナ１０は、シートベルトリトラクタのベースフレーム１（図６参照）の左端側に取り付けられる。プリテンショナ１０のパイプ１１は、鋼管を曲げ加工したもの（一例）である。パイプ１１は、図１及び図２の下側の基端１１ａから右上に約９０°湾曲して直線部１１ｂへと繋がり、さらに図の上部の半円部１１ｃへと繋がっている。半円部１１ｃの先は、図の下方に向かう直線部１１ｄが繋がっている。この最後の直線部１１ｄの内側には、リングギア１８が介入可能なように切り欠かれた切欠部１１ｅが形成されている。切欠部１１ｅ内には、リングギア１８の外歯１８ａが入り込んでいる。
【００１７】
パイプ１１の基端部１１ａはパイプ１１よりもやや太くなっており、内部にガスジェネレータ１２が収納されている。このガスジェネレータ１２は、車両の衝突時に図示せぬ衝突検知手段から発信される検知信号に基づき火薬に点火し、ガス圧をパイプ１１内に供給する（図２参照）。このガスジェネレータ１２は、パイプ１１の基端部１１ａにかしめ固定されている。
【００１８】
図１に示すように、パイプ１１内には、１５個のボール１５が連なって装填されている。その先頭のボール１５−１は、リングギア１８の外歯１８ａに当たって止まっている。１５個のボール１５の最後端のボール１５−１５の後には、各ボールとほぼ同じ形状のピストン１４が装備されている。ピストン１４とガスジェネレータ１２間には、スプリング１３が装備されている。ピストン１４はスプリング１３によって付勢され、ボール１５を先頭側に押し付けている。各ボール１５は鋼製あるいはアルミニウム製等であり、ピストン１４はシリコーンゴム製等である。ピストン１４は、ガスの射出後に変形してパイプ１１内面に密接し、ガスを先頭側に漏らさないシールの役割を果たす。
【００１９】
パイプ１１の直線部１１ｄの先端部には、本発明のプリテンショナの特徴部品であるガイドブロック３０が嵌め込まれている。ガイドブロック３０はアルミ材等の鋳造部品（一例）である。ガイドブロック３０は、プリテンショナプレート１０（図６参照）の支持板２１にビス２２で固定されている。このガイドブロック３０の詳細については後述する。ビス２２は、パイプ１１を支持板２１に固定する役割も果たしている。このようなビス２２の代わりに、例えば、リベットや圧入ピン等の棒状の部材を挿入し、接着剤により抜け落ちないように固着してもよい。なお、図１及び図２において符号２３、２４で示すものは、プリテンショナカバー９（図６参照）の断面である。断面部２３はパイプ１１を拘束し、断面部２４はボール受け部２５を形成している。
【００２０】
プリテンショナ１０の全体的な作動は次の通りである。
図１に示す作動前の状態においては、リングギア１８はピン１７によって支持されている。ピニオン２０の内歯２０ｂは、スプール２（図６参照）のギア１９に嵌り込んでいる。プリテンショナの作動前のこの状態では、リングギア１８の内歯１８ｂとピニオン２０の外歯２０ａは噛み合っていない。そのため、プリテンショナ１０は、スプール２の回転に何ら影響を及ぼしていない。
【００２１】
プリテンショナの作動信号が出てガスジェネレータ１２からガスが発生すると、図２に示すように、そのガスの圧力でピストン１４が押される。すると、その力がボール１５に伝達され、最先端のボール１５−１がリングギア１８の外歯１８ａを押す。ボール１５−１がリングギア１８の外歯１８ａを押すと、図１のピン１７が破断してリングギア１８がフリーの状態となり、ボール１５の押す力を受けて図の右下側に移動する。これで、リングギア１８の内歯１８ｂとピニオン２０の外歯２０ａが噛み合う状態となる。
【００２２】
図２に示すように、リングギア１８とピニオン２０が噛み合う際に、リングギア１８が図の右方向に移動し、リングギア１８の隣り合う外歯１８ａ（歯底）とパイプ１１の内面との間に、ボール１５が通過する隙間ができる。そして、ガス圧で押されたボール１５−１は、その隙間を通ってリングギア１８を回転させながらボール受け部２５に排出される。次いで、２番目のボール１５−２がリングギア１８の外歯１８ａを押し、リングギア１８をさらに回転させながらボール受け部２５に排出される。このようにして、順次複数のボール１５が押し出され、それに伴ってリングギア１８が回転し、ピニオン２０を介してスプール２が回転することで、シートベルトにプリテンションがかけられる。
【００２３】
次に、本発明の主要部品であるガイドブロック３０の構成及び作用について詳細に説明する。
図３は、本発明に係るプリテンショナのガイドブロックの詳細図である。（Ａ）は側面断面図であり、（Ｂ）は正面図であり、（Ｃ）は裏面図であり、（Ｄ）は底面図であり、（Ｅ）は斜視図である。
図４は、ガイドブロックのガイド面にボールが衝突する状態を示す図である。
図５（Ａ）は、図１及び図２のプリテンショナのＥＡ作動時のボールスタック状態を説明するための拡大図であり、図５（Ｂ）は、ボールスタック時のガイドブロックの変形状態を説明するための拡大図である。
【００２４】
図３に示すガイドブロック３０は、先端が斜めにカットされた円柱状であり、その斜面がガイド面となっている。このガイド面は、図３（Ｂ）及び（Ｅ）に分かりやすく示すように、第１のガイド面３１と第２のガイド面３２とからなる。第１のガイド面３１は、ガイドブロック３０の上端部においてリングギア１８とほぼ同心の円弧状に形成されており、プリテンショナ作動時に、パイプ１１から射出されたボール１５が衝突する（図５参照）。一方、第２のガイド面３２は、第１のガイド面３１の先に繋がっており、リングギア１８からは徐々に遠ざかるような面とされている。
【００２５】
これら第１のガイド面３１と第２のガイド面３２の境界部には、図３（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｅ）に示すように、ノッチ３３が形成されている。このノッチ３３は、プリテンショナ作動後にＥＡ機構が作動する際に、ボール１５が第２のガイド面３２に押し戻されて、激しい押圧力が第２のガイド面３２にかかった場合（ボールスタック時）に、ガイドブロック３０が折れる起点となる（図４（Ｂ）参照）。なお、このノッチ３３の詳しい作用については後述する。
【００２６】
ガイドブロック３０には、ガイド面の幅方向に沿って貫通する貫通穴３６が形成されている。この貫通穴３６は、図３（Ａ）に分かり易く示すように、ほぼ第２のガイド面３２の下側においてくり貫かれて形成されている。この貫通穴３６の上端部３６ａは、ノッチ３３のほぼ下側に位置している。ガイドブロック３０の第１のガイド面３１下の部分は中実となっており、剛性が高い。一方、第２のガイド面３２下の部分は、貫通穴３６の存在により中空となっており、剛性が低い。
【００２７】
さらに、ガイドブロック３０の前面側（図３（Ａ）の右端側）において、貫通穴３６の上下内面２箇所には、内ノッチ３６ｂ、３６ｃが形成されている。一方、ガイドブロック３０の裏面側（図３（Ａ）の左端側）において、貫通穴３６の下内面には、内ノッチ３６ｄが形成されている。これら内ノッチ３６ｂ、３６ｃ及び３６ｄは、前述のノッチ３３と同様に、ボールスタック時にガイドブロック３０が折れる起点となる。これら内ノッチ３６ｂ、３６ｃ及び３６ｄの詳しい作用についても後述する。
【００２８】
図３（Ａ）、（Ｃ）に示すように、ガイドブロック３０の裏面と貫通穴３６間には、ビス孔３７が形成されている。このビス孔３７には、前述のビス２２が入る。
図３（Ｄ）に示すガイドブロック３０の底面３８には、窪み３８ａが形成されている。
【００２９】
次に、主に図４及び図５を参照して、ガイドブロック３０の詳細な作用について説明する。
前述したように、ガスジェネレータ１２からガスが発生し、このガス圧によりピストン１４及びボール１５が押されると、このボール１５がパイプ１１から射出され、リングギア１８を押し下げて回転させつつガイドブロック３０に至る。このとき、図２に示すように、ボール１５は最初第１のガイド面３１上に衝突して案内され、次いで第２のガイド面３２を通過し、ボール受け部２５に排出される。
【００３０】
ボール１５が通過する際に、ボール１５からガイドブロック３０に加わる力は、第１のガイド面３１を進行するにしたがって大きくなり、第２のガイド面３２では小さくなる。すなわち、図４に示すように、ボール１５からガイドブロック３０に加わる力は、矢印αにしたがって徐々に大きくなり、位置Ｂで最も大きくなり、矢印βにしたがって小さくなる。これに対し、本発明に係るガイドブロック３０は、第１のガイド面３１下（矢印α及び位置Ｂに相当する箇所）が中実で剛性が高くなっているので、ボール１５から大きな力が加わったとしても、ガイドブロック３０が破損する可能性が低い。
【００３１】
さらに、例えば、シートベルトに巻きたるみ（スラック）がある場合には、プリテンショナ作動時にボール１５によって回転駆動されるリングギア１８が最初に勢いよく回って、ボール１５のスピードが速いままボール１５がガイドブロック３０の第１のガイド面３１に当たり、相当な強さの力が相当広範囲にかかることがある。そのような場合にも、本発明に係るガイドブロック３０は、第１のガイド面３１下が中実で剛性が高くなっているので、ガイドブロック３０の第１のガイド面３１の破損を回避できる。
【００３２】
次に、ＥＡ時の動作について説明する。
ＥＡ時には、リングギア１８はスプールの回転とともに時計回り(図１及び図２の時計回り)に回転する。このとき、図５（Ａ）に示すように、パイプ１１の出口付近にあるボール１５がパイプ１１内（図５（Ａ）の矢印Ｘ方向）に引き込まれようとする。このようなボールスタックが起こった場合は、ガイドブロック３０とリングギア１８の外歯１８ａ間でボール１５が挟まれた状態となる。
【００３３】
このときは、ガイドブロック３０の第２のガイド面３２が、挟まれたボール１５及びリングギア１８の外歯１８ａに押される。このとき、ガイドブロック３０の第２のガイド面３２には、激しい押圧力がかかる。このような激しい押圧力がかかった場合、図５（Ｂ）に示すように、ノッチ３３及び内ノッチ３６ｂ、３６ｃ及び３６ｄの部分（全部又はそのうちのいくつか）が起点となって、ガイドブロック３０が折れる。そのため、スタックしかけたボール１５がリングギア１８とブロック３０の間から解放され（図５（Ｂ）の２点鎖線参照）、ギア１８の回転が妨害されないため、スムーズなＥＡ機構の作動を確保できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パイプの先端部を確実に拘束でき、ＥＡ機構の作動もスムーズなプリテンショナを有するシートベルト巻取り装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るプリテンショナの作動前の状態を示す正面断面図である。
【図２】同プリテンショナのガスジェネレータ発火直後の状態を示す正面断面図である。
【図３】本発明に係るプリテンショナのガイドブロックの詳細図である。（Ａ）は側面断面図であり、（Ｂ）は正面図であり、（Ｃ）は裏面図であり、（Ｄ）は底面図であり、（Ｅ）は斜視図である。
【図４】ガイドブロックのガイド面にボールが衝突する状態を示す図である。
【図５】図５（Ａ）は、図１及び図２のプリテンショナのＥＡ作動時のボールスタック状態を説明するための拡大図であり、図５（Ｂ）は、ボールスタック時のガイドブロックの変形状態を説明するための拡大図である。
【図６】プリテンショナ及びＥＡ機構を有するシートベルト巻取り装置の一例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１０ プリテンショナ
１１ パイプ １２ ガスジェネレータ
１３ スプリング １４ ピストン
１５ ボール １８ リングギア
２０ ピニオン ２２ ビス
３０ ガイドブロック
３１ 第１のガイド面 ３２ 第２のガイド面
３３ ノッチ
３６ 貫通穴 ３６ａ （貫通穴の）上端部
３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ 内ノッチ
３７ ビス孔 ３８ 底面
３８ａ 窪み

Claims (2)

1. 緊急時にシートベルトのスプールを巻き取り方向に回転させてベルトにプリテンションを与えるプリテンショナ、及び、
   前記シートベルトに所定値以上の張力がかかった場合に、前記スプールを徐々にベルト引き出し方向に回転させるエネルギ吸収機構、
   を有するシートベルト巻取り装置であって、
   前記プリテンショナが、
   ガスジェネレータと、
   該ガスジェネレータの発生するガスによって加速される一連の複数のボールと、
   該ボールを案内するパイプと、
   該パイプの端部から射出される前記ボールが当たって回転駆動力を与える複数の駆動点を有し、前記スプールに連結される回転部材と、
   を備え、
   前記パイプの端部に前記ボールの射出をガイドするガイドブロックが取り付けられており、
   前記ガイドブロックが、前記パイプ端に繋がる第１のガイド面、及び、該第１のガイド面の先に繋がる第２のガイド面、を有し、
   前記第１のガイド面は、前記回転部材とほぼ同心の円弧状で、前記プリテンショナ作動時に前記ボールが衝突し、
   前記第２のガイド面は、前記回転部材から徐々に遠ざかるように形成されており、
   前記ガイドブロックの前記第１のガイド面下の部分は中実であり、一方、前記第２のガイド面下の部分は中空であり、
   前記プリテンショナ作動後に前記エネルギ吸収機構が作動する際に、前記ボールが前記第２のガイド面に押し戻されて押圧力が該面にかかった場合に、該面を形成する前記ガイドブロックの部材が折れる起点となるノッチが前記ガイドブロックに形成されていることを特徴とするシートベルト巻取り装置。
2. 前記ノッチが、前記第１のガイド面と第２のガイド面の境界部に形成されていることを特徴とする請求項１記載のシートベルト巻取り装置。

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