JP4138652B2 - シートベルトプリテンショナ装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、自動車の衝突などの発生時にシートベルトを自動的に緊張させるためのプリテンショナ装置に関するものである。
背景技術
従来、自動車の座席には、正面衝突事故などにおいて乗員が慣性力により前方へ飛び出してしまうことを防止するために、乗員の上記移動を拘束するためのシートベルトが設けられている。このシートベルトには、通常の運転時には乗員の動作を拘束せず、急停止時、あるいは衝突時にのみシートベルトの巻取軸をロックする緊急時自動ロック装置付リトラクタ装置（以下ＥＬＲ装置と略す）が設けられることが通例である。このＥＬＲ装置は、所定値以上の減速度を検知して極めて短時間のうちに巻取軸をロックし、これによってシートベルトがそれ以上繰り出されないようにするものである。
上記ＥＬＲ装置のように巻取軸をロックするだけのものでは、巻取軸に緩く巻かれている場合には、その緩みが取れるように巻き締まる分だけＥＬＲ装置からシートベルトが引き出されることを防止することができない。そこで、例えばシートベルトを繋着したバックルを急速にシートベルトを緊張せる方向に移動させて、上記引き出される分によりシートベルトにたるみが生じることを防止すると共に、更にシートベルトの拘束力を増大させるようにしたプリテンショナ装置が提案されている。このようなプリテンショナ装置としては、例えば特開平１０−３５４１２号公報、実用新案登録第３０７２４４６号公報、特許第２９８１３９３号公報等に開示されているように、シリンダと、このシリンダに内蔵されたピストンと、化学反応で発生する高圧ガス発生装置とを有する動力発生装置（アクチュエータ）を用い、高圧ガス発生装置により発生したガス圧によりピストンを駆動し、そのピストンロッドの作動端に結合されたケーブルを介してバックルを牽引する構造としたものがある。
上記したようなプリテンショナ装置はシートベルトの緩みをとることによってその効果を発揮するため、確実な作動が要求される。例えばケーブルをシリンダ内に引き込む構造では、ケーブルを引き込むシリンダ開口側に高圧ガス発生部を設けるため、シリンダ開口とケーブルとの間を確実にシールする必要がある。しかしながら、実用新案登録第３０７２４４６号公報に記載されたシール構造等をもってしても、確実にシールすることは難しく、実際にはケーブルとシリンダ開口との隙間やケーブル内部の隙間からガスが漏れることが懸念され、このガス漏れを補うために多くのガス発生剤を使用すると、装置が大型化しがちになるという問題があった。また、バックルの牽引量を確保するためにピストンのストロークを或る程度大きくとる必要があり、これによっても装置が大型化しがちになる。加えて、ＣＯ等が発生するガス発生剤を多く使用するとＣＯ等の発生量が多くなるため、この点でも好ましくない。
一方、前席では通常センターコンソール側にバックルが配置されていることから、上記したようなプリテンショナ装置は、センターコンソールとシートスライドレールとの隙間に配置されることになる。しかしながら、一般にこの隙間は狭く、プリテンショナ装置の大きさが制限される。
また、ケーブルを用いず、回転アーム、ベルクランク等により、力の作用する方向を変換して伝達する構造も考えられるが、装置の配置自由度がケーブルを用いるものに比較して低い。また、車両の衝突は正面衝突に限られず、斜め方向に衝突する場合もあり、そのような斜突時の乗員の飛び出し方向は衝突方向に応じて変化する。そのため、斜突時の飛び出しによる乗員からシートベルト及びバックルを介して入力される力の方向が正面衝突時とは異なる場合には、動力伝達機構に曲げモーメント等が生じることもあるため、それに耐える強度を確保するために装置の大型化、重量化が懸念される。
発明の開示
上記課題を解決するため、本発明においては、車両衝突などの発生時にシートベルトを自動的に緊張させるためのプリテンショナ装置であって、一端を車体固定部に固定されかつ他端を前記バックルに結合されたワイヤと、前記車両衝突などの発生時に作動して前記シートベルトを緊張させる向きに前記バックルを変位させるべく前記ワイヤの中間部を付勢するためのアクチュエータと、前記ワイヤを前記付勢される部分と前記バックルとの間にて摺動自在にかつ傾動自在に支持する回転ガイドとを有することを特徴とした。
これによれば、車両衝突などの発生時にアクチュエータによりワイヤの中間部を付勢してバックルを引き込むように変位させることができる。この時、バックルの引き込み方向の基点がワイヤのアクチュエータにより付勢される部分になると、アクチュエータの作動端の移動に応じてバックルの引き込み方向の基点も移動して、バックルもその方向に移動してしまう。それに対して、ワイヤの付勢される部分とバックルとの間を回転ガイドにより摺動自在にかつ傾動自在に支持することから、バックルの引き込み中心をワイヤガイドにより定点とすることができる。バックルの変位がアクチュエータの動作に影響されることがないため、バックルすなわちシートベルトを安定して引き込むことができる。
特に、前記アクチュエータが、固定されたシリンダと、該シリンダ内に受容されたピストンと、前記シリンダの内圧を急激に高めるためのガス発生手段と、前記シリンダの内圧上昇により移動する前記ピストンに連動して前記シリンダから突出方向に移動することにより前記ワイヤの中間部を付勢するように設けられたピストンロッドとを有すると良い。これにより、車両衝突などの発生時にシートベルトを急速に引き込むことができ、乗員の飛び出しを早期に防止し得る。
さらに、前記ピストンロッドを前記移動時に振れないようにガイドするピストンロッドガイド手段が設けられていることにより、急激に高まるガス圧により勢いよく飛び出すピストンロッドが飛び出すに連れて振れ易くなっても、その振れをピストンロッドガイド手段により防止することができるため、ピストンロッドの飛び出し時の倒れを防止してバックルを安定した状態で引き込むことができる。
また、前記アクチュエータの作動終点近傍にて徐々にその作動エネルギーを吸収する緩衝構造を更に有すると良い。通常、シートベルトを外すときの力は約５ｋｇｆ程度（バックルのボタンを押す力）であるが、プリテンショナ装置がフル作動して止まるときに衝撃的に停止すると瞬間的に１０００Ｇ〜１５００Ｇ程度の減速加速度がボタン（バックル全体）に入力する場合がある。ボタンの重量は、樹脂等の材料で作ることにより軽量化され得るが、それでも５ｇ〜１０ｇ程度はある。そのため、１０００Ｇ〜１５００Ｇ程度の加速度が入力すると、５ｋｇｆを越える荷重がボタンに加わることになり、自己解除してベルトが外れてしまうことが考えられる。従って、プリテンショナ用バックルには、これを防止するためにストロークエンド付近でエネルギーを吸収して衝撃的な減速加速度がバックルに加わらないようにすると良く、そのために緩衝構造を設けると良い。また、プリテンショナ装置自体にも大きな衝撃力が反力として伝わらなくなるため、強度設計上有利であり、軽量化にも寄与する。更に、衝撃音がなくなり、作動静粛性が向上する。
また、前記ワイヤが前記付勢される部分にて湾曲するように設けられていると共に、前記バックルの位置を保持し得るように前記ワイヤの前記湾曲部分の外周部分を押さえることができるが前記アクチュエータの作動に対しては抵抗とならない強度のワイヤ保持ヒューズが設けられていると良い。これによれば、シートベルトのタングをバックルに装着する時の押し込み力によりワイヤが押し込まれることを防止することができ、通常のシートベルト使用時におけるバックルの位置を安定化し得ると共に、バックル引き込み時にはそのワイヤ保持力が抵抗となることがなく、ワイヤ保持ヒューズを設けてもバックル引き込み時の動作が影響されることがない。
また、前記ワイヤの前記他端にスリーブが固着され、前記スリーブが、前記スリーブを外囲するように形成されかつ車体固定部に固設された保持金具により保持されていると良い。これによれば、ワイヤの車体固定部側部分がスリーブにより剛性が高まり、そのスリーブを外囲するように保持金具により保持することから、ワイヤの車体固定部側部分の倒れを防止することができ、車体固定部側に板材を用いる場合にその板厚を厚くすることなく保持し得る。
また、前記アクチュエータの前記付勢方向への作動のみを可能にする逆止機構が設けられていることにより、衝突初期にアクチュエータの作動が停止しても、衝突終了までバックルを引き込んだ位置に保持することができ、シートベルトを緊張状態に保持し得る。
特に、前記逆止機構が前記アクチュエータと一体化されていると良く、これにより両者間の剛性が高まるため、アクチュエータ及び逆止機構の動作が安定し得る。
本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照して以下に示す。
発明を実施するための最良の形態
次に、本発明の実施の態様を添附図面を参照して以下に示す。
図１は、本発明が適用されたシートベルトプリテンショナ装置及びその周辺部分を示す斜視図である。車室内のセンタピラー１下部に固設されたＥＬＲ装置２から上方へ引出されたシートベルト３は、センタピラー１の上部に取付けられたスルーリング４を通過した後下向きに延出され、シート５の後部側面にその端部６が固定されている。そしてシートベルト３におけるスルーリング４と端部６との間の部分には、シートベルト３に沿って移動自在なようにタングプレート７が設けられている。また、シートベルト端部６の固着点と反対側のシート側面には、本発明によるプリテンショナ装置１０が設けられ、このプリテンショナ装置１０にバックル８が取付けられている。
シート５に着座した乗員が、ＥＬＲ装置２からシートベルト３を引き出し、バックル８にタングプレート７を繋着することにより、乗員の肩から胸、及び腰回りにかけてシートベルト３が掛け渡される。
プリテンショナ装置１０は、車両衝突事故などに際してシートベルト３の緊張力を自動的に増強させるために設けられている。図２及び図３に良く示すように、車体固定側とみなせるシート５の座部の側面に装置全体を固定するためのベースプレート１１が設けられ、そのベースプレート１１にワイヤ１２の一端が固定され、ワイヤ１２の上方に向けて延出された他端にバックル８をボルト結合するための孔付きプレート状のアイエンド２８が連結されている。このアイエンド２８は、ワイヤ１２の端部にかしめて一体化したスリーブ２８ａを介してワイヤ１２と結合されている。ベースプレート１１にはアクチュエータを構成する動力発生装置１３が固定されている。
その動力発生装置１３にはシリンダ１９とピストンロッド２１とが用いられている。動力発生装置１３の作動端となるピストンロッド２１の突出端部にはアイボルト状の円環状頭部２１ａが設けられており、その円環状頭部２１ａにガイドピン１４が挿通されている。また、シリンダ１９の作動端側には、ピストンロッド２１が突出した作動後に戻ってしまうことを防止するためのワンウェイロック機構１５がシリンダ１９と一体的に固設されている。なお、図示例では、シリンダ１９の端部の外周面にねじ部１９ｂを設け、ワンウェイロック機構１５をねじ結合することにより一体化している。これにより、シリンダ１９及びワンウェイロック機構１５間に設けられたピストンロッド２１の動作に対する両者の位置が安定し、安定した動作を確保することができる。
そして、ベースプレート１１には、上記ワイヤ１２の他端部、動力発生装置１３、ガイドピン１４及びワンウェイロック機構１５をベースプレート１１との間に挟むように覆うべくベースプレート１１と対をなす形状のカバー１６が取り付けられている。カバー１６は、その適所に設けられた爪をベースプレート１１の対応孔に挿通してかしめることにより、ベースプレート１１と一体化されている。なお、固定ねじ３１を、ベースプレート１１及びカバー１６に同軸的に設けられたねじ挿通孔にカバー１６側から挿通して、シート５の対応する部位に設けられたねじ孔（図示せず）にねじ込むことにより、一体化されたベースプレート１１及びカバー１６がシート５に固定されるようになっている。
ベースプレート１１及びカバー１６の中間部には、ワンウェイロック機構１５の左右方向両側部の一部が係合するための孔１１ａ、１６ａが形成されている。上記したようにシリンダ１９とワンウェイロック機構１５とが一体化されていることから、ピストンロッド２１による作動時あるいはロック時の大きな入力荷重に対してこれらの孔１１ａ、１６ａによりワンウェイロック機構１５が両持ち支持される。その荷重に対しては板状ベースプレート１１及びカバー１６における主に座屈荷重として受けるため、ベースプレート１１及びカバー１６を薄板にしても十分な強度があり、強固かつ軽量化を達成することができる。
なお、ピストンロッド２１の軸力により孔１１ａ、１６ａとの各係合点をそれぞれ支点とする各曲げモーメントが発生するが、両孔１１ａ、１６ａの係合点間のほぼ中央にピストンロッド２１が位置しており、各曲げモーメントの差は小さく、その結果生じる曲げモーメントも小さく、薄板にしても十分強度を確保できる。また、シリンダ１９の外周部がベースプレート１１及びカバー１６により囲まれて支持されるようになっており、シリンダ１９の倒れに対して十分強度が高く、シリンダ１９が倒れてピストンロッド２１の動作が低下することを防止している。
ガイドピン１４は、大径フランジ状頭部を有し、ベースプレート１１及びカバー１６にそれぞれ設けられた各長孔１１ｂ、１６ｂ間を貫通した状態に設けられる。またガイドピン１４は、上記したようにピストンロッド２１の円環状頭部２１ａにも貫通し、ガイドピン１４の先端部を図示例におけるベースプレート１１の外側で外向フランジ形状になるようにかしめることにより抜け止めされる（図４参照）。これにより、ガイドピン１４が長孔１１ｂ、１６ｂにガイドされてその延在方向にのみ移動し得るようにされており、これによりピストンロッドガイド手段が構成されている。
それら長孔１１ｂ、１６ｂの延在方向はピストンロッド２１の突出方向であり、ピストンロッド２１が突出時にガイドピン１４を介して長孔１１ｂ、１６ｂによりガイドされるため、ピストンロッド２１の直進性が確保される。また、ピストンロッド２１の突出端がガイドされるため、ピストンロッド２１の倒れも防止され、ピストンロッド２１を円滑に動作させることができる。
また、ワイヤ１２の車体固定部側に固定される端部には、上記したバックル８（アイエンド２８）側と同様にスリーブ２９がかしめられて一体化されている。このスリーブ２９は、ベースプレート１１に於ける動力発生装置１３の下部位置にてベースプレート１１及びカバー１６により形成された保持金具部１１ｆ、１６ｆ間に挟まれた形で設けられている。これら保持金具部１１ｆ、１６ｆは、スリーブ２９の外周面を外囲するように形成されていると共に、ベースプレート１１及びカバー１６の一部であることから車体固定部に固設されている。スリーブ２９の端末には外向フランジ部２９ａが形成されており、そのフランジ部２９ａの一部がベースプレート１１及びカバー１６の縁に係合して、バックル８側からの引っ張り力に対してワイヤ１２が抜け止めされるようになっている。
このようにしてスリーブ２９の左右両側部が両保持金具部１１ｆ、１６ｆにより支持されるため、ワイヤ１２に張力が加わってスリーブ２９が引っ張られる場合にスリーブ２９の側方への倒れが防止される。なお、スリーブ２９の上側はシリンダ１９により、スリーブ下側はベースプレート１１及びカバー１６の回り込み形状により、それぞれ保持されるため、上下方向に対する倒れも防止されている。このように板状のベースプレート１１及びカバー１６の圧縮あるいはせん断方向で荷重を受ける構造としているため、ベースプレート１１及びカバー１６を薄板にしても十分な強度があり、強固かつ軽量化を達成することができる。
ワイヤ１２は、シリンダ１９の下部を平行に走るように延在し、ピストンロッド２１の円環状頭部２１ａに至るように設けられている。ワイヤ１２の中間部は、円環状頭部２１ａの外周面の周方向に巻き掛けられており、円環状頭部２１ａを支点とするＶ字状に折り返されている。ワイヤ１２の円環状頭部２１ａに係合する部分から斜め上方に延出された端部にアイエンド２８を介してバックル８が結合されている。
ベースプレート１１及びカバー１６の上端部であってワイヤ１２が斜め上方に向けて通る部分には、ワイヤ１２の円環状頭部２１ａに付勢される部分とバックル８との間の部分をガイドするための回転ガイドとしてのワイヤリテーナ１７が設けられている。このワイヤリテーナ１７は、ベースプレート１１及びカバー１６にそれぞれ設けられた各丸孔１１ｃ、１６ｃを貫通した状態に設けられている。
本図示例のワイヤリテーナ１７は、円板状頭部から軸線方向に互いに平行に延出する一対の脚部１７ａを有する本体と、一対の脚部１７ａの先端部を挿通し得る一対の孔を有する円板状座金部材１７ｂとからなる。その脚部１７ａの先端部を座金部材１７ｂの外側でかしめることにより本体と座金部材１７ｂとが一体化され、本体の円板状頭部と座金部材１７ｂとにより各丸孔１１ｃ、１６ｃに対してワイヤリテーナ１７が抜け止めされるようになっている。また、ベースプレート１１及びカバー１６におけるワイヤ１２の出入り口部分がワイヤリテーナ１７を介して互いに固定状態になるため、ワイヤ１２の出入り方向荷重に対する強度が高められ、ベースプレート１１及びカバー１６が破壊されることを防止し得る。
上記一対の脚部１７ａの間隔はワイヤ１２が摺動し得る程度にされている。また、ワイヤリテーナ１７が各丸孔１１ｃ、１６ｃにより回動自在に支持されるようになっている。これにより、ワイヤ１２の摺動方向が変化してもワイヤリテーナ１７の回動により対応でき、ワイヤ１２の角度が変化してもワイヤ１２の中間部をワイヤリテーナ１７により常に摺動自在に支持し得るため、ワイヤ１２の引き込みに時にケースの角に摺接するなどして抵抗が発生することがなく、ワイヤ引き込み効率を高くすることができ、より一層速やかな引き込み動作を実現し得る。
なお、カバー１６にはワイヤ保持ヒューズとしての切り起こし部１６ｄが設けられている。この切り起こし部１６ｄは、図３に示されるように、ワイヤ１２の中間部であってピストンロッド２１により付勢される部分として円環状頭部２１ａに係合する部分の近傍でワイヤ１２の湾曲部分の外周部分に当接するように、カバー１６の一部を内側へ切り起こして形成されている。これにより、通常使用時に、バックル８にシートベルト３のタングを押し込んで装着することによりワイヤ１２が押し込まれても、そのワイヤ１２の変位を切り起こし部１６ｄにより阻止することができる。したがって、タング装着方向に対してバックル８の位置が保持されるため、通常使用時に何ら違和感が生じることがない。
図４及び図５に示すように、動力発生装置１３は、シリンダ１９と、該シリンダ１９の内孔１９ａ内に軸線方向に移動可能に受容されたピストンロッド２１と、シリンダ１９の後端部にピストンロッド２１の没入方向端部のピストン本体部２１ｂに対向して設けられたガス発生装置２２とを有している。ピストンロッド２１の突出方向端部にあっては、上記した円環状頭部２１ａがシリンダ１９の外方に位置している。ピストン本体部２１ｂの外周面には周方向溝２１ｄが設けられており、その周方向溝２１ｄ内に弾性を有する円環状シール部材２３が設けられている。なお、シール部材２３は軸線方向に弾性を有し、かつガス発生時に確実にその漏れを防止できるものであれば良い。
上記したようにシリンダ１９に一体化されたワンウェイロック機構１５は、ピストンロッド２１のシリンダ１９から突出している部分を外囲するように形成されたケーシング２５と、ピストンロッド２１の外周面の一部に摺接するようにケーシング２５内のピストンロッド２１の側方部分に受容された係合片２６と、この係合片２６をピストンロッド２１の突出側とは相反する向きに付勢するばね２７とを有している。
ここで、ピストンロッド２１の外周面には複数の環状の溝（または環状の山）またはねじ溝（またはねじ山）２１ｃが形成されている。また係合片２６のピストンロッド２１の外周面に摺接する面にも上記溝２１ｃに対応する複数の環状の溝（または環状の山）またはねじ溝（またはねじ山）２６ａが形成されている。また、係合片２６の溝２６ａを設けられた側とは相反する側となる外周面はピストンロッド２１の突出側から没入側に向けて徐々に縮径するようになるテーパ面をなし、ケーシング２５内の対応する内周面もストンロッド２１の突出側から没入側に向けて徐々に縮径するようになる補完的形状のテーパ面２５ｂをなしている。
なお、ケーシング２５内には、テーパ面２５ｂのピストンロッド２１の突出側部分に大径部２５ａが設けられており、この大径部２５ａ内に上記バネ２７が受容されている。これにより、係合片２６はテーパ面２５ｂを上るように常時ばね付勢されているため、このばね付勢力により、ピストンロッド２１の溝２１ｃに係合片２６の溝２６ａが常時係合するようになっている。したがって、ピストンロッド２１の没入方向への動きに対しては溝２１ｃと溝２６ａとがさらにかみ合うようになって、ピストンロッド２１と係合片２６との係合状態が増強される。これにより、ピストンロッド２１がワンウェイロック機構１５により強固に固定され、ピストンロッド２１の位置が保持されるようになっている。
それに対して、ピストンロッド２１が突出方向に移動する際には、ピストンロッド２１との係合状態で係合片２６が大径部２５ａ内に移動可能であり、その状態ではピストンロッド２１の外周面から係合片２６が離れることができ、係合片２６とピストンロッド２１との係合状態が解除され得る。
通常使用時にあっては、バックル８に繋着されたシートベルト３が緊張すると、それによりワイヤ１２がバックル８側に引っ張られるようになる。この場合には、ピストンロッド２１が没入方向に移動する状態であり、そのような動きに対しては上記したようにピストンロッド２１の位置が保持され、バックル８が引き出される方向に変位することがない。したがって、通常使用状態において何ら問題が生じることがない。
次に、上記シートベルトプリテンショナ装置の作動要領について説明する。車両の適所に設置されたＧセンサなどを用いて衝突を検出するようにされた衝突検出装置２０（図１）により衝突が検出されると、ガス発生装置２２により例えば着火をトリガとして高圧ガスを発生させ、その圧力によりピストンロッド２１を突出方向に押し出して、その先端の円環状頭部２１ａに結合しているワイヤ１２の中間部の折り返されている部分を押す。これにより、ワイヤ１２のピストンロッド２１により付勢される部分が図５の想像線に示されるようにピストンロッド２１の突出運動に伴って移動する。その移動に対してワイヤ１２の車体固定部（スリーブ２９ａ）とワイヤリテーナ１７とが固定点となることから、ワイヤ１２のＶ字形状がその開き角度を狭めるように変形していく。なお、図の想像線は移動の中間点と終点との各状態を示している。
このようにバックル８の引き込みを、ワイヤ１２の一端を車体固定部に固定し、ワイヤ１２の折り返すように湾曲している中間部を押して行うことから、短いストロークでバックル８すなわちシートベルト３を大きく牽引することができる。また、ワイヤ１２を引き込むべくピストンロッド２１を突出させた場合には円環状頭部２１ａの外周面をワイヤ１２が滑ることができ、別個にプーリなどを用いることなくワイヤ１２の中間部を直接押し出すことができるため、部品点数が多くなることがない。
また、上記ワイヤ１２の変形によりワイヤリテーナ１７のワイヤ摺動方向の軸線が倒伏する向きに傾くようになるが、ワイヤリテーナ１７は回動自在であることから、その傾動運動に対して何ら抵抗となることがなく、ワイヤ１２の円滑な引き込みを行うことができる。したがって、ワイヤ１２の車体固定部側の支点の位置が固定されるため、バックル８が引き込まれる時にその引き込み方向が一点になるため、シートベルト３を安定して引き込むことができ、乗員に対するシートベルト３の掛けた位置が変化することを防止することができる。また作動後に大きくワイヤ１２を変形させてしまうこともない。
また、本装置にあっては、ワイヤ１２のピストンロッド２１により付勢される部分を移動させて、ワイヤ１２をベースプレート１１及びカバー１６間のスペースに引き込むものであり、それにより引き込まれるバックル８を瞬時に引き込むためにはピストンロッド２１を高圧ガスで瞬時に突出させることになる。このような瞬時のピストンロッド２１の突出方向軸力は大きいため、ピストンロッド２１の移動に伴うワイヤ１２の移動により切り起こし部１６ｄは何ら抵抗となることなく切り起こし状態から曲げ戻される。本図示例のように薄板材の一部を切り起こして形成した切り起こし部１６ｄを曲げ戻す力はそれ程大きくなくても可能であり、シートベルト３のタング装着時における外力に対してはワイヤ１２の変形を十分に阻止し得るがアクチュエータの大きな作動力に対しては抵抗とならないワイヤ保持ヒューズを簡単な構造で実現し得る。
車両衝突時などにあっては、シートベルト３を瞬時に引き込んで乗員をできるだけ早く拘束し、飛び出しを防止することが望ましく、そのために急激に上昇する高圧ガスによりピストンロッド２１を駆動する構造とした。しかしながら、その時のピストンロッド２１の移動終盤において急激にピストンロッド２１が停止すると、衝撃及びこれに伴う衝撃音が発生して乗員に不必要なショックを与えてしまう虞がある。そのため、ピストンロッド２１の移動終盤においてピストンロッド２１の運動エネルギーを徐々に吸収するための緩衝構造を設けると良い。
例えば図６に示されるように、ベースプレート１１及びカバー１６に設けられた長孔１１ｂ、１６ｂのガイドピン１４の移動終点（図の想像線）近傍部分に、徐々に縮幅するテーパ状縮幅部１１ｅ、１６ｅが設けられている。ピストンロッド２１の突出により、ガイドピン１４が、その移動終点近傍にてテーパ状縮幅部１１ｅ、１６ｅに当接し、移動エネルギーが大きく残っている場合にはテーパ状縮幅部１１ｅ、１６ｅを徐々に拡幅変形させて移動し続ける。その変形によりピストンロッド２１の移動エネルギーが徐々に吸収される。これにより、ガイドピン１４の移動終点近傍に至るまではピストンロッド２１が瞬時に移動してシートベルト３の早い引き込みを実現し、その後は瞬時移動のための大きなエネルギーを緩やかに低減することができる。したがって、ピストンロッド２１の移動終点における衝当による大きな衝撃力が反力として車体固定部及びバックル８に伝わることを防止できるため、衝撃及びこれに伴う衝撃音が緩和され、強度設計上有利になり、作動静粛性も向上する。
図７は、上記シートベルトプリテンショナ装置のエネルギーを吸収する緩衝構造の別の例を示すワイヤリテーナ部分の拡大断面図である。本構成では、ワイヤリテーナ１７のワイヤ１２が通る一対の脚部１７ａのバックル側の各縁部に拡開するテーパ部１７ｂを形成したものである。また、バックル８の基端部となるアイエンド２８のスリーブ２８ａにもテーパ部１７ｂに入り込む先細り形状であってテーパ部１７ｂよりはテーパ角度の大きいテーパ部２８ｂを設けておく。これにより、作動時に、これらテーパ部１７ｂとテーパ部２８ｂとが当接し、ワイヤ１２の引き込み力が大きい間は、バックル側テーパ部２８ｂの没入移動によりワイヤリテーナ１７側テーパ部１７ｂが徐々に押し広げられるように変形する。したがって、バックル側テーパ部２８ｂがワイヤリテーナ１７側テーパ部１７ｂに当接する時、すなわちバックル８の移動終点近傍でエネルギーを徐々に吸収するようにすることができ、上記同様の効果を奏し得る。
図８に緩衝構造の第３の例を示す。この例では、ベースプレート１１及びカバー１６におけるワイヤ１２のバックル側出入り口となる部分にバックル側に向けて拡開するテーパ状凹部１１ｅ、１６ｅを設け、バックル８側には上記と同様のテーパ部２８ｂを設けている。両テーパ状凹部１１ｅ、１６ｅは、上記と同様にテーパ部２８ｂの先端が入り込める大きさであって、テーパ部２８ｂよりは小さな拡開角度にて形成されている。これにより、作動時にテーパ部２８ｂがテーパ状凹部１１ｅ、１６ｅに当接してテーパ状凹部１１ｅ、１６ｅを押し広げる向きに変形させつつ移動する時、すなわちバックル８の移動終点近傍でエネルギーを徐々に吸収するようにすることができ、上記と同様の効果を奏し得る。
ピストンロッド２１が終点位置まで突出した後には乗員の慣性力によりシートベルト３が緊張する。その時シートベルト３が引き出されることは好ましくない。上記ワンウェイロック機構１５にあっては、溝２１ｃと溝２６ａとがかみ合う方向に係合片２６がばね付勢されていることから、ピストンロッド２１の突出方向変位が終了した時点で即座に溝２１ｃと溝２６ａとがかみ合う方向に係合片２６が変位し得る。したがって、ピストンロッド２１はその突出動作終了時に即座に戻し方向に対してロックされるため、上記シートベルト３の引き出しが防止される。また、図示例では多数の溝２１ｃと溝２６ａとのかみ合いによりピストンロッド２１と係合片２６とを係合させており、十分な強度を確保することができ、ピストンロッド２１のロック状態を確実なものとしている。
また、動力発生装置１３及びワンウェイロック機構１５の別の例を図９に示す。なお、図９において上記図示例と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。図９に示される動力発生装置１３にあっては、シリンダ１９と、該シリンダ１９の内孔１９ａ内に軸線方向に移動可能に受容されたピストン本体２０と、基端がピストン本体２０に係合し、遊端がシリンダ外に突出して作動端１３ａをなすピストンロッド２１と、ピストン本体２０よりも基端側に受容されたガス発生装置２２とを有している。ピストン本体２０とガス発生装置２２との間には弾性を有するシール部材２３及び圧縮コイルばね２４が介在し、その圧縮コイルばね２４によりピストン本体２０が作動方向（突出方向）に常に付勢されている。
シリンダ１９の内孔１９ａには、ピストン本体２０の移動終点にて徐々にそのエネルギーを吸収するための緩衝構造として徐々に縮径するテーパ部１９ｃが形成されている。上記した緩衝構造と同様に、作動時にピストン本体２０が、その移動終点近傍にてテーパ部１９ｃに当接してこれを徐々に変形させ、その変形によりピストン本体２０の移動エネルギーが吸収されるようになっている。この緩衝構造においても上記と同様の効果を奏し得る。なお、シール部材２３は軸線方向に弾性を有し、かつガス発生時に確実にその漏れを防止できるものであれば良い。
動力発生装置１３の先端部にはワンウェイロック機構１５が設けられている。このワンウェイロック機構１５は、ピストンロッド２１の外周を覆う形状をなしかつベースプレート１１及びカバー１６に固定されたケーシング２５と、その内部に、ピストンロッド２１の外周に選択的に係合するべく受容された係合片２６と、この係合片２６をピストンロッド２１の基端側、即ちシリンダ１９側に付勢するばね２７とを有している。係合片２６の外周面はピストンロッド２１の遊端側から基端側に向けて徐々に縮径している。また、ケーシング２５内は大径部２５ａと、該大径部２５ａから徐々に狭くなるテーパ部２５ｂとからなる。
ピストンロッド２１が突出する方向に移動する際には、ばね２７の付勢力に抗して係合片２６もピストンロッド２１が突出する方向に移動して大径部２５ａに至りピストンロッド２１から離れるため、ピストンロッド２１は自由に動く。逆にピストンロッド２１を没入する方向に動かそうとすると、ばね２７の付勢力により係合片２６がテーパ部２５ｂに移動してピストンロッド２１の外周面に当接して両者を固定するようになっている。ここで、ピストンロッド２１の外周面には環状の溝（または環状の山）またはねじ溝（またはねじ山）２１ｃが形成されている。また係合片２６の内周面にも上記溝２１ｃに対応する環状の溝（または環状の山）またはねじ溝（またはねじ山）が形成されている。従って、ピストンロッド２１を没入する方向に動かそうとする際に、係合片２６の内周面とピストンロッド２１の外周面とが係合し、両者を強固に固定し、その位置を保持するようになっている。
このように構成された動力発生装置１３及びワンウェイロック機構１５を用いても、上記と同様に作動させることができる。
なお、上記各構成ではシートベルトプリテンショナ装置をバックルに結合したが、やや移動する部分が重くなるもののＥＬＲ装置２に結合したり、上記構成とやや作動は異なるものの端部６に結合する構造も容易に実現可能である。また、動力発生装置として、ガス発生手段を用いるものに代えてばねを用いるものなどを採用しても良い。
上記実施形態においては、本発明を作動時にシリンダから突出するピストンロッドによりワイヤの中間部を押すようにした場合について説明したが、本発明はこれに限らず、作動時にシリンダ内に没入するピストンロッドによりワイヤの中間部を引っ張るようにしたアクチュエータに適用することが可能である。また、バックルを引き込む構造について示したが、本願発明の装置にあっては、シートベルトにおける他方の固定端であるシートベルトアンカの引き込み用にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明が適用されたシートベルトプリテンショナ装置が採用された車両のシート回りの斜視図。
図２は、本発明によるシートベルトのプリテンショナ装置の分解斜視図。
図３は、本発明によるシートベルトのプリテンショナ装置の側面図。
図４は、本発明によるシートベルトのプリテンショナ装置の図３の矢印ＩＶ線から見た縦断面図。
図５は、本発明によるシートベルトのプリテンショナ装置の作動要領を説明する図３と同様な側面図。
図６は、本発明によるシートベルトのプリテンショナ装置の変形例を示す要部拡大側面図。
図７は、本発明によるシートベルトのプリテンショナ装置の別の変形例を示す要部拡大断面図。
図８は、ワイヤ出入り口部分を示す要部斜視図。
図９は、動力発生装置及びワンウェイロック機構の別の例を示す縦断面図。

Claims (8)

1. 車両衝突などの発生時に、バックルに繋着されたシートベルトを自動的に緊張させるためのプリテンショナ装置であって、
   一端を車体固定部に固定され、他端を前記バックルに結合されたワイヤと、
   前記車両衝突などの発生時に作動して前記シートベルトを緊張させる向きに前記バックルを変位させるべく前記ワイヤの中間部を付勢するためのアクチュエータと、
   前記付勢される部分と前記バックルとの間にて前記ワイヤを摺動可能に通され、当該ワイヤの摺動方向の変化に対応して回動するよう車体固定部に回動可能に取り付けられたワイヤリテーナと、
   を有することを特徴とするシートベルトのプリテンショナ装置。
2. 前記アクチュエータが、固定されたシリンダと、該シリンダ内に受容されたピストンと、前記シリンダの内圧を急激に高めるためのガス発生手段と、前記シリンダの内圧上昇により移動する前記ピストンに連動して前記シリンダから突出方向に移動することにより前記ワイヤの中間部を付勢するように設けられたピストンロッドとを有することを特徴とする請求項１に記載のシートベルトのプリテンショナ装置。
3. 前記ピストンロッドを前記移動時に振れないようにガイドするピストンロッドガイド手段が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のシートベルトのプリテンショナ装置。
4. 前記アクチュエータの作動終点近傍にて徐々にその作動エネルギーを吸収する緩衝構造を更に有することを特徴とする請求項１に記載のシートベルトのプリテンショナ装置。
5. 前記ワイヤが前記付勢される部分にて湾曲するように設けられていると共に、前記バックルの位置を保持し得るように前記ワイヤの前記湾曲部分の外周部分を押さえることができるが前記アクチュエータの作動に対しては抵抗とならない強度のワイヤ保持ヒューズが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシートベルトのプリテンショナ装置。
6. 前記ワイヤの前記他端にスリーブが固着され、前記スリーブが、前記スリーブを外囲するように形成されかつ車体固定部に固設された保持金具により保持されていることを特徴とする請求項１に記載のシートベルトのプリテンショナ装置。
7. 前記アクチュエータの前記付勢方向への作動のみを可能にする逆止機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシートベルトのプリテンショナ装置。
8. 前記逆止機構が前記アクチュエータと一体化されていることを特徴とする請求項７に記載のシートベルトのプリテンショナ装置。

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