JP4308072B2 - シートベルト巻取り装置 - Google Patents

Description

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、当該パイプ内に設けられたピストンを介して当該パイプ内に設けられたボールを移動させ、当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により、プリテンション用ギアとスプールに結合したギアとを係合させてプリテンションギアを回転させることによりプリテンションをかける方式の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。

乗用車において急激な加減速が発生した際に乗員を保護するものとしてシートベルトが設けられているが、このシートベルトには、乗用車の衝突時の事故が予測された場合に、乗員がシートベルトを装着している状態より、さらにシートベルトを巻取り、乗員をシートベルトに強力な力で拘束するためのプリテンショナが設けられる場合がある。

プリテンショナには、種々の方式のものが使用されているが、その一つの方式として、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、当該パイプ内に設けられたピストンを介して当該パイプ内に設けられたボールを移動させ、当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により、プリテンション用ギアとスプールに結合したギアとを係合させてプリテンションギアを回転させることによりプリテンションをかけるものがある（例えば特許文献１参照）。

この方式のプリテンショナを備えたシートベルト巻取り装置の構成を図８に示す分解斜視図を参照して説明する。

ベースフレーム１の中には、略円筒状のスプール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。よって、スプール２の回転によりシートベルトの巻取り、巻き戻しが行われる。スプール２はトーションバー３を軸としており、トーションバー３の一端は２つのロック機構４、５を介してリテーナ６に支持されている。

スプール２の一端にはギア７が設けられており、このギア７がリターンスプリングカバー８内のギアと係合している。よって、スプール２は、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って、シートベルトを巻き取る方向に付勢されている。

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。プリテンショナカバー９とプリテンショナプレート１０の間には、パイプ１１がトラック状に設けられており、そのパイプ１１の一端にはガス発生器１２が取り付けられている。そして、パイプ１１の内部にはストッパスプリング１３、ピストン１４、複数のボール１５が設けられている。パイプ１１の他端近傍の内側部分は切り欠かれてボール出口５０を形成しており、他端にはガイドブロック１６が嵌め込まれている。

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。このリングギア１８はトラック状のパイプ１１の周回内側に配置されている。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、ボール１５のボール出口５０にある最先端のものが挟まって拘束されている。

一方、スプール２においてはギア１９にピニオン２０が嵌り込んでおり、このピニオン２０はリングギア１８の内側に配置されている。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、ガス発生器１２からガスが発生した場合には、その圧力により、ピストン１４を介してボール１５が押され、ボール１５に押されてリングギア１８を保持するピン１７が折れて、リングギア１８がフリーとなった後、ボール１５に押されてボール出口５０とは反対側に移動してピニオン２０と係合する。そして、その状態でリングギア１８は、さらにボール１５によって外歯がガイドブロック１６側に押されて回転し、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。
特開２００２−１２１２７号公報

シートベルト巻取り装置は、上記したプリンテンショナの作動後のＥＡ（エネルギ吸収：Ｅｎｅｒｇｙ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）時に、シートベルトを繰り出す方向にピニオン２０が逆回転させられることになり、ボール１５の存在によってこのピニオン２０に噛み合う状態が維持されるリングギア１８はボール１５をパイプ１１内に押し戻すことになる。このとき、パイプ１１内にはガスが残存していることからボール１５はパイプ１１から出ようとする。このため、ボール１５がリングギア１８の歯でパイプ１１内に押し戻され、その後、リングギア１８の歯が離れるとこのボール１５はガスの残圧で押し出されてリングギア１８の次の歯に衝突し、再びパイプ１１に戻されるという動作を繰り返すことになる。また、ボール１５が押し出されて歯に衝突する際にリングギア１８はボール１５で押されてピニオン２０に噛み合うことから、ボール１５の衝突力がリングギア１８からピニオン２０に伝わってしまう。その結果、ＥＡ時においてシートベルトがリトラクタから引き出される際にシートベルトに及ぼされる、引き出しを規制する方向の力が一定にならなくなってしまう。

このため、図９に示すようにコイルスプリング３３の付勢力でリングギア１８を強制的にピニオン２０から離すことも考えられるが、このようなコイルスプリング３３を用いると、リングギア１８が回転したときにコイルスプリング３３がリングギア１８から外れてしまう可能性があり、確実にリングギア１８をピニオン２０から離すことができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ＥＡ時においてシートベルトがリトラクタから引き出される際にシートベルトに及ぼされる、引き出しを規制する方向の力を一定にすることが確実にできるシートベルト巻取り装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、パイプ（例えば実施形態におけるパイプ１１）の一端に設けられたガス発生器（例えば実施形態におけるガス発生器１２）から発生するガスの圧力により、当該パイプ内に設けられたピストン（例えば実施形態におけるピストン１４）を介して当該パイプ内に設けられたボール（例えば実施形態におけるボール１５）を移動させ、当該パイプの他の一端側に設けられたボール出口（例えば実施形態におけるボール出口５０）から排出されるボールにより、プリテンション用ギア（例えば実施形態におけるリングギア１８）とスプール（例えば実施形態におけるスプール２）に結合したギア（例えば実施形態におけるピニオン２０）とを係合させて前記プリテンション用ギアを回転させることによりプリテンションをかける方式のプリテンショナ（例えば実施形態におけるプリテンショナＰＴ）を有するシートベルト巻取り装置であって、前記プリテンション用ギアは、ギア本体部（例えば実施形態におけるギア本体部５１）から軸方向にスリーブ部（例えば実施形態におけるスリーブ部５２）が突設されてなるとともに、該スリーブ部がトーションバー（例えば実施形態におけるトーションバー５３）で押圧されることによって前記ボール出口側に付勢されることを特徴としている。

請求項１に係る発明によれば、プリテンション用ギアは、ギア本体部から軸方向に突設されたスリーブ部がトーションバーで押圧されることでボール出口側に付勢されることになるため、ＥＡ時においてシートベルトがリトラクタから引き出される際に、ギア本体部をスプールに結合したギアから強制的に離すことができる。したがって、ＥＡ時においてシートベルトがリトラクタから引き出される際にシートベルトに及ぼされる、引き出しを規制する方向の力を一定にすることができる。しかも、トーションバーでプリテンション用ギアのスリーブ部を押圧するため、プリテンション用ギアが回転してもこれらが外れてしまうことがない。したがって、ＥＡ時においてシートベルトがリトラクタから引き出される際にシートベルトに及ぼされる、引き出しを規制する方向の力を確実に一定にすることができる。また、スリーブ部をトーションバーで押圧する構造であり、狭い空間に配置できるので、設計が容易である。

以下、本発明の一実施形態のシートベルト巻取り装置を主に図１〜図７を参照しつつ図８に示す従来との相違部分を中心に説明する。なお、図８に示す従来と同様の部分には同一の符号を付して説明する。図１はプリテンショナＰＴの断面図であり、図２はそのうちの一部を示す斜視図である。

図８に示す従来と同様のピン１７によって支持されたリングギア１８の図１に示す外歯１８ａによって最先端のボール１５ａがボール出口５０の近傍で止められており、それにつながって複数のボール１５がトラック状のパイプ１１中に入れられている。最後端のボール１５ｂに接して球状のピストン１４がパイプ１１中に設けられている。このピストン１４は、ボール１５とは反対側がスプリング１３によって付勢され、ボール１５をボール出口５０側つまり先端側に押し付けている。ボール１５としては鋼球が用いられ、ピストン１４としてはシリコーンのボールが用いられている。

パイプ１１におけるボール１５の出側は、リングギア１８側が切り欠かれてボール出口５０を構成しており、このボール出口５０にリングギア１８の外径側の一部が入り込むようになっている。また、パイプ１１の先端部には、アルミ材からなるガイドブロック１６が嵌め込まれ、支持板２１にビス２２を介して固定されている。なお、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。２３、２４はプリテンショナカバー１７の構成部であり、構成部２３はパイプ１１を拘束する。構成部２４には、パイプ１１から排出されたボール１５を受け入れるため円弧状に凹むボール受け部２５が形成されている。

この状態では、前述のように、リングギア１８は図８に示す従来と同様のピン１７によってプリテンショナカバー９に支持されており、ピニオン２０の内歯２０ｂはスプール２のギア１９に嵌り込んでいるので、リングギア１８の内歯１８ｂとピニオン２０の外歯２０ａは噛み合っておらず、プリテンショナＰＴはスプール２の回転に何ら影響を及ぼしていない。

そして、本実施形態において、リングギア１８は、図３に示すように、外歯１８ａおよび内歯１８ｂが形成されたギア本体部５１に、これと同軸をなして軸方向外側に突出する円筒状のスリーブ部５２が一体的に突設されている。

また、リングギア１８のスリーブ部５２のボール出口５０とは反対側にトーションバー５３が設けられている。このトーションバー５３は、図４にも示すように、スリーブ部５２よりも大径の円弧状をなす湾曲部５５と、湾曲部５５の両端から湾曲部５５と略直交するようにして湾曲部５５の凹方向に突出する一対の脚部５６とを有しており、これら脚部５６が、スリーブ部５２に対し反対側に向けられるとともに構成部２３と構成部２４およびパイプ１１とに係止される。この状態でトーションバー５３は湾曲部５５の略中央位置でスリーブ部５２の外径側に当接する。なお、トーションバー５３はリングギア１８がプリテンショナカバー９に支持された状態では基本的には付勢力を発生させず、リングギア１８がこの位置からボール出口５０とは反対に移動することでスリーブ部５２で押されて変形すると、トーションバー５３はリングギア１８を押圧してこれをボール出口５０側に付勢する。

ガス発生器１２からパイプ１１内にガスが発生すると、そのガスの圧力によりピストン１４が押され、その力はボール１５に伝達されて、リングギア１８の外歯１８ａをガイドブロック１６側に押す。それにより、図８に示す従来と同様のピン１７が切断され、リングギア１８はフリーの状態となる。すると、ガスの力で押し出されたボール１５がパイプ１１の内面とリングギア１８の隣り合う外歯１８ａ間の谷間との間を通過するようにガイドブロック１６の方向に移動する。このとき、リングギア１８はボール１５から図１の右下側つまりボール出口５０から離れる方向に押す力を受け、トーションバー５３を変形させながら右下側に移動する。すると、リングギア１８の内歯１８ｂとピニオン２０の外歯２０ａとが噛み合う状態となる。

この状態でボール１５はパイプ１１の内面とリングギア１８の隣り合う外歯１８ａ間の谷間との隙間を通り、外歯１８ａをガイドブロック１６側に押すことでリングギア１８を回転させながらボール受け部２５に落下する。そして、次のボール１５がリングギア１８の外歯１８ａを押して、さらにリングギア１８を回転させながらボール受け部２５に落下する。これにより、リングギア１８の内歯１８ｂに噛み合うピニオン２０を介してスプール２が回転する。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。

ガイドブロック１６は、リングギア１８との隙間をなるべくボール１５の直径に近く保って、ボール１５とリングギア１８が接触する範囲を大きくする役割を果たす。

図１に示されるように、パイプ１１の最先端部には切欠きが設けられておらず、その部分にガイドブロック１６が嵌め込まれており、パイプ１１とガイドブロック１６が一体となってビス２２により支持板２１に固定されている。よって、パイプ１１とガイドブロック１６が一体となった部分の剛性は大きく、どちらの方向の力に対しても容易に変形しない。また、ビス２２は焼き入れや材質の選定により充分な強度を有するものを使用することができる。

図２に示すように支持板２１は直角に折り曲げられた構造をしており、折り曲げられた部分に、ビス２２によりパイプ１１とガイドブロック１６が固定される。折り曲げられていない部分は、図８に示す従来と同様のプリテンショナカバー９に密着するようにされ、図２に示される穴にねじが通ることにより、プリテンショナカバー９とプリテンショナプレート１０が締め付けられるときに、パイプ１１に押されてプリテンショナカバー９に密着し固定される。支持板２１を強度の強い材料で製作することにより、支持板２１の変形も防止できる。

なお、本実施形態においては、パイプ１１とガイドブロック１６を固定する固定部材としてビス２２を使用しているが、ビス以外にも固定部材であれば何でも使用することができ、例えば、リベット、圧入ピンや棒状の部材を、接着剤により抜け落ちないように挿着してもよい。

次に、上記プリテンショナＰＴにおけるガイドブロック１６について詳細に説明する。図７は本発明に係るプリテンショナＰＴのガイドブロック１６の詳細図である。（Ａ）は側面図であり、（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）は一部断面斜視図である。

ガイドブロック１６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７（Ｂ）に分かりやすく示すように、第１のガイド面１６４と第２のガイド面１６３とからなる。第１のガイド面１６４は、ガイドブロック１６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７（Ｅ）参照）。一方、第２のガイド面１６３は平面状であって、リングギア１８からは徐々に遠ざかるようになっている。

ガイドブロック１６の側面１６１には、ガイド面の幅方向に沿って貫通する貫通穴１６５が形成されている。この貫通穴１６５は、図７（Ａ）に分かり易く示すように、ほぼ第２のガイド面１６３の下側においてくり貫かれている。この貫通穴１６５により、第２のガイド面１６３の大半は薄い板状となっており、同ガイド面１６３は剛性が低くなっている。一方、第１のガイド面１６４は、ガイドブロック１６自身の側壁部がバックアップする形となって剛性が高い。

図７（Ｃ）に示すガイドブロック１６の裏面と貫通穴１６５間には、ボルト孔１６９が形成されている。このボルト孔１６９には、上記ビス２２が入る。図７（Ｄ）に示すガイドブロック１６の底面１６７には、窪み１６７ａが形成されている。

ガイドブロック１６のより詳細な作用について説明する。図５は、図１のプリテンショナＰＴの作動中の状態を示す断面図である。図６は、図１及び図５のプリテンショナＰＴのボールスタック時のガイドブロックの変形状態を示す拡大図である。

図５には、上述したように、ガス発生器１２からガスが発生し、このガス圧によりピストン１４が押され、その力によりボール１５が駆動して、リングギア１８の内歯１８ｂとピニオン２０の外歯２０ａがトーションバー５３の付勢力に抗して噛み合っている状態が示されている。ピストン１４により押された最も先のボール１５ａは、最初円弧状の第１のガイド面１６４上に衝突して滑り、次いで第２のガイド面１６３を通過し、ボール受け部２５に落下する。

ボール１５が通過する際、第１のガイド面１６４は円弧状で剛性が高いので、ボール１５はこの第１のガイド面１６４上を滑って移動する。通常作動状態では、ガイドブロック１６のガイド面によりボール１５の通路が規制されるので、パイプ１１とリングギア１８間に余分なスペースが存在せず、リングギア１８がパイプ１１側に余分に変位しない。したがって、リングギア１８とピニオン２０の噛み合いが的確になり、プリテンションパワーの効率が向上する。

次に、ＥＡ時の動作について説明する。ＥＡ時には、図６に示すように、リングギア１８はスプール２の回転とともに時計回りに回転する。このとき、パイプ１１のボール出口５０付近にあるボール１５がパイプ１１内に引き込まれようとする。このときボールスタックが起こった場合は、ガイドブロック１６とリングギア１８の外歯１８ａ間でボール１５が挟まれる。このときは、ガイドブロック１６の第２のガイド面１６３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。第２のガイド面１６３は剛性が低いので、この押される力により図６に２点鎖線で示すように潰れ、ボール１５の通過する、あるいは外れて落下するスペースが確保される。

また、プリンテンショナＰＴの作動後のＥＡ時に、シートベルトを繰り出す方向にピニオン２０が逆回転させられ、ボール１５の存在によってこのピニオン２０に噛み合う状態が維持されるリングギア１８がボール１５をパイプ１１内に押し戻すとき、パイプ１１内にはガスが残存していることからボール１５はパイプ１１から出ようとする。このため、ボール１５がリングギア１８の外歯１８ａでパイプ１１内に押し戻され、その後、リングギア１８のこの外歯１８ａが離れると、このボール１５はガスの残圧で押し出されてリングギア１８の次の外歯１８ａに衝突し、再びパイプ１１に戻されるという動作を繰り返すことになる。

このとき、リングギア１８がボール１５に押されてピニオン２０に噛み合ってしまうと、ボール１５の衝突力がリングギア１８からピニオン２０に伝わってしまい、ＥＡ時においてシートベルトがリトラクタから引き出される際にシートベルトに及ぼされる、引き出しを規制する方向の力が一定にならなくなってしまうことになるが、本実施形態においては上記のようにトーションバー５３がリングギア１８のスリーブ部５２に当接してリングギア１８の内歯１８ｂとピニオン２０の外歯２０ａとの噛み合いを解除するようにリングギア１８をボール出口５０側に付勢する。

よって、パイプ１１に戻されるボール１５がリングギア１８とパイプ１１の内面との間を通過すると、トーションバー５３の付勢力でリングギア１８がパイプ１１のボール出口５０側に移動することになって、リングギア１８の内歯１８ｂとピニオン２０の外歯２０ａとの噛み合いが解除される。そして、このボール１５がガスの残圧で押し出されてリングギア１８の外歯１８ａに衝突してもトーションバー５３の付勢力でリングギア１８がピニオン２０に噛み合うことを防止する。このようにして、ＥＡ時においてシートベルトがリトラクタから引き出される際に、リングギア１８のギア本体部５１の内歯１８ｂをピニオン２０から強制的に離すことができる。

したがって、ＥＡ時においてシートベルトがリトラクタから引き出される際にシートベルトに及ぼされる、引き出しを規制する方向の力を一定にすることができる。しかも、トーションバー５３でリングギア１８のスリーブ部５２を押圧するため、リングギア１８が回転してもこれらが外れてしまうことがない。したがって、ＥＡ時においてシートベルトがリトラクタから引き出される際にシートベルトに及ぼされる、引き出しを規制する方向の力を確実に一定にすることができる。また、スリーブ部５２をトーションバー５３で押圧する構造であり、狭い空間に配置できるので、設計が容易である。

本発明の一実施形態のシートベルト巻取り装置におけるプリテンショナの断面図である。 図１に示したプリテンショナの一部を示す斜視図である。 図１に示したプリテンショナの要部を示す平面図である。 図１に示したプリテンショナに用いられるトーションバーを示す平面図である。 図１のプリテンショナの作動中の状態を示す断面図である。 図１及び図５のプリテンショナのボールスタック時のガイドブロックの変形状態を示す拡大図である。 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）は一部断面斜視図である。 従来のプリテンショナを有するシートベルト巻取り装置を示す分解斜視図である。 ＥＡ時のリングギアのピニオンからの噛み合い解除方法を説明するための図である。

符号の説明

２ スプール
１１ パイプ
１２ ガス発生器
１４ ピストン
１５ ボール
１８ リングギア（プリテンション用ギア）
２０ ピニオン（ギア）
５０ ボール出口
５１ ギア本体部
５２ スリーブ部
５３ トーションバー
ＰＴ プリテンショナ

Claims (1)

1. 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、当該パイプ内に設けられたピストンを介して当該パイプ内に設けられたボールを移動させ、当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により、プリテンション用ギアとスプールに結合したギアとを係合させて前記プリテンション用ギアを回転させることによりプリテンションをかける方式のプリテンショナを有するシートベルト巻取り装置であって、
   前記プリテンション用ギアは、ギア本体部から軸方向にスリーブ部が突設されてなるとともに、該スリーブ部がトーションバーで押圧されることによって前記ボール出口側に付勢されることを特徴とするシートベルト巻取り装置。
   

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