JP4386892B2 - ウェブスプール引き締め装置 - Google Patents

Description

本発明は、乗り物の安全ベルト装置に関する。より具体的には、本発明は、衝突条件で回転駆動力を提供して座席ベルトのウェブを引き締めるための完全噛合遊星ギヤ伝達機構を有する高比率回転ウェブスプール引き締め装置に関する。

背景技術
自動車は座席ベルト装置を装備している。座席ベルトシステムには、突然の衝撃又は事故の場合に乗り物の座席の搭乗者を拘束するためのプリテンショニング装置が設置されている。プリテンショナーの機能は、乗り物の突然かつ急速な減速時に座席ベルトのウェブが巻かれたプリテンショニング装置の軸を速やかに回転させることにより、座席ベルトに張りを加えてたるみをとり、それによって搭乗者を座席に拘束することである。

最近、座席ベルト装置のための高比率プリテンショナーの必要性が増している。一般的なプリテンショナーは、ガス発生装置中に収容された起爆装置（火薬）を有し、この起爆装置が突然の衝撃の場合に爆発し、結果的に生じる駆動力がギヤ機構を駆動するために使用されて、爆発の結果として発生するガス圧でウェブスプールを回転させる。

もう一つの公知の回転型プリテンショナーでは、ボールを使用してギヤ機構を駆動している。このギヤ機構は他方で、プリテンショナーのスピンドルに接続されており、このスピンドルが、乗り物の急減速時に、ギヤ機構へのボールの衝突によって発生する駆動力の結果として回転する。

米国特許第５，６９９，９７６号は、太陽ギヤ、遊星ギヤ、内ギヤ、カムギヤからなるギヤ機構を有し、ラック付きピストンを使用してカムギヤを駆動すると、カムギヤが他方でギヤシステムを駆動するプリテンショナーを記載している。このギヤ機構では、通常状態ではすべてのギヤの完全な噛合はない。遊星ギヤを支持するためにピンのセットが使用されており、剪断力を受けると、遊星ギヤが内ギヤと係合する。

米国特許第５，８８１，９６２号は、ハウジング及びそのハウジング中に支持された軸を有する引き込み装置ならびに軸を回転させるために軸に接続された駆動ホイールを備えた安全ベルト用の回転引き締め装置を教示している。ハウジングはさらに、質量体のための通路を含む。このような質量体が、突然の衝撃時に加速を受けると、駆動ホイール及び最終的には軸を駆動するために使用されて、座席ベルトのたるみを引き締める。ハウジングから排出される質量体を収集するために収集容器が使用されている。

米国特許第６，５３２，７３９号は、ピストン及びガス発生装置に接続された管に収容された複数のボールを有するプリテンショナーを記載している。衝撃時にボールがギヤ機構と接触して回転作用を生じさせる。ガスを放出するためのガス逃がし孔がパイプ中に位置している。ギヤへの質量体の衝突は回避されるが、この場合も、スピンドルが１回転しかしないため、プリテンショニング行程は小さい。

さらに、公知のプリテンショナーは一般に、１００〜１５０mmの範囲のウェブ引張り能力を有している。しかし、約２００mmの範囲のウェブ引張り能力を達成する仕事を成し遂げるためには、高比率プリテンショニングを起こすコンパクトなウェブスプール引き締め装置が必要である。

本発明の目的
本発明の第一の目的は、乗り物の急減速時に座席ベルトの実質的なプリテンショニングを提供することができる、完全係合したギヤ伝達機構を有する、座席ベルトのコンパクトなウェブスプール引き締め装置を提供することである。

本発明の目的は、約２００mmまでのウェブ引張り能力を有する高比率ウェブスプール引き締め装置を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、ギヤ伝達系のための駆動力を生じさせるために使用される駆動手段として実質的に減数した質量体を用いるウェブスプール引き締め装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、駆動手段から駆動力を受けると、ギヤ伝達系の中心ギヤと係合してギヤ伝達系の回転運動を生じさせる半径方向可動性のピストンを有するウェブスプール引き締め装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、出力を損失することなく高い比率を達成するために前記ギヤ伝達系のギヤ装置の数を減らすことである。

同じく本発明の目的は、ウェブスプール引き締め装置のプリテンショニング性能を高めるために容易に変更することができるギヤ比システムを提供することである。

本発明のさらなる目的は、排出された球形質量体を貯蔵するための貯蔵部の必要がないウェブスプール引き締め装置を提供することである。

発明の概要
本発明は、中心ギヤが駆動部材としての外ギヤ（例えば、図１の中間ギヤ１０）及び被駆動ギヤ部材としての内ギヤ（例えば、図１の固定リングギヤ１１ａ）と噛合している連続係合遊星ギヤ伝達系を有して、駆動力が加わるとクラッチを介して引き込み装置のスピンドルを回転させる高比率ウェブスプール引き締め装置を提供する。本発明のもう一つの態様は、火薬によって加速される減数した駆動手段から駆動力を受けてウェブをプリテンショニングする完全係合ギヤ伝達機構（例えば、図２のクランクラチェット９ａ及び剪断ピン１５を介して、互いに係合したスピンドル３のスプライン軸３ａと中心ギヤ９）を有するプリテンショニングエンジンを提供することである。本発明のさらなる態様は、可動性ピストンを用いて回転駆動力をギヤ伝達系に提供する高比率ウェブスプール引き締め装置を提供することである。

発明の詳細な説明
したがって、本発明は、座席ベルト引き込み装置のスプールをプリテンションまで回転させるプリテンショニング装置を提供する。座席ベルト、前記プリテンショニングエンジンは以下を含んでいる。

まず、図１、２及び３を参照すると、ハウジング（２）を有するウェブスプール引き締め装置（１）が乗り物の中で座席に隣接して取り付けられ、前記引き締め装置は、互いに対して平行に立てられた１対の壁（２ａ及び２ｂ）を有している。ハウジング（２）の側壁と側壁との間に回転自在に取り付けられるスピンドル（３）は、スプライン端（３ａ）及び他端（３ｂ）を有している。ウェブ材（１４）がスピンドル（３）に巻かれて、座席ベルトシステムのための引き出し及び引き込みを提供する。スピンドル（３）のスプライン端（３ａ）は中心ギヤ（９）とで回転自在に噛合する。中間ギヤ（１０）が中心ギヤ（９）と噛合する。クラッチラチェット（９ａ）が中心ギヤ（９）中に配置され、対応する剪断ピン（１５）がカバー（１３）中に配置されている。ケーシング（１１）がケーシング嵌合面（１１ｂ）を有し、中間ギヤ（１０）と連続的に係合する突起を有する固定リングギヤ（１１ａ）がケーシング（１１）から切り出されている。環状のケーシング差し込み口（１１ｃ）が中心ギヤ（９）の突起（９ｂ）を案内し、スピンドル軸と中心ギヤ軸との同軸性を保証する。ケーシング（１１）及びカバー（１３）を引き込み装置（２ｂ）の壁に固定するために１セットのねじ（１２）が使用される。カバー（１３）をフレーム壁（２ｂ）に固定するためにカバー孔（１３ａ）が使用される。中間ギヤ（１０）及びピストン（８）を半径方向運動のために誘導するための誘導路（１１ｄ）がケーシング（１１）中に設けられ、別の誘導路（１３ｂ）がカバー（１３）中に設けられている。したがって、乗り物の急減速時に回転運動をスピンドルに提供するための、中心ギヤ、中間ギヤ及びリングギヤを含む完全噛合ギヤ伝達系が形成される。ケーシング（１１）に収容された短縮導管（４）が、一端にガス発生装置（５ａ）を有し、また、火薬を感知し、起爆するために配置された点火装置（５）と流動的に連絡している。導管は、ケーシング（１１）の開口（１１ｅ）を通過して伸び、ケーシング（１１）の下端に出口を有する。駆動手段として作用する、導管（４）中に縦一列に配置された大幅に減数した複数の質量体（７）が火薬によって加速される。プラスチック材料でできた平坦面を片側（６ａ）に有する円柱体の形態の一次駆動手段（６）が火薬を受けるために配置され、二次駆動手段として作用する他の球形質量体に隣接して配置される他方の側（６ｂ）に球面を有している。二次駆動手段の最後の構成要素は、通常位置及び加速位置の両方で導管開口の下入口に配置された可動性ピストン（８）の球面ヘッドと当接し、ピストンの他端は、回転自在なピン（１０ａ）によって中間ギヤ（１０）を保持するための２本のアーム端（８ａ）を有している。可動性ピストン（８）は、両方の端部（８ａ及び８ｂ）が誘導路（１１ｄ及び１３ｂ）に沿って誘導されながら移動して軌道路及び速やかな回転駆動力をギヤ伝達系に提供する。軌道路は、ギヤ伝達系を半径方向に同軸の経路上に配置するためだけでなく、急加速時にギヤ伝達系の脱線を防ぐためにも設けられている。

図３及び４を具体的に参照するウェブスプール引き締め装置の動作
密閉チャンバ、すなわち管の中に配置された火薬は、電子制御装置（ＥＣＵ）又は機械感知式高「Ｇ」センサからの信号によって点火される。火薬のエネルギーは、管（４）の中に縦一列に配設された駆動手段（７）に伝達される。駆動手段と流動的に連絡しているピストン（８）がギヤ伝達系を駆動し、このギヤ伝達系が他方でスピンドル（３）と係合してそれを高速回転させてウェブスプールを引き込む。このギヤ伝達系のギヤ比は１：４であるため、ピストン（８）の１４０°の回転が中心ギヤ（９）を２回転させ、それは、それぞれ図３及び４に示すようにウェブ材（１４）を約２００mm引き戻すのに十分である。図４に示すウェブ材の引き込み（１６）は、高比率プリテンショニングを示す。

次に図５及び６を参照すると、図５は、通常状態の完全噛合ギヤ伝達系（９、１０及び１１ａ）及び質量体（７）を保持するための短縮導管（４）の配置を示す。図５はまた、通常状態及び加速状態の両方で軌道路及び回転駆動力をギヤ伝達系に提供するための誘導路（１１ｄ）を示す。

ウェブ材の動き（１６）は、図３及び図４に示すようなプリテンショニング前及びプリテンショニング後を示す。

図６を参照すると、第一駆動手段（６）の平坦面が、火薬からの駆動力を受けると、他の駆動手段（７）を駆動し、それら他の駆動手段が他方で可動性ピストン（８）を駆動する。すると、誘導路（１１ｄ及び１３ｂ）に沿って軌道運動しながら移動する加速されたピストン（８）は、ギヤ伝達系に回転駆動力を提供し、それが他方で、スピンドル（ここでは図示せず）に巻かれたウェブスプールを速やかに引き込んで高比率プリテンショニングを加える。

あるいはまた、二つの端部を有し、一方の端部が中間ギヤ（１０）を保持するための２本のアーム（１７ａ）を有し、他方の端部が、加速質量体（７）と接するために球面である異なるタイプのピストン（１７）を使用することもできる。

したがって、本発明は、乗り物の急減速時に座席ベルトのウェブスプールを引き締めて搭乗者を座席に拘束するための、高比率ピストン駆動ウェブスプール引き締め装置であって、ケーシングと、ケーシングの内面から突起として切り出された固定リングギヤと、固定リングギヤと回転自在に噛合して回転駆動力を提供する、突起を有する中間ギヤと、急減速時にスピンドルと係合してウェブ材の速やかな引き込みを生じさせるためのクラッチ手段を備え、外面の突起が中間ギヤと回転自在に噛合して中間ギヤから駆動力を受ける中心ギヤと、乗り物の通常走行時だけでなく急減速時にも前記リングギヤ、中間ギヤ及び中心ギヤが噛合して連続係合ギヤ伝達系を形成することと、火薬を受けるための平坦面を片側に有し、他の駆動手段と接触する側に球面を有する一次駆動手段と、火薬によって回転駆動力を連続係合ギヤ伝達系に提供するための、短縮導管中に収容された実質的に減数した二次駆動手段と、導管の出口に隣接する二次駆動手段と当接する球面端と、回転自在なピンによって中間ギヤを保持するための２本のアームを有する他端とを有して、駆動手段によって加速されたとき、回転運動をギヤ伝達系に提供する可動性ピストンとを含むウェブスプール引き締め装置を提供する。

本発明の実施態様に係るギヤ伝達系は、乗り物の急減速時にウェブ材のプリテンショニングのための駆動力をウェブスプール引き締め装置のスピンドルに提供する。

本発明のもう一つの実施態様では、ギヤ伝達系は非剪断噛合構造を有する。

さらなる態様では、配置される一次駆動手段は、片側に平坦面を有し、他の駆動体と係合する側に凹面を有する円柱体から選択される。

本発明のもう一つの実施態様では、一次駆動手段はプラスチック材料でできている。

同じく本発明の実施態様は、二次駆動手段は転動性質量体から選択される。

本発明のもう一つの実施態様では、転動質量体の数が約５０％減少している。

さらには、本発明のもう一つの実施態様では、駆動手段の数の減少の結果として、転動性質量体を収容する導管のサイズもまた約半分に減少している。

同じく本発明の実施態様では、ピンを備えた可動性ピストンを使用して、ピストンを通路中で回転自在に誘導してギヤ伝達系の速やか回転運動を生じさせる。

もう一つの実施態様では、ウェブスプール引き締め装置のケーシング中の通路は、運動中の可動性ピストンを誘導し、ピストンの速やかな半径方向運動によるギヤ伝達系軌道位置を支持するために提供される。

さらには、ウェブスプール引き締め装置では、高比率プリテンショニングの結果としてのプリテンショニングの後でさえ駆動手段がその位置にとどまるため、プリテンショニングエンジン中で貯蔵部又は収集チャンバが使用されない。

もう一つの実施態様では、ギヤ比及び駆動手段の数を適切に変えることによってプリテンショニングの比率を改善することができる。

利点
１．本発明のウェブスプール引き締め装置は、改善されたウェブ材の巻き取り性を有する。
２．他のプリテンショニング装置に伴うギヤ噛合問題が回避される。
３．本発明のウェブスプール引き締め装置はコンパクトでシンプルな回転ユニットである。
４．本発明のウェブスプール引き締め装置は、約２００mmの範囲のウェブスプールの高比率プリテンショニングを有する。
５．本発明のウェブスプール引き締め装置は、高比率プリテンショニングの結果としてのプリテンショニングの後でさえ駆動手段がその位置にとどまるため、貯蔵部又は収集チャンバを有しない。

可動性ピストン及び遊星ギヤ伝達系ならびに駆動手段としての質量体を有するウェブスプール引き締め装置の分解図である。 ウェブスプール引き締め装置のもう一つの分解図である。 通常状態におけるギヤ伝達系とピストンとの完全噛合配置及びプリテンショニング段階前のウェブの状態を示す図である。 ウェブ材のプリテンショニング後の、引き込まれたウェブの位置ならびに質量体、ピストン及びギヤ伝達系の位置を示す図である。 プリテンショニング段階前のギヤ伝達系の等角図である。 プリテンショニング段階後のギヤ伝達系の等角図である。 ピンを備えた可動性ピストン及びピストンと中間ギヤとの係合の等角図である。 ピンを備えた可動性ピストン及びピストンと中間ギヤとの係合の等角図である。 ピンを備えた可動性ピストン及びピストンと中間ギヤとの係合の等角図である。

Claims (10)

1. 乗り物の急減速時に座席ベルトのウェブスプールを引き締めて搭乗者を座席に拘束するための、高比率ピストン駆動ウェブスプール引き締め装置であって、
   ケーシングと、
   ケーシングの内面から突起として切り出された固定リングギヤと、
   固定リングギヤと回転自在に噛合して回転駆動力を提供する、突起を有する中間ギヤと、
   急減速時にスピンドルと係合してウェブ材の速やかな引き込みを生じさせるためのクラッチ手段を備え、外面の突起が中間ギヤと回転自在に噛合して中間ギヤから駆動力を受ける中心ギヤと、
   乗り物の通常走行時だけでなく急減速時にも前記リングギヤ、中間ギヤ及び中心ギヤが噛合して連続係合ギヤ伝達系を形成することと、
   火薬を受けるための平坦面を片側に有し、他の駆動手段と接触する側に球面を有する一次駆動手段と、
   火薬によって前記一次駆動手段から駆動力を受け、速やかな回転駆動力を連続係合ギヤ伝達系に提供するための、短縮導管中に収容された複数の二次駆動手段と、
   導管の出口に隣接する二次駆動手段と当接する球面端と、回転自在なピンによって中間ギヤを保持するための２本のアームを有する他端とを有して、一次及び二次駆動手段によって加速されたとき、回転運動をギヤ伝達系に提供する可動性ピストンと
   を含むウェブスプール引き締め装置。
2. 前記クラッチ手段が、中心ギヤ中に配置されたクラッチラチェットと、このクラッチラチェットに対応する剪断ピンとを有し、該クラッチ手段を介して、乗り物の急減速時に前記連続係合ギヤ伝達系とスピンドルとを係合させる、請求項１記載のウェブスプール引き締め装置。
3. 一次駆動手段が、片側に平坦面を有し、他の二次駆動手段と係合する側に凹面を有する円柱体から選択される、請求項１又は２記載のウェブスプール引き締め装置。
4. 一次駆動手段がプラスチック材料からなる、請求項３記載のウェブスプール引き締め装置。
5. 二次駆動手段がケーシング内で転動し、可動ピストンを加速させる複数の転動性質量体である、請求項１〜４いずれか記載のウェブスプール引き締め装置。
6. 二次駆動手段として作用する質量体の総数が４〜７個の範囲である、請求項５記載のウェブスプール引き締め装置。
7. 一次及び二次駆動手段を収容する導管のサイズを、二次駆動手段の数に応じて小さくした、請求項１〜６いずれか記載のウェブスプール引き締め装置。
8. 乗り物の急減速時に座席ベルトのウェブ材を約２００mmまで引き締めるようにした請求項１〜７いずれか記載のウェブスプール引き締め装置。
9. ピンを備えた可動性ピストンを使用して、ピストンを通路中で回転自在に誘導してギヤ伝達系の速やか回転運動を生じさせる、請求項１〜８いずれか記載のウェブスプール引き締め装置。
10. ケーシング中の通路が、運動中の可動性ピストンを誘導し、ピストンの速やかな半径方向運動によるギヤ伝達系軌道位置を維持するために設けられている、請求項１〜９いずれか記載のウェブスプール引き締め装置。

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