JP4632277B2 - シートベルト巻取り装置 - Google Patents

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JP4632277B2 JP2000303121A JP2000303121A JP4632277B2 JP 4632277 B2 JP4632277 B2 JP 4632277B2 JP 2000303121 A JP2000303121 A JP 2000303121A JP 2000303121 A JP2000303121 A JP 2000303121A JP 4632277 B2 JP4632277 B2 JP 4632277B2
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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、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。
【0002】
【従来の技術】
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。
【0003】
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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような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の一例を示す分解斜視図を図3に示す。図3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。
【0005】
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。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。
【0006】
スプール2の一端にはギア7が設けられており、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。
【0007】
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16が嵌め込まれている。
【0008】
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(特許請求の範囲の「プリテンションギア」に相当)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ボール15の最先端のものが挟まって拘束されている。
【0009】
一方、スプール2においては、ギア19にピニオン20(特許請求の範囲の「スプールに結合したギア」に相当)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、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。
【0010】
このような方式のプリテンショナにおいては、パイプ11とプリテンショナカバー、すなわち図3におけ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、さらにプリテンションをかけるだけの大きな力が作用するので、この拘束力は大きなものが必要とされる。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保持しなければならない。
【0011】
この方法として、従来は、図4に示すように、パイプ11の先端部を、プレスにより平板状にするとともに、その先端部にT字部11aを形成し、このT字部11aを嵌め込む穴を、それぞれプリテンショナカバー9とプリテンショナプレート10に設け、T字部11aをこの穴に差し込むことにより固定する方法が採用されていた。
【0012】
しかしながら、この方法では、図の上下方向の力に対しては強いが、左右方向の力(曲げ応力)に対しては弱く、容易に変形し、パイプ11を拘束する効果が得られず、パイプ11の移動により、プリテンショナの動作が不安定になるおそれがあった。
【0013】
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、作動が安定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課題とする。
【0014】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
前記課題を解決するため、本願発明のベースとなるシートベルト巻取り装置は、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であって、前記パイプの他の一端にボールの排出をガイドするガイドブロックを嵌入するとともに、プリテンショナカバーに保持されるプレートを設け、前記パイプとガイドブロックを、前記プレートに固定部材で固定したことを特徴とする。
【0015】
本手段においては、パイプとガイドブロックとプレートとが固定部材(例えばビス)で一体となって結合された状態でプレートがプリテンショナカバーに保持される。よって、パイプとガイドブロックとプレートが一体となった部分の剛性は全体として大きくなり、どちらの方向からに対しても、確実にパイプを固定することができる。また、固定部材としてビスやリベット、圧入ピン等を使用する場合には、焼き入れや材質の選定により、充分に耐力のあるものとすることができる。
【0016】
以下、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の実施の形態の1例であるパイプの固定方法を示した、プリテンショナの断面図であり、図2はそのうち本発明に関連のある要部を示す斜視図である。
【0017】
図3におけるピン17によって支持されたリングギア18の外歯18aによって最先端のボール15aが止められており、それにつながって複数のボール15がパイプ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が設けられている。このピストン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。
【0018】
パイプ11のボール15出側は、リングギア18側が切り欠かれており、その切欠き部にリングギア18が嵌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の断面であり、断面23はパイプ11を拘束し、断面24はボール受け部25を形成している。
【0019】
この状態では、前述のように、リングギア18は図3におけるピン17によって支持されており、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、プリテンショナはスプールの回転に何ら影響を及ぼしていない。
【0020】
ガス発生器12からガスが発生すると、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を押す。それにより、図3に示すピン17が切断され、リングギア18はフリーの状態となって、ボール15により図1の右下側に押す力を受け、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が噛み合う状態となる。
【0021】
すると、パイプ11の内面とリングギア18の隣り合う外歯18a間の谷間との間に、ボール15が通過する隙間ができるので、押されたボール15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に落下する。そして、次のボールが新たなリングギア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。ガイドブロックは、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。
【0022】
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によりプレート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。
【0023】
図2に示すようにプレート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3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、図3の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。プレート21を強度の強い材料で製作することにより、プレート21の変形も防止できる。なお、特許請求の範囲でいう「プリテンショナカバー」とは、この実施の形態においては、プリテンショナカバー9とプリテンショナプレート10を合わせたものに相当する。
【0024】
なお、本実施の形態においては、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。
【0025】
次に、本発明の別の局面について説明する。
図10(A)〜(D)は、従来の他の問題点を説明するための図である。
(1)ボール15の通路規制について
図10(A)に示すように、パイプ11の先端部11aを内側に曲げた場合、曲げ加工のために加工費が高くなる、あるいは、形状の安定化が難しいという問題がある。さらに、先端部11aを曲げると、パイプ11の固定が困難になる。
【0026】
(2)リングギア18の挙動安定化(プリテンショナパワーの効率向上)について
図10(B)に示すように、パイプ11の先端部が直線状になっていると、パイプ11とリングギア18との間にスペースsが形成される。このようなスペースsがあると、リングギア18はプリテンショナ作動中フリーであるためパイプ11側に変位し、ピニオン20との噛み合いが外れる場合がある。このため、パワー伝達が不安定になる。
【0027】
一方、図10(C)に示すように、パイプ11の先端部11aを曲げ加工により内側に湾曲させた場合、曲げ寸法を安定させることが難しく、性能が不安定である。又は、プリテンショナ作動中に、ボール15の衝突によりパイプ11の先端部11aが図10(B)のように真っ直ぐに変形してしまう場合があり、強度が不安定である。さらに、図10(A)の場合と同様に、パイプ11の固定が困難である。
【0028】
(3)EA(エネルギ吸収:Energy Absorption)時のボールスタックについて図10(D)に示すように、EA時のボールスタックの回避するため、パイプ11の先端部11aを矢印α方向に撓ませようとすると、EA作動前のプリテンショナ作動時にも、先端部11aが撓んで真っ直ぐになる場合がある。この場合、上記(2)と同様となるため好ましくない。さらに、この場合もパイプ11の固定が困難である。
【0029】
これらの課題を解決するため、本発明のベースとなる第2態様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を有するシートベルト巻取り装置であって、該プリテンショナが、 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を嵌入し、該ガイドブロックが、前記ボールを前記回転部材に沿うように案内するガイド面を有することを特徴とする。
【0030】
ガイドブロックのガイド面によりボールの通路が規制されるので、パイプと回転部材(プリテンションギア)間に余分なスペースが存在しない。このため、プリテンションギアがパイプ側に余分に変位せず、挙動が安定する。したがって、プリテンションギアとスプールに結合したギアとの噛み合いが的確になり、プリテンションパワー効率が向上する。
または、ガイドブロックを成形する際には曲げ加工が不要であるため、加工費が低減される、あるいは、形状の安定化が図れる等の利点もある。
【0031】
本発明のシートベルト巻取り装置においては、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が付設されており、 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、前記ガイドブロックの一部が変形又は脱落するものとすることができる。
この場合、ボールをパイプから排出しやすくなる。
【0032】
さらに、本発明のシートベルト巻取り装置においては、前記ガイドブロックのガイド面が第1のガイド面と第2のガイド面とを有し、 前記第1のガイド面は、前記ギア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に衝突し、 前記第2のガイド面は、前記ギアから徐々に遠ざかるように形成されており、 前記第1のガイド面は剛性が高く、前記第2のガイド面は剛性が低くなっているものとすることができる。
【0033】
ボールは、最初円弧状の第1のガイド面に導かれて滑り、次いで第2のガイド面を通過した後、パイプ外に射出される。第1のガイド面は円弧状で剛性が高いので、ボールが当たっても変形することなく、ボールはこの第1のガイド面上を滑って移動する。EA時にボールスタックが起こった場合は、剛性の低い第2のガイド面が、スタックされたボール及びギアに押されて変形する。これにより、ボールの逃げるスペースが確保される。
【0034】
以下、上記プリテンショナ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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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の出口付近にあるボール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。
【0042】
なお、上記の実施例においては、次のような改変が可能である。
図8(A)及び(B)は、それぞれパイプの固定方法の他の例を示す図である。
図8(A)は、パイプ11の先端とプレート21を溶接Xにより固定するものである。
図8(B)は、パイプ11に穴11xを開け、別部材30にスクリュー31で固定するものである。スクリュー31は、あるいはリベット等であってもよい。
【0043】
図9(A)〜(C)は、EA時のボールスタックの回避方法の他の例を説明するための図である。
図9(A)は、スタック時にボール15の一部をリングギア18の外歯18aで変形させる方式である。
図9(B)は、図9(A)の方式とは逆に、スタック時にボール15に接触しているリングギア18の外歯18aを変形させるものである。
図9(C)は、リングギア18にバネ33を付設し、このバネ33の力によりリングギア18とピニオン20の噛み合いを強制的に解除するものである。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パイプとガイドブロックとプレートが一体となった部分の剛性は全体として大きくなり、どちらの方向からに対しても、確実にパイプを固定することができる。よって、プリテンショナの作動が安定となる。
さらに、ガイドブロックのガイド面によりボールの通路が規制されるので、パイプと回転部材(プリテンションギア)間に余分なスペースが存在せず、プリテンションギアがパイプ側に余分に変位せず、挙動が安定する。よって、プリテンションギアとスプールに結合したギアとの噛み合いが的確になり、プリテンションパワー効率が向上する。
または、ガイドブロックを成形する際には曲げ加工が不要であるため、加工費が低減される、あるいは、形状の安定化が図れる等の利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の1例であるパイプの固定方法を示した、プリテンショナの断面図である。
【図2】図1に示したプリテンショナの要部を示す斜視図である。
【図3】プリテンショナを有するシートベルト巻取り装置の1例を示す分解斜視図である。
【図4】従来のパイプ先端の固定方法の例を示す図である。
【図5】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6】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。
【図7】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。
【図8】図8(A)及び(B)は、それぞれパイプの固定方法の他の例を示す図である。
【図9】図9(A)〜(C)は、EA時のボールスタックの回避方法を説明するための図である。
【図10】従来の他の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
1 ベースフレーム 2 スプール
3 トーションバー 4,5 ロック機構
6 リテーナ 7 ギア
8 リターンスプリングカバー 9 プリテンショナカバー
10 プリテンショナプレート 11 パイプ
12 ガス発生器 13 ストッパスプリング
14 ピストン 15 ボール
16 ガイドブロック 17 ピン
18 リングギア 19 ギア
20 ピニオン 21 支持板
22 ビス
23、24プリテンショナカバーの断面 25 ボール受け部
161 側面 163 第2のガイド面
164 第1のガイド面 165 貫通穴
167 底面 169 ボルト孔

Claims (5)

  1. パイプ(11)の一端に設けられたガス発生器(12)から発生するガスの圧力により、当該パイプ(11)内に設けられたピストン(14)を介して当該パイプ(11)内に設けられたボール(15)を移動させ、当該パイプ(11)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(15)により、プリテンションギア(18)とスプール(2)に結合したギア(20)とを係合させて前記プリテンションギア(18)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、
    前記パイプ(11)の他の一端にボール(15)の排出をガイドするガイドブロック(16)を嵌入するとともに、プリテンショナカバー(9)に保持されるプレート(10,21)を設け、前記パイプ(11)と前記ガイドブロック(16)を、前記プレート(10,21)に固定部材(22)で固定してあるとともに、
    前記ガイドブロック(16)が、前記プリテンションギア(18)の回転軸垂直断面で見て、前記プリテンションギア(18)とほぼ同心の円弧状ガイド面(164)であって、前記ガイドブロック(16)と前記プリテンションギア(18)との隙間を前記ボール(15)の直径に近く保つガイド面(164)を有することを特徴とするシートベルト巻取り装置。
  2. 緊急時にシートベルトのスプール(2)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を有するシートベルト巻取り装置であって、
    該プリテンショナが、
    ガスジェネレータ(12)と、
    該ガスジェネレータ(12)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(15)と、
    該ボール(15)を案内するパイプ(11)と、
    該パイプ(11)の端部から射出される前記ボール(15)が当たって回転駆動力を与える複数の駆動点(18a)を有し、前記スプール(2)に連結される回転部材(18)と、
    を備え、
    前記パイプ(11)の端部に前記ボール(15)の射出をガイドするガイドブロック(16)を嵌入し、該ガイドブロック(16)が、前記ボール(15)を前記回転部材(18)に沿うように案内するガイド面(164)を有し、
    該ガイド面(164)が、前記回転部材(18)の回転軸垂直断面で見て、前記回転部材(18)とほぼ同心の円弧状であり、前記ガイドブロック(16)と前記回転部材(18)との隙間を前記ボール(15)の直径に近く保つものであることを特徴とするシートベルト巻取り装置。
  3. 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(2)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(3)が付設されており、
    前記プリテンショナ作動後に前記エネルギ吸収機構(3)が作動する際に、前記ガイドブロック(16)の一部が変形又は脱落することを特徴とする請求項1又は2記載のシートベルト巻取り装置。
  4. 前記ガイドブロック(16)のガイド面が第1のガイド面(164)と第2のガイド面(163)とを有し、
    前記第1のガイド面(164)は、前記プリテンションギア(18)又は前記回転部材(18)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(15)に衝突し、
    前記第2のガイド面(163)は、前記プリテンションギア(18)又は前記回転部材(18)から徐々に遠ざかるように形成されており、
    前記第1のガイド面(164)は剛性が高く、前記第2のガイド面(163)は剛性が低くなっていることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載のシートベルト巻取り装置。
  5. シートベルトと、請求項1〜4いずれか1項記載のシートベルト巻取り装置と、を備えるシートベルト装置。
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