JP4640963B2 - シートベルトリトラクタおよびこれを備えたシートベルト装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両に装備され、シートベルトにより乗員を拘束保護するためのシートベルト装置に用いられて、モータの駆動力でスプールを回転することによりシートベルトの巻取り、引出しを行うシートベルトリトラクタおよびこれを備えたシートベルト装置の技術分野に関する。

従来から自動車等の車両に装備されているシートベルト装置は、車両衝突時等の車両に大きな減速度が作用した緊急時にシートベルトで乗員を拘束して乗員のシートからの慣性移動を阻止することにより、乗員を保護している。このシートベルト装置には、スプールによりシートベルトの巻取り、引出しを行うとともに、緊急時にシートベルトの引出しを阻止するシートベルトリトラクタが設けられている。

このようなシートベルトリトラクタにおいて、従来、シートベルトの巻取りおよび引出しを電動モータにより行うシートベルトリトラクタが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示のシートベルトリトラクタは、ベルトリール（以下、スプールともいう）の軸方向一側に電動モータがベルトリールと同軸上に直列に配置されていて、電動モータの回転が遊星歯車減速機構からなる減速機構を介して減速されてベルトリールに伝達されるようになっている。そして、電動モータの回転によりベルトリールがベルト巻取り方向あるいはベルト引出し方向に回転することで、シートベルトがベルトリールに巻き取られあるいはベルトリールから引き出される。
特表２００３−２１７２５２号公報

ところで、特許文献１に開示されているシートベルトリトラクタを始め、電動モータ駆動によるシートベルトリトラクタにおいては、スプールと電動モータとが減速機構を介して直結されていて、ベルト巻取りおよびベルト引出しのために電動モータが駆動されるとともにその駆動力が減速機構を介してスプールに伝達されることにより、スプールによるベルト巻取りおよびベルト引出しが行われる。その場合、初期状態では電動モータに通電されないので電動モータは駆動しておらず、乗員がシートベルトを引き出して電動モータの回転軸（ロータ）を回転させた時、この電動モータの回転軸の回転をセンサで検知することで電動モータが駆動されるようになっている。これにより、電動モータ駆動のシートベルトリトラクタはベルト引出し時の電動モータ駆動力によるアシスト機能を発揮して、ベルト引出しにおける重みを緩和する。このベルト引出しの重みは、主として、電動モータのコギングトルクが減速機構によってギヤ比分増幅されて生じるベルト引出し抵抗である。

しかしながら、このように乗員のベルト引出しにより電動モータを駆動させるようにした場合、スプールと電動モータとが減速機構を介して直結されていることから、乗員はシートベルトを引き出したとき、一時的に前述のベルト引出しの重みを感じて違和感を抱くようになる。このため、乗員はシートベルトの装着動作を快適に行うことができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ベルト引出し時の一時的なベルト引出しの重みを低減して違和感を抑制できる電動モータ駆動のシートベルトリトラクタを提供することである。
また、本発明の他の目的は、乗員がシートベルトの装着動作を快適に行うことのできるシートベルト装置を提供することである。

前述の課題を解決するために、請求項１の発明のシートベルトリトラクタは、シートベルトを引き出し可能に巻き取るスプールと、このスプールをベルト巻取り方向およびベルト引出し方向に回転するための回転駆動力を発生するモータと、前記スプールと前記モータとを直結して前記モータの回転を減速して伝達する減速機構とを備え、前記シートベルトの引出しに基づいて前記モータをベルト引出し方向に回転駆動するシートベルトリトラクタにおいて、前記シートベルトの引出し時に、前記スプールと前記モータとの直結を一時的に遮断するスプール・モータ遮断機構を備えており、前記減速機構が、サンギヤと、インターナルギヤと、これらのサンギヤおよびインターナルギヤに噛合するプラネタリギヤを回転可能に支持するキャリヤとからなる遊星歯車機構からなり、前記サンギヤが前記モータのロータに一体回転可能に設けられているとともに、前記キャリヤが前記スプールに一体回転可能に設けられており、更に、前記インターナルギヤが少なくともベルト引出し時にこのベルト引出し方向に所定量だけ回転可能に設けられており、前記スプール・モータ遮断機構が、ベルト引出し時に前記インターナルギヤが一時的にベルト引出し方向に所定量回転するのを許容しかつベルト引出し方向に所定量を超えて回転するのを阻止するインターナルギヤ回転許容手段からなり、前記スプールおよび前記減速機構がフレームに支持されており、前記インターナルギヤ回転許容手段が、前記フレームに設けられたフレーム側ストッパと、前記インターナルギヤがベルト引出し方向に所定量回転したとき前記フレーム側ストッパに当接して前記インターナルギヤのベルト引出し方向の回転を阻止するインターナルギヤ側ストッパとからなることを特徴としている。

また、請求項２の発明のシートベルト装置は、乗員を拘束するシートベルトと、このシートベルトを引出し可能に巻き取るシートベルトリトラクタと、前記シートベルトに摺動可能に支持されたタングと、このタングが係脱可能に係合されるバックルとを少なくとも備えているシートベルト装置において、前記シートベルトリトラクタが、前述の本発明のシートベルトリトラクタであることを特徴としている。

このように構成された本発明に係るシートベルトリトラクタによれば、スプール・モータ遮断機構を備えているので、シートベルの引出し開始時に、スプールとモータとの直結を一時的に遮断するとともにシートベルが所定量を超えて引き出されたとき、スプールとモータとの減速機構を介する直結を可能にしているので、シートベルの引出し時にモータのコギングトルクによる一時的なベルト引出しの重み（ベルト引出し抵抗）を低減することができる。これにより、ベルト引出しの際の違和感を抑制することができる。

また、減速機構を遊星歯車機構で構成するとともに、スプール・モータ遮断機構を、ベルト引出し時にインターナルギヤが一時的にベルト引出し方向に所定量回転するのを許容しかつベルト引出し方向に所定量を超えて回転するのを阻止するインターナルギヤ回転許容手段から構成しているので、インターナルギヤ回転許容手段に減速機構の遊星歯車機構を利用することができる。これにより、シートベルトリトラクタの構成を簡単にすることができる。
更に、インターナルギヤ回転許容手段を単純な構成のストッパから構成しているので、シートベルトリトラクタの構成をより一層簡単にすることができる。

更に、本発明のシートベルト装置によれば、本発明のシートベルトリトラクタを備えているので、シートベルトの引出し時にモータのコギングトルクによる重みを感じることがなく、乗員はシートベルトの装着動作を快適に行うことができるようになる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明にかかるシートベルトリトラクタの実施の形態の一例を備えたシートベルト装置の一例を模式的に示す図である。なお、以下の説明において、左および右は、それぞれその説明で用いられている図において左および右をいう。

図１に示すように、この例のシートベルト装置１は、車体のＢピラー２等に固定されかつ電動モータにより駆動されるシートベルトリトラクタ３、このシートベルトリトラクタ３から引き出されるとともに先端のベルトアンカー４が車体の床あるいは車両シート５に固定されるシートベルト６、例えばセンターピラー等の車体に設けられてシートベルトリトラクタ３から引き出されたシートベルト６を乗員Ｃのショルダーの方へガイドするガイドアンカー７、このガイドアンカー７からガイドされてきたシートベルト６に摺動自在に支持されたタング８、車体の床あるいは車両シートに固定されかつタング８が係脱可能に挿入係合されるバックル９、シートベルトリトラクタ３の電動モータを駆動制御する電子制御装置（ＥＣＵ）１０、およびＥＣＵ１０が電動モータを制御するための種々の入力信号をＥＣＵ１０に送る、例えば衝突検知手段や物体検出手段等の入力手段１１から構成されている。

図２は、この例のシートベルトリトラクタを模式的にかつ部分的に示す縦断面図である。
図２に示すように、シートベルトリトラクタ３は、ベースフレーム１２と、シートベルト６を巻き取るスプール１３と、このスプール１３を回転させる電動モータ１４と、この電動モータ１４とスプール１３とを直結して電動モータ１４の回転駆動力を減速してスプール１３に伝達する減速機構１５とを備えている。

図２および図３に示すように、減速機構１５は遊星歯車減速機構として構成されている。この遊星歯車減速機構は、電動モータ１４のロータ３５の左端に設けられかつロータ３５と一体に回転可能なサンギヤ１６と、ベースフレーム１２の第１支持部材１８の開口１８ａに回転可能に嵌合支持されたインターナルギヤ１７と、これらのサンギヤ１６とインターナルギヤ１７との両方に噛合する所定数（図３に示す例では、３個）のプラネタリギヤ１９と、これらのプラネタリギヤ１９を回転自在に支持するキャリヤ２０とから構成されている。

図３および図４（ａ）に示すように、インターナルギヤ１７は、径方向に突出する所定数（図示例では、３個）の円弧状の突出部（本発明のインターナルギヤ側ストッパに相当）２１が周方向に等間隔に設けられている。これらの突出部２１は第１支持部材１８の開口１８ａにガイドされている。図４（ｂ）および（ｃ）に示すように、各突出部２１の周方向中央部にはそれぞれ凹嵌部２２が設けられており、各凹嵌部２２にはそれぞれボール（例えば、鋼球）２３が回動自在に収容されている。これらのボール２３は、それぞれ第１支持部材１８にその開口１８ａに沿って設けられた円弧状の溝２４に回動自在に嵌合されている。これにより、インターナルギヤ１７は第１支持部材１８に対して比較的小さな力でスムーズに回転される。

一方、第１支持部材１８の開口１８ａ縁部には、径方向に突出し突出部２１と同数（図示例では、３個）の円弧状の突出部（本発明のフレーム側ストッパに相当）２５が周方向に等間隔に設けられている。これらの突出部２１はインターナルギヤ１７の隣接する突出部２１間の外周面をガイドしている。突出部２１とこれに隣接する突出部２５とその間には、スプリング２６,２７が円弧状に湾曲されて縮設されている。一方のスプリング２６はインターナルギヤ１７を比較的小さな力で図３において時計回り（ベルト巻取り方向）に常時付勢しているとともに、他方のスプリング２７はインターナルギヤ１７を比較的小さな力で図３において反時計回り（ベルト引出し方向）に常時付勢している。

そして、シートベルト６が装着されない通常時は、インターナルギヤ１７の突出部２１は両スプリング２６,２７のばね力で、隣接する突出部２５間の周方向中央位置に設定されている。この状態でスプール１３がベルト引出し方向に回転すると、図４（ａ）に示すようにインターナルギヤ１７もベルト引出し方向αに回転する。このようにインターナルギヤ１７が回転することで、減速機構１５の動力伝達が不能とされてスプール１３と電動モータ１４との直結が遮断され、スプール１３の回転は電動モータ１４に伝達されない。インターナルギヤ１７が所定角（図示例では、３０°）回転すると、突出部２１の周方向端２１ａがベルト引出し方向に隣接する突出部２５の周方向端２５ａに当接し、インターナルギヤ１７はそれ以上ベルト引出し方向αに回転しなく、停止するようになっている。このようにインターナルギヤ１７の回転が停止することで、減速機構１５の動力伝達が可能となる。

また、スプール１３が逆にベルト巻取り方向に回転すると、インターナルギヤ１７もベルト巻取り方向に回転するが、インターナルギヤ１７が所定角（例えば、引出し方向と同様の３０°）回転すると、突出部２１の周方向端２１ｂがベルト引出し方向に隣接する突出部２５の周方向端２５ｂに当接し、インターナルギヤ１７はそれ以上ベルト巻取り方向に回転しなく、停止するようになっている。これにより、減速機構１５の動力伝達が可能となり、スプール１３と電動モータ１４とが直結される。

キャリヤ１９はスプール１３に取り付けられてこのスプール１３と一体回転するようにされているとともに、スプール１３の左端側がキャリヤ１９およびプラネタリギヤ１８を介してサンギヤ１６に径方向に支持されている。

スプール１３は、その左端側がインターナルギヤ１７にスラストベアリング２８を介して軸方向（スラスト方向）に回転可能に支持されているとともに、その右端側が電動モータハウジング２９にベアリング３０を介して径方向と軸方向に回転可能に支持されている。図２および図５に示すように、スプール１３の右端には所定数の円弧状の磁石３１が設けられているとともに、これらの磁石３１は同心円上に等間隔に配設されている。一方、ベースフレーム１２の第２支持部材３２には、一対のホール素子からなるホールＩＣ３３,３４が磁石３１に対向して配設されている。これらのホールＩＣ３３,３４はともにＥＣＵ１０に接続されている。そして、ホールＩＣ３３,３４は入力手段１１の１つであり、スプール１３が回転すると磁石３１も回転することでスプール１３の回転および回転方向を検出して、その検出信号がＥＣＵ１０に供給されるようになっている。

図２に示すように、スプール１３は、右端が開放されかつ左端に底部１３ａを有する有底円筒状に形成されている。この底部１３ａには、円筒状の回転軸１３ｂが左方へ突設されており、この回転軸１３ｂは第１支持部材１８の開口１８ａを貫通している。

電動モータ１４は、従来公知のインナーロータ型のブラシレス電動モータとして構成されている。この電動モータ１４のロータ３５の右端には磁気ディスク３６が設けられており、この磁気ディスク３６はロータと一体に回転可能となっている。この電動モータ１４は、スプール１３内に同軸に収容配置されている

また、電動モータハウジング２９にはホールセンサ３７が設けられており、磁気ディスク３６とホールセンサ３７とによって電動モータ１４の回転量を検出する回転量検出センサ３８が構成されている。この回転量検出センサ３８は入力手段１１の１つであり、回転量検出センサ３８によって検出された電動モータ１４の回転量検出信号がＥＣＵ１０に供給されるようになっている。

電動モータハウジング２９の右端には取付フランジ２９ａが形成されている。そして、この電動モータ１４がスプール１３内に右方から軸方向に挿入され、取付フランジ２９ａに形成された環状段部２９ｂが第２支持部材３２の開口３２ａに嵌合支持されるとともに、取付フランジ２９ａが図示しない固着具によって第２支持部材３２に固定される。

このように構成されたこの例のシートベルトリトラクタ３の作動について説明する。
シートベルト６が装着されない状態では、シートベルト６がシートベルトリトラクタ３に完全に巻き取られている。また、この状態では前述のように電動モータ１４が通電されず、停止しており、突出部２１は隣接する吐出部２５の間の中央位置に設定されている。

乗員がシートベルト６を装着するために引き出すと、スプール１３がベルト引出し方向に回転開始する。このスプール１３のベルト引出し方向の回転で、インターナルギヤ１７もベルト引出し方向に回転する。このインターナルギヤ１７のベルト引出し方向の回転で、減速機構１５の動力伝達が不能とされてスプール１３と電動モータ１４との直結が遮断されるので、スプール１３の回転がスプール１３に伝達されず、前述のベルト引出し抵抗が小さい。したがって、乗員はベルト引出しの重みを感じることなくシートベルトを容易に引き出すようになる。一方、ホールＩＣ３３,３４がスプール１３のベルト引出し方向の回転開始を検出してその検出信号をＥＣＵ１０送給する。すると、ＥＣＵ１０は電動モータ１４をベルト引出し方向に回転駆動する。

突出部２１の周方向端２１ａが突出部２５の周方向端２５ａに当接し、インターナルギヤ１７の回転が停止すると、減速機構１５の動力伝達が可能となり、スプール１３と電動モータ１４とが直結される。これにより、電動モータ１４のロータの回転がサンギヤ１６を介してプラネタリギヤ１９に伝達され、プラネタリギヤ１９が自転する。すると、プラネタリギヤ１９はその自転によりサンギヤ１６の周りを公転するので、キャリヤ１９を介してスプール１３が減速されて回転する。その場合、回転量検出センサ３８からの回転量検出信号に基づいて、ＥＣＵ１０が電動モータ１４の回転を制御する。こうして、シートベルトリトラクタ３は乗員によるシートベルト６の引出しを電動モータ１４の回転駆動力でアシストするので、乗員は比較的小さな力でシートベルト６を引き出すようになる。
このように、インターナルギヤ１７に設けられた突出部２１、第１支持部材１８に設けられた突出部２５、スプリング２６,２７により、本発明のスプール・モータ遮断機構およびインターナルギヤ回転許容手段が構成される。

シートベルト６がベルト装着に必要な所定量を引き出されると、つまりスプール１３がベルト引出し方向に所定量回転すると、ホールＩＣ３３,３４からの検出信号でＥＣＵ１０は電動モータ１４の駆動を停止する。すると、スプリング２６,２７のばね力でインターナルギヤ１７はベルト巻取り方向に回転し、突出部２１は隣接する突出部２５の間の中央位置に戻り、初期状態となる。

乗員がタング８をバックル９に挿入して係合すると、入力手段１１の１つであるバックル９スイッチ（不図示）がオンし、タング８とバックル９との係合検出信号がＥＣＵ１０に供給される。これにより、ＥＣＵ１０は電動モータ１４をベルト巻取り方向に回転駆動する。すると、減速機構１５が動力伝達不能とされていることからインターナルギヤ１７がベルト巻取り方向に回転する。突出部２１の周方向端２１ｂが突出部２５の周方向端２５ｂに当接し、インターナルギヤ１７の回転が停止すると、前述と同様に電動モータ１４の回転駆動力によりスプール１３が減速されてベルト巻取り方向に回転する。こうして、余分に引き出されたシートベルト６を巻取る。

そして、電動モータ１４の回転を正転または逆転に制御することによってスプール１３がベルト巻取り方向またはベルト引出し方向に回転する。そして、種々のセンシングされた入力手段１１からの入力信号に基づいて、ＥＣＵ１０が、乗員拘束やシートベルト６の格納のためベルト巻取りやベルト装着時のベルト引出しアシストのベルト引出し等のための電動モータ１４の回転を制御する。
この例のシートベルトリトラクタ３の他の作動は、従来公知の電動モータ駆動によるシートベルトの巻取りおよび引出しを行うシートベルトリトラクタの作動と同じである。

この例のシートベルトリトラクタ３によれば、シートベル６の引出し開始時に、減速機構１５の動力伝達を不能にし、かつシートベル６が所定量引き出されたとき、減速機構１５の動力伝達を可能にしているので、シートベル６の引出し時に一時的なベルト引出しの重み（ベルト引出し抵抗）を低減することができる。これにより、ベルト引出しの際の違和感を抑制することができる。
特に、減速機構１５を遊星歯車機構で構成するとともに、スプール・モータ遮断機構を、ベルト引出し時にインターナルギヤ１７が一時的にベルト引出し方向に所定量回転するのを許容しかつベルト引出し方向に所定量を超えて回転するのを阻止するインターナルギヤ回転許容手段から構成しているので、インターナルギヤ回転許容手段に減速機構１５の遊星歯車機構を利用することができる。これにより、シートベルトリトラクタ３の構成を簡単にすることができる。
また、インターナルギヤ回転許容手段を単純な構成の突出部２１,２５から構成しているので、シートベルトリトラクタ３の構成をより一層簡単にすることができる。

更に、この例のシートベルトリトラクタ３を用いたシートベルト装置によれば、シートベルト６の引出し時に電動モータ１４のコギングトルクによる重みを感じることがなく、乗員はシートベルト６の装着動作を快適に行うことができるようになる。

なお、前述の例のシートベルトリトラクタ３では、スプール１３の回転量を検出するホールＩＣ３３,３４および磁石３１と電動モータの回転量を検出する回転量検出センサ３８と個別に設けているが、本発明はこれに限定するものではなく、スプール１３の回転量を検出するホールＩＣ３３,３４および磁石３１のみを設け、回転量検出センサ３８を省略することもできる、この場合には、ホールＩＣ３３,３４および磁石３１によるスプール１３の回転量に基づいて、電動モータ１４の駆動を制御する。これにより、部品点数を削減することができる。

また、前述の例のシートベルトリトラクタ３では、電動モータ１４を筒状のスプール１３内に収容するものとしているが、本発明は、例えば前述の特許文献１に開示されている電動モータ１４をスプール１３外にかつスプール１３と同軸に設けたシートベルトリトラクタあるいは電動モータ１４をスプール１３外にかつスプール１３と平行に設けたシートベルトリトラクタを始め、スプール１３とモータ１４とを減速機構を介して直結されたシートベルトリトラクタ３であって、スプール１３とモータ１４との直結が遮断可能なシートベルトリトラクタ３であれば、どのようなシートベルトリトラクタ３にも適用することができる。

本発明のシートベルトリトラクタおよびこれを備えたシートベルト装置は、シートベルトにより乗員を拘束保護するためのシートベルト装置に用いられて、シートベルトの巻取り、引出しを行うスプールを回転可能に支持するベースフレームを備えたシートベルトリトラクタおよびこれを備えたシートベルト装置に好適に利用することができる。

本発明にかかるシートベルトリトラクタの実施の形態の一例を備えたシートベルト装置の一例を模式的に示す図である。 図１に示すシートベルト装置に用いられるシートベルトリトラクタを模式的にかつ部分的に示す断面図である。 図２におけるIII−III線に沿う断面図である。 （ａ）は図３図の部分拡大図、（ｂ）は（ａ）におけるIVB−IVB線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）におけるIVC方向から見た部分斜視図である。 スプールの回転および回転方向を検出するセンサを説明する図である。

符号の説明

１…シートベルト装置、３…シートベルトリトラクタ、６…シートベルト、１０…電子制御装置（ＥＣＵ）、１１…入力手段、１２…ベースフレーム、１３…スプール、１４…電動モータ、１５…減速機構、１６…サンギヤ、１７…インターナルギヤ、１９…プラネタリギヤ、２０…キャリヤ、２１…突出部、２５…突出部、２６,２７…スプリング、３１…磁石、３３,３４…ホールＩＣ

Claims (2)

1. シートベルトを引き出し可能に巻き取るスプールと、このスプールをベルト巻取り方向およびベルト引出し方向に回転するための回転駆動力を発生するモータと、前記スプールと前記モータとを直結して前記モータの回転を減速して伝達する減速機構とを備え、前記シートベルトの引出しに基づいて前記モータをベルト引出し方向に回転駆動するシートベルトリトラクタにおいて、
   前記シートベルトの引出し時に、前記スプールと前記モータとの直結を一時的に遮断するスプール・モータ遮断機構を備えており、
   前記減速機構は、サンギヤと、インターナルギヤと、これらのサンギヤおよびインターナルギヤに噛合するプラネタリギヤを回転可能に支持するキャリヤとからなる遊星歯車機構からなり、
   前記サンギヤが前記モータのロータに一体回転可能に設けられているとともに、前記キャリヤが前記スプールに一体回転可能に設けられており、
   更に、前記インターナルギヤが少なくともベルト引出し時にこのベルト引出し方向に所定量だけ回転可能に設けられており、
   前記スプール・モータ遮断機構は、ベルト引出し時に前記インターナルギヤが一時的にベルト引出し方向に所定量回転するのを許容しかつベルト引出し方向に所定量を超えて回転するのを阻止するインターナルギヤ回転許容手段からなり、
   前記スプールおよび前記減速機構はフレームに支持されており、
   前記インターナルギヤ回転許容手段は、前記フレームに設けられたフレーム側ストッパと、前記インターナルギヤがベルト引出し方向に所定量回転したとき前記フレーム側ストッパに当接して前記インターナルギヤのベルト引出し方向の回転を阻止するインターナルギヤ側ストッパとからなることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
2. 乗員を拘束するシートベルトと、このシートベルトを引出し可能に巻き取るシートベルトリトラクタと、前記シートベルトに摺動可能に支持されたタングと、このタングが係脱可能に係合されるバックルとを少なくとも備えているシートベルト装置において、
   前記シートベルトリトラクタは、請求項１に記載のシートベルトリトラクタであることを特徴とするシートベルト装置。

Images