JP4907249B2 - シートベルトリトラクタ及びシートベルト装置 - Google Patents

Description

本発明は、シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタに係わり、特に、異常時にシートベルトをロックして乗員の移動を拘束する際に乗員に加わる慣性エネルギを吸収するＥＡ機構を有するシートベルトリトラクタ及びこれを備えたシートベルト装置に関する。

車両の座席に設けられるシートベルト装置は、車両の衝突時に生じる加速度による乗員の急激な移動を拘束し、乗員の身体の安全を図る装置として不可欠な装置である。

このシートベルト装置は、一般に、シートベルト（ウェビング）と、シートベルトリトラクタと、バックル装置とから構成される。

リトラクタは、シートベルトを巻取部材（スプール）に巻回してバネ力により内部に引き込み、通常はその引き込んだ状態でシートベルトを収容している。乗員がシートベルトを装着するときには、シートベルトの巻き取り側と反対側一端に設けたタングプレートを引っ張ることで上記収容されたシートベルトを引き出し、これを座席の傍らに設けた上記バックル装置に係合させることで、シートベルトを装着するようになっている。

このように構成されたリトラクタは、衝撃が作用する衝突時にはシートベルトの巻取部材からの引き出しをロックし、このロックされたシートベルトにより前方に急激に移動する乗員の身体を拘束する。ここで、特に車両急減速時等において一層強力に乗員の身体を拘束するため、通常、プリテンショナとロック機構が設けられる。

プリテンショナは、車両が急減速状態になったことを加速度センサが検知したときにシートベルトの弛みを除去し、シートベルトによる拘束力を向上するものである。例えば上記加速度センサの検知信号に応じてガス発生手段からガスを発生させ、袋状体が膨張することにより膨張構造体の長手方向全長の短縮によってシートベルトの弛みを除去する方式や、あるいは、ガス発生手段からのガスによりシリンダ内をピストンが摺動し、ピニオンを介しスプールを巻取り方向に回転させ、シートベルトの弛みを除去する方式等がある。

ロック機構は、スプールとともに回転するロッキング部材（ロッキングベース）を備えている。そして、上記加速度センサの検知信号に応じて、ロッキングベースに設けられた係止部材（パウル）が車両の固定側部材（リトラクタのフレーム等）に設けられた内歯（ラチェット歯）に係止され、引き出し方向へのロッキングベース及びスプールの回転を規制するようになっている。

一方、車両急減速時等において上記のように乗員の前方への移動が急激に拘束されると、乗員の胸部等には拘束された反作用による衝撃力がシートベルトを介して作用する。この乗員へ加わる衝撃力を緩和するために、ロック直後にシートベルトに一定以上の繰出し抵抗をかけながらシートベルトの所定引張荷重を保持し、その状態のままシートベルトを所定長さだけ繰り出すようにして、これによって乗員に作用する衝突エネルギを吸収する機構（Energy Absorption；以下適宜、「ＥＡ」機構という）が既に知られている。

この手法では、シートベルトを巻き回す上記スプールの内部に塑性変形可能なシャフト（トーションバー）を配置し、この際そのトーションバーの一方側をスプール側に連結するとともに他方側はロッキングベース側に連結している。そして、緊急時等の車両急減速時に上記ロック機構によりロッキングベースが回転不能にロックされる際、慣性力により前方に移動しようとする乗員を拘束するシートベルトの張力が、トーションバーの一方側の他方側に対するシートベルト引き出し方向の相対回転力となり、この相対回転力がある一定値以上となるとトーションバーが塑性変形を起こし、このときの塑性変形抵抗によって衝突エネルギを吸収していく。これにより、ロック機構が効いているにもかかわらず、スプールは徐々にシートベルト引き出し方向に回転し、シートベルトにある一定以上の張力がかかりながらシートベルトが繰り出され、シートベルトと乗員の身体の間に作用する力を緩和するようになっている。

ここで、例えば特許文献１に記載のように、以上のようなプリテンショナ、ロック機構、ＥＡ機構を備えたシートベルトリトラクタにおいて、ＥＡ機構作動時に上述のようにスプールのシートベルト引き出し方向への若干の回転が許容される際、上述のようにプリテンショナも既にスプールと回転連結されてシートベルト巻取方向（すなわち逆方向）へ作動している。

特開２００２−１２０６９３号公報

しかしながら、上記従来技術には、以下の課題が存在する。

すなわち、仮に、スプールのうちトーションバーに連結される一方側部分をプリテンショナに連結し、トーションバーの他方側にロック機構によりロックされるロックベースを連結する構成とすると、上記のようにプリテンショナがスプールの巻取方向に作動した後、ロック機構がトーションバー他方側の巻取方向回転をロックしたとしても、ＥＡ機構でトーションバーの一方側が他方側に対してねじれて相対回転するときに、上記プリテンショナの動作がその相対回転方向と逆向きになりこれを阻害するように作用する。すなわち、ＥＡ機構の動作が上記プリテンショナの動作の影響を受けることになり、安定的な動作を確保するのが難しくなる。

本発明の目的は、プリテンショナの動作の影響を受けない安定的なＥＡ動作を確保できるシートベルトリトラクタ及びこれを用いたシートベルト装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明は、シートベルトを巻き取るスプールと、このスプールの径方向内側に配置されてその軸方向一方側が前記スプールと連結され、前記軸方向の前記一方側と前記軸方向の他方側との相対変位によりねじれ変形し乗員の運動エネルギを吸収可能なトーションバーと、前記スプールの軸方向他方側に位置し、車両急減速状態において前記スプールを前記シートベルトの巻き取り方向へ回転させるための回転駆動力を発生するプリテンショナと、プリテンショナの作動時及び非作動時の両方において、前記スプールの前記シートベルトの引き出し方向への回転を抑制するように、前記トーションバーの軸方向他方側をロック可能なロック手段と、前記スプールの前記軸方向他方側に配置され、前記トーションバーの前記軸方向他方側に連結されたロッキング部材と、を有し、前記ロック手段は、前記プリテンショナの非作動時においては、前記スプールの前記軸方向一方側に配置されたロックギアにより、ジョイントピンを介して、前記ロッキング部材に回動可能に設けられたパウルをロック方向に回動駆動させ、前記ロッキング部材を前記車両の固定側部材にロックすることにより、前記トーションバーの軸方向他方側をロックし、前記プリテンショナの作動時においては、前記プリテンショナで発生した圧力を保持し、所定の期間、前記トーションバーの前記軸方向他方側の前記シートベルトの引き出し方向への回転を抑制することにより、前記トーションバーの軸方向他方側をロックし、かつ、前記ジョイントピンは、前記プリテンショナにより前記トーションバーから前記ロッキング部材に伝達される回転力で前記ロッキング部材が前記スプールに対し所定量以上に相対回転変位した際に破断するように構成されており、前記ジョイントピンが破断した際に、前記パウルを前記ロッキング部材のロックを行わない反ロック方向に付勢するとともに、所定の速度以上でシートベルトが引き出された際には前記パウルが前記付勢力に抗して遠心力により前記ロッキング部材のロックを行う前記ロック方向に移動することを許容する付勢手段を有することを特徴とする。

本願第１発明においては、車両急減速時には、その急減速に対応してプリテンショナが作動し、その回転駆動力によってトーションバーを介しスプールがシートベルト巻取方向へ回転し、シートベルトによる乗員の拘束力を向上させる。その後、車両急減速時における慣性で乗員の身体が所定以上の大きな力でシートベルトを引っ張り、スプールに対しシートベルト引き出し方向への力が大きく作用するが、上記ロック手段は、この車両急減速時にはトーションバーの軸方向他方側を車両の固定側部材へロックする。これにより、トーションバーの軸方向他方側に対してその一方側及びそこに連結するスプールは相対的に回転変位し、このトーションバーのねじり変形によって乗員の運動エネルギを吸収することができる（ＥＡ機構）。またプリテンショナはスプールの他方側に位置しているため、上記のようにしてトーションバーの一方側が他方側に対してねじれて相対回転するＥＡ機構の動作は、上記プリテンショナの動作の影響を受けることなく、安定的な動作を確保することができる。
以上のようにして、本願第１発明においては、車両急減速時にはトーションバーねじり変形のためにトーションバーの軸方向他方側のみをロックし軸方向一方側及びそこに連結するスプールを解放することができる。したがって、プリテンショナの動作の影響を受けない安定的なＥＡ動作を確保できる。
一方、本願第１発明においては、プリテンショナの作動時及び非作動時の両方において、スプールのシートベルトの引き出し方向への回転を抑制するように、ロック手段によりトーションバーの軸方向他方側をロックすることが可能である。すなわち、プリテンショナが作動しない軽衝突時や車両緩減速時等においても、ロック手段によりトーションバーの軸方向他方側をロックし、当該トーションバーを介してその一方側に連結するスプールのシートベルトの引き出し方向への回転を抑制することができる。この結果、乗員の身体の慣性力によりトーションバーに作用する荷重が比較的小さい場合にはシートベルトの引き出しがロックされ、トーションバーに作用する荷重が比較的大きい場合には上述したＥＡ機構によって乗員の運動エネルギが吸収される。
このように、本願第１発明によれば、プリテンショナ作動時のみでなく、プリテンショナが作動しない軽衝突時等においても、ＥＡ機構を作動させて乗員の運動エネルギを吸収することができる。したがって、乗員の安全性を向上することができる。
また、本願第１発明においては、プリテンショナが作動しない軽衝突時や車両緩減速時等において、パウルでロッキング部材を車両の固定側部材に係止させてロックする。このようにパウルを用いてロッキング部材の回転を規制することにより、トーションバーの軸方向他方側を確実にロックすることができる。その結果、当該トーションバーを介してその一方側に連結するスプールのシートベルトの引き出し方向への回転を抑制することができる。これにより、軽衝突時等のプリテンショナの非作動時においても、ＥＡ機構を作動させて乗員の運動エネルギを吸収することができる。したがって、乗員の安全性をさらに向上することができる。
また、本願第１発明においては、プリテンショナの作動時において、プリテンショナで発生した圧力を保持することによりトーションバーの軸方向他方側をロックする。これにより、プリテンショナ作動時にトーションバーにねじれ変形が生じジョイントピンが破断した際にも、トーションバーの軸方向他方側を確実にロックすることができる。これにより、プリテンショナの作動時において、ＥＡ機構を作動させて乗員の運動エネルギを吸収することができる。
また、ロック手段が、スプールの軸方向一方側に配置されたロックギアによりジョイントピンを介してパウルをロック方向に回動駆動させ、ロッキング部材のロックを行う。これにより、パウルを用いてロッキング部材の回転を規制し、トーションバーの軸方向他方側を確実にロックすることができる。
また、本願第１発明においては、衝突等によってジョイントピンが破断した後において、乗員がシートベルト装着のために通常の速度でシートベルトを引き出す場合には、パウルが付勢手段により反ロック方向に付勢されていることから、通常に引き出すことができる。一方、再度車両が衝突した場合等、シートベルトが所定の速度以上で引き出される場合には、パウルがロック方向に移動してロッキング部材がロックされ、シートベルトの引き出しがロックされる。このように、本願発明によれば、一旦衝突等によってＥＡ機構が作動されジョイントピンが破断した後であっても、衝突時のシートベルトの引き出しのロック等の最低限のシートベルトの機能を確保することが可能である。その結果、例えば車両を事故現場から他の場所（例えば修理工場等）に移動するまでの間における乗員の安全性を確保することができる。

第２の発明は、上記第１発明において、車両の減速度を感知する減速度感知手段を有し、前記ロック手段は、前記減速度感知手段で所定の大きさ以上の減速度を感知した場合に前記トーションバーの軸方向他方側をロックすることを特徴とする。

これにより、軽衝突時や車両緩減速時等のプリテンショナの非作動時においても、ロック手段でトーションバーの軸方向他方側をロックすることが可能となる。

第３の発明は、上記第２発明において、前記減速度感知手段を前記スプールの前記軸方向一方側に備えたことを特徴とする。

これにより、減速度感知手段をプリテンショナと反対側に配置し、ジョイントピンを介してプリテンショナ側に配置したパウルによりロッキング部材をロックする配置構成とすることができる。その結果、リトラクタの軸方向両側におけるバランス（重量、スペース）を向上でき、車両への搭載性を向上することができる。

上記目的を達成するために、第４の発明は、上記第１乃至第３発明のいずれかに記載のシートベルトリトラクタと、このシートベルトリトラクタにより引き出し可能に巻き取られ、乗員を拘束するためのシートベルトと、前記シートベルトに設けたタングと、このタングと係合することにより、前記シートベルトを乗員に装着させるバックル装置とを有することを特徴とする。

本発明によれば、プリテンショナの動作の影響を受けない安定的なＥＡ動作を確保することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、本発明を自動車のシートベルト装置に適用した例である。

図１は、本実施形態のシートベルトリトラクタを備えたシートベルト装置の全体構造を乗員と共に表す正面図である。

この図１において、シートベルト装置１００は、車両の車体１０８内に配置されており、乗員Ｍを座席Ｓに拘束するためのシートベルト３と、このシートベルト３の一方側を引き出し可能に巻き取るシートベルトリトラクタ１と、シートベルト３に摺動可能に設けたタング１０４と、このタング１０４と係合するバックル装置１０５とを備えている。

シートベルト３は、上記したようにその一方側がシートベルトリトラクタ１により巻き取られると共に、途中でショルダアンカ１０６に通され、その他方側端部が止め具１０７により車体１０８側に回動可能に接続されている。

図２は、本実施形態のシートベルトリトラクタ１の全体概略構造を表す縦断面図である。

この図２において、シートベルトリトラクタ１は、２つの並行な側壁２Ｌ，２Ｒとそれらの間を渡すように結合する背面壁（図示せず）を有するコ字状のフレーム２（固定側部材）と、このフレーム２の両側壁２Ｌ，２Ｒ間に回転可能に支持され、シートベルト３（図２中では図示せず）を巻き取るスプール４と、このスプール４の軸方向一方側（図２中右側）に設けられ、車両の軽衝突時などに生じる緩やかな車両緩減速度を感知して作動する減速度感知手段（図示せず）と、スプール４の軸方向一方側（図２中右側）に設けられ、減速度感知手段によって作動し少なくともスプール４のベルト引出方向の回転を抑制するためのロックギア６と、スプール４の径方向内側に軸方向に遊嵌、貫通され、その軸方向の一方側（図２中右側）がスプール４と所定量の相対回転変位を許容可能に連結（詳しくは後述する）され、軸方向の一方側と他方側（図２中左側）との相対変位によりねじれ変形し乗員Ｍの運動エネルギを吸収可能なトーションバー７と、スプール４を常時ベルト巻取方向に付勢するスパイラルスプリング５と、トーションバー７及びスプール４の他方側（図２中左側）においてフレーム２に回転可能に支持され、トーションバー７の軸方向他方側（図２中左側）に固定されたロッキングベース１４（ロッキング部材）と、このロッキングベース１４に揺動可能に保持され、車両の減速度に応じてロッキングベース１４をフレーム２の側壁２Ｌにロックするためのパウル１３（係止部材）と、トーションバー７及びスプール４の軸方向他方側（図２中左側）に位置し、緊急時等の車両急減速時に作動してスプール４をシートベルト３の巻き取り方向へ回転させるための回転駆動力を発生し、ロッキングベース１４に伝達するプリテンショナ１１と、パウル１３の回動軸から延設してスプール４を貫通しロックギア６まで達するジョイントピン１５とを有している。

図３は、スプール４及びジョイントピン１５の全体構造を表す斜視図である。

この図３において、ジョイントピン１５は、パウル１３（図３では図示省略）の回動軸からスプール４を貫通し当該スプール４の軸方向一方側（図３中右手前側）まで延設された軸部１５ａと、この軸部１５ａのスプール４の軸方向一方側端部に設けられたアーム部１５ｂと、このアーム部１５ｂの先端部においてスプール４の軸方向一方側に突出するように設けられた作動ピン１５ｃとを有している。なお、上記ジョイントピン１５の軸部１５ａは、トーションバー７にねじれ変形が生じた際に破断するように構成されている（詳細は後述）。このような構成により、アーム部１５ｂはスプール４の軸方向一方側に設けられた開口部１２内において軸部１５ａを中心に揺動可能となっており、このアーム部１５ｂの揺動に伴って反対側に連結されたパウル１３がロッキングベース１４をフレーム２の側壁２Ｌにロックするロック方向又はロッキングベース１４をロックしない反ロック方向に移動される。

上記パウル１３のロック方向又は反ロック方向への移動は、ロックギア６（図３では図示省略）でアーム部１５ｂを揺動することにより行われる。このロックギア６は、この種のものとして既に公知のものと同様であり、車両緩減速時に上記減速度感知手段の作動により作動ピン１５ｃを外周側に移動させて、パウル１３をスプール４より外周に飛び出させたロック状態とし、これによりパウル１３をフレーム２の側壁２Ｌの内歯に係合（噛合）させ、スプール４のシートベルト３引出方向の回転を抑制するようになっている（後述の図４（ｂ）参照）。そして、その後に車両が停止して安定した状態となった際には、ロックギア６が作動ピン１５ｃを内周側に戻してパウル１３のロックを解除する。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は上述したパウル１３の動作を示す図であり、図４（ａ）はパウル１３が反ロック方向に移動した状態を示す図、図４（ｂ）はパウル１３がロック方向に移動した状態を示す図である。

通常の運転時、すなわち上記の減速度感知手段で車両緩減速度を感知していない場合においては、ロックギア６が反ロック側に駆動し、これにより当該ロックギア６に係合した作動ピン１５ｃを介してジョイントピン１５のアーム部１５ｂが反ロック側（スプール径方向内側）に揺動する。その結果、図４（ａ）に示すように、ジョイントピン１５の軸方向他方側に連結されたパウル１３がロッキングベース１４をフレーム２の側壁２Ｌにロックしない反ロック方向（図中矢印Ａ方向）に移動される。これにより、ロッキングベース１４はスプール４と共に自由に回転できる状態となり、例えばシートベルト装着時に乗員Ｍはシートベルト３をリトラクタ１より容易に引き出すことが可能である。

なお、ロッキングベース１４には、パウル１３を反ロック方向に付勢するスプリング１６（付勢手段）が設けられている。このスプリング１６は、ＥＡ機構が作動してトーションバー７がねじれ変形しジョイントピンが破断した際に、パウル１３を反ロック方向に付勢するとともに、所定の速度以上でシートベルト３が引き出された際には、パウル１３を付勢力に抗して遠心力によりロック方向に移動することを許容する（詳細は後述）。

一方、車両減速時や衝突時、すなわち上記の減速度感知手段で車両緩減速度を感知した場合においては、ロックギア６がロック側に駆動し、これにより当該ロックギア６に係合した作動ピン１５ｃを介してジョイントピン１５のアーム部１５ｂがロック側（スプール径方向外側）に揺動する。その結果、図４（ｂ）に示すように、ジョイントピン１５の軸方向他方側に連結されたパウル１３がロッキングベース１４をフレーム２の側壁２Ｌにロックするロック方向（図中矢印Ｂ方向）に移動される。これにより、ロッキングベース１４はスプール４と共にベルト引出方向の回転ができない状態にロックされる。その結果、例えば車両減速時や衝突時に、リトラクタ１からのシートベルト３の引き出しがロックされ、乗員Ｍの身体の急激な移動を拘束する。

なお、上述したスプリング１６によりパウル１３は常時反ロック方向に付勢されるが、上述した車両減速時や衝突時においては、パウル１３はロックギア６によりスプリング１６の付勢力に抗してロック方向に移動される。

図５、図６は、図２中のV−V断面によるプリテンショナ１１の断面図であり、図５はプリテンショナ１１の作動前の状態を示す図、図６はプリテンショナ１１の作動直後の状態を示す図である。

これら図５、図６において、プリテンショナ１１は、略Ｃ字形状に湾曲されてフレーム２の側壁２Ｌの外側に取り付けられているパイプ（管路）５１と、このパイプ５１の内周側に配置されたリングギア５２と、パイプ５１の基端部（図５、図６中下方の端部）５１ａに設けられたガスジェネレータ５３と、パイプ５１の内部でガスジェネレータ５３に接続されているコイルスプリング５４と、パイプ５１の内部でこのコイルスプリング５４に接するよう配置されている１つのピストンボール５５と、パイプ５１の内部でこのピストンボール５５から順にガスジェネレータ５３側に詰めて配置されている複数の（この例では１５個の）ボール５６と、パイプ５１の基端部５１ａと反対側の端部の内部に取り付けられているガイドブロック５７とを有している。

パイプ５１は、例として鋼管を楕円に近い略Ｃ字形状に曲げ加工したものであり、フレーム２の側壁２Ｌとプリテンショナカバー１１ａとの間に挟まれた状態で取り付けられている（図２参照）。このパイプ５１は、図５、図６の下方の基端部５１ａから右上に約９０°湾曲して直線部５１ｂへとつながり、さらに図５、図６の上方の半円部５１ｃへとつながっている。半円部５１ｃの先は、図５、図６の下方に向う直線部５１ｄがつながり、この直線部５１ｄの内周側の側面には、切欠き部５１ｅが形成されている。この切欠き部５１ｅの内周側には、リングギア５２の外歯５２ａ（後述する外歯５２ａ′）が入り込んでいる。

リングギア５２は、プリテンショナカバー１１ａ（図２参照）に形成されている複数のシアピン（不図示）によってパイプ５１の内周側の定位置に保持されている。さらに、このリングギア５２の内周側には、上記ロッキングベース１４に固定されているピニオン１７が配置されている。

リングギア５２の内周面には、ピニオン１７の外歯１７ａと噛合可能な内歯５２ｂが形成されている。リングギア５２の内周径は、ピニオン１７の外周径より大きく形成されているので、図５に示す作動前の状態において、リングギア５２の内歯５２ｂとピニオン１７の外歯１７ａとの間には両者が噛み合うことのないよう十分なクリアランスが確保されている。そのため、通常時においてはプリテンショナ１１の存在にも拘らずスプール４は自由に回転可能である。これが、リングギア５２とピニオン１７からなるクラッチ機構が切り離されている状態である。

リングギア５２の外周面には、外方に向けて張り出した突起状の外歯５２ａが複数（図示する例では７個）形成されている。各外歯５２ａどうしはリングギア５２の周方向に沿ってボール５６を２個分挟み込める間隔で並んでいるが、ある一箇所で隣接する２つの外歯５２ａ′どうしの間だけはボール５６を１個分だけ挟み込める間隔でオフセットしている。図５に示す作動前の状態において、このオフセットした２つの外歯５２ａ′は、パイプ５１の直線部５１ｄの切欠き部５１ｅ内に入り込んでおり、それら２つの外歯５２ａ′の間にはパイプ５１内の先頭のボール５６が予め挟み込まれて接触している。

パイプ５１の基端部５１ａには、パイプ５１よりもやや太いガスジェネレータ収容部５１ｆが形成されている。同収容部５１ｆ内には、ガスジェネレータ５３が収納されている。このガスジェネレータ５３は、ガスジェネレータ収容部５１ｆ内に収められた後に、フランジ部を外側からかしめることにより固定されている。このガスジェネレータ５３は、緊急時等の車両急減速時に図示しない急減速感知手段から発信される信号に応じて火薬に点火し、図６に示すように噴出ガス圧をパイプ５１内に供給する。パイプ５１は、基端部５１ａのガスジェネレータ収容部５１ｆから他端部の切欠き部５１ｅまで、この噴出ガスを漏出することのない高い気密性で構成されている。

図５に示すプリテンショナ１１の作動前の状態において、パイプ５１内部には、ガスジェネレータ５３側から順に、コイルスプリング５４、ピストンボール５５及び１５個のボール５６が収められている。ボール５６は、鋼等の金属製の球状体である。各ボール５６の外径は、パイプ５１の内径より若干小さくなっており、パイプ５１内部では比較的スムースに移動することができる。そして、先頭のボール５６−１は、リングギア５２のオフセットされた２つ外歯５２ａ´に接触している。

ピストンボール５５は、シリコーンゴム等の樹脂製である。このピストンボール５５は、噴出ガスの放出後に変形して拡がることによりパイプ５１の管内面に気密的に摺接移動可能となっており、ガスを先頭側に漏らさないシールの役割も果たす。図５に示すプリテンショナ１１の作動前の状態において、コイルスプリング５４は、ガスジェネレータ５３とピストンボール５５との間に配置されており、ピストンボール５５をパイプ５１の反対端部へ向かう方向に付勢している。このコイルスプリング５４の付勢力により、リングギア５２のオフセットされた２つ外歯５２ａ´に接触している。

パイプ５１の直線部５１ｄ端部には、ガイドブロック５７が取り付けられている。ガイドブロック５７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、第１のガイド面５７ａと第２のガイド面５７ｂとからなる。第１のガイド面５７ａは、ガイドブロック５７の上端部においてリングギア５２とほぼ同心の円弧状に形成されており、プリテンショナ１１作動時に、パイプ５１から射出されたボール５６が衝突する。一方、第２のガイド面５７ｂは平面状であって、リングギア５２からは徐々に遠ざかるようになっている。

次に、上記の構成を有するプリテンショナ１１の動作について説明する。図５に示すプリテンショナ１１の非作動時（通常時）においては、リングギア５２は、プリテンショナカバー１１ａ（図２参照）に形成された図示しない複数のシアピンによりパイプ５１内周側の定位置に保持されており、リングギア５２とピニオン１７は噛み合っていない。したがって、ロッキングベース１４はプリテンショナ１１と関係なく自由に回転する。

この後、車両の衝突状態が検知されると、ガスジェネレータ５３に信号が送信される。この信号により、図６に示すように、ガスジェネレータ５３が発火してパイプ５１内に噴出ガス圧を供給する。この噴出ガス圧により、先ず最もガスジェネレータ５３寄りのピストンボール５５が押され、次いでこのピストンボール５５の押圧力により順次複数のボール５６が押される。そして、この押圧力は、最も先頭のボール５６−１（リングギア５２の２つの外歯５２ａ´に接触しているボール）に伝達される。なお、このときピストンボール５５はガス圧によって変形して拡がるので、パイプ５１内面との間でシール機能が生じ、ガスは先頭側には漏れない。パイプ５１が高い気密性で構成されているため、このようにピストンボール５５がボール５６を駆動するための噴出ガスが途中で逃げず、プリテンショナ１１のパワーロスが起こらない。

ボール５６の押圧力によりリングギア５２に押圧力がかかり、プリテンショナカバー１１ａのシアピン（不図示）が剪断され、このためリングギア５２がフリーとなってピニオン１７側に移動し、リングギア５２の内歯５２ｂとピニオン１７の外歯１７ａが噛み合って、クラッチ連結状態となる。リングギア５２は、ボール５６が外歯５２ａを押す力によって同軸芯周りに回転する。リングギア５２が動き始める前の時点で、先頭のボール５６−１がリングギア５２の外歯５２ａ′に回転力を与える姿勢で接触しているため、リングギア５２は確実に回転し始める。

さらに、噴出ガス圧を受けてボール５５，５６が順次押し出されると、各ボール５６はリングギア５２の外歯５２ａ間の谷に順次係合する。この場合、リングギア５２の１つの谷に対してボール５６が２個ずつ係合する。これらボール５６が順次係合することにより、リングギア５２は図６の反時計方向まわりに回転する。ピニオン外歯１７ａとリングギア内歯５２ｂは噛み合っているので、リングギア５２の回転はピニオン１７に伝達され、双方が連動して回転する。ピニオン１７は、ロッキングベース１４に固定されているので、ロッキングベース１４はピニオン１７とともに回転駆動される。なお、図６に示すプリテンショナ１１作動直後の状態は一例であって、パイプ５１内でのピストンボール５５の位置は、乗員Ｍの体格や姿勢等とシートベルト３の関係に応じて変わる。

ここで、上記トーションバー７のねじれ変形によりＥＡ機構が動作することよって、シートベルト３により乗員Ｍに加えられる衝撃が吸収緩和される。そして、このＥＡ機構の動作後もしばらくの間（ＥＡ機構の作用が必要とされる間）はパイプ５１内の噴出ガス圧が十分維持され、ロッキングベース１４の巻き取り回転方向の駆動力が維持される。すなわち、ＥＡ機構の作用中には、ロッキングベース１４においてシートベルト３の引き出し方向の回転がロックされる。

以上において、ロックギア６、ジョイントピン１５及びパウル１３、又はプリテンショナ１１は、特許請求の範囲各項記載のロック手段を構成する。

以上のように構成した本実施形態のシートベルトリトラクタ１の動作及び作用効果を図７乃至図９を用いて以下に説明する。なおこれら図７乃至図９において示す矢印は、荷重が付加される順路を表している。

図７は、通常時におけるシートベルトリトラクタ１の動作を説明する図である。

通常時においては、ロックギア６によりジョイントピン１５を介してパウル１３がロッキングベース１４をフレーム２の側壁２Ｌにロックしない反ロック方向に移動され、パウル１３が非ロック状態となる。このため、ロッキングベース１４、トーションバー７及びスプール４は一体となって自由に回転可能となっている。シートベルト３の非装着時には、スパイラルスプリング５の付勢力で、シートベルト３が完全に巻き取られている。

装着のためシートベルト３を通常の速度で引き出すと（図７中（Ａ）参照）、スプール４がシートベルト３引出方向に回転し、シートベルト３はスムーズに引き出される。シートベルト３に摺動自在に設けられたタング１０４を車体に固定されたバックル装置１０５に挿入係止した後、余分に引き出されたシートベルト３がスパイラルスプリング５の付勢力でスプール４に巻き取られ、シートベルト３は乗員Ｍに圧迫感を与えない程度にフィットされる。

シートベルト３を急激に引出そうとした時には、このときに発生する大きな減速度で上記減速度感知手段が作動し、この減速度感知手段の作動により、前述したようにして上記ロックギア６がジョイントピン１５を介してパウル１３をロック方向に回動させ、フレーム２の側壁２Ｌの内歯に係合させる。これにより、シートベルト３の引張り荷重によりスプール４に付加される回転力が、当該スプール４、トーションバー７、ロッキングベース１４及びパウル１３に伝達され、パウル１３と係合したフレーム２の側壁２Ｌにより受けられる（図７中（Ｂ）参照）。

その結果、乗員Ｍの身体の慣性力によりスプール４を介してトーションバー７に作用する荷重が比較的小さい場合には、シートベルト３の引き出しがロックされる。一方、乗員Ｍの身体の慣性力によりトーションバー７に作用する荷重が比較的大きい場合には、上述したＥＡ機構によってトーションバー７がねじれ変形し、乗員Ｍの運動エネルギが吸収される。このように、プリテンショナが作動しない軽衝突時等においても、ＥＡ機構を作動させて乗員Ｍの運動エネルギを吸収することができる。

図８は、車両急減速時におけるシートベルトリトラクタ１の動作のうちプリテンショナ作動によるシートベルトの巻き取りを説明する図である。

この図８に示すように、緊急時等、車両急減速時においては、その急減速に対応してプリテンショナ１１が作動し、ピニオン１７を介しロッキングベース１４に回転駆動力が伝達される（図８中（Ｃ）参照）。

このとき、当該プリテンショナ１１の回転駆動によりロッキングベース１４がスプール４に対して所定量以上に相対回転変位を生じ、トーションバー７にねじり変形を生じた場合には、前述したようにジョイントピン１５の軸部１５ａが破断する。これにより、パウル１３はロックギア６による駆動制御から開放される。そして、パウル１３がスプリング１６の付勢力によりロッキングベース１４をフレーム２の側壁２Ｌにロックしない反ロック方向（図４中矢印Ａ方向）に移動される。その結果、ロッキングベース１４はスプール４と共に自由に回転できる状態となる（図４（ａ）参照）。

その後、プリテンショナ１１からピニオン１７を介しロッキングベース１４に伝達された回転駆動力は、トーションバー７を介しスプール４に伝達されて（図８中（Ｄ）参照）、スプール４がシートベルト３の巻き取り方向へある所定の量だけ回転し、シートベルト３を所定量巻き取る（図８中（Ｅ）参照）。これにより、シートベルト３による乗員Ｍの拘束力を向上させる。

図９は、車両急減速時におけるシートベルトリトラクタ１の動作のうちＥＡ機構によるシートベルトの引き出しを説明する図である。

この図９に示すように、プリテンショナ作動によるシートベルトの巻き取りが行われた後、車両急減速時における慣性で乗員Ｍの身体が所定以上の大きな力でシートベルト３を引っ張り（図９中（Ｆ）参照）、スプール４に対しシートベルト３の引き出し方向への力が大きく作用する（図９中（Ｇ）参照）。この力は、スプール４から、トーションバー７、ロッキングベース１４に伝達される（図９中（Ｈ）参照）。このとき、上述したようにロッキングベース１４はパウル１３によりロックされていないが、前述したようにプリテンショナ１１において作動後もしばらくの間（ＥＡ機構の作用が必要とされる間）はパイプ５１内の噴出ガス圧が十分維持されることから、当該プリテンショナ１１の巻き取り回転方向の駆動力によりロッキングベース１４のシートベルト３の引き出し方向の回転がロックされる。すなわち、上記スプール４からトーションバー７を介してロッキングベース１４に伝達された力は、ピニオン１７を介してプリテンショナ１１の保圧力により受けられる（図９中（Ｉ）参照）。その結果、スプール４に連結されたトーションバー７の軸方向一方側（図９中右側）部分７Ｒが軸方向他方側（図９中左側）部分７Ｌに対し相対的に回転変位し、このトーションバー７のねじり変形（ねじりトルク）によって乗員Ｍの運動エネルギを吸収し、シートベルト３に加えられる荷重を制限することができる（ＥＡ機構）。

なお、このようにしてＥＡ機構が作動した後一定時間が経過すると、プリテンショナ１１のパイプ５１内の噴出ガス圧が低下し、上記プリテンショナ１１の保持圧によるロックは解除される。これにより、ロッキングベース１４はスプール４と共に自由に回転できる状態となるが、所定の速度以上でシートベルト３が引き出された場合には、前述したようにパウル１３がスプリング１６による付勢力に抗して遠心力によりロック方向に移動し、シートベルト３の引き出しがロックされる。これにより、一旦ＥＡ機構が作動してジョイントピン１５が破断した後であっても、衝突時のシートベルト３の引き出しのロック等の最低限のシートベルトの機能を確保することができる。

以上説明した本実施形態のシートベルトリトラクタ１によれば、プリテンショナ１１は前述のようにスプール４の軸方向他方側（図９中左側）に位置してロッキングベース１４に連結されているため、上記のようにしてトーションバー７の一方側（図９中右側）部分７Ｒが他方側（図９中左側）部分７Ｌに対してねじれて相対回転するＥＡ機構の動作は、上記プリテンショナ１１の動作の影響を受けることなく、安定的な動作を確保することができる。

また本実施形態のシートベルトリトラクタ１においては、図７に示すように、プリテンショナ１１の非作動時において、パウル１３によりトーションバー７の軸方向他方側（図７中左側）の回転をロックする。これにより、プリテンショナ１１が作動しない軽衝突時や車両緩減速時等においても、トーションバー７の軸方向他方側（図７中左側）をロックし、当該トーションバー７を介してその一方側（図７中右側）に連結するスプール４のシートベルトの引き出し方向への回転を抑制することができる。その結果、乗員Ｍの身体の慣性力によりトーションバー７に作用する荷重が比較的小さい場合にはシートベルト３の引き出しがロックされ、トーションバー７に作用する荷重が比較的大きい場合には上述したＥＡ機構によって乗員Ｍの運動エネルギが吸収される。したがって、本実施形態によれば、プリテンショナ作動時のみでなく、プリテンショナが作動しない軽衝突時等においても、ＥＡ機構を作動させて乗員の運動エネルギを吸収することができる。したがって、乗員の安全性を向上することができる。

また、本実施形態では特に、ロッキングベース１４にスプリング１６を設けることにより、ＥＡ機構が作動しジョイントピン１５が破断した際には、パウル１３をロッキングベース１４のロックを行わない反ロック方向に付勢するとともに、所定の速度以上でシートベルト３が引き出された際にはパウル１３が付勢力に抗して遠心力によりロッキングベース１４のロックを行うロック方向に移動することを許容する構成とする。これにより、衝突等によってジョイントピン１５が破断した後において、乗員Ｍがシートベルト装着のために通常の速度でシートベルト３を引き出す場合には、パウル１３がスプリング１６により反ロック方向に付勢されていることから通常に引き出すことができる。一方、再度車両が衝突した場合等、シートベルト３が所定の速度以上で引き出される場合には、パウル１３がロック方向に移動してロッキングベース１４がロックされ、シートベルト３の引き出しがロックされる。このように、本実施形態によれば、一旦衝突等によってＥＡ機構が作動されジョイントピン１５が破断した後であっても、衝突時のシートベルトの引き出しのロック等の最低限のシートベルトの機能を確保することができる。その結果、例えば車両を事故現場から他の場所（例えば修理工場等）に移動するまでの間における乗員の安全性を確保することができる。

また、本実施形態では特に、車両の軽衝突時などに生じる緩やかな車両緩減速度を感知して作動する減速度感知手段を、スプール４の軸方向一方側に配置する。これにより、減速度感知手段をプリテンショナ１１と反対側に配置し、ジョイントピン１５を介してプリテンショナ側に配置したパウル１３によりロッキングベース１４をロックする配置構成とすることができる。その結果、シートベルトリトラクタ１のスプール軸方向両側におけるバランス（重量、スペース）を向上でき、車両への搭載性を向上することができる。

なお、上述した実施形態の具体的な構成は、本発明の内容を厳密に限定するものではなく、細部に関しては本発明の趣旨に沿って多様に変更できることはもちろんである。

本実施形態のシートベルトリトラクタを備えたシートベルト装置の全体構造を乗員と共に表す正面図である。 本実施形態のシートベルトリトラクタの全体概略構造を表す縦断面図である。 スプール及びジョイントピンの全体構造を表す斜視図である。 パウルが反ロック方向に移動した状態を示す図、及びパウルがロック方向に移動した状態を示す図である。 図２中のV−V断面によるプリテンショナの断面図であり、プリテンショナの作動前の状態を示す図である。 図２中のV−V断面によるプリテンショナの断面図であり、プリテンショナの作動直後の状態を示す図である。 通常時におけるシートベルトリトラクタの動作を説明する図である。 車両急減速時におけるシートベルトリトラクタの動作のうちプリテンショナ作動によるシートベルトの巻き取りを説明する図である。 車両急減速時におけるシートベルトリトラクタの動作のうちＥＡ機構によるシートベルトの引き出しを説明する図である。

符号の説明

１ シートベルトリトラクタ
３ シートベルト
４ スプール
６ ロックギア（ロック手段）
７ トーションバー
１１ プリテンショナ（ロック手段）
１３ パウル（ロック手段、係止部材）
１４ ロッキングベース（ロッキング部材）
１５ ジョイントピン（ロック手段）
１６ スプリング（付勢手段）
１００ シートベルト装置
１０４ タング
１０５ バックル装置
Ｍ 乗員

Claims (4)

1. シートベルトを巻き取るスプールと、
   このスプールの径方向内側に配置されてその軸方向一方側が前記スプールと連結され、前記軸方向の前記一方側と前記軸方向の他方側との相対変位によりねじれ変形し乗員の運動エネルギを吸収可能なトーションバーと、
   前記スプールの軸方向他方側に位置し、車両急減速状態において前記スプールを前記シートベルトの巻き取り方向へ回転させるための回転駆動力を発生するプリテンショナと、
   プリテンショナの作動時及び非作動時の両方において、前記スプールの前記シートベルトの引き出し方向への回転を抑制するように、前記トーションバーの軸方向他方側をロック可能なロック手段と、
   前記スプールの前記軸方向他方側に配置され、前記トーションバーの前記軸方向他方側に連結されたロッキング部材と、
   を有し、
   前記ロック手段は、
   前記プリテンショナの非作動時においては、前記スプールの前記軸方向一方側に配置されたロックギアにより、ジョイントピンを介して、前記ロッキング部材に回動可能に設けられたパウルをロック方向に回動駆動させ、前記ロッキング部材を前記車両の固定側部材にロックすることにより、前記トーションバーの軸方向他方側をロックし、
   前記プリテンショナの作動時においては、前記プリテンショナで発生した圧力を保持し、所定の期間、前記トーションバーの前記軸方向他方側の前記シートベルトの引き出し方向への回転を抑制することにより、前記トーションバーの軸方向他方側をロックし、
   かつ、
   前記ジョイントピンは、前記プリテンショナにより前記トーションバーから前記ロッキング部材に伝達される回転力で前記ロッキング部材が前記スプールに対し所定量以上に相対回転変位した際に破断するように構成されており、
   前記ジョイントピンが破断した際に、前記パウルを前記ロッキング部材のロックを行わない反ロック方向に付勢するとともに、所定の速度以上でシートベルトが引き出された際には前記パウルが前記付勢力に抗して遠心力により前記ロッキング部材のロックを行う前記ロック方向に移動することを許容する付勢手段を有する
   ことを特徴とするシートベルトリトラクタ。
2. 請求項１記載のシートベルトリトラクタにおいて、
   車両の減速度を感知する減速度感知手段を有し、
   前記ロック手段は、前記減速度感知手段で所定の大きさ以上の減速度を感知した場合に前記トーションバーの軸方向他方側をロックする
   ことを特徴とするシートベルトリトラクタ。
3. 請求項２記載のシートベルトリトラクタにおいて、
   前記減速度感知手段を前記スプールの前記軸方向一方側に備えたことを特徴とするシートベルトリトラクタ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシートベルトリトラクタと、
   このシートベルトリトラクタにより引き出し可能に巻き取られ、乗員を拘束するためのシートベルトと、
   前記シートベルトに設けたタングと、
   このタングと係合することにより、前記シートベルトを乗員に装着させるバックル装置と
   を有することを特徴とするシートベルト装置。
   

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