JP5013458B2 - 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、車両に付設されるシートベルト装置においてシートベルトを巻取り引出し可能に巻き取るシートベルトリトラクタの技術分野に関する。
特に、シートベルト装着状態で衝突時等の車両に大きな車両減速度が作用した緊急時にシートベルトの引出しを阻止する際、乗員の運動エネルギを吸収してシートベルトにかかる荷重を制限するシートベルト荷重制限機構を備えている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ものである。

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、前述の緊急時に、シートベルトで乗員を拘束することにより乗員のシートからの飛び出しを阻止している。このようなシートベルト装置においては、シートベルトを巻き取るシートベルトリトラクタを備えている。このシートベルトリトラクタは、シートベルトは非装着時にはスプールに巻き取られているが、装着時には引き出されて乗員に装着される。そして、シートベルトリトラクタは、前述のような緊急時にロック手段が作動してスプールの引出し方向の回転を阻止することにより、シートベルトの引出しが阻止される。これにより、緊急時にシートベルトは乗員を確実に拘束するようになる。

ところで、この従来のシートベルト装置のシートベルトリトラクタにおいては、車両衝突等の緊急時にシートベルトが乗員を拘束するとき、大きな車両減速度が生じるため、乗員が大きな慣性により前方へ移動しようとする。このため、シートベルトには乗員の運動エネルギによる大きな荷重が加えられるとともに、乗員はこのシートベルトから大きな力を受けるようになる。乗員に対してこの力は特に問題ではないが、できれば制限される方が望ましい。

そこで、シートベルトリトラクタにおいては、従来、シートベルトを巻き取るスプールと緊急時にこのスプールのベルト引出し方向の回転をロックするロッキングプレートとの間に設けられたトーションバーとせん断部材であるシェアピンとからなるシートベルト荷重制限機構を備えたシートベルトリトラクタが種々開発されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載のシートベルト荷重制限機構は、シートベルト装着状態での緊急時にスプールとロッキングプレートとの間に相対回転が発生したときトーションバーがねじり変形するとともにシェアピンがせん断変形することで、乗員の運動エネルギを吸収するエネルギ吸収機構（以下、ＥＡ機構ともいう）からなる。そして、このＥＡ機構により乗員の運動エネルギが吸収されることで、シートベルトにかかる荷重が制限される。このときのＥＡ機構によるエネルギ吸収で軽減される荷重がＥＡ荷重であり、シートベルトに作用する荷重の制限量を表す制限荷重である。
特開平１０−３５４１１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のシートベルトリトラクタでは、シェアピンをスプールの軸方向孔に単に嵌合させているだけであるので、スプールとロッキングプレートとの相対回転時にシェアピンにせん断荷重が作用すると、シェアピンがスプールから抜け出す方向に移動する。すると、ロッキングプレートのシェアピン設置部分がスプールから離間してスプールとの間に隙間が生じるので、シェアピンにはせん断荷重に加えて曲げ荷重が作用するようになる。

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、せん断部材にかかる曲げ荷重を抑制することのできるシートベルトリトラクタおよびこれを用いた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の発明に係るシートベルトリトラクタは、シートベルトを巻き取るスプールと、緊急時にシートベルト引出し方向の回転が阻止されるロッキング部材を有するロック手段と、前記スプールが前記ロッキング部材に対して相対回
転するとき、前記シートベルトにかかる荷重を制限するシートベルト荷重制限機構とを少なくとも備え、前記シートベルト荷重制限機構が、前記スプールと前記ロッキング部材との間を回転的に連結するとともに、前記スプールが前記ロッキング部材に対して相対回転するときにねじり変形可能なトーションバーと、前記スプールと前記ロッキング部材との間に架設されるとともに、前記スプールが前記ロッキング部材に対して相対回転するときにせん断変形可能なせん断部材とからなるシートベルトリトラクタにおいて、前記せん断部材の前記スプールに位置する部分の少なくとも一部が、前記スプールに軸方向に相対移動不能に固定されており、前記スプールが前記ロッキング部材に対して相対回転を開始したとき、前記せん断部材がせん断変形を開始するとともに前記トーションバーがねじり変形を開始しなく、前記スプールが前記ロッキング部材に対して所定回転角だけ相対回転したとき、前記トーションバーがねじり変形を開始するようになっており、前記トーションバーが前記ロッキング部材と一体回転可能に設けられ、更に前記トーションバーが、前記スプールが前記ロッキング部材に対して前記所定回転角相対回転しないときは前記スプールに対して相対回転可能に設けられるとともに前記スプールが前記ロッキング部材に対して前記所定回転角相対回転したときは前記スプールと一体回転可能に設けられることを特徴としている。

また、請求項２の発明に係るシートベルトリトラクタは、前記せん断部材がシェアピンからなり、前記シェアピンの一部が前記スプールに螺合されて相対移動不能に固定されていることを特徴としている。
更に、請求項３の発明に係るシートベルトリトラクタは、前記シェアピンにせん断破壊可能なノッチ溝が形成されてい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、スプールとロッキング部材との間に架設されるせん断部材のスプールに位置する部分の一部をスプールに軸方向に相対移動不能に固定しているので、スプールとロッキング部材とに相対回転が生じた時に、せん断部材にスプールから抜け出す方向に力が作用しても、せん断部材がスプールから抜け出す方向に移動するのを阻止することができる。したがって、ロッキング部材のせん断部材設置部分がスプールから離間することでロッキング部材とスプールとの間に隙間を生じることを防止できる。これにより、せん断部材に曲げ荷重が作用するのを防止でき、せん断部材に実質的にせん断荷重のみを作用させることができる。したがって、せん断部材の荷重制限作動を実質的にせん断変形のみにより行うことが可能となる。
また、トーションバーが、スプールがロッキング部材に対して所定回転角相対回転しないときはスプールに対して相対回転可能に設けられるとともにスプールがロッキング部材に対して所定回転角相対回転したときはスプールと一体回転可能に設けられるので、ロック手段の作動によるロッキング部材の回転停止でスプールとロッキング部材とに相対回転が生じた時に、ＥＡ作動時、最初にシェアピンによるＥＡ作動のみを行わせることができる。これにより、ＥＡ作動時におけるＥＡ荷重のばらつきを少なくすることができる。

特に、請求項２の発明によれば、せん断部材を単純な構成でかつ安価なシェアピンで構成するとともに、シェアピンの少なくとも一部をスプールに単に螺合させているので、従来のシートベルトリトラクタにおけるシートベルト荷重制限機構を大幅に設計変更することなく、若干の設計変更だけで、シートベルト荷重制限機構を容易にかつ安価に得ることができる。

また、請求項３の発明によれば、シェアピンをスプールに螺合締結することで、シェアピンのスプールに対する位置が一定するので、シェアピンがスプールに組み付けられたとき、シェアピンに設けたノッチ溝の位置の精度が向上する。したがって、シェアピンのせん断荷重を高精度に設定することができるようになり、せん断部材の荷重制限作動をより一層せん断変形により行うことが可能となる。

一方、請求項４の発明に係る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用いているので、せん断部材の荷重制限作動を実質的にせん断変形のみにより行うことができることから、緊急時のシートベルトによる乗員の拘束をより小さな拘束力で実現することができる。

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を模式的に示す図である。

図１に示すように、この例のシートベルト装置１は、シートベルトリトラクタを用いた従来公知の三点式シートベルト装置と同様に、車両シート２近傍の車体に固定された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４ａが車体の床あるいは車両シート２に固定されるシートベルト４、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４を乗員のショルダーの方へガイドするベルトガイドアンカー５、このベルトガイドアンカー５からガイドされてきたシートベルト４に摺動自在に支持されたタング６、車体の床あるいは車両シート２に固定されかつタング６が係脱可能に挿入係合されるバックル７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示す縦断面図である。
この例のシートベルトリトラクタ３の構成のうち、従来公知の一般的なシートベルトリトラクタと同じ基本構成について簡単に述べる。図２中、３はシートベルトリトラクタ、８はコ字状のフレーム、４はシートベルト、９はコ字状のフレーム８の両側壁間に回転可能に支持され、シートベルト４を巻き取るスプール、１０は前述の緊急時に発生する大きな車両減速度を感知して作動する減速度感知手段、１１は作動時にスプール９のベルト引出し方向の回転を阻止するロック手段、１２は減速度感知手段１０によって作動されてロック手段１１を作動制御するロック作動制御手段、１３はこのスプール９の中心に軸方向に遊嵌、貫通され、かつスプール９とロック手段１１とを回転的に連結するトーションバー、１４はスパイラルスプリング１５のばね力によりブッシュ１６を介してスプール９を常時ベルト巻取方向に付勢するスプリング手段、１７は前述の緊急時に作動してベルト巻取トルクを発生するプリテンショナーである。
また、このシートベルトリトラクタ３の基本構成の作動は、従来公知の一般的シートベルトリトラクタの基本構成の作動と同じであるので、その詳細な説明は省略する。

次に、この例のシートベルトリトラクタ３の構成の特徴部分について説明する。
図２に示すように、ロック手段１１はスプール９に関しロック作動制御手段１２と反対側（図２において左側）に設けられている（従来公知の一般的なシートベルトリトラクタでは、ロック手段１１はロック作動制御手段１２と同じ側に設けられる場合が多い）。このロック手段１１は、スプール９と相対回転可能に設けられたロッキングベース（本発明のロッキング部材に相当）１８と、このロッキングベース１８に揺動可能に保持されたパウル１９とを備えている。

ロック作動制御手段１２は、スプール９に支持されて、通常時はこのスプール９と一体回転しまた緊急時に減速度感知手段１０の作動で停止してスプール９との間に相対回転差を発生するロックギヤ２０を備えている。

そして、緊急時にロック作動制御手段１２のロックギヤ２０のスプール９との相対回転差によって、スプール９を軸方向に貫通する制御伝達部材２１（図４（ａ）に図示）を介してロック手段１１のパウル１９が作動される。これにより、パウル１９がフレーム８の内歯２ａにベルト引出し方向に係合し、スプール９のベルト引出し方向βの回転がロックされるようになっている。

トーションバー１３は、スプール９とロッキングベース１８との間に相対回転が生じることでねじり変形を生じ、乗員に慣性移動によりシートベルト４にかかるエネルギを吸収緩和するエネルギ吸収（ＥＡ）作動を行う。これにより、トーションバー１３のねじり変形によるＥＡ機構のＥＡ荷重の分が低減されるので、シートベルト４から乗員にかかる荷重の増大が制限される。

このトーションバー１３は、スプール９側（図２において右側）の端部に設けられた第１トルク伝達部２２と、ロッキングベース１８側（図２において左側）の端部に設けられた第２トルク伝達部２３とを有している。

図３（ａ）に示すように、トーションバー１３の第１トルク伝達部２２は、スプール９に形成された凹部９ａ内に嵌合されている。その場合、凹部９ａは横断面正六角形に形成されている。この凹部９ａの六角形の各角部が丸くＲ部とされているとともに、各辺が内側に凹んだ湾曲形状とされている。また、第１トルク伝達部２２は、凹部９ａの正六角形より若干小さい横断面正六角形に形成されている。この第１トルク伝達部２２の六角形の各角部も丸くＲ部とされているとともに、各辺も内側に凹んだ湾曲形状とされている。

したがって、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、第１トルク伝達部２２が凹部９ａ内に嵌合された状態では、スプール９とトーションバー１３は角度θだけ相対回転可能となっている。そして、通常時は図３（ａ）に示すように凹部９ａの内周面が第１トルク伝達部２２の外周面２２ａにベルト巻取り方向αに当接して、スプール９とトーションバー１３の第１トルク伝達部２２はベルト巻取り方向αに回転的に連結した状態に保持されている。

また、緊急時にロック手段１１が作動すると、スプール９がトーションバー１３に対して相対回転する。そして、スプール９がトーションバー１３に対して角度θだけ相対回転すると、図３（ｂ）に示すように凹部９ａの内周面が第１トルク伝達部２２の外周面２２ａにベルト引出し方向βに当接して、スプール９とトーションバー１３の第１トルク伝達部２２はベルト引出し方向βに回転的に連結した状態に設定される。これ以後、スプール９とトーションバー１３はベルト引出し方向βに一体回転する。このように、ロック手段１１の作動時には、スプール９はトーションバー１３に対して角度θだけベルト引出し方向βに空回りするようになっている。このスプール９のトーションバー１３に対する空回り角度θの設定については後述する。

一方、トーションバー１３の第２トルク伝達部２３は、ロッキングベース１８に形成された横断面正六角形の凹部１８ａ内に嵌合されている。その場合、第２トルク伝達部２３も横断面正六角形に形成されている。凹部１８ａおよび第２トルク伝達部２３の各六角形の形状は互いにほぼ同じ大きさに形成されている。したがって、第２トルク伝達部２３が凹部１８ａ内に嵌合された状態では、ロッキングベース１８とトーションバー１３は常時一体回転するようになっている。

また、この例のシートベルトリトラクタ３は、トーションバー１３によるＥＡ機構に加えて、せん断部材であるシェアピンによる第２のＥＡ機構も備えている。図２および図４（ａ）に示すように、第２のＥＡ機構はスプール９とロッキングベース１８との間に架設された２つのシェアピン２４を有している。これらのシェアピン２４は、周方向に所定間隔を置きかつスプール９の回転中心を中心とする同じ円上に配設されている。各シェアピン２４はともに同じものであり、スプール９の軸方向と同方向に延設されている。なお、図示例では２本のシェアピン２４が設けられているが、シェアピンは１本以上の所定数だけ設けることができる。その場合、複数本のシェアピンが設けられる場合はそれらのシェアピンは同一円上に周方向に等間隔をおいて配設するのが望ましい。

図４（ｂ）および（ｃ）に示すように、シェアピン２４は、軸部２４ａと、この軸部２４ａの一端側（図４（ｂ）および（ｃ）において左側）に形成された頭部２４ｂと、軸部２４ａの他端側（図４（ｂ）および（ｃ）において右側）に形成された雄ねじ部２４ｃとからなっている。その場合、頭部２４ｂは軸部２４ａより大径に形成されているとともに、雄ねじ部２４ｃの最外径は軸部２４ａより小径に形成されている。

また、シェアピン２４の軸部２４ａ外周には、断面ｖ字状の環状のノッチ溝２４ｄが形成されている。このノッチ溝２４ｄはせん断破壊可能となっている。更に、頭部２４ｂには、シェアピン２４を回転させるためのドライバ等の工具（不図示）が嵌合する凹部２４ｅが形成されている。

また、スプール９とロッキングベース１８には、それぞれシェアピン２４の軸部２４ａがほぼ隙間なく嵌入されかつ互いに軸方向に整列した軸方向孔９ｂ,１８ｂが穿設されて
いる。スプール９の軸方向孔９ｂより右端側には、シェアピン２４の雄ねじ部２４ｃが螺合締結される雌ねじ部９ｃが形成されている。

そして、ロッキングベース１８がスプール９に対して、それらの軸方向孔９ｂ,１８ｂ
が１列に整列するようにして配置され、シェアピン２４がロッキングベース１８側から軸方向孔９ｂ,１８ｂにそれぞれ軸方向に挿入される。更に、工具が凹部２４ｅに嵌合され
てこの工具によりシェアピン２４が回転されることで、雄ねじ部２４ｃが雌ねじ部９ｃに螺合締結される。これにより、シェアピン２４がスプール９とロッキングベース１８との間に堅固に取り付けられる。

そして、シェアピン２４がスプール９とロッキングベース１８とに取り付けられた状態では、図４（ｃ）に示すようにロッキングベース１８がスプール９に軸方向にほとんど隙間なく圧接されるとともに、シェアピン２４のノッチ溝２４ｄの軸方向位置がスプール９とロッキングベース１８との当接部（境界部）の位置とほぼ一致するようにされている。

これらのシェアピン２４は、いずれも予め設定された設定せん断破壊荷重以上のせん断荷重が加えられるとノッチ溝２４ｄでせん断破壊するようになっている。このせん断破壊によるＥＡ荷重がトーションバー１３のねじり変形によるＥＡ荷重に加えて設定されることで、ＥＡ機構のＥＡ荷重が増大するようになっている。
このように、この例のシートベルトリトラクタ３では、ＥＡ機構がトーションバー１３によるＥＡ機構とシェアピン２４によるＥＡ機構とから構成されている。

ところで、この例のシートベルトリトラクタ３では、緊急時にロック手段１１の作動でスプール９とロッキングベース１８との間に相対回転が生じたとき、最初にシェアピン２４のせん断破壊によるＥＡ作動が行われ、このＥＡ作動の途中でトーションバー１３によるＥＡ作動が行われるようにしている。そのために、スプール９とロッキングベース１８との相対回転初期に、スプール９がトーションバー１３に対してベルト引出し方向βに空回りするようにしている。すなわち、前述のスプール９のトーションバー１３に対する空回り角θが設定されている。

この空回り角θは次のように設定されている。まずトーションバー１３によるＥＡ作動開始について説明する。図５（ａ）に示すように、このトーションバー１３によるＥＡ作動開始は、ロック手段１１の作動によるロッキングベース１８の回転停止後のシートベルト４の伸び出し（引出し）でシェアピン２４によるＥＡ作動が開始し、このシェアピン２４によるＥＡ荷重が最大ＥＡ荷重Ｆ₀となるベルト伸び出し量ａ₁を超えたベルト伸び出し量ａ₂に設定されている。このベルト伸び出し量ａ₂は、最大ＥＡ荷重Ｆ₀となるベルト伸び出し量ａ₁に更にベルト伸び出し量ａ₃を加えた量であるとともに、シェアピン２４がせん断破壊してシェアピン２４によるＥＡ作動が終了するベルト伸び出し量より、所定のベルト伸び出し量ａ₄だけ少ない量である。すなわち、スプール９のトーションバー１３に対する空回り角θは、このトーションバー１３によるＥＡ作動開始時のベルト伸び出し量ａはに対応する角度に設定されている。

次に、このように構成されたシートベルトリトラクタ３およびこれを備えたシートベルト装置１の各作動について説明する。
シートベルト４の通常の装着および装着解除におけるシートベルトリトラクタ３およびシートベルト装置１の各作動は、いずれも、従来公知の一般的なシートベルトリトラクタおよびシートベルト装置と同じである。

すなわち、シートベルト４の非装着時には、スプリング手段１４の付勢力でシートベルト４が完全に巻き取られている。そして、装着のためシートベルト４を通常の速度で引き出すと、スプール９がシートベルト引出し方向に回転し、シートベルト４はスムーズに引き出される。タング６をバックル７に挿入係止した後、余分に引き出されたシートベルト４がスプリング手段１４の付勢力でスプール９に巻き取られ、シートベルト４は乗員に圧迫感を与えない程度にフィットされて装着される。

また、シートベルト４の装着を解除するために、タング６とバックル７との係止を解除すると、引き出されたシートベルト４がスプリング手段１４の付勢力でスプール９に完全に巻き取られる。

このシートベルト４の通常の装着動作および装着解除動作では、ロック手段１１のロッキングベース１８、ロック作動制御手段１２のロックギヤ２０、およびトーションバー１３がいずれもスプール９と一体に回転する。したがって、トーションバー１３はねじり変形しない。また、同じく通常の装着動作および装着解除動作では、図３（ａ）に示すスプール９がトーションバー１３の第１トルク伝達部２２にベルト巻取り方向αに係合した状態が保持されるとともに、シェアピン２４にはせん断荷重が作用しない。

ベルト装着状態で緊急時にはプリテンショナー１７が作動して発生したシートベルト巻取トルクがピニオン２５およびロッキングベース１８を介してスプール９に伝達され、スプール９はシートベルト４を所定量巻き取り、乗員を拘束する。その後、乗員の前方へ慣性でシートベルト４が引き出されようとするので、スプール９がベルト引出し方向βに回転しようとする。一方、緊急時に発生する大きな車両減速度で減速度感知手段１０が作動してロック作動制御手段１２におけるロックギヤ２０のベルト引出し方向βの回転が停止する。すると、スプール９とロックギヤ２０との間に相対回転が生じ、パウル１９が作動してフレーム２の内歯２ａに係合する。これにより、ロッキングベース１８のベルト引出し方向βの回転も停止するとともに、ロッキングベース１８の回転停止で、トーションバー１３のベルト引出し方向βの回転も停止する。

すると、スプール９のみが更にベルト引出し方向βに回転しようとするので、スプール９とロッキングベース１８との間に相対回転が生じようとする。このため、シェアピン２４にせん断荷重が作用するので、シェアピン２４がせん断変形を開始し、スプール９がロッキングベース１８に対してベルト引出し方向βに相対回転する。

このとき、シェアピン２４の雄ねじ部２４ｃがスプール９の雌ねじ部９ｃに螺合締結されているので、シェアピン２４はせん断荷重が作用されてスプール９の軸方向孔９ｂから抜け出す方向（図４（ｂ）および（ｃ）において左方向）に引っ張られても、軸方向孔９ｂから抜け出す方向にスプール９に対して移動することはない。したがって、ロッキングベース１８は、シェアピン２４の設置部分がスプール９から離間して傾くことがない。これにより、シェアピン２４に曲げ荷重がほとんど作用しなく、実質的にせん断荷重のみが作用するようになる。また、スプール９が第１トルク伝達部２２にベルト引出し方向βに係合していないので、スプール９は第１トルク伝達部２２に対して空回りする。すなわち、トーションバー１３には何らのねじり荷重がかからない。

したがって、シートベルトリトラクタ３におけるＥＡ作動開始時およびＥＡ作動初期では、シェアピン２４のせん断変形によるＥＡ作動のみが行われる。このときのＥＡ荷重は、図５（ａ）に示すようにシェアピン２４によるＥＡ荷重のみとなり、このＥＡ荷重は乗員の慣性によるベルト引出し（ベルト伸び出し）量に応じて次第に増大する。スプール９が第１トルク伝達部２２に対して空回りしている途中で、シェアピン２４によるＥＡ荷重が最大ＥＡ荷重Ｆ₀となるとともに、それ以後シェアピン２４によるＥＡ荷重が次第に減少する。

そして、シェアピン２４がせん断破壊する前に、スプール９が第１トルク伝達部２２に対して空回り角度θだけ空回りし、図３（ｂ）に示すトーションバー１３の第１トルク伝達部２２にベルト引出し方向βに当接する。これにより、スプール９の第１トルク伝達部２２に対する空回りが終了する。すると、トーションバー１３にねじり荷重が作用し、トーションバー１３がねじり変形し、スプール９と第１トルク伝達部２２とがベルト引出し方向βに一体に回転する。したがって、図５（ａ）に示すように、シェアピン２４のせん断変形によるＥＡ作動に加えて、トーションバー１３のねじり変形によるＥＡ作動が行われる。このときのＥＡ荷重は、図５（ａ）に示すようにシェアピン２４によるＥＡ荷重とトーションバー１３によるＥＡ荷重とが合わされたＥＡ荷重となる。

シェアピン２４がせん断破壊すると、シェアピン２４によるＥＡ作動が終了し、図５（ａ）に示すようにトーションバー１３によるＥＡ作動のみが行われる。したがって、ＥＡ荷重は、シェアピン２４によるＥＡ荷重がなくなり、トーションバー１３によるＥＡ荷重のみとなる。そして、図５（ａ）に示すようにトーションバー１３のねじり変形が一定量超えると、トーションバー１３のねじり変形によるＥＡ荷重が一定になる。こうして、この例のシートベルトリトラクタ３では、前述の各ＥＡ荷重に応じてシートベルト４に加えられる荷重が制限されて、乗員に加えられる衝撃が吸収緩和される。

このように、この例のシートベルトリトラクタ３においては、そのＥＡ機構のＥＡ荷重特性は、スプール９がロッキングベース１８に対して相対回転するとき、最初シェアピン２４のせん断変形によるＥＡ荷重のみからなり、シェアピン２４によるＥＡ荷重の最大ＥＡ荷重を超えてトーションバー１３のねじり変形によるＥＡ荷重が加えられる特性となる。

なお、トーションバー１３によるＥＡ作動中、すなわちトーションバー１３のねじり変形による一定ＥＡ荷重による衝撃緩和中に乗員の慣性移動が終了する。

この例のシートベルトリトラクタ３によれば、シェアピン２４をスプール９にねじにより螺合締結しているので、シェアピン２４をスプール９に堅固に固定することができる。これにより、スプール９とロッキングベース１８とに相対回転が生じた時に、シェアピン２４にスプール９から抜け出す方向に力が作用しても、シェアピン２４がスプール９から抜け出す方向に移動するのを阻止することができる。したがって、ロッキングベース１８のシェアピン２４の設置部分がスプール９から離間して隙間生じることでロッキングベース１８が傾くことを防止できる。これにより、シェアピン２４に曲げ荷重が作用するのを防止でき、シェアピン２４に実質的にせん断荷重のみを作用させることができる。したがって、シェアピン２４の荷重制限作動を実質的にせん断変形のみにより行うことが可能となる。

また、単純な構成でかつ安価なシェアピン２４を用いているとともに、シェアピン２４の雄ねじ部２４ｃをスプール９の雌ねじ部９ｃに単に螺合させているだけであるので、従来のシートベルトリトラクタにおけるシートベルト荷重制限機構を大幅に設計変更することなく、若干の設計変更だけで、シートベルト荷重制限機構を容易にかつ安価に得ることができる。

更に、シェアピン２４をスプール９に螺合締結することで、シェアピン２４のスプール９に対する位置が一定するので、シェアピン２４がスプール９に組み付けられたとき、シェアピン２４に設けたノッチ溝２４ｄの位置の精度を向上することができる。したがって、シェアピン２４のせん断荷重を高精度に設定することができるようになり、シェアピン２４の荷重制限作動をより一層せん断変形により行うことが可能となる。

更に、ロック手段１１の作動によるロッキングベース１８の回転停止でスプール９とロッキングベース１８とに相対回転が生じた時に、トーションバー１３の第１トルク伝達部２２に対してスプール９を所定の空回り角度θだけ空回りするようにしているので、ＥＡ作動時、最初にシェアピン２４によるＥＡ作動のみを行わせることができる。これにより、ＥＡ作動時におけるＥＡ荷重のばらつきを少なくすることができる。

特に、スプール９の空回り角度θをシェアピン２４によるＥＡ荷重が最大になった後にスプール９の空回りが終了するように設定しているので、ＥＡ作動時における最大ＥＡ荷重のばらつきをより効果的に抑制することができる。

一方、この例のシートベルト装置１によれば、この例のシートベルトリトラクタ３を用いているので、シェアピン２４の荷重制限作動を実質的にせん断変形のみにより行うことができることから、緊急時のシートベルトによる乗員の拘束をより小さな拘束力で実現することができる。

なお、前述の例では、トーションバー１３のねじり変形の開始をシェアピン２４による最大ＥＡ荷重時以降に設定するものとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、トーションバー１３のねじり変形の開始をシェアピン２４による最大ＥＡ荷重時と同時に設定することもできるし、あるいはシェアピン２４のせん断破壊以降に設定することもできる。要は、トーションバー１３のねじり変形の開始はシェアピン２４による最大ＥＡ荷重時以降になるように設定する、つまりシェアピン２４による最大ＥＡ荷重に基づいて設定しさえすればよい。

また、前述の例では、トーションバー１３の第１トルク伝達部２２とスプール９との間に空回り角度θを設定しているが、本発明は第１トルク伝達部２２とスプール９との間に代えて、トーションバー１３の第２トルク伝達部２３とロッキングベース１８との間に空回り角度θを設定することもできる。

更に、前述の例では、せん断部材としてシェアピン２４を用いているが、本発明は、スプール９とロッキングベース１８との間に架設されて、スプール９がロッキングベース１８に対して相対回転するときにせん断変形をするものであれば、他のせん断部材を用いることもできる。

更に、前述の例では、シェアピン２４の雄ねじ部２４ｃをスプール９の雌ねじ部９ｃに螺合締結することでスプール９に軸方向に相対移動不能に固定しているが、本発明は、ねじによる螺合締結方法を用いることなく、例えば、シェアピン２４をスプール９の軸方向穴に圧入することで軸方向に相対移動不能に固定することもできる。

本発明のシートベルトリトラクタおよびシートベルト装置は、シートベルト装着状態で衝突時等の緊急時に乗員の慣性によるシートベルトの引出しを阻止する際、トーションバーがねじり変形するとともにせん断部材がせん断変形して乗員の運動エネルギを吸収することでこのシートベルトにかかる荷重を制限するエネルギ吸収機構を備えている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を模式的に示す図である。 図１に示す例のシートベルトリトラクタを示す縦断面図である。 （ａ）は通常時のスプールとトーションバーとの関係を説明する、図２におけるIIIA−IIIAに沿う断面図、（ｂ）は緊急時のスプールとトーションバーとの関係を説明する、（ａ）と同様の断面図である。 （ａ）はシェアピンの設置状態を示す、図２におけるIVAから見てかつプリテンショナーを省略して示す図、（ｂ）は（ａ）におけるIVB−IVB線に沿う断面図、（ｃ）は（ｂ）におけるIVC部の拡大図である。 （ａ）は本発明に係るシートベルトリトラクタにおけるＥＡ荷重を示す図、（ｂ）は従来のシートベルトリトラクタにおけるＥＡ荷重を示す図である。

符号の説明

１…シートベルト装置、２…車両シート、３…シートベルトリトラクタ、４…シートベルト、６…タング、７…バックル、８…フレーム、９…スプール、９ｂ…軸方向孔、９ｃ…雌ねじ部、１０…減速度感知手段、１１…ロック手段、１２…ロック作動制御手段、１３…トーションバー、１８…ロッキングベース、１８ｂ…軸方向孔、２２…第１トルク伝達部、２３…第２トルク伝達部、２４…シェアピン、２４ａ…軸部、２４ｂ…頭部、２４ｃ…雄ねじ部、２４ｄ…ノッチ溝

Claims (4)

1. シートベルトを巻き取るスプールと、緊急時にシートベルト引出し方向の回転が阻止されるロッキング部材を有するロック手段と、前記スプールが前記ロッキング部材に対して相対回転するとき、前記シートベルトにかかる荷重を制限するシートベルト荷重制限機構とを少なくとも備え、
   前記シートベルト荷重制限機構は、前記スプールと前記ロッキング部材との間を回転的に連結するとともに、前記スプールが前記ロッキング部材に対して相対回転するときにねじり変形可能なトーションバーと、前記スプールと前記ロッキング部材との間に架設されるとともに、前記スプールが前記ロッキング部材に対して相対回転するときにせん断変形可能なせん断部材とからなるシートベルトリトラクタにおいて、
   前記せん断部材の前記スプールに位置する部分の少なくとも一部が、前記スプールに軸方向に相対移動不能に固定されており、
   前記スプールが前記ロッキング部材に対して相対回転を開始したとき、前記せん断部材がせん断変形を開始するとともに前記トーションバーがねじり変形を開始しなく、前記スプールが前記ロッキング部材に対して所定回転角だけ相対回転したとき、前記トーションバーがねじり変形を開始するようになっており、
   前記トーションバーは前記ロッキング部材と一体回転可能に設けられ、
   更に前記トーションバーは、前記スプールが前記ロッキング部材に対して前記所定回転角相対回転しないときは前記スプールに対して相対回転可能に設けられるとともに前記スプールが前記ロッキング部材に対して前記所定回転角相対回転したときは前記スプールと一体回転可能に設けられることを特徴とするシートベルトリトラクタ。
   
2. 前記せん断部材がシェアピンからなり、前記シェアピンの一部が前記スプールに螺合されて相対移動不能に固定されていることを特徴とする請求項１記載のシートベルトリトラクタ。
3. 前記シェアピンにせん断破壊可能なノッチ溝が形成されていることを特徴とする請求項２記載のシートベルトリトラクタ。
4. 乗員に装着されるシートベルトと、前記シートベルトを引き出し可能に巻き取るとともに、前記緊急時に作動して前記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と、前記シートベルトに摺動可能に支持されたタングと、車体または車両シートに設けられ、前記タングが離脱可能に係止されるバックルとを少なくとも備え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に、請求項１ないし３のいずれか１に記載されたシートベルトリトラクタが用いられていることを特徴とするシートベルト装置。

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