JP5444569B2

JP5444569B2 - シートベルト用リトラクター

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Publication number: JP5444569B2
Application number: JP2010506000A
Authority: JP
Inventors: 清志小川
Original assignee: オートリブディベロップメントエービー
Priority date: 2008-04-04
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2029-04-03
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Description

本発明は、シートベルト用リトラクターに関し、特に、車両衝突時に作動するプリテンショナー付のシートベルト用リトラクターに関する。

近年のシートベルト用リトラクターでは、車両衝突時に火薬の爆発によって発生するガス圧によってスピンドルを巻取り駆動するプリテンショナーが設けられている。また、火薬を増量することなく、シートベルトの引き締め力や引き締め量を増大するため、一対のプリテンショナーを備えたリトラクターが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このリトラクターでは、スピンドルの片側に配置された一対のプリテンショナーが、車両衝突時に同時に作動してスピンドルと結合し、スピンドルを巻取り駆動する。

また、車両衝突時に設定値以上の荷重がシートベルトに加わった際に、トーションバーがシートベルトを繰り出すように捩れ変形することでエネルギー吸収を行う、フォースリミッタ機構を備えたリトラクターにおいては、プリテンショナーがトーションバーを介してスピンドルを巻取り駆動するものが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。このリトラクターによれば、プリテンショナーによる引き締め力は、トーションバーを介してスピンドルに伝達されるので、プリテンショナー駆動後に、フォースリミッタ機構の作動によるスピンドルの引き出し方向の回転は、プリテンショナーの動作に影響されることなく行なわれる。

実開平６−６１３１号公報特開平１０−１０２５号公報

ところで、特許文献１に記載のシートベルト用リトラクターでは、フォースリミッタ機構についてなんら開示されていない。このため、フォースリミッタ機構とともに使用された場合には、一対のプリテンショナーがスピンドルを巻取り駆動した後にフォースリミッタ機構が作動する際、プリテンショナーに残ったガス圧がフォースリミッタ機構の作動に影響する可能性がある。

また、特許文献２に記載のシートベルト用リトラクターでは、エネルギー吸収荷重がプリテンショナーによる引き込み荷重より低いと、プリテンショナーの引き込み荷重によりトーションバーが捩れてしまい、ベルトの引き込みを十分に行うことができないという問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的は、フォースリミッタ機構による適切なエネルギー吸収とプリテンショナーによる引き込み性能の向上が図られたシートベルト用リトラクターを提供することにある。

本発明に係る上記課題は、下記構成により達成される。
（１）シートベルトが巻装されるスピンドルと、
その軸方向一端部が前記スピンドルの軸方向一端部と結合されて、前記スピンドルの中空部内に配置されるトーションバーと、
少なくとも衝突時に前記スピンドルと結合され、ガス圧によって前記スピンドルを巻取り方向に回転させる第１のプリテンショナーと、
少なくとも衝突時に前記トーションバーの軸方向他端部と結合されて、ガス圧によって前記トーションバーを介して前記スピンドルを巻取り方向に回転させる第２のプリテンショナーと、
を備え、
前記第２のプリテンショナーは、前記第１のプリテンショナーの作動開始以降に作動するように設定され、
前記第１のプリテンショナーと前記第２のプリテンショナーとの作動間隔は、衝突速度に応じて変化することを特徴とするシートベルト用リトラクター。
（２）シートベルトが巻装されるスピンドルと、
その軸方向一端部が前記スピンドルの軸方向一端部と結合されて、前記スピンドルの中空部内に配置されるトーションバーと、
少なくとも衝突時に前記スピンドルと結合され、ガス圧によって前記スピンドルを巻取り方向に回転させる第１のプリテンショナーと、
少なくとも衝突時に前記トーションバーの軸方向他端部と結合されて、ガス圧によって前記トーションバーを介して前記スピンドルを巻取り方向に回転させる第２のプリテンショナーと、
を備え、
衝突速度が第１の所定速度超であるとき、前記第１のプリテンショナーと前記第２のプリテンショナーとを第１の作動間隔で作動させ、
前記衝突速度が第１の所定速度以下で、且つ、第２の所定速度以上であるとき、前記第１のプリテンショナーと第２のプリテンショナーとを前記第１の作動間隔より長い第２の作動間隔で作動させ、
前記衝突速度が第２の所定速度より遅いとき、前記第１のプリテンショナーを作動することを特徴とするシートベルト用リトラクター。
（３）前記第２のプリテンショナーは、前記第１のプリテンショナーの作動開始以降に作動するように設定されることを特徴とする（２）に記載のシートベルトリトラクター。
（４）前記第２の速度より遅い前記衝突速度での衝突によって前記第１のプリテンショナーが作動した後、第３の所定速度以上の前記衝突速度での二重衝突が生じた時、前記第２のプリテンショナーを作動することを特徴とする（２）に記載のシートベルト用リトラクター。
（５）前記第１のプリテンショナーは、所定量のシートベルト巻取り動作を行った後に、前記スピンドルの巻取りを解除することを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載のシートベルト用リトラクター。
（６）前記第１のプリテンショナーと前記第２のプリテンショナーの少なくとも一方は、前記スピンドルを巻取り方向に回転するように前記ガス圧によって所定の方向に駆動される駆動部材と、前記駆動部材が前記所定の方向と反対方向に移動するのを規制する規制機構と、を有することを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載のシートベルト用リトラクター。
（７）前記第１のプリテンショナーは、ラックアンドピニオンによって構成されるとともに、火薬の爆発により発生するガスの前記ガス圧を受けるための受圧面と、前記発生したガスを排出するための排出口と、を有することを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載のシートベルト用リトラクター。

本発明のシートベルト用リトラクターによれば、車両衝突時に、ガス圧によって第１のプリテンショナーがスピンドルを巻取り方向に回転させ、ガス圧によって第２のプリテンショナーがトーションバーを介してスピンドルを巻取り方向に回転させる。これにより、シートベルトの弛みを除去して、乗員をシートに確実に拘束することができる。そして、車両衝突に伴う乗員の慣性移動により、シートベルトに引き出し方向の荷重がかかった際に、トーションバーの捩れによってシートベルトを引き出すことができ、乗員の胸部への負担を軽減することができる。従って、トーションバーによる適切なエネルギー吸収を行いながら、第１のプリテンショナー及び第２のプリテンショナーによる緊急巻取り時のパワーアップと巻き量を増やすことができることで引き込み性能の向上を図ることができ、特に高齢者などの体の骨が弱くなった人に対して体へのダメージを抑えながら適切な拘束を行うことができる。

本発明の第１実施形態に係るシートベルト用リトラクターの縦断面図である。（ａ）は、図１の第１のプリテンショナーまわりを図１のII−II線に沿って一部破断した側面図であり、（ｂ）は、図１の第２のプリテンショナーまわりを図１のII´−II´線に沿って一部破断した側面図である。（ａ）は図１のロックドッグの正面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。（ａ）は図１のストッパーの側面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。図１のシートベルト用リトラクターの動作を説明する図である。衝突速度及び衝突形態に応じた各プリテンショナーの作動によるベルト荷重を示すグラフである。（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るシートベルト用リトラクターの縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の第１のプリテンショナーまわりをVII−VII線に沿って一部破断した側面図である。（ａ）及び（ｂ）は、図７（ａ）のシートベルト用リトラクターの動作を説明する図である。

以下、本発明の各実施形態に係るシートベルト用リトラクターについて図面を参照して詳細に説明する。

(第１実施形態)
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係るシートベルト用リトラクター１０は、リトラクターフレーム１１に回転可能に支持され、シートベルトＢを巻き取るスピンドル１２と、スピンドル１２をシートベルトＢの巻取り方向に付勢する巻取りばね１３と、車両の水平方向の加速度を検出する加速度センサ１４と、加速度センサ１４によって検出される加速度に応じてシートベルトＢの引出動作をロックするロック機構１５と、スピンドル１２に結合された第１のプリテンショナー１６と、設定以上の荷重がシートベルトＢに加わった際にエネルギーを吸収しながらシートベルトＢを繰り出すためのフォースリミッタ機構であるトーションバー１７と、トーションバー１７に結合された第２のプリテンショナー１８と、を備える。第１及び第２のプリテンショナー１６，１８は、いずれもボールアンドピニオン方式のものが適用されている。

リトラクターフレーム１１は、金属製からなり、図１中、左側に位置する第１の側板１９と、右側に位置する第２の側板２０とを備えて、略コ字状に形成されている。また、第１の側板１９には、プリテンショナーカバー２１と巻取りばねカバー２２とが取り付けられており、第２の側板２０には、ドライブカバー２３とシステムカバー２４とが取り付けられている。

スピンドル１２は、中央部に有底の中空部２７を有し、図１中の左端部に、スプライン嵌合部２８と、スプライン嵌合部２８から突出した非円形の巻取りばね結合部２９とが形成されている。また、スピンドル１２は、中空部２７の有底部側に、非円形のトーションバー１７の被係合部３０が形成されており、中空部２７の開口部側に、ストッパー移動用孔部３１が形成されている。

巻取りばね１３は、巻取りばねカバー２２内に収容され、その内周端部が、係止部材３２を介して、スピンドル１２の巻取りばね結合部２９に固定されているとともに、その外周端部が、巻取りばねカバー２２に固定されている。これにより、巻取りばね１３は、スピンドル１３を巻取り方向に付勢している。

加速度センサ１４は、センサウェイト３３と、センサウェイト３３を収容するセンサケース３４と、センサケース３４に揺動自在に取り付けられるセンサレバー３５と、を備える。

また、ロック機構１５は、公知の種々の構成を採用することができる。本実施形態の場合、ロック機構１５は、それぞれ不図示のベアリング板と、慣性体と、ＷＳレバーと、ばねと、を有するとともに、ステアリングディスク３６と、ロックドッグ３７と、を有する。ロックドッグ３７は、図３に示すように、略扇形状に形成されており、外周部に歯部３９を有するとともに、側部に突出するピン３８を有する。

加速度センサ１４では、車両衝突等で水平方向の加速度が所定値より大きいと、センサウェイト３３が移動し、センサレバー３５を上方に回動させ、センサレバー３５をステアリングディスク３６に係合させる。

そして、ステアリングディスク３６の引き出し方向の回転が阻止された状態でシートベルトＢがシートベルト用リトラクター１０から引き出されると、ステアリングディスク３６がスピンドル１２に対して回転遅れを生じ、後述する第２のピニオン２６に回動可能に取り付けられているロックドッグ３７のピン３８がスピンドル１０とステアリングディスク３６との相対回転によって径方向外方に移動して、ロックドッグ３７の歯部３９が、ドライブカバー２３に形成されている係合内歯４０に係合し、スピンドル１２によるシートベルトＢの引き出し動作がロックされるようになっている。

トーションバー１７は、その軸方向一端部に、スピンドル１２の被係合部３０と係合する第１の係合部４７を有し、また、軸方向他端部に後述する第２のピニオン２６の内周面に形成された被係合部４９と係合する第２の係合部４８を有する。また、トーションバー１７は、塑性変形可能な部材から構成されており、第２のプリテンショナー１８の作動により発生するトルクよりも大きな捩れトルクを有するように太さや硬さが設計されている。従って、シートベルトＢに設定以上の荷重が加わってスピンドル１２がシートベルトＢの引き出し方向に回転しようとすると、トーションバー１７が捩れてエネルギーを吸収し、シートベルトＢを繰り出す。

第１のプリテンショナー１６は、リトラクターフレーム１１のプリテンショナーカバー２１に組み付けられており、第１のピニオン２５と、チューブパイプ４１と、樹脂製のピストンボール４２と、駆動部材である金属製の複数の駆動ボール４３と、ボールストップばね４４と、ガスジェネレータ（ＭＧＧ）４５と、を有する。

図１及び図２（ａ）に示すように、第１のピニオン２５の外周部には、駆動ボール４３を収容する半球状のポケット５３が円周方向に複数設けられている。また、第１のピニオン２５の内周部には、スピンドル１２のスプライン嵌合部２８と嵌合するスプライン被嵌合部４６が形成されており、第１のピニオン２５は、スピンドル１２に常時結合されている。

チューブパイプ４１は、圧力容器部材であり、駆動ボール４３をガイドするとともに、ガスジェネレータ４５による燃焼圧力を保持する。ガスジェネレータ４５は、チューブパイプ４１の内部の基端側に組み付けられており、不図示のＭＧＧコネクター及び制御回路（以下、制御部とも称す）９９に電気的に接続される。チューブパイプ４１の先端側には、樹脂製のクリップからなるボールストッパー５５がチューブパイプ４１に形成された孔に嵌め込まれている。

そして、ＭＧＧコネクターを通じてガスジェネレータ４５が点火されて火薬の爆発によりガスが発生すると、そのガス圧によってピストンボール４２を介して駆動ボール４３がボールストッパー５５をせん断し、チューブパイプ４１から押し出されてきた駆動ボール４３が第１のピニオン２５のポケット５３に入り込んで噛合い、第１のピニオン２５を回転させる。これにより、第１のピニオン２５は、駆動ボール４３の移動を回転運動に変換する。なお、ボールストップばね４４は、通常時において駆動ボール４３のがたつきによる異音の発生を防止する。

第２のプリテンショナー１８は、リトラクターフレーム１１のドライブカバー２３に収容されており、第２のピニオン２６の他、第１のプリテンショナー１６と同様、チューブパイプ４１と、樹脂製のピストンボール４２と、駆動部材である金属製の駆動ボール４３と、ボールストップばね４４と、ガスジェネレータ（ＭＧＧ）４５と、を有する。

図１及び図２（ｂ）に示すように、第２のピニオン２６の外周部にも、駆動ボール４３を収容する半球状のポケット５６が円周方向に複数設けられており、その内周面には、トーションバー１７の第２の係合部４８と係合する被係合部４９が形成されている。また、第２のピニオン２６には、スピンドル１２のストッパー移動用孔部３１の内周部に配置される筒部５０が形成される。筒部５０の外周部には、雄ねじ部５１が形成されており、この雄ねじ部５１には、ストッパー５２が螺合されている。

図４に示すように、ストッパー５２の外形形状は、スピンドル１２のストッパー移動用孔部３１と同形状（本実施形態では、正六角形）を有するとともに、その外形寸法よりも若干小さく、また、内周部には雌ねじ部５７が形成されている。ストッパー５２は、トーションバー１７が捩れてスピンドル１０と第２のピニオン２６が相対回転する際に、雄ねじ部５１にねじ込まれながら、雄ねじ部５１の端部までストッパー５２の孔部３１内でのスライド移動が許容される。

次に、図１、図２、及び図５を参照して、シートベルト用リトラクター１０の動作について説明する。

通常時は、第１のプリテンショナー１６及び第２のプリテンショナー１８の各構成部品は動作せず、スピンドル１２を支承する機能と、巻取りばね１３による付勢力を付与する機能以外には機能しない。また、各プリテンショナー１６，１８のチューブパイプ４１内の駆動ボール４３は、チューブパイプ４１内でボールストッパー５５によって保持されており、第１のピニオン２５及び第２のピニオン２６を駆動させることはない。

ここで、乗員等によるシートベルトＢの引出しにより、スピンドル１２に巻かれているシートベルトＢが引き出されるのに伴い、スピンドル１２が回転する。スピンドル１２は、回転自由で巻取りばね１３を巻き上げて反力を受ける。シートベルトＢを引き出すのを止めて力を緩めると、巻取りばね１３の反力によりスピンドル１２が逆回転してシートベルトＢをスピンドル１２に巻き取る。

急ブレーキ等の車両衝突と比べて低い衝撃等では、第１及び第２のプリテンショナー１６，１８が作動することはなく、ロック機構１５によってシートベルトＢの伸び出しが阻止される。

図５に示すように、車両衝突等によって制御回路９９で衝撃信号が発生すると、第１のプリテンショナー１６のガスジェネレータ４５に点火を起動させるための電流が流れて、ガスジェネレータ４５が発火作動して高圧ガスを噴出する。

高圧ガスは、ガスジェネレータ４５、チューブパイプ４１、ピストンボール４２により保圧され、このうちピストンボール４２のみが移動可能となる。そして、ピストンボール４２はこのガス圧によってチューブパイプ４１内の先端側に移動していき、ピストンボール４２に接している駆動ボール４３がピストンボール４２の押圧駆動により、チューブパイプ４１内の先端開口側に移動していく。

チューブパイプ４１内は、複数の駆動ボール４３が隙間無く詰められてボールチェーンを構成しており、駆動ボール４３の移動は、全ての駆動ボール４３に伝えられ、チューブパイプ４１の先端開口側のボールストッパー５５を根元からせん断して駆動ボール４３が押し出される。

そして、駆動ボール４３は、第１のピニオン２５のポケット５３に噛合い、駆動ボール４３の押圧移動により、第１のピニオン２５が、図５中の時計回転方向に回転を始め、スピンドル１２が巻取り方向に回転してシートベルトＢが巻き取られていく。

第１のプリテンショナー１６が作動開始後、第２のプリテンショナー１８にも、制御回路９９からＭＧＧコネクターを介してガスジェネレータ４５に点火を起動させるための電流が流れる。そして、第１のプリテンショナー１６と同様に、ガスジェネレータ４５の発火により火薬が爆発して高圧ガスが噴出され、駆動ボール４３が第２のピニオン２６のポケット５６と噛合うことによって、第２のピニオン２６が、トーションバー１７を介してスピンドル１２を巻取り方向に回転させてシートベルトＢを巻き取る。

また、第１のプリテンショナー１６は、全ての駆動ボール４３が、第１のピニオン２５のポケット５３への噛合いを終えた後に、ポケット５３から離脱されるので、シートベルトＢの巻き取りを解除する。このため、第１のプリテンショナー１６の作動完了後、第１のピニオン２５には、駆動ボール４３による引き込み力が作用せず、後のフォースリミッタ機構が作動する際に影響しない。

なお、本実施形態では、第１のプリテンショナー１６の回動開始後に、第２のプリテンショナー１８が作動を開始しており、シートベルトＢの引き込み始めは、第１のピニオン２５の回転によって、ある程度大きな荷重で巻き取られていき、その後の第２のピニオン２６の回転によって、第１のプリテンショナー１６による荷重を持続して巻き取るように設定されている。これにより、乗員は、シートベルトＢによって、シートに強固に拘束される。

一方、車両衝突に伴う乗員の慣性移動により、シートベルトＢに引き出し方向の荷重がかかると、シートベルトＢは引き出され始める。このシートベルトＢの引き出しに伴い、スピンドル１２がシートベルトＢの引き出し方向に回転を始める。

このとき、ロック機構１５によって第２のピニオン２６は回転を拘束されているために、スピンドル１２の引き出し方向の回転によって、トーションバー１７が捩れ始める。従って、トーションバー１７が塑性変形することでエネルギーを吸収しながら、シートベルトＢを繰り出し、乗員の胸部への負担を軽減することができる。

また、スピンドル１２の回転に伴ってトーションバー１７が捩れ始めると、ストッパー５２は、その雌ねじ部５７を、第２のピニオン２６の筒部５０の雄ねじ部５１にねじ込みながら、ストッパー移動用孔部３１内を図１中の右方向にスライド移動し始める。

そして、ストッパー５２は、第２のピニオン２６における筒部５０の雄ねじ部５１の端部に当接するとねじ込みを終了する。これにより、シートベルトＢの引き出し量が規制される。

ここで、制御部９９は、表１に示すように、衝突速度や衝突形態に応じて、第１のプリテンショナー１６の作動開始以降の第２のプリテンショナー１８の作動間隔や作動の有無を変化させるように、第２のプリテンショナー１８に衝撃信号を送っている。

即ち、前方衝突やオフセット衝突の場合、衝突速度が第１の所定速度（本実施形態では、７０ｋｍ／ｈ）超であるとき、第１のプリテンショナー１６と第２のプリテンショナー１８とを第１の作動間隔（本実施形態では、４ｍｓｅｃ）で作動させ、第２のプリテンショナー作動時に大きなベルト荷重を得る（図６（ａ）参照。）。また、衝突速度が第１の所定速度以下で、且つ、第２の所定速度（本実施形態では、４０ｋｍ／ｈ）以上であるとき、第１のプリテンショナーと第２のプリテンショナーとを第１の作動間隔より長い第２の作動間隔（本実施形態では、７ｍｓｅｃ）で作動させ、図６（ｂ）に示すようなベルト荷重を得る。さらに、衝突速度が第２の所定速度より遅いときは、第１のプリテンショナー１６のみを作動して、図６（ｃ）に示すようなベルト荷重を得ている。

また、第２の速度より遅い衝突速度での衝突によって第１のプリテンショナー１６が作動した後、第３の所定速度（本実施形態では、５０ｋｍ／ｈ）以上の衝突速度での二重衝突が生じた時には、第２のプリテンショナー１８を作動させる（図６（ｄ）参照。）。これにより、二重衝突が生じた場合にも、シートベルトＢの弛みを除去することができる。
さらに、側面衝突の場合には、第１のプリテンショナー１６のみを作動させている。

以上説明したように、第１実施形態のシートベルト用リトラクター１０によれば、車両衝突時に、ガス圧によって第１のプリテンショナー１６がスピンドル１２を巻取り方向に回転させ、ガス圧によって第２のプリテンショナー１８がトーションバー１７を介してスピンドル１２を巻取り方向に回転させる。これにより、シートベルトＢの弛みを除去して、乗員をシートに確実に拘束することができる。そして、車両衝突に伴う乗員の慣性移動により、シートベルトＢに引き出し方向の荷重がかかった際に、フォースリミッタ機構を構成するトーションバー１７の捩れによってシートベルトＢを引き出すことができ、乗員の胸部への負担を軽減することができる。従って、トーションバー１７による適切なエネルギー吸収と第１のプリテンショナー１６及び第２のプリテンショナー１８による引き込み性能の向上を図ることができる。

また、第１実施形態のシートベルト用リトラクター１０によれば、第１のプリテンショナー１６が作動開始した後に第２のプリテンショナー１８が作動されるために、第１のプリテンショナー１６によってシートベルトＢを大きな荷重で巻き始め、その後の第２のプリテンショナー１８の作動によって第１のプリテンショナー１６による荷重を持続させてシートベルトＢを巻き取ることができる。

また、第１のプリテンショナー１６は、所定量のシートベルト巻取り動作を行った後に、スピンドル１２の巻取りが解除されるため、フォースリミッタ機構が作動する際に影響を及ぼすことがない。

さらに、第１のプリテンショナー１６と第２のプリテンショナー１８との作動間隔は、衝突速度に応じて変化するので、衝突速度に応じたベルト荷重でシートベルトＢの弛みを巻き取ることができる。

加えて、衝突速度が第１の所定速度超であるとき、第１のプリテンショナー１６と第２のプリテンショナー１８とを第１の作動間隔で作動させ、衝突速度が第１の所定速度以下で、且つ、第２の所定速度以上であるとき、第１のプリテンショナー１６と第２のプリテンショナー１８とを第１の作動間隔より長い第２の作動間隔で作動させ、衝突速度が第２の所定速度より遅いとき、第１のプリテンショナー１６を作動するようにしたので、衝突速度に応じたベルト荷重をより多く設定することができる。

また、第２の速度より遅い前記衝突速度での衝突によって前記第１のプリテンショナーが作動した後、第３の所定速度以上の衝突速度での二重衝突が生じた時、第２のプリテンショナー１８を作動するようにしたので、二重衝突が生じた場合にも、シートベルトＢの弛みを除去することができる。

(第２実施形態)
次に、図７及び図８を参照して、本発明の第２実施形態に係るシートベルト用リトラクターについて説明する。なお、上述した第１実施形態と重複する部分については、図中に同一符号あるいは相当符号を付して、説明を省略あるいは簡略化する。

図７に示すように、本実施形態に係るシートベルト用リトラクター７０では、第１のプリテンショナー７１として、ラックアンドピニオン方式のものが適用されている。第１のプリテンショナー７１は、プリテンショナーカバー２１に取り付けられており、ダイカストで鋳造した金属製のマニホールドケース７２と、第１のピニオン７３と、ピニオンガイド７４と、クラッチプレート７５と、駆動部材であるラック７７と、規制機構である爪部材７８及び付勢ばね７９と、ガスジェネレータ４５と、を備える。

第１のピニオン７３は、その外周部に歯部８０を有し、その内周部に複数（本実施形態では、５つ）のカム溝８１を有する。ピニオンガイド７４は、第１のピニオン７３を部分的に囲むように湾曲した形状を有しており、その内側に、第１のピニオン７３の外周を案内支持するためのガイド面８３を有する。

クラッチプレート７５は、円板形状をなす本体部８４と、本体部８４からスピンドル１２に向けて突出した複数の腕部８５及び動力伝達片８６と、本体部８４からこれら腕部８５及び動力伝達片８６と反対側に突出する複数の突起８７と、を有する。本体部８４は、突起８７がプリテンショナーカバー２１に挿入されることで、回転不能に固定されている。

動力伝達片８６は、通常時に、第１のピニオン７３のカム溝８１と、スピンドル１２のセレーション軸部８８との間で、スピンドル１２のセレーション軸部８８と接触しないように、第１のピニオン７３のカム溝８１の深溝部分に収容されている。一方、第１のピニオン７３がラック７７によって回転された際には、第１のピニオン７３の回転に伴ってカム溝８１の浅溝部分に移動して、カム溝８１とセレーション軸部８８との間に挟み込まれる。そして、動力伝達片８６は、腕部８５が破断されることで、第１のピニオン７３及びスピンドル１２とともに回転を続ける。

マニホールドケース７２は、Ｌ字状のガス流路７６を形成し、その基端部にガスジェネレータ４５を組み付けている。このマニホールドケース７２は、ガスジェネレータ４５に対向する部分にガス圧を受けるための受圧面８７が形成されている。

ラック７７は、先端部側に第１のピニオン７３の歯部８０と噛合可能な歯部８９を有し、また、先端部側で歯部８９の反対側にノッチ部９０を有する。また、ラック７７の歯部８９は、プリテンショナー７１が作動した後、第１のピニオン７３の歯部８０と係合しないように、歯数が設定されている。ラック７７の基端部９１は、ガス流路７６の内径と同径に形成されており、基端部９１の外周には、Ｏリング９２が嵌め込まれているとともに、基端部９１の厚さ方向に直径１ｍｍ程度の排出口９３が形成されている。排出口９３は、ガス流路７６のガスジェネレータ側の空間と第１のピニオン７３側の空間を連通する。

爪部材７８は、付勢ばね７９により、先端部をマニホールドケース７２のラック７７の移動経路内に常時飛び出すように付勢された状態で、揺動可能に支持されている。そのため、ラック７７の移動により爪部材７８がラック７７のノッチ部９０に係止されることで、爪部材７８は、ラック７７の移動方向と反対方向への移動を規制する。

次に、図７及び図８を参照して、シートベルト用リトラクター７０の動作について説明する。なお、本実施形態の動作説明においても、第１のプリテンショナー７１が作動開始後に第２のプリテンショナー１８が作動開始する場合について説明する。

通常時は、第１のプリテンショナー７１において、クラッチプレート７５の動力伝達片８６が、第１のピニオン７３のカム溝８１の深溝部分に配置されるために、スピンドル１２のセレーション軸部８８に接触しない。従って、第１のピニオン７３とスピンドル１２は相対回転可能である。

図８に示すように、車両衝突等によって制御回路９９で衝撃信号が発生すると、第１のプリテンショナー７１のガスジェネレータ４５に点火を起動させるための電流が流れ、ガスジェネレータ４５が発火作動して高圧ガスを噴出する。

高圧ガスは、受圧面８７に作用した後、ガス流路７６を通じてラック７７の基端部９１に作用して、ラック７７を図８（ｂ）中の上方向へ移動させる。

図８（ｂ）中の上方向へ移動を始めたラック７７は、その歯部８９を第１のピニオン７３の歯部８０に噛み合わせ、第１のピニオン７３をスピンドル１２の巻取り方向、即ち、図８（ｂ）中の時計回転方向に回転させる。

第１のピニオン７３が回転することで、クラッチプレートの動力伝達片８６は、第１のピニオン７３の回転に伴ってカム溝８１の深溝部分から浅溝部分に移動し、カム溝８１とセレーション軸部８８との間に挟みこまれ、腕部８５を破断して、第１のピニオン７３及びスピンドル１２とともに回転される。これにより、第１のピニオン７３は、スピンドル１２に一体に結合されて、図８（ｂ）中の時計回転方向に回転を始め、スピンドル１２が回転してシートベルトＢが巻き取られていく。

ガスジェネレータ４５からのガスの噴出は、ラック７７が移動して容積が拡大すること、ガスの温度が冷えること、僅かな隙間などからガスが漏れること、等によるガス圧低下によりラック７７への駆動力は次第に低下していくが、排出口９３によって、ガス流路７６内の残留ガスを確実に抜くことができる。

第１のプリテンショナー７１において、ラック７７は、第１のピニオン７３への噛合いを終えた後に、第１のピニオン７３から離脱するために、シートベルトＢの巻き取りを解除する。また、ガス圧により移動するラック７７は、そのノッチ部９０が爪部材７８に引っ掛かり、爪部材７８によって戻り移動せずに移動端で保持される。このため、第１のプリテンショナー７１の作動完了後、第１のピニオン７３には、ラック７７による引き込み力が作用せず、後のフォースリミッタ機構が作動する際に影響しない。

そして、第１のプリテンショナー７１が作動開始後に、制御回路９９から、第２のプリテンショナー１８のガスジェネレータ４５に点火を起動させるための電流が流れるために、第２のピニオン２６が、トーションバー１７を介してスピンドル１２の巻取り方向に回転を始め、シートベルトＢを巻き取る。なお、第２のプリテンショナー１８の作動以降の動作は、上述した第１実施形態と同様であるために、その説明は省略する。

従って、第２実施形態のシートベルト用リトラクター７０によれば、第１のプリテンショナー７１にラックアンドピニオン方式のものを適用しても、第１実施形態と同様に、第１及び第２のプリテンショナー７１，１８を用いることで、シートベルトＢの弛みを除去して、乗員をシートに確実に拘束することができる。

また、ラック７７が移動端まで移動した際に、規制機構を構成する爪部材７８及び付勢ばね７９によって、ラック７７が、その移動方向とは反対方向に移動するのを規制し、第１のピニオン７３から確実に離脱させるために、第１のプリテンショナー７１の確実な作動を保障することができる。

また、第１のプリテンショナー７１は、ガスジェネレータ４５に対向する部分にガス圧を受けるための受圧面８７が形成されているために、受圧面８７によって、ラック７７の基端部９１に対するガス圧の均一化を図ってラック７７を効率よく作動させることができる。さらに、第１のプリテンショナー７１は、発生したガスを排出するための排出口９３を有するので、ガス流路７６内の残留ガスを確実に抜くことができる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態と同様である。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。

本発明は、第１及び第２のプリテンショナーの作動タイミングは、衝突条件に応じて設定されればよい。通常の衝突条件においては、第１のプリテンショナーの作動開始以降に第２のプリテンショナーを作動すればよく、両プリテンショナーを同時に作動させるようにしても良い。

なお、本出願は、２００８年４月４日出願の日本特許出願（特願２００８−０９８４９３）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１０，７０シートベルト用リトラクター
１２スピンドル
１６，７１第１のプリテンショナー
１７トーションバー（フォースリミッタ機構）
１８第２のプリテンショナー
２７中空部
４３駆動ボール（駆動部材）
７７ラック（駆動部材）
７８爪部材（規制機構）
７９付勢ばね（規制機構）
８７受圧面
９３排出口
Ｂシートベルト

Claims

シートベルトが巻装されるスピンドルと、
その軸方向一端部が前記スピンドルの軸方向一端部と結合されて、前記スピンドルの中空部内に配置されるトーションバーと、
少なくとも衝突時に前記スピンドルと結合され、ガス圧によって前記スピンドルを巻取り方向に回転させる第１のプリテンショナーと、
少なくとも衝突時に前記トーションバーの軸方向他端部と結合されて、ガス圧によって前記トーションバーを介して前記スピンドルを巻取り方向に回転させる第２のプリテンショナーと、
を備え、
前記第２のプリテンショナーは、前記第１のプリテンショナーの作動開始以降に作動するように設定され、
前記第１のプリテンショナーと前記第２のプリテンショナーとの作動間隔は、衝突速度に応じて変化することを特徴とするシートベルト用リトラクター。
シートベルトが巻装されるスピンドルと、
その軸方向一端部が前記スピンドルの軸方向一端部と結合されて、前記スピンドルの中空部内に配置されるトーションバーと、
少なくとも衝突時に前記スピンドルと結合され、ガス圧によって前記スピンドルを巻取り方向に回転させる第１のプリテンショナーと、
少なくとも衝突時に前記トーションバーの軸方向他端部と結合されて、ガス圧によって前記トーションバーを介して前記スピンドルを巻取り方向に回転させる第２のプリテンショナーと、
を備え、
衝突速度が第１の所定速度超であるとき、前記第１のプリテンショナーと前記第２のプリテンショナーとを第１の作動間隔で作動させ、
前記衝突速度が第１の所定速度以下で、且つ、第２の所定速度以上であるとき、前記第１のプリテンショナーと第２のプリテンショナーとを前記第１の作動間隔より長い第２の作動間隔で作動させ、
前記衝突速度が第２の所定速度より遅いとき、前記第１のプリテンショナーを作動することを特徴とするシートベルト用リトラクター。
前記第２のプリテンショナーは、前記第１のプリテンショナーの作動開始以降に作動するように設定されることを特徴とする請求項２記載のシートベルト用リトラクター。
前記第２の速度より遅い前記衝突速度での衝突によって前記第１のプリテンショナーが作動した後、第３の所定速度以上の前記衝突速度での二重衝突が生じた時、前記第２のプリテンショナーを作動することを特徴とする請求項２に記載のシートベルト用リトラクター。
前記第１のプリテンショナーは、所定量のシートベルト巻取り動作を行った後に、前記スピンドルの巻取りを解除することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のシートベルト用リトラクター。
前記第１のプリテンショナーと前記第２のプリテンショナーの少なくとも一方は、前記スピンドルを巻取り方向に回転するように前記ガス圧によって所定の方向に駆動される駆動部材と、前記駆動部材が前記所定の方向と反対方向に移動するのを規制する規制機構と、を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のシートベルト用リトラクター。
前記第１のプリテンショナーは、ラックアンドピニオンによって構成されるとともに、火薬の爆発により発生するガスの前記ガス圧を受けるための受圧面と、前記発生したガスを排出するための排出口と、を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のシートベルト用リトラクター。